JP2013230591A - High-density liquid ejection head for image formation, and image forming apparatus - Google Patents

High-density liquid ejection head for image formation, and image forming apparatus Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-density liquid ejection head for image forming in which a piezoelectric element, an input terminal of a driving IC and an FPC board are connected by wire bonding in a state where a high level difference does not exist, and whose actuator substrate is miniaturized, thereby achieving reduction in cost, and to provide an image forming apparatus.SOLUTION: A nozzle plate 5 includes an extension part 5a whose edge part side provided with input terminals (9a, 10a, 11a, 12a and 13) of a diaphragm 7 is formed to be larger than an actuator substrate 1. A wiring end 18a provided with a wiring terminal 19, of a flexible wiring board (FPC18) is fixed on the extension part 5a, and a controller (driving IC 15), the input terminals (9a, 10a, 11a, 12a and 13) of a thin-film-like piezoelectric element (piezoelectric element 8) and the wiring terminal 19 of the flexible wiring board (FPC18) are connected by wire bonding.

Description

本発明は、画像形成用の高密度液体吐出ヘッド及び画像形成装置に関する。   The present invention relates to a high-density liquid ejection head for image formation and an image forming apparatus.

従来から例えば、プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の画像形成装置や、プリンタ,ファクシミリ,複写機の内の2以上の機能を備えた複合機などの画像形成装置がある。   2. Description of the Related Art Conventionally, for example, there are image forming apparatuses such as printers, facsimiles, copying machines, plotters, and the like, and image forming apparatuses such as multifunction machines having two or more functions of printers, facsimiles, and copying machines.

このような各種画像形成装置としては、記録液を吐出する液体吐出ヘッドを搭載し、被記録媒体(通常は、記録媒体と呼ぶ)に画像を形成する液滴吐出装置が知られている。この液体吐出ヘッドとしては、例えば、液体であるインクが供給される液室と、この液室内を加圧する圧力を発生するためのアクチュエータ(圧力発生手段)として圧電素子が設けられたインクジェットヘッド(インクジェット記録式ヘッド)が知られている。   As such various image forming apparatuses, there are known liquid droplet ejection apparatuses that are equipped with a liquid ejection head that ejects a recording liquid and form an image on a recording medium (usually called a recording medium). As this liquid ejection head, for example, an ink jet head (ink jet) provided with a piezoelectric element as an actuator (pressure generating means) for generating a pressure to pressurize the liquid chamber, and a liquid chamber supplied with liquid ink Recording heads) are known.

ところで、このようなインクジェットヘッドを搭載したインクジェットプリンタ(液滴吐出装置)は、近年、高画質、低価格、高速対応性(ノズルの数を増減することにより、速いプリンタから遅いが安いプリンタまで対応ができる)が評価されて普及が進むなか、より一層の画質向上、コストダウン、小型化が要求されてきている。   By the way, inkjet printers (droplet ejection devices) equipped with such an inkjet head have recently been able to handle high-quality, low-cost, high-speed compatibility (by increasing or decreasing the number of nozzles, from fast printers to slow but cheap printers). However, further improvement in image quality, cost reduction, and downsizing have been demanded.

このため、インクジェットヘッドには、MEMS(MicroElectroMechanicalSystems)の加工技術が取り入れられている。この加工技術は半導体プロセスを利用した微細加工技術である。   For this reason, MEMS (MicroElectroMechanical Systems) processing technology is incorporated in the inkjet head. This processing technique is a fine processing technique using a semiconductor process.

このMEMSの加工技術でインクジェットヘッド(液滴吐出ヘッド)を形成する場合、例えば、シリコン基板上にインクジェットヘッドに必要な液室、振動板、圧電素子、電極などの部品をエッチング、スパッタなどの加工方法により形成することができる。この加工により、インクジェットヘッドの各部品や部分を小さく形成したり、それぞれの部品の配置に工夫を凝らすことにより、インクジェットヘッドを小型に作りこむことができる。   When an inkjet head (droplet discharge head) is formed by this MEMS processing technology, for example, processing such as etching and sputtering of components such as a liquid chamber, a diaphragm, a piezoelectric element, and an electrode necessary for the inkjet head on a silicon substrate. It can be formed by a method. By this processing, the inkjet head can be made small by forming each component or part of the inkjet head small, or by devising the arrangement of each component.

その結果、1枚のシリコン基板から多くのインクジェットヘッドを作る(取り数を多くする)ことができる。そして、インクジェットヘッドは、小型化するほどにコストを下げることが出来るので、小型化するのが望ましい。   As a result, a large number of inkjet heads can be made from a single silicon substrate (increase the number). And since an inkjet head can reduce cost, so that it miniaturizes, it is desirable to reduce in size.

このインクジェットヘッドの小型化に際しては、上記した各部品の小型化に加えて、インクジェットヘッドに設ける圧電素子を駆動する駆動ICおよび入力端子接合部などの実装面積をコンパクトに(小さいく)する必要がある。   In order to reduce the size of the ink jet head, in addition to the miniaturization of each component described above, it is necessary to make the mounting area of the drive IC and the input terminal joint for driving the piezoelectric element provided in the ink jet head compact (small). is there.

このインクジェットヘッドにおける駆動IC実装部を小さくする方策として、駆動ICとアクチュエータである圧電素子との接合や、駆動ICと入力端子を有するFPC(フレキシブルプリント基板:Flexible Printed Circuit)を接合する際、ワイヤボンディングにて結線することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。   As a measure for reducing the drive IC mounting portion in this ink jet head, when joining the drive IC and a piezoelectric element as an actuator, or joining an FPC (Flexible Printed Circuit) having a drive IC and an input terminal, a wire It has been proposed to connect by bonding (see, for example, Patent Document 1).

また、他のインクジェットヘッドとしては、ノズル基板本体に両面に開放する液室用穴部を形成し、この液室用穴部の一面側をノズル板で閉成し、液室用穴部の他面側を振動板で閉成することにより、液室用穴部を圧力発生室とすると共に、圧力発生室に対応する部分に配線空間が形成された補強板を振動板上に積層固定し、この配線空間内に位置させた加圧力発生用のアクチュエータ圧電素子を振動板上に設けたインクジェット式記録ヘッドが知られている(例えば、特許文献2参照)。   In addition, as another inkjet head, a liquid chamber hole opening on both sides is formed in the nozzle substrate body, and one surface side of the liquid chamber hole is closed with a nozzle plate. By closing the surface side with a diaphragm, the hole for the liquid chamber is used as a pressure generating chamber, and a reinforcing plate in which a wiring space is formed in a portion corresponding to the pressure generating chamber is laminated and fixed on the diaphragm. There is known an ink jet recording head in which an actuator piezoelectric element for generating a pressurizing force positioned in the wiring space is provided on a diaphragm (for example, see Patent Document 2).

しかし、特許文献1のインクジェットヘッド(液滴吐出ヘッド)おいては、液室基板に設けた液室内のインク等の液体を下方のノズルから滴下可能に設け、液室の上端に閉成する振動板に圧電素子を設けると共に、この振動板の上部に肉厚の液体供給基板及びフレーム基板を順に取り付けて、このフレーム基板に駆動ICを設けている。このため、このインクジェットヘッドでは、駆動ICと圧電素子との間や駆動ICとFPCとの間に高段差が形成されているので、駆動ICと圧電素子との間や駆動ICとFPCとの間の接合は高段差部間で行っていた。   However, in the ink jet head (droplet discharge head) of Patent Document 1, a liquid such as ink in the liquid chamber provided on the liquid chamber substrate is provided so that it can be dropped from a lower nozzle, and is closed at the upper end of the liquid chamber. A piezoelectric element is provided on the plate, and a thick liquid supply substrate and a frame substrate are sequentially attached to the upper portion of the vibration plate, and a drive IC is provided on the frame substrate. For this reason, in this ink jet head, a high step is formed between the drive IC and the piezoelectric element, or between the drive IC and the FPC, and therefore, between the drive IC and the piezoelectric element or between the drive IC and the FPC. The joining was performed between the high step portions.

このため、ボンディングツールにより駆動ICと圧電素子とをワイヤで接合する際や駆動ICとFPCをワイヤで接合する際に、ボンディングツールとワイヤとが接触したり、ワイヤが他の部分に接触しないようなワイヤループを形成する制御の安定性に課題があった。このために、特許文献1のインクジェットヘッドでは、ボンディングピッチを狭くすることに限界があり、インクジェットヘッドのノズルピッチの高密度化が困難であり、小型化が難しかった。   For this reason, when bonding the driving IC and the piezoelectric element with a wire using a bonding tool, or when bonding the driving IC and the FPC with a wire, the bonding tool and the wire do not come into contact with each other, or the wire should not come into contact with other parts. There was a problem in the stability of control to form a simple wire loop. For this reason, in the inkjet head of patent document 1, there exists a limit in narrowing a bonding pitch, and it was difficult to make the nozzle pitch of an inkjet head high-density, and size reduction was difficult.

また、特許文献2のインクジェット式記録ヘッドでは、補強板の上面にFPCを(フレキシブル配線板)を接着固定して、このFPCと振動板をワイヤボンディングにて結線することが提案されている。しかし、このインクジェット式記録ヘッドでも、FPCと振動板との接合は高段差部間で行っていたため、小型化ができなかった。   Further, in the ink jet recording head of Patent Document 2, it has been proposed that an FPC (flexible wiring board) is bonded and fixed to the upper surface of a reinforcing plate, and the FPC and the diaphragm are connected by wire bonding. However, even with this ink jet recording head, since the FPC and the diaphragm are joined between the high step portions, the size cannot be reduced.

そこで、この発明は、圧電素子や駆動ICの入力端子とFPCとを高段差のない状態でワイヤボンディングにより結線できると共に、アクチュエータ基板を小型化して低コスト化を可能とした画像形成用の高密度液体吐出ヘッド及び画像形成装置を提供することを目的とするものである。   Therefore, the present invention can connect the input terminal of the piezoelectric element or the driving IC and the FPC by wire bonding without a high step, and can reduce the cost by reducing the size of the actuator substrate. An object of the present invention is to provide a liquid discharge head and an image forming apparatus.

この目的を達成するため、この発明は、複数の液室が形成されたアクチュエータ基板と、前記アクチュエータ基板の一面側に設けられて前記液室の一端を閉成すると共に前記複数の液室内の液体をそれぞれ吐出させる複数のノズルが設けられたノズル板と、前記アクチュエータ基板の他面に固着されて前記液室の他端を閉成する薄膜状の振動板と、前記各液室に対応して前記振動板にそれぞれ設けられ且つ前記各液室内の液体をそれぞれ加圧する圧力を発生させる複数の薄膜状圧電素子と、前記複数の薄膜状圧電素子を前記振動板に設けた入力端子を介して駆動制御する制御装置と、前記入力端子に接続される配線接続用のフレキシブル配線基板を備える高密度液体吐出ヘッドであって、前記ノズル板は前記振動板の入力端子を設けた縁部側がアクチュエータ基板より大きく形成された延設部を有すると共に、前記フレキシブル配線基板の配線端子を設けた配線端部が前記延設部上に固着され、前記制御装置および前記薄膜状圧電素子の前記入力端子と前記フレキシブル配線基板の配線端子が前記ワイヤボンディングにより結線されていることを特徴とする。   In order to achieve this object, the present invention provides an actuator substrate having a plurality of liquid chambers, a liquid chamber provided on one surface side of the actuator substrate, closing one end of the liquid chamber, and liquids in the plurality of liquid chambers. Corresponding to each of the liquid chambers, a nozzle plate provided with a plurality of nozzles for discharging each of the above, a thin-film vibrating plate fixed to the other surface of the actuator substrate and closing the other end of the liquid chamber, A plurality of thin film piezoelectric elements that are provided on the diaphragm and generate pressure to pressurize the liquid in each liquid chamber, and the plurality of thin film piezoelectric elements are driven via input terminals provided on the diaphragm. A high-density liquid discharge head comprising a control device for controlling and a flexible wiring substrate for wiring connection connected to the input terminal, wherein the nozzle plate is on the edge side provided with the input terminal of the diaphragm An extension portion formed larger than the actuator substrate, and a wiring end portion provided with a wiring terminal of the flexible wiring substrate is fixed on the extension portion, and the control device and the input terminal of the thin film piezoelectric element And wiring terminals of the flexible wiring board are connected by the wire bonding.

この構成によれば、圧電素子や駆動ICの入力端子とフレキシブル配線基板とを高段差のない状態でワイヤボンディングにより結線できると共に、アクチュエータ基板を小型化して低コスト化ができる。   According to this configuration, the input terminal of the piezoelectric element or drive IC and the flexible wiring board can be connected by wire bonding without a high step, and the actuator board can be reduced in size and cost can be reduced.

