JP2009220461A - 液体噴射ヘッド及びその製造方法並びに液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストの低減を図ると共に、高密度化を容易に達成し得る液体噴射ヘッド及びその製造方法並びに液体噴射装置を提供する。
【解決手段】 液体を噴射するノズル開口２１に連通する圧力発生室１２と、前記各圧力発生室１２に液体を噴射するための圧力を付与するように形成された圧力発生素子と、前記各圧力発生素子に接続された複数列のリード電極９０と、前記リード電極９０に接続される配線部材５００を備える板状の配線基板とを具備し、さらに前記配線基板には、前記リード電極９０の反対側に開口して前記リード電極９０側に向けて伸びる凹部４１５を形成した。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ノズル開口から液体を噴射する液体噴射ヘッド及びその製造方法並びに液体噴射装置に関し、特に液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッド及びその製造方法並びにインクジェット式記録装置に関する。

液滴を吐出する液体噴射ヘッドの代表例としては、インク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドが挙げられる。このインクジェット式記録ヘッドとしては、例えばノズル開口に連通する圧力発生室とこの圧力発生室に連通する連通部とが形成される流路形成基板と、この流路形成基板の一方面側に形成される圧電素子と、流路形成基板の圧電素子側の面に接合されて圧電素子を保持するための圧電素子保持部を有する保護基板とを具備したものが知られている。また、駆動回路と圧電素子とは、圧電素子の一方の電極から引き出されたリード電極を介して導電性ワイヤからなる接続配線によりワイヤボンディング法により接続されている。

保護基板は、相対向する２列の圧力発生室に対応させて配設した２列の圧電素子を保護するものもあり、この種の保護基板にはその中央部に前記接続配線が挿通される貫通孔が形成してある。かかるインクジェット式記録ヘッドでは、前記貫通孔部分で前記リード電極と接続配線とを接続している（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１４８８１３号公報

しかしながら、上記従来技術においてはワイヤボンディング法により駆動回路と圧電素子とを接続しているので、コストの高騰を招来するとともに、高密度化が困難であるという問題を有している。なお、このような問題はインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドだけではなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。

本発明はこのような事情に鑑み、コストの低減を図ると共に、高密度化を容易に達成し得る液体噴射ヘッド及びその製造方法並びに液体噴射装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の態様は、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室と、前記各圧力発生室に液体を噴射するための圧力を付与するように形成された圧力発生素子と、前記各圧力発生素子に接続された複数列のリード電極と、前記リード電極に接続される配線部材を備える板状の配線基板とを具備し、さらに前記配線基板には、前記リード電極の反対側に開口して前記リード電極側に向けて伸びる凹部を形成したことを特徴とする液体噴射ヘッドにある。

かかる態様では、駆動回路を実装したプリント基板を介して駆動回路と圧電素子のリード電極とを接続しているので、容易に製造コストの低減を図ることができる。また、配線基板はその下端部がリード電極に接続されると共に板状部材の側面に形成されているので、高密度化も容易に達成することができる。さらに、駆動回路は板状部材の側面側に配線基板を介して接着されているので、駆動回路が発生する熱を良好に放熱することができ、その安定的な動作に資することができる。

さらに、本態様によれば凹部を有しているので、この凹部に棒状の冶具を挿入すると共にその先端を底部に当接させて、下方に押圧することができる。この結果、配線基板の下端部と前記押圧の際の作用点との距離が近くなるので、各列に関する押圧力を容易に均等にすることができる。ちなみに、列間で作用する押圧力が均等でない場合には、一方の列と他方の列での押圧力のバラツキにより接続状態にバラツキを生起する結果、圧力発生素子の歪み量のバラツキを生起する。したがって本態様によれば、ノズル開口を介して吐出される液体の量を均等にして印字品質を良好に維持することができるという効果も奏する。ここで、前記配線基板は、前記凹部を有する板状部材と、前記リード電極に接続される配線部材を備えると共に前記板状部材の側面に固定された可撓性のプリント基板とを備えるのが好ましい。ここで、可撓性とは単独では起立できない部材を言う。また、前記プリント基板は、前記板状部材の前記凹部を挟む位置に設けられた接着部で前記板状部材に接着され固定されているのが望ましい。さらに、前記プリント基板の下端部と前記リード電極との接続とは、異方性導電ペーストによる電気的な接続であるのが望ましい。前述の如き配線部材の押圧によりプリント基板とリード電極とを容易且つ良好に電気的に接続することができるからである。また、前記板状部材の下端面には、緩衝部材が設けられているのが望ましい。前述の如き配線部材の押圧の際のリード電極に作用する押圧力をさらに良好に平均化することができるからである。

さらに本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。かかる態様では、液体噴射装置として、上述の如き個別の作用・効果を発揮させることができる。

