JP2009056709A - Liquid droplet jet head and method for manufacturing liquid droplet jet head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アクチュエータの選択的な駆動により液滴を吐出するヘッドユニットと、フレキシブル配線材とが、順次積層される構造を有する液滴吐出ヘッド及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a droplet discharge head having a structure in which a head unit that discharges droplets by selective driving of an actuator and a flexible wiring member are sequentially stacked, and a method for manufacturing the droplet discharge head.
液滴吐出ヘッドとして、例えばインクジェット式の記録ヘッドでは、従来から、インクを吐出する多数のノズルが形成されたキャビティ部と、このキャビティ部のインクに吐出圧力を与えるアクチュエータと、アクチュエータに駆動信号を入力するフレキシブル配線材とが備えられた構造が知られている(特許文献1等)。
For example, in an inkjet recording head as a droplet discharge head, conventionally, a cavity portion in which a large number of nozzles that discharge ink are formed, an actuator that applies discharge pressure to the ink in the cavity portion, and a drive signal is sent to the actuator. A structure including a flexible wiring material to be input is known (
アクチュエータには、その表面に外部電極がノズルの数に対応して多数設けられていて、フレキシブル配線材に設けられた電極パターンと各外部電極とが、個別に電気的に接続され、前記駆動信号が入力される。一般的には、アクチュエータの外部電極か、またはフレキシブル配線材の電極パターンのいずれか一方にバンプが形成されていて、外部電極と電極パターンとは、位置合わせした後に、フレキシブル配線材の上からヒータなどの加熱部材で押圧加熱されることで、バンプが溶融し潰れて電気的に接続される。 The actuator is provided with a large number of external electrodes corresponding to the number of nozzles on the surface thereof, and the electrode pattern provided on the flexible wiring material and each external electrode are electrically connected individually, and the drive signal Is entered. Generally, bumps are formed on either the external electrode of the actuator or the electrode pattern of the flexible wiring material, and after aligning the external electrode and the electrode pattern, the heater is placed on the flexible wiring material. The bumps are melted and crushed and electrically connected by being pressed and heated by a heating member such as.
ところで、キャビティ部には、ノズルからインクを吐出するまでに複雑なインク流路が必要で、特許文献1では、インク流路となる大小の貫通穴等がエッチング加工された薄い金属板を複数枚積層してキャビティ部が構成されている。つまり、キャビティ部は主に金属製の材料で形成されている一方、アクチュエータには圧電式(圧電セラミックス製)が適用されているので、アクチュエータとキャビティ部とでは、その線膨張係数に大きな違いがある。
特許文献1の構成では、キャビティ部に固着されているアクチュエータに対して、フレキシブル配線材が固着される。そのため、アクチュエータの外部電極とフレキシブル配線材の電極パターンとを押圧加熱して電気的に接続するときに、加熱部材の熱がアクチュエータを介してキャビティ部にまで伝わる。その結果、上述した線膨張係数の違いによって、アクチュエータとキャビティ部との間に、剥がれが発生したりクラックが生じたりする虞があり、液滴の吐出不良を招き易いという課題があった。
In the configuration of
本発明は、上記問題を解消するものであり、アクチュエータとフレキシブル配線材とを電気的に接続するために必要な熱が、他の部材に悪影響を及ぼすことを抑制できる液滴吐出ヘッドとその製造方法の実現を目的とするものである。 The present invention solves the above-described problem, and a droplet discharge head capable of suppressing the heat necessary for electrically connecting the actuator and the flexible wiring member from adversely affecting other members, and its manufacture The purpose is to realize the method.
前記目的を達成するために、請求項1に記載の発明における液滴吐出ヘッドは、アクチュエータの選択的な駆動により液滴を吐出するヘッドユニットと、前記アクチュエータに駆動信号を出力するフレキシブル配線材とを備え、前記アクチュエータの一方の面に前記液滴を吐出させるための多数の外部電極を有し、前記フレキシブル配線材に前記外部電極と対応する電極パターンを有し、前記外部電極と前記電極パターンとが電気的に接続され前記アクチュエータの一方の面に前記フレキシブル配線材が積層配置されている液滴吐出ヘッドにおいて、前記フレキシブル配線材における前記アクチュエータと反対側となる面には、前記多数の外部電極にわたる大きさを有し、前記フレキシブル配線材よりも剛性が高く熱伝導性を有する剛性部材が積層され、前記剛性部材の前記フレキシブル配線材と対向する面には、前記フレキシブル配線材側に突出する突部が、前記外部電極と前記電極パターンとの接続位置に対応して形成されていることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, a liquid droplet ejection head according to
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記多数の外部電極は、複数の列状に形成されていて、前記剛性部材の突部は、前記外部電極の各列毎に対応して設けられ、当該外部電極の列の延びる方向に連続して長い畝状に形成されていることを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, in the liquid droplet ejection head according to the first aspect, the multiple external electrodes are formed in a plurality of rows, and the protrusions of the rigid member are It is provided corresponding to each column of electrodes, and is formed in a long bowl shape continuously in the extending direction of the column of external electrodes.
また、請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記剛性部材における複数の畝状の突部のうち最も外側の突部は、その他の突部よりも畝の幅が広幅であることを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, in the liquid droplet ejection head according to the second aspect, the outermost protrusion of the plurality of hook-shaped protrusions of the rigid member has a flange smaller than the other protrusions. The width of the is wide.
また、請求項4に記載の発明は、請求項1から3のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記ヘッドユニットは、多数のノズルを外部に開口させ内部に液体流路を有し且つ主として金属材料を素材とするキャビティ部と、前記キャビティ部内の液体に選択的に吐出圧力を与える圧電式の前記アクチュエータとを有していることを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the liquid droplet ejection head according to any one of the first to third aspects, the head unit has a large number of nozzles open to the outside and a liquid flow path inside. It has a cavity portion mainly made of a metal material and the piezoelectric actuator that selectively applies a discharge pressure to the liquid in the cavity portion.
また、請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記多数のノズルは、複数の列状に形成され、前記多数の外部電極および前記複数の突部のうち、前記多数のノズルと対応する外部電極および前記剛性部材の突部が、複数の列状に形成されていて、当該剛性部材の突部のうち、最も外側の突部が、その他の突部よりも畝の幅が広幅であることを特徴とするものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the liquid droplet ejection head according to the fourth aspect, the plurality of nozzles are formed in a plurality of rows, and among the plurality of external electrodes and the plurality of protrusions. The plurality of nozzles and corresponding external electrodes and the projections of the rigid member are formed in a plurality of rows, and the outermost projection of the projections of the rigid member is more than the other projections. No. 1 is characterized in that the width of the ridge is wide.
また、請求項6に記載の発明は、請求項1から5のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記アクチュエータと前記フレキシブル配線材の各々には、前記外部電極と前記電極パターンとを所定の位置関係に位置合わせするための位置合わせ用マークが設けられ、前記剛性部材には、前記位置合わせ用マークを外部に露出するための貫通部が、板厚を切欠または穿孔して形成されていることを特徴とするものである。 According to a sixth aspect of the present invention, in the liquid droplet ejection head according to any one of the first to fifth aspects, the external electrode and the electrode pattern are predetermined on each of the actuator and the flexible wiring material. A positioning mark for positioning the positioning mark is provided, and the rigid member is formed with a through-hole for exposing the positioning mark to the outside by cutting or punching the plate thickness. It is characterized by being.
