JP2011025493A - 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
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Abstract
【課題】配線基板とアクチュエーター装置とを確実に導通させて、コストを低減すると共に小型化を図ることができ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】流路形成基板１０と、該流路形成基板１０上に設けられた複数の実装部９０を有するアクチュエーター装置３００と、前記実装部９０に電気的に接続されて、駆動信号をアクチュエーター装置３００に供給する可撓性を有する配線基板２００と、前記流路形成基板１０の前記実装部９０側に設けられた保護基板３０と、を具備し、前記保護基板３０には、前記配線基板２００を挿通可能な貫通孔１０２を複数有し、少なくとも互いに隣接する前記貫通孔１０２の間には前記実装部９０を区画する隔壁１０３を有し、前記貫通孔１０２内には樹脂２１０が設けられている。
【選択図】 図２
【解決手段】流路形成基板１０と、該流路形成基板１０上に設けられた複数の実装部９０を有するアクチュエーター装置３００と、前記実装部９０に電気的に接続されて、駆動信号をアクチュエーター装置３００に供給する可撓性を有する配線基板２００と、前記流路形成基板１０の前記実装部９０側に設けられた保護基板３０と、を具備し、前記保護基板３０には、前記配線基板２００を挿通可能な貫通孔１０２を複数有し、少なくとも互いに隣接する前記貫通孔１０２の間には前記実装部９０を区画する隔壁１０３を有し、前記貫通孔１０２内には樹脂２１０が設けられている。
【選択図】 図２
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する。
液体を噴射する液体噴射ヘッドには、ノズル開口に連通する圧力発生室が設けられた流路形成基板の一方面側に圧電素子を設け、圧電素子の変位によって圧力発生室内の圧力変動を行わせてインク滴をノズル開口から吐出するインクジェット式記録ヘッドが知られている。
インクジェット式記録ヘッドとして、流路形成基板の圧電素子側に保護基板を接合し、保護基板上に設けられた駆動回路の各端子と、各圧電素子とをワイヤーボンディングによってボンディングワイヤーで電気的に接続し、駆動回路からの駆動信号をボンディングワイヤーを介して圧電素子に供給するようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
また、インクジェット式記録ヘッドとして、複数の圧電素子に駆動信号を供給するＣＯＦ基板を接続したものが提案されている（例えば、特許文献４参照）。
しかしながら、駆動回路の各端子と各圧電素子とを個別にワイヤーボンディングで接続すると、ワイヤーボンディングを圧電素子の数だけ行わなければならず、製造時間が長時間になってしまうと共にコストが高騰してしまうという問題がある。
また、圧電素子にはボンディングワイヤーが接続される端子を配置する領域が必要となり、ヘッドが大型化してしまうという問題がある。
さらに、特許文献２のように、ＣＯＦ基板を用いて圧電素子に電気的に接続するものも提案されているが、圧電素子が並設された列が複数列設けられている場合、ＣＯＦ基板と圧電素子との接続に使用される異方性導電性接着剤やポッティング剤などの樹脂材料が圧電素子の列間に流出し、導通不良が発生する虞があるという問題がある。ちなみに、流出した樹脂による導通不良を抑制するために、圧電素子の列間を広くすると大型化してしまう。
なお、このような問題は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、配線基板とアクチュエーター装置とを確実に導通させて、コストを低減すると共に小型化を図ることができ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、流路形成基板と、該流路形成基板上に設けられた複数の実装部を有するアクチュエーター装置と、前記実装部に電気的に接続されて、駆動信号をアクチュエーター装置に供給する可撓性を有する配線基板と、前記流路形成基板の前記実装部側に設けられた保護基板と、を具備し、前記保護基板には、前記配線基板を挿通可能な貫通孔を複数有し、少なくとも互いに隣接する前記貫通孔の間には前記実装部を区画する隔壁を有し、前記貫通孔内には樹脂が設けられている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、互いに隣り合う貫通孔において、一方の貫通孔の樹脂が、他方の貫通孔内に流出するのを隔壁によって規制することができるため、隣り合う貫通孔の位置を近接させて、実装部を近接させることができる。これにより、ヘッドの小型化を図ることができる。また、樹脂の流出を抑制するために、樹脂の量を低減させる必要が無く、保護不良や接続不良等の不具合が発生するのを抑制することができる。