また、本発明の他の態様は、液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室と、前記各圧力発生室に液体を噴射するための圧力を付与するように形成された圧力発生素子と、前記各圧力発生素子に接続された複数列のリード電極と、前記リード電極に接続される配線部材を備える板状の配線基板とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記リード電極に導電性接合部材を塗布する工程と、前記板状部材の両側面に接着された配線基板の下端部を上方から前記導電性部材に接触させる工程と、前記板状部材の前記リード電極の反対側に開口して前記リード電極側に向けて伸びる凹部に上方から棒状の冶具を挿入すると共にその先端部を前記凹部の底部に当接させて下端部を前記リード電極側に押圧することにより、前記導電性部材を介して前記下端部を前記複数列のリード電極にそれぞれ接続させる工程とを有することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。

本態様によれば、配線基板とリード電極との接続の際、配線部材の凹部に棒状の冶具を挿入すると共にその先端を底部に当接させて、下方に押圧することができるので、配線基板の下端部と前記押圧の際の作用点との距離が近くなり、各列に関する押圧力を容易に均等にすることができる。この結果、両者の良好な電気的接続を確保することができる。ここで、前記導電性接合部材を塗布する工程においては、導電性接合部材として異方性導電ペーストを用いるのが望ましい。前述の如き配線部材の押圧により配線基板とリード電極とを容易且つ良好に電気的に接続することができるからである。

以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの概略構成を示す分解斜視図であり、図２は図１の平面図であり、図３は図２のＡＡ−Ａ′断面図であり、図４は図１の側面図及びそのＢ−Ｂ′断面図である。

図示するように、流路形成基板１０は、本実施形態では面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、その一方の面には二酸化シリコンからなる弾性膜５０が形成されている。

流路形成基板１０には、隔壁１１によって区画された複数の圧力発生室１２がその幅方向に並設された列が２列設けられている。また、各列の圧力発生室１２の長手方向外側の領域には連通部１３が形成され、連通部１３と各圧力発生室１２とが、各圧力発生室１２毎に設けられたインク供給路１４及び連通路１５を介して連通されている。連通部１３は、後述する保護基板３０のリザーバ部３１と連通して圧力発生室１２の列毎に共通のインク室となるリザーバ１００の一部を構成する。インク供給路１４は、圧力発生室１２よりも狭い幅で形成されており、連通部１３から圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。なお、本実施形態では、流路の幅を片側から絞ることでインク供給路１４を形成したが、流路の幅を両側から絞ることでインク供給路を形成してもよい。また、流路の幅を絞るのではなく、厚さ方向から絞ることでインク供給路を形成してもよい。さらに、各連通路１５は、圧力発生室１２の幅方向両側の隔壁１１を連通部１３側に延設してインク供給路１４と連通部１３との間の空間を区画することで形成されている。すなわち、流路形成基板１０には、圧力発生室１２の幅方向の断面積より小さい断面積を有するインク供給路１４と、このインク供給路１４に連通すると共にインク供給路１４の幅方向の断面積よりも大きい断面積を有する連通路１５とが複数の隔壁１１により区画されて設けられている。

また、流路形成基板１０の開口面側には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側の端部近傍に連通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が、接着剤や熱溶着フィルム等によって固着されている。本実施形態では、流路形成基板１０に圧力発生室１２が並設された列を２列設けたため、１つのインクジェット式記録ヘッドＩには、ノズル開口２１の並設されたノズル列が２列設けられている。なお、ノズルプレート２０は、例えばガラスセラミックス、シリコン単結晶基板又はステンレス鋼などからなる。

一方、このような流路形成基板１０の開口面とは反対側には、上述したように、弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、絶縁体膜５５が形成されている。さらに、この絶縁体膜５５上には、下電極膜６０と、圧電体層７０と、上電極膜８０とが積層形成されて、本実施形態の圧力発生素子である圧電素子３００を構成している。ここで、圧電素子３００は、下電極膜６０、圧電体層７０及び上電極膜８０を含む部分をいう。一般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。そして、ここではパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層７０から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部という。本実施形態では、下電極膜６０を圧電素子３００の共通電極とし、上電極膜８０を圧電素子３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。また、ここでは、圧電素子３００と当該圧電素子３００の駆動により変位が生じる振動板とを合わせてアクチュエータ装置と称する。なお、上述した例では、弾性膜５０、絶縁体膜５５及び下電極膜６０が振動板として作用するが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、弾性膜５０及び絶縁体膜５５を設けずに、下電極膜６０のみが振動板として作用するようにしてもよい。また、圧電素子３００自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。

また、圧電素子３００の個別電極である各上電極膜８０には、絶縁体膜５５上まで延設された例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が接続されている。リード電極９０は、一端部が上電極膜８０に接続されていると共に、他端部側が圧電素子３００が並設された列と列との間に延設されている。

このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上、すなわち、下電極膜６０、弾性膜５０及びリード電極９０上には、リザーバ１００の少なくとも一部を構成するリザーバ部３１を有する保護基板３０が接着剤３５を介して接合されている。このリザーバ部３１は、本実施形態では、保護基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘って形成されており、上述のように流路形成基板１０の連通部１３と連通されて各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００を構成している。なお、本実施形態では、流路形成基板１０にリザーバ１００となる連通部１３を設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、流路形成基板１０の連通部１３を圧力発生室１２毎に複数に分割して、リザーバ部３１のみをリザーバとしてもよい。また、例えば、流路形成基板１０に圧力発生室１２のみを設け、流路形成基板１０と保護基板３０との間に介在する部材（例えば、弾性膜５０、絶縁体膜５５等）にリザーバと各圧力発生室１２とを連通するインク供給路１４を設けるようにしてもよい。

保護基板３０の圧電素子３００に対向する領域には、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有する保持部である圧電素子保持部３２が設けられている。圧電素子保持部３２は、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有していればよく、当該空間は密封されていても、密封されていなくてもよい。なお、本実施形態では、圧電素子３００が並設された列が２列設けられているため、圧電素子保持部３２を圧電素子３００の並設された各列に対応してそれぞれ設けるようにした。すなわち、保護基板３０には、圧電素子保持部３２が並設された圧電素子３００の列が並ぶ列設方向に２つ設けられている。

このような保護基板３０としては、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス、セラミック材料等を用いることが好ましい。本実施形態では、流路形成基板１０と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。また、保護基板３０には、保護基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられている。貫通孔３３は、２つの圧電素子保持部３２の間に設けられている。そして、各圧電素子３００から引き出されたリード電極９０の端部近傍は、貫通孔３３内に露出するように設けられている。

さらに、保護基板３０上には、封止膜４１及び固定板４２とからなるコンプライアンス基板４０が接合されている。ここで、封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム）からなり、この封止膜４１によってリザーバ部３１の一方面が封止されている。固定板４２は、金属等の硬質の材料（例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で形成される。この固定板４２のリザーバ１００に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっているため、リザーバ１００の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止されている。

さらに、コンプライアンス基板４０上には、保持部材であるヘッドケース１１０が設けられている。ヘッドケース１１０には、インク導入口４４に連通してカートリッジ等のインク貯留手段からのインクをリザーバ１００に供給するインク導入路１１１が設けられている。また、ヘッドケース１１０には、開口部４３に対向する領域に凹部１１２が形成され、開口部４３のたわみ変形が適宜行われるようになっている。さらに、ヘッドケース１１０には、保護基板３０に設けられた貫通孔３３と連通する配線部材保持孔１１３が設けられており、配線部材５００は、配線部材保持孔１１３内に挿通されてリード電極９０と接続されている。そして、ヘッドケース１１０の配線部材保持孔１１３に挿通された配線部材５００は、ヘッドケース１１０と接着剤１２０を介して接着されている。

なお、このようなヘッドケース１１０の材料としては、例えば、ステンレス鋼等の金属材料が好適である。

本実施形態における板状部材４００の下端面と可撓性のプリント基板であるＣＯＦ基板４１０（ＣＯＦ基板４１０Ａ、４１０Ｂ）の下端部との間には、テフロン（登録商標）等で好適に形成し得る緩衝部材４３０が配設してある。また、ＣＯＦ基板４１０の下端部とリード電極９０とは、異方性導電ペースト（ＡＣＰ）４３５で電気的に接続されている。すなわち、板状部材４００を圧下することでその下端面を介してＣＯＦ基板４１０をリード電極９０側に押圧する。このことにより、異方性導電ペースト４３５を潰してＣＯＦ基板４１０とリード電極９０との所定の電気的な接続を行う。この際、緩衝部材４３０はＣＯＦ基板４１０に対する押圧力を均一化するように機能する。ここで、板状部材４００の下端面とＣＯＦ基板４１０の下端部、又は緩衝部材４３０と当接する板状部材４００の下端面を、導電性粒子の粒子径の５倍以内の面精度とするのが好ましい。このことにより、緩衝部材４３０の存在とも相俟ってＣＯＦ基板４１０の下端部を介して導電性粒子に作用させる押圧力を均一化することができ、導電性粒子を確実に潰して良好な電気的接続が確保されるからである。なお、ここで、ＣＯＦ等の「可撓性のプリント基板」とはそれ自身では起立できない部材を言う。

