JP2017154262A - 配線部材の保持構造、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置 - Google Patents

Abstract

【課題】難接着性のフレキシブル配線部材を保持部材に接着接合して保持するときに短時間で小さな面積で十分な接合強度を得ることが難しい。【解決手段】ＦＰＣ１１０の表面側には配線電極１１２の先端部となる端子電極１１４が設けられ、端子電極１１４の両側には表面電極１１８が設けられ、ＦＰＣ１１０の裏面側には、裏面電極１１５が設けられて、表面電極１１８と裏面電極１１５とはビアホール１１６でつながっており、表面電極１１８を加熱することでビアホール１１６を介して裏面電極１１５を経て接着剤１３０が加熱される。【選択図】図２

Description

本発明は配線部材の保持構造、液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置に関する。

フレキシブル配線部材の保持構造として、例えば、液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）において、ＦＰＣ（フレキシブルプリント配線基板）を電気配線基板に接着剤で接合して保持し、ＦＰＣの配線電極と電気配線基板の電気配線とをワイヤボンディングによって接続するものが知られている（特許文献１）。

また、同じく液体吐出ヘッドにおいて、ＦＰＣをノズル基板に接合した補強板に接着接合して保持し、ＦＰＣの配線電極と圧電素子とをワイヤボンディングによって接続するものが知られている（特許文献２）。

特開２００７−３３５４７１号公報 特開２００９−２５５４４４号公報

ところで、ＦＰＣなどのフレキシブル配線部材の基材は、一般的に難接着性のポリイミド樹脂で形成されている。そのため、配線部材を接着剤によって他の部材（これを「保持部材」という。）に接合して固定保持するとき、小さな接合面積で十分な接合強度を得ることが困難であるという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、小さな接合面積でも十分な接合強度を有する接合を短時間で行えるようにすることを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る配線部材の保持構造は、
フレキシブル配線部材が保持部材に接着剤を介して固定されている配線部材の保持構造であって、
前記配線部材には、配線用電極が設けられた表面側に表面電極が、前記表面側と反対の裏面側に裏面電極がそれぞれ設けられ、
前記表面電極と前記裏面電極とがつながっており、
前記配線部材の前記裏面電極と前記保持部材とが前記接着剤を介して固定されている
構成とした。

本発明によれば、小さな接合面積でも十分な接合強度を有する接合を短時間で行うことができる。

本発明の第１実施形態における配線部材の保持構造に係る部分の図３のＡ−Ａ線に相当する断面説明図である。 同じく図３のＢ−Ｂ線に相当する断面説明図である。 同じく平面説明図である。 同実施形態の作用説明に供する説明図である。 本発明の第２実施形態における配線部材の保持構造に係る部分の図７のＣ−Ｃ線に相当する断面説明図である。 同じく図７のＤ−Ｄ線に相当する断面説明図である。 同じく平面説明図である。 同実施形態のＦＰＣの配線電極、端子電極及び表面電極の平面形状の説明に供するＦＰＣの表面側の平面説明図である。 同じくＦＰＣの裏面電極の平面形状の説明に供するＦＰＣの裏面側の平面説明図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドの一例の分解斜視説明図である。 同じく個別液室部分のノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図である。 同じくノズル配列方向に沿う断面説明図である。 同ヘッドの保持構造部分の拡大断面説明図である。 本発明に係る液体を吐出する装置の一例の要部平面説明図である。 同装置の要部側面説明図である。 本発明に係る液体吐出ユニットの他の例の要部平面説明図である。 本発明に係る液体吐出ユニットの更に他の例の正面説明図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。本発明の第１実施形態について図１ないし図３を参照して説明する。図１は同実施形態における配線部材の保持構造に係る部分の図３のＡ−Ａ線に相当する断面説明図、図２は同じく図３のＢ−Ｂ線に相当する断面説明図、図３は同じく平面説明図である。

