JP2014146677A - 配線構造体、液滴吐出ヘッドおよび液滴吐出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】液滴吐出ヘッドは、端子271,272が形成された振動板23と、振動板23に接合され、端子271に電気的に接続された配線281が形成された側面であって、板面に対して傾斜した傾斜面247を有するリザーバー形成基板24と、振動板23に接合され、端子272に電気的に接続された配線283が形成された側面であって、傾斜面247に沿って板面に対して傾斜した傾斜面311を有する配線基板31と、を備える。
【選択図】図3
Description
例えば、圧電駆動方式の液滴吐出ヘッドは、インクを貯留するリザーバーと、リザーバーに連通する複数の圧力発生室と、複数の圧力発生室にそれぞれ連通する複数のノズルと、複数の圧力発生室内の圧力をそれぞれ変化させる複数の圧電素子と、複数の圧電素子を駆動するドライバーICとを備える。
そこで、特許文献1に記載の液滴吐出ヘッドでは、リザーバー形成用基板の側面を傾斜面とし、その傾斜面に、ドライバーICと圧電素子とを電気的に接続する配線を形成している。
しかし、特許文献1に記載の液滴吐出ヘッドでは、配線が形成される面がリザーバー形成用基板の1つの側面であるため、配線同士のピッチの最小部が圧電素子の端子同士のピッチと同程度となってしまう。そのため、圧電素子の端子同士のピッチを小さくすると、配線の形成が難しいという問題があった。
本発明の配線構造体は、第1端子および第2端子が形成されたベース基板と、
前記ベース基板に接合され、前記第1端子に電気的に接続される第1配線が形成され、前記ベース基板に対して鋭角をなす第1傾斜面を有する第1配線基板と、
前記ベース基板に接合され、前記第2端子に電気的に接続される第2配線が形成され、前記第1傾斜面に沿って前記ベース基板に対して傾斜する第2傾斜面を有する第2配線基板と、を備えることを特徴とする。
これにより、第1配線基板上に配置した半導体素子またはICパッケージと第3端子および第4端子とを容易に電気的に接続することができる。
これにより、第2配線と第4端子との電気的接続を容易かつ確実に行うことができる。また、第1配線と第2配線との間の隙間を大きくすることができることから、第1配線と第2配線との間の短絡を防止することができる。その結果、配線構造体の信頼性を高めることができる。
これにより、第1配線同士間のピッチ、および、第2配線同士間のピッチを大きくし、その結果、第1配線および第2配線の形成を容易なものとすることができる。
また、本発明の配線構造体では、前記第2配線は、前記第2傾斜面から前記第2配線基板の前記ベース基板側の面まで延びていることが好ましい。
これにより、ベース基板と第2配線基板との間で第2端子と第2配線とを接合することができる。そのため、第2端子と第2配線との電気的接続が容易となる。
これにより、第2配線と第2端子との電気的接続を容易かつ確実に行うことができる。また、第2配線と第1端子との間の隙間を大きくすることができることから、第2配線と第1端子との間の短絡を防止することができる。その結果、配線構造体の信頼性を高めることができる。
これにより、第1配線基板と第2配線基板とを接合し、配線構造体の機械的強度の向上を図ることができる。また、第1配線と第2配線との間に絶縁性の接着剤を介在させることができることから、第2配線と第2端子との間の短絡を防止することができる。その結果、配線構造体の信頼性を高めることができる。
これにより、ベース基板と第1配線基板および第2配線基板とを接合し、配線構造体の機械的強度の向上を図ることができる。また、第1配線と第2端子との間、および、第2配線と第1端子との間にそれぞれ絶縁性の接着剤を介在させることができることから、これらの間の短絡を防止することができる。その結果、配線構造体の信頼性を高めることができる。
前記第1傾斜面および前記第2傾斜面は、それぞれ、シリコンの結晶面に沿って形成されていることが好ましい。
これにより、第1傾斜面および第2傾斜面を高い寸法精度で形成することができる。その結果、所望部位の電気的接続をより確実かつ容易なものとするとともに、不本意な部位間の短絡を防止し、配線構造体の信頼性を高めることができる。