また、板状部材４００は、当該インクジェット式記録ヘッドＩをその最高使用保証温度で使用した場合でも前記駆動回路の温度がそのジャンクション温度未満になるように放熱させ得る熱伝導率を有するものとするのが望ましい。このことにより最も過酷な負荷条件で駆動回路を動作させても十分な放熱効果を発揮させることで駆動回路の長期安定的な駆動に資することができる。このため、本実施形態における板状部材４００はＳＵＳを材料として形成してある。この場合には、駆動回路２００が発生する熱を板状部材４００が流路形成基板１０を介してその内部を流通するインクに吸収させることができる結果、駆動回路２００が発生する熱を有効に放熱させることができる。同様の作用・効果は、ＳＵＳ等の金属を材料としない場合でも流路形成基板１０の表面と駆動回路２００との距離を十分小さくすることによっても得ることができる。すなわち、駆動回路２００と流路形成基板１０の表面との距離を、当該インクジェット式記録ヘッドＩをその最高使用保証温度で使用した場合でも駆動回路２００の温度がそのジャンクション温度未満になるように放熱させ得る距離とすれば良い。なお、このような板状部材４００としては、ヘッドケース１１０と線膨張係数が同等の材料で形成するのが好ましく、例えば、ステンレス鋼やシリコン等で好適に構成し得る。

このように、圧電素子３００を駆動するための駆動回路２００は、プリント基板であるＣＯＦ基板４１０に実装してあり、その下端部が異方性導電ペースト４３５を介してリード電極９０に接続されるとともに、ほぼ垂直に立ち上げられて板状部材４００の側面に接着されている。すなわち、板状部材４００は両側面が垂直面となっている直方体である。本実施形態では、これら板状部材４００、ＣＯＦ基板４１０及び駆動回路２００で配線部材５００が構成されている。

さらに、本形態における板状部材４００には凹部４１５が形成してある。この凹部４１５はその上方から挿入する棒状の冶具（図１乃至図３には図示せず）の先端を底部４０５に当接させて板状部材４００の下端部をリード電極９０側に押圧するためのもので、板状部材４００の上端面に開口して下端面側に向けて伸びるように形成してある。すなわち、凹部４１５は配線部材５００を押圧してＣＯＦ基板４１０の下端部を異方性導電ペースト４３５を介してリード電極９０に接続する場合に利用するためのものである。すなわち、前記板状部材４００をリード電極９０に向けて押圧する際、押圧点が板状部材４００の下端面に近ければ近い程、板状部材４００の揺れ（後で詳述する）を小さくすることができ、このことにより作業を良好に行うことができる。したがって、かかる観点からは凹部４１５は深ければ深い程、好ましいと言える。ただ、凹部４１５が深くなればその分、前記押圧時の板状部材４００の長手方向に関する撓みが大きくなるので、かかる撓みの影響を無視し得る範囲で、最も深く構成するのが最適である。かかる凹部４１５の使用態様乃至機能に関しては当該インクジェット式記録ヘッドＩの製造方法において詳細に説明する。

本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドＩでは、流路形成基板１０に圧力発生室１２が並設された列を２列設けたため、圧電素子３００が圧力発生室１２の幅方向（圧電素子３００の幅方向）に並設された列が２列設けられている。すなわち、圧力発生室１２、圧電素子３００及びリード電極９０の２列が相対向して設けられている。そして、下部が貫通孔３３に挿入されている板状部材４００の両側面には、それぞれＣＯＦ基板４１０が接着されており、各ＣＯＦ基板４１０は、それぞれの下端部が圧電素子３００の各列のリード電極９０の端部に接続されるとともにほぼ垂直に立ち上げられている。本実施形態では、板状部材４００の側面のそれぞれに１枚のＣＯＦ基板４１０を設けることで、１つの板状部材４００に合計２枚のＣＯＦ基板４１０が設けられている。

ここで、図４に示すように、板状部材４００の一方の側面に設けられたＣＯＦ基板４１０Ａには、板状部材４００の側面の下端部に相対向する領域において複数の固定孔４１１が設けられている。ちなみに、本実施形態では、ＣＯＦ基板４１０の下端部において、リード電極９０の並設方向に亘り等間隔で３個の固定孔４１１が設けられている。また、本実施形態では、ＣＯＦ基板４１０の上端部にも２つの固定孔４１１が設けてある。

そして、板状部材４００と、板状部材４００の一方の側面に設けられたＣＯＦ基板４１０Ａとは、固定孔４１１内に設けられた接着剤４２０を介して接着されている。図４では、ＣＯＦ基板４１０Ａと板状部材４００とが接着剤４２０で接着されている領域を右下に下がる斜線で表している。

接着剤４２０は、固定孔４１１内に充填されて固定孔４１１の開口を覆うように設けられていると共に、固定孔４１１の周縁部でＣＯＦ基板４１０Ａと板状部材４００との間に充填されている。ここで、ＣＯＦ基板４１０Ａと板状部材４００とは、固定孔４１１に設けられた接着剤４２０以外では接着されていない。また、本実施形態では、板状部材４００の他方の側面に設けられたＣＯＦ基板４１０Ｂは、その裏面の全面が接着剤４２０によって板状部材４００に接着されている。