かかる態様では、互いに隣り合う貫通孔において、一方の貫通孔の樹脂が、他方の貫通孔内に流出するのを隔壁によって規制することができるため、隣り合う貫通孔の位置を近接させて、実装部を近接させることができる。これにより、ヘッドの小型化を図ることができる。また、樹脂の流出を抑制するために、樹脂の量を低減させる必要が無く、保護不良や接続不良等の不具合が発生するのを抑制することができる。
ここで、前記流路形成基板には、個別流路が設けられていると共に、複数の個別流路に連通するマニホールドが、前記アクチュエーター装置の前記流路形成基板とは反対側に設けられていることが好ましい。これによれば、さらなるヘッドの小型化を図ることができると共に、マニホールド上に駆動ＩＣを配置しなくても配線基板によって駆動回路をアクチュエーター装置に実装することができる。
また、前記樹脂が、異方性導電性を有する異方性導電接着剤であることが好ましい。これによれば、異方性導電性接着剤を介して配線基板と実装部との実装（電気的接続）を容易に行うことができると共に、隔壁によって異方性導電性接着剤の流出を抑制することができるため、必要な量の異方性導電性接着剤を使用して配線基板と実装部との実装を確実に行うことができる。
また、前記樹脂が、ポッティング剤であってもよい。これによれば、振動等などの要因によって配線基板が実装部から剥離されるのを抑制することができると共に、異物による配線同士の短絡を抑制することができる。
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、コストを低減すると共に小型化した液体噴射装置を実現できる。
かかる態様では、コストを低減すると共に小型化した液体噴射装置を実現できる。
また、本発明の他の態様は、流路形成基板と、該流路形成基板上に設けられた複数の実装部を有するアクチュエーター装置と、前記実装部に電気的に接続されて、駆動信号をアクチュエーター装置に供給する可撓性を有する配線基板と、前記流路形成基板の前記実装部側に設けられた保護基板と、を具備し、前記保護基板には、前記配線基板を挿通可能な貫通孔を複数有し、少なくとも互いに隣接する前記貫通孔の間には前記実装部を区画する隔壁を有し、前記貫通孔内には樹脂が設けられている液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記配線基板と各貫通孔内に設けられた前記実装部とを実装すると共に当該貫通孔内に樹脂を充填する工程を、各貫通孔毎に順次行うことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる態様では、互いに隣り合う貫通孔において、一方の貫通孔の樹脂が、他方の貫通孔内に流出するのを隔壁によって規制することができるため、隣り合う貫通孔の位置を近接させて、実装部を近接させることができる。これにより、ヘッドの小型化を図ることができる。また、樹脂の流出を抑制するために、樹脂の量を低減させる必要が無く、保護不良や接続不良等の不具合が発生するのを抑制することができる。
かかる態様では、互いに隣り合う貫通孔において、一方の貫通孔の樹脂が、他方の貫通孔内に流出するのを隔壁によって規制することができるため、隣り合う貫通孔の位置を近接させて、実装部を近接させることができる。これにより、ヘッドの小型化を図ることができる。また、樹脂の流出を抑制するために、樹脂の量を低減させる必要が無く、保護不良や接続不良等の不具合が発生するのを抑制することができる。
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を示す分解斜視図であり、図２は、図１の平面図及びそのＡ−Ａ′断面図である。
（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を示す分解斜視図であり、図２は、図１の平面図及びそのＡ−Ａ′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、他方面側から異方性エッチングすることにより、複数の壁部１１によって区画された圧力発生室１２がその幅方向（短手方向）に並設された列が、圧力発生室１２の長手方向に２列設けられている。また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向一端部側には、圧力発生室１２と共に詳しくは後述するノズル開口毎に個別流路を構成する液体供給路の一例であるインク供給路１４と連通路１３とが壁部１１によって区画されている。インク供給路１４及び連通路１３は、圧力発生室１２の各列において、圧力発生室１２の２つの列の外側に配置されている。
