JP2007276158A - Liquid droplet delivering head and liquid droplet delivering apparatus - Google Patents

Liquid droplet delivering head and liquid droplet delivering apparatus Download PDF

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Hiroyuki Tsukuni
弘之 津国
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid droplet delivering head capable of easily and accurately joining a pressure generating element with a wiring substrate, and easily confirming a joining state of the wiring substrate to the pressure generating element even after the pressure generating element is connected with the wiring substrate, 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, is equipped with a plurality of piezoelectric generating elements 13 provided in accordance with a plurality of pressure generating room 11, a dummy piezoelectric generating element 17 which does not contribute to provide a pressure of the pressure generating room 11, and the wiring substrate 20 connected electrically to the piezoelectric generating element 13. The dummy piezoelectric generating element 17 has a first alignment mark for positioning. The wiring substrate 20 has a second alignment mark at a position corresponding to the first alignment mark. <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、部品実装の容易化と部品実装後の検査の容易化と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 in particular, a droplet discharge head including a droplet discharge head and a droplet discharge head that facilitate component mounting and inspection after component mounting. The present invention relates to a discharge device.

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)

一般に、従来のインクジェット式記録ヘッドでは、圧電素子の電気接合用エリアをFPCのはんだバンプに接続する場合は、例えば圧電素子の電気接合用エリアとFPCのはんだバンプとの対向する位置を目視により位置決めしたり、あるいはカメラ及び画像処理装置を用いて自動位置合わせしたりすることで、圧電素子の電気接合用エリアをFPCのはんだバンプに接合している。   In general, in a conventional ink jet recording head, when an electrical bonding area of a piezoelectric element is connected to a solder bump of an FPC, for example, a position where the electrical bonding area of the piezoelectric element and the solder bump of an FPC face each other is visually determined. Or by automatically aligning using a camera and an image processing apparatus, the electrical bonding area of the piezoelectric element is bonded to the solder bump of the FPC.

しかしながら、従来のインクジェット式記録ヘッドにあっては、圧電素子の電気接合用エリアをFPCのはんだバンプに接合する場合は、FPCのはんだバンプと圧電素子の電気接合用エリアとをFPCの電気接合用パッドの真下に配した状態で接合されることとなる。これにより、圧電素子をFPCに接続した後は、はんだバンプを形成したFPCの電気接合用パッドが邪魔となり、FPCの電気接合用パッドの真下に配された圧電素子の電気接合用エリアとFPCのはんだバンプとの接続形態まで目視することは不可能となる。その結果、目視などによってはFPCのはんだバンプが確実にはんだ付けしているか否かを確定することはできないという問題点があり、FPCごとにバラツキが生じやすく不良品の発生も少なくない等の諸々の課題が生じる。また、圧電素子の電気接合用エリア及びFPCのはんだバンプの接合作業のみならず接合作業後の検査においてさえも、圧電素子の電気接合用エリアに対するFPCのはんだバンプの位置ずれ量や位置ずれ方向を確認することが困難となるという問題点があった。   However, in the case of the conventional ink jet recording head, when the electric bonding area of the piezoelectric element is bonded to the solder bump of the FPC, the FPC solder bump and the electric bonding area of the piezoelectric element are used for the electric bonding of the FPC. Bonding is performed in a state of being arranged directly under the pad. Thus, after the piezoelectric element is connected to the FPC, the FPC electrical bonding pad on which the solder bumps are formed becomes an obstacle, and the electrical bonding area of the piezoelectric element disposed immediately below the FPC electrical bonding pad and the FPC It is impossible to visually check the connection form with the solder bumps. As a result, there is a problem that it cannot be determined whether or not the solder bumps of the FPC are surely soldered by visual observation or the like. The problem arises. Further, not only in the bonding operation of the piezoelectric element electrical bonding area and the FPC solder bump, but also in the inspection after the bonding operation, the positional deviation amount and the positional deviation direction of the FPC solder bump with respect to the piezoelectric element electrical bonding area are determined. There was a problem that it was difficult to confirm.