フレキシブル配線部材であるＦＰＣ１１０は、保持部材である基板１２０に、接着剤１３０にて接着接合されて保持されている。

ＦＰＣ１１０は、基材１１１と、配線用電極である配線電極１１２、被覆材１１３と、配線電極１１２と同じ面（表面側）に設けられた表面電極１１８と、配線電極１１２と反対側の面（裏面側）に設けられた裏面電極１１５とで構成されている。

ここで、基材１１１は、ポリイミド等の絶縁性樹脂フィルムで形成されている。配線電極１１２は、銅（Ｃｕ）又は銅合金等の良導電性金属で形成されている。被覆材１１３は、ポリイミド等の絶縁性樹脂からなり、フィルム状の樹脂を接着するか、液状の樹脂を塗布，硬化することで形成されている。

配線電極１１２の先端部側は端子電極１１４となっている。端子電極１１４には、例えば基板１２０側と接続するワイヤ１４０が接続される。端子電極１１４は、ニッケル（Ｎｉ）と金（Ａｕ）をめっき等により形成し、金を表層に形成している。

端子電極１１４は、ＦＰＣ１１０の基材１１１の先端まで延びていない。つまり、ＦＰＣ１１０の先端部には、端子電極１１４（配線電極１１２）を設けていない領域を設けている。

これにより、接着剤１３０がＦＰＣ１１０の先端からはみ出て、ＦＰＣ１１０の基材１１１の表面側に這い上がっても、端子電極１１４に到達して付着することがなく、ワイヤ１４０の接合を阻害しない。

そして、ＦＰＣ１１０には、端子電極１１４を含む配線電極１１２が形成された表面側に、配線電極１１２が延びる方向と直交する方向（ＦＰＣ１１０の幅方向）で、端子電極１１４の両側に、加熱用の表面電極１１８が設けられている。

表面電極１１８は、加熱用熱伝導部材であり、信号伝送等に使用しないダミー電極である。表面電極１１８は、端子電極１１４と同様に、ニッケル（Ｎｉ）と金（Ａｕ）をめっき等により形成し、金を表層に形成している。ただし、表面電極１１８は、端子電極１１４と同じ材料でなくともよい。

また、表面電極１１８の配置位置は、端子電極１１４の間でもよく、後述する加圧部材１５０で端子電極１１４と同時に加圧できる領域に設ければよい。

一方、ＦＰＣ１１０には、端子電極１１４を含む配線電極１１２が形成された表面側と反対側の裏面側に裏面電極１１５が設けられている。裏面電極１１５は、端子電極１１４及び表面電極１１８の裏面側に相当する領域を含む領域に形成されている。この裏面電極１１５も、信号伝送等に使用しないダミー電極としている。

裏面電極１１５は、配線電極１１２と同様に、銅又は銅合金等の接着性に優れた金属膜で形成している。なお、銅の腐食が問題となる場合は、ニッケルを表層に形成してもよい。

この場合、裏面電極１１５の表面には、端子電極１１４の表面のように難接着性の金を成膜していない。すなわち、配線用電極を構成している端子電極１１４の表面電極と裏面電極１１５の表面金属とが異なる構成としている。これにより、接合強度の低下を抑えることができる。

そして、表面電極１１８と裏面電極１１５とは、ビアホール１１６を介してつながっている。なお、ビアホール１１６は電極材料で形成しているが、表面電極１１８と裏面電極１１５とは、少なくとも基材１１１よりも熱伝導性が高い（熱伝導率が大きい）材料で接続されていればよく、電極材料と同一材料であることに限定されてない。

なお、ビアホール１１６の裏面電極１１５側表面は、表面電極１１８と同様に被覆材で覆われていてもよい。

一方、保持部材となる基板１２０は、基材１２１と、配線電極１２２と、被覆材１２３とを有している。

ここで、基材１２１は、ガラスエポキシ樹脂、セラミック、シリコン（Ｓｉ）等の絶縁性基板で形成している。

配線電極１２２は、金、アルミ（Ａｌ）、銅又はそれらの合金等の良導電性金属で形成している。

被覆材１２３は、基材１２１がガラスエポキシ樹脂やセラミックの場合は、エポキシやポリイミド等の絶縁性樹脂からなり、フィルム状の樹脂を接着するか、液状の樹脂を塗布、硬化することで形成している。また、基材１２１がシリコンの場合は、半導体プロセスで一般的な絶縁膜であるＳｉＮ等で形成している。