この発明に係る高密度液体吐出ヘッドをノズル列が2列のインクジェットヘッドに適用した実施例の断面図である。It is sectional drawing of the Example which applied the high-density liquid discharge head which concerns on this invention to the inkjet head of 2 rows of nozzle rows. 図1のフレーム,振動板及びFPCを省略したインクジェットヘッドの平面図である。It is a top view of the inkjet head which abbreviate | omitted the flame | frame, diaphragm, and FPC of FIG. 図1の上フレームを省略したインクジェットヘッドの平面図である。It is a top view of the inkjet head which abbreviate | omitted the upper frame of FIG. 図1のA1−A1線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the A1-A1 line | wire of FIG. 図1のA2−A2線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the A2-A2 line | wire of FIG. 図1のA3−A3線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the A3-A3 line | wire of FIG. 図1のフレームを省略したインクジェットヘッドの平面図である。It is a top view of the inkjet head which abbreviate | omitted the flame | frame of FIG. 図6の振動板上に設けた入力端子とFPCの配線端子の接続部の拡大説明図である。FIG. 7 is an enlarged explanatory view of a connection portion between an input terminal and an FPC wiring terminal provided on the diaphragm of FIG. 6. この発明に係る高密度液体吐出ヘッドをインクジェットヘッドに適用した実施例2の断面図である。It is sectional drawing of Example 2 which applied the high-density liquid discharge head based on this invention to the inkjet head. 図2AのFPCを両端部に設けたインクジェットヘッドの実施例3を示す平面図である。It is a top view which shows Example 3 of the inkjet head which provided FPC of FIG. 2A in the both ends. 図9のインクジェットヘッドの断面であって実施例1の図3の断面と同様な断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of the ink jet head of FIG. 9, similar to the cross section of FIG. 図9のインクジェットヘッドの断面であって実施例1の図4の断面と同様な断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of the ink jet head of FIG. 9, similar to the cross section of FIG. 図9のインクジェットヘッドの断面であって実施例1の図5の断面と同様な断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of the ink jet head of FIG. 9, similar to the cross section of FIG. 図9のインクジェットヘッドであって実施例1の図6と同様な平面図である。FIG. 10 is a plan view similar to FIG. 6 of the first embodiment, which is the ink jet head of FIG. 9. 図9〜図11のインクジェットヘッドの下フレーム及び振動板を省略した実施例1の図2と同様な断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view similar to FIG. 2 of the first embodiment in which the lower frame and the diaphragm of the ink jet head of FIGS. 9 to 11 are omitted. (a)はこの発明に係る高密度液体吐出ヘッドをインクジェットヘッドに適用した実施例4の要部の概略側面図、(b)は(a)の平面図である。(A) is a schematic side view of the principal part of Example 4 which applied the high-density liquid discharge head based on this invention to the inkjet head, (b) is a top view of (a). (a)はこの発明に係る高密度液体吐出ヘッドをインクジェットヘッドに適用した実施例5の要部の概略側面図、(b)は(a)の平面図、(c)は(b)の要部拡大説明図である。(A) is a schematic side view of an essential part of Example 5 in which the high-density liquid ejection head according to the present invention is applied to an ink jet head, (b) is a plan view of (a), and (c) is an essential part of (b). FIG. この発明に係る高密度液体吐出ヘッド(インクジェットヘッド)を適用した実施例6の画像形成装置の概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing of the image forming apparatus of Example 6 to which the high-density liquid discharge head (inkjet head) which concerns on this invention is applied. 図17の高密度液体吐出ヘッド(インクジェットヘッド)と操作方向の関係を示す概略平面図である。FIG. 18 is a schematic plan view showing the relationship between the high-density liquid ejection head (inkjet head) of FIG. 17 and the operation direction.

以下、本発明に係る高密度液体吐出ヘッドおよびこれを用いた画像形成装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。   Embodiments of a high-density liquid discharge head and an image forming apparatus using the same according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

本発明に係る高密度液体吐出ヘッドの実施例1を図1〜図7に基づいて以下に説明する。
[構成]
A.基本構成
図1はこの発明に係る高密度液体吐出ヘッドをノズル列が2列のインクジェットヘッドに適用した実施例の断面図である。図2は、図1のフレーム,振動板及びFPCを省略したインクジェットヘッドの平面図である。図2Aは、図1の上フレームを省略したインクジェットヘッドの平面図である。図3は図1のA1−A1線に沿う断面図、図4は図1のA2−A2線に沿う断面図、図5は図1のA3−A3線に沿う断面図である。また、図6は図1のフレームを省略したインクジェットヘッドの平面図、図7は図6の振動板上に設けた入力端子とFPCの配線端子の接続部の拡大説明図である。
A first embodiment of a high-density liquid ejection head according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
[Constitution]
A. Basic Configuration FIG. 1 is a cross-sectional view of an embodiment in which the high-density liquid discharge head according to the present invention is applied to an inkjet head having two nozzle rows. FIG. 2 is a plan view of the ink jet head in which the frame, the diaphragm, and the FPC in FIG. 1 are omitted. FIG. 2A is a plan view of the inkjet head from which the upper frame of FIG. 1 is omitted. 3 is a cross-sectional view taken along line A1-A1 in FIG. 1, FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line A2-A2 in FIG. 1, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line A3-A3 in FIG. 6 is a plan view of the ink jet head from which the frame of FIG. 1 is omitted, and FIG. 7 is an enlarged explanatory view of a connection portion between the input terminal provided on the diaphragm of FIG. 6 and the wiring terminal of the FPC.

この実施例1の構成はノズル列が2列のインクジェットヘッドに適用した例で説明するが、本発明は2列より多いノズル列を有するインクジェットヘッドへも同様に適用できる。   Although the configuration of the first embodiment is described as an example applied to an inkjet head having two nozzle rows, the present invention can be similarly applied to an inkjet head having more than two nozzle rows.

図1において、1はガラスや薄い金属板の積層体、シリコン基板等で作成されたアクチュエータ基板である。このアクチュエータ基板1は、好ましくはシリコン基板で作製すると良い。このアクチュエータ基板1がシリコン基板等で作成されている場合、複数の液室2はシリコン基板をエッチング処理することにより形成できる。   In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an actuator substrate made of a laminated body of glass or a thin metal plate, a silicon substrate, or the like. The actuator substrate 1 is preferably made of a silicon substrate. When the actuator substrate 1 is made of a silicon substrate or the like, the plurality of liquid chambers 2 can be formed by etching the silicon substrate.

このアクチュエータ基板1には、図1に示したように両面(図1のアクチュエータ基板1の上面および下面)に開放する液室2が複数形成されている。この各液室2は、図2に示したようにアクチュエータ基板1の短手方向(図2の左右方向)に直線状に細長く延びている。   As shown in FIG. 1, the actuator substrate 1 is formed with a plurality of liquid chambers 2 that are open on both sides (the upper surface and the lower surface of the actuator substrate 1 in FIG. 1). As shown in FIG. 2, each of the liquid chambers 2 is elongated in a straight line in the short direction of the actuator substrate 1 (left and right direction in FIG. 2).

この複数の液室2は、図2,図3に示したようにアクチュエータ基板1の長手方向(図2の上下方向、図3の左右方向)に等ピッチで直線状に配列された第1液室列Lq1と、図2,図4に示したようにアクチュエータ基板1の長手方向(図2の上下方向、図4の左右方向)に等ピッチで直線状に配列された第2液室列Lq2を構成している。しかも、この1,第2液室列Lq1,Lq2は、アクチュエータ基板1の短手方向(図2の左右方向)に向けて2列に配列(短手方向に並設)されている。ここで、アクチュエータ基板1の短手方向の側縁部を図1,図2に示したように1a,1bとする。   As shown in FIGS. 2 and 3, the plurality of liquid chambers 2 are first liquids arranged in a straight line at an equal pitch in the longitudinal direction of the actuator substrate 1 (vertical direction in FIG. 2, horizontal direction in FIG. 3). 2 and 4, as shown in FIGS. 2 and 4, the second liquid chamber row Lq2 arranged linearly at an equal pitch in the longitudinal direction of the actuator substrate 1 (vertical direction in FIG. 2, horizontal direction in FIG. 4). Is configured. In addition, the first and second liquid chamber rows Lq1 and Lq2 are arranged in two rows (parallelly arranged in the short direction) toward the short side direction (left and right direction in FIG. 2) of the actuator substrate 1. Here, the side edges in the short direction of the actuator substrate 1 are denoted by 1a and 1b as shown in FIGS.

このアクチュエータ基板1の各側縁部1a,1bには、第1,第2液室列Lq1,Lq2の各液室2にそれぞれ対応し且つアクチュエータ基板1の両面に開口する複数の個別流路3がそれぞれ形成されている。また、この側縁部1a,1bには、アクチュエータ基板1の一面側に開放し且つ各個別流路3と各液室2をそれぞれ連通させる複数の切欠状の個別連通路4が形成されている。   A plurality of individual flow paths 3 corresponding to the liquid chambers 2 of the first and second liquid chamber rows Lq1 and Lq2 and opened on both surfaces of the actuator substrate 1 are provided on the side edge portions 1a and 1b of the actuator substrate 1, respectively. Are formed respectively. The side edges 1a and 1b are formed with a plurality of notch-shaped individual communication passages 4 that open to one surface side of the actuator substrate 1 and communicate with the individual flow paths 3 and the liquid chambers 2, respectively. .

尚、第1液室列Lq1側の個別連通路4と第2液室列Lq2側の個別連通路4は、第1液室列Lq1の細長い液室2と第2液室列Lq2の細長い液室2の互いに反対側の部分に連通している。   The individual communication passage 4 on the first liquid chamber row Lq1 side and the individual communication passage 4 on the second liquid chamber row Lq2 side are the elongated liquid chamber 2 in the first liquid chamber row Lq1 and the elongated liquid in the second liquid chamber row Lq2. The chambers 2 communicate with portions of the chamber 2 opposite to each other.

この個別連通路4は、小断面積に形成されていて、個別流路3から液室2に流れる液体の流量を制限するようになっている。尚、アクチュエータ基板1がシリコン基板等で作成されている場合には、液室2,個別流路3および個別連通路4等はエッチングにより形成できる。
(ノズル板5、ノズル6)
各液室2,個別流路3および個別連通路4は、図1に示したように、アクチュエータ基板1の一面側(図1の下面側)のへの開放端がアクチュエータ基板1の一面に接合(固着)されたノズル板5で閉成されている。
The individual communication path 4 is formed in a small cross-sectional area, and restricts the flow rate of the liquid flowing from the individual flow path 3 to the liquid chamber 2. When the actuator substrate 1 is made of a silicon substrate or the like, the liquid chamber 2, the individual flow path 3, the individual communication path 4 and the like can be formed by etching.
(Nozzle plate 5, nozzle 6)
As shown in FIG. 1, each liquid chamber 2, the individual flow path 3, and the individual communication path 4 are joined to one surface of the actuator substrate 1 at the open end to the one surface side (the lower surface side in FIG. 1). Closed by the (fixed) nozzle plate 5.

このノズル板5は樹脂又は金属材料から形成され、このノズル板5には図1,図3,図4に示したように、各液室2にそれぞれ連通する複数のノズル6が形成されている。この複数のノズル6は、図2に示すように、アクチュエータ基板1の短手方向(図2の左右方向)に向けて2列に配列されていて、短手方向に並設された2列の第1,第2ノズル列Nz1,Nz2を構成(形成)している。   The nozzle plate 5 is made of a resin or metal material, and a plurality of nozzles 6 communicating with the liquid chambers 2 are formed on the nozzle plate 5 as shown in FIGS. . As shown in FIG. 2, the plurality of nozzles 6 are arranged in two rows in the short direction (left and right direction in FIG. 2) of the actuator substrate 1, and two rows 6 arranged in parallel in the short direction. The first and second nozzle rows Nz1, Nz2 are configured (formed).

この第1ノズル列Nz1のノズル6と第2ノズル列Nz2のノズル6は、図1,図2に示したように、第1液室列Lq1と第2液室列Lq2の隣接側に位置させられている。即ち、第1ノズル列Nz1のノズル6と第2ノズル列Nz2のノズル6は、第1液室列Lq1の液室2と第2液室列Lq2の液室2の互いに隣接する側の端部に連通している。
(振動板7)
また、本実施例では、液室2のアクチュエータ基板1の他面側端部は、アクチュエータ基板1の他面に設けられた薄膜状の振動板7で閉成されている。この振動板7は、SOI(Silicon On Insurator)基板のSiO2層から形成されている。また、アクチュエータ基板1が上述したようにガラスや薄い金属板の積層体の支持基板で形成されている場合、アクチュエータ基板1と別体のSOI基板をアクチュエータ基板1に接合又は固着して貼り合わせ、このSOI基板を薄膜状に研磨することにより、薄膜状のSOI基板を振動板7とすることができる。
The nozzle 6 of the first nozzle row Nz1 and the nozzle 6 of the second nozzle row Nz2 are positioned adjacent to the first liquid chamber row Lq1 and the second liquid chamber row Lq2, as shown in FIGS. It has been. That is, the nozzle 6 of the first nozzle row Nz1 and the nozzle 6 of the second nozzle row Nz2 are the end portions of the liquid chamber 2 of the first liquid chamber row Lq1 and the liquid chamber 2 of the second liquid chamber row Lq2 on the adjacent sides. Communicating with
(Vibration plate 7)
In the present embodiment, the other surface side end portion of the actuator substrate 1 of the liquid chamber 2 is closed by a thin film diaphragm 7 provided on the other surface of the actuator substrate 1. The diaphragm 7 is formed from a SiO 2 layer of an SOI (Silicon On Insurator) substrate. Further, when the actuator substrate 1 is formed of a support substrate of a laminated body of glass or a thin metal plate as described above, the actuator substrate 1 and a separate SOI substrate are bonded or bonded to the actuator substrate 1 and bonded together. By polishing this SOI substrate into a thin film, the thin film SOI substrate can be used as the diaphragm 7.

また、アクチュエータ基板1が上述したようにシリコン基板等で作成されている場合にも、アクチュエータ基板1と別体のSOI基板をアクチュエータ基板1に接合又は固着して貼り合わせ、このSOI基板を薄膜状に研磨することにより、薄膜状のSOI基板を振動板7とすることができる。   In addition, even when the actuator substrate 1 is made of a silicon substrate or the like as described above, an SOI substrate separate from the actuator substrate 1 is bonded or bonded to the actuator substrate 1 and bonded together, and the SOI substrate is thin-film-shaped. The thin film SOI substrate can be used as the diaphragm 7 by polishing the substrate.

尚、アクチュエータ基板1が上述したようにシリコン基板等で作成されている場合、シリコン基板の一面に薄膜状のSiO2層を形成することにより、シリコン基板のSiO2層が形成されていない部分をアクチュエータ基板本体(支持基板)とすることもできる。このアクチュエータ基板本体は図1ではアクチュエータ基板1となる。 If the actuator substrate 1 is made of a silicon substrate or the like as described above, a portion of the silicon substrate where the SiO 2 layer is not formed is formed by forming a thin-film SiO 2 layer on one surface of the silicon substrate. An actuator substrate body (support substrate) can also be used. This actuator substrate body is the actuator substrate 1 in FIG.

そして、このシリコン基板に他面側からエッチング処理を施して複数の液室2を形成する際、SiO2層をエッチングストップ層として使うことができる。そして、この液室2を形成することにより、薄膜状のSiO2層を図1の振動板7としてシリコン基板の一面に形成できる。このように振動板7をSiN(Si02)などで成膜した薄膜振動板にすることにより、SOI基板より安価になるので、コストダウンを図ることができる。尚、アクチュエータ基板1をシリコン基板から形成した場合には、振動板7をアクチュエータ基板1と一体に形成することもできる。 When the silicon substrate is etched from the other side to form a plurality of liquid chambers 2, the SiO 2 layer can be used as an etching stop layer. By forming the liquid chamber 2, a thin SiO 2 layer can be formed on one surface of the silicon substrate as the diaphragm 7 in FIG. By making the diaphragm 7 into a thin film diaphragm formed of Si N (SiO 2 ) or the like in this way, the cost is lower than that of the SOI substrate, so that the cost can be reduced. When the actuator substrate 1 is formed from a silicon substrate, the diaphragm 7 can be formed integrally with the actuator substrate 1.