また、請求項7に記載の発明における液滴吐出ヘッドの製造方法は、アクチュエータの選択的な駆動により液滴を吐出するヘッドユニットと、前記アクチュエータに駆動信号を出力するフレキシブル配線材とを備え、前記アクチュエータの一方の面に前記液滴を吐出させるための多数の外部電極を有し、前記フレキシブル配線材に前記外部電極と対応する電極パターンを有し、前記外部電極と前記電極パターンとが電気的に接続されるとともに前記アクチュエータの一方の面に前記フレキシブル配線材が積層配置されている液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記フレキシブル配線材よりも剛性が高く熱伝導性を有し、且つ前記外部電極と前記電極パターンとの接続位置に対応して、前記多数の外部電極にわたる大きさを有し前記フレキシブル配線材側に突出する突部が形成されている剛性部材を、前記フレキシブル配線材における前記アクチュエータと反対側の面に積層して固定する工程と、前記剛性部材が固定された前記フレキシブル配線材を、前記アクチュエータの一方の面に対向させ、前記剛性部材における前記フレキシブル配線材と反対側の面に面状の加熱部材を当接させて加熱し、前記アクチュエータの電極パターンと前記フレキシブル配線材の外部電極とを電気的に接続する工程とを備えることを特徴とするものである。
The method for manufacturing a droplet discharge head according to the invention of
また、請求項8に記載の発明は、請求項7に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記多数の外部電極は、複数の列状に形成されていて、前記剛性部材の突部は、前記外部電極の各列毎に対応して設けられ、当該外部電極の列の延びる方向に連続して長い畝状に形成されていることを特徴とするものである。 According to an eighth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a droplet discharge head according to the seventh aspect, the plurality of external electrodes are formed in a plurality of rows, and the protrusions of the rigid member are The external electrode is provided corresponding to each column and is formed in a long bowl shape continuously in the extending direction of the column of the external electrode.
また、請求項9に記載の発明は、請求項8に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記剛性部材における複数の畝状の突部のうち、当該剛性部材の外周に近い位置の突部の畝の幅は、中央部側の突部の畝の幅よりも広幅に形成されていることを特徴とするものである。
The invention according to
また、請求項10に記載の発明における液滴吐出ヘッドの製造方法は、アクチュエータの選択的な駆動により液滴を吐出するヘッドユニットと、前記アクチュエータに駆動信号を出力するフレキシブル配線材とを備え、前記アクチュエータの一方の面に前記液滴を吐出させるための多数の外部電極を有し、前記フレキシブル配線材に前記外部電極と対応する電極パターンを有し、前記外部電極と前記電極パターンとが電気的に接続されるとともに前記アクチュエータの一方の面に前記フレキシブル配線材が積層配置されている液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記フレキシブル配線材における前記アクチュエータと反対側となる面に、前記多数の外部電極にわたる大きさを有し、前記フレキシブル配線材よりも剛性が高く熱伝導性を有する剛性部材を積層して固定する工程と、前記剛性部材が固定された前記フレキシブル配線材を、前記アクチュエータの一方の面に対向させ、前記剛性部材における前記フレキシブル配線材と反対側の面に加熱部材を当接させて加熱し、前記アクチュエータの電極パターンと前記フレキシブル配線材の外部電極とを電気的に接合する工程とを備え、前記多数の外部電極は、複数の列状に形成されていて、前記加熱部材は、前記剛性部材と対向する面状部と、この面状部から前記剛性部材側に突出する突部とを備え、前記突部は、前記外部電極の各列毎に対応して設けられ、当該外部電極の列の延びる方向に連続して長い畝状に形成されていて、前記加熱部材における複数の畝状の突部のうち最も外側の突部は、その他の突部よりも畝の幅が広幅であることを特徴とするものである。
The method for manufacturing a droplet discharge head according to the invention of
また、請求項11に記載の発明は、請求項7から10のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記ヘッドユニットは、多数のノズルを外部に開口させ内部に液体流路を有し且つ主として金属材料を素材とするキャビティ部と、前記キャビティ部内の液体に選択的に吐出圧力を与える圧電式の前記アクチュエータとを有してなることを特徴とするものである。
The invention according to
また、請求項12に記載の発明は、請求項11に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記多数のノズルは、複数の列状に形成され、前記多数の外部電極および前記複数の突部のうち、前記多数のノズルと対応する外部電極および前記剛性部材の突部が、複数の列状に形成されていて、当該剛性部材の突部のうち、最も外側の突部が、その他の突部よりも畝の幅が広幅であることを特徴とするものである。 According to a twelfth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a droplet discharge head according to the eleventh aspect, the plurality of nozzles are formed in a plurality of rows, the plurality of external electrodes and the plurality of protrusions. The external electrode corresponding to the plurality of nozzles and the projection of the rigid member are formed in a plurality of rows, and the outermost projection of the projection of the rigid member is the other The width of the ridge is wider than the protrusion.
また、請求項13に記載の発明は、請求項7から12のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記アクチュエータと前記フレキシブル配線材の各々には、前記外部電極と前記電極パターンとを所定の位置関係に位置合わせするための位置合わせ用マークが設けられ、前記剛性部材には、前記位置合わせ用マークを外部に露出するための貫通部が、板厚を切欠または穿孔して形成されていて、前記フレキシブル配線材に前記剛性部材を積層して固定する工程は、前記フレキシブル配線材の前記位置合わせ用マークを前記貫通部と対応させて前記フレキシブル配線材に前記剛性部材を積層して固定し、前記電極パターンと前記外部電極とを電気的に接続する工程は、前記貫通部を通して、前記アクチュエータと前記フレキシブル配線材の各々に設けられている位置合わせ用マークを合わせることを特徴とするものである。
The invention according to
請求項1に記載の発明によれば、フレキシブル配線材におけるアクチュエータと反対側となる面には剛性部材が配置されているから、剛性部材によってフレキシブル配線材の剛性が高められる。また、剛性部材のフレキシブル配線材と対向する面には、アクチュエータの外部電極とフレキシブル配線材の電極パターンとの接続位置に対応して突部が形成されている。そのため、剛性部材をフレキシブル配線材に固定した後、ヘッドユニットのアクチュエータにフレキシブル配線材を位置合わせして、剛性部材側に加熱用の部材を接触させると、加熱用の部材の熱が、剛性部材を介してフレキシブル配線材に伝わる。そして、フレキシブル配線材の電極パターンとアクチュエータの外部電極とを電気的に接続することができる。このときに、剛性部材に設けた突部が、外部電極と電極パターンの接続位置に対応して設けられているため、その接続位置に集中して熱が伝わる一方、突部以外の部位は直接フレキシブル配線材に接触していないので、電気的接続に関係ないアクチュエータの部位には熱が伝わり難い。そのため、ヘッドユニットに対する熱による悪影響を低減できる。 According to the first aspect of the present invention, since the rigid member is disposed on the surface of the flexible wiring member that is opposite to the actuator, the rigidity of the flexible wiring member is increased by the rigid member. In addition, a protrusion is formed on the surface of the rigid member facing the flexible wiring member corresponding to the connection position between the external electrode of the actuator and the electrode pattern of the flexible wiring member. Therefore, after fixing the rigid member to the flexible wiring material, if the flexible wiring material is aligned with the actuator of the head unit and the heating member is brought into contact with the rigid member side, the heat of the heating member is changed to the rigid member. It is transmitted to the flexible wiring material via. And the electrode pattern of a flexible wiring material and the external electrode of an actuator can be electrically connected. At this time, since the protrusion provided on the rigid member is provided corresponding to the connection position of the external electrode and the electrode pattern, the heat is concentrated at the connection position, while the part other than the protrusion is directly Since it is not in contact with the flexible wiring material, it is difficult for heat to be transmitted to parts of the actuator that are not related to electrical connection. Therefore, the adverse effect of heat on the head unit can be reduced.
また、請求項2に記載の発明によれば、剛性部材の突部は、外部電極の列に対応して、畝状に形成されているから、外部電極の1つずつに対応して突部を設ける場合に比べて、剛性部材の製造が容易になる上に、剛性部材とフレキシブル配線材との位置合わせ精度を緩和させることができる。 According to the second aspect of the present invention, since the protrusion of the rigid member is formed in a bowl shape corresponding to the row of the external electrodes, the protrusion corresponding to each of the external electrodes. Compared with the case of providing a rigid member, the manufacturing of the rigid member is facilitated, and the alignment accuracy between the rigid member and the flexible wiring member can be relaxed.