このようなＣＯＦ基板４１０Ａと板状部材４００とを接着する接着剤４２０は、比較的硬化時間の短い接着剤、例えば、紫外線硬化型接着剤や瞬間接着剤等を用いるのが好ましい。

一方、ＣＯＦ基板４１０には、図４に示すように、ヘッドケース１１０の配線部材保持孔１１３の内面に相対向する領域に厚さ方向に貫通する保持孔４１２が設けられている。そして、板状部材４００は、ＣＯＦ基板４１０に設けられた保持孔４１２を介してヘッドケース１１０と接着剤１２０を介して接着されている。すなわち、配線部材の板状部材４００とヘッドケース１１０とは、保持孔４１２内に設けられた接着剤１２０を介して直接接着されている。図４では、板状部材４００とヘッドケース１１０とが接着剤１２０で接着されている領域を左下に下がる斜線で表している。したがって、右下に下がる斜線と左下に下がる斜線がクロスしている領域は、ＣＯＦ基板４１０Ａと板状部材４００とが接着剤４２０で接着されるとともに、板状部材４００とヘッドケース１１０とが接着剤１２０で接着されている領域である。

ちなみに、本実施形態では、保持孔４１２を配線部材保持孔１１３のＣＯＦ基板４１０の下端部側のリード電極９０の並設方向の中央部に１つ設けるとともに、固定孔４１１を保持孔４１２と同じ高さに設け、リード電極９０の並設方向両端部側の固定孔４１１が、保持孔４１２としても機能するように構成した。すなわち、板状部材４００とＣＯＦ基板４１０とを接着する接着剤４２０と、ヘッドケース１１０とを接着剤１２０を介して接着することで、固定孔４１１の領域においても、板状部材４００とヘッドケース１１０とが２つの接着剤４２０、１２０を介して直接接着されていることになる。

また、板状部材４００とヘッドケース１１０とを接着する接着剤１２０は、保持孔４１２の周縁部において、板状部材４００とＣＯＦ基板４１０との間に充填されるため、板状部材４００とＣＯＦ基板４１０とを接着する接着剤としても機能する。すなわち、保持孔４１２は、上述したＣＯＦ基板４１０Ａを板状部材４００に接着する際には利用されないものの、ヘッドケース１１０と板状部材４００とを接着する際に、板状部材４００とＣＯＦ基板４１０Ａとを接着するための固定孔４１１としても機能する。

このように、板状部材４００とヘッドケース１１０とをＣＯＦ基板４１０を介さずに直接接着することで、ヘッドケース１１０に板状部材４００を確実に保持させることができる。すなわち、ヘッドケース１１０と板状部材４００との剛体同士を接着することで、ＣＯＦ基板４１０とリード電極９０とが確実に接続された状態を保持させることができ、ＣＯＦ基板４１０とリード電極９０との接続が剥がれて断線する等の不具合を防止することができる。また、ヘッドケース１１０と板状部材４００とを線膨張係数の同等な材料、本実施形態では、ステンレス鋼で形成することで、インクジェット式記録ヘッドＩが熱により膨張・収縮した際に、ヘッドケース１１０と板状部材４００との線膨張係数の違いによる反りや破壊を防止することができる。ちなみに、ヘッドケース１１０と板状部材４００とを、線膨張係数が違う材料を用いると、板状部材４００が流路形成基板１０を押圧してしまい、流路形成基板１０にクラックが発生する虞がある。

なお、本実施形態では、ヘッドケース１１０と板状部材４００とをＣＯＦ基板４１０の保持孔４１２が設けられた領域（固定孔４１１が設けられた領域も含む）で接着剤１２０を介して接着するようにしたが、さらに、ＣＯＦ基板４１０とヘッドケース１１０とを接着するようにしてもよく、また、配線部材と保護基板３０の貫通孔３３及び配線部材保持孔１１３内との空間をモールド材によってモールドするようにしてもよい。

ここで、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドの製造方法を説明する説明する。先ず、図５に示すように、保護基板３０を介してヘッドケース１１０と流路形成基板１０とを接合する。

次に、図６に示すように、リード電極９０の上面に接着剤と混練した異方性導電ペースト４３５を塗布すると共に、板状部材４００、ＣＯＦ基板４１０及び駆動回路２００を一体化した配線部材５００を、ＣＯＦ基板４１０の下端部をリード電極９０に接合させるべくヘッドケース１１０の中央部の孔に上方から挿入する。