配線電極１２２の先端部側は端子電極１２４としている。端子電極１２４は、ワイヤ１４０を介してＦＰＣ１１０の端子電極１１４と接続される。配線電極１２２がワイヤ１４０と接合し難い金属の場合には、端子電極１２４はニッケルと金をめっき等により形成し、金を表層に形成することが好ましい。

接着剤１３０は、ＦＰＣ１１０の裏面電極１１５と基板１２０の基材１２１とを接着でき、ワイヤボンディング温度で軟化しない接着剤を用いている。さらに、接着力、耐熱性、耐湿性、作業性、耐久性などの良い熱硬化性接着剤を使用している。例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、多官能エポキシ樹脂等を主剤とするエポキシ系接着剤が好ましい。

ワイヤ１４０としては、金を用いている。他にも、銀（Ａｇ）、銅等の素材を用いることができるが、ＦＰＣ１１０へのワイヤボンディング材料としては、ポリイミドでの超音波振動の吸収があるため、金が好ましい。

そして、ＦＰＣ１１０は、端子電極１１４が上になるように配置して、裏面電極１１５を介して接着剤１３０で、基板１２０上に接着固定している。

次に、本実施形態の作用について図４も参照して説明する。図４は同作用説明に供する断面説明図である。

ＦＰＣ１１０を基板１２０上に接着剤１３０で接着固定するには、例えば、基材１２１のＦＰＣ１１０との接着領域に接着剤１３０をディスペンス、印刷、シート等で供給する。

その後、ＦＰＣ１１０を重ね合わせ、ＦＰＣ１１０の端子電極１１４の領域を加圧部材１５０によって加圧した状態で加熱し、接着剤１３０を硬化させることで、ＦＰＣ１１０を基板１２０に接着することができる。

そして、超音波を用いたワイヤボンディングにより、ワイヤ１４０をＦＰＣ１１０の端子電極１１４と基板１２０の端子電極１２４とに接続する。なお、この場合、端子電極１２４は、配線用電極を構成する端子電極１１４がワイヤボンディングにより接続される他の接続部となる。

これにより、ＦＰＣ１１０のポリイミド樹脂などの難接着性を有する基材１１１を基板１２０に接合する場合に比べて、裏面電極１１５を介して接着接合することで、接合が容易となり、小さな接合面積でも十分な接合強度や接合品質を得ることができる。

ここで、接着剤１３０を加熱硬化させる方法としては、ＦＰＣ１１０の端子電極１１４の部分を加圧部材１５０で押さえた状態で、ＦＰＣ１１０と保持部材となる基板１２０とを一体でオーブンに入れる方法が一般的に用いられている。

しかしながら、このような方法では硬化までに時間がかかること、基板１２０の耐熱性が低い場合には適しない。そこで、ヒータやレーザーで裏面電極１１５を加熱することにより、接着剤１３０を加熱し硬化させることで、短時間で硬化させることができる。

ところが、ＦＰＣ１１０の裏面電極１１５側は保持部材となる基板１２０があるため、ヒータやレーザーで裏面電極１１５を直接加熱することができない。

そこで、ＦＰＣ１１０の表面側の端子電極１１４を加圧した状態で加熱する方法が考えられる。具体的には、加圧部材１５０をヒーターチップ等の加熱ツールとする方法や、加圧部材１５０をガラス等の透光部材としてレーザーを端子電極１１４及びＦＰＣ１１０の基材１１１の表面に照射する方法がある。

これらの場合、ＦＰＣ１１０の表面側の端子電極１１４を加熱することにより、ＦＰＣ１１０の基材１１１又は裏面電極１１５に熱を伝導させ、さらに接着剤１３０に熱を伝導させることにより、接着剤１３０を加熱し硬化させることになる。