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では、複数の圧電素子とFPCの複数のはんだバンプとを位置合わせすることで圧電素子をFPCに実装することについては記載されているものの、圧電素子とFPCとの実装後に、FPCのはんだバンプの接続状態を検査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, although it is described that the piezoelectric element is mounted on the FPC by aligning the plurality of piezoelectric elements and the solder bumps of the FPC, the piezoelectric element is described. There is no mention of inspecting the connection state of the solder bumps of the FPC after mounting the FPC and the FPC.

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、圧力発生素子と配線基板との接合を容易に且つ正確に行うことができるとともに、圧力発生素子と配線基板との接続後に、圧力発生素子に対する配線基板の接合形態を検査すること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 can easily and accurately join the pressure generating element and the wiring board, and after connecting the pressure generating element and the wiring board. An object of the present invention is to provide a liquid droplet ejection head capable of inspecting a bonding form of a wiring board to a pressure generating element, and a liquid droplet ejection apparatus including the liquid droplet ejection head.

[1]本発明は、複数の圧電発生素子を駆動することによって、充填された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、前記複数の圧力発生室に対応して設けられた複数の圧電発生素子、及び前記圧力発生室の圧力付与に寄与しないダミー圧電発生素子を有するヘッド本体と、前記圧電発生素子と電気的に接続された配線基板とを備えてなり、前記ダミー圧電発生素子に位置決め用の第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液滴吐出ヘッドにある。 [1] The present invention is a plurality of droplet discharge heads that discharge a filled liquid from a plurality of nozzles toward a discharge target surface by driving a plurality of piezoelectric generating elements. Nozzles, a plurality of pressure generating chambers communicating with the plurality of nozzles, a plurality of piezoelectric generating elements provided corresponding to the plurality of pressure generating chambers, and a dummy piezoelectric generating element that does not contribute to the application of pressure to the pressure generating chambers And a wiring board electrically connected to the piezoelectric generating element, the dummy piezoelectric generating element has a first alignment mark for positioning, and the first wiring board has a first alignment mark. The liquid droplet ejection head has a second alignment mark at a position corresponding to the alignment mark.

上記構成によると、ヘッド本体及び配線基板に格別なアライメントマークを設ける必要がなくなり、部品点数を増加させることなく、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。簡単な構造であり、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。   According to the above configuration, it is not necessary to provide a special alignment mark on the head main body and the wiring board, and the entire droplet discharge head can be reduced in size and size without increasing the number of parts. The structure is simple, and the head body and the wiring board can be bonded together with high accuracy.

[2]上記[1]記載の発明にあって、前記配線基板が、ベース層と、前記ベース層上に形成された配線層と、前記配線層を被覆したカバー層とにより構成され、前記カバー層が、前記配線層の所定の部位に対応して設けられた複数の電気接合用開口部を有し、前記電気接合用開口部内に設けられたバンプを介して前記圧電発生素子と電気的に接続されてなることを特徴としている。圧電発生素子を配線基板に接続する時に、電気接合用開口部を通して圧電発生素子と配線基板のバンプとの位置合わせを行うことが可能となる。 [2] In the invention described in [1], the wiring board includes a base layer, a wiring layer formed on the base layer, and a cover layer covering the wiring layer, and the cover The layer has a plurality of openings for electrical joining provided corresponding to predetermined portions of the wiring layer, and is electrically connected to the piezoelectric generating element via bumps provided in the openings for electrical joining. It is characterized by being connected. When the piezoelectric generating element is connected to the wiring board, the piezoelectric generating element and the bump of the wiring board can be aligned through the opening for electrical connection.

[3]上記[1]記載の発明にあって、前記ヘッド本体は、前記液滴を吐出するのに用いる液滴吐出領域と、前記液滴吐出領域の最外周にあって前記液滴を吐出するのに用いないダミー領域とを有し、前記圧電発生素子は、前記液滴吐出領域にマトリックス状に配列されてなり、前記ダミー圧電発生素子は、前記ダミー領域にあって前記圧電発生素子の最外周に配されてなることを特徴としている。圧電発生素子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。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。 [3] In the invention described in [1] above, the head body discharges the liquid droplets in a liquid droplet discharge region used for discharging the liquid droplets and on the outermost periphery of the liquid droplet discharge region. A dummy region that is not used to perform the operation, and the piezoelectric generating elements are arranged in a matrix in the droplet discharge region, and the dummy piezoelectric generating elements are in the dummy region and It is characterized by being arranged on the outermost periphery. Variations in rigidity of the piezoelectric generating element can be reduced, and variation in ejection characteristics from nozzle to nozzle can be prevented. 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.

