JP2013138999A - Liquid injection head and liquid injection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体噴射ヘッド、液体噴射装置に関する。 The present invention relates to a liquid ejecting head and a liquid ejecting apparatus.
マイクロデバイスを製造する方法の一つとして液滴吐出法(インクジェット法)が提案されている。この液滴吐出法は、デバイスを形成するための材料を含む機能液を液滴状にして、液滴吐出ヘッドより吐出する方法である。また、液滴吐出ヘッドは、インクジェット式記録ヘッドとして認識されており、一般的な画像印刷にも使用されている。なお、液滴吐出は液体噴射の一概念であり、以下において液体噴射として説明する。
このような液体噴射ヘッドでは、従来のワイヤーボンディングによる接続に起因する問題を解消するため、アウターリードとして機能する配線パターンを予め形成したフレキシブル基板(可撓性基板)を用いて、アウターリードボンディング(OLB:Outer Lead Bonding)接続を行うことでワイヤー同士の短絡等の不都合を生じさせることなく、駆動素子(圧電素子)と駆動デバイス(駆動回路部)との間の電気的接続を行うことが行われてきている。(例えば、特許文献1)。さらに、液体噴射ヘッドの一部である封止板とフレキシブル基板との間には、補強材(ポッティング剤)が充填され、この補強材によりフレキシブル基板を強固に保持している。
A droplet discharge method (inkjet method) has been proposed as one method for manufacturing a microdevice. This droplet discharge method is a method in which a functional liquid containing a material for forming a device is formed into droplets and discharged from a droplet discharge head. Further, the droplet discharge head is recognized as an ink jet recording head and is also used for general image printing. Note that droplet discharge is a concept of liquid ejection, and will be described below as liquid ejection.
In such a liquid ejecting head, in order to solve the problems caused by connection by conventional wire bonding, outer lead bonding (flexible substrate) using a flexible substrate (flexible substrate) in which a wiring pattern functioning as an outer lead is formed in advance. By performing OLB (Outer Lead Bonding) connection, electrical connection between the driving element (piezoelectric element) and the driving device (driving circuit unit) is performed without causing inconvenience such as short circuit between wires. It has been broken. (For example, patent document 1). Further, a reinforcing material (potting agent) is filled between the sealing plate which is a part of the liquid jet head and the flexible substrate, and the flexible substrate is firmly held by this reinforcing material.
液体噴射ヘッドの一部である封止板とフレキシブル基板との間隔は狭く、また補強材の粘性のため本来密着すべき部位には空隙が残ることがある。このような意図しない空隙があると、封止板とケース部材の接着剤部を通してインクの溶剤が侵入してきたときに、毛細管現象によって積極的に同溶剤を引き込んでしまう。 The gap between the sealing plate that is a part of the liquid ejecting head and the flexible substrate is narrow, and a gap may remain in a portion that should be in close contact due to the viscosity of the reinforcing material. When there is such an unintended void, when the solvent of the ink enters through the adhesive portion of the sealing plate and the case member, the same solvent is positively drawn by capillary action.
ところで、フレキシブル基板は、駆動素子への配線パターンとACP(anisotropic Conductive paste)接続部を介して電気的に接続している。
しかし、上述したように引き込まれた溶剤は、このACP接続部を膨潤させ、結果的に駆動素子への配線パターンとの接続不良を発生させる。
本発明は、フレキシブル基板と実装部における接続信頼性を向上させる、液体噴射ヘッド、及び液体噴射装置を提供する。
By the way, the flexible substrate is electrically connected to the wiring pattern to the drive element via an ACP (anisotropic conductive paste) connection.
However, the solvent drawn in as described above causes the ACP connection portion to swell, resulting in poor connection with the wiring pattern to the drive element.
The present invention provides a liquid ejecting head and a liquid ejecting apparatus that improve connection reliability between a flexible substrate and a mounting portion.
本発明は、該第1基板上に設けられた駆動素子と、該駆動素子の電極から引き出された実装部と、前記第1基板の前記駆動素子側に設けられた前記駆動素子を内包するが前記実装部を外部とする第2基板と、該第2基板の前記第1基板と反対側に設けられたケース部材と、前記実装部に接続される接続部を有するフレキシブル基板と、前記フレキシブル基板における前記駆動素子の実装部に対する接続強度を補強する補強材と、を備え、前記第2基板の前記第1基板側の側面には、第1の凹部が設けられた構成としている。 The present invention includes a driving element provided on the first substrate, a mounting portion drawn from an electrode of the driving element, and the driving element provided on the driving element side of the first substrate. A second substrate having the mounting portion as an outside; a case member provided on the opposite side of the second substrate from the first substrate; a flexible substrate having a connection portion connected to the mounting portion; and the flexible substrate And a reinforcing member that reinforces the connection strength of the drive element to the mounting portion, and a first recess is provided on a side surface of the second substrate on the first substrate side.