しかしながら、端子電極１１４を加熱しても、その熱の大部分は配線電極１１２に伝導し、接着剤１３０（接着部）の温度上昇は少ないため、加熱ツールや端子電極１１４の表面温度を高くする必要がある。

ここで、表面電極１１８を設けた本実施形態の効果を確認するため、表面電極１１８を設けていないものを比較例として評価を行った。

評価は、接着剤１３０として、１８０℃−１分以下で硬化する接着剤を使用し、ＦＰＣ１１０と基板１２０としてのシリコン基板を接着する構成とした。そして、接着部に熱電対を挟んで接着部温度を測定した。

このとき、接着部の温度が１８０℃となる加熱ツールの温度は、表面電極１１８がない比較例の構成では３９０℃であった。

そして、加熱ツールの温度を３９０℃にして加熱したときには、被覆材１１３がカバーフィルムの場合にカバーフィルムの接着剤が再溶融したり、端子電極１１４のニッケルが金表面に拡散するなどして、端子電極１１４の表面が汚染され、ワイヤ接合ができなくなることが確認された。

なお、加熱ツール温度が３９０℃でも、端子電極１１４や接着部近傍が高温となるだけで、ＦＰＣ１１０から１ｍｍ以上離れた基板１２０の温度は８０℃と低く、基板１２０に形成した素子や膜を損傷することはなかった。

これに対し、表面電極１１８を設けた本実施形態において、表面電極１１８も加熱ツールで加熱するとき、接着部の温度が１８０℃となる加熱ツール温度は、２３０℃であった。

そして、加熱ツールの温度を２３０℃にして加熱したときには、上述した比較例のような不具合を生じさせることなく、安定してワイヤ接合を行うことができた。

このように、ＦＰＣ１１０の端子電極１１４側に、加熱用の表面電極１１８を設け、表面電極１１８と裏面電極１１５とをビアホール１１６を介して熱的につなげることで、端子電極１１４及び表面電極１１８を加熱しながら、ＦＰＣ１１０を加圧することにより、低い加熱温度で、短時間で、接着接合することができる。

つまり、裏面電極１１５を設けることで、加熱ツールで構成した加圧部材１５０の熱が表面電極１１８からビアホール１１６を介して裏面電極１１５に伝わり、裏面電極１１５と基板１２０を接合する接着剤１３０にも熱が伝わることで、より低温で接着できる。

これに対し、裏面電極１１５を設けても表面電極１１８と熱導電性を有するビアホール１１６でつないでいない比較例の場合には、加熱ツールの熱が表面の端子電極１１４から裏面の裏面電極１１５に伝わるときに熱伝導率の低い素材を通過する。そのため、より高温まで加熱しなければならず、被覆材１１３が溶けるなどの不具合を生じる。

このようにして、熱に弱い基板でも、低温で短時間の接着が可能となり、また、電極の汚れを抑えることができ、基板１２０の端子電極１２４とＦＰＣ１１０の端子電極で１１４をワイヤボンディングで結線できる。

これにより、配線部材の接着が簡単になる。

次に、本発明の第２実施形態について図５ないし図７を参照して説明する。図５は同実施形態における配線部材の保持構造に係る部分の図７のＣ−Ｃ線に相当する断面説明図、図６は同じく図７のＤ−Ｄ線に相当する断面説明図、図７は同じく平面説明図である。

本実施形態では、ＦＰＣ１１０は基板１２０の端部に接着剤１３０で接着接合して固定保持している。

このとき、接着剤１３０はＦＰＣ１１０の裏面電極１１５から基板１２０の端面１２０ａに濡れ広がり、接着剤１３０によるフィレット形状部１３０ａが形成されている。

このように、ＦＰＣ１１０と端面１２０ａとの間で接着剤１３０のフィレット形状部１３０ａが形成されることで、ＦＰＣ１１０と基板１２０の接着強度を高めることができる。特に、ＦＰＣ１１０を引き剥がそうとする外力に対して強くなり、ＦＰＣ１１０の接合信頼性を向上することができる。

