JP2009029069A - Liquid discharge head and manufacturing method of liquid discharge head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドの製造方法に関する。 The present invention relates to a liquid discharge head and a method for manufacturing the liquid discharge head.
液体吐出ヘッドを用いたインクジェット式記録方式は、ノンインパクト記録方式の1つであり、高速記録が可能であると共に、種々の記録媒体に対して記録が可能であり、しかも、高精細な画像が得られる。このような利点から、インクジェット式記録方式は、コンピュータの周辺機器としてのプリンタばかりでなく、複写機、写真、各種印刷、産業用高精細パターニング等の記録手段として近年用途を拡大しながら急速に普及している。 An ink jet recording method using a liquid discharge head is one of non-impact recording methods, which enables high-speed recording and can be recorded on various recording media, and high-definition images can be recorded. can get. Because of these advantages, the ink jet recording method has rapidly become widespread while expanding its use in recent years as a recording means for copying machines, photographs, various printing, industrial high-definition patterning as well as printers as computer peripherals. is doing.
このような液体吐出ヘッドは、インク等の液体を飛翔させるためのノズルと、このノズルに連通する圧力発生室のインク等の液体に、吐出のためのエネルギーを与えるエネルギー発生手段とを備えている。このエネルギー発生手段として、電気機械変換素子である圧電素子(ピエゾ素子)を用いた液体吐出ヘッドがある。この圧電素子は、圧力発生室の壁の一部を成す振動板に取り付けられてあり、圧電素子が発生した圧力波は、振動板を介し圧力発生室内の液体に伝搬することによってノズル先端のメニスカスを制御して液滴を吐出させる。 Such a liquid discharge head includes a nozzle for causing a liquid such as ink to fly, and an energy generating means for applying energy for discharge to the liquid such as an ink in a pressure generating chamber communicating with the nozzle. . As this energy generating means, there is a liquid discharge head using a piezoelectric element (piezo element) which is an electromechanical conversion element. This piezoelectric element is attached to a diaphragm that forms part of the wall of the pressure generating chamber, and the pressure wave generated by the piezoelectric element propagates through the diaphragm to the liquid in the pressure generating chamber, thereby causing a meniscus at the tip of the nozzle. Is controlled to discharge droplets.
この圧電素子に所定の電圧をON/OFFする制御をすることにより、液滴の吐出の有無を制御し、所望の印刷を行うことができる。このため、液体吐出ヘッドに設けてある圧電素子には、電圧を印加するための配線が設けてある。 By controlling the piezoelectric element to turn on / off a predetermined voltage, it is possible to control whether or not droplets are ejected and perform desired printing. For this reason, the piezoelectric element provided in the liquid discharge head is provided with wiring for applying a voltage.
液体吐出ヘッドが備えている圧電素子に配線する方法として、配線材としてFPC(Flexible printed circuits、フレキシブル基板)を用い、FPCと圧電素子との間に異方導電性フィルムを配置して加熱圧着する方法がある(特許文献1参照)。図6に沿って説明する。圧電素子201とFPC203の間に、圧電素子201の接合させたい部分の面積の異方導電性フィルム204を配置し、加熱圧着装置の予め加熱しておいたFPC押さえ部206でFPC203の上から押さえ、適度に加熱しながら圧力を加えて配線している。また、異方導電性フィルム204は、圧電素子201とFPC203の配線と同様に、圧電素子201を接着している共通電極板202とFPC203の間に異方導電性フィルム205を配置することによりFPC203と共通電極板202とを配線することが可能であるとしている。
しかしながら、図6に示すように、共通電極板202とFPC203との間隔は、圧電素子201とFPC203との間隔より、圧電素子201の厚み分だけ広い。このため、異方導電性フィルムで同時に圧電素子201とFPC203、共通電極板202とFPC203を配線しようとすると、共通電極板202とFPC203との加圧が十分できないため、配線不良が生じる場合がある。このため、共通電極板202とFPC203の配線及び圧電素子201とFPC203の配線を、2つの工程に分けて行う必要がある。また、場合によっては2種類の大きさの異方導電性フィルムを用意する必要もあって、製造工程が煩雑で製造時間が長くなってしまうという問題があった。また、液体吐出ヘッドをより小型にするために、圧電素子201間のピッチを小さくすると共に共通電極板202とFPC203とを接続する位置を、より圧電素子201側に近づける必要がある。この場合、圧電素子201の厚みよる配線個所の高低差により、異方導電性フィルムの曲げ度合いが大きくなりすぎて良好に接続することができない。
However, as shown in FIG. 6, the distance between the
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、ベース電極及び圧電素子とFPCとの配線を容易に、且つ良好に行うことができる液体吐出ヘッドの製造方法及び液体吐出ヘッドを提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to manufacture a liquid discharge head capable of easily and satisfactorily wiring the base electrode, the piezoelectric element, and the FPC. A method and a liquid ejection head are provided.