その後、図７に示すように、ＣＯＦ基板４１０の下端部を異方性導電ペースト４３５に当接させた状態で凹部４１５に棒状の冶具４４０を挿入すると共にその先端を底部４０５に当接させて、下方に押圧する。このとき、列間（本実施形態では２列の列間）で作用する押圧力は均等に作用させる必要がある。均等でなければ、ＣＯＦ基板４１０とリード電極９０との接続部であるにも拘わらず、異方性導電ペースト４３５が潰れる部分とそうでない部分ができてしまい、この場合には導通不良部を生起してしまうからである。この点に関し、本形態ではＣＯＦ基板４１０の下端部と押圧時の作用点（凹部４１５の底部４０５）の距離が近いので、図７中の左右方向に配線部材５００を揺動させることなく、鉛直下向きに良好に押圧することができる。

その後、図８に示すように、ヘッドケース１１０と配線部材５００との隙間に接着剤１２０を充填することにより配線部材５００をヘッドケース１１０に固定して当該インクジェット式記録ヘッドＩを完成する。

ここで、図９及び図１０に基づき板状部材４００とＣＯＦ基板４１０との接着方法について説明しておく。先ず、図９（ａ）に示すように、板状部材４００の側面の一方側に、ＣＯＦ基板４１０Ｂを接着する。板状部材４００とＣＯＦ基板４１０Ｂとの接着方法は、特に限定されず、本実施形態では、ＣＯＦ基板４１０Ｂの裏面の全面を板状部材４００に接着剤４２０で接着している。

次に、図９（ｂ）に示すように、板状部材４００の側面のＣＯＦ基板４１０Ｂが接着された面とは反対側の他方側が、鉛直方向上側となるように板状部材４００を傾け、この板状部材４００の鉛直方向上側となる側面にＣＯＦ基板４１０Ａを載置する。このとき、板状部材４００上に載置されたＣＯＦ基板４１０Ａは、その自重により板状部材４００上に保持される。また、板状部材４００の他方面に設けられたＣＯＦ基板４１０Ｂは、板状部材４００と接着されているため落下することがない。なお、ＣＯＦ基板４１０Ａは、リード電極９０と接続される下端部が予め屈曲されたものを用いている。これは、ＣＯＦ基板４１０Ａを板状部材４００に接着した後にＣＯＦ基板４１０Ａの下端部を板状部材４００に沿って屈曲すると、ＣＯＦ基板４１０Ａ、４１０Ｂ同士の位置決めが困難であると共に、屈曲によってＣＯＦ基板４１０Ａの位置がずれてしまう可能性が高いからである。

その後、ＣＯＦ基板４１０Ａの位置決めを行う。具体的には、先に板状部材４００に接着されたＣＯＦ基板４１０Ｂに対して、ＣＯＦ基板４１０Ａをリード電極９０の並設方向となる方向に移動して、ＣＯＦ基板４１０Ａ、４１０Ｂの相対的な位置決めを行う。これにより、先に接着された一方のＣＯＦ基板４１０Ｂのリード電極９０に接続される配線と、他方のＣＯＦ基板４１０Ａのリード電極９０に接続される配線とのそれぞれの並設方向の位置決めを行うことができる。

次に、図１０に示すように、ＣＯＦ基板４１０Ａを位置決めした状態で、ＣＯＦ基板４１０Ａの固定孔４１１に表面側から接着剤４２０を塗布することで、固定孔４１１の内部と、固定孔４１１の周縁部でＣＯＦ基板４１０Ａと板状部材４００との間とに接着剤４２０を充填し、この接着剤４２０を硬化させることでＣＯＦ基板４１０Ａと板状部材４００とを接着する。

このように、ＣＯＦ基板４１０Ａと板状部材４００とを固定孔４１１を介して接着することで、２つのＣＯＦ基板４１０Ａ、４１０Ｂの相対的な位置決めを高精度に行った状態で接着することができる。これにより、２つのＣＯＦ基板４１０Ａ、４１０Ｂの下端部の配線をそれぞれリード電極９０に接続した際に、ＣＯＦ基板４１０Ａ、４１０Ｂとリード電極９０との位置ずれによる接続不良を防止することができる。ちなみに、ＣＯＦ基板４１０Ａの裏面の全面に接着剤４２０を塗布して、ＣＯＦ基板４１０Ａを板状部材４００に当接させた状態で、このＣＯＦ基板４１０Ａの位置決めを行おうとしても、接着剤４２０の粘性によってＣＯＦ基板４１０Ａを移動させるのが困難であり、高精度な位置決めを行うことができない。また、ＣＯＦ基板４１０Ａの裏面の全面を板状部材４００に接着剤４２０で接着すると、接着剤４２０を硬化させる時間が長くなり製造効率が低下してしまう。本実施形態では、ＣＯＦ基板４１０Ａを位置決めした状態で、固定孔４１１が設けられた領域で、部分的にＣＯＦ基板４１０Ａと板状部材４００とを接着剤４２０を介して接着するため、ＣＯＦ基板４１０Ａを高精度に位置決めした状態で位置ずれを生じさせることなく容易に接着することができる。また、ＣＯＦ基板４１０Ａは、固定孔４１１のみで板状部材４００と接着されるため、接着領域が狭く、接着剤４２０を硬化させる時間を短くすることができる。これにより、接着剤４２０の硬化中にＣＯＦ基板４１０Ａの位置がずれてしまうのを防止して、位置決め精度が低下するのを防止することができると共に、製造効率を向上することができる。また、接着剤４２０として比較的に硬化時間の短い接着剤、例えば、紫外線硬化型接着剤や瞬間接着剤等を用いることで、さらに硬化時間を短くすることができ、位置決め精度を向上させることができる。