このような液滴吐出ヘッドによれば、液滴を吐出する複数のノズル間の狭ピッチ化が容易となる。
本発明の液滴吐出装置は、本発明の液滴吐出ヘッドを備えることを特徴とする。
このような液滴吐出装置によれば、高精細な液滴吐出を実現することができる。
図1は、本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッド(配線構造体)を示す斜視図、図2は、図1中のA−A線断面図である。また、図3は、図1に示す液滴吐出ヘッドのベース基板、第1配線基板および第2配線基板を説明するための図である。また、図4は、図2に示すベース基板の第1端子と第1配線基板の第1配線および第3端子とを説明するための断面図、図5は、図2に示すベース基板の第2端子と第1配線基板の第4端子と第2配線基板の第2配線とを説明するための断面図である。
この液滴吐出ヘッド1は、ノズル基板21(ノズルプレート)と、流路形成基板22と、振動板23と、リザーバー形成基板24(第1配線基板)と、複数の圧電素子25と、コンプライアンス基板26と、配線基板31(第2配線基板)と、IC(Integrated Circuit)パッケージ9と有する。
このような液滴吐出ヘッド1では、圧電素子25が振動板23を振動させることにより、流路形成基板22に形成された流路221の圧力発生室222内の圧力を変化させ、ノズル基板21に形成された吐出口211からインク300を液滴として吐出する。
(ノズル基板)
図2に示すように、ノズル基板21には、その厚さ方向に貫通する複数の吐出口211(ノズル)が形成されている。本実施形態では、この複数の吐出口211は、行列状に配置されている。より具体的には、ノズル基板21は、Y軸方向を長手方向とする長尺状をなしており、複数の吐出口211は、ノズル基板21の長手方向(Y軸方向)にn行(nは1以上の整数)、幅方向(X軸方向)に2列に配置されている。
また、このようなノズル基板21は、例えば、上述したような材料で構成された基板にエッチング、レーザー加工等により吐出口211を形成することにより得ることができる。
流路形成基板22には、各吐出口211に向かってインク300が通過する流路221が形成されている。図2に示すように、流路221は、複数の圧力発生室222と、中継室223(連通部)と、複数の圧力発生室222をそれぞれ中継室223と連通させる複数の連通路224(供給路)とを有する。
中継室223は、圧力発生室222に対してインク300の流通方向での上流側に設けられている。
このような流路形成基板22の構成材料としては、特に限定されず、例えば、前述したノズル基板21の構成材料と同じ材料を用いることができる。
また、このような流路形成基板22は、例えば、上述したような材料で構成された基板にエッチングにより流路221を形成することにより得ることができる。
振動板23は、その厚さ方向に振動可能に構成されている。また、振動板23は、その一部が圧力発生室222に臨んでいる。すなわち、振動板23の一部は、圧力発生室222を区画形成する壁部の一部を構成している。これにより、振動板23が振動することにより、圧力発生室222内の圧力が変化して、当該圧力発生室222から吐出口211を介してインク300を液滴として吐出することができる。
弾性膜231は、例えば1〜2μm程度の厚さの酸化シリコン膜で構成されている。また、下電極膜232は、例えば0.2μm程度の厚さの金属膜で構成されている。この下電極膜232は、複数の圧電素子25の共通電極としても機能する。
リザーバー形成基板24には、インク300を一時的に貯留するリザーバー241が、前述した流路形成基板22の複数の流路221にそれぞれ連通して形成されている。図2に示すように、リザーバー241は、第1室242(リザーバー部)と、第2室243(導入路)と、第1室242と第2室243とを連通させる連通路244とを有する。
第2室243は、第1室242に対してインク300の流通方向での上流側に設けられている。
なお、液滴吐出ヘッド1では、中継室223がリザーバー241の一部を構成しているということもできる。