上記の課題は、以下の構成により解決される。 Said subject is solved by the following structures.
1. 液体を液滴として吐出するノズル孔に連通する圧力室を構成する圧力室溝を有するボディプレートと、
前記圧力室に圧力を発生させる圧電素子と、
前記圧電素子に駆動電力を供給するフレキシブル基板と、を備え、
前記圧電素子は、該圧電素子が有する一対の対向する電極の一方の電極が前記ボディプレートの前記圧力室溝がある面の反対面に設けられたベース電極に結合され、
前記ベース電極と前記圧電素子の他方の電極は、それぞれの電極が接続される共通電極と個別電極を有する前記フレキシブル基板と異方導電性フィルムを間に挟んで結合されている液体吐出ヘッドにおいて、
前記ベース電極と前記共通電極との間には、該ベース電極から順に導電性部材と前記異方導電性フィルムがあることを特徴とする液体吐出ヘッド。
1. A body plate having a pressure chamber groove that constitutes a pressure chamber communicating with a nozzle hole for discharging liquid as droplets;
A piezoelectric element for generating pressure in the pressure chamber;
A flexible substrate for supplying driving power to the piezoelectric element,
The piezoelectric element has one electrode of a pair of opposing electrodes of the piezoelectric element coupled to a base electrode provided on the opposite surface of the body plate where the pressure chamber groove is provided,
In the liquid discharge head, the base electrode and the other electrode of the piezoelectric element are coupled with the anisotropic conductive film sandwiched between the flexible substrate having the common electrode and the individual electrode to which the respective electrodes are connected,
A liquid discharge head, wherein a conductive member and the anisotropic conductive film are provided between the base electrode and the common electrode in order from the base electrode.
2. 液体を液滴として吐出するノズル孔に連通する圧力室を構成する圧力室溝を有するボディプレートと、
前記圧力室に圧力を発生させる圧電素子と、
前記圧電素子に駆動電力を供給するフレキシブル基板と、を備え、
前記圧電素子は、該圧電素子が有する一対の対向する電極の一方の電極が前記ボディプレートの前記圧力室溝がある面の反対面に設けられたベース電極に結合され、
前記ベース電極と前記圧電素子の他方の電極は、それぞれの電極が接続される共通電極と個別電極を有する前記フレキシブル基板と異方導電性フィルムを間に挟んで結合されている液体吐出ヘッドの製造方法において、
前記ボディプレートに前記ベース電極を設ける工程と、
前記ベース電極に、前記圧電素子の一方の電極を結合するとともに、前記ベース電極に、導電性部材を結合する工程と、
前記圧電素子と前記導電性部材が前記ベース電極に結合された前記ボディプレートを固定台の上に置く工程と、
前記ボディプレートの前記圧電素子と前記導電性部材の上に異方導電性フィルムを置く工程と、
前記異方導電性フィルムの上に、前記導電性部材と前記圧電素子の位置に前記共通電極と前記個別電極の位置が重なるようにフレキシブル基板を置く工程と、
前記フレキシブル基板を押圧する押圧部材を加熱する工程と、
前記押圧部材を加熱した状態で前記フレキシブル基板を押圧する工程と、
前記押圧部材を前記フレキシブル基板から離す工程と、を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
2. A body plate having a pressure chamber groove that constitutes a pressure chamber communicating with a nozzle hole for discharging liquid as droplets;
A piezoelectric element for generating pressure in the pressure chamber;
A flexible substrate for supplying driving power to the piezoelectric element,
The piezoelectric element has one electrode of a pair of opposing electrodes of the piezoelectric element coupled to a base electrode provided on the opposite surface of the body plate where the pressure chamber groove is provided,
Manufacturing of a liquid discharge head in which the base electrode and the other electrode of the piezoelectric element are coupled with a common electrode to which the respective electrodes are connected and the flexible substrate having the individual electrodes and an anisotropic conductive film interposed therebetween In the method
Providing the base electrode on the body plate;
Coupling one electrode of the piezoelectric element to the base electrode and coupling a conductive member to the base electrode;
Placing the body plate, wherein the piezoelectric element and the conductive member are coupled to the base electrode, on a fixed base;
Placing an anisotropic conductive film on the piezoelectric element and the conductive member of the body plate;
On the anisotropic conductive film, placing a flexible substrate so that the position of the common electrode and the individual electrode overlaps the position of the conductive member and the piezoelectric element;
Heating a pressing member that presses the flexible substrate;
Pressing the flexible substrate in a state where the pressing member is heated;
And a step of separating the pressing member from the flexible substrate.