上記のように構成した本発明では、第1基板上に、駆動素子と、その電極から引き出された実装部とが設けられており、第2基板はこの第1基板における前記駆動素子側に設けられる。ここで、第2基板は前記駆動素子を内包するが前記実装部を外部とする形状となっている。さらに、ケース部材は該第2基板における前記第1基板と反対側に設けられている。そして、フレキシブル基板はその接続部を介して前記実装部に接続されており、補強材が前記フレキシブル基板における前記駆動素子の実装部に対する接続強度を補強している。この状態で、前記第2基板の前記第1基板側の側面には、第1の凹部が設けられている。 In the present invention configured as described above, the driving element and the mounting portion drawn from the electrode are provided on the first substrate, and the second substrate is provided on the driving element side of the first substrate. It is done. Here, the second substrate includes the driving element, but has a shape with the mounting portion as the outside. Further, the case member is provided on the opposite side of the second substrate from the first substrate. And the flexible substrate is connected to the said mounting part via the connection part, and the reinforcement material reinforces the connection strength with respect to the mounting part of the said drive element in the said flexible substrate. In this state, a first recess is provided on a side surface of the second substrate on the first substrate side.
このような液体噴射ヘッドからインクの溶剤を吐出するが、溶剤は流路に生じるクラックなどから漏出することもあり、各部へ浸透しようとする。特に、第2基板は第1基板における前記実装部を外部に露出させる形状となっているため、ケース部材や第2基板の表面を伝わる溶剤は同実装部に向けて浸透しようとする。しかし、前記第2基板の前記第1基板側の側面には第1の凹部が設けられているので、同第1の凹部がこのような溶剤を表面張力による毛細管現象によって吸引して引き留める(トラップ)作用を奏する。 The ink solvent is ejected from such a liquid ejecting head, but the solvent may leak from a crack or the like generated in the flow path, and tends to penetrate into each part. In particular, since the second substrate has a shape that exposes the mounting portion of the first substrate to the outside, the solvent transmitted through the surface of the case member and the second substrate tends to permeate the mounting portion. However, since the first substrate side surface of the second substrate is provided with a first recess, the first recess sucks and holds such a solvent by a capillary phenomenon due to surface tension (trap). ) Has an effect.
本発明によれば、ケース部材や第2基板の表面を伝わるインクの溶剤などを第1の凹部によって引き留めるため、溶剤は容易には前記実装部に浸透しなくなり、ACP接続部を膨潤させ、結果的に駆動素子への配線パターンとの接続不良を発生させることがなくなる。 According to the present invention, since the solvent of the ink transmitted on the surface of the case member and the second substrate is retained by the first recess, the solvent does not easily penetrate into the mounting portion, and the ACP connection portion is swollen. Thus, it is possible to prevent a connection failure with the wiring pattern to the drive element.
以下、図面にもとづいて本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明においては、XYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。そして、液体噴射ヘッドの短手方向(ノズルの配列方向)をX軸方向、液体噴射ヘッドの長手方向(X軸方向と直交する方向)をY軸方向、液体噴射ヘッドの厚さ方向(すなわちX軸方向及びY軸方向のそれぞれに直交する方向)をZ軸方向とする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, an XYZ orthogonal coordinate system is set, and the positional relationship of each member will be described with reference to this XYZ orthogonal coordinate system. The lateral direction of the liquid ejecting head (arrangement direction of the nozzles) is the X-axis direction, the longitudinal direction of the liquid ejecting head (direction perpendicular to the X-axis direction) is the Y-axis direction, and the thickness direction of the liquid ejecting head (that is, X The direction orthogonal to the axial direction and the Y-axis direction) is taken as the Z-axis direction.
<液体噴射ヘッド>
本発明の液体噴射ヘッド(液体噴射ヘッド)の一実施形態について、図1〜図5を参照しながら説明する。図1は液体噴射ヘッドの一実施形態に係る構成を示す外観斜視図、図2は液体噴射ヘッドの分解斜視図、図3は液体噴射ヘッドをノズル開口側から見た斜視図の一部破断図、図4は図1のA−A線矢視断面図、図5はフレキシブル基板の接続部を拡大して示す断面図、図6はフレキシブル基板の平面図である。
液体噴射ヘッド1は、図1に示すように、ノズル基板21と、ノズル基板21の上面に設けられた流路形成基板22(第1基板)と、流路形成基板22の上面に設けられて圧電素子(駆動素子)23の駆動により変位する振動板24と、振動板24の上面に設けられたリザーバー形成基板25(第2基板)(第1基板における駆動素子側に設けられている)と、リザーバー形成基板25の上面側(第2基板における第1基板とは反対側)に設けられるケース部材101と、圧電素子23とドライバーIC(駆動回路部)26とを電気的に接続するフレキシブル基板27とを備えた基体1Aを主体に構成されている。なお、本実施形態においては、一つの基体1Aにより液体噴射ヘッドを構成しているが、複数の基体1Aをユニット化することで液体噴射ヘッドを構成するようにしてもよい。
<Liquid jet head>
An embodiment of a liquid jet head (liquid jet head) according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is an external perspective view showing a configuration according to an embodiment of a liquid ejecting head, FIG. 2 is an exploded perspective view of the liquid ejecting head, and FIG. 3 is a partially cutaway perspective view of the liquid ejecting head viewed from the nozzle opening side. 4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1, FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing a connection portion of the flexible substrate, and FIG. 6 is a plan view of the flexible substrate.