尚、この振動板7には、図1に示したように、個別流路3に対応して個別流路3に一致する連通路7pが形成されている。
(圧電素子8、配線)
また、図1に示したように、振動板7の液室2と反対側の面には、スパッタリングやゾルゲル(sol-gel)法などの加工方法によって形成された薄膜PZT[即ちPb(ZrTi)O3]が薄膜状の圧電素子(薄膜状圧電素子)8として設けられている。ただし、ここでは薄膜状の圧電素子(薄膜状圧電素子)8を薄膜PZTから形成しているが、圧電素子8はPZT以外の圧電素子でも良い。
As shown in FIG. 1, the diaphragm 7 is formed with a communication path 7 p corresponding to the individual flow path 3 and corresponding to the individual flow path 3.
(Piezoelectric element 8, wiring)
As shown in FIG. 1, a thin film PZT [that is, Pb (ZrTi) formed on the surface of the diaphragm 7 opposite to the liquid chamber 2 by a processing method such as sputtering or a sol-gel method. O 3 ] is provided as a thin film piezoelectric element (thin film piezoelectric element) 8. However, although the thin film piezoelectric element (thin film piezoelectric element) 8 is formed from the thin film PZT here, the piezoelectric element 8 may be a piezoelectric element other than PZT.

この圧電素子8は、交流電圧が印加されることで膨張・収縮して振動板7を振動させて、この振動板7により液室2に圧力を作用させるアクチュエータとなっている。また、複数の圧電素子8は、図5,図6に示したように、直線状に2列に配列されていて、2列の第1,第2圧電素子列Pz1,Pz2を構成(形成)している。ここで、図6において、7a,7bは振動板7における第1,第2圧電素子列Pz1,Pz2の並設方向の互いに反対の側縁部、7cは振動板7における第1,第2圧電素子列Pz1,Pz2の延びる方向の端部である。   The piezoelectric element 8 is an actuator that expands and contracts when an alternating voltage is applied to vibrate the diaphragm 7 and applies pressure to the liquid chamber 2 by the diaphragm 7. Further, as shown in FIGS. 5 and 6, the plurality of piezoelectric elements 8 are linearly arranged in two rows, and constitute (form) two rows of first and second piezoelectric element rows Pz1 and Pz2. doing. Here, in FIG. 6, 7 a and 7 b are side edges of the diaphragm 7 opposite to each other in the juxtaposition direction of the first and second piezoelectric element arrays Pz 1 and Pz 2, and 7 c is the first and second piezoelectric elements of the diaphragm 7. It is an end in the extending direction of the element rows Pz1, Pz2.

この振動板7の液室2と反対側の面には、図6に示したように、側縁部7aおよび端部7cに沿って延びる第1Com配線(即ち第1Comパターン配線)9と、側縁部7b及び端部7cに沿って延びる第2Com配線(即ち第2Comパターン配線)10がエッチング等により形成されている。そして、第1圧電素子列Pz1の各圧電素子8は第1Com配線9に接続され、第2圧電素子列Pz2の各圧電素子8は第2Com配線10に接続されている。   As shown in FIG. 6, on the surface of the diaphragm 7 opposite to the liquid chamber 2, a first Com wiring (that is, a first Com pattern wiring) 9 extending along the side edge portion 7a and the end portion 7c, A second Com wiring (that is, a second Com pattern wiring) 10 extending along the edge 7b and the end 7c is formed by etching or the like. Each piezoelectric element 8 of the first piezoelectric element array Pz1 is connected to the first Com wiring 9, and each piezoelectric element 8 of the second piezoelectric element array Pz2 is connected to the second Com wiring 10.

また、振動板7の端部7cには、第1Com配線9から分岐する入力端子9a,第2Com配線10から分岐する入力端子10a形成されている。更に、振動板7の端部7cには、第1Com配線9と第2Com配線10との間に位置させてVcom配線11,12が形成されていると共にVcom配線11,12から分岐する複数の入力端子11a,12aが形成されている。また、振動板7の端部7cには、入力端子11a,12a間に位置させた複数の入力端子13が形成されている。   Further, an input terminal 9 a branched from the first Com wiring 9 and an input terminal 10 a branched from the second Com wiring 10 are formed at the end 7 c of the diaphragm 7. Further, Vcom wirings 11 and 12 are formed at the end 7c of the diaphragm 7 between the first Com wiring 9 and the second Com wiring 10, and a plurality of inputs branch from the Vcom wirings 11 and 12. Terminals 11a and 12a are formed. A plurality of input terminals 13 positioned between the input terminals 11 a and 12 a are formed at the end 7 c of the diaphragm 7.

上述した複数の液室2,ノズル6および圧電素子(薄膜状圧電素子)8は図1,図3,図4に示したように対応するものが符号を省略した液吐出ヘッド部(液吐出部)を構成している。この液吐出ヘッド部は、各液室2に対応して複数設けられていると共に、直線状に2列に配列されていて、2列の第1,第2の液吐出ヘッド部列(符号省略)を構成(形成)している。
(下フレーム板14)
また、図1,図3,図4に示したように、振動板7上には下フレーム板(サブフレーム)14が接合(固着)されている。この下フレーム板14には、第1,第2圧電素子列Pz1,Pz2の各圧電素子8にそれぞれ臨む振動許容凹部14aが複数形成されている。この複数の振動許容凹部14aは、直線状で細長い液室2と同形状で、各液室2と一致して重なるように設けられている。
The plurality of liquid chambers 2, nozzles 6 and piezoelectric elements (thin film-like piezoelectric elements) 8 correspond to those shown in FIG. 1, FIG. 3 and FIG. ). A plurality of liquid discharge head portions are provided corresponding to each liquid chamber 2 and are arranged in two lines in a straight line, and two rows of first and second liquid discharge head portion rows (reference numerals omitted). ) Is formed (formed).
(Lower frame plate 14)
As shown in FIGS. 1, 3, and 4, a lower frame plate (subframe) 14 is joined (fixed) on the diaphragm 7. The lower frame plate 14 is formed with a plurality of vibration allowing recesses 14a facing the piezoelectric elements 8 of the first and second piezoelectric element rows Pz1 and Pz2. The plurality of vibration allowing recesses 14 a are linear and have the same shape as the elongated liquid chamber 2, and are provided so as to coincide with the respective liquid chambers 2.

下フレーム板14には、図1,図2Aに示したように、第1,第2圧電素子列Pz1,Pz2間に位置して上下面に開口する配設空間14bが形成され、配設空間14b内には振動板7上に固定した駆動IC15が制御装置(制御部)として配設されている。この駆動IC15は、振動板7上の圧電素子8を駆動制御するように各圧電素子8の一端に配線接続されていると共に、入力端子11a,12a,13に配線接続されている。
(上フレーム板16)
更に、図1に示したように、下フレーム板14上には上フレーム板(上フレーム)16が接合(固着)されている。この下フレーム板14と上フレーム板16の互いに反対側の側縁部には、図1に示したように、下フレーム板14と上フレーム板16に跨って形成され且つ第1,第2圧電素子列Pz1,Pz2の互いに反対側の側方に位置する第1,第2共通液室17a,17bがそれぞれ形成されている。この第1,第2共通液室17a,17bは、図2Aに示したように、個別流路3の配列方向に沿って延びている。また、この上フレーム板16の第1,第2圧電素子列Pz1,Pz2に対応する部分には、図1に示したように、第1,第2共通液室17a,17bにそれぞれ連通する供給口16a,16bが形成されている。尚、この供給口16a,16bは、例えば、第1,第2圧電素子列Pz1,Pz2の延びる方向の略中央又は端部側に位置させて上フレーム板16に設けられる。
(ボンデイング部)
ノズル板5は各第1,第2ノズル列Nz1,Nz2の延びる方向(即ち各第1,第2ノズル列Nz1,Nz2のノズル2の配列方向)の寸法がアクチュエータ基板1の寸法よりも大きく形成されている。これにより、ノズル板5の各第1,第2ノズル列Nz1,Nz2の延びる方向の両端側には、図2〜図7に示したように、アクチュエータ基板1の端から突出する延設部5a(他方図示せず)が突出端部として形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2A, the lower frame plate 14 is provided with an arrangement space 14b that is located between the first and second piezoelectric element rows Pz1 and Pz2 and that opens on the upper and lower surfaces. A drive IC 15 fixed on the diaphragm 7 is disposed as a control device (control unit) in 14b. The drive IC 15 is wired to one end of each piezoelectric element 8 so as to drive and control the piezoelectric element 8 on the diaphragm 7 and is wired to the input terminals 11a, 12a, and 13.
(Upper frame plate 16)
Further, as shown in FIG. 1, an upper frame plate (upper frame) 16 is bonded (fixed) on the lower frame plate 14. As shown in FIG. 1, the lower frame plate 14 and the upper frame plate 16 are formed on the opposite side edge portions so as to straddle the lower frame plate 14 and the upper frame plate 16, and the first and second piezoelectric elements. First and second common liquid chambers 17a and 17b are formed on the opposite sides of the element rows Pz1 and Pz2, respectively. The first and second common liquid chambers 17a and 17b extend along the arrangement direction of the individual flow paths 3 as shown in FIG. 2A. Further, as shown in FIG. 1, the portions corresponding to the first and second piezoelectric element rows Pz1 and Pz2 of the upper frame plate 16 are respectively connected to the first and second common liquid chambers 17a and 17b. Mouth 16a, 16b is formed. The supply ports 16a and 16b are provided in the upper frame plate 16 so as to be positioned at substantially the center or the end side in the extending direction of the first and second piezoelectric element rows Pz1 and Pz2, for example.
(Bonding club)
The nozzle plate 5 is formed such that the dimension in the extending direction of each of the first and second nozzle arrays Nz1 and Nz2 (that is, the arrangement direction of the nozzles 2 in the first and second nozzle arrays Nz1 and Nz2) is larger than the dimension of the actuator substrate 1. Has been. As a result, the extended portions 5a projecting from the end of the actuator substrate 1 are provided on both ends of the nozzle plate 5 in the extending direction of the first and second nozzle rows Nz1 and Nz2, as shown in FIGS. (The other not shown) is formed as a protruding end.

この延設部5a上には、配線接続用のFPC(フレキシブル配線基板)18の配線端部18aが配設されている。この配線端部18aの表面には複数の配線端子19が並設されている。また、図3,図4に示したように、配線端部18aの裏面には裏打ち板20が固着されている。この裏打ち板20を延設部5aに固着することにより、FPC18の配線端部18aが延設部5a上に取り付けられている。   On the extended portion 5a, a wiring end 18a of a FPC (flexible wiring board) 18 for wiring connection is disposed. A plurality of wiring terminals 19 are arranged in parallel on the surface of the wiring end 18a. Further, as shown in FIGS. 3 and 4, a backing plate 20 is fixed to the back surface of the wiring end portion 18a. By fixing the backing plate 20 to the extended portion 5a, the wiring end 18a of the FPC 18 is attached on the extended portion 5a.

この配線端部18aの複数の配線端子19は、振動板7に設けた複数の入力端子11a,12a,13にボンデイングワイヤ21によりそれぞれボンデイング接続(ワイヤボンディング)されている。
[作用]
次に、このような構成の高密度液体吐出ヘッドであるインクジェットヘッドの他の構成条件や作用を説明する。
(1). 高密度液体吐出ヘッドであるインクジェットヘッドの他の構成条件
圧電素子8に電圧を印加するための下電極、上電極、及び必要な絶縁層などについては、通常用いられる一般的な技術を用いることができるので、ここでは煩雑さを避けるために説明を省略する。
The plurality of wiring terminals 19 of the wiring end portion 18a are bonded to the plurality of input terminals 11a, 12a, and 13 provided on the diaphragm 7 by bonding wires 21 (wire bonding).
[Action]
Next, other configuration conditions and operations of the inkjet head which is the high-density liquid ejection head having such a configuration will be described.
(1). Other constituent conditions of the inkjet head which is a high-density liquid discharge head For the lower electrode, the upper electrode, and the necessary insulating layer for applying a voltage to the piezoelectric element 8, a commonly used general technique In order to avoid complication, the description is omitted here.

上述したように圧電素子8の上部には、これを囲むように樹脂、シリコン基板、又は金属などで構成される下フレーム板14がサブフレームとしてアクチュエータ基板1の振動板7の上に接着剤により接合されて設けられている。この振動板7は、上述したようにアクチュエータ基板1と同様に好ましくはシリコン基板等から形成するのが望ましい。   As described above, the lower frame plate 14 made of resin, silicon substrate, metal, or the like surrounding the piezoelectric element 8 is surrounded by an adhesive on the vibration plate 7 of the actuator substrate 1 as a subframe. It is joined and provided. As described above, the diaphragm 7 is preferably formed from a silicon substrate or the like, similarly to the actuator substrate 1.

このサブフレームである下フレーム板14としては、好ましくは加工精度もあり、かつ熱膨張率が振動板7と同程度であり、厚さも比較的自由に選択することができるシリコン基板が最も良い。   As the lower frame plate 14 which is a subframe, a silicon substrate which has preferably processing accuracy, has the same thermal expansion coefficient as that of the diaphragm 7 and can be freely selected in thickness is the best.

また、サブフレームである下フレーム板14に対して共通液室(17a,17b)を形成するための上フレーム板16を上述しように接着剤にて接着接合している。   Further, the upper frame plate 16 for forming the common liquid chambers (17a, 17b) is adhesively bonded to the lower frame plate 14 as a subframe with an adhesive as described above.

アクチュエータ基板1上には振動板7が配設され、この振動板7の上には圧電素子8を駆動するための駆動IC15がフリップチップ実装されている。   A vibration plate 7 is disposed on the actuator substrate 1, and a driving IC 15 for driving the piezoelectric element 8 is flip-chip mounted on the vibration plate 7.

駆動IC15に対する入力信号および圧電素子を駆動するためのアナログ端子は、FPC(フレキシブルプリント基板)18を介して接合している。
<個別構成と機能>
上述したように、液体を吐出する複数のノズル6と、このノズル6が連通する液室2と、この液室2内の液体を加圧する圧力を発生させるためのアクチュエータ(圧電素子8)を有する高密度液体吐出ヘッドにおいて、振動板7がアクチュエータ基板1上に薄膜状に形成され、この振動板7の上にアクチュエータ(圧電素子8)が薄膜状に形成され、振動板7の上に駆動IC15がフリップチップ実装されている。
An input signal to the driving IC 15 and an analog terminal for driving the piezoelectric element are joined via an FPC (flexible printed circuit board) 18.
<Individual configuration and function>
As described above, a plurality of nozzles 6 that discharge liquid, the liquid chamber 2 that communicates with the nozzle 6, and an actuator (piezoelectric element 8) that generates pressure to pressurize the liquid in the liquid chamber 2 are provided. In the high-density liquid ejection head, the diaphragm 7 is formed in a thin film on the actuator substrate 1, and the actuator (piezoelectric element 8) is formed in a thin film on the diaphragm 7, and the driving IC 15 is formed on the diaphragm 7. Is flip-chip mounted.