本発明によれば、液体吐出ヘッドには、ボディプレートに設けてあるベース電極とフレキシブル基板が有する共通電極との間に、ベース電極から順に導電性部材と異方導電性フィルムがある。よって、導電性部材の厚みを、例えば圧電素子とほぼ同じ厚みとすると、導電性部材及び圧電素子と導電性部材とで挟まれた異方導電性フィルムの厚みを均一にすることができる。このため、ベース電極及び圧電素子とフレキシブル基板とを容易に、且つ良好に結合することができる。 According to the present invention, the liquid discharge head includes a conductive member and an anisotropic conductive film in order from the base electrode between the base electrode provided on the body plate and the common electrode of the flexible substrate. Therefore, when the thickness of the conductive member is, for example, approximately the same as that of the piezoelectric element, the thickness of the anisotropic conductive film sandwiched between the conductive member and the piezoelectric element and the conductive member can be made uniform. For this reason, a base electrode and a piezoelectric element, and a flexible substrate can be couple | bonded easily and favorably.
従って、ベース電極及び圧電素子とフレキシブル基板との配線を容易に、且つ良好に行うことができる液体吐出ヘッドの製造方法及び液体吐出ヘッドを提供することができる。 Accordingly, it is possible to provide a liquid discharge head manufacturing method and a liquid discharge head that can easily and satisfactorily perform wiring between the base electrode and the piezoelectric element and the flexible substrate.
本発明を図示の実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限らない。
本発明に係わる液体吐出ヘッドの製造方法により製造される液体吐ヘッドについて説明する。
Although the present invention will be described based on the illustrated embodiment, the present invention is not limited to the embodiment.
A liquid discharge head manufactured by the method of manufacturing a liquid discharge head according to the present invention will be described.
図3は、液体吐出ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッド(以下、記録ヘッドと称する。)Aの構成の分解斜視図を示している。図3において、1は液体吐出ヘッド用ノズルプレート(以下、ノズルプレートと称する。)、5は中間プレート、2はボディプレート、3は圧電素子、30はインク供給路、42は圧電素子3に電力を供給する配線材であるフレキシブル基板(以降、FPC(Flexible printed circuits)と称する。)を模式的に示している。
FIG. 3 shows an exploded perspective view of a configuration of an ink jet recording head (hereinafter referred to as a recording head) A as an example of a liquid discharge head. In FIG. 3, 1 is a nozzle plate for a liquid discharge head (hereinafter referred to as a nozzle plate), 5 is an intermediate plate, 2 is a body plate, 3 is a piezoelectric element, 30 is an ink supply path, and 42 is power to the
ノズルプレート1には、インク吐出のためのノズル孔11を複数配列してある。ノズル孔11の液滴を吐出する吐出口を有する面(以降、吐出面と称する。)13には撥液膜45がある。中間プレート5には、ノズル孔11に連通する貫通孔12が設けてある。貫通孔12の径は、ノズル孔11の径より大きい。
The nozzle plate 1 has a plurality of
また、ボディプレート2には、中間プレート5を介してノズルプレート1を貼り合わせることで圧力室となる圧力室溝24、インク供給路となるインク供給路溝23及び共通インク室となる共通インク室溝22、並びにインク供給口21が形成されている。
Further, the nozzle plate 1 is bonded to the
そして、ノズルプレート1のノズル孔11とボディプレート2の圧力室溝24とが一対一で対応するように、中間プレート5を挟んでノズルプレート1とボディプレート2と貼り合わせることで、流路ユニットMを形成する。ここで、以後、上記で説明に使用した圧力室溝、供給路溝、共通インク室溝の各符号は、それぞれ圧力室、供給路、共通インク室にも使用する。また、インク供給口21に連通するようにインク供給路30を結合してある。インク供給路30と別途準備するインク貯蔵部(図示しない)とをパイプ(図示しない)で接続することで、流路ユニットMにインクを供給することができる。
Then, the nozzle plate 1 and the
流路ユニットMにおいて、圧力室24の容積を変化させてノズル孔11から液滴を吐出させるアクチュエータとして、圧電素子3をボディプレート2のノズルプレート1を有する面と反対の各圧力室24の底面に結合してある。
In the flow path unit M, as the actuator for changing the volume of the
図2は、記録ヘッドAの圧電素子3、FPC42及びその周辺を、図3において紙面の奥側から手前側を見た様子を模式的に示している。ボディプレート2には、圧電素子3に駆動電力を供給するため接続されるベース電極40が設けてある。圧電素子3には、これを駆動するための一対の対向する電極3aが設けてあり、この内の一方の電極3aが各圧力室24に対応するベース電極40の上の位置に結合されている。以降、圧電素子3と電気的に接続する場合、この電極3aを示さない場合でも電極3aと接続することを意味する。
FIG. 2 schematically shows the
また、圧電素子3とほぼ同じ厚みの導電性部材43が、圧電素子3と並んでベース電極40に結合されている。FPC42は、各圧電素子3に電力を供給するために各圧電素子3の他方の電極3aに接続される個別電極42−dと、ベース電極40に結合された導電性部材43と接続される共通電極42−gとを、ベースフィルム42−bの上に備えている。このFPC42の共通電極42−g及び個別電極42−dと、導電性部材43及び各圧電素子3の電極3aとの間には、この間を電気的及び機械的に結合している異方導電フィルム(ACF:Anisotropic Conductive Film)44がある。異方導電性フィルム44による接続に関しては以降で説明する。
In addition, a
別途用意する圧電素子3の駆動回路(図示しない)にFPC42の他方の端を接続し、ベース電極40と個別電極42−dとの間に駆動パルス電圧を印加することで、各圧電素子3を独立して駆動することができる。駆動した圧電素子3から発生する振動が圧力室24に伝えられ、この振動により圧力室24内の圧力を変動させることで圧力室24内の液体をノズル孔11から液滴として吐出できる。
The other end of the
これまで説明した記録ヘッドAを製造する製造工程のフロー図を図4に示す。図4に沿って、記録ヘッドAの製造に関して、図1から3及び5を参照しながら説明する。 FIG. 4 shows a flowchart of the manufacturing process for manufacturing the recording head A described so far. The manufacture of the recording head A will be described with reference to FIGS. 1 to 3 and 5 along FIG.