また、請求項3に記載の発明によれば、剛性部材には複数の畝状の突部が形成されているが、最も外側の突部は、その他の突部よりも畝の幅が広幅である。突部が複数設けられていると、加熱用の部材から熱が伝わったときに、最も外側の突部はその外方の放熱空間に放熱し易いが、その他の突部は突部同士が隣接しているため放熱し難い。つまり、加熱用の部材から熱が伝わったときに、最も外側の突部はその他の突部よりも温度が下がってしまう。その結果、剛性部材の突部を介してフレキシブル配線材に伝わる熱に部分的な温度差が生じ、外部電極と電極パターンとの接続ばらつきや接続不良を引き起こす。そのため、最も外側の突部の幅を広くして熱容量を大きくすることで、突部の温度差を解消でき、外部電極と電極パターンとの接続ばらつきを抑制できる。 According to the invention described in claim 3, the plurality of flange-shaped protrusions are formed on the rigid member, but the outermost protrusion has a wider flange than the other protrusions. is there. When multiple protrusions are provided, when heat is transferred from the heating member, the outermost protrusion easily radiates heat to the outer heat dissipation space, but the other protrusions are adjacent to each other. It is difficult to dissipate heat. That is, when heat is transmitted from the heating member, the temperature of the outermost protrusion is lower than that of the other protrusions. As a result, a partial temperature difference occurs in the heat transmitted to the flexible wiring member through the protrusions of the rigid member, resulting in connection variations and connection failures between the external electrodes and the electrode patterns. Therefore, by widening the width of the outermost protrusion and increasing the heat capacity, the temperature difference between the protrusions can be eliminated, and the connection variation between the external electrode and the electrode pattern can be suppressed.
また、請求項4に記載の発明によれば、ヘッドユニットは主として金属材料を素材とするキャビティ部と、圧電式のアクチュエータとを有している。金属材料と圧電材料は線膨張係数の差が大きいため、アクチュエータの外部電極とフレキシブル配線材の電極パターンとを電気的に接続するときの熱が、キャビティ部に伝わると、アクチュエータとキャビティ部に剥がれやクラック等が発生する。そのため、請求項1から3のいずれかに記載のように、剛性部材に突部を設け、キャビティ部に不要な熱が伝わることを抑制することで、前述したアクチュエータとキャビティ部に剥がれやクラック等が発生する虞を低減できる。
According to a fourth aspect of the present invention, the head unit has a cavity portion mainly made of a metal material and a piezoelectric actuator. Since the difference in coefficient of linear expansion between the metal material and the piezoelectric material is large, if the heat when electrically connecting the external electrode of the actuator and the electrode pattern of the flexible wiring material is transmitted to the cavity, the actuator and the cavity are peeled off. And cracks occur. Therefore, as described in any one of
また、請求項5に記載の発明によれば、多数のノズルが複数の列状に形成され、多数の外部電極および複数の突部のうち、多数のノズルと対応する外部電極および剛性部材の突部が、複数の列状に形成され、最も外側の突部が、その他の突部よりも畝の幅が広幅である。これにより、アクチュエータにおけるノズルと対向する外部電極とフレキシブル配線材の電極パターンとを電気的に接続するときに、突部の温度差を解消でき、ノズルと対向する外部電極と電極パターンとの接続ばらつきを抑制できる。 According to the invention described in claim 5, a large number of nozzles are formed in a plurality of rows, and among the large number of external electrodes and the plurality of protrusions, the protrusions of the external electrodes and the rigid members corresponding to the large number of nozzles. The portions are formed in a plurality of rows, and the outermost protrusion has a wider ridge than the other protrusions. Thus, when the external electrode facing the nozzle in the actuator and the electrode pattern of the flexible wiring material are electrically connected, the temperature difference of the protrusion can be eliminated, and the connection variation between the external electrode facing the nozzle and the electrode pattern Can be suppressed.
また、剛性部材の突部が、前述したような形状であるため、液滴を吐出するヘッドの動作時に、フレキシブル配線材や外部電極等に他から熱が伝わってきたときに、剛性部材が温度のばらつきを解消するように作用するので、ノズル列毎に吐出する液滴の吐出特性のばらつきを抑制することができる。
また、請求項6に記載の発明によれば、アクチュエータとフレキシブル配線材の各々には、外部電極と電極パターンとを所定の位置関係に位置合わせするための位置合わせ用マークが設けられているから、外部電極と電極パターンとを高い精度で位置合わせできる。また、剛性部材には、位置合わせマークを外部に露出するための貫通部が設けられているから、剛性部材の貫通部とフレキシブル配線材の位置合わせマークとを用いて、フレキシブル配線材と剛性部材とを位置合わせすることができる。さらに、フレキシブル配線材と剛性部材とを固着した後に、貫通部を介してフレキシブル配線材とアクチュエータとの位置合わせマークを視認することができる。
In addition, since the protruding portion of the rigid member has the shape as described above, when the heat is transferred from the other to the flexible wiring material, the external electrode, etc. during the operation of the head that discharges the liquid droplet, the temperature of the rigid member increases. Therefore, it is possible to suppress variations in ejection characteristics of droplets ejected for each nozzle row.
According to the sixth aspect of the present invention, each of the actuator and the flexible wiring member is provided with the alignment mark for aligning the external electrode and the electrode pattern in a predetermined positional relationship. The external electrode and the electrode pattern can be aligned with high accuracy. In addition, since the rigid member is provided with a through portion for exposing the alignment mark to the outside, the flexible wiring material and the rigid member are formed using the through portion of the rigid member and the alignment mark of the flexible wiring material. And can be aligned. Furthermore, after the flexible wiring material and the rigid member are fixed, the alignment mark between the flexible wiring material and the actuator can be visually recognized through the through portion.
また、請求項7に記載の発明によれば、外部電極と電極パターンとの接続位置に対応して、フレキシブル配線材側に突出する突部が形成されている剛性部材を、フレキシブル配線材におけるアクチュエータと反対側の面に積層して固定する。これにより、剛性部材の突部がフレキシブル配線材と密着し、剛性部材によってフレキシブル配線材の剛性が高められる。 According to the seventh aspect of the present invention, the rigid member in which the protruding portion that protrudes toward the flexible wiring material corresponding to the connection position between the external electrode and the electrode pattern is formed as the actuator in the flexible wiring material. Laminated and fixed on the opposite surface. Thereby, the protrusion of the rigid member is in close contact with the flexible wiring member, and the rigidity of the flexible wiring member is increased by the rigid member.
また、剛性部材が固定されたフレキシブル配線材を、アクチュエータの一方の面に対向させ、剛性部材におけるフレキシブル配線材と反対側の面に面状の加熱部材を当接させて加熱する。これにより、加熱部材の熱は剛性部材の突部を介してフレキシブル配線材に伝わるから、外部電極と電極パターンとの接続位置が集中的に加熱されて電気的に接続される。換言すれば、外部電極と電極パターンとの接続位置以外の部分は、加熱部材の熱が伝わり難く、ヘッドユニットに対する熱による悪影響を低減できる。 Further, the flexible wiring member to which the rigid member is fixed is opposed to one surface of the actuator, and the planar heating member is brought into contact with the surface of the rigid member on the side opposite to the flexible wiring member to heat. As a result, the heat of the heating member is transmitted to the flexible wiring member through the protrusions of the rigid member, so that the connection position between the external electrode and the electrode pattern is intensively heated and electrically connected. In other words, it is difficult for the heat of the heating member to be transmitted to portions other than the connection position between the external electrode and the electrode pattern, and the adverse effect of the heat on the head unit can be reduced.
また、請求項8に記載の発明によれば、剛性部材の突部は、外部電極の列に対応して、畝状に形成されているから、外部電極の1つずつに対応して突部を設ける場合に比べて、剛性部材の製造が容易になる上に、剛性部材とフレキシブル配線材との位置合わせ精度を緩和させることができる。
According to the invention described in
また、請求項9に記載の発明によれば、剛性部材には複数の畝状の突部が形成されているが、最も外側の突部は、その他の突部よりも畝の幅が広幅である。突部が複数設けられていると、加熱用の部材から熱が伝わったときに、最も外側の突部はその外方の放熱空間に放熱し易いが、その他の突部は突部同士が隣接しているため放熱し難い。つまり、加熱用の部材から熱が伝わったときに、最も外側の突部はその他の突部よりも温度が下がってしまう。その結果、剛性部材の突部を介してフレキシブル配線材に伝わる熱に部分的な温度差が生じ、外部電極と電極パターンとの接続ばらつきや接続不良を引き起こす。そのため、最も外側の突部の幅を広くして熱容量を大きくすることで、突部の温度差を解消でき、外部電極と電極パターンとの接続ばらつきを抑制できる。 According to the ninth aspect of the present invention, the plurality of flange-shaped protrusions are formed on the rigid member, but the outermost protrusion has a larger width of the flange than the other protrusions. is there. When multiple protrusions are provided, when heat is transferred from the heating member, the outermost protrusion easily radiates heat to the outer heat dissipation space, but the other protrusions are adjacent to each other. It is difficult to dissipate heat. That is, when heat is transmitted from the heating member, the temperature of the outermost protrusion is lower than that of the other protrusions. As a result, a partial temperature difference occurs in the heat transmitted to the flexible wiring member through the protrusions of the rigid member, resulting in connection variations and connection failures between the external electrodes and the electrode patterns. Therefore, by widening the width of the outermost protrusion and increasing the heat capacity, the temperature difference between the protrusions can be eliminated, and the connection variation between the external electrode and the electrode pattern can be suppressed.