ここで、駆動IC15はアクチュエータ基板1の振動板7の上にフリップチップ実装しているが、圧電素子と駆動IC15からの発熱は振動板7とアクチュエータ基板1を通じてインクに熱が伝わりやすい構成としている。   Here, the drive IC 15 is flip-chip mounted on the vibration plate 7 of the actuator substrate 1. However, heat generated from the piezoelectric element and the drive IC 15 is easily transmitted to the ink through the vibration plate 7 and the actuator substrate 1. .

ただし、通常印字時は吐出されるインクにより排熱されるため、ヘッド部の温度上昇を抑えることができる。   However, since the heat is discharged by the ejected ink during normal printing, the temperature rise of the head portion can be suppressed.

アクチュエータ基板1および振動板7をシリコン基板から一体に形成する場合のプロセスフローを簡単に説明する。この場合には、アクチュエータ基板1および振動板7を含めた部分をアクチュエータ基板と言うこともでき、1で示した部部分はシリコン基板部と言うと共に7で示した部分は振動薄膜と言うこともできる。   A process flow when the actuator substrate 1 and the diaphragm 7 are integrally formed from a silicon substrate will be briefly described. In this case, the portion including the actuator substrate 1 and the diaphragm 7 can also be referred to as an actuator substrate, the portion indicated by 1 can be referred to as a silicon substrate portion, and the portion indicated by 7 can be referred to as a vibration thin film. it can.

400μm厚のアクチュエータ基板1に対して振動板7、各種電極、圧電素子8を形成後、所定の形状に加工した400μm厚のサブフレームである下フレーム板14を振動板7に接着接合する。   After the diaphragm 7, various electrodes, and the piezoelectric element 8 are formed on the actuator substrate 1 having a thickness of 400 μm, the lower frame plate 14, which is a 400 μm-thick subframe processed into a predetermined shape, is bonded to the diaphragm 7.

サブフレームである下フレーム板14を基準としてアクチュエータ基板1を個別液室高さ相当の厚みまで研磨する。本実施例では厚み80μmまで研磨した。   The actuator substrate 1 is polished to a thickness corresponding to the height of the individual liquid chamber using the lower frame plate 14 as a subframe as a reference. In this example, polishing was performed to a thickness of 80 μm.

研磨後、アクチュエータ基板1にエッチング処理を施すことにより、個別の液室2および個別液室連通部(個別流路3,個別連通路4)等を形成する。その後、ダイシング等により分割加工を行い、個片チップを形成後組立することでヘッド化する。   After polishing, the actuator substrate 1 is etched to form individual liquid chambers 2, individual liquid chamber communication portions (individual flow path 3, individual communication path 4), and the like. Thereafter, division processing is performed by dicing or the like, and individual chips are formed and assembled to form a head.

このサブフレームである下フレーム板14を接合したアクチュエータ基板1のサイズを小さくすることにより、Siウエハからのチップ取れ数が多くでき、低コスト化することができる。   By reducing the size of the actuator substrate 1 to which the lower frame plate 14 as the subframe is joined, the number of chips that can be taken from the Si wafer can be increased, and the cost can be reduced.

このチップ小型化は、個別液室サイズは吐出特性により決定されるため、駆動IC実装部およびヘッドの入力端子と接続するFPC実装部を小さくすることで達成できる。   This size reduction of the chip can be achieved by reducing the size of the individual liquid chambers based on the ejection characteristics, and thus reducing the size of the driving IC mounting portion and the FPC mounting portion connected to the head input terminal.

駆動IC15の実装部は駆動IC15を小型化することにより達成できるが、小型化により駆動IC15内のOn抵抗が高くなり、駆動時の発熱等の影響が問題となるため、設計検討が重要となってくる。
(2).高密度液体吐出ヘッドであるインクジェットヘッドの作用
このような構成においては、図示しない制御回路から画像形成用の制御信号をFPC18,入力端子11a,12a,13等を介して駆動IC15に入力させて、駆動IC15を動作制御することにより、駆動IC15は圧電素子8を画像信号に基づいて膨縮させて振動板7を振動させる。この振動板7の振動に伴い、図示しないメインタンク(インクカートリッジ)からインクが供給口16a,16bを介して画像形成用の液体が第1,第2共通液室17a,17bに供給される。この際、第1,第2共通液室17a,17bの画像形成用の液体は、個別流路3,個別連通路4を介して、各液室2の長手方向の一端に供給される。
The mounting portion of the driving IC 15 can be achieved by downsizing the driving IC 15, but since the on-resistance in the driving IC 15 increases due to the downsizing and the influence of heat generation during driving becomes a problem, a design study becomes important. Come.
(2) Operation of inkjet head which is high-density liquid discharge head In such a configuration, a control signal for image formation is sent from a control circuit (not shown) to drive IC 15 via FPC 18, input terminals 11a, 12a, 13 and the like. By inputting and controlling the operation of the drive IC 15, the drive IC 15 expands and contracts the piezoelectric element 8 based on the image signal to vibrate the diaphragm 7. As the diaphragm 7 vibrates, ink is supplied from an unillustrated main tank (ink cartridge) to the first and second common liquid chambers 17a and 17b via the supply ports 16a and 16b. At this time, the image forming liquid in the first and second common liquid chambers 17 a and 17 b is supplied to one end in the longitudinal direction of each liquid chamber 2 through the individual flow path 3 and the individual communication path 4.

これに伴い、複数の液室2内のインク等の液体が液室2の個別連通路4とは反対側に位置する複数のノズル6から吐出させられて、図示しない記録媒体等に画像信号に基づく画像を形成する。尚、この第1ノズル列Nz1の複数のノズル6と第2ノズル列Nz2の複数のノズル6は互いに近接させられているので、第1ノズル列Nz1の複数のノズル6と第2ノズル列Nz2の複数のノズル6を個別に制御することにより高密度の画像形成制御を行うことができる。   Along with this, liquid such as ink in the plurality of liquid chambers 2 is ejected from a plurality of nozzles 6 positioned on the opposite side of the individual communication passages 4 of the liquid chambers 2 to generate image signals on a recording medium (not shown). Forming a based image. Since the plurality of nozzles 6 of the first nozzle row Nz1 and the plurality of nozzles 6 of the second nozzle row Nz2 are close to each other, the plurality of nozzles 6 of the first nozzle row Nz1 and the second nozzle row Nz2 High density image formation control can be performed by individually controlling the plurality of nozzles 6.

図8は、ノズル板とアクチュエータ基板との間に補強板を貼り付けた実施例2の断面図である。   FIG. 8 is a cross-sectional view of Example 2 in which a reinforcing plate is attached between the nozzle plate and the actuator substrate.

本実施例では、ノズル板5上に中間部材(中間板)22を貼り付け、この中間部材22上にアクチュエータ基板1を貼り付けると共に、入力端子接続部を小さくするためにノズル板5および中間部材22の端部をアクチュエータ基板1より突出するようにアクチュエータ基板1より外側に延設(延長)し、この延設した部分の上にFPC18を貼り付け、FPC端子(配線端子19)とアクチュエータ基板1上の電極(入力端子11a,12a,13等)とをワイヤボンディングにより、結線する構成としている。   In this embodiment, an intermediate member (intermediate plate) 22 is pasted on the nozzle plate 5, the actuator substrate 1 is pasted on the intermediate member 22, and the nozzle plate 5 and the intermediate member are made small in order to reduce the input terminal connection portion. The end of 22 is extended (extended) outside the actuator substrate 1 so as to protrude from the actuator substrate 1, and the FPC 18 is pasted on the extended portion, and the FPC terminal (wiring terminal 19) and the actuator substrate 1 are attached. The upper electrodes (input terminals 11a, 12a, 13 etc.) are connected by wire bonding.

本構成とすることで、インクジェットヘッドとしては余白部となる入力端子実装領域を大幅に縮小することができ、アクチュエータ基板1の小型化が可能となる。   By adopting this configuration, it is possible to greatly reduce the input terminal mounting area that becomes a blank portion for the ink jet head, and the actuator substrate 1 can be downsized.

ここで、アクチュエータ基板1とノズル板5との間に貼り付ける中間部材22をノズル板5と同等のサイズに形成し、ノズル6の位置にノズル径より大きい連通穴22aを設けておくことにより、薄いノズル板5を用いても液室コンプライアンスを小さくすることができるとともに、FPC18の貼付部の剛性も向上するため、ワイヤボンディング部の信頼性を向上することができる。   Here, the intermediate member 22 to be attached between the actuator substrate 1 and the nozzle plate 5 is formed to have the same size as the nozzle plate 5, and a communication hole 22 a larger than the nozzle diameter is provided at the position of the nozzle 6. Even when the thin nozzle plate 5 is used, the liquid chamber compliance can be reduced and the rigidity of the affixed portion of the FPC 18 is also improved, so that the reliability of the wire bonding portion can be improved.

FPC18の貼付部の構成として、裏打ち板20が貼り付けている。裏打ち板20によりFPC18の貼付部の剛性を高めることができ、ハンドリング等に対するワイヤボンディング接続部の信頼性を向上することができる。   The backing plate 20 is affixed as a configuration of the affixing portion of the FPC 18. The backing plate 20 can increase the rigidity of the affixed portion of the FPC 18 and improve the reliability of the wire bonding connection portion for handling and the like.

図9〜図14は、実施例3を示したものである。この実施例3は、基本構成が実施例1の構成と同じである。ここで、第1ノズル列Nz1の延びる方向(第1ノズル列Nz1のノズル配列方向)、第2ノズル列Nz2の延びる方向(第2ノズル列Nz2のノズル配列方向)を、以下、単にノズル配列方向という。尚、第1圧電素子列Pz1および第2圧電素子列Pz2を基準とする場合は、第1圧電素子列Pz1の延びる方向(第1圧電素子列Pz1の圧電素子配列方向)、第2圧電素子列Pz2の延びる方向(第2圧電素子列Pz2の圧電素子配列方向)を、単に圧電素子配列方向ということもできる。ノズル配列方向も圧電素子配列方向も同じ方向を示しているので、以下、ノズル配列方向を用いて説明する。   9 to 14 show the third embodiment. The basic configuration of the third embodiment is the same as that of the first embodiment. Here, the direction in which the first nozzle row Nz1 extends (nozzle arrangement direction of the first nozzle row Nz1) and the direction in which the second nozzle row Nz2 extends (nozzle arrangement direction of the second nozzle row Nz2) are hereinafter simply referred to as the nozzle arrangement direction. That's it. When the first piezoelectric element array Pz1 and the second piezoelectric element array Pz2 are used as a reference, the extending direction of the first piezoelectric element array Pz1 (piezoelectric element arrangement direction of the first piezoelectric element array Pz1), the second piezoelectric element array The direction in which Pz2 extends (the piezoelectric element arrangement direction of the second piezoelectric element array Pz2) can also be simply referred to as the piezoelectric element arrangement direction. Since the nozzle arrangement direction and the piezoelectric element arrangement direction indicate the same direction, the nozzle arrangement direction will be described below.

この実施例3では、振動板7におけるノズル配列方向の両端部に入力端子11a,12a,13等の端子がそれぞれ設られていると共に、振動板7におけるノズル配列方向の両端部側にFPC18,18がそれぞれ配設されている。   In the third embodiment, terminals such as input terminals 11a, 12a, 13 are provided at both ends of the diaphragm 7 in the nozzle arrangement direction, and FPCs 18, 18 are provided at both ends of the diaphragm 7 in the nozzle arrangement direction. Are arranged respectively.

そして、各FPC18,18は、振動板7におけるノズル配列方向の両端部の入力端子11a,12a,13等の端子に実施例1と同様にワイヤボンデイング接続されている。   The FPCs 18 and 18 are wire-bonded to the terminals such as the input terminals 11a, 12a, and 13 at both ends of the diaphragm 7 in the nozzle arrangement direction as in the first embodiment.

ここで、第1圧電素子列Pz1の複数の圧電素子8への充放電電流の流れる共通配線である第1Com配線9およびVcom配線11と、第2圧電素子列Pz2の複数の圧電素子8への充放電電流の流れる共通配線である第2Com配線10およびVcom配線12を、振動板7のノズル配列方向の両側に引き出すことが可能となる。   Here, the first Com wiring 9 and the Vcom wiring 11 which are common wirings through which charging / discharging current flows to the plurality of piezoelectric elements 8 of the first piezoelectric element array Pz1, and the plurality of piezoelectric elements 8 of the second piezoelectric element array Pz2 are connected. The second Com wiring 10 and the Vcom wiring 12, which are common wirings through which the charge / discharge current flows, can be drawn out on both sides of the diaphragm 7 in the nozzle arrangement direction.

この実施例3の構成によれば、ノズル数/ノズル列が多くなる長尺ヘッドに対しても、アクチュエータ基板1上の共通配線抵抗による電圧波形劣化による列内吐出特性ばらつきを抑えることができる。   According to the configuration of the third embodiment, even in a long head in which the number of nozzles / nozzle row increases, the in-row ejection characteristic variation due to the voltage waveform deterioration due to the common wiring resistance on the actuator substrate 1 can be suppressed.

このため、アクチュエータ基板1上の共通配線(Vcom配線11,12、第1,第2Com配線9,10線)の抵抗を高くすることができ、配線幅を狭くすることが出来ることから、配線設計する上でヘッド幅を狭くすることも出来るようになり、ヘッドの小型化が可能となる。   Therefore, the resistance of the common wiring (Vcom wirings 11 and 12, first and second Com wirings 9 and 10) on the actuator substrate 1 can be increased, and the wiring width can be reduced. In addition, the head width can be reduced, and the head can be miniaturized.