(ノズルプレートの準備、ボディプレートの準備、中間プレートの準備)
図3に示す流路ユニットMを構成するノズルプレート1、中間プレート5、ボディプレート2をそれぞれ製造する。ノズルプレート1とボディプレート2を成す材料はSiとし、中間プレート5を成す材料は、可動イオンを含む硼珪酸ガラスが好ましい。各プレートをこれらの材料とすることで後述する陽極接合を容易に行うことができる。
(Preparation of nozzle plate, body plate, intermediate plate)
The nozzle plate 1, the
ノズルプレート1にノズル孔11を形成する方法、中間プレート5に貫通孔12を形成する方法、ボディプレート2に圧力室溝24等を形成する方法は、公知のフォトリソグラフィー技術(レジスト塗布、露光、現像)及びエッチング技術等を用いることができる。エッチング方法としては、ドライエッチングが好ましい。これらの方法により、ノズルプレート1、ボディプレート2及び中間プレート5を準備する。
A method of forming the nozzle holes 11 in the nozzle plate 1, a method of forming the through
(接合)
次に、準備したノズルプレート1、中間プレート5、ボディプレート2の3枚のプレートを重ね合わせ、図5に示す陽極接合装置により接合して圧力室24を形成する。図5は、ボディプレート2、ノズルプレート1、中間プレート5の3枚のプレートを同時に陽極接合する様子を模式的に示している。以下、図5を用いてノズルプレート1、中間プレート5、ボディプレート2を陽極接合することに関して説明する。
(Joining)
Next, the prepared three plates of the nozzle plate 1, the
ノズルプレート1、中間プレート5、ボディプレート2は、十分に洗浄して乾燥させ、接合面にゴミが無いようにする。この洗浄及び乾燥するに先だって、ノズルプレート1、中間プレート5、ボディプレート2の各接合面は、研磨等により各表面粗さを10nm未満にするのが好ましい。
The nozzle plate 1, the
次に、ノズルプレート1、中間プレート5、ボディプレート2を、ヒーター(図示しない)及び陽極接合を行うための電極20aを備えたプレート固定台20の上に重ね合わせる。この時、電極20aから、ボディプレート2、中間プレート5、ノズルプレート1の順に各接合面を対向させ、位置関係を調整して重ね合わせる。電極20aは、この上に載せるボディプレート2より大きくしておく。
Next, the nozzle plate 1, the
次に、電極となる押圧部材110をノズルプレート1の上に設けて、ノズルプレート1を押圧し、プレート固定台20が備えているヒーター(図示しない)により重ね合わせた3枚のプレートを加熱する。陽極接合温度(概ね350℃から550℃の範囲)まで3枚のプレートを加熱し、陽極接合温度を維持した状態で直流電圧(概ね0.5kVから2kVの範囲)を3枚のプレートに印加する。具体的には、ボディプレート2に接触する電極20aと、電極となる押圧板110に接触する電極プローブ60とをプラスとし、中間プレート5に接触する電極プローブ61をマイナスとして直流電源90より直流電圧を3枚のプレートに印加する。
Next, a pressing
電源プローブ61を中間プレート5に接触させるためには、ノズルプレート1を中間プレート5より小さくする、又は、ノズルプレート1に切り欠きを設けて中間プレート5の一部を露出させればよい。
In order to bring the
押圧部材110で押圧することで、3枚のプレート間の間隔を狭くして、薄い空気層を周囲に押し出し、空気が押し出された領域は、研磨等で表面粗さRaが10nm未満としている場合は間隔が非常に小さくなり、面同士が接触して分子間力で密着させることができる。ノズルプレート1を押圧する押圧部材110は、電極となる材料であれば特に限定されない。
When the space between the three plates is narrowed by pressing with the
陽極接合は、陽極接合温度で中間プレート5の中の可動イオンが高電界に引かれて移動拡散する現象であり、この現象が顕著なガラスが好ましい。好ましいガラスとしてテンパックス(登録商標)及びパイレックス(登録商標)がある。
The anodic bonding is a phenomenon in which mobile ions in the
本実施の形態では、ボディプレート2と中間プレート5とノズルプレート1を同時に陽極接合法により貼り合わせる工程を例にして説明した。同時に3つのプレートを接合することで製造工程を簡略化、時間短縮することできる。勿論、ボディプレート2と中間プレート5を接合し、次に中間プレート5とノズルプレート1とを接合するように順次陽極接合を行ってもよい。
In the present embodiment, the process of bonding the
(洗浄)
次に、ボディプレート2、中間プレート5、ノズルプレート1を陽極接合した流路ユニットMの洗浄を行う。特に撥液膜45を設けるノズルプレート1の吐出面13は十分に清浄にするのが好ましい。清浄した吐出面13に撥液膜45を形成することで、吐出面13に対する撥液膜45の密着力を十分に確保することができ、耐久性を向上することができる。記録ヘッド稼働時に吐出面13の清掃のためヘッドクリーナーで擦って拭いても撥液膜45が容易に剥がれることがなくなり、良好な液滴の吐出性能を長期に亘って維持することができる。
(Washing)
Next, the flow path unit M in which the