また、請求項10に記載の発明によれば、フレキシブル配線材におけるアクチュエータと反対側となる面に、フレキシブル配線材よりも剛性が高く熱伝導性を有する剛性部材を積層して固定する。これにより、剛性部材によってフレキシブル配線材の剛性が高められる。また、剛性部材が固定されたフレキシブル配線材を、アクチュエータの一方の面に対向させて重ね、剛性部材における前記フレキシブル配線材と反対側の面に加熱部材を当接させて加熱される。この加熱部材には、剛性部材側に突出する突部が、外部電極の各列毎に対応しても、畝状に設けられているから、加熱部材の熱は、剛性部材における外部電極に対応する部位に集中的に伝わる。さらに、熱は、剛性部材を介して、外部電極に対応するフレキシブル配線材の部位(電極パターン)に伝わるので、外部電極と電極パターンとの接続位置が集中的に加熱されて、これらが電気的に接続される。換言すれば、外部電極と電極パターンとの接続位置以外の部分は、加熱部材の熱が伝わり難く、ヘッドユニットに対する熱による悪影響を低減できる。
According to the invention described in
また、加熱部材には複数の畝状の突部が形成されているが、最も外側の突部は、その他の突部よりも畝の幅が広幅である。突部が複数設けられていると、加熱用の部材から熱が伝わったときに、最も外側の突部はその外方の放熱空間に放熱し易いが、その他の突部は突部同士が隣接しているため放熱し難い。つまり、加熱用の部材から熱が伝わったときに、最も外側の突部はその他の突部よりも温度が下がってしまう。その結果、加熱部材の突部を介してフレキシブル配線材に伝わる熱に部分的な温度差が生じ、外部電極と電極パターンとの接続ばらつきや接続不良を引き起こす。そのため、最も外側の突部の幅を広くして熱容量を大きくすることで、突部の温度差を解消でき、外部電極と電極パターンとの接続ばらつきを抑制できる。 The heating member has a plurality of hook-shaped protrusions, and the outermost protrusion has a larger width than the other protrusions. When multiple protrusions are provided, when heat is transferred from the heating member, the outermost protrusion easily radiates heat to the outer heat dissipation space, but the other protrusions are adjacent to each other. It is difficult to dissipate heat. That is, when heat is transmitted from the heating member, the temperature of the outermost protrusion is lower than that of the other protrusions. As a result, a partial temperature difference occurs in the heat transmitted to the flexible wiring member through the protrusions of the heating member, resulting in connection variation and connection failure between the external electrode and the electrode pattern. Therefore, by widening the width of the outermost protrusion and increasing the heat capacity, the temperature difference between the protrusions can be eliminated, and the connection variation between the external electrode and the electrode pattern can be suppressed.
また、請求項11に記載の発明によれば、ヘッドユニットは主として金属材料を素材とするキャビティ部と、圧電式のアクチュエータとを有している。金属材料と圧電材料は線膨張係数の差が大きいため、アクチュエータの外部電極とフレキシブル配線材の電極パターンとを電気的に接続するときの熱が、キャビティ部にまで伝わると、アクチュエータとキャビティ部に剥がれやクラック等が発生する。そのため、請求項7から10のいずれかに記載のように、加熱部材に突部を設け、キャビティ部に不要な熱が伝わることを抑制することで、前述したアクチュエータとキャビティ部に剥がれやクラック等が生じる虞を低減できる。
According to the eleventh aspect of the present invention, the head unit has a cavity portion mainly made of a metal material and a piezoelectric actuator. Since the difference in coefficient of linear expansion between the metal material and the piezoelectric material is large, if the heat when electrically connecting the external electrode of the actuator and the electrode pattern of the flexible wiring material is transmitted to the cavity, the actuator and the cavity Peeling or cracking occurs. For this reason, as described in any one of
また、請求項12に記載の発明によれば、多数のノズルが複数の列状に形成され、多数の外部電極および複数の突部のうち、多数のノズルと対応する外部電極および剛性部材の突部が、複数の列状に形成され、最も外側の突部が、その他の突部よりも畝の幅が広幅である。これにより、アクチュエータにおけるノズルと対向する外部電極とフレキシブル配線材の電極パターンとを電気的に接続するときに、突部の温度差を解消でき、ノズルと対向する外部電極と電極パターンとの接続ばらつきを抑制できる。 According to the twelfth aspect of the present invention, a large number of nozzles are formed in a plurality of rows, and among the large number of external electrodes and the plurality of protrusions, the protrusions of the external electrodes and the rigid members corresponding to the large number of nozzles. The portions are formed in a plurality of rows, and the outermost protrusion has a wider ridge than the other protrusions. Thus, when the external electrode facing the nozzle in the actuator and the electrode pattern of the flexible wiring material are electrically connected, the temperature difference of the protrusion can be eliminated, and the connection variation between the external electrode facing the nozzle and the electrode pattern Can be suppressed.
また、剛性部材の突部が、前述したような形状であるため、液滴を吐出するヘッドの動作時に、フレキシブル配線材や外部電極等に他から熱が伝わってきたときに、剛性部材が熱のばらつきを解消するように作用するので、ノズル列毎に吐出する液滴の吐出特性のばらつきを抑制することができる。 Further, since the protrusion of the rigid member has the shape as described above, when the heat is transferred from the other to the flexible wiring material, the external electrode, etc. during the operation of the head for discharging droplets, the rigid member is heated. Therefore, it is possible to suppress variations in ejection characteristics of droplets ejected for each nozzle row.