[4]上記[3]記載の発明にあって、前記ダミー圧電発生素子の前記第1のアライメントマークが、前記ダミー領域中に少なくとも2個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、ダミー圧電発生素子の第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。液滴吐出領域の最外周に配されたダミー領域中に各種の第1のアライメントマークを容易に且つ正確に形成することができる。 [4] In the invention described in [3], at least two of the first alignment marks of the dummy piezoelectric generating element are formed in the dummy region. Simultaneously with the formation of the piezoelectric element, the first alignment mark of the dummy piezoelectric generating element can be integrally formed. Various first alignment marks can be easily and accurately formed in the dummy region arranged on the outermost periphery of the droplet discharge region.

[5]上記[1]〜[4]のいずれかに記載の発明にあって、前記圧電発生素子と前記ダミー圧電発生素子とは、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なることを特徴としている。圧電素子の成形と同時に、ダミー圧電発生素子を一体に形成することができる。 [5] In the invention according to any one of [1] to [4], the piezoelectric generating element and the dummy piezoelectric generating element are arranged on the same plane with the same size, the same shape, and the same pitch. It is characterized by. Simultaneously with the formation of the piezoelectric element, the dummy piezoelectric generating element can be integrally formed.

[6]上記[1]〜[5]のいずれかに記載の発明にあって、前記ダミー圧電発生素子は、電圧が印加されないダミー電極パッド部を有し、前記配線基板の前記カバー層は、前記ダミー電極パッド部と対応する部位に位置決め認識用開口部を有してなり、前記ダミー圧電発生素子の前記第1のアライメントマークが、前記ダミー電極パッド部により形成され、前記配線基板の前記第2のアライメントマークが、前記位置決め認識用開口部により形成されてなることを特徴としている。圧電発生素子及び配線基板の接合作業のみならず、その接合作業後の検査においてさえも、圧電発生素子と配線基板との接続形態を確認することが可能となる。 [6] In the invention according to any one of [1] to [5], the dummy piezoelectric generating element has a dummy electrode pad portion to which no voltage is applied, and the cover layer of the wiring board includes: A positioning recognition opening is provided at a portion corresponding to the dummy electrode pad portion, the first alignment mark of the dummy piezoelectric generating element is formed by the dummy electrode pad portion, and the first of the wiring board is formed. The second alignment mark is formed by the positioning recognition opening. It is possible to confirm the connection form between the piezoelectric generating element and the wiring board not only in the joining operation of the piezoelectric generating element and the wiring board but also in the inspection after the joining work.

[7]上記[1]〜[6]のいずれかに記載の発明にあって、前記配線基板の前記第2のアライメントマークが、前記位置決め認識用開口部内に残存した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。カバー層の位置決め認識用開口部内に各種のアライメントマークを容易に且つ正確に形成することができる。 [7] In the invention according to any one of [1] to [6], the second alignment mark of the wiring board is formed by an uncut portion of the cover layer remaining in the positioning recognition opening. It is characterized by being formed. Various alignment marks can be easily and accurately formed in the positioning recognition opening of the cover layer.

[8]上記[6]記載の発明にあって、前記位置決め認識用開口部は、前記ダミー電極パッド部と同一形状及び同一ピッチをもって配されてなることを特徴としている。位置決め認識用開口部をダミー電極パッド部と異なる各種の形状に形成することができる。カバー層の位置決め認識用開口部を通して、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との接合状態を検査することができる。 [8] In the invention described in [6] above, the positioning recognition openings are arranged with the same shape and the same pitch as the dummy electrode pad portions. The positioning recognition opening can be formed in various shapes different from the dummy electrode pad. Inspecting the bonding state between the pressure generating element and the wiring substrate while visually confirming the first alignment mark of the pressure generating element through the opening for positioning recognition of the cover layer or confirming by optical detection. Can do.