洗浄方法としては、例えば超音波洗浄が有り、洗浄液としては、流路ユニットMを成す材料に浸食等の化学的変化を生じないものであれば特に限定することはなく、汚染物質に応じて適宜選択すれば良い。例えば、ガラスやSi等の粒子汚れの除去性や脱脂力に優れているアルカリ洗剤、取り扱いが容易な中性洗剤を挙げることができ、汚染物質に応じて適宜選択して用いる。また、RCA洗浄法を適用しても良い。 As a cleaning method, for example, there is ultrasonic cleaning, and the cleaning liquid is not particularly limited as long as it does not cause chemical change such as erosion in the material forming the flow path unit M, and is appropriately selected according to the contaminant. Just choose. For example, there can be mentioned an alkaline detergent excellent in removability and degreasing power of particle stains such as glass and Si, and a neutral detergent which is easy to handle, and it is appropriately selected and used depending on the contaminant. Further, an RCA cleaning method may be applied.
上記の様に洗浄液を用いて超音波洗浄を行った流路ユニットMを、純水によるリンス処理を行い乾燥させる。この後、更に酸素プラズマによるアッシング処理(酸素プラズマ処理とも称する。)を行ってもよい。 The flow path unit M that has been subjected to ultrasonic cleaning using the cleaning liquid as described above is rinsed with pure water and dried. Thereafter, an ashing process using oxygen plasma (also referred to as oxygen plasma process) may be performed.
洗浄によって密着性が向上するのは、吐出面13に設ける撥液膜45に限らない。後述する圧電素子3のベース電極40とする金属膜に対しても密着性が向上するのは勿論である。
The improvement in adhesion by the cleaning is not limited to the
(撥液膜形成)
次に吐出面13に設ける撥液膜45に関して説明する。ノズルプレート1の吐出面13に撥液膜45を設ける。撥液膜45を設けることで、ノズル孔11から液体が吐出面13に馴染むことによる染み出しや広がりを抑制することができる。具体的に撥液膜45には、例えば液体が水性であれば撥水性を有する材料が用いられ、液体が油性であれば撥油性を有する材料が用いられる。一般に、FEP(四フッ化エチレン、六フッ化プロピレン)、PTFE(ポリテトラフロロエチレン)、フッ素化シロキサン、フルオロアルキルシラン、アモルファスパーフルオロ樹脂等のフッ素樹脂等が用いられることが多く、塗布方法、真空蒸着方法、浸漬方法で吐出面12に成膜する。撥液膜45の厚みは、撥液膜45の材料、形成方法により適宜決めればよい。
(Liquid repellent film formation)
Next, the
撥液膜45は、ノズルプレート1の吐出面13に直接成膜することができるが、撥液膜45の密着性を向上させるために、下地層、例えばTEOS(テトラエトキシシラン)膜を介して成膜するのが好ましい。TEOS膜は、プラズマCVD法でTEOSガスを用いて形成することができる。
The
尚、撥液膜45を形成する際に、吐出口をマスキングするのが好ましい。マスキングすることで、撥液膜45が吐出口を塞ぐことがなくなり、撥液膜45の形成後に吐出口部分の撥液膜を除去することなく良好な吐出口を得ることができる。
Incidentally, it is preferable to mask the discharge port when forming the
(ベース電極形成)
次に、流路ユニットMの背面(ノズルプレート1がある側と反対側の面)の圧力室24の位置に該当する部分(所謂振動板として機能する部分)にベース電極40を設ける(図1、2参照)。ベース電極40は、この上に設ける全ての圧電素子3に電圧を印加して駆動するための共通電極として機能する。このベース電極40を成す材料は、電極となる材料であれば特に限定することはなく、例えば、Al、Au、Cu、Agが挙げられる。また、密着性を良くするためのCr等の下地層を設けてもよい。ベース電極40を形成する方法は、特に限定することはなく、例えば公知のスパッタリングや真空蒸着がある。
(Base electrode formation)
Next, the
(圧電素子、導電性部材結合)
次に、ベース電極40の上に別途用意する圧電素子3を結合する。圧電素子3に電圧を印加する2つの面には、予めAu等の一対の対向する電極3aを設けておき、この電極3aの一方の面を例えば銀ペースト等の導電性接着剤を用いてベース電極40に結合する。また、圧電素子3をベース電極40に設ける際に、導電性部材43を圧電素子3と同様にしてベース電極40の上に結合しておく。導電性部材43をベース電極40に設ける位置は特に限定されないが、後で説明するFPCと結合することを考慮すると、作業の容易さやFPC及び異方導電性フィルムの形状等から、図3に示すように、圧電素子3が並んでいる延長上に設けるのが好ましい。
(Piezoelectric element, conductive member combination)
Next, a separately prepared
導電性部材43の材料は、電極となる材料であれば特に限定することはなく、箔状の例えばAl、Cu等の金属が挙げられ、ベース電極40への結合が容易な片面に導電性粘着剤が設けてある金属箔テープ等を用いてもよい。また、導電性部材43の厚みは、圧電素子3の厚みとほぼ同じとすることが好ましい。尚、圧電素子3の厚みは、仕様にもよるが例えば30μmから100μm程度である。
The material of the
(FPCの配線)