インク供給路１４は、詳しくは後述するマニホールド１００と圧力発生室１２との間でインクに流路抵抗を生じさせるものであり、圧力発生室１２の長手方向一端部側に連通し且つ圧力発生室１２より小さい断面積を有する。例えば、本実施形態では、インク供給路１４は、圧力発生室１２の流路を幅方向に絞ることで、圧力発生室１２の幅より小さい幅で形成されている。なお、このように、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１３は、インク供給路１４の圧力発生室１２とは反対側に連通し、インク供給路１４の幅方向（短手方向）より大きい断面積を有する。本実施形態では、連通路１３を圧力発生室１２と同じ断面積で形成した。
すなわち、流路形成基板１０には、圧力発生室１２と、圧力発生室１２の短手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の短手方向の断面積よりも大きい断面積を有する連通路１３とからなる個別流路が複数の壁部１１により区画されて設けられた列が２列設けられている。
流路形成基板１０の圧力発生室１２等の個別流路が開口する面側には、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形成部材の一例でノズルプレート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。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、ステンレス鋼等からなる。
一方、このような流路形成基板１０のノズルプレート２０とは反対側の面には、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、厚さが例えば、第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０とが、後述するプロセスで積層形成されて、圧電素子３００を構成している。ここで、圧電素子３００は、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極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。本実施形態では、第１電極６０を圧電素子３００の共通電極とし、第２電極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。すなわち、本実施形態では、圧力発生室１２内のインク（液体）に圧力変化を生じさせるアクチュエーター装置として、圧電素子３００を設けるようにした。
また、このような各圧電素子３００の第２電極８０には、流路形成基板１０のインク供給路１４とは反対側の端部近傍まで延設された金（Ａｕ）等のリード電極９０がそれぞれ接続されている。このリード電極９０を介して各圧電素子３００に選択的に電圧が印加される。すなわち、本実施形態では、リード電極９０の圧電素子３００とは反対側の端部が、詳しくは後述する配線基板が電気的に接続される実装部となっている。
また、圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上には、圧電素子３００に対向する領域に、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部３１を有する保護基板３０が、接着剤３５等によって接合されている。圧電素子３００は、この圧電素子保持部３１内に配置されているため、外部環境の影響を殆ど受けない状態で保護されている。なお、圧電素子保持部３１は、密封されていても、密封されていなくてもよい。また、圧電素子保持部３１は、各圧電素子３００毎に独立して設けてもよく、複数の圧電素子３００に亘って連続して設けるようにしてもよい。本実施形態では、圧電素子保持部３１を複数の圧電素子３００に亘って連続して設けるようにした。
さらに、保護基板３０上の圧電素子保持部３１に相対向する領域には、複数の個別流路の共通のインク室（液体室）となるマニホールド１００が設けられている。本実施形態では、マニホールド１００は、保護基板３０の流路形成基板１０との接合面とは反対側の面に設けられた凹部で形成されている。すなわち、保護基板３０の流路形成基板１０とは反対側に開口しており、マニホールド１００の開口は詳しくは後述するコンプライアンス基板４０によって封止されている。なお、マニホールド１００は、複数の個別流路の短手方向（幅方向）に亘って連続して設けられている。また、マニホールド１００は、圧力発生室１２の長手方向で保護基板３０の両端部近傍まで設けられており、マニホールド１００の一端部側は、個別流路の端部に相対向する領域まで設けられている。このようにマニホールド１００を圧電素子保持部３１の上方（平面視した際に圧電素子保持部３１と重なる領域）に設けることで、マニホールド１００を、圧力発生室１２の長手方向における外側に拡幅する必要がなく、インクジェット式記録ヘッドＩの圧力発生室１２の長手方向の幅を小さくして小型化することができる。