As shown in FIG. 1, the
ケース部材101は、例えばプラスチックによって構成されている。このケース部材101は、液体噴射ヘッド1を後述するような液体噴射装置に搭載する際の取付け部材として利用されるものである。
図3に示されるように、ノズル基板21は、例えばステンレスやガラスセラミックスやプラスチックやシリコンによって構成されており、ノズル基板21を貫通する貫通孔であって機能液の液滴を吐出するノズル開口31が複数形成されている。そして、Y軸方向に複数並んで形成されたノズル開口31によって、第1から第4のノズル開口群31A〜31Dが構成されている。ここで、第1ノズル開口群31Aと第2ノズル開口群31BとはX軸方向に関して対向配置され、第3ノズル開口群31Cと第4ノズル開口群31DとはX軸方向に関して対向配置されている。また、第3ノズル開口群31Cは第1ノズル開口群31Aに対してY軸方向で隣り合うように形成され、第4ノズル開口群31Dは第2ノズル開口群31Bに対してY軸方向で隣り合うように形成されている。
The
As shown in FIG. 3, the
なお、図3では、第1から第4のノズル開口群31A〜31Dがそれぞれ6個のノズル開口31によって構成されているように示されているが、実際には、例えば720個程度のノズル開口31が形成されている。
流路形成基板22は、例えば剛体であるシリコン単結晶によって形成されており、複数の隔壁35は、流路形成基板22の母材であるシリコン単結晶基板を異方性エッチングすることで形成されている。
また、流路形成基板22の下面には例えば接着剤や熱溶着フィルムなどを介してノズル基板21が固定されている一方、流路形成基板22の上面には振動板24が設けられている。
In FIG. 3, the first to fourth
The flow
Further, the
そして、複数の隔壁35を有する流路形成基板22と、ノズル基板21と、振動板24とで囲まれた空間によって、ノズル開口31より吐出される機能液が配置される圧力発生室36が形成されている。この圧力発生室36は、第1から第4のノズル開口群31A〜31Dのそれぞれを構成する複数のノズル開口31に対応するようにして、Y軸方向に複数並んで形成されている。
そして、第1ノズル開口群31Aに対応して形成された複数の圧力発生室36によって第1圧力発生室群36Aが構成される。同様に、第2ノズル開口群31Bに対応する複数の圧力発生室36によって第2圧力発生室群36Bが構成され、第3ノズル開口群31Cに対応する複数の圧力発生室36によって第3圧力発生室群36Cが構成され、第4ノズル開口群31Dに対応する複数の圧力発生室36によって第4圧力発生室群36Dが構成されている。第1圧力発生室群36Aと第2圧力発生室群36BとはX軸方向に関して互いに対向するように配置され、第3圧力発生室群36Cと第4圧力発生室群36DとはX軸方向に関して互いに対向するように配置されている。
A
The first pressure
第1圧力発生室群36Aを構成する複数の圧力発生室36の一方の端部は、リザーバー37の一部を構成する供給路38を介して連通部39により互いに連通されている。連通部39は、流路形成基板22に形成された貫通孔であって、後述するリザーバー部51に接続されている。
同様に、第2〜第4圧力発生室群36B〜36Dを構成する圧力発生室36の端部も、それぞれ供給路38を介して連通部39によって互いに連通されている。
One end portions of the plurality of
Similarly, the end portions of the
流路形成基板22とリザーバー形成基板25との間に配置された振動板24は、流路形成基板22の上面を覆うように設けられた弾性膜41と、弾性膜41の上面に設けられた下電極膜42とを備えている。弾性膜41は、例えば厚さ1〜2μm程度の二酸化シリコンによって形成されており、下電極膜42は、例えば厚さ0.2μm程度の白金などによって形成されている。なお、本実施形態において、下電極膜42は、複数の圧電素子23に共通する電極となっている。
The
振動板24を変位させるための圧電素子23、すなわち駆動素子は、下電極膜42の上面に設けられた圧電体膜45と、圧電体膜45の上面に設けられた上電極膜46と、上電極膜46の引出配線であるリード電極47(端子部)とを備えている。
圧電体膜45は、例えば厚さ1μm程度の金属酸化物によって構成されている。また、上電極膜46は、例えば厚さ0.1μm程度の白金などによって構成され、リード電極47は、例えば厚さ0.1μm程度の金などによって構成されている。なお、リード電極47と下電極膜42との間には、絶縁膜(図示略)が設けられている。
The
The
圧電素子23は、複数のノズル開口31及び圧力発生室36のそれぞれに対応するように複数設けられている。すなわち、圧電素子23は、ノズル開口31ごと(圧力発生室36ごと)に設けられている。そして、上述のように、下電極膜42が複数の圧電素子23の共通電極として機能し、上電極膜46及びリード電極47が複数の圧電素子23の個別電極として機能する。
また、第1ノズル開口群31Aを構成する各ノズル開口31と対応するようにY軸方向に複数並んで設けられた圧電素子23により、第1圧電素子群23Aが形成される。同様に、第2ノズル開口群31Bと対応する第2圧電素子群23Bが形成され、第3ノズル開口群31Cと対応する第3圧電素子群(図示略)が形成され、第4ノズル開口群31Dと対応する第4圧電素子群(図示略)が形成されている。これら第1圧電素子群23Aと第2圧電素子群23Bとは、X軸方向において互いに対向するように配置されている。また、第3圧電素子群と第4圧電素子群とは、X軸方向において互いに対向するように配置されている。
A plurality of
Further, a first
なお、圧電素子23は、圧電体膜45、上電極膜46及びリード電極47に加えて下電極膜42を含むものであってもよい。すなわち、本実施形態における下電極膜42は、圧電素子23としての機能と振動板24としての機能とを兼ね備える構成としてもよい。また、本実施形態では、弾性膜41及び下電極膜42によって振動板24が構成されているが、弾性膜41を省略して下電極膜42が弾性膜41の機能を兼ね備える構成としてもよい。
The