図15(a),図15(b)は、この発明の高密度液体吐出ヘッドの実施例5を示したものである。この実施例5では、実施例1で説明したFPC18の裏打ち板20の板厚をアクチュエータ基板1よりも厚くしている。このため実施例5では、図15(a)に示したように、アクチュエータ基板よりも弾性率の低い樹脂板を使用しても十分な剛性を確保することができるとともに接着剤がはみ出したとしてもFPC18の電極表面への接着剤はみだしは防止できる。   FIGS. 15A and 15B show Embodiment 5 of the high-density liquid ejection head of the present invention. In the fifth embodiment, the thickness of the backing plate 20 of the FPC 18 described in the first embodiment is made thicker than that of the actuator substrate 1. Therefore, in Example 5, as shown in FIG. 15A, even if a resin plate having a lower elastic modulus than that of the actuator substrate is used, sufficient rigidity can be ensured and the adhesive protrudes. The adhesive on the electrode surface of the FPC 18 can be prevented from protruding.

裏打ち板20の端面をアクチュエータ基板1の端面に突き当てて、この裏打ち板20とアクチュエータ基板1の突当部をFPC用接着剤23により接着することにより、薄肉部がなくなり、曲げストレス等に対して、ワイヤボンディングへのストレスを低減でき、接続信頼性を向上できる。   The end face of the backing plate 20 is abutted against the end face of the actuator substrate 1 and the abutting portion of the backing plate 20 and the actuator substrate 1 is adhered by the FPC adhesive 23, so that the thin portion is eliminated and the bending stress is prevented. Thus, stress on wire bonding can be reduced and connection reliability can be improved.

この裏打ち板20の厚みをアクチュエータ基板1の板厚よりも厚くし、裏打ち板20の側面をアクチュエータ基板1に突き当てて、突き当て面を含めて接着することにより、アクチュエータ基板1とFPC18との不連続部での曲げを防止でき接続信頼性が向上できる。   By making the thickness of the backing plate 20 thicker than the thickness of the actuator substrate 1, the side surface of the backing plate 20 is abutted against the actuator substrate 1 and bonded together including the abutting surface, whereby the actuator substrate 1 and the FPC 18 are bonded. Bending at discontinuous portions can be prevented and connection reliability can be improved.

また、突き当て部まで接着することにより裏打ち板20の側面部でも接着可能となり、アクチュエータ基板1からFPC18の接着部までの連続性が確保できるため、剛性が大幅に向上し接続信頼性が高くできる。   Further, by adhering to the abutting portion, it is possible to adhere even to the side portion of the backing plate 20, and the continuity from the actuator substrate 1 to the adhesive portion of the FPC 18 can be secured, so that the rigidity is greatly improved and the connection reliability can be increased. .

この図15(a)では、高密度液体吐出ヘッドの基本構成は実施例1と同じにしている。アクチュエータ基板1上の配線(Vcom配線11,12、第1,第2Com配線9,10)および振動板7の電極(図示せず)や入力端子(11a,12a,13)等の電極が一般的なシリコンプロセスで用いられているアルミを主成分とする膜で形成している。具体的にはアルミニウム/シリコン、アルミニウム/シリコン/銅などの構成である。   In FIG. 15A, the basic configuration of the high-density liquid discharge head is the same as that of the first embodiment. Wiring (Vcom wirings 11 and 12, first and second Com wirings 9 and 10) on the actuator substrate 1 and electrodes such as electrodes (not shown) and input terminals (11a, 12a and 13) of the diaphragm 7 are generally used. It is formed of a film mainly composed of aluminum used in a simple silicon process. Specifically, the structure is aluminum / silicon, aluminum / silicon / copper, or the like.

この電極膜厚を2μm〜4μmの厚みとしている。膜厚は厚くすることにより、配線抵抗を下げることができるが、厚くし過ぎると配線信頼性を確保するために必要なパシベーション膜のカバレッジを確保することが困難であり、特にアクチュエータ基板を小型化するためには配線形成のエッチングアスペクト比を高くし、配線ピッチを狭くする必要があり、更に困難となってくる。   The electrode film thickness is set to 2 μm to 4 μm. By increasing the film thickness, the wiring resistance can be reduced. However, if the film thickness is too large, it is difficult to ensure the coverage of the passivation film necessary to ensure wiring reliability. In order to achieve this, it is necessary to increase the etching aspect ratio of wiring formation and to narrow the wiring pitch, which becomes more difficult.

このため、膜厚評価をした結果、4μmを超える膜厚においては、微細配線の信頼性を確保することが出来なかった。   For this reason, as a result of film thickness evaluation, the reliability of fine wiring could not be ensured at a film thickness exceeding 4 μm.

一方、膜厚を薄くすることに対しては、配線抵抗設計上の制約のみならず、ボンディング性を向上する上でも制約が発生することがわかった。   On the other hand, it has been found that there is a restriction not only on the wiring resistance design but also on improving the bonding property for reducing the film thickness.

そして、電極(入力端子11a,12a,13)長を短くする方策としては以下の2点を挙げることができる。
<第1点目>
アクチュエータ基板1側の電極長を短くする方策として、ワイヤの2ndボンディングを行うことが挙げられる。これはボンデイングワイヤ21の2ndボンディング側をアクチュエータ基板1側すなわち電極(入力端子11a,12a,13)側にもってくることで、ボンディング時のリバース動作がFPC18側となるため、サブフレームエッジ近くにボンディングすることができるようになることである。
The following two points can be cited as measures for shortening the length of the electrodes (input terminals 11a, 12a, 13).
<First point>
One way to shorten the electrode length on the actuator substrate 1 side is to perform 2nd bonding of wires. This is because the 2nd bonding side of the bonding wire 21 is brought to the actuator substrate 1 side, that is, the electrodes (input terminals 11a, 12a, and 13) side, and the reverse operation during bonding becomes the FPC 18 side. To be able to do that.

ここで、アクチュエータ基板1側を2ndボンディングとするに際し、アクチュエータ基板が高温プロセスを通ってくるため、アルミ電極表面の酸化膜が成長しており、ボンディング性が低下していることがわかった。   Here, it was found that when the actuator substrate 1 side is subjected to 2nd bonding, the actuator substrate goes through a high-temperature process, so that an oxide film on the surface of the aluminum electrode grows and bonding properties are deteriorated.

ただし、電極厚みを2μm以上と厚くすることにより、表面酸化膜が破れやすくなり2ndボンディングに対しても安定したボンディング性を確保することが出来ることがわかった。
<第2点目>
また、電極(入力端子11a,12a,13)をアクチュエータ基板1のエッジまで延長しない構成としている。しかも、裏打ち板付のFPC18をアクチュエータ基板1に突き当てて接着固定するに際して、接着部の剛性を向上するためアクチュエータ基板1の端面も接着している。
However, it has been found that by increasing the electrode thickness to 2 μm or more, the surface oxide film is easily broken, and stable bonding properties can be secured even for 2nd bonding.
<Second point>
Further, the electrodes (input terminals 11a, 12a, 13) are not extended to the edge of the actuator substrate 1. In addition, when the FPC 18 with the backing plate is abutted against the actuator substrate 1 and fixed by adhesion, the end surface of the actuator substrate 1 is also bonded to improve the rigidity of the bonded portion.

この際、FPC用接着剤23がアクチュエータ基板1上まではみ出してくるが、電極厚を2μm以上の厚みとすることで、ワイヤボンディングする電極表面まで接着剤が這い上がってくることを抑えることができ、ボンディング性を確保することが出来る。   At this time, the FPC adhesive 23 protrudes onto the actuator substrate 1, but by setting the electrode thickness to 2 μm or more, it is possible to suppress the adhesive from creeping up to the electrode surface to be wire bonded. Bondability can be ensured.

図16(a)〜図16(c)は実施例5を示したものである。この実施例6でも、ヘッド基本構成は実施例1に同じである。   FIG. 16A to FIG. 16C show the fifth embodiment. Also in the sixth embodiment, the basic head configuration is the same as that of the first embodiment.

アクチュエータ基板1の共通配線(実施例1の図6におけるVcom配線11,12、第1,第2Com配線9,10)には圧電素子への充放電電流が流れる。第1,第2ノズル列Nz1,Nz2の複数のノズル6からインクを同時に吐出する際には、共通配線となる実施例1の図5におけるVcom配線11,12、第1,第2Com配線9,10に瞬間的に大きな電流が流れる。   A charge / discharge current to the piezoelectric element flows through the common wiring of the actuator substrate 1 (Vcom wirings 11 and 12 and first and second Com wirings 9 and 10 in FIG. 6 of the first embodiment). When ink is simultaneously ejected from the plurality of nozzles 6 of the first and second nozzle rows Nz1 and Nz2, the Vcom wirings 11 and 12, the first and second Com wirings 9 in FIG. A large current flows through 10 instantly.

このため、実施例1の図6における共通配線となる第1,第2Com配線9,10とVcom配線11,12のFPC18の結線においては、ボンデイングワイヤの溶断あるいはボンデイングワイヤの発熱を抑えるため、実施例1の図6における入力端子9a,10a,11a,12a,1の端子とFPC18の配線端子19を複数本のボンデイングワイヤでボンディングする必要がある。   For this reason, in connecting the FPC 18 of the first and second Com wires 9 and 10 and the Vcom wires 11 and 12 which are common wires in FIG. 6 of the first embodiment, the fusing of the bonding wires or the heat generation of the bonding wires is suppressed. It is necessary to bond the terminals of the input terminals 9a, 10a, 11a, 12a, 1 and the wiring terminals 19 of the FPC 18 in FIG. 6 of Example 1 with a plurality of bonding wires.

この実施例5では、図16(a)に示したように、2本のボンデイングワイヤ24,25で入力端子9a,10a,11a,12a等の端子とFPC18の配線端子19をボンディング接続している。   In the fifth embodiment, as shown in FIG. 16A, the terminals such as the input terminals 9a, 10a, 11a, and 12a and the wiring terminal 19 of the FPC 18 are bonded together by two bonding wires 24 and 25. .

複数本のボンデイングワイヤ24,25をボンディングするに際して、ボンディングピッチ方向に広げるとボンディングピッチ制約からアクチュエータ基板1の幅およびFPC18の幅が広くなり、コスト高を招いてしまう。   When bonding a plurality of bonding wires 24 and 25, if the bonding wires 24 and 25 are widened in the bonding pitch direction, the width of the actuator substrate 1 and the width of the FPC 18 are widened due to bonding pitch restrictions, resulting in high costs.

アクチュエータ基板1の幅を狭く確保したまま、ボンディングする方法としては千鳥配置でボンディングすることが一般的に用いられているが、アクチュエータ基板1の電極長さを長くする必要性が出てきてしまう。   As a method of bonding while the width of the actuator substrate 1 is ensured to be narrow, bonding in a staggered arrangement is generally used, but it becomes necessary to increase the electrode length of the actuator substrate 1.

ここで、必要なのはアクチュエータ基板1の幅を広げることなく、また入力端子9a,10a,11a,12a等の端子(電極)の長さ(電極長)も長くせず複数本のボンデイングワイヤ24,25をボンディングすることが求められる。   Here, what is required is a plurality of bonding wires 24, 25 without increasing the width of the actuator substrate 1 and without increasing the length (electrode length) of the terminals (electrodes) such as the input terminals 9a, 10a, 11a, 12a. Are required to be bonded.

本実施例では、複数本のボンデイングワイヤ24,25を同一線上に多段でボンディングしている。即ち、短い方のボンデイングワイヤ24を先ず先に入力端子9a,10a,11a,12a等の端子(電極)とFPC18の配線端子19とにボンデイングした後、長い方のボンデイングワイヤ25を入力端子9a,10a,11a,12a等の端子(電極)とFPC18の配線端子19にボンデイングする。この際、ボンデイングワイヤ24,25は、図16(a)に示したように上下に間隔をおいて湾曲させられていると共に、図16(b),図16(c)に示したように重なるように配設されている。   In this embodiment, a plurality of bonding wires 24 and 25 are bonded in multiple stages on the same line. That is, the shorter bonding wire 24 is first bonded to the terminals (electrodes) such as the input terminals 9a, 10a, 11a, and 12a and the wiring terminal 19 of the FPC 18, and then the longer bonding wire 25 is connected to the input terminals 9a, Bonding is performed to terminals (electrodes) 10a, 11a, 12a and the like and wiring terminals 19 of the FPC 18. At this time, the bonding wires 24 and 25 are curved with a space therebetween in the vertical direction as shown in FIG. 16A and overlap as shown in FIGS. 16B and 16C. It is arranged like this.

また、ボンデイングワイヤ24,25は1stボンディングをFPC18側とし、1段目のボンデイングワイヤ24は2段目のボンデイングワイヤ25と接触しない位置にボンディングしている。   Further, the bonding wires 24 and 25 have the first bonding on the FPC 18 side, and the first-stage bonding wire 24 is bonded at a position where it does not contact the second-stage bonding wire 25.

更に、ボンデイングワイヤ24,25は2ndボンディングをアクチュエータ基板1側とし、一段目のボンデイングワイヤ24のボンディング時のキャピラリ等によるボンディング痕(図16(c)の波線の部分)24aと2段目のボンデイングワイヤ25のボンディング時のボンディング痕(図16(c)の波線の部分)25aとが重なる状態でボンディングしている。   Further, the bonding wires 24 and 25 have 2nd bonding on the side of the actuator substrate 1, and bonding marks (a portion indicated by a wavy line in FIG. 16 (c)) 24a and bonding at the second stage are bonded by a capillary or the like when bonding the first stage bonding wire 24. Bonding is performed in a state where a bonding mark (a portion indicated by a wavy line in FIG. 16C) 25a at the time of bonding of the wire 25 overlaps.

本構成では電極膜厚を厚く形成しており、ボンディング痕が重なる状態においても良好なボンディング品質を確保できることが分かっている。   In this configuration, the electrode film is formed thick, and it has been found that good bonding quality can be ensured even when bonding marks overlap.

図17,図18は、実施例6を示したものである。この実施例6は、実施例1〜5の高密度液体吐出ヘッド(インクジェットヘッド)を画像形成装置に適用した例を示したものである。   17 and 18 show the sixth embodiment. The sixth embodiment shows an example in which the high-density liquid ejection head (inkjet head) of the first to fifth embodiments is applied to an image forming apparatus.

この画像形成装置は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材であるガイドロッド101とガイドレール102とでキャリッジ103を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータ104で駆動プーリ106Aと従動プーリ106B間に架け渡したタイミングベルト105を介して矢示方向(主走査方向)に移動走査する。   In this image forming apparatus, a carriage 103 is slidably held in a main scanning direction by a guide rod 101 and a guide rail 102 that are horizontally mounted on left and right side plates (not shown), and a driving pulley 106A is driven by a main scanning motor 104. And the driven pulley 106B are moved and scanned in the direction indicated by the arrow (main scanning direction) via the timing belt 105.