なお、図示しないが、基板１２０に開口部（穴）を形成し、ＦＰＣ１１０が開口部上にあり、接着剤１３０が裏面電極１１５と基板１２０の開口部側面とに濡れ広がり、接着剤がフィレット状に形成されていても良い。

次に、本実施形態のＦＰＣ１１０の配線電極、端子電極及び裏面電極の平面形状について図８及び図９も参照して説明する。図８はＦＰＣの表面側の平面説明図、図９はＦＰＣの裏面側の平面説明図である。

ＦＰＣ１１０の表面側は、前述したように、表面電極１１８を接続用の端子電極１１４の両側に配置している。なお、表面電極１１８の配置位置は端子電極１１４の間でもよく、前述した加圧部材１５０で同時に加圧できる領域であればよい。

また、裏面側は、ワイヤボンディングにより接続される位置の裏面、その周辺、及び、ＦＰＣ１１０の周縁部に裏面電極１１５を設け、基板１２０の先端部近傍と、基材１１１の外縁部近傍には、裏面電極１１５のない接着剤逃がし部１１７を設けている。

これにより、接着剤１３０を厚めに塗布しても、接着剤１３０は接着剤逃がし部１１７に多く残るため、接着剤１３０全体の厚さを薄く形成する場合に比べ、接着強度を強くすることができる。

また、ワイヤボンディングによって接続される直下の部分は接着剤１３０を薄く形成できるので、ワイヤボンディングの接合品質を劣化させることがない。

また、接着剤逃がし部１１７より内側（ＦＰＣ１１０の先端部と反対側）に接着剤１３０を塗布することにより、接着剤１３０がＦＰＣ１１０の先端部側よりはみ出し難いので、接着部以外を接着剤１３０で汚すことがない。この点でも、接着剤１３０が端子電極１１４に付着することがないので、ワイヤボンディングの接合品質を劣化させることがない。

すなわち、ＦＰＣ１１０を接着する基板１２０に凸部を形成する必要がないため、基板サイズを小さくすることができる。また、接着剤１３０として、塗布厚が厚くなる粘度の高い接着剤も使用することができる。

なお、上記各実施形態では、配線用電極である端子電極１１４とは別に加熱用の表面電極１１８を設けた例で説明しているが、端子電極１１４（配線用電極）が加熱用の表面電極を兼ねることもできる。この場合には、端子電極１１４と裏面電極１１５とをビアホール１１６とを介してつなげる。この場合、ビアホール１１６は非導電性で熱伝導性が高い部材で形成することもできる。

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドの一例について図１０ないし図１２を参照して説明する。図１０は同実施形態に係る液体吐出ヘッドの分解斜視説明図、図１１は同じく個別液室部分のノズル配列方向と直交する方向に沿う断面説明図、図１２は同じくノズル配列方向に沿う断面説明図である。

この液体吐出ヘッドは、ノズル板１と、流路板２と、振動板３と、圧力発生手段である圧電素子１１と、保持基板５０と、共通液室部材を兼ねるフレーム部材７０とを備えている。

なお、本実施形態では、流路板２、振動板３及び圧電素子１１で構成される部分を、アクチュエータ部材としての「アクチュエータ基板２０」とする。ただし、アクチュエータ基板２０として独立の部材が形成された後にノズル板１や保持基板５０、フレーム部材７０と接合されることまで意味するものではない。

ノズル板１には、液体を吐出する複数のノズル４が形成されている。ここでは、ノズル４を配列したノズル列を２列配置した構成としている。

流路板２は、ノズル板１及び振動板３とともに、ノズル４が通じる個別液室６、個別液室６に通じる流体抵抗部７、流体抵抗部７が通じる液導入部８を形成している。ノズル４に通じる個別液室６、流体抵抗部７及び液導入部８を併せて個別流路５とする。

個別流路５の液導入部８は、振動板３に形成されたフィルタ部９を通じて、保持基板５０の開口部５５からフレーム部材７０で形成される共通液室に通じている。また、フィルタ部９は１又は複数の開口であるフィルタ孔９１で構成される。