また、リザーバー形成基板24には、複数の圧電素子25を収納する圧電素子収納室245が形成されている。この圧電素子収納室245は、リザーバー241と独立して形成されている。
また、この貫通部246の内壁面は、リザーバー形成基板24の板面に対して傾斜しており、振動板23に対して鋭角をなす傾斜面247(第1傾斜面)を構成する。この傾斜面247およびその近傍には、帯状の複数の配線281および複数の配線282が形成されており(図3(a)参照)、この複数の配線281、282と後述する配線基板31の複数の配線283とは、配線パターン28を構成する。
また、リザーバー形成基板24の表面(少なくとも配線281、282が形成される面)には、絶縁膜が形成されている。例えば、リザーバー形成基板24がシリコンで構成されている場合、熱酸化によりシリコン酸化膜を絶縁膜として形成することができる。このような絶縁膜が形成されていることにより、配線281、282間の短絡を防止することができる。
複数の圧電素子25は、それぞれ、前述した流路形成基板22とリザーバー形成基板24との間に配されている。また、複数の圧電素子25は、前述した複数の吐出口211および複数の圧力発生室222にそれぞれ対応して設けられている。
各圧電素子25は、下電極膜232側から順に圧電体膜251と、上電極膜252とを積層して構成されている。なお、前述したように、下電極膜232が複数の圧電素子25の共通電極としても機能することから、複数の圧電素子25は、下電極膜232と複数の圧電体膜251と複数の上電極膜252とで構成されているということもできる。
なお、端子27については、後述する配線基板31の説明と併せて後に詳述する。
コンプライアンス基板26は、リザーバー形成基板24側から順に封止膜261と固定板262とを積層して構成されている。
封止膜261は、可撓性を有する材料(例えば、厚さ6μm程度のポリフェニレンスルフィドフィルム)で構成されている。この封止膜261の一部は、リザーバー241に臨んでいる。また、固定板262は、金属材料等のような比較的硬質の材料(例えば、厚さ30μm程度のステンレス鋼)で構成されている。この固定板262には、封止膜261のリザーバー241に臨む部分に対応する領域が欠損した欠損部263が形成されている。
また、コンプライアンス基板26には、封止膜261と固定板262とを一括して貫通する導入口264が形成されている。導入口264は、リザーバー241に連通しており、当該リザーバー241にインク300を導入する部分である。
配線基板31は、前述したリザーバー形成基板24とは別部材で構成されており、リザーバー形成基板24の貫通部246内に配置されている。本実施形態では、配線基板31は、貫通部246の形状に合致または相似した形状をなしている。これにより、貫通部246内の空間を配線基板31により埋めることができる。また、配線基板31の振動板23とは反対側の面と、リザーバー形成基板24の振動板23とは反対側の面とを同一面に沿って配置することができる。そのため、ICパッケージ9を配線基板31およびリザーバー形成基板24により安定的に支持することができる。
また、図3(b)に示すように、配線基板31は、配線基板31の側面であって前述したリザーバー形成基板24の傾斜面247に沿って板面および振動板23に対して傾斜する傾斜面311(第2傾斜面)を有する。
前述したように、前述したリザーバー形成基板24の複数の配線281、282と複数の配線283とは、複数の端子27とICパッケージ9とを電気的に接続する配線パターン28を構成する。
配線パターン28は、図3(a)に示すようにリザーバー形成基板24に形成された複数の配線281、282と、図3(b)に示すように配線基板31に形成された複数の配線283とで構成されている。
この各配線281は、図4に示すように、リザーバー形成基板24の上面(振動板23とは反対側の面)に形成された端子部281aと、傾斜面247に形成された配線部281bと、端子271に形成された接続部281cとを有する。すなわち、各配線281は、リザーバー形成基板24の上面上から傾斜面247上を経由して端子27上に延びている。