このキャリッジ103には、例えば、カラー画像形成用の記録ヘッド107が保持されている。この記録ヘッド107は、ブラック(K)の記録液(インク)の液滴(インク滴)を吐出する高密度液体吐出ヘッド107k、シアン(C)の色の記録液(インク)の色の液滴(インク滴)を吐出する高密度液体吐出ヘッド107c、マゼンタ(M)の色の記録液(インク)の液滴(インク滴)を吐出する高密度液体吐出ヘッド107m、イエロー(Y)の色の記録液(インク)の液滴(インク滴)を吐出する高密度液体吐出ヘッド107yを備えている。この高密度液体吐出ヘッド107k、107c、107m、107yには、実施例1〜5の高密度液体吐出ヘッドのいずれかの構成が用いられている。   For example, a recording head 107 for forming a color image is held on the carriage 103. The recording head 107 includes a high-density liquid ejection head 107k that ejects droplets (ink droplets) of black (K) recording liquid (ink), and a color droplet of cyan (C) color recording liquid (ink). High-density liquid ejection head 107c that ejects (ink droplets), high-density liquid ejection head 107m that ejects droplets (ink droplets) of magenta (M) color recording liquid (ink), and yellow (Y) color A high-density liquid ejection head 107y that ejects droplets (ink droplets) of recording liquid (ink) is provided. Any of the configurations of the high-density liquid ejection heads of Examples 1 to 5 is used for the high-density liquid ejection heads 107k, 107c, 107m, and 107y.

また、高密度液体吐出ヘッド107k、107c、107m、107yは、主走査方向に沿う方向に配置されていると共に、液滴吐出方向が下方に向けて装着されている。なお、ここでは独立した高密度液体吐出ヘッドを用いているが、各色の記録液の液滴を吐出する複数のノズル列を有する1又は複数のヘッドを用いる構成とすることもできる。また、色の数及び配列順序はこれに限るものではない。   Further, the high-density liquid ejection heads 107k, 107c, 107m, and 107y are arranged in a direction along the main scanning direction, and are mounted with the droplet ejection direction facing downward. In addition, although the independent high-density liquid discharge head is used here, it is also possible to employ a configuration in which one or a plurality of heads having a plurality of nozzle rows that discharge the recording liquid droplets of each color are used. Further, the number of colors and the arrangement order are not limited to this.

キャリッジ103には、記録ヘッド107に各色のインクを供給するための各色のサブタンク108を搭載している。このサブタンク108にはインク供給チューブ109を介して図示しないメインタンク(インクカートリッジ)からインクが補充供給される。   The carriage 103 is equipped with a sub tank 108 for each color for supplying each color ink to the recording head 107. Ink is supplied to the sub tank 108 from a main tank (ink cartridge) (not shown) via an ink supply tube 109.

一方、給紙カセット110などの用紙積載部(圧板)111上に積載した被記録媒体(用紙)112を給紙するための給紙部として、用紙積載部111から用紙112を1枚ずつ分離給送する半月コロ(給紙ローラ)113及び給紙ローラ113に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド114を備え、この分離パッド114は給紙ローラ113側に付勢されている。   On the other hand, as a sheet feeding unit for feeding a recording medium (sheet) 112 loaded on a sheet stacking unit (pressure plate) 111 such as a sheet feeding cassette 110, the sheets 112 are separated and fed from the sheet stacking unit 111 one by one. Opposite to the half-moon roller (feed roller) 113 and the feed roller 113 to be fed, a separation pad 114 made of a material having a large friction coefficient is provided, and this separation pad 114 is urged toward the feed roller 113 side.

そして、この給紙部から給紙された用紙112を記録ヘッド107の下方側で搬送するための搬送部として、用紙112を静電吸着して搬送するための搬送ベルト121と、給紙部からガイド115を介して送られる用紙112を搬送ベルト121との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ122と、略鉛直上方に送られる用紙112を略90°方向転換させて搬送ベルト121上に倣わせるための搬送ガイド123と、押さえ部材124で搬送ベルト121側に付勢された加圧コロ125A及び先端加圧コロ125Bとを備えている。また、搬送ベルト121表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ126を備えている。   As a transport unit for transporting the paper 112 fed from the paper feed unit below the recording head 107, a transport belt 121 for electrostatically attracting and transporting the paper 112, and a paper feed unit A counter roller 122 for transporting the paper 112 fed through the guide 115 while sandwiching it between the transport belt 121 and the paper 112 fed substantially vertically upward is changed by about 90 ° and copied on the transport belt 121. And a pressure roller 125 </ b> A and a tip pressure roller 125 </ b> B urged toward the conveyance belt 121 by the pressing member 124. In addition, a charging roller 126 that is a charging unit for charging the surface of the conveyance belt 121 is provided.

ここで、搬送ベルト121は、無端状ベルトであり、搬送ローラ127とテンションローラ128との間に掛け渡されて、副走査モータ131からタイミングベルト132及びタイミングローラ133を介して搬送ローラ127が回転されることで、ベルト搬送方向(副走査方向)に周回するように構成している。なお、搬送ベルト121の裏面側には記録ヘッド107による画像形成領域に対応してガイド部材129を配置している。   Here, the conveyance belt 121 is an endless belt, and is stretched between the conveyance roller 127 and the tension roller 128, and the conveyance roller 127 rotates from the sub-scanning motor 131 via the timing belt 132 and the timing roller 133. By doing so, it is configured to go around in the belt conveyance direction (sub-scanning direction). A guide member 129 is disposed on the back side of the conveyance belt 121 in correspondence with the image forming area formed by the recording head 107.

帯電ローラ126は、搬送ベルト121の表層に接触し、搬送ベルト121の回動に従動して回転するように配置され、加圧力として軸の両端に各2.5Nをかけている。   The charging roller 126 is arranged so as to contact the surface layer of the conveyor belt 121 and rotate following the rotation of the conveyor belt 121, and applies 2.5N to both ends of the shaft as a pressing force.

さらに、記録ヘッド107で記録された用紙112を排紙するための排紙部として、搬送ベルト121から用紙112を分離するための分離部と、排紙ローラ152及び排紙コロ153と、排紙される用紙112をストックする排紙トレイ154とを備えている。   Further, as a paper discharge unit for discharging the paper 112 recorded by the recording head 107, a separation unit for separating the paper 112 from the conveying belt 121, a paper discharge roller 152 and a paper discharge roller 153, and paper discharge A paper discharge tray 154 for stocking the paper 112 to be printed.

また、背部には両面給紙ユニット155が着脱自在に装着されている。この両面給紙ユニット155は搬送ベルト121の逆方向回転で戻される用紙112を取り込んで反転させて再度カウンタローラ122と搬送ベルト121との間に給紙する。   A double-sided paper feeding unit 155 is detachably mounted on the back. The double-sided paper feeding unit 155 takes in the paper 112 returned by the reverse rotation of the transport belt 121, reverses it, and feeds it again between the counter roller 122 and the transport belt 121.

さらに、図18に示すように、キャリッジ103の走査方向の一方側の非印字領域には、記録ヘッド107のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構156を配置している。   Further, as shown in FIG. 18, a maintenance / recovery mechanism 156 for maintaining and recovering the state of the nozzles of the recording head 107 is disposed in the non-printing area on one side of the carriage 103 in the scanning direction.

この維持回復機構156は、記録ヘッド107の各ノズル面をキャピングするための各キャップ157と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード158と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行なうときの液滴を受ける空吐出受け159などを備えている。   The maintenance / recovery mechanism 156 includes a cap 157 for capping each nozzle surface of the recording head 107, a wiper blade 158 which is a blade member for wiping the nozzle surface, and a discharge unit for discharging the thickened recording liquid. An empty discharge receiver 159 for receiving droplets when performing empty discharge for discharging droplets that do not contribute to recording is provided.

このように構成した画像形成装置においては、給紙部から用紙112が1枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙112はガイド115で案内され、搬送ベルト121とカウンタローラ122との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド123で案内されて先端加圧コロ125Bで搬送ベルト121に押し付けられ、略90°搬送方向を転換される。   In the image forming apparatus configured as described above, the sheets 112 are separated and fed one by one from the sheet feeding unit, and the sheet 112 fed substantially vertically upward is guided by the guide 115, and includes the conveyance belt 121 and the counter roller 122. The leading end is guided by the conveying guide 123 and pressed against the conveying belt 121 by the leading end pressing roller 125B, and the conveying direction is changed by about 90 °.

このとき、図示しない制御回路によってACバイアス供給部から帯電ローラ126に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト121が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト121上に用紙112が給送されると、用紙112が搬送ベルト121に静電力で吸着され、搬送ベルト121の周回移動によって用紙112が副走査方向に搬送される。   At this time, a positive voltage output and a negative output are alternately repeated from the AC bias supply unit to the charging roller 126 by a control circuit (not shown), that is, a charging voltage pattern in which an alternating voltage is applied and the conveying belt 121 alternates. That is, plus and minus are alternately charged in a band shape with a predetermined width in the sub-scanning direction which is the circumferential direction. When the paper 112 is fed onto the conveyance belt 121 charged alternately with plus and minus, the paper 112 is attracted to the conveyance belt 121 by electrostatic force, and the paper 112 is conveyed in the sub-scanning direction by the circular movement of the conveyance belt 121. Is done.

そこで、キャリッジ103を往路及び復路方向に移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド107を駆動することにより、停止している用紙112にインク滴を吐出して1行分を記録し、用紙112を所定量搬送後、次の行の記録を行う。
記録終了信号又は用紙1
用紙112の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙112を排紙トレイ154に排紙する。
Therefore, by driving the recording head 107 according to the image signal while moving the carriage 103 in the forward and backward directions, ink droplets are ejected onto the stopped paper 112 to record one line, and the paper 112 is After transporting a predetermined amount, the next line is recorded.
Recording end signal or paper 1
Upon receiving a signal that the trailing edge of the paper 112 has reached the recording area, the recording operation is terminated, and the paper 112 is discharged onto the paper discharge tray 154.

また、両面印刷の場合には、表面(最初に印刷する面)の記録が終了したときに、搬送ベルト121を逆回転させることで、記録済みの用紙112を両面給紙ユニット155内に送り込み、用紙112を反転させて(裏面が印刷面となる状態にして)再度カウンタローラ122と搬送ベルト121との間に給紙し、タイミング制御を行って、前述したと同様に搬送ベル121上に搬送して裏面に記録を行った後、排紙トレイ154に排紙する
また、印字(記録)待機中にはキャリッジ103は維持回復機構156側に移動されて、キャップ157で記録ヘッド107のノズル面がキャッピングされて、ノズルを湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、キャップ157で記録ヘッド107をキャッピングした状態でノズルから記録液を吸引し(「ノズル吸引」又は「ヘッド吸引」という。)し、増粘した記録液や気泡を排出する回復動作を行い、この回復動作によって記録ヘッド107のノズル面に付着したインクを清掃除去するためにワイパーブレード158でワイピングを行なう。また、記録開始前、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する空吐出動作を行う。これによって、記録ヘッド107の安定した吐出性能を維持する。
In the case of double-sided printing, when recording on the front surface (surface to be printed first) is completed, the recording belt 112 is fed into the double-sided paper feeding unit 155 by rotating the conveyor belt 121 in the reverse direction. The paper 112 is reversed (with the back surface being the printing surface), and is fed again between the counter roller 122 and the conveyor belt 121. The timing is controlled, and the sheet is conveyed onto the conveyor bell 121 as described above. Then, after recording on the back surface, the paper is discharged to the paper discharge tray 154. Also, during printing (recording) standby, the carriage 103 is moved to the maintenance / recovery mechanism 156 side, and the nozzle surface of the recording head 107 is moved by the cap 157. Capping is performed to prevent ejection failure due to ink drying by keeping the nozzle in a wet state. In addition, the recording liquid is sucked from the nozzle in a state where the recording head 107 is capped by the cap 157 (referred to as “nozzle suction” or “head suction”), and a recovery operation is performed to discharge the thickened recording liquid or bubbles. Wiping is performed by the wiper blade 158 in order to clean and remove ink adhering to the nozzle surface of the recording head 107 by this recovery operation. In addition, an idle ejection operation for ejecting ink not related to recording is performed before the start of recording or during recording. Thereby, the stable ejection performance of the recording head 107 is maintained.

このようにこの画像形成装置においては本発明に係る高密度液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッドを備えるので、小型化、低コスト化を図るとともに吐出ヘッドサイズが同等で吐出可能なノズル数を増やせることから、更なる高速印刷も可能となる。なお、上記実施形態では本発明をプリンタ構成の画像形成装置に適用した例で説明したが、これに限るものではなく、例えば、プリンタ/ファックス/コピア複合機などの画像形成装置に適用することができる。また、インク以外の液体である記録液や定着処理液などを用いる画像形成装置にも適用することができる。
(補足説明1)
以上説明したように、この発明の実施の形態の高密度液体吐出ヘッドは、複数の液室2が形成されたアクチュエータ基板1と、前記アクチュエータ基板1の一面側に設けられて前記液室2の一端を閉成すると共に前記複数の液室2内の液体をそれぞれ吐出させる複数のノズル6が設けられたノズル板5と、前記アクチュエータ基板1の他面に固着されて前記液室2の他端を閉成する薄膜状の振動板7と、前記各液室2に対応して前記振動板7にそれぞれ設けられ且つ前記各液室2内の液体をそれぞれ加圧する圧力を発生させる複数の薄膜状圧電素子(圧電素子8)と、前記複数の薄膜状圧電素子(圧電素子8)を前記振動板7に設けた入力端子(9a,10a,11a,12a,13)を介して駆動制御する制御装置(駆動IC15)と、前記入力端子(11a,12a,13a)に接続される配線接続用のフレキシブル配線基板(FPC18)を備えている。しかも、前記ノズル板5は前記振動板7の前記入力端子(9a,10a,11a,12a,13)を設けた縁部側がアクチュエータ基板1より大きく形成された延設部5aを有する。また、前記フレキシブル配線基板(FPC18)の配線端子19を設けた配線端部18aが前記延設部5a上に固着され、前記制御装置(駆動IC15)および前記薄膜状圧電素子(圧電素子8)の前記入力端子(9a,10a,11a,12a,13)と前記フレキシブル配線基板(FPC18)の配線端子19が前記ワイヤボンディングにより結線されている。
As described above, since the image forming apparatus includes the recording head constituted by the high-density liquid ejection head according to the present invention, it is possible to reduce the size and cost and to increase the number of ejectable nozzles with the same ejection head size. Therefore, further high-speed printing is possible. In the above embodiment, the present invention has been described with reference to an example in which the present invention is applied to an image forming apparatus having a printer configuration. However, the present invention is not limited to this. For example, the present invention may be applied to an image forming apparatus such as a printer / fax / copier multifunction machine. it can. Further, the present invention can be applied to an image forming apparatus using a recording liquid or a fixing processing liquid that is a liquid other than ink.
(Supplementary explanation 1)
As described above, the high-density liquid ejection head according to the embodiment of the present invention includes the actuator substrate 1 on which a plurality of liquid chambers 2 are formed and the one side of the actuator substrate 1 that is provided on the one surface side of the actuator chamber 1. A nozzle plate 5 provided with a plurality of nozzles 6 for closing one end and discharging the liquid in the plurality of liquid chambers 2 respectively, and the other end of the liquid chamber 2 fixed to the other surface of the actuator substrate 1 A plurality of thin film-like diaphragms 7 that generate pressures that are respectively provided on the diaphragm 7 corresponding to the liquid chambers 2 and pressurize the liquid in the liquid chambers 2. A control device that drives and controls the piezoelectric element (piezoelectric element 8) and the plurality of thin film piezoelectric elements (piezoelectric element 8) via input terminals (9a, 10a, 11a, 12a, 13) provided on the diaphragm 7. (Drive IC15) and front Input terminals are provided (11a, 12a, 13a) the flexible wiring board for wiring connections to be connected to the (FPC 18). In addition, the nozzle plate 5 has an extending portion 5 a in which the edge portion on which the input terminals (9 a, 10 a, 11 a, 12 a, 13) of the diaphragm 7 are provided is formed larger than the actuator substrate 1. Also, a wiring end 18a provided with the wiring terminal 19 of the flexible wiring board (FPC 18) is fixed on the extending portion 5a, and the control device (driving IC 15) and the thin film piezoelectric element (piezoelectric element 8). The input terminals (9a, 10a, 11a, 12a, 13) and the wiring terminals 19 of the flexible wiring board (FPC 18) are connected by the wire bonding.