リザーバー形成基板25は、例えば流路形成基板22と同一材料であるシリコン単結晶をエッチングすることで形成されている。また、リザーバー形成基板25は、例えば熱酸化により表面に絶縁膜が形成された状態となっている。なお、リザーバー形成基板25としては、流路形成基板22の熱膨張率とほぼ同一の熱膨張率を有する材料によって形成されていることが好ましく、例えばガラスやセラミックス材料などを用いてもよい。
リザーバー形成基板25には、図4に示すように、連通部39のそれぞれと対応するリザーバー部51がY軸方向に延びるように形成されている。このリザーバー部51と上述した連通部39とによってリザーバー37が構成される。
The
As shown in FIG. 4,
また、リザーバー形成基板25には、各連通部39の側壁に接続されて各連通部39に機能液を導入する導入路52が形成されている。
また、リザーバー形成基板25の上面には、コンプライアンス基板53が接合されている。このコンプライアンス基板53は、封止膜54及び固定板55を有する。
封止膜54は、例えば厚さ6μm程度のポリフェニレンスルフィドフィルムのような剛性が低く可撓性を有する材料によって形成されている。そして、封止膜54によってリザーバー部51の上部が封止されている。
In addition, the
A
The sealing
また、固定板55は、例えば厚さ30μm程度のステンレス鋼のような金属などの硬質の材料によって形成されている。この固定板55のうち、リザーバー部51に対応する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部56となっている。したがって、リザーバー部51の上部は、可撓性を有する封止膜54のみによって封止されたものとなっており、したがって、内部圧力の変化によって変形可能な可撓部57となっている。また、コンプライアンス基板53上には、上記ケース部材101が設けられている。
The fixing
また、リザーバー部51の外側のコンプライアンス基板53及びケース部材101には、導入路52に連通してリザーバー部51に機能液を供給するための機能液導入口58が形成されている。通常、機能液導入口58からリザーバー部51に機能液が供給されると、例えば圧電素子23の駆動時の機能液の流れや周囲の熱などによってリザーバー部51内に圧力変化が生じる。しかしながら、上述のように、リザーバー部51の上部が封止膜54のみによって封止された可撓部57となっているので、この可撓部57が撓み変形してその圧力変化を吸収する。したがって、リザーバー部51内は一定の圧力に保持される。なお、他の部分は固定板55によって十分な強度に保持されている。また、ケース部材101は、可撓部57の変形を損なわないように可撓部57に非接触状態で設けられている。
In addition, the
リザーバー形成基板25のX軸方向における中央部には、Y軸方向に延びる溝状の開口部60が形成されている。これらの開口部60は、X軸方向に並んだ2つずつの開口部60がY軸方向に延びる壁部25Aにより仕切られており、それぞれの開口部60からX軸方向外側の領域に、第1から第4圧電素子群23A〜23Dを振動板24との間で封止する第1および第2封止部61A,61Bと、第3および第4封止部とが形成されている。より詳しくは、第1封止部61Aは、第1圧力発生室群36Aに対応する第1圧電素子群23Aを振動板24との間で封止し、第2封止部61Bは第2圧電素子群23Bを封止している。第3封止部および第4封止部は、図4には記載されていないが、第3および第4圧電素子群を封止している。
A groove-shaped
リザーバー形成基板25のうち、圧電素子23と対向する領域には、圧電素子23の運動を阻害しない程度の空間が確保されており、この空間を密封可能な第2の凹部としての圧電素子保持部62が形成されている。圧電素子保持部62は、第1および第2封止部61A,61Bと、第3および第4封止部のそれぞれに形成されており、第1から第4の圧電素子群23A〜23Dを覆う大きさで形成されている。また、圧電素子23のうち、少なくとも圧電体膜45は、この圧電素子保持部62内に密封されている。
A space of the
このように、リザーバー形成基板25は、圧電素子23を外部環境から遮断し、圧電素子23を封止するための封止部材としての機能を有している。リザーバー形成基板25で圧電素子23を封止することにより、水分などの外部環境による圧電素子23の破壊を防止することができる。なお、本実施形態では、圧電素子保持部62の内部を密封した状態としただけであるが、例えば圧電素子保持部62内の空間を真空や、窒素またはアルゴン雰囲気などとすることで圧電素子保持部62内を低湿度に保持することができ、圧電素子23の破壊をより確実に防止することができる。
As described above, the
また、第1封止部61Aの圧電素子保持部62によって封止されている圧電素子23のうち、リード電極47の一方の端部は、第1封止部61Aの外側まで延びており、開口部60において露出した流路形成基板22上に配置されている。
同様に、第2封止部61Bの圧電素子保持部62によって封止される圧電素子23のうち、リード電極47の他方の端部は、第2封止部61Bの外側まで延びており、開口部60において露出した流路形成基板22上に配置されている。また、第3及び第4封止部の圧電素子保持部62によって封止される圧電素子23のうち、リード電極47の一部が、第3及び第4封止部の外側まで延びており、第3及び第4封止部同士の間に設けられた開口部60において露出した流路形成基板22上に配置されている。
In addition, among the
Similarly, among the
また、ケース部材101のX軸方向における中央部には、Y軸方向に沿って形成される開口部102が形成されている。この開口部102は、少なくとも上記リザーバー形成基板25に形成された開口部60の開口領域を含む大きさとされており、図1、2に示されるようにフレキシブル基板27の保持領域(内壁面)103が切欠状に形成されている。以下、リザーバー形成基板25の開口部60及びフレキシブル基板27の開口部により構成される開口を総称して、貫通開口部(開口部)150と呼ぶ。
In addition, an
リザーバー形成基板25に開口部60が形成されることにより、このリザーバー形成基板25は、圧電素子群23A〜23D(駆動素子)を第1封止部61Aと第2封止部61B等で内包しつつも、フレキシブル基板27が接続されることになる実装部は開口部60内にあって外部としている。すなわち、外部からの配線たるフレキシブル基板27は同開口部60を介して実装部に接続され、実装部と外部とを電気的に接続することになる。