また、保護基板３０には、個別流路である連通路１３の端部に一端が連通すると共に、マニホールド１００の一端部に他端が連通する厚さ方向に貫通した貫通孔である供給部１０１が設けられている。供給部１０１は、本実施形態では、複数の個別流路である連通路１３に亘って１つ設けられている。そして、マニホールド１００からのインクは、供給部１０１を介して各個別流路である連通路１３、インク供給路１４及び圧力発生室１２に供給される。すなわち、本実施形態では、供給部１０１もマニホールド１００の一部として機能する。
このような保護基板３０の材料としては、例えば、ガラス、セラミックス材料、金属、樹脂等が挙げられるが、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料で形成されていることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板１０と同一材料であるシリコン単結晶基板を用いている。
また、保護基板３０には、圧力発生室１２の２列の間に対応する領域に、厚さ方向に貫通する貫通孔１０２が設けられている。この貫通孔１０２には、配線基板２００が挿通されており、配線基板２００とアクチュエーター装置の実装部とを電気的に接続するものである。ここで本実施形態では、アクチュエーター装置が圧電素子３００であり、圧電素子３００に接続されたリード電極９０は、その端部が貫通孔１０２内に配置される位置に設けられている。
また、貫通孔１０２は、圧電素子３００の各列に対して１つずつ設けられている。すなわち、本実施形態では、圧電素子３００の列毎に配線基板２００が接続されており、圧電素子３００の列が２列あるため、貫通孔１０２は２つ設けられている。そして、互いに隣接する貫通孔１０２の間には、実装部（リード電極９０の端部）を区画する隔壁１０３が設けられている。
リード電極９０の貫通孔１０２内に露出した端部には、配線基板２００が電気的に接続されている。配線基板２００は、図示しない配線上に圧電素子３００を駆動するための駆動回路２０１が実装された可撓性を有するものであり、例えば、チップオンフィルム（ＣＯＦ）やテープキャリアパッケージ（ＴＣＰ）などのフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）を用いることができる。
配線基板２００とアクチュエーター装置の実装部であるリード電極９０とは、例えば、半田や異方性導電性接着剤（ＡＣＰ）を介して電気的に接続することができる。本実施形態では、配線基板２００とリード電極９０とを異方性導電性接着剤２１０を介して電気的に接続するようにした。また、異方性導電性接着剤２１０は、配線基板２００とリード電極９０とを電気的に接続すると共に、配線基板２００を貫通孔１０２内に固定する接着剤としても機能する。したがって、異方性導電性接着剤２１０は、貫通孔１０２内に充填されており、本実施形態の異方性導電性接着剤２１０が、請求項の範囲に記載の貫通孔１０２内に充填された樹脂となっている。
このような構成では、２つの貫通孔１０２が、隔壁１０３によって区画されているため、一方の貫通孔１０２内で配線基板２００とリード電極９０とを異方性導電性接着剤２１０を介して接続する際に、異方性導電性接着剤２１０が他方の貫通孔１０２内に流出するのを隔壁１０３によって抑制することができる。したがって、異方性導電性接着剤２１０の流出を抑制するために、互いに隣接する実装部の位置を離して配置する必要が無く、互いに隣接する実装部を近接させて、インクジェット式記録ヘッドＩの小型化を図ることができる。また、異方性導電性接着剤２１０の流出を抑制するために、塗布する異方性導電性接着剤２１０の量を低減させる必要が無く、低量の異方性導電性接着剤２１０による電気的な接続不良や機械的な接合強度の低下などの不具合が発生するのを抑制することができる。さらに、異方性導電性接着剤２１０を用いることで、複数のリード電極９０を１つの配線基板２００に接続することができるため、ワイヤーボンディングによって各リード電極９０と順次接続するのに比べて作業時間を短縮することができ、コストを低減することができる。勿論、詳しくは後述するが、配線基板２００と複数のリード電極９０とを半田等の金属で接続する場合であっても、複数のリード電極９０を配線基板２００に同時に接続することができるため、同様の効果を奏する。
また、保護基板３０のマニホールド１００が開口する面側には、封止膜４１及び固定板４２からなるコンプライアンス基板４０が接合され、コンプライアンス基板４０によってマニホールド１００の開口が封止されている。
封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料、例えば、厚さが数μｍ程度のポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム等からなる。