この構成によれば、圧電素子や駆動IC15の入力端子(9a,10a,11a,12a,13)とフレキシブル配線基板(FPC18)とを高段差のない状態でワイヤボンディングにより結線できると共に、アクチュエータ基板1を小型化して低コスト化ができる。   According to this configuration, the input terminal (9a, 10a, 11a, 12a, 13) of the piezoelectric element or the drive IC 15 and the flexible wiring board (FPC 18) can be connected by wire bonding without a high step, and the actuator substrate 1 Can be reduced in size and cost.

このようにアクチュエータ基板1上に圧電素子8と駆動IC15を実装した高密度液体吐出ヘッドにおいて、ヘッドの入力端子(9a,10a,11a,12a,13)と結線するFPC18をアクチュエータ基板1の外側にてノズル板5上に貼付してワイヤボンディングにより結線することでアクチュエータ基板1のサイズを縮小でき、Siウエハ等からの取れ数を増やすことができヘッドを低コスト化できる
尚、上述した実施例では、前記液室2,ノズル6および薄膜状圧電素子(圧電素子8)の対応するものが液吐出部をそれぞれ形成していると共に、前記液吐出部が複数直線状に配列されている。しかも、前記制御装置(駆動IC15)が前記振動板7の前記複数の液室2のない部分に位置させて前記振動板7上に取り付けられ、前記制御装置(駆動IC15)および前記薄膜状圧電素子(圧電素子8)の入力端子(9a,10a,11a,12a,13a)が前記液吐出部の配列方向の端部に位置させて前記振動板7の縁部に形成されている。
(補足説明2)
また、この発明の実施の形態の高密度液体吐出ヘッドにおいて、前記ノズル板5と前記アクチュエータ基板1との間に中間板(中間部材22)が介装されていると共に、前記中間板(中間部材22)に前記ノズル板5の前記延設部5a上まで延設された取付端部が設けられ、前記フレキシブル配線基板(FPC18)の配線端部18aが前記取付端部を介して前記延設部5a上に固着されている。
As described above, in the high-density liquid ejection head in which the piezoelectric element 8 and the driving IC 15 are mounted on the actuator substrate 1, the FPC 18 connected to the head input terminals (9 a, 10 a, 11 a, 12 a, 13) is disposed outside the actuator substrate 1. Thus, the size of the actuator substrate 1 can be reduced by sticking on the nozzle plate 5 and connecting by wire bonding, the number of removal from the Si wafer or the like can be increased, and the cost of the head can be reduced. The corresponding ones of the liquid chamber 2, the nozzle 6 and the thin film piezoelectric element (piezoelectric element 8) form a liquid discharge portion, and a plurality of the liquid discharge portions are arranged in a straight line. In addition, the control device (drive IC 15) is mounted on the vibration plate 7 so as to be positioned on a portion of the vibration plate 7 where the plurality of liquid chambers 2 are not provided, and the control device (drive IC 15) and the thin film piezoelectric element are mounted. The input terminals (9a, 10a, 11a, 12a, 13a) of the (piezoelectric element 8) are formed at the edge of the diaphragm 7 so as to be positioned at the end of the liquid discharge unit in the arrangement direction.
(Supplementary explanation 2)
In the high-density liquid ejection head according to the embodiment of the present invention, an intermediate plate (intermediate member 22) is interposed between the nozzle plate 5 and the actuator substrate 1, and the intermediate plate (intermediate member). 22) is provided with an attachment end portion that extends to above the extension portion 5a of the nozzle plate 5, and the wiring end portion 18a of the flexible wiring board (FPC 18) is connected to the extension portion via the attachment end portion. It is fixed on 5a.

このようにノズル板5とアクチュエータ基板1との間に中間板(中間部材22)を設け、ヘッドの入力端子(9a,10a,11a,12a,13)と結線するFPC18をアクチュエータ基板1の外側にてその中間板(中間部材22)上に貼付してワイヤボンディングにより結線することでFPC貼付部の剛性を向上できることから、接合部信頼性を向上できる。また、中間板(中間部材22)には連通管の機能も併せ持たせることができ、ノズル板5を薄くしてもコンプライアンスを低減できるため、と出特性を向上できる。
(補足説明3)
また、この発明の実施の形態の高密度液体吐出ヘッドにおいて、前記延設部5aは前記複数の液吐出部の配列方向の両端部側にそれぞれ設けられ、両端部側に前記フレキシブル配線基板(FPC18)が配設されていると共に、前記各前記フレキシブル配線基板(FPC18)の配線端部18aが前記各延設部5a上にそれぞれ固着されている。
Thus, the intermediate plate (intermediate member 22) is provided between the nozzle plate 5 and the actuator substrate 1, and the FPC 18 connected to the input terminals (9a, 10a, 11a, 12a, 13) of the head is arranged outside the actuator substrate 1. Since the rigidity of the FPC pasting portion can be improved by sticking on the intermediate plate (intermediate member 22) and connecting by wire bonding, the reliability of the joint portion can be improved. Further, the intermediate plate (intermediate member 22) can also have the function of a communication pipe, and the compliance can be reduced even if the nozzle plate 5 is made thin, so that the output characteristics can be improved.
(Supplementary explanation 3)
In the high-density liquid discharge head according to the embodiment of the present invention, the extending portions 5a are provided on both ends in the arrangement direction of the plurality of liquid discharge portions, and the flexible wiring board (FPC18) is provided on both ends. ) And a wiring end 18a of each flexible wiring board (FPC 18) is fixed to each extending portion 5a.

この構成によれば、入力端子(9a,10a,11a,12a,13)をヘッドの両側に設けているので、アクチュエータ基板1の小型化を維持しつつ、アクチュエータ基板1上の共通電極配線パターンに流れる電流を2分割できる。これにより、ヘッドの長尺化(ノズル数/列を増やす)に対しても列内での特性ばらつきを抑制することができる。
(補足説明4)
また、この発明の実施の形態の高密度液体吐出ヘッドにおいて、前記フレキシブル配線基板(FPC18)の前記配線端部18aは裏面に貼り付けられた裏打ち板20を介して前記延設部5a上に固着されている。
According to this configuration, since the input terminals (9a, 10a, 11a, 12a, 13) are provided on both sides of the head, the common electrode wiring pattern on the actuator substrate 1 can be used while maintaining the miniaturization of the actuator substrate 1. The flowing current can be divided into two. Thereby, it is possible to suppress variation in characteristics within the row even when the head length is increased (the number of nozzles / row is increased).
(Supplementary explanation 4)
In the high-density liquid discharge head according to the embodiment of the present invention, the wiring end portion 18a of the flexible wiring board (FPC 18) is fixed on the extending portion 5a via a backing plate 20 attached to the back surface. Has been.

この構成によれば、ノズル板5に対して、FPC裏面に裏打ち板20が貼り付けられた状態で接着していることから、接着部の剛性を上げることで曲げストレスに対して、ワイヤボンディング部へのストレスを低減でき、接続部信頼性を向上できる。
(補足説明5)
また、この発明の実施の形態の高密度液体吐出ヘッドにおいて、前記裏打ち板20の厚さがアクチュエータ基板1より厚く形成されている。
According to this configuration, the nozzle plate 5 is bonded with the backing plate 20 attached to the back surface of the FPC, so that the wire bonding portion can be protected against bending stress by increasing the rigidity of the bonding portion. Stress can be reduced and connection reliability can be improved.
(Supplementary explanation 5)
In the high-density liquid ejection head according to the embodiment of the present invention, the backing plate 20 is formed thicker than the actuator substrate 1.

この構成によれば、FPC18の裏打ち板20の厚さをアクチュエータ基板1よりも厚くしているため、アクチュエータ基板1よりも弾性率の低い樹脂板を使用しても十分な剛性を確保することができるとともに接着剤がはみ出したとしてもFPC電極表面への接着剤はみだしは防止できる。
(補足説明6)
また、この発明の実施の形態の高密度液体吐出ヘッドにおいて、前記裏打ち板20がアクチュエータ基板1に突き当てられて接着されている。
According to this configuration, since the thickness of the backing plate 20 of the FPC 18 is thicker than that of the actuator substrate 1, sufficient rigidity can be ensured even if a resin plate having a lower elastic modulus than the actuator substrate 1 is used. In addition, even if the adhesive protrudes, it is possible to prevent the adhesive from protruding onto the surface of the FPC electrode.
(Supplementary explanation 6)
In the high-density liquid ejection head according to the embodiment of the present invention, the backing plate 20 is abutted against and bonded to the actuator substrate 1.

この構成によれば、アクチュエータ基板1に突き当てて接着しているため、薄肉部がなくなり、曲げストレス等に対して、ワイヤボンディングへのストレスを低減でき、接続信頼性を向上できる。
(補足説明7)
また、この発明の実施の形態の高密度液体吐出ヘッドにおいて、前記裏打ち板20のアクチュエータ基板1への突き当て面が前記アクチュエータ基板1に接着されている。
According to this configuration, since the actuator substrate 1 is abutted and bonded, there is no thin portion, stress against wire bonding can be reduced against bending stress and the like, and connection reliability can be improved.
(Supplementary explanation 7)
In the high-density liquid discharge head according to the embodiment of the present invention, the abutting surface of the backing plate 20 against the actuator substrate 1 is bonded to the actuator substrate 1.

この構成によれば、裏打ち板20をアクチュエータ基板1への突き当て部まで接着することにより、裏打ち板20の側面部で接着可能となるので、アクチュエータ基板1とFPC18の接着部においても連続性が確保でき、剛性が大幅に向上し接続信頼性が高くできる。
(補足説明8)
また、この発明の実施の形態の高密度液体吐出ヘッドにおいて、前記アクチュエータ基板1側をワイヤボンディングの2ndボンディング側としている。
According to this configuration, by bonding the backing plate 20 to the abutting portion to the actuator substrate 1, it is possible to bond at the side surface portion of the backing plate 20, so that continuity is also achieved at the bonded portion of the actuator substrate 1 and the FPC 18. Can be ensured, the rigidity is greatly improved, and the connection reliability can be increased.
(Supplementary explanation 8)
In the high-density liquid discharge head according to the embodiment of the present invention, the actuator substrate 1 side is the 2nd bonding side of wire bonding.

この構成によれば、アクチュエータ基板1側をワイヤボンディングの2ndボンディング側に設定しているため、ワイヤボンディング時のリバース動作領域を確保する必要がなくなるため、サブフレーム近傍でボンディングすることが可能となり、アクチュエータ基板1の入力端子長(9a,10a,11a,12a,13)を短くすることができる。このため、アクチュエータ基板1を小さくできる。
(補足説明9)
また、この発明の実施の形態の高密度液体吐出ヘッドにおいて、前記アクチュエータ基板1側の前記入力端子(9a,10a,11a,12a,13)はアルミニウムを主成分として2μm〜4μmの膜厚で形成されている。
According to this configuration, since the actuator substrate 1 side is set to the 2nd bonding side of wire bonding, it is not necessary to secure a reverse operation region at the time of wire bonding. The input terminal length (9a, 10a, 11a, 12a, 13) of the actuator substrate 1 can be shortened. For this reason, the actuator substrate 1 can be made small.
(Supplementary explanation 9)
In the high-density liquid ejection head according to the embodiment of the present invention, the input terminal (9a, 10a, 11a, 12a, 13) on the actuator substrate 1 side is formed with aluminum as a main component and a film thickness of 2 μm to 4 μm. Has been.

この構成によれば、アクチュエータ基板1側の電極がアルミニウムを主成分として2μm〜4μmの膜厚で形成されているので、アクチュエータ基板1が高温プロセスにさらされ、酸化膜が成長しても良好な2ndボンディング品質を確保することができ、配線の狭ピッチ化が可能となる。
(補足説明10)
また、この発明の実施の形態の高密度液体吐出ヘッドにおいて、前記アクチュエータ基板1上の前記電極端子(入力端子9a,10a,11a,12a,13)が前記アクチュエータ基板1のエッジまで延長されていない。
According to this configuration, since the electrode on the actuator substrate 1 side is formed with aluminum as a main component and with a film thickness of 2 μm to 4 μm, the actuator substrate 1 is exposed to a high temperature process and an oxide film grows well. 2nd bonding quality can be ensured and the wiring pitch can be reduced.
(Supplementary explanation 10)
In the high-density liquid discharge head according to the embodiment of the present invention, the electrode terminals (input terminals 9a, 10a, 11a, 12a, 13) on the actuator substrate 1 are not extended to the edge of the actuator substrate 1. .