By forming the
また、リザーバー形成基板25に対して異方性エッチングにて第1封止部61Aや第2封止部61Bを形成し、上記第2の凹部を形成しているが、この際、リザーバー形成基板25における上記開口部60の側面(開口60の内周面)には、Z方向で同じ深さとなるように誘導凹部(第1の凹部)25Cを形成している。これは同時に異方性エッチングで形成すれば、同じ深さに形成されることになるからである。そして、この誘導凹部25Cは後述するように表面張力に基づく毛細管現象によってインクの溶剤が吸引されるにたる程度の凹みを形成する。
Further, the
すなわち、リザーバー形成基板25(第2基板)の流路形成基板22(第1基板)側の側面には、誘導凹部25C(第1の凹部)が設けられていることになる。また、開口部60の下端の端部に誘導凹部25Cが形成されていることにもなり、開口部60はリザーバー形成基板25(第2基板)の流路形成基板22(第1基板)との接続端部で開口形状が大型化するように形成された部位となり、流路形成基板22(第1基板)における実装部の面積が広がるように環状に形成された部位となる。
That is, the
言い換えると、第1基板には、駆動素子が配設されるとともに、同駆動素子を外部と接続するために引き出す複数の電極が露出する実装部を有している。第2基板は、第1基板と積層して密着され、前記駆動素子を覆い、前記実装部を外部に露出させつつその周囲を取り囲むように形成されている。フレキシブル基板はその接続部により、前記実装部に対して先端の露出電極部分を導電性接着剤にて電気的に接続される。また、補強材は、前記フレキシブル基板における先端部位と、当該先端部位を取り囲む上記第2基板との間に充填されて固化するので、接続強度を補強する。さらに、前記第2基板における前記フレキシブル基板の先端部位を取り囲む部位が前記第1基板側と接する部位に第1の凹部が設けられている。 In other words, the first substrate has a mounting portion on which a drive element is disposed and a plurality of electrodes that are drawn out to connect the drive element to the outside are exposed. The second substrate is laminated and adhered to the first substrate, covers the drive element, and surrounds the periphery of the mounting portion while exposing the mounting portion to the outside. The flexible substrate electrically connects the exposed electrode portion at the tip to the mounting portion with a conductive adhesive. Further, the reinforcing material is filled and solidified between the tip portion of the flexible substrate and the second substrate surrounding the tip portion, thereby reinforcing the connection strength. Furthermore, the 1st recessed part is provided in the site | part which the site | part surrounding the front-end | tip part of the said flexible substrate in a said 2nd board | substrate contacts the said 1st board | substrate side.
このため、導電性接着剤がフレキシブル基板と実装部とを電気的に接続する部位に向かって、第2基板の表面をインクの溶剤などが伝わってきた場合、同部位に到達する前に、同溶剤は第2基板の表面から第1基板側の側に移る必要がある。しかし、この部位には上述した第1の凹部が設けられているので、この部分で表面張力に基づく毛細管現象によってインクの溶剤は吸引される。
また、保持領域103にはフレキシブル基板27における対向するドライバーIC26の実装面側に対向する凸状部材80がそれぞれ設けられている。凸状部材80はフレキシブル基板27の幅方向(図1,2で示されるY軸方向)における両方の端部に対向するように設けられている。なお、凸状部材80はケース部材101と同一材料から構成されていてもよいし、別部材から構成されていてもよい。
For this reason, when the solvent of ink is transmitted on the surface of the second substrate toward the portion where the conductive adhesive electrically connects the flexible substrate and the mounting portion, the same is required before reaching the same portion. The solvent needs to move from the surface of the second substrate to the first substrate side. However, since the first concave portion described above is provided in this portion, the ink solvent is sucked in this portion by capillary action based on the surface tension.