[9]上記[2]又は[6]記載の発明にあって、前記位置決め認識用開口部は、前記電気接合用開口部と同一形状及び同一ピッチをもって配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。 [9] The invention according to the above [2] or [6], wherein the positioning recognition openings are arranged with the same shape and the same pitch as the electrical connection openings. Simultaneously with the formation of the opening for electrical connection of the cover layer, the second alignment mark can be formed integrally.

[10]更に本発明は、複数の圧電発生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、前記複数の圧力発生室に対応して設けられた複数の圧電発生素子、及び前記圧力発生室の圧力付与に寄与しないダミー圧電発生素子を有するヘッド本体と、前記圧電発生素子と電気的に接続された配線基板とを備えてなり、前記ダミー圧電発生素子に位置決め用の第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液滴吐出装置にある。 [10] Furthermore, 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 a surface to be ejected by driving a plurality of piezoelectric generating elements. The droplet discharge head includes the plurality of nozzles, a plurality of pressure generation chambers communicating with the plurality of nozzles, a plurality of piezoelectric generation elements provided corresponding to the plurality of pressure generation chambers, and the pressure A head main body having a dummy piezoelectric generating element that does not contribute to the pressure application of the generating chamber, and a wiring board electrically connected to the piezoelectric generating element, and a first alignment for positioning the dummy piezoelectric generating element There is provided a droplet discharge device having a mark and a second alignment mark at a position corresponding to the first alignment mark of the wiring board.

上記構成によれば、安定して高品質に製作することができるとともに、小型化及びコンパクト化を可能とした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を得ることができる。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。   According to the above configuration, it is possible to obtain a droplet discharge device in which a plurality of droplet discharge heads that can be manufactured stably and with high quality and that can be reduced in size and size are unitized. The droplet discharge head of the present invention can be suitably used for a droplet discharge device such as a color printer.

圧力発生素子と配線基板との接合を容易に且つ正確に行うことができるとともに、圧力発生素子と配線基板との接続後にあっても、圧力発生素子に対する配線基板の接合形態を容易に確認することができる。   The pressure generating element and the wiring board can be joined easily and accurately, and the bonding configuration of the wiring board to the pressure generating element can be easily confirmed even after the pressure generating element and the wiring board are connected. Can do.

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)
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。
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(a)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、図2(b)は、図2(a)の部分拡大図、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)の部分拡大図、図3(c)は、図3(b)のIII−III線の矢視断面図である。
[First Embodiment]
(Configuration of droplet discharge head)
Preferred embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a principal part schematically showing a principal part of a droplet discharge head according to a first embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 2B is a partially enlarged view of FIG. 2A, and FIG. 3A is a flexible wiring board that is a component of a droplet discharge head. FIG. 3 (b) is a partially enlarged view of FIG. 3 (a), and FIG. 3 (c) is a cross-sectional view taken along line III-III of FIG. 3 (b). 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(a)及び図2(b)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、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とを備えている。
(Head body)
As shown in FIGS. 2A and 2B, the head body 10 according to the first embodiment ejects a droplet ejection region 16 that contributes to ejecting a droplet and a droplet. It is divided into dummy areas 18 that are not used for the above. 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 vibration plate 15 provided via a plurality of partition walls 14,..., A plurality of pressure generating chambers 11 partitioned between the nozzle plate 12 and the vibration plate 15, and a plurality of 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(a)及び図2(b)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 FIGS. 2 (a) and 2 (b), the pressure generating element 13 in the first embodiment is composed of a rectangular plate-like piezoelectric element 13 having a high density matrix arrangement. Yes.

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〜図2(b)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. The piezoelectric element 13 is functionally divided into an electrode driving portion 13a and an electrode pad portion 13b, as shown in FIGS. 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(a)及び図2(b)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、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 FIGS. 2A and 2B, the plurality of dummy pressure generating elements 17,..., 17 are on the diaphragm 15 arranged in the dummy region 18 and are diagonally matrix-shaped piezoelectric elements. 13 are arranged in parallel in a rectangular frame shape along one outermost periphery. 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 generation 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(a)及び図2(b)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 FIGS. 2A and 2B, 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(a)及び図2(b)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。このダミー圧電素子17に第1のアライメントマークを設けることは、この第1の実施の形態における主要な特徴部としている。
(Dummy piezoelectric element alignment mark)
In this first embodiment, the dummy electrode pad portion 17b of the dummy piezoelectric element 17 is joined by positioning the FPC 20 at a normal position as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). It is configured as a first alignment mark that serves as a mark for the purpose. It is preferable that at least two first alignment marks are formed in the dummy region 18. Providing the first alignment mark on the dummy piezoelectric element 17 is a main characteristic part in the first embodiment.