次に、流路ユニットMに結合した各圧電素子3に駆動電力を供給するためのFPC42の結合を行う。図2に示す様にFPC42を流路ユニットMのノズルプレート1の反対面に異方導電性フィルム(ACF:Anisotropic Conductive Film)を用いて導電性部材43及び各圧電素子3とを結合する。
(FPC wiring)
Next, the
異方導電性フィルムは、絶縁性及び接着性に優れるエポキシ樹脂やポリイミドなどのバインダ成分中に、導電性の金属等の導電性物質の微粒子を分散させてフィルム状に形成したものである。この異方導電性フィルムは、接合面と被接合面との間に配置して、適度な加熱と加圧を同時にかけることによって、接合面と被接合面とを接着すると共に、面方向の絶縁性を保持したまま厚み方向の接合面と被接合面とを導通させることができる接続材料である。 An anisotropic conductive film is formed by dispersing fine particles of a conductive substance such as a conductive metal in a binder component such as an epoxy resin or polyimide excellent in insulation and adhesion. This anisotropic conductive film is disposed between the bonding surface and the surface to be bonded, and by applying appropriate heating and pressurizing simultaneously, the bonding surface and the surface to be bonded are bonded together, and insulation in the surface direction is also performed. It is the connection material which can make the joining surface and to-be-joined surface of a thickness direction electrical conduction, maintaining property.
ベース電極40及び圧電素子3とFPC42とを、異方導電性フィルム44を挟んで結合を行う方法の例を図1に示す。固定台51の上に、圧電素子3を設けている側を上にして流路ユニットMを載せる。流路ユニットMには、これまで説明したように、ベース電極40の上に導電性部材43及び圧電素子3が結合してある。この上に、導電性部材43及び圧電素子3を被うことができる大きさの異方導電性フィルム44を載せる。異方導電性フィルム44は、薄いフィルムであり任意の形状に容易に切断できるため、必要な接着面積や形状に合わせた異方導電性フィルムを容易に用意することができ、接合の品質を良好に維持することができる。異方導電性フィルム44において、44aはバインダ、44bは微粒子を模式的に示している。
An example of a method for bonding the
次に、異方導電性フィルム44の上に、FPC42を載せる。FPC42にはFPC42を構成するベースフィルム42−bの上に、導電性部材43と接続する共通電極42−g、圧電素素3と接続する個別電極42−dが設けてあり、異方導電性フィルム44の上に載せる際に、その下に位置する導電性部材43及び圧電素子3との位置調整を行う。
Next, the
次に、FPC42の上から予め加熱しておいた加熱圧着装置の押さえ部53をFPC42の上から押さえ、適度に加熱しながら加圧する。この時の加圧力、加熱温度及び加熱時間は、使用する異方導電性フィルムによって適宜決めればよい。
Next, the pressing portion 53 of the thermocompression bonding apparatus heated in advance from above the
ベース電極40の上に圧電素子3の厚みとほぼ同じ厚みの導電性部材43を設けておくことで、FPC42と電気的に接続する面、すなわち、FPC42に対向する導電性部材43、圧電素子3の接続面は、ほぼ同一平面内となり、凹凸がなく平坦とすることができる。このため、押さえ部53でFPC42を上から押さえた時、導電性部材43及び圧電素子3と、共通電極42−g及び個別電極42−dとが対向するそれぞれの面で挟まれる異方導電性フィルム44を、接続個所に依存せずほぼ均等に加圧、圧縮することができる。従って、FPC42の共通電極42−g及び個別電極42−dは導電性部材43及び圧電素子3(詳しくは電極3a)に同時に均質に電気的に接続することができるとともに、機械的に流路ユニットMに固定することができる。
By providing a
(インク供給路結合)
流路ユニットMに開口しているインク供給口21にインクを供給するためのインク供給路30を接着剤等で結合する。インク供給路30を流路ユニットMに設けることで、インク供給路30と別途設けるインク貯蔵部(図示しない)とをパイプで接続することができ、流路ユニットMにインクを供給することができる。以上でもって、記録ヘッドAを完成することができる。
(Ink supply path connection)
An
(実施例1)
図4に沿って記録ヘッドAを20個製造した。ノズルプレート1、中間プレート5、ボディプレート2それぞれをSi基板、パイレックス(登録商標)基板及びSi基板からフォトリソグラフィー技術(レジスト塗布、露光、現像)及びエッチング技術を用いて製造した。その後、陽極接合により貼り合わせ、撥液膜45及びベース電極40を設けた流路ユニットMを用意した。圧電素子3には、一対の対向する電極3aが予め設けてあり、一方の電極3aをベース電極40の上に銀ペーストにより取り付けた。流路ユニットM1個当たりの圧電素子3の個数は16個とした。
Example 1
20 recording heads A were manufactured according to FIG. Each of the nozzle plate 1, the