The holding
ドライバーIC26は、例えば回路基板や駆動回路を含む半導体集積回路(IC)を有するドライバーICであり、第1から第4のノズル開口群31A〜31Dに応じて4つ設けられている。各ドライバーIC26は、フレキシブル基板27の一方の面の所定領域(実装部)27Aにフリップチップ実装されている。
このようなドライバーIC26が実装されたフレキシブル基板27は、図2に示されるようにケース部材101及びリザーバー形成基板25の貫通開口部150内に一端側が挿入された状態とされている。フレキシブル基板27は、貫通開口部150の底面に露出する圧電素子23のリード電極47とドライバーIC26とを電気的に接続している。なお、貫通開口部150は、リザーバー形成基板25において、流路形成基板22との積層方向に開口していることになる。
The
The
具体的には、フレキシブル基板27は、ドライバーIC26の実装領域と端子部73との間を折り曲げて、端子部73側の端部すなわち接続部27bを貫通開口部150(図4,5)内に挿入させることで、貫通開口部150に配置されているリード電極47と端子部73とを接続している。端子部73とリード電極47とは、例えば異方性導電ペースト(ACP:Anisotropic Conductive Paste)などの導電性接着剤79によって接続されている。以下、端子部73とリード電極47との接続構造をOLB接続部100と称す。
Specifically, the
フレキシブル基板27の接続部27bには、先端に圧電素子23のリード電極47に接続される複数の電極が備えられている。OLB接続部100には、フレキシブル基板27に働く曲げ応力や引張力によって負荷が加わった状態となる。フレキシブル基板27に曲げ力や引張力が働くと、フレキシブル基板27の幅方向における端部に応力が集中する。また、OLB接続部100を構成する接続部27bにおいては、同様に幅方向における端部に応力が集中するため接合強度が低下するおそれがある。これに対し、本実施形態では、フレキシブル基板27における圧電素子(駆動素子)23のリード電極47との接続強度、すなわちOLB接続部100の接続強度を補強すべく、例えば接着剤などからなる補強材81を介してフレキシブル基板27を貫通開口部150の内壁面28aに固定している。
The
上述したように、ケース部材101とリザーバー形成基板25には貫通開口部150が形成されており、フレキシブル基板27のの先端部位が挿入された状態とされ、ケース部材101とリザーバー形成基板25の側面と、同フレキシブル基板27の先端部位との間に、接着剤からなる補強材81が充填され、固化する。すなわち、補強材81にてフレキシブル基板27を貫通開口部150の内壁面28aに固定している。
As described above, the through
本実施例においては、貫通開口部150にてフレキシブル基板27の先端部位を取り囲んでいるが、必ずしも全周を取り囲む必要はなく、一部が途切れている形状であっても良い。補強材81は、フレキシブル基板27と第2基板であるリザーバー形成基板25の内壁面28aとの間に充填されるが、さらにフレキシブル基板27の先端の上部や他の部位に充填されて固化しても構わない。フレキシブル基板27は先端が屈曲されて貫通開口部150の開口に向けてほぼ垂直に屈曲されているが、引き出される方向は必ずしもこの方向に限らない。
In the present embodiment, the penetrating
第1の凹部となる誘導凹部25Cは、第2基板であるリザーバー形成基板25における上記貫通開口部150に面している内壁面28aと、第1基板である流路形成基板22とが接する部位に設けられている。リザーバー形成基板25はこの内壁面28aにてフレキシブル基板27の先端部位を取り囲む部位となっており、流路形成基板22と接しているからである。
誘導凹部25Cの深さは、リザーバー形成基板25が流路形成基板22と接する面から上方に向かっての高さを意味する。そして、この深さは、圧電素子保持部62の内部の高さに一致する。リザーバー形成基板25に圧電素子保持部62をウェットエッチングで形成するときに同時に同時間、エッチングするだけなので、追加の作業工程も必要としない。
The
The depth of the
誘導凹部25Cは、開口部60の下端であるリザーバー形成基板25と流路形成基板22と接する部位において全周にわたって開口を大きくするように形状とされている。しかし、必ずしも全周に形成される必要はない。たとえば、図6に示すように全周には位置するものの連続的である必要はなく、断続的にとぎれとぎれに形成されていてもよい。また、導電性接着剤79の周囲あるいは近接する部位であればよいので、図7に示すように開口部60が全周にわたるものではなく、フレキシブル基板27の一部にのみ近接して面している場合には、近接している部位だけに形成してもよい。また、図8に示すように吸収する容積を大きくするために、開口部60の側と反対の側に溝状に延びるような形状としてもよい。さらに、図9に示すように開口部60からの距離を一定とせず、部分的に距離を大きくして吸収した溶剤を溜め込むようなプール部分25C1を形成してもよい。
The
補強材81は、図4,5に示すように、凸状部材80とフレキシブル基板27との間に入り込んだ状態で設けられている。凸状部材80はフレキシブル基板27の幅方向における両端部に対向する位置に設けられ、貫通開口部150の深さ方向(図中Z方向)に沿って延在し、さらに深さ方向における上方に向かってフレキシブル基板27との隙間が漸次小さくなっている。そのため、後述のように補強材81を塗布した際、毛細管力の働きによりフレキシブル基板27と凸状部材80との間に補強材81を入り込んだ状態となっている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the reinforcing
凸状部材80はフレキシブル基板27の幅方向における両端部に対向する位置に設けられていることから、フレキシブル基板27の両端部が補強材81を介して貫通開口部150の内壁面28aに固定されたものとなっている。
したがって、フレキシブル基板27に曲げ力や引張力が働いた際、応力が集中するフレキシブル基板27の端部が補強材81によって貫通開口部150の内壁面に固定されているので、OLB接続部100における接続強度を大幅に向上させることができる。
Since the
Therefore, when bending force or tensile force is applied to the