この各配線282は、図5に示すように、リザーバー形成基板24の上面(振動板23とは反対側の面)に形成された端子部282aと、傾斜面247の上端部に形成された接続部282bとを有する。すなわち、各配線282は、リザーバー形成基板24の上面上から傾斜面247の上端部上に延びている。
また、傾斜面247は、リザーバー形成基板24の上面側を向いており、複数の配線281および複数の配線282は、それぞれ、リザーバー形成基板24の上側を向く面(上面および傾斜面247)に設けられているので、当該面側から気相成膜を用いて容易に形成することができる。
ここで、配線283または配線部283bは、第2傾斜面である傾斜面311に形成された第2配線を構成する。
このような配線パターン28を含む配線構造体によれば、複数の配線281と複数の配線283とを別々の傾斜面に形成するため、複数の配線281同士間のピッチ、および、複数の配線283同士間のピッチを、それぞれ、複数の端子27同士間のピッチ(端子271と端子272との間のピッチ)よりも大きくすることができる。そのため、複数の端子27同士間のピッチを小さくしても、複数の配線281および複数の配線283をそれぞれ容易に形成することができる。
また、本実施形態では、配線283と配線282の接続部282bとは、導電性のバンプ35を介して接合されている。これにより、配線283と配線282との電気的接続を容易かつ確実に行うことができる。また、バンプ35の高さに起因して、配線281と配線283との間の隙間を大きくすることができることから、配線281と配線283との間の短絡を防止することができる。その結果、配線パターン28(配線構造体)の信頼性を高めることができる。
また、端子部281aおよび端子部282aは、交互に複数並んで配置されているので、配線281同士間のピッチ、および、配線283同士間のピッチを大きくし、その結果、配線281および配線283の形成を容易なものとすることができる。
本実施形態では、配線283と端子272とは、図5に示すように、導電性のバンプ36を介して接合されている。これにより、配線283と端子272との電気的接続を容易かつ確実に行うことができる。また、バンプ36の高さに起因して、配線283と端子271との間の隙間を大きくすることができることから、配線283と端子271との間の短絡を防止することができる。その結果、配線パターン28(配線構造体)の信頼性を高めることができる。
このバンプ36の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、前述したバンプ35の構成材料と同様の材料を用いることができる。
この接着剤34の構成材料としては、傾斜面247と傾斜面311とを接着し得る接着性を有するものであれば、特に限定されないが、例えば、樹脂材料(特に硬化性樹脂)を含む樹脂組成物を用いることができる。この樹脂組成物には、絶縁性のフィラーが含まれていてもよい。
この接着剤32、33の構成材料としては、特に限定されず、例えば、前述した接着剤34の構成材料と同様の材料を用いることができる。
このように、傾斜面247、331をそれぞれシリコンの結晶面で構成することにより、傾斜面247、331の平坦性をそれぞれ優れたものとするとともに、傾斜面247、331が互いに平行となるように傾斜面247、331の傾斜角度を高精度に設定することができる。
また、配線281、282、283は、2層以上の積層構造を有していてもよい。
配線281、282、283の形成方法としては、特に限定されず、公知の成膜法を用いることができる。また、例えば、配線281、282、283が2層の積層構造を有する場合、下地層をスパッタリング等の気相成膜法で形成し、その下地層上に無電解メッキによりメッキ層を形成することができる。
また、配線283の形成は、配線基板31と振動板23との接着剤33による接合の前に行う。
ICパッケージ9は、複数の圧電素子25を駆動する機能を有する。
図2に示すように、ICパッケージ9は、電子回路(半導体素子)91と、電子回路91を収納するケーシング(パッケージ)92と、ケーシング92から突出し、電子回路91と電気的に接続された複数の端子93とを有している。なお、ICパッケージ9には、ICチップ(接続バンプ付きICチップ)等も含まれる。