この後、導電性部材43として導電性テープをベース電極40の上に固定した。圧電素子3の厚みは、電極3aを含めて50μmとし、導電性テープは、住友スリーエム(株)製CU−35Cを使用した。導電性テープCU−35Cは、カタログより、銅箔の厚みが35μmで導電性粘着剤を含めた厚みが70μmである。
Thereafter, a conductive tape was fixed on the
次に図1に示すように、固定台51の上に、上記の通り用意したベース電極40の上に圧電素子3及び導電性部材43を設けた流路ユニットMを載せた。更に、この上に接合面にあわせた大きさの異方導電性フィルム44及びFPC42の一方の端の共通電極42−g、個別電極42−dを備えている部分を載せた。尚、FPC42を載せる際は、その共通電極42−g、個別電極42−dと導電性部材43及び圧電素子3とが対向する様に位置調整を行った。また、異方導電性フィルム44は、日立化成工業(株)製のANISOLM AC−2102Y−45を使用した。
Next, as shown in FIG. 1, the flow path unit M in which the
次に、加熱圧着装置の押さえ部53の温度を80℃、加圧力1MPaとして3秒間FPC42を加熱及び加圧し、引き続いて、温度を180℃、加圧力3MPaとして15秒間加熱及び加圧した。この後流路ユニットMにインク供給路30を結合した。これで、記録ヘッドAを20個製造した。
Next, the temperature of the pressing portion 53 of the thermocompression bonding apparatus was set to 80 ° C. and the applied pressure of 1 MPa, and the
FPC42の他方の端に駆動回路に接続し通電したところ、20個の記録ヘッドAの圧電素子3の全てが問題なく動作することを確認した。
When the other end of the
(比較例1)
導電性部材43とする導電性テープを設けなかった以外は実施例1と同じとして記録ヘッドAを20個製造した。
(Comparative Example 1)
Twenty recording heads A were manufactured in the same manner as in Example 1 except that the conductive tape serving as the
FPC42の他方の端に駆動回路を接続し通電したところ、20個の記録ヘッドAの内、17個が動作しなかった。何れの記録ヘッドAにおいても、各記録ヘッドAの全ての圧電素子3が動作しないため共通電極となるベース電極40と共通電極42−gとが接続できないと推測した。これを確認するため、FPC42の共通電極42−gに通じる駆動回路側の電極とベース電極40との間の導通テストをテスターにて行ったところ、導通していないことが分かった。
When a drive circuit was connected to the other end of the
以上の実施例1及び比較例1の結果より、ベース電極40と異方導電性フィルムとの間に導電性部材43である導電性テープを設けることで、FPC42の共通電極42−g及び個別電極42−dは、導電性部材43及び圧電素子3に同時に容易に確実に接続できることが確認できた。従って、ベース電極及び圧電素子とFPCとの配線を容易に、且つ良好に行うことができる。
From the results of Example 1 and Comparative Example 1 described above, by providing a conductive tape as the
1 ノズルプレート
2 ボディプレート
3 圧電素子
3a 電極
5 中間プレート
40 ベース電極
42 フレキシブル基板(FPC)
42−b ベースフィルム
42−d 個別電極
42−g 共通電極
43 導電性部材
44 異方導電性フィルム
44a 44a
44b 微粒子
45 撥液膜
51 固定台
53 押さえ部
M 流路ユニット
1
42-b Base film 42-d Individual electrode 42-
Claims (2)
前記圧力室に圧力を発生させる圧電素子と、
前記圧電素子に駆動電力を供給するフレキシブル基板と、を備え、
前記圧電素子は、該圧電素子が有する一対の対向する電極の一方の電極が前記ボディプレートの前記圧力室溝がある面の反対面に設けられたベース電極に結合され、
前記ベース電極と前記圧電素子の他方の電極は、それぞれの電極が接続される共通電極と個別電極を有する前記フレキシブル基板と異方導電性フィルムを間に挟んで結合されている液体吐出ヘッドにおいて、
前記ベース電極と前記共通電極との間には、該ベース電極から順に導電性部材と前記異方導電性フィルムがあることを特徴とする液体吐出ヘッド。 A body plate having a pressure chamber groove that constitutes a pressure chamber communicating with a nozzle hole for discharging liquid as droplets;
A piezoelectric element for generating pressure in the pressure chamber;
A flexible substrate for supplying driving power to the piezoelectric element,
The piezoelectric element has one electrode of a pair of opposing electrodes of the piezoelectric element coupled to a base electrode provided on the opposite surface of the body plate where the pressure chamber groove is provided,