本実施形態によれば、補強材81によってOLB接続部100における接続信頼性が高い液体噴射ヘッド1を備えたものとなる。よって、ドライバーIC26と圧電素子23との間において安定した電気的接続を得ることができ、信頼性の高い液体噴射動作を行うことができる。
(液体噴射ヘッドの製造方法)
なお、上述した構成の液体噴射ヘッド1の製造方法については、特開2010−2277160号に開示する方法を採用可能である。この際、上述したように第1の凹部と第2の凹部とを同時に形成する。
According to the present embodiment, the reinforcing
(Manufacturing method of liquid jet head)
As a method for manufacturing the
<液体噴射装置>
次に、前述した液体噴射ヘッド1を備えた本発明の液体噴射装置(液体噴射装置)IJの一例について、図10を参照しながら説明する。図10は液体噴射装置IJの概略構成を示す斜視図である。
図10において液体噴射装置IJは、液体噴射ヘッド1と、駆動軸4と、ガイド軸5と、外部コントローラーCTと、ステージ7と、クリーニング機構8と、基台9と、ヒーター6とを備えている。なお、液体噴射ヘッド1は、不図示のキャッリッジにケース部材101を介して液体噴射装置IJに取付けられている。ステージ7は、液体噴射ヘッド1によって機能液が吐出される基板Pを支持するもので、基板Pを基準位置に固定する不図示の固定機構を備えたものである。液体噴射ヘッド1のノズル開口部からは、ステージ7に支持されている基板Pに対し、機能液が吐出されるようになっている。
<Liquid jetting device>
Next, an example of the liquid ejecting apparatus (liquid ejecting apparatus) IJ of the present invention including the
In FIG. 10, the liquid ejecting apparatus IJ includes a
駆動軸4には駆動モーター2が接続されている。駆動モーター2はステッピングモーター等からなるもので、外部コントローラーCTからY軸方向の駆動信号が供給されると、駆動軸4を回転させるようになっている。駆動軸4が回転すると、液体噴射ヘッド1はY軸方向に移動する。ガイド軸5は基台9に対して動かないように固定されている。ステージ7は、駆動モーター3を備えている。駆動モーター3はステッピングモーター等からなるもので、外部コントローラーCTからX軸方向の駆動信号が供給されると、ステージ7をX軸方向に移動するようになっている。
A
外部コントローラーCTは、液体噴射ヘッド1に対して液体噴射を制御するための電圧を供給する。さらに、外部コントローラーCTは、駆動モーター2に対して液体噴射ヘッド1のY軸方向への移動を制御する駆動パルス信号を供給するとともに、駆動モーター3に対してステージ7のX軸方向への移動を制御する駆動パルス信号を供給する。
クリーニング機構8は液体噴射ヘッド1をクリーニングするものであって、図示しない駆動モーターを備えている。この駆動モーターの駆動により、クリーニング機構8はガイド軸5に沿ってX軸方向に移動する。クリーニング機構8の移動も外部コントローラーCTにより制御される。ヒーター6は、ここではランプアニールにより基板Pを熱処理する手段であり、基板P上に塗布された機能液に含まれる溶媒の蒸発及び乾燥を行うようになっている。このヒーター6の電源の投入及び遮断も、外部コントローラーCTによって制御されるようになっている。
The external controller CT supplies a voltage for controlling the liquid ejection to the
The
そして、液体噴射装置IJは、液体噴射ヘッド1と基板Pを支持するステージ7とを相対的に走査しつつ基板Pに対して液滴を吐出する。
このような液体噴射装置IJにあっては、誘導凹部25Cを形成しているので、液体噴射ヘッド1から何らかの原因でインクが漏出し、ケース部材101の表面を伝わって開口部60内に入り込み、さらに補強材81の隙間に入り込んできたとしても、導電性接着剤79に接する前に誘導凹部25Cに吸収される。このため、導電性接着剤79が溶剤を吸引して膨潤し、導通不良を生じることを防止できる信頼性を高くすることができる。
Then, the liquid ejecting apparatus IJ ejects droplets onto the substrate P while relatively scanning the
In such a liquid ejecting apparatus IJ, since the
なお、前述した実施形態において、液体噴射ヘッド1より吐出される機能液としては、液晶表示デバイスを形成するための液晶表示デバイス形成用材料、有機EL表示デバイスを形成するための有機EL形成用材料、電子回路の配線パターンを形成するための配線パターン形成用材料などを含むものとする。これにより、液体噴射装置IJは、液体噴射法に基づいて吐出した機能液によって、前記各デバイスを製造することができる。
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもなく、上記各実施形態を組み合わせても良い。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
In the above-described embodiment, the functional liquid ejected from the
The preferred embodiments according to the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings. However, it goes without saying that the present invention is not limited to such examples, and the above embodiments may be combined. It is obvious for those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the technical idea described in the claims. It is understood that it belongs to.