(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)〜図3(c)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3(b)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 to 3C, the FPC 20 that applies a voltage to the piezoelectric element 13 through the bumps 21 has 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 FIG. 3B, 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 a diagonal 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1及び図3(c)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。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. 1 and 3C, the cover layer 24 of the FPC 20 formed to protect the wiring 23a includes a bump land portion 23b of the wiring pattern 23 and an electrode pad portion 13b of the piezoelectric element 13. A circular electrical bonding opening 25 for electrical connection via the solder bump 21 is formed. 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及び図3(c)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3(c)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 and 3C, the cover layer 24 of the FPC 20 is used for positioning recognition for aligning with the dummy piezoelectric element 17 at a position corresponding to the dummy electrode pad portion 17b 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 the main features in the first embodiment. As shown in FIGS. 1 and 3C, the positioning recognition opening window 26 is arranged in the same shape and pitch as the electrical bonding opening 25 and is different in shape from the dummy electrode pad portion 17. And the same pitch. 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(c)、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. 3C 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)に示す製法に基づき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(c))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 bumps 21 in FIG. The deviation amount ΔB from the center is ± 20 μm, the positional recognition deviation amount ΔC of the second alignment mark of the FPC 20 is ± 10 μm, and the deviation amount ΔD of the electrode pad portion 13b of the piezoelectric element 13 and the first alignment mark of 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 positional deviation amount ΔF due to bonding and soldering between the piezoelectric element 13 and the FPC 20 is ± 20 μm. As a result, the positional deviation amount ΔA (FIG. 3C) 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 comparative example FPC 20, and FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG. 7A. 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の部分断面図であり、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の一部に円形板状に切り残した切残し部24a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 drawings, a significant difference from the first modification shown in FIGS. 8A and 8B is that a second alignment mark is left as a circular plate in a part of the cover layer 24 of the FPC 20. It is in the point which has the uncut part 24a. 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円形板状の切残し部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のベース層22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ダミー電極パッド部17bの目合わせマークよりも大きい窓部が形成されるので、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。なお、図8(b)及び図9(b)に示す各アライメントマークは、図10に示すように、任意のダミー電極パッド部17bに自在に使用することができる。   9A and 9B, a circular plate-like uncut portion 24a as a second alignment mark is formed in the opening window portion 26 of the cover layer 24. Even in the second modification, it is possible to inspect whether or not the solder bumps 21 of the FPC 20 are securely soldered by visual observation through the base layer 22 of the FPC 20 after the piezoelectric element 13 and the FPC 20 are mounted. . In Modification 2, since the window portion 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 easily performed. 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. The alignment marks shown in FIGS. 8B and 9B can be freely used for any dummy electrode pad portion 17b as shown in FIG.

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。また、ダミー圧電素子17のダミー電極パッド部17b上に矩形、三角形や円形をなす目合わせマークなどの各種形状の第1のアライメントマークを形成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との実装前において、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. Of course, the first alignment marks having various shapes such as alignment marks having a rectangular shape, a triangular shape, or a circular shape can be formed on the dummy electrode pad portion 17b of the dummy piezoelectric element 17. 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 bumps 21 of the FPC 20 can be formed before or after mounting the piezoelectric element 13 and the FPC 20. It is possible to easily inspect whether or not the soldering is surely performed.