また、固定板４２は、例えば、厚さが数十μｍ程度のステンレス鋼（ＳＵＳ）などの金属などの硬質の材料からなる。固定板４２は、図２に示すように、保護基板３０のマニホールド１００の周囲に亘って設けられており、マニホールド１００に相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。また、固定板４２には、開口部４３側に突出する突出部４４が設けられており、この突出部４４には、厚さ方向に貫通してインクが貯留された貯留手段（図示なし）からのインクをマニホールドに供給するための導入路４５が設けられている。本実施形態では、突出部４４を、供給部１０１とは反対側に、且つ圧力発生室１２の並設方向の一部をマニホールド１００に相対向する領域まで突出させるように設けた。このため、導入路４５は、保護基板３０に設けられた供給部１０１とは圧力発生室１２の長手方向における反対側の端部に設けるようにした。このように、導入路４５を保護基板３０の供給部１０１とは反対側の端部に設けることによって、貯留手段から導入されたインクの動圧による影響が供給部１０１を介して圧力発生室１２に及ぼされるのを低減させることができる。
そして、このような固定板４２の開口部４３によって、マニホールド１００の一方面は、可撓性を有する封止膜４１のみで封止された撓み変形可能な可撓部４６となっている。すなわち、本実施形態では、可撓部４６は、マニホールド１００に相対向する領域の保護基板３０の供給部１０１に相対向する領域と、マニホールド１００に相対向する領域の固定板４２の導入路４５の周囲とに設けられており、可撓部４６は、これらの供給部１０１に相対向する領域と導入路４５の周囲とに亘って連続して設けられている。このように、可撓部４６を供給部１０１に相対向する領域と導入路４５の周囲とに亘って連続して設けることで、可撓部４６を広い面積で形成することができ、マニホールド１００内のコンプライアンスを増大させて、圧力変動の悪影響によるクロストークの発生を確実に低減させることができる。
また、本実施形態では、駆動回路２０１が実装された配線基板２００をリード電極９０に接続するようにしたため、保護基板３０上に駆動回路２０１を実装する必要がない。したがって、マニホールド１００を圧電素子保持部３１の上方に拡幅することができると共に、保護基板３０上に広い可撓部４６を有するコンプライアンス基板４０を設けることができる。
このような本実施形態の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が貯留された貯留手段からマニホールド１００内にインクを取り込み、マニホールド１００から供給部１０１を介してノズル開口２１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路２０１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第１電極６０と第２電極８０との間に電圧を印加し、圧電素子３００及び振動板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からインクが吐出する。
以下、このようなインクジェット式記録ヘッドの製造方法について、図３〜図６を参照して説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、シリコンウェハーであり流路形成基板１０が複数一体的に形成される流路形成基板用ウェハー１１０の表面に弾性膜５０を構成する酸化膜５１を形成する。
そして、図３（ｂ）に示すように、弾性膜５０（酸化膜５１）上に、弾性膜５０とは異なる材料の酸化膜からなる絶縁体膜５５を形成する。
次いで、図３（ｃ）に示すように、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０を順次積層形成すると共に所定形状にパターニングして圧電素子３００を形成する。
次に、図４（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０の全面に亘って、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０を形成後、例えば、レジスト等からなるマスクパターン（図示なし）を介して各圧電素子３００毎にパターニングする。
次に、図４（ｂ）に示すように、保護基板用ウェハー１３０を、流路形成基板用ウェハー１１０上に接着剤３５によって接着する。ここで、この保護基板用ウェハー１３０には、圧電素子保持部３１、マニホールド１００、供給部１０１、貫通孔１０２及び隔壁１０３等が予め形成されている。なお、この保護基板用ウェハー１３０は、比較的厚いため、保護基板用ウェハー１３０を接合することによって流路形成基板用ウェハー１１０の剛性は著しく向上することになる。
次に、図５（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０を所定の厚みに薄くする。
次いで、図５（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０にマスク膜５２を新たに形成し、所定形状にパターニングする。そして、図５（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０をマスク膜５２を介してＫＯＨ等のアルカリ溶液を用いた異方性エッチング（ウェットエッチング）することにより、圧力発生室１２、連通路１３及びインク供給路１４等を形成する。