振動板３は、個別液室６の壁面の一部をなす変形可能な振動領域３０を形成している。そして、この振動板３の振動領域３０の個別液室６と反対側の面には、振動領域３０と一体的に圧力発生手段としての圧電素子１１が設けられ、振動領域３０と圧電素子１１によって圧電アクチュエータ構成している。

圧電素子１１は、振動領域３０側から下部電極１３、圧電層（圧電体）１２及び上部電極１４を順次積層形成して構成している。この圧電素子１１上には層間絶縁膜２１が形成されている。

圧電素子１１の下部電極１３は共通配線１５を介して引き出されて接続パッド１７に接続されている。上部電極１４は個別配線１６を介して引き出されて接続パッド１８に接続され、駆動ＩＣ（ドライバＩＣ）５００に接続される。

ドライバＩＣ５００は、圧電素子列の列間の領域を覆うようにフリップチップボンディングやワイヤボンディングなどの工法によりアクチュエータ基板２０上に実装されている。

そして、アクチュエータ基板２０上には、絶縁層層２２を介して圧電素子１１を収容する凹部（振動室）５１及び配線用空間５２を形成する保持基板５０を設けている。

保持基板５０は、共通液室の一部である開口部５５も形成している。この保持基板５０は、接着剤によってアクチュエータ基板２０の振動板３側に接合されている。

この保持基板５０は、後述するように、配線部材であるＦＰＣ１１０を接着接合して固定保持する保持部材としている。

このように構成したこの液体吐出ヘッドにおいては、ドライバＩＣ５００から圧電素子１１の上部電極１４と下部電極１３の間に電圧を与えることで、圧電層１２が電極積層方向、すなわち電界方向に伸張し、振動領域３０と平行な方向に収縮する。

このとき、下部電極１３側は振動領域３０で拘束されているため、振動領域３０の下部電極１３側に引っ張り応力が発生し、振動領域３０が個別液室６側に撓み、内部の液体を加圧することで、ノズル４から液滴が吐出される。

次に、この液体吐出ヘッドにおける配線部材の保持構造について図１３を参照して説明する。図１３は同説明に供する配線部材の保持構造に係る部分の断面説明図である。

アクチュエータ基板２０に実装された駆動ＩＣ（ドライバＩＣ）５００の入出力端子、電源端子、駆動電源入力端子等は、バンプ（突起電極）５０１を介してアクチュエータ基板２０上の配線２５に接続されている。配線２５表面には絶縁保護膜２６が形成されている。配線２５の端子部は、保護膜２６を形成しないで、端子電極２４としている。

配線２５は、アルミからなり、スパッタ，エッチング等の半導体プロセスで形成される。保護膜２６は、半導体プロセスで一般的な絶縁膜であるＳｉＮ等で形成している。

一方、配線部材であるＦＰＣ１１０は、前記第２実施形態と同様の構成であり、基材１１１と配線電極１１２と被覆材１１３を有し、配線電極１１２の一部を端子電極１１４としている。

また、前記第２実施形態と同様に、基材１１１の表面側には表面電極１１８を設け、基材１１１の裏面側には裏面電極１１５を設けている。

そして、ＦＰＣ１１０は、端子電極１１４及び表面電極１１８が表面側になるように、保持部材である保持基板５０上に接着剤１３０で接着接合して固定保持している。

したがって、ＦＰＣ１１０は、アクチュエータ基板２０の表面よりも重力方向で高い位置に配置される保持基板５０上に固定されることになり、ＦＰＣ１１０の端子電極１１４はアクチュエータ基板２０の端子電極２４より高い位置に配置される。

これにより、アクチュエータ基板２０の端部まで保持基板５０で保持して補強することができる。また、ＦＰＣ１１０を接着接合する接着剤１３０がアクチュエータ基板２０の端子電極２４まで濡れ広がることを防止できる。

前記第２実施形態と同様に、接着剤１３０はＦＰＣ１１０の裏面電極１１５から保持基板５０の端面５０ａに濡れ広がり、接着剤１３０のフィレット形状部１３０ａが形成されている。