この構成によれば、アクチュエータ基板1上の電極端子すなわち電極(入力端子9a,10a,11a,12a,13a)が基板エッジまで延長されていないため、FPC18の接着工程での接着剤はみだしがあっても、アクチュエータ基板1の電極(入力端子9a,10a,11a,12a,13a)表面へのはみ出しを抑えられ、ワイヤボンディング性を劣化させることがない。
(補足説明11)
また、この発明の実施の形態の高密度液体吐出ヘッドにおいて、前記薄膜状圧電素子(圧電素子8)への充放電時に電流が流れるVcom、Com端子(入力端子9a,10a,11a,12a)は同一線上に多段でワイヤボンディングしている。
According to this configuration, since the electrode terminals on the actuator substrate 1, that is, the electrodes (input terminals 9a, 10a, 11a, 12a, and 13a) are not extended to the substrate edge, the adhesive in the bonding process of the FPC 18 has a protrusion. However, the protrusion to the electrode (input terminals 9a, 10a, 11a, 12a, 13a) surface of the actuator substrate 1 can be suppressed, and the wire bonding property is not deteriorated.
(Supplementary explanation 11)
In the high-density liquid ejection head according to the embodiment of the present invention, Vcom and Com terminals (input terminals 9a, 10a, 11a, and 12a) through which current flows when charging and discharging the thin film piezoelectric element (piezoelectric element 8) are as follows. Wire bonding is performed in multiple stages on the same line.

この構成に、アクチュエータ基板の薄膜状圧電素子への充放電時に電流が流れるVcom、Com端子(入力端子9a,10a,11a,12a)は大きな電流が流れるため複数本のワイヤをボンディングする必要がある。ここでは、同一線上に多段でワイヤボンディングしていることから、ボンディング幅を抑えることができ、アクチュエータ基板幅およびFPC幅を小さくできる。
(補足説明12)
また、この発明の実施の形態の高密度液体吐出ヘッドにおいて、アクチュエータ基板1側をワイヤボンディングの2ndボンディング側とし、多段にボンディングするボンディング痕が重なっている。
In this configuration, Vcom and Com terminals (input terminals 9a, 10a, 11a, and 12a) through which current flows when charging / discharging the thin film piezoelectric element on the actuator substrate flow a large current, and thus it is necessary to bond a plurality of wires. . Here, since wire bonding is performed in multiple stages on the same line, the bonding width can be suppressed, and the actuator substrate width and the FPC width can be reduced.
(Supplementary explanation 12)
Further, in the high-density liquid discharge head according to the embodiment of the present invention, the actuator substrate 1 side is the 2nd bonding side of wire bonding, and bonding marks for multi-stage bonding overlap.

この構成によれば、アクチュエータ基板1の充放電電流の流れる端子において、多段で同一線上に2ndボンディングするに際し、ボンディング痕が重なる状態としていることから、アクチュエータ基板の電極長さを短くすることができる。
(補足説明13)
また、この発明の実施の形態の画像形成装置は、上述した高密度液体吐出ヘッドを搭載している。
According to this configuration, when the 2nd bonding is performed on the same line in multiple stages at the terminal where the charging / discharging current of the actuator substrate 1 flows, the bonding traces are overlapped, so that the electrode length of the actuator substrate can be shortened. .
(Supplementary explanation 13)
The image forming apparatus according to the embodiment of the present invention is equipped with the above-described high-density liquid ejection head.

この構成によれば、アクチュエータ基板1の小型化を可能とした高密度液体吐出ヘッドを搭載することで低コストの画像形成装置を実現できる。   According to this configuration, a low-cost image forming apparatus can be realized by mounting a high-density liquid ejection head that enables downsizing of the actuator substrate 1.

1 アクチュエータ基板
1a 側縁部
1b 側縁部
2 液室
Lq1 第1液室列
Lq2 第2液室列
3 個別流路
4 個別連通路
5 ノズル板
5a 延設部(突出端部)
6 ノズル
Nz1 第1ノズル列
Nz2 第2ノズル列
7 振動板(薄膜状振動板)
7a 側縁部
7b 側縁部
7c 端部
7P 連通路
8 圧電素子(薄膜状圧電素子)
Pz1 第1圧電素子列
Pz2 第2圧電素子列
9 第1Com配線(第1Comパターン配線)
9a 入力端子(電極)
10 第2Com配線(第2Comパターン配線)
10a 入力端子(電極)
11 Vcom配線(Vcomパターン配線)
11a 入力端子(電極)
12 Vcom配線(Vcomパターン配線)
12a 入力端子(電極)
13 入力端子(電極)
14 下フレーム板(サブフレーム)
14a 振動許容凹部
14b 配設空間
15 駆動IC(制御装置)
16 上フレーム板(上フレーム)
16a 供給口
16b 供給口
17a 第1共通液室
17b 第2共通液室
18 FPC(フレキシブル配線基板)
18a 配線端部
19 配線端子
20 裏打ち板
21 ボンデイングワイヤ
22 中間部材(中間板)
22a 連通穴
23 FPC用接着剤
24 ボンデイングワイヤ
24a ボンディング痕
25 ボンデイングワイヤ
25a ボンディング痕

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Actuator board | substrate 1a Side edge part 1b Side edge part 2 Liquid chamber Lq1 1st liquid chamber row | line | column Lq2 2nd liquid chamber row | line | column 3 Individual flow path 4 Individual communication path 5 Nozzle plate 5a Extension part (protruding end part)
6 nozzles Nz1 first nozzle row Nz2 second nozzle row 7 diaphragm (thin film diaphragm)
7a Side edge 7b Side edge 7c End 7P Communication path 8 Piezoelectric element (thin film piezoelectric element)
Pz1 First piezoelectric element array Pz2 Second piezoelectric element array 9 First Com wiring (first Com pattern wiring)
9a Input terminal (electrode)
10 Second Com wiring (second Com pattern wiring)
10a Input terminal (electrode)
11 Vcom wiring (Vcom pattern wiring)
11a Input terminal (electrode)
12 Vcom wiring (Vcom pattern wiring)
12a Input terminal (electrode)
13 Input terminal (electrode)
14 Lower frame plate (subframe)
14a Vibration allowable recess 14b Installation space 15 Drive IC (control device)
16 Upper frame plate (upper frame)
16a supply port 16b supply port 17a first common liquid chamber 17b second common liquid chamber 18 FPC (flexible wiring board)
18a Wiring end 19 Wiring terminal 20 Backing plate 21 Bonding wire 22 Intermediate member (intermediate plate)
22a Communicating hole 23 Adhesive for FPC 24 Bonding wire 24a Bonding mark 25 Bonding wire 25a Bonding mark

特開2011−110743号公報JP 2011-110743 A 特開2009−255444号公報JP 2009-255444 A

Claims (13)

複数の液室が形成されたアクチュエータ基板と、
前記アクチュエータ基板の一面側に設けられて前記液室の一端を閉成すると共に前記複数の液室内の液体をそれぞれ吐出させる複数のノズルが設けられたノズル板と、
前記アクチュエータ基板の他面に固着されて前記液室の他端を閉成する薄膜状の振動板と、
前記各液室に対応して前記振動板にそれぞれ設けられ且つ前記各液室内の液体をそれぞれ加圧する圧力を発生させる複数の薄膜状圧電素子と、
前記複数の薄膜状圧電素子を前記振動板に設けた入力端子を介して駆動制御する制御装置と、
前記入力端子に接続される配線接続用のフレキシブル配線基板を備える高密度液体吐出ヘッドであって、
前記ノズル板は前記振動板の入力端子を設けた縁部側がアクチュエータ基板より大きく形成された延設部を有すると共に、
前記フレキシブル配線基板の配線端子を設けた配線端部が前記延設部上に固着され、前記制御装置および前記薄膜状圧電素子の前記入力端子と前記フレキシブル配線基板の配線端子が前記ワイヤボンディングにより結線されていることを特徴とする高密度液体吐出ヘッド。
An actuator substrate formed with a plurality of liquid chambers;
A nozzle plate provided on one side of the actuator substrate and provided with a plurality of nozzles for closing one end of the liquid chamber and discharging the liquid in the plurality of liquid chambers;
A thin-film diaphragm fixed to the other surface of the actuator substrate and closing the other end of the liquid chamber;
A plurality of thin film piezoelectric elements respectively provided on the diaphragm corresponding to the liquid chambers and generating pressures for pressurizing the liquids in the liquid chambers;
A control device that drives and controls the plurality of thin film piezoelectric elements via an input terminal provided on the diaphragm;
A high-density liquid ejection head comprising a flexible wiring substrate for wiring connection connected to the input terminal,
The nozzle plate has an extending portion in which the edge side where the input terminal of the diaphragm is provided is formed larger than the actuator substrate,
The wiring end portion provided with the wiring terminal of the flexible wiring board is fixed on the extending portion, and the input terminal of the control device and the thin film piezoelectric element and the wiring terminal of the flexible wiring board are connected by the wire bonding. A high-density liquid discharge head characterized by being made.
請求項1に記載の高密度液体吐出ヘッドにおいて、前記ノズル板と前記アクチュエータ基板との間に中間板が介装されていると共に、前記中間板に前記ノズル板の前記延設部上まで延設された取付端部が設けられ、前記フレキシブル配線基板の配線端部が前記取付端部を介して前記延設部上に固着されていることを特徴とする高密度液体吐出ヘッド。   2. The high-density liquid discharge head according to claim 1, wherein an intermediate plate is interposed between the nozzle plate and the actuator substrate, and the intermediate plate extends to the extension portion of the nozzle plate. A high-density liquid ejection head, comprising: a mounting end portion, wherein the wiring end portion of the flexible wiring board is fixed on the extension portion via the mounting end portion. 請求項1または2に記載の高密度液体吐出ヘッドにおいて、前記延設部は前記複数の液吐出部の配列方向の両端部側にそれぞれ設けられ、両端部側に前記フレキシブル配線基板が配設されていると共に、前記各前記フレキシブル配線基板の配線端部が前記各延設部上にそれぞれ固着されていることを特徴とする高密度液体吐出ヘッド。   3. The high-density liquid ejection head according to claim 1, wherein the extending portions are respectively provided on both end sides in the arrangement direction of the plurality of liquid ejection portions, and the flexible wiring board is provided on both end sides. And a wiring end portion of each of the flexible wiring boards is fixed to each of the extending portions. 請求項2又は3に記載の高密度液体吐出ヘッドにおいて、前記フレキシブル配線基板の前記配線端部は裏面に貼り付けられた裏打ち板を介して前記延設部上に固着されていることを特徴とする高密度液体吐出ヘッド。   The high-density liquid discharge head according to claim 2 or 3, wherein the wiring end portion of the flexible wiring board is fixed on the extended portion via a backing plate attached to the back surface. High density liquid discharge head. 請求項4に記載の高密度液体吐出ヘッドにおいて、前記裏打ち板の厚さがアクチュエータ基板より厚いことを特徴とする高密度液体吐出ヘッド。   5. The high-density liquid ejection head according to claim 4, wherein the backing plate is thicker than the actuator substrate. 請求項4に記載の高密度液体吐出ヘッドにおいて、前記裏打ち板がアクチュエータ基板に突き当てられて接着されていることを特徴とする高密度液体吐出ヘッド。   5. The high-density liquid discharge head according to claim 4, wherein the backing plate is abutted against and bonded to the actuator substrate. 請求項6に記載の高密度液体吐出ヘッドにおいて、前記裏打ち板のアクチュエータ基板への突き当て面が前記アクチュエータ基板に接着されていることを特徴とする高密度液体吐出ヘッド。   The high-density liquid discharge head according to claim 6, wherein an abutting surface of the backing plate to the actuator substrate is bonded to the actuator substrate. 請求項1〜7のいずれか一つに記載の高密度液体吐出ヘッドにおいて、前記アクチュエータ基板側をワイヤボンディングの2ndボンディング側とすることを特徴とする高密度液体吐出ヘッド。   8. The high-density liquid discharge head according to claim 1, wherein the actuator substrate side is a 2nd bonding side of wire bonding. 請求項1〜8のいずれか一つに記載の高密度液体吐出ヘッドにおいて、前記アクチュエータ基板側の前記入力端子はアルミニウムを主成分として2μm〜4μmの膜厚で形成されている電極端子であることを特徴とする高密度液体吐出ヘッド。   9. The high-density liquid ejection head according to claim 1, wherein the input terminal on the actuator substrate side is an electrode terminal formed of aluminum as a main component and having a film thickness of 2 μm to 4 μm. A high-density liquid discharge head characterized by 請求項1〜9のいずれか一つに記載の高密度液体吐出ヘッドにおいて、前記アクチュエータ基板上の前記電極端子が前記アクチュエータ基板のエッジまで延長されていないことを特徴とする高密度液体吐出ヘッド。   10. The high density liquid discharge head according to claim 1, wherein the electrode terminal on the actuator substrate is not extended to an edge of the actuator substrate. 11. 請求項1〜10のいずれか一つに記載の高密度液体吐出ヘッドにおいて、前記薄膜状圧電素子への充放電時に電流が流れるVcom、Com端子は同一線上に多段でワイヤボンディングしていることを特徴とする高密度液体吐出ヘッド。   11. The high-density liquid ejection head according to claim 1, wherein Vcom and Com terminals through which a current flows when charging and discharging the thin film piezoelectric element are wire-bonded in multiple stages on the same line. A high-density liquid discharge head that is characterized. 請求項10に記載の高密度液体吐出ヘッドにおいて、アクチュエータ基板側をワイヤボンディングの2ndボンディング側とし、多段にボンディングするボンディング痕が重なっていることを特徴とする高密度液体吐出ヘッド。   The high-density liquid discharge head according to claim 10, wherein the actuator substrate side is a 2nd bonding side of wire bonding, and bonding marks for multi-stage bonding are overlapped. 請求項1〜12ののいずれか一つに記載の高密度液体吐出ヘッドを搭載したことを特徴とする画像形成装置。   An image forming apparatus comprising the high-density liquid ejection head according to claim 1.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016092400A (en) * 2014-11-04 2016-05-23 株式会社リコー Holding structure of wiring member, liquid discharge head and liquid discharge device
US9498950B2 (en) 2014-11-04 2016-11-22 Ricoh Company, Ltd. Retaining structure of wiring member, liquid discharge head, liquid discharge device, and liquid discharge apparatus
EP4338964A1 (en) * 2022-09-16 2024-03-20 Ricoh Company, Ltd. Liquid discharge head, liquid discharge head unit, and liquid discharge apparatus

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