また、固定孔４１１をＣＯＦ基板４１０Ａのリード電極９０側に接続される下端部側に設けることで、特に位置決め精度が求められるＣＯＦ基板４１０Ａの下端部の位置決めを高精度に行うことができる。すなわち、ＣＯＦ基板４１０Ａの下端部側に設けられた３つの固定孔４１１は、ＣＯＦ基板４１０Ａのリード電極９０に接続される領域の位置ずれを防止するためのものであり、リード電極９０に接続される領域に近接して設けるのが好ましく、またリード電極９０の並設方向に亘って所定間隔で複数設けるのが好ましい。さらに、ＣＯＦ基板４１０Ａの上端部側に設けられた２つの固定孔４１１は、ＣＯＦ基板４１０Ａの上端部側が板状部材４００から剥離するのを防止するためのものである。かかる固定孔４１１の位置や数については特に限定されるものではない。

なお、上述した例では、ＣＯＦ基板４１０Ｂの裏面の全面を板状部材４００に接着するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、先に接着するＣＯＦ基板４１０Ｂにも固定孔４１１を設け、この固定孔４１１を介してＣＯＦ基板４１０Ｂと板状部材４００とを接着するようにしてもよい。すなわち、板状部材４００の両側面に固定孔４１１が設けられたＣＯＦ基板４１０Ａを接着するようにしてもよい。この場合、接着剤４２０の硬化時間を短縮して、製造効率を向上することができると共に、板状部材４００に１枚目のＣＯＦ基板４１０Ｂの取り付けを高精度に行うことができる。

以上、説明したインクジェット式記録ヘッドでは、図示しない外部のインク貯留手段と接続したインク導入口からインクを取り込み、リザーバ１００からノズル開口２１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路２００からの記録信号に従い、圧力発生室１２に対応するそれぞれの下電極膜６０と上電極膜８０との間に電圧を印加し、弾性膜５０、絶縁体膜５５、下電極膜６０及び圧電体層７０をたわみ変形させることにより、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口２１からインク滴が吐出する。

さらに、本実施形態によれば、駆動回路２００を実装したＣＯＦ基板４１０を介して駆動回路２００と圧電素子３００のリード電極９０とを接続しているので、ワイヤボンディング法によるよりも製造が容易になる。また、ＣＯＦ基板４１０はその下端部がリード電極９０に接続されるとともにほぼ垂直に立ち上げられているので、大型化することはない。また、ＣＯＦ基板４１０を直接リード電極９０に接続しているので、圧電素子３００を高密度に配設してもリード電極９０とＣＯＦ基板４１０との接続不良が発生することなく、高密度化を容易に達成できる。さらに、駆動回路２００は板状部材４００の側面側にＣＯＦ基板４１０を介して接着されているので、駆動回路２００が発生する熱を良好に放熱することができる。

さらに、ＣＯＦ基板４１０とリード電極９０との接続は板状部材４００に形成した凹部４１５を介して行うことができるので、列間のバラツキを生起することなく、均等な押圧力で良好に行うことができる。

（他の実施形態）
上述した実施形態における凹部４１５の形状は矩形としたが、これに限るものではない。例えば、板状部材４００の上端面から下端部側に向けて幅が漸減する形状であっても勿論良い。また、図１１に示すように、凹部４１５Ａと板状部材４００Ａの縁部との間に一定幅の補強部４０１を残すようにしても良い。このように配線部材５００Ａを構成することにより、凹部４１５Ａを介して板状部材４００Ａを下方に押した場合に板状部材４００Ａがその長手方向の撓み量を低減することができる。したがって、その分、凹部４１５Ａの深さを深くすることができる。なお、凹部４１５、４１５Ａの数は一個に制限する必要はない。場合によっては板状部材４００の長手方向に亘り複数箇所に等間隔に分配して設けても良い。