これにより、ＦＰＣ１１０と保持基板５０の接着強度を高めることができ、特に、ＦＰＣ１１０を引き剥がそうとする外力に対して強くなり、ＦＰＣ１１０の接合信頼性を向上することができる。

また、接着剤１３０は、配線電極１１２に沿う方向において、ワイヤ１４０と接続する直下部分は薄く、裏面側の前記接着剤溜り１１７の部分及びフィレット形状の部分で厚く形成される。

これにより、接着剤１３０全体の厚みを薄く形成する場合に比べて接合強度を高くすることができる。そして、ワイヤボンディングによる接続される直下の部分は接着剤１３０を薄くできることで、ワイヤボンディングの接合品質を向上させることできる。

ここで、接着剤１３０は、ＦＰＣ１１０の裏面電極１１５と保持基板５０とを接着接合できる接着剤である。

この接着剤１３０としては、ワイヤボンディング温度で軟化せず、また、圧電素子１１を消極させず、ノズル板１の下部表面に撥液膜が施してある場合でも撥液膜を劣化させることなく、ＦＰＣ１１０の裏面電極１１５と保持基板５０とを接着接合できる接着剤を使用している。

さらに、接着力、耐熱性、耐湿性、作業性、耐久性などを考慮すると、接着剤１３０としては、熱硬化性接着剤が好ましく、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、多官能エポキシ樹脂等を主剤とするエポキシ系接着剤が好ましい。

アクチュエータ基板２０の配線２５とＦＰＣ１１０の配線電極１１２とは、ワイヤ１４０を介して電気的に接続している。

ワイヤ１４０としては、金を用いている。ワイヤ１４０は、超音波を用いたワイヤボンディングの手法を用いて端子電極２４と端子電極１１４を接続している。

このように、端子電極２４と端子電極１１４との接続にワイヤボンディングを用いることで、１００℃程度以下の加熱で電気的接続が可能となる。

また、ワイヤ１４０と端子電極２４及び１１４は、保持基板５０の開口部５６内に封止剤８０を充填して封止している。封止剤８０としては、例えば、１００℃以下で硬化できるエポキシ樹脂やＵＶ硬化樹脂等を用いることができる。

ここで、ワイヤ１４０と端子電極２４はボールボンド１４１で、ワイヤ１４０と端子電極１１４はステッチボンド１４２で接続している。このため、ワイヤ１４０の高さを、端子電極１１４がボールボンドで、端子電極２４がステッチボンドで接続されている場合に比べて、低くすることができる。

ワイヤ１４０の高さを低くすることができるため、封止剤８０の高さや濡れ広がり幅を小さくでき、フレーム部材７０の凹みとなる保持基板５０の右端からフレーム部材７０の右端までの距離を小さくすることができる。

このように、ワイヤボンディングの接合品質やＦＰＣの接合強度を向上できる。これにより、ヘッドとしての機能部品である圧電素子や撥液膜の機能を劣化させずに、ヘッドの小型化や低コスト化を図れる。

なお、本実施形態では、アクチュエータ基板２０に接合した保持基板５０とＦＰＣ１１０とを接着接合する保持構造について説明したが、アクチュエータ基板２０にＦＰＣ１１０を直接する前記第１実施形態の構造とすることもできる。

次に、本発明に係る液体を吐出する装置の一例について図１４及び図１５を参照して説明する。図１４は同装置の要部平面説明図、図１５は同装置の要部側面説明図である。

この装置は、シリアル型装置であり、主走査移動機構４９３によって、キャリッジ４０３は主走査方向に往復移動する。主走査移動機構４９３は、ガイド部材４０１、主走査モータ４０５、タイミングベルト４０８等を含む。ガイド部材４０１は、左右の側板４９１Ａ、４９１Ｂに架け渡されてキャリッジ４０３を移動可能に保持している。そして、主走査モータ４０５によって、駆動プーリ４０６と従動プーリ４０７間に架け渡したタイミングベルト４０８を介して、キャリッジ４０３は主走査方向に往復移動される。