例えば、上記実施形態では、ドライバーIC26を実装したフレキシブル基板27を圧電素子23のリード電極47に接合する場合について説明したが、実装部27Aを開口部内から突出させた状態でフレキシブル基板27をリード電極47と接合した後、実装部27Aに対してドライバーIC26を実装するようにしてもよい。
また、当業者であれば言うまでもないことであるが、
・上記実施例の中で開示した相互に置換可能な部材および構成等を適宜その組み合わせを変更して適用すること
For example, in the above embodiment, the case where the
Moreover, it goes without saying that those skilled in the art will understand,
・ Apply by changing the combination of the mutually replaceable members and configurations disclosed in the above embodiments as appropriate.
・上記実施例の中で開示されていないが、公知技術であって上記実施例の中で開示した部材および構成等と相互に置換可能な部材および構成等を適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用すること
・上記実施例の中で開示されていないが、公知技術等に基づいて当業者が上記実施例の中で開示した部材および構成等の代用として想定し得る部材および構成等と適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用すること
は本発明の一実施例として開示されるものである。
・ Although not disclosed in the above-described embodiments, members and configurations that are known techniques and can be mutually replaced with the members and configurations disclosed in the above-described embodiments are appropriately replaced, and combinations thereof are changed. Although not disclosed in the above embodiments, members and configurations that can be assumed by those skilled in the art as substitutes for the members and configurations disclosed in the above embodiments based on known techniques It is disclosed as an embodiment of the present invention that appropriate substitutions and combinations thereof are applied.
1… 液体噴射ヘッド、22…流路形成基板(第1基板)、23…圧電素子(駆動素子)、25…リザーバー形成基板(第2基板)、25C…誘導凹部(第1の凹部)、26…ドライバーIC(駆動回路部)、27…フレキシブル基板、27A…実装部、27b…接続部、28a…内壁面、47…リード電極(端子部)、60…開口部、62…圧電素子保持部(第2の凹部)、80…凸状部材、81…補強材、101…ケース部材、102…開口部、150…貫通開口部(開口部)、IJ…液体噴射装置
DESCRIPTION OF
Claims (12)
該第1基板上に設けられた駆動素子と、
該駆動素子の電極から引き出された実装部と、
前記第1基板の前記駆動素子側に設けられた前記駆動素子を内包するが前記実装部を外部とする第2基板と、
該第2基板の前記第1基板と反対側に設けられたケース部材と、
前記実装部に接続される接続部を有するフレキシブル基板と、
前記フレキシブル基板における前記駆動素子の実装部に対する接続強度を補強する補強材と、を備え、
前記第2基板の前記第1基板側の側面には、第1の凹部が設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッド。 A first substrate;
A driving element provided on the first substrate;
A mounting portion drawn from the electrode of the drive element;
A second substrate containing the drive element provided on the drive element side of the first substrate but having the mounting portion as an outside;
A case member provided on the opposite side of the second substrate from the first substrate;
A flexible substrate having a connection portion connected to the mounting portion;
A reinforcing material that reinforces connection strength to the mounting portion of the driving element in the flexible substrate,
A liquid ejecting head, wherein a first recess is provided on a side surface of the second substrate on the first substrate side.
前記第1基板と積層して密着され、前記駆動素子を覆い、前記実装部を外部に露出させつつ前記駆動素子を取り囲むように形成される第2基板と、
前記実装部に対して先端の露出電極部分を導電性接着剤にて電気的に接続される接続部を有するフレキシブル基板と、
前記フレキシブル基板における先端部位と、当該先端部位を取り囲む上記第2基板との間で接続強度を補強するように充填されて固化する補強材と、を備え、
前記第2基板における前記フレキシブル基板の先端部位を取り囲む部位には前記第1基板側と接する部位に第1の凹部が設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッド。 A first substrate having a mounting portion in which a driving element is disposed and a plurality of electrodes drawn out to connect the driving element to the outside are exposed;
A second substrate that is stacked and adhered to the first substrate, covers the drive element, and is formed so as to surround the drive element while exposing the mounting portion to the outside;
A flexible substrate having a connecting portion for electrically connecting the exposed electrode portion at the tip to the mounting portion with a conductive adhesive;
A reinforcing material that is filled and solidified so as to reinforce the connection strength between the tip portion of the flexible substrate and the second substrate surrounding the tip portion;
The liquid ejecting head according to claim 1, wherein a portion of the second substrate surrounding the tip portion of the flexible substrate is provided with a first recess at a portion in contact with the first substrate side.
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US10059106B2 (en) | 2014-10-27 | 2018-08-28 | Seiko Epson Corporation | Liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus |
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