なお、流路形成基板用ウェハー１１０に個別流路を形成する際には、保護基板用ウェハー１３０の流路形成基板用ウェハー１１０側とは反対側の表面を、耐アルカリ性を有する材料、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＰＴＡ（ポリパラフェニレンテレフタルアミド）等からなる封止フィルムで封止するのが好ましい。また、本実施形態では、保護基板用ウェハー１３０に予めマニホールド１００及び供給部１０１を設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、流路形成基板用ウェハー１１０と保護基板用ウェハー１３０とを接合後、流路形成基板用ウェハー１１０をウェットエッチングして圧力発生室１２等を形成する際に、同時にウェットエッチングによりマニホールド１００及び供給部１０１を形成するようにしてもよい。これにより製造工程を簡略化してコストを低減することができる。
ちなみに、本実施形態の保護基板３０（保護基板用ウェハー１３０）には、２つの貫通孔１０２と、貫通孔１０２を画成する隔壁１０３とが設けられているが、隔壁１０３が保護基板用ウェハー１３０の流路形成基板用ウェハー１１０とは反対側に突出していないため、保護基板用ウェハー１３０を流路形成基板用ウェハー１１０に接合する際に、接合面の面内で均一な圧力で押圧することができる。これにより、保護基板用ウェハー１３０や流路形成基板用ウェハー１１０等の破壊を抑制して歩留まりを向上することができると共に、両者の接合強度を向上して、耐久性等の品質を向上することができる。
次いで、図６（ａ）に示すように、保護基板用ウェハー１３０にコンプライアンス基板４０を接合した後、一方の貫通孔１０２に露出されている圧電素子３００の一方の列のリード電極９０に配線基板２００（図示しない配線）を電気的に接続する。配線基板２００とリード電極９０との接合は、異方性導電性接着剤２１０を介して行う。具体的には、異方性導電性接着剤２１０を貫通孔１０２内に充填した後、配線基板２００をリード電極９０上に押圧しながら加熱することで、リード電極９０と配線基板２００とを接続する。ちなみに、配線基板２００をリード電極９０上に押圧しながら加熱するには、配線基板２００の裏面に当接される実装ツールを利用する。
このような配線基板２００とリード電極９０との接続時において、互いに隣接する貫通孔１０２は隔壁１０３によって区画されているため、配線基板２００とリード電極９０とを接続する異方性導電性接着剤２１０が、接続していない隣接する貫通孔１０２側に流出するのを抑制することができる。
次に、図６（ｂ）に示すように、他方の貫通孔１０２に露出されている他方の圧電素子３００の他方の列のリード電極９０に配線基板２００を接続する。このとき、一方の配線基板２００を接続した際の異方性導電性接着剤２１０が、他方の貫通孔１０２内に流出していないため、他方の列のリード電極９０と配線基板２００とを良好に接続することができる。すなわち、図６（ａ）に示す工程において、一方の貫通孔１０２内で使用した異方性導電性接着剤２１０が、他方の貫通孔１０２内に流出した場合、他方の貫通孔１０２内に流入した異方性導電性接着剤２１０が硬化して、リード電極９０と配線基板２００とを良好に接続することができなくなる虞がある。
なお、配線基板２００を接続する前の工程又は後の工程において、流路形成基板用ウェハー１１０及び保護基板用ウェハー１３０の外周縁部の不要部分を、例えば、ダイシング等により切断することによって除去し、流路形成基板用ウェハー１１０の保護基板用ウェハー１３０とは反対側の面にノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０を接合する。そして、これら流路形成基板用ウェハー１１０等を、図１に示すような一つのチップサイズの流路形成基板１０等に分割することで、本実施形態のインクジェット式記録ヘッドＩが製造される。もちろん、コンプライアンス基板４０も、配線基板２００を接続した後に固定するようにしてもよい。
（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１では、２つの貫通孔１０２を画成する隔壁１０３を、保護基板３０と同じ厚さとなるようにしたが、特にこれに限定されない。ここで、保護基板の他の例を図７に示す。なお、図７は、本発明の他の実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドを示す断面図である。図７に示すように、保護基板３０Ａの隔壁１０３Ａは、流路形成基板１０とは反対側が、保護基板３０Ａの表面よりも低く形成されている。