また、請求項13に記載の発明によれば、アクチュエータとフレキシブル配線材の各々には、外部電極と電極パターンとを所定の位置関係に位置合わせするための位置合わせ用マークが設けられているから、外部電極と電極パターンとを高い精度で位置合わせできる。また、剛性部材には、位置合わせマークを外部に露出するための貫通部が設けられているから、剛性部材の貫通部とフレキシブル配線材の位置合わせマークとを用いて、フレキシブル配線材と剛性部材とを位置合わせすることができる。さらに、フレキシブル配線材と剛性部材とを固着した後に、貫通部を介してフレキシブル配線材とアクチュエータとの位置合わせマークを視認することができる。
According to the invention described in
以下に本発明の基本的な実施形態について説明する。図1は、本発明の液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッド1を適用したインクジェットプリンタ100を示している。実施形態のインクジェットプリンタ100は、例えば、単独のプリンタ装置としてだけでなく、コピー機能、スキャナ機能、ファクシミリ機能等を備えた多機能装置(MFD:Multi Function Device )のプリンタ機能(記録部)としても適用することができるものである。インクジェットプリンタ100は、本体フレーム2の内部に備えられ、被記録媒体である用紙PAにインクを吐出させて記録するインクジェットヘッド1がキャリッジ3に搭載されて、主走査方向(Y軸方向)に沿って走行するように構成されている。
A basic embodiment of the present invention will be described below. FIG. 1 shows an
キャリッジ3は、本体フレーム2内に主走査方向(Y軸方向)に沿って平行状に設けられた後ガイド軸6と前ガイド軸7とに摺動自在に載置されており、本体フレーム2の右後側に配置されたキャリッジ駆動モータ17と、無端帯であるタイミングベルト18とにより、主走査方向(Y軸方向)へ往復移動するように構成されている。用紙PAは、図示しない公知の用紙搬送機構により、主走査方向(Y軸方向)と直交する副走査方向(X軸方向)に沿って、インクジェットヘッド1の下面側を水平状に搬送される(図1の矢印A方向)。この用紙PAに対して、主走査方向(Y軸方向)に移動するインクジェットヘッド1のノズル4(図5参照)から下向きにインクが吐出されて記録が行われる。
The carriage 3 is slidably mounted on a
キャリッジ3には、図2に示すように、略箱状のヘッドホルダ8が備えられ、全体として略扁平形状を有するインクジェットヘッド1は、ヘッドホルダ8の底板8aの下面側に、ノズル4が開口する面を下向きに露出させて当該底板8aとほぼ平行になるように固着される。ヘッドホルダ8の底板8aの上面側には、本体フレーム2内に静置されたインク供給源(インクタンク)5a〜5dからインク供給管14(14a〜14d)を介してキャリッジ側に供給された各インクを貯留するダンパー装置9が取り付けられる。この実施形態では4色のインク(ブラック、イエロー、マゼンタ、シアン)のインクタンクが備えられていて、ダンパー装置9の内部は、複数のインク室に区画され、各色毎にインクが貯留される。ダンパー装置9には、インク室中のインクに滞留する気泡を除去するための排気弁手段9bも備えられている。
As shown in FIG. 2, the carriage 3 is provided with a substantially box-shaped
ヘッドホルダ8の底板8aには開口部(図示せず)が貫通形成されており、この開口部の内側では、ダンパー装置9のインク流出口9aと、インクジェットヘッド1のインク供給口37とが、後述する補強フレーム15の接続穴15bと弾性シール部材9cとを介して接続され、ダンパー装置9からインクジェットヘッド1にインクが色毎に独立して供給される。
An opening (not shown) is formed through the
インクジェットヘッド1は、複数のノズル4を外部に開口させ内部にインク流路を有するキャビティ部10と、このキャビティ部10内のインクに選択的に吐出圧力を与える圧電アクチュエータ11と積層されたヘッドユニット20と、圧電アクチュエータ11に駆動信号を出力するフレキシブル配線材12がさらに積層配置される構造を備えている。キャビティ部10と圧電アクチュエータ11とは、いずれも平面視略長方形の扁平形状を有しているが、キャビティ部10の外形状は、圧電アクチュエータ11の外形状よりもひと回り大きく形成されており、キャビティ部10の背面の略中央に、圧電アクチュエータ11が積層されて、キャビティ部10のY軸方向に平行な一方の辺寄りに設けられた4つのインク供給口37がヘッドユニット20の背面側に露出するようになっている。
The
また、インクジェットヘッド1は、キャビティ部10の背面にて圧電アクチュエータ11を囲むように積層される補強フレーム15を有している。補強フレーム15は、剛性を有する素材(例えば、SUSなどの金属板)からなり、平面視ロの字状の扁平な板材で、外形がキャビティ部10よりもひと回り大きく形成されており、その枠部15aのうちY軸方向に平行な一方の辺寄りには、前述した接続穴15bが4つ並んで穿設されている。
Further, the
この補強フレーム15は、キャビティ部10の剛性を高めるためのものであり、キャビティ部10は、その背面(上面)にあらかじめ補強フレーム15を接着固定してからヘッドホルダ8の底板8aに接着剤によって固定されることで、薄い扁平形状のキャビティ部10(ヘッドホルダ20)の変形や歪みを防止することができる。
The
また、インクジェットヘッド1は、キャビティ部10の前面(ノズル面)側に配置されるフロントフレーム16を有している。フロントフレーム16は、平面視コの字状の扁平な板材で、キャビティ部10のノズル面とヘッドホルダ8の周囲との段差を解消するために、補強フレーム15の前面に固着される(図2及び図3参照)。
In addition, the
また、インクジェットヘッド1は、フレキシブル配線材12の背面(図2では上面)における圧電アクチュエータ11と対応する位置に積層される、平面視長方形状の剛性部材13を有している。この剛性部材13については後に詳述する。
Further, the
次に、この実施形態でのキャビティ部10の構成について説明する。
Next, the structure of the
キャビティ部10は、図5及び図6に示すように、ノズルプレート21、スペーサプレート22、ダンパープレート23、2枚のマニホールドプレート24a、24b、サプライプレート25、ベースプレート26、及びキャビティプレート27の合計8枚の薄い平板を、その各平板面が対向するように接着剤を介して積層し接合した構造となっている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
実施形態では、各プレート21〜27は40〜150μm程度の厚さを有し、ノズルプレート21はポリイミド等の合成樹脂製で、その他のプレート22〜27は42%ニッケル合金鋼板製である。ノズルプレート21には、微小径(20μm程度)のインク吐出用のノズル4が微小間隔で多数個穿設されており、ノズル4は、X軸方向に沿って延びる列状に配置され、5列設けられている。
In the embodiment, each of the
各ノズル4は、スペーサプレート22、ダンパープレート23、2枚のマニホールドプレート24a、24b、サプライプレート25、ベースプレート26に穿設されている貫通路35を介して、キャビティプレート27の圧力室31にそれぞれ接続されている(図6参照)。
Each
キャビティプレート27には、各ノズル毎に設けられた複数の圧力室31がノズル4の配列に対応して5列に配列されている。各圧力室31は、図5に示すように、平面視細長形状でその長手方向がY軸方向に沿うようにしてキャビティプレート27の板厚を貫通して形成されている。各圧力室31の長手方向の一端は、ベースプレート26に穿設された連通孔32と、サプライプレート25に形成された接続流路33とを介して共通インク室34に連通している。各圧力室31の長手方向の他端には前記貫通路35が接続されている。
In the
2枚のマニホールドプレート24a,24bには、X軸方向に沿って長い5つの(共通インク室34となるべき)溝が板厚を貫通して形成されており、2枚のマニホールドプレート24a、24bを積層し、かつその上面をサプライプレート25にて覆い、下面をダンパープレート23にて覆うことにより、合計5つの共通インク室(マニホールド室)34が形成される。
In the two
マニホールドプレート24aの下面に隣接するダンパープレート23の下面側には、各共通インク室34と位置および形状を一致させ且つ共通インク室34と隔絶されたダンパー室36が凹み形成されている。このダンパープレート23は、ダンパー室36上部の薄い板状の天井部が弾性変形により自由に振動することで、圧力室31から共通インク室34に伝播した圧力変動を吸収減衰させ、圧力変動が他の圧力室31へ伝播するクロストークを抑制する。
On the lower surface side of the
また、キャビティプレート27のY軸方向に平行な一方の辺寄りには、前述のインク供給口37が4つ穿設されており、各インク供給口37と上下位置を対応させて、ベースプレート26とサプライプレート25とにそれぞれ4つの接続口38が穿設されている。4つのインク供給口37には、インク中の異物を除去するためのフィルタ体39が接着剤等で一括して貼着されている。
Further, four
この実施形態では、図5における左側の1つのインク供給口37から、同じく左側の2つの共通インク室34、34に、ブラックインクが分岐して流入するようにし、ブラックインクを吐出するノズル列を2列に設定している。これは、ブラックインクがその他のカラーインクに比べて使用頻度が高いことを考慮したものであり、他の3つのインク供給口37には、シアン、イエロー、マゼンタの各インクがそれぞれ単独に供給される。
In this embodiment, the black ink is branched from the one
このように、キャビティ部10では、インクが、インク供給口37から接続口38を経て共通インク室34に流入し、接続流路33及び連通孔32を経由して圧力室31に至り、さらに貫通路35を経てノズル4に至るインク流路が形成されている。