(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)圧電素子13及びFPC20の接合作業のみならず、その接合作業後の検査においてさえも、圧電素子13及びFPC20の接続形態を確認することが可能となる。
(ロ)ヘッド本体10及びFPC20に格別なアライメントマークを設ける必要がなくなり、部品点数を増加させることなく、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。ヘッド本体10及びFPC20を一括して高精度に接合することができる。
(ハ)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。
(ニ)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。
(ホ)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。
(Effects of the first embodiment)
According to the first embodiment, the following effects can be obtained.
(A) It is possible to confirm the connection form of the piezoelectric element 13 and the FPC 20 not only in the joining operation of the piezoelectric element 13 and the FPC 20, but also in the inspection after the joining operation.
(B) It is not necessary to provide special alignment marks on the head main body 10 and the FPC 20, and the entire droplet discharge head can be reduced in size and size without increasing the number of parts. The head body 10 and the FPC 20 can be bonded together with high accuracy.
(C) The second alignment mark can be integrally formed simultaneously with the formation of the opening 25 for electrical connection 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.
(D) 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.
(E) Since the solder bumps 21 are provided in the opening portions 25 for electrical bonding of the cover layer 24, the distance between the bump land portions 23b of the wiring pattern 23 and the wiring 23a can be shortened. As a result, a high-density wiring pattern 23 can be formed between adjacent bump land portions 23b.

[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)ヘッド本体10及びFPC20を一括して高精度に接合することができるとともに、メンテナンス性の良好なヘッド本体10により小型化及びコンパクト化を可能とした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) The head body 10 and the FPC 20 can be bonded together with high accuracy, and the plurality of droplet discharge heads 1 that can be reduced in size and size by the head body 10 with good maintainability are unitized. The color printer 100 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. (a)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、(b)は、図2(a)の部分拡大図である。FIG. 2A is a partial plan view schematically showing an example of a pressure generating element that is one component of a droplet discharge head, and FIG. 2B is a partial enlarged view of FIG. (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)の部分拡大図、(c)は、図3(b)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 a component of a droplet discharge head, (b) is a partially enlarged view of FIG. 3 (a), and (c) is a diagram. It is arrow sectional drawing of the III-III line of 3 (b). (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他の変形例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 other modification 2 of the wiring board concerning 1st Embodiment, (b) is a partial top view of a wiring board. 第1の実施の形態に係わる配線基板の変形例3を説メスするための圧力発生素子の部分拡大図である。It is the elements on larger scale of the pressure generating element for explaining the modification 3 of the wiring board concerning 1st Embodiment. 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
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 generating chamber 12 Nozzle plate 12a Nozzle 13 Pressure generating element 13a Electrode drive part 13b Electrode pad part 14 Partition 15 Diaphragm 16 Droplet discharge area 17 Dummy piezoelectric element 17a Dummy electrode drive part 17b Dummy Electrode pad portion 18 Dummy region 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 (10)