ケーシング92は、小片状または板状をなし、その内部に電子回路91を収納している。ケーシング92の構成材料としては、特に限定されず、例えば、各種樹脂材料、各種金属材料またはセラミックス等が挙げられる。
複数の端子93は、配線パターン28を介して、前述した複数の端子27に電気的に接続されている。
この各端子93の構成材料としては、特に限定されず、例えば、金や銅等のような電気抵抗が比較的小さい金属材料を用いることができる。
このようなICパッケージ9は、配線パターン28を介して各圧電素子25と電気的に接続されている。
なお、ICパッケージ9は、前述した配置、大きさ、数等に限定されず、例えば、平面視で配線基板31を挟むように配置された1対のICパッケージで構成されていてもよい。
図6は、本発明の液滴吐出装置の一例を示す斜視図である。
図6に示す液滴吐出装置100(印刷装置)は、記録媒体200にインクジェット方式で印刷する印刷装置である。この液滴吐出装置100は、装置本体50と、液滴吐出ヘッド1が搭載された記録ヘッドユニット20Aおよび20Bと、インク300を供給するインクカートリッジ30Aおよび30Bと、記録ヘッドユニット20Aおよび20Bを搬送するキャリッジ40と、キャリッジ40を移動させる移動機構70と、キャリッジ40を移動可能に支持する(案内する)キャリッジ軸60とを備えている。
インクカートリッジ30Bも、記録ヘッドユニット20Bに着脱自在に装着され、その装着状態で記録ヘッドユニット20Bにインク300(カラーインク組成物)を供給することができる。
このような液滴吐出装置によれば、高精細な液滴吐出を実現することができる。
また、前述した実施形態では、本発明の配線構造体を液滴吐出ヘッドに適用した例を説明したが、本発明の配線構造体は、これに限定されず、ベース基板に形成された複数の端子と、ベース基板に接合された配線基板の側面に形成された複数の配線とを電気的に接続したものであれば、各種配線構造体に適用可能である。
Claims (11)
- 第1端子および第2端子が形成されたベース基板と、
前記ベース基板に接合され、前記第1端子に電気的に接続される第1配線が形成され、前記ベース基板に対して鋭角をなす第1傾斜面を有する第1配線基板と、
前記ベース基板に接合され、前記第2端子に電気的に接続される第2配線が形成され、前記第1傾斜面に沿って前記ベース基板に対して傾斜する第2傾斜面を有する第2配線基板と、を備えることを特徴とする配線構造体。 - 前記第1配線基板の前記ベース基板とは反対側の面には、前記第1配線に電気的に接続される第3端子と、前記第2配線に電気的に接続される第4端子と、がそれぞれ形成されている請求項1に記載の配線構造体。
- 前記第2配線と前記第4端子とは、導電性のバンプを介して接合されている請求項2に記載の配線構造体。
- 前記第3端子および前記第4端子は、交互に複数並んで配置されている請求項2または3に記載の配線構造体。
- 前記第2配線は、前記第2傾斜面から前記第2配線基板の前記ベース基板側の面まで延びている請求項2ないし4のいずれか1項に記載の配線構造体。
- 前記第2配線と前記第2端子とは、導電性のバンプを介して接合されている請求項5に記載の配線構造体。
- 前記第1傾斜面と前記第2傾斜面とは、絶縁性の接着剤を介して接合されている請求項1ないし6のいずれか1項に記載の配線構造体。
- 前記第1配線基板および前記第2配線基板は、それぞれ、前記ベース基板に対して絶縁性の接着剤を介して接合されている請求項1ないし7のいずれか1項に記載の配線構造体。
- 前記第1配線基板および前記第2配線基板は、それぞれ、シリコンで構成され、
前記第1傾斜面および前記第2傾斜面は、それぞれ、シリコンの結晶面に沿って形成されている請求項1ないし8のいずれか1項に記載の配線構造体。 - 請求項1ないし9のいずれか1項に記載の配線構造体を備えることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
- 請求項10に記載の液滴吐出ヘッドを備えることを特徴とする液滴吐出装置。
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