これにより、各貫通孔１０２内で配線基板２００とリード電極９０とを接続する際に加熱・押圧する実装ツールが貫通孔１０２内に挿入しやすく、作業時間を短縮することができると共に配線基板２００とリード電極９０との実装安定性を向上することができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１では、２つの貫通孔１０２を画成する隔壁１０３を、保護基板３０と同じ厚さとなるようにしたが、特にこれに限定されない。ここで、保護基板の他の例を図７に示す。なお、図７は、本発明の他の実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドを示す断面図である。図７に示すように、保護基板３０Ａの隔壁１０３Ａは、流路形成基板１０とは反対側が、保護基板３０Ａの表面よりも低く形成されている。これにより、各貫通孔１０２内で配線基板２００とリード電極９０とを接続する際に加熱・押圧する実装ツールが貫通孔１０２内に挿入しやすく、作業時間を短縮することができると共に配線基板２００とリード電極９０との実装安定性を向上することができる。
また、上述した実施形態１では、配線基板２００と実装部であるリード電極９０とを異方性導電性接着剤２１０によって電気的に接続（実装）するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、配線基板２００とリード電極９０とを半田等の金属を用いて接続するようにしてもよい。この場合、配線基板２００とリード電極９０とを金属を用いて接続した後、貫通孔１０２内にポッティング剤からなる樹脂を充填すればよい。このポッティング剤の貫通孔１０２内への充填は、配線基板２００とリード電極９０とを金属で接続した後、直ちに行う必要がある。これは、例えば、ポッティング剤の充填が遅くなれば、配線基板２００とリード電極９０と接続部分に異物が侵入する可能性が高くなり配線の短絡等の不具合や、配線基板２００がリード電極９０から外れてしまう等の不具合が発生する虞があるからである。本発明によれば、一方の貫通孔１０２内で配線基板２００とリード電極９０とを接続後、この一方の貫通孔１０２内にポッティング剤からなる樹脂を充填しても、他方の貫通孔１０２内にポッティング剤が流出することがないため、一方の貫通孔１０２内をポッティング剤で充填した後に、他方の貫通孔１０２内で配線基板２００とリード電極９０とを電気的に接続することができる。
さらに、上述した実施形態１では、１つの貫通孔１０２内に１つの配線基板２００を接続するようにしたが、特にこれに限定されず、１つの貫通孔１０２内で２つ以上の配線基板２００を実装部に接続するようにしてもよい。もちろん、貫通孔１０２は、配線基板２００の数に応じて複数設けるようにしてもよい。
また、例えば、上述した実施形態１では、個別流路として、圧力発生室１２、インク供給路１４及び連通路１３を設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、連通路１３を設けないようにしてもよい。また、供給部１０１を各個別流路毎に独立して設けることで、供給部１０１を圧力発生室１２とマニホールド１００との間のインクに流路抵抗を生じさせるインク供給路として機能させることもできる。このように供給部１０１をインク供給路として機能させる場合には、流路形成基板１０にインク供給路１４及び連通路１３を設けないようにしてもよい。これにより、流路形成基板１０に圧力発生室１２のみを形成すればよく、さらに圧力発生室１２の長手方向の幅を小さくすることができると共に、コストを低減することができる。勿論、流路形成基板１０に各個別流路に連通してマニホールド１００の一部を構成するマニホールド部等を設けるようにしてもよい。また、連通路１３は、圧力発生室１２の列内でつながっていることとしてもよい。これによりインク供給路１４までの圧力損失を低くすることができる。
さらに、上述した実施形態１では、コンプライアンス基板４０を封止膜４１と固定板４２とで構成し、固定板４２の開口部４３によって可撓部４６を形成するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、一枚の板状部材の厚さを部分的に薄くすることで可撓部４６等を形成するようにしてもよい。
さらに、上述した実施形態１では、コンプライアンス基板４０に１つの可撓部４６を設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、固定板４２に複数の開口部４３を設けることで、複数の可撓部４６を設けるようにしてもよい。
また、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アクチュエーター装置として、薄膜型の圧電素子３００を有するアクチュエーター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圧電素子を有するアクチュエーター装置や、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圧電素子を有するアクチュエーター装置などを使用することができる。また、アクチュエーター装置として、圧力発生室１２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ー装置などを使用することができる。何れのアクチュエーター装置であっても、実装部が流路形成基板上に設けられていればよい。