As described above, in the
圧電アクチュエータ11は、全ての圧力室31にわたる大きさを有する扁平形状で、特開2002−254634号公報等に開示された公知のものと同様に、扁平な方向と直交する方向に積層される複数のセラミックス層11aと、このセラミックス層11aの扁平な方向の面上に配置される電極層とが備えられている。ここでは、セラミックス粉末、バインダ、溶剤を混合したものを1枚の厚さが30μm程度になるように扁平に成形した圧電セラミックス素材のシート(グリーンシート)の複数枚のうち適数枚のシート面に導電性ペーストで電極層を印刷法等によって形成し、その複数枚のグリーンシートを積層して焼成することで、圧電アクチュエータ11を形成している。これにより、各グリーンシートは、焼結体のセラミックス層となる。
The
電極層としては、図6に示すように、圧力室31毎に形成される個別電極41の電極層と、複数の圧力室31に跨って形成されるコモン電極42の電極層とがセラミックス層11aを挟んで積層方向に交互に設けられ、その電極層とそれぞれ電気的なスルーホール(図示せず)を介して接続して最上面に外部電極43(図4〜図6参照)の層が設けられている。外部電極43は、フレキシブル配線材12に形成された電極パターン51(後述する)と個別に電気的に接続される。
As shown in FIG. 6, as the electrode layer, the electrode layer of the
公知のように個別電極41とコモン電極42との間に高電圧を印加することで、両電極に挟まれたセラミックス層の部分が分極されて活性部が形成される。活性部は各圧力室31の上方に対応して設けられており、フレキシブル配線材12から圧電アクチュエータ11に印加された駆動信号によって変位して、インクを吐出するための吐出圧力を圧力室31に与える。
As is well known, by applying a high voltage between the
外部電極43としては、図7に示すように、各個別電極41にそれぞれ接続される個別外部電極43aと、コモン電極42に接続されるコモン外部電極43bとが設けられている。圧電アクチュエータ11の最上面には、外部電極43の他に、フレキシブル配線材12には接続されないダミー電極45と、フレキシブル配線材12との位置合わせに用いる平面視円形の位置合わせ用マーク46とが形成されている。
As the
位置合わせ用マーク46は、圧電アクチュエータ11のY軸方向に沿う両側縁の中央に、各々平面視円形に形成されている。この位置合わせ用マーク46は、外部電極43と同じ導電性材料で形成されているから、導電性ペーストを圧電セラミックス素材のシートに印刷して外部電極43を形成する工程で、同時に印刷し、焼成して形成される。位置合わせ用マーク46は外部電極43と所定の位置関係で配置されているが、同時に印刷する(同じマスクを用いる)ことで、高い精度で位置関係を確保することができる。
The alignment marks 46 are each formed in a circular shape in plan view at the center of both side edges along the Y-axis direction of the
個別外部電極43aは、圧力室31(個別電極41)に対応して、X軸方向に沿って延びる列状に配置され、Y軸方向に5列配列され、且つ圧力室31(個別電極41)と同じY軸方向に沿って長い細長形状を有しており、その長手方向の一方の端部の上面には、個別外部電極43aよりも長さが短く幅広の接続端子44a(導電材料製)が形成されている。この接続端子44aは、個別外部電極43aが高密度に配置されているので、隣接する接続端子44aとの間にできるだけ大きく距離をあけるために、X軸方向に沿って千鳥状に、すなわち、個別外部電極43aの一端側に設けた接続端子44aと、他端側に設けた接続端子44aとが、X軸方向に沿って交互に並ぶように配置されている。また、Y軸方向に隣接する個別外部電極43aの間でも、接続端子44a同士がY軸方向に隣接しないように配置されている。
The individual
コモン外部電極43bは、圧電アクチュエータ11のY軸方向に平行な一方(または両方)の辺に沿って、幅広の帯状にそれぞれ形成されており、その上面に適宜間隔をあけて平面視長方形状の接続端子44bが形成されている。接続端子44(44a、44b)は、外部電極43と後述するバンプ54との接合性を良くするために、外部電極43の上に導電性材料を印刷またはメッキにより付着させたものである。コモン外部電極43bは複数列形成されてあってもよい。
The common
フレキシブル配線材12は、図4に示すように、全体として帯状を呈し、長手方向の一端が、圧電アクチュエータ11のキャビティ部10と反対側の面に固着される平坦部12aとなり、平坦部12aに連続する可撓部12bが、補強フレーム15上を通ってY軸方向に引き出されている(図3参照)。フレキシブル配線材12には、可撓部12bの長手方向の中途に駆動回路12cとしてチップ状のICが搭載されたCOF(チップ・オン・フレキシブル配線材)を適用している。フレキシブル配線材12の可撓部12bの他端は、信号源に接続されていて、信号源から送られた駆動信号が、駆動回路12cを介して圧電アクチュエータ11に出力される。図3に示すように、ヘッドホルダ8の側板寄りの部分には、駆動回路12cを挟持するためのヒートシンク60と弾性部材61とが設けられており、駆動回路13の発熱をヒートシンク60によって放熱するようにしている。
As shown in FIG. 4, the
フレキシブル配線材12は、図8(b)に示すように、透明性を有する扁平形状の絶縁材料製(ポリイミド等)のベースフィルム50と、ベースフィルム50の一方の面に固着された導電性材料(銅箔等)をエッチングして形成された導線52と、この導線52を覆う絶縁材料製のカバーフィルム53とを備えている。平坦部12aには、圧電アクチュエータ11の接続端子44の位置にそれぞれ対応する電極パターン51として、ベースフィルム50に穿設した貫通穴から導線52の端部を露出させた端子電極が設けられている。この電極パターン(端子電極)51上には、熱溶融可能な導電材料製(例えば、半田製)のバンプ54が、外部電極43に向かって突出するように設けられている。
As shown in FIG. 8B, the
また、フレキシブル配線材12には、圧電アクチュエータ11との位置合わせに使う位置合わせ用マーク55が、可撓部12bが引き出される方向(Y軸方向)に平行な、平坦部12aの両側縁の中央に設けられている。この位置合わせ用マーク55は、導電性材料を、圧電アクチュエータ11の位置合わせ用マーク46の円形状よりもひと回り小さい円形状に形成しており、導線52の形成と同時にエッチング加工され、電極パターン(端子電極)51と所定の位置関係に配置されている。位置合わせ用マーク55が設けられた箇所では、圧電アクチュエータ11の位置合わせ用マーク46よりも僅かに大きな面積で、カバーフィルム53が除去され、位置合わせ用マーク55が上面に露出されている。
Further, in the
剛性部材13は、圧電アクチュエータ11と平面視でほぼ同じ面積を有する長方形の扁平な板材で、フレキシブル配線材12よりも剛性が高く且つ熱伝導性に優れた素材からなっており、例えば、アルミニウム、銅、SUSなどの金属板が適用されている。この剛性部材13のY軸方向に平行な両辺の中央には、圧電アクチュエータ11とフレキシブル配線材12とを位置合わせするために設けられた位置合わせ用マーク46、55を外部に露出するための貫通部13aが切欠形成されている。貫通部13aは、切欠ではなく、穴状に穿孔形成してもよい。
The
第1実施形態の剛性部材13は、図9(b)に示すように、フレキシブル配線材12と対向する面に、フレキシブル配線材12側に突出する突部13b、13cが設けられている。突部13bは、圧電アクチュエータ11の個別外部電極43aと、フレキシブル配線材12の電極パターン(端子電極)51のバンプ54との接続位置に対応して設けられている。突部13cは、圧電アクチュエータ11のコモン外部電極43bと、フレキシブル配線材12の電極パターン(端子電極)51との接続位置に対応して設けられている。なお、剛性部材13の貫通部13aは、突部13b、13cに対して所定の位置関係で形成されている。
As shown in FIG. 9B, the
個別外部電極43aは、圧電アクチュエータ11の各ノズル4の位置に対応して、5つの列状に形成されているので(図4参照)、突部13bを個別外部電極43aの各列に対応させて、列方向に長い畝状に形成している。つまり、この実施形態では、図9(a)に示すように、剛性部材13に、X軸方向に長い畝状の突部13bが5つ平行に形成されている。5つの突部13bのうち、最外列の2つ(Y軸方向両端の2つ)の突部13bの畝の幅W1は、これらの間に配置された3つ突部13bの畝の幅W2よりも広幅に形成されている(W1>W2)。
Since the individual
また、コモン外部電極43bは、圧電アクチュエータ11のX軸方向の両側端縁に沿って設けられていて、接続端子44bはコモン外部電極43b上に間隔をあけて点在しているので(図7参照)、突部13cをコモン外部電極43bの位置に対応させて、剛性部材13のX軸方向の両側端縁に沿って長く設けている。但し、この突部13cは、貫通部13aを避けるために、長手方向の中央部で分割されている。なお、コモン外部電極43bが複数列設けられる場合も同様に、突部13cのうち最外列となる突部13cの畝幅を他の突部の畝幅よりも広幅に形成してもよい。
Further, the common
このように構成されたインクジェットヘッド1の組み立てについて説明する。
The assembly of the
まず、キャビティ部10と圧電アクチュエータ11とは、圧電アクチュエータ11における下面(圧力室31と対面する広幅面)全体に、接着剤としてのインク非浸透性の合成樹脂材からなる接着剤シート(図示せず)を貼着しておき、次いで、前記キャビティ部10に対して、圧電アクチュエータ11が、その各個別電極41を前記キャビティ部10における各圧力室31の各々に対応させて接着、固定される。これによりキャビティ部10と圧電アクチュエータ11との積層体が形成される。