In the liquid discharge head, the base electrode and the other electrode of the piezoelectric element are coupled with the anisotropic conductive film sandwiched between the flexible substrate having the common electrode and the individual electrode to which the respective electrodes are connected,
A liquid discharge head, wherein a conductive member and the anisotropic conductive film are provided between the base electrode and the common electrode in order from the base electrode.
前記圧力室に圧力を発生させる圧電素子と、
前記圧電素子に駆動電力を供給するフレキシブル基板と、を備え、
前記圧電素子は、該圧電素子が有する一対の対向する電極の一方の電極が前記ボディプレートの前記圧力室溝がある面の反対面に設けられたベース電極に結合され、
前記ベース電極と前記圧電素子の他方の電極は、それぞれの電極が接続される共通電極と個別電極を有する前記フレキシブル基板と異方導電性フィルムを間に挟んで結合されている液体吐出ヘッドの製造方法において、
前記ボディプレートに前記ベース電極を設ける工程と、
前記ベース電極に、前記圧電素子の一方の電極を結合するとともに、前記ベース電極に、導電性部材を結合する工程と、
前記圧電素子と前記導電性部材が前記ベース電極に結合された前記ボディプレートを固定台の上に置く工程と、
前記ボディプレートの前記圧電素子と前記導電性部材の上に異方導電性フィルムを置く工程と、
前記異方導電性フィルムの上に、前記導電性部材と前記圧電素子の位置に前記共通電極と前記個別電極の位置が重なるようにフレキシブル基板を置く工程と、
前記フレキシブル基板を押圧する押圧部材を加熱する工程と、
前記押圧部材を加熱した状態で前記フレキシブル基板を押圧する工程と、
前記押圧部材を前記フレキシブル基板から離す工程と、を有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。 A body plate having a pressure chamber groove that constitutes a pressure chamber communicating with a nozzle hole for discharging liquid as droplets;
A piezoelectric element for generating pressure in the pressure chamber;
A flexible substrate for supplying driving power to the piezoelectric element,
The piezoelectric element has one electrode of a pair of opposing electrodes of the piezoelectric element coupled to a base electrode provided on the opposite surface of the body plate where the pressure chamber groove is provided,
Manufacturing of a liquid discharge head in which the base electrode and the other electrode of the piezoelectric element are coupled with a common electrode to which the respective electrodes are connected and the flexible substrate having the individual electrodes and an anisotropic conductive film interposed therebetween In the method
Providing the base electrode on the body plate;
Coupling one electrode of the piezoelectric element to the base electrode and coupling a conductive member to the base electrode;
Placing the body plate, wherein the piezoelectric element and the conductive member are coupled to the base electrode, on a fixed base;
Placing an anisotropic conductive film on the piezoelectric element and the conductive member of the body plate;
On the anisotropic conductive film, placing a flexible substrate so that the position of the common electrode and the individual electrode overlaps the position of the conductive member and the piezoelectric element;
Heating a pressing member that presses the flexible substrate;
Pressing the flexible substrate in a state where the pressing member is heated;
And a step of separating the pressing member from the flexible substrate.
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