複数の圧電発生素子を駆動することによって、充填された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、前記複数の圧力発生室に対応して設けられた複数の圧電発生素子、及び前記圧力発生室の圧力付与に寄与しないダミー圧電発生素子を有するヘッド本体と、
前記圧電発生素子と電気的に接続された配線基板とを備えてなり、
前記ダミー圧電発生素子に位置決め用の第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液滴吐出ヘッド。
A plurality of liquid droplet ejection heads that eject a filled liquid from a plurality of nozzles toward a surface to be ejected as liquid droplets by driving a plurality of piezoelectric generating elements;
The plurality of nozzles, a plurality of pressure generating chambers communicating with the plurality of nozzles, a plurality of piezoelectric generating elements provided corresponding to the plurality of pressure generating chambers, and a dummy piezoelectric that does not contribute to pressure application in the pressure generating chambers A head body having a generating element;
A wiring board electrically connected to the piezoelectric generating element;
A droplet having a first alignment mark for positioning on the dummy piezoelectric element and a second alignment mark at a position corresponding to the first alignment mark on the wiring board Discharge head.
前記配線基板が、ベース層と、前記ベース層上に形成された配線層と、前記配線層を被覆したカバー層とにより構成され、
前記カバー層が、前記配線層の所定の部位に対応して設けられた複数の電気接合用開口部を有し、前記電気接合用開口部内に設けられたバンプを介して前記圧電発生素子と電気的に接続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 wiring board is composed of a base layer, a wiring layer formed on the base layer, and a cover layer covering the wiring layer,
The cover layer has a plurality of openings for electrical connection provided corresponding to predetermined portions of the wiring layer, and the cover layer is electrically connected to the piezoelectric generating element via bumps provided in the electrical connection openings. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the droplet discharge heads are connected to each other.
前記ヘッド本体は、前記液滴を吐出するのに用いる液滴吐出領域と、前記液滴吐出領域の最外周にあって前記液滴を吐出するのに用いないダミー領域とを有し、
前記圧電発生素子は、前記液滴吐出領域にマトリックス状に配列されてなり、
前記ダミー圧電発生素子は、前記ダミー領域にあって前記圧電発生素子の最外周に配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 head main body has a droplet discharge region used for discharging the droplets, and a dummy region located on the outermost periphery of the droplet discharge region and not used for discharging the droplets,
The piezoelectric generating elements are arranged in a matrix in the droplet discharge area,
The droplet discharge head according to claim 1, wherein the dummy piezoelectric generating element is disposed in an outermost periphery of the piezoelectric generating element in the dummy region.
前記ダミー圧電発生素子の前記第1のアライメントマークが、前記ダミー領域中に少なくとも2個形成されてなることを特徴とする請求項3記載の液滴吐出ヘッド。   4. The droplet discharge head according to claim 3, wherein at least two of the first alignment marks of the dummy piezoelectric generating element are formed in the dummy region. 前記圧電発生素子と前記ダミー圧電発生素子とは、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なることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。   5. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the piezoelectric generation element and the dummy piezoelectric generation element are arranged on the same plane with the same size, the same shape, and the same pitch. . 前記ダミー圧電発生素子は、電圧が印加されないダミー電極パッド部を有し、
前記配線基板の前記カバー層は、前記ダミー電極パッド部と対応する部位に位置決め認識用開口部を有してなり、
前記ダミー圧電発生素子の前記第1のアライメントマークが、前記ダミー電極パッド部により形成され、
前記配線基板の前記第2のアライメントマークが、前記位置決め認識用開口部により形成されてなることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。
The dummy piezoelectric generating element has a dummy electrode pad portion to which no voltage is applied,
The cover layer of the wiring board has an opening for positioning recognition in a portion corresponding to the dummy electrode pad portion,
The first alignment mark of the dummy piezoelectric generating element is formed by the dummy electrode pad portion;
6. The droplet discharge head according to claim 1, wherein the second alignment mark of the wiring board is formed by the positioning recognition opening.
前記配線基板の前記第2のアライメントマークが、前記位置決め認識用開口部内に残存した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6記載の液滴吐出ヘッド。   The liquid droplet ejection head according to claim 6, wherein the second alignment mark of the wiring board is formed by an uncut portion of the cover layer remaining in the positioning recognition opening. 前記位置決め認識用開口部は、前記ダミー電極パッド部と同一形状及び同一ピッチをもって配されてなることを特徴とする請求項6記載の液滴吐出ヘッド。   7. The droplet discharge head according to claim 6, wherein the positioning recognition openings are arranged with the same shape and the same pitch as the dummy electrode pad portions. 前記位置決め認識用開口部は、前記電気接合用開口部と同一形状及び同一ピッチをもって配されてなることを特徴とする請求項2又は6記載の液滴吐出ヘッド。   7. The droplet discharge head according to claim 2, wherein the positioning recognition openings are arranged with the same shape and the same pitch as the electrical bonding openings. 複数の圧電発生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、前記複数の圧力発生室に対応して設けられた複数の圧電発生素子、及び前記圧力発生室の圧力付与に寄与しないダミー圧電発生素子を有するヘッド本体と、
前記圧電発生素子と電気的に接続された配線基板とを備えてなり、
前記ダミー圧電発生素子に位置決め用の第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液滴吐出装置。
A droplet discharge apparatus including a plurality of droplet discharge heads that discharge liquid as droplets from a plurality of nozzles toward a discharge target surface by driving a plurality of piezoelectric generating elements,
The droplet discharge head is
The plurality of nozzles, a plurality of pressure generating chambers communicating with the plurality of nozzles, a plurality of piezoelectric generating elements provided corresponding to the plurality of pressure generating chambers, and a dummy piezoelectric that does not contribute to pressure application in the pressure generating chambers A head body having a generating element;
A wiring board electrically connected to the piezoelectric generating element;
A droplet having a first alignment mark for positioning on the dummy piezoelectric element and a second alignment mark at a position corresponding to the first alignment mark on the wiring board Discharge device.
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