First, the
一方、フレキシブル配線材12のカバーフィルム53側に、剛性部材13の突部13b、13cを対向させ、貫通部13aからフレキシブル配線材12の位置合わせ用マーク55を外部に露出させるように(視認できるように)して、これらを位置合わせした後に、接着、固定する。これにより、フレキシブル配線材12と剛性部材13の積層体が形成される。このフレキシブル配線材12と剛性部材13との接着工程は、後述するように、剛性部材13の突部13b、13cとバンプ54(個別外部電極43a、コモン外部電極43b)の位置との位置精度に影響するため、ある程度、厳密な位置合わせの精度が必要である。しかしながら、突部13b、13cは、畝状に形成されていて各バンプ54毎に個別に形成されてはいないので、後述するフレキシブル配線材12とアクチュエータ11との位置合わせの精度ほど厳密ではない。
On the other hand, the
次に、図8(b)に示すように、圧電アクチュエータ11の外部電極43が形成された面と、フレキシブル配線材12の電極パターン51が形成された面とが対向するように、キャビティ部10と圧電アクチュエータ11との積層体に、フレキシブル配線材12と剛性部材13との積層体を対向させる。
Next, as shown in FIG. 8B, the
このとき、フレキシブル配線材12の位置合わせ用マーク55と、圧電アクチュエータ11の位置合わせ用マーク46とが位置合わせされるが、位置合わせ用マーク55を含む領域では、剛性部材13に貫通部13aが設けられていることと、フレキシブル配線材12のカバーフィルム53が除去されていることと、ベースフィルム50が透光性を有していることにより、図8(b)に示す矢印B方向から見たときに、フレキシブル配線材12の位置合わせ用マーク55だけでなく、ベースフィルム50を通して圧電アクチュエータ11の位置合わせ用マーク46も視認することができる(図8(a)参照)。
At this time, the
圧電アクチュエータ11の位置合わせ用マーク46は、上側に位置するフレキシブル配線材12の位置合わせ用マーク55よりも大きな円形であるから、これらの中心を容易に重ね合わせることができ、高い精度でフレキシブル配線材12の電極パターン51と圧電アクチュエータ11の接続端子44とを位置合わせすることができるのである。また、これにより、フレキシブル配線材12に先に接合されている剛性部材13の突部13b、13cを、個別外部電極43a、コモン外部電極43bの位置に対応させることができる。なお、マーク46、55を、それぞれカメラで撮像し、画像表示装置の上で拡大表示して位置合わせしても良いし、マーク46、55を、それぞれ画像処理して位置合わせしても良い。
Since the
そして、上述したように、キャビティ部10と圧電アクチュエータ11との積層体に、フレキシブル配線材12と剛性部材13との積層体を位置合わせした状態で、図9(b)に示すように、剛性部材13の上に加熱押圧手段(請求項の加熱部材に相当、例えばヒータバー)70を当て、圧電アクチュエータ11に向けて圧力と熱を加える。このときに、加熱押圧手段71の熱は、剛性部材13の突部13b、13cを介して、フレキシブル配線材12に伝わる。突部13b、13cは、フレキシブル配線材12のバンプ54と圧電アクチュエータ11の接続端子44との接続位置に対応しているので、これらが集中的に加熱押圧されて、パンプ54が溶融され、フレキシブル配線材12の電極パターン51と圧電アクチュエータ11の接続端子44とが電気的及び機械的に接合される。
Then, as described above, in a state where the laminate of the
つまり、突部13b、13c以外の剛性部材13の領域は、フレキシブル配線材12に接触していないので、前述したフレキシブル配線材12と圧電アクチュエータ11との接続位置以外には、加熱押圧手段71の熱が伝わり難くなる。
That is, since the region of the
これにより、キャビティ部10に伝わる熱を大幅に抑制できるから、圧電アクチュエータ11とキャビティ部10の線膨張係数の差が大きくても、熱に起因して、圧電アクチュエータ11とキャビティ部10に剥がれ、歪み、クラック等が生じることはないので、製造時の歩留まりが向上する。
As a result, the heat transmitted to the
また、剛性部材13に平行状に設けられた5つの突部13bのうち、最外列の突部13bの幅を、内側の突部13bの幅より広幅にしているが、これは、最外列の突部13bは、その外側に放熱空間があって、突部13b同士が隣接している内側の突部13bよりも温度が下がり易いためである。全ての突部13bを同じ幅にしていると、バンプ54と接続端子44とを電気的に接合するときに、突部13bに部分的な(列毎の)温度差が生じ、バンプ54における接続のばらつきや不良が発生する虞がある。そのため、最外列の突部13bの幅を広幅にして熱容量を大きくすることで、接合時の前述した突部13bの部分的な温度差を解消することができる。
Of the five
もちろん、剛性部材13はフレキシブル配線材12の剛性を高める効果だけでなく、圧電アクチュエータ11及びフレキシブル配線材12よりも熱伝導性に優れているから、フレキシブル配線材12を介して圧電アクチュエータ11に接触することで、圧電アクチュエータ11の局所的な発熱を分散し、且つ放熱する効果も奏することができる。その結果、局部的な発熱によるアクチュエータの動作不良や温度分布のバラツキによる吐出バラツキ等を防止することができる。特に、前述したように、突部13bは、ノズル4の列に対応して形成されて且つ最外列が広幅であるため、液滴の吐出動作に伴って、外からの熱(例えば、フレキシブル配線材12の駆動回路12cの熱等)がフレキシブル配線材12やアクチュエータ11に伝わったときも、その部分的な温度差を解消できる。その結果、キャビティ部10内の液体に伝熱する熱のノズル4の列ごとのばらつきを抑制させることができるため、ノズル4の列ごとの吐出特性のばらつきを低減させることができる。
Of course, the
加えて、フレキシブル配線材12単体では、薄いフィルム状で剛性が低いために、位置合わせ工程でのハンドリングや、作業性が悪いという欠点を有していたが、フレキシブル配線材12を圧電アクチュエータ11に位置合わせする前に、フレキシブル配線材12にこれよりも剛性の高い剛性部材13を固着しているから、フレキシブル配線材12を平坦な状態に保ったままで、容易に作業することができ、作業時間の短縮を図ることができる。
In addition, since the
次に、本発明の第2実施形態について図10を用いて説明する。第2実施形態では、剛性部材13のフレキシブル配線材12と対向する側の面に、突部13b、13cを設けず、平坦面に形成している。そして、加熱押圧手段71の剛性部材13側の面に、前述した突部13b、13cと同じ形状の畝状の突部71a、71bを設けるようにしている。つまり、加熱押圧手段71に、フレキシブル配線材12のバンプ54と圧電アクチュエータ11の接続端子44との接続位置に対応して、突部71aを5つ平行状に設け、突部71aを挟み且つこれらに交差させて2つの突部71bを設けている。第1実施形態と同様に、5つの突部71aのうち、最外列の2つの突部71aの畝の幅W1は、これらに挟まれた中央の3つの突部71aの畝の幅W2よりも広幅にしている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In 2nd Embodiment, the
これにより、第2実施形態も第1実施形態と同様の効果が得られ、フレキシブル配線材12のバンプ54と圧電アクチュエータ11の接続端子44との接続するための熱が、前記接続位置以外に伝わることを抑制でき、熱に起因して圧電アクチュエータ11とキャビティ部10にクラックや剥がれ等が生じる虞を大幅に抑制できる。
Thereby, the second embodiment also has the same effect as the first embodiment, and heat for connecting the
なお、第1及び第2実施形態では、剛性部材13の突部13b、13c、及び加熱押圧手段71に設けた突部71a、71bの数や配置は、アクチュエータ11の外部電極43と、フレキシブル配線材12の電極パターン51との接続位置に応じて適宜変更が可能である。また、各突部を必ずしも前述したような畝状に形成する必要はなく、部品の製造や組み立てが可能であれば、バンプ54と接続端子44との接続位置に個別に対応して突部を形成してもよい。
In the first and second embodiments, the number and arrangement of the
上記実施の形態では、アクチュエータとして、圧電方式のものを用いたが、静電気により振動板を変位させてインクを吐出させるなど他の駆動方式においても、アクチュエータとフレキシブル配線材と電気的に接続するための熱を、そのほかの部材に伝わり難くしたい場合には、本発明が有効である。また、インクジェットプリンタヘッドへの適用に限定するものではなく、その他の液滴吐出ヘッドに適用してもよいことは言うまでもない。 In the above embodiment, a piezoelectric type actuator is used. However, in other driving methods such as discharging the ink by displacing the diaphragm by static electricity, the actuator and the flexible wiring material are electrically connected. The present invention is effective when it is desired to make it difficult to transmit the heat to other members. Needless to say, the present invention is not limited to application to an inkjet printer head, and may be applied to other droplet discharge heads.