また、これら各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８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８に示すように、インクジェット式記録装置ＩＩは、インクジェット式記録ヘッドを有する記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを有し、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂには、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、駆動モーター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ー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。
さらに、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、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種のインクジェット式記録ヘッド等の記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルター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にも適用することができる。
また、液体噴射装置の一例としてインクジェット式記録装置ＩＩを挙げて説明したが、上述した他の液体噴射ヘッドを用いた液体噴射装置にも用いることが可能である。
１０ 流路形成基板、 １２ 圧力発生室、 １３ 連通路、 １４ インク供給路、 ２０ ノズルプレート、 ２１ ノズル開口、 ３０、３０Ａ 保護基板、 ４０ コンプライアンス基板、 ４１ 封止膜、 ４２ 固定板、 ４３ 開口部、 ４６ 可撓部、 ５０ 弾性膜、 ５５ 絶縁体膜、 ６０ 第１電極、 ７０ 圧電体層、 ８０ 第２電極、 ９０ リード電極（実装部）、 １００ マニホールド、 １０１ 供給部、 １０２ 貫通孔、 １０３、１０３Ａ 隔壁、 ２００ 配線基板、 ２０１ 駆動回路、 ２１０ 異方性導電性接着剤（樹脂）、３００ 圧電素子（アクチュエーター装置）
Claims (6)
- 流路形成基板と、
該流路形成基板上に設けられた複数の実装部を有するアクチュエーター装置と、
前記実装部に電気的に接続されて、駆動信号をアクチュエーター装置に供給する可撓性を有する配線基板と、
前記流路形成基板の前記実装部側に設けられた保護基板と、を具備し、
前記保護基板には、前記配線基板を挿通可能な貫通孔を複数有し、少なくとも互いに隣接する前記貫通孔の間には前記実装部を区画する隔壁を有し、前記貫通孔内には樹脂が設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッド。 - 前記流路形成基板には、個別流路が設けられていると共に、複数の個別流路に連通するマニホールドが、前記アクチュエーター装置の前記流路形成基板とは反対側に設けられていることを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッド。
- 前記樹脂が、異方性導電性を有する異方性導電接着剤であることを特徴とする請求項１又は２記載の液体噴射ヘッド。
- 前記樹脂が、ポッティング剤からなることを特徴とする請求項１又は２記載の液体噴射ヘッド。
- 請求項１〜４の何れか一項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。
- 流路形成基板と、該流路形成基板上に設けられた複数の実装部を有するアクチュエーター装置と、前記実装部に電気的に接続されて、駆動信号をアクチュエーター装置に供給する可撓性を有する配線基板と、前記流路形成基板の前記実装部側に設けられた保護基板と、を具備し、前記保護基板には、前記配線基板を挿通可能な貫通孔を複数有し、少なくとも互いに隣接する前記貫通孔の間には前記実装部を区画する隔壁を有し、前記貫通孔内には樹脂が設けられている液体噴射ヘッドの製造方法であって、
前記配線基板と各貫通孔内に設けられた前記実装部とを実装すると共に当該貫通孔内に樹脂を充填する工程を、各貫通孔毎に順次行うことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
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