また、上述した実施形態１では、板状部材４００の両側面にそれぞれＣＯＦ基板４１０（４１０Ａ、４１０Ｂ）を設けるようにしたが、各側面に２つ以上のＣＯＦ基板４１０を設けるようにしてもよい。また、ＣＯＦ基板４１０のリード電極９０の並設方向両端部側の固定孔４１１を介して板状部材４００とヘッドケース１１０とを直接接着するようにしたが、特にこれに限定されず、ＣＯＦ基板４１０の両端部側に固定孔４１１とは別の保持孔４１２をさらに設けるようにしてもよい。さらに、保持孔として、例えば、ＣＯＦ基板４１０のリード電極９０の並設方向の両側面に切り欠き部として設けるようにしても良い。もちろん、ＣＯＦ基板４１０をその外周部で板状部材４００と接着するようにしても良い。

上述した実施形態１では、流路形成基板１０に圧力発生室１２が並設された列を２列設けたものであるが、この場合の列数には特別な制限はない。複数列であれば、３列以上であっても構わない。複数列の場合には少なくとも２列一組を相対抗させて設ければよい。また、流路の材質や構造を上記実施の形態に限定する必要もない。

さらに、上述した実施形態１では、圧力発生室１２に圧力変化を生じさせる圧力発生素子として、薄膜型の圧電素子３００を有するアクチュエータ装置を用いて説明したが、特にこれに限定されず、例えば、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型のアクチュエータ装置や、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型のアクチュエータ装置などを使用することができる。また、圧力発生素子として、圧力発生室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズル開口から液滴を吐出するものや、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口から液滴を吐出させるいわゆる静電式アクチュエータなどを使用することができる。

なお、上述した実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載される。図１２は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。図示するように、上記実施の形態に係るインクジェット式記録ヘッドＩを有する記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。

そして、駆動モータ６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるようになっている。

なお、上記実施の形態においては、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを挙げて説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（電界放出ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。

本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの平面図。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの断面図。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの側面図及び断面図。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す斜視断面図。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す斜視断面図。 本発明の他の実施形態を一部抽出して示す斜視図。 本発明の一実施形態に係るインクジェット式記録装置を示す概略図。

符号の説明

Ｉ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 １０ 流路形成基板、 １２ 圧力発生室、 １３ インク供給路、 １４ 連通路、２１ ノズル開口、 ３０ 保護基板、 ３２ 圧電素子保持部、 ３３ 貫通孔、 ６０ 下電極膜、 ７０ 圧電体層、 ８０ 上電極膜、 ９０ リード電極、 １００ リザーバ、 １１０ ヘッドケース（保持部材）、 １１３ 配線部材保持孔、 １２０ 接着剤、 ２００ 駆動回路、 ３００ 圧電素子（圧力発生素子）、 ４００ 板状部材、 ４０５ 底部、 ４１０、４１０Ａ、４１０Ｂ ＣＯＦ基板、 ４１５ 凹部、 ４２０ 接着剤、 ４３０ 緩衝部材、 ４４０ 冶具、 ５００ 配線部材

Claims (8)

1. 液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室と、
   前記各圧力発生室に液体を噴射するための圧力を付与するように形成された圧力発生素子と、
   前記各圧力発生素子に接続された複数列のリード電極と、
   前記リード電極に接続される配線部材を備える板状の配線基板とを具備し、
   さらに前記配線基板には、前記リード電極の反対側に開口して前記リード電極側に向けて伸びる凹部を形成したことを特徴とする液体噴射ヘッド。
2. 前記配線基板は、前記凹部を有する板状部材と、前記リード電極に接続される配線部材を備えると共に前記板状部材の側面に固定された可撓性のプリント基板とを備えることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
3. 前記プリント基板は、前記板状部材の前記凹部を挟む位置に設けられた接着部で前記板状部材に接着され固定されていることを特徴とする請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
4. 前記プリント基板と前記リード電極との接続は、異方性導電ペーストによる電気的な接続であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載の液体噴射ヘッド。
5. 前記板状部材の下端面には、緩衝部材が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載の液体噴射ヘッド。
6. 請求項１乃至請求項５の何れか一つに記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。
7. 液体を噴射するノズル開口に連通する圧力発生室と、前記各圧力発生室に液体を噴射するための圧力を付与するように形成された圧力発生素子と、前記各圧力発生素子に接続された複数列のリード電極と、前記リード電極に接続される配線部材を備える板状の配線基板とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、
   前記リード電極に導電性接合部材を塗布する工程と、
   前記板状部材の両側面に接着された配線基板の下端部を上方から前記導電性部材に接触させる工程と、
   前記板状部材の前記リード電極の反対側に開口して前記リード電極側に向けて伸びる凹部に上方から棒状の冶具を挿入すると共にその先端部を前記凹部の底部に当接させて下端部を前記リード電極側に押圧することにより、前記導電性部材を介して前記下端部を前記複数列のリード電極にそれぞれ接続させる工程とを有することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
8. 前記導電性接合部材を塗布する工程においては、導電性接合部材として異方性導電ペーストを用いることを特徴とする請求項７に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。

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