1 インクジェットヘッド
3 キャリッジ
4 ノズル
9 ダンパー装置
10 キャビティ部
11 圧電アクチュエータ
12 フレキシブル配線材
13 剛性部材
13a 貫通部
13b、13c 突部
15 補強フレーム
20 ヘッドユニット
43 外部電極
44 接続端子
46 位置合わせ用マーク
50 ベースフィルム
51 電極パターン
54 バンプ
55 位置合わせ用マーク
71 加熱押圧手段
71a、71b 突部
100 インクジェットプリンタ
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記フレキシブル配線材における前記アクチュエータと反対側となる面には、前記多数の外部電極にわたる大きさを有し、前記フレキシブル配線材よりも剛性が高く熱伝導性を有する剛性部材が積層され、
前記剛性部材の前記フレキシブル配線材と対向する面には、前記フレキシブル配線材側に突出する突部が、前記外部電極と前記電極パターンとの接続位置に対応して形成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。 A plurality of external electrodes for discharging droplets onto one surface of the actuator, comprising: a head unit that discharges droplets by selective driving of the actuator; and a flexible wiring material that outputs a drive signal to the actuator. The flexible wiring material has an electrode pattern corresponding to the external electrode, the external electrode and the electrode pattern are electrically connected, and the flexible wiring material is laminated on one surface of the actuator. In the disposed droplet discharge head,
On the surface of the flexible wiring material opposite to the actuator, a rigid member having a size extending over the many external electrodes and having higher rigidity and thermal conductivity than the flexible wiring material is laminated,
On the surface of the rigid member facing the flexible wiring material, a protrusion protruding toward the flexible wiring material is formed corresponding to a connection position between the external electrode and the electrode pattern. Droplet discharge head.
前記剛性部材には、前記位置合わせ用マークを外部に露出するための貫通部が、板厚を切欠または穿孔して形成されていることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の液滴吐出ヘッド。 Each of the actuator and the flexible wiring member is provided with an alignment mark for aligning the external electrode and the electrode pattern in a predetermined positional relationship,
The through-hole for exposing the said mark for alignment to the exterior is formed in the said rigid member by notching or punching | piercing board thickness, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. Droplet discharge head.
前記フレキシブル配線材よりも剛性が高く熱伝導性を有し、且つ前記外部電極と前記電極パターンとの接続位置に対応して、前記多数の外部電極にわたる大きさを有し前記フレキシブル配線材側に突出する突部が形成されている剛性部材を、前記フレキシブル配線材における前記アクチュエータと反対側の面に積層して固定する工程と、
前記剛性部材が固定された前記フレキシブル配線材を、前記アクチュエータの一方の面に対向させ、前記剛性部材における前記フレキシブル配線材と反対側の面に面状の加熱部材を当接させて加熱し、前記アクチュエータの電極パターンと前記フレキシブル配線材の外部電極とを電気的に接続する工程とを備えることを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 A plurality of external electrodes for discharging droplets onto one surface of the actuator, comprising: a head unit that discharges droplets by selective driving of the actuator; and a flexible wiring material that outputs a drive signal to the actuator. The flexible wiring material has an electrode pattern corresponding to the external electrode, the external electrode and the electrode pattern are electrically connected, and the flexible wiring material is laminated on one surface of the actuator. In the manufacturing method of the disposed droplet discharge head,
The flexible wiring material has higher rigidity and thermal conductivity, and corresponds to the connection position of the external electrode and the electrode pattern, and has a size extending over the large number of external electrodes on the flexible wiring material side. A step of laminating and fixing a rigid member on which a protruding protrusion is formed on the surface of the flexible wiring material opposite to the actuator; and
The flexible wiring member to which the rigid member is fixed is opposed to one surface of the actuator, and a sheet-like heating member is brought into contact with the surface opposite to the flexible wiring member in the rigid member to heat, And a step of electrically connecting the electrode pattern of the actuator and the external electrode of the flexible wiring member.
前記フレキシブル配線材における前記アクチュエータと反対側となる面に、前記多数の外部電極にわたる大きさを有し、前記フレキシブル配線材よりも剛性が高く熱伝導性を有する剛性部材を積層して固定する工程と、
前記剛性部材が固定された前記フレキシブル配線材を、前記アクチュエータの一方の面に対向させ、前記剛性部材における前記フレキシブル配線材と反対側の面に加熱部材を当接させて加熱し、前記アクチュエータの電極パターンと前記フレキシブル配線材の外部電極とを電気的に接合する工程とを備え、
前記多数の外部電極は、複数の列状に形成されていて、
前記加熱部材は、前記剛性部材と対向する面状部と、この面状部から前記剛性部材側に突出する突部とを備え、前記突部は、前記外部電極の各列毎に対応して設けられ、当該外部電極の列の延びる方向に連続して長い畝状に形成されていて、
前記加熱部材における複数の畝状の突部のうち最も外側の突部は、その他の突部よりも畝の幅が広幅であることを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 A plurality of external electrodes for discharging droplets onto one surface of the actuator, comprising: a head unit that discharges droplets by selective driving of the actuator; and a flexible wiring material that outputs a drive signal to the actuator. The flexible wiring material has an electrode pattern corresponding to the external electrode, the external electrode and the electrode pattern are electrically connected, and the flexible wiring material is laminated on one surface of the actuator. In the manufacturing method of the disposed droplet discharge head,
A step of laminating and fixing a rigid member having a size extending over the plurality of external electrodes and having rigidity higher than that of the flexible wiring material on the surface of the flexible wiring material opposite to the actuator. When,
The flexible wiring material to which the rigid member is fixed is opposed to one surface of the actuator, and a heating member is brought into contact with the surface of the rigid member opposite to the flexible wiring material to heat the actuator. Electrically bonding the electrode pattern and the external electrode of the flexible wiring material,
The plurality of external electrodes are formed in a plurality of rows,
The heating member includes a planar portion facing the rigid member, and a projection protruding from the planar portion toward the rigid member, and the projection corresponds to each row of the external electrodes. Provided, formed in a long bowl shape continuously in the extending direction of the row of the external electrodes,
The method of manufacturing a droplet discharge head, wherein an outermost protrusion of the plurality of ridge-shaped protrusions on the heating member has a wider ridge than other protrusions.
前記剛性部材には、前記位置合わせ用マークを外部に露出するための貫通部が、板厚を切欠または穿孔して形成されていて、
前記フレキシブル配線材に前記剛性部材を積層して固定する工程は、前記フレキシブル配線材の前記位置合わせ用マークを前記貫通部と対応させて前記フレキシブル配線材に前記剛性部材を積層して固定し、
前記電極パターンと前記外部電極とを電気的に接続する工程は、前記貫通部を通して、前記アクチュエータと前記フレキシブル配線材の各々に設けられている位置合わせ用マークを合わせることを特徴とする請求項7から12のいずれかに記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。 Each of the actuator and the flexible wiring member is provided with an alignment mark for aligning the external electrode and the electrode pattern in a predetermined positional relationship,
In the rigid member, a through portion for exposing the alignment mark to the outside is formed by cutting or punching the plate thickness,
The step of laminating and fixing the rigid member to the flexible wiring material includes laminating and fixing the rigid member to the flexible wiring material in correspondence with the alignment mark of the flexible wiring material,
8. The step of electrically connecting the electrode pattern and the external electrode includes aligning alignment marks provided on each of the actuator and the flexible wiring material through the penetrating portion. 13. A method for producing a droplet discharge head according to any one of items 1 to 12.
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