このキャリッジ４０３には、本発明に係る液体吐出ヘッド４０４及びヘッドタンク４４１を一体にした液体吐出ユニット４４０を搭載している。液体吐出ユニット４４０の液体吐出ヘッド４０４は、例えば、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色の液体を吐出する。また、液体吐出ヘッド４０４は、複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配置し、吐出方向を下方に向けて装着している。

液体吐出ヘッド４０４の外部に貯留されている液体を液体吐出ヘッド４０４に供給するための供給機構４９４により、ヘッドタンク４４１には、液体カートリッジ４５０に貯留されている液体が供給される。

供給機構４９４は、液体カートリッジ４５０を装着する充填部であるカートリッジホルダ４５１、チューブ４５６、送液ポンプを含む送液ユニット４５２等で構成される。液体カートリッジ４５０はカートリッジホルダ４５１に着脱可能に装着される。ヘッドタンク４４１には、チューブ４５６を介して送液ユニット４５２によって、液体カートリッジ４５０から液体が送液される。

この装置は、用紙４１０を搬送するための搬送機構４９５を備えている。搬送機構４９５は、搬送手段である搬送ベルト４１２、搬送ベルト４１２を駆動するための副走査モータ４１６を含む。

搬送ベルト４１２は用紙４１０を吸着して液体吐出ヘッド４０４に対向する位置で搬送する。この搬送ベルト４１２は、無端状ベルトであり、搬送ローラ４１３と、テンションローラ４１４との間に掛け渡されている。吸着は静電吸着、あるいは、エアー吸引などで行うことができる。

そして、搬送ベルト４１２は、副走査モータ４１６によってタイミングベルト４１７及びタイミングプーリ４１８を介して搬送ローラ４１３が回転駆動されることによって、副走査方向に周回移動する。

さらに、キャリッジ４０３の主走査方向の一方側には搬送ベルト４１２の側方に液体吐出ヘッド４０４の維持回復を行う維持回復機構４２０が配置されている。

維持回復機構４２０は、例えば液体吐出ヘッド４０４のノズル面（ノズルが形成された面）をキャッピングするキャップ部材４２１、ノズル面を払拭するワイパ部材４２２などで構成されている。

主走査移動機構４９３、供給機構４９４、維持回復機構４２０、搬送機構４９５は、側板４９１Ａ，４９１Ｂ、背板４９１Ｃを含む筐体に取り付けられている。

このように構成したこの装置においては、用紙４１０が搬送ベルト４１２上に給紙されて吸着され、搬送ベルト４１２の周回移動によって用紙４１０が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ４０３を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて液体吐出ヘッド４０４を駆動することにより、停止している用紙４１０に液体を吐出して画像を形成
する。

このように、この装置では、本発明に係る液体吐出ヘッドを備えているので、高画質画像を安定して形成することができる。

次に、本発明に係る液体吐出ユニットの他の例について図１６を参照して説明する。図１６は同ユニットの要部平面説明図である。

この液体吐出ユニットは、前記液体を吐出する装置を構成している部材のうち、側板４９１Ａ、４９１Ｂ及び背板４９１Ｃで構成される筐体部分と、主走査移動機構４９３と、キャリッジ４０３と、液体吐出ヘッド４０４で構成されている。

なお、この液体吐出ユニットの例えば側板４９１Ｂに、前述した維持回復機構４２０、及び供給機構４９４の少なくともいずれかを更に取り付けた液体吐出ユニットを構成することもできる。

次に、本発明に係る液体吐出ユニットの更に他の例について図１７を参照して説明する。図１７は同ユニットの正面説明図である。

この液体吐出ユニットは、流路部品４４４が取付けられた液体吐出ヘッド４０４と、流路部品４４４に接続されたチューブ４５６で構成されている。

なお、流路部品４４４はカバー４４２の内部に配置されている。流路部品４４４に代えてヘッドタンク４４１を含むこともできる。また、流路部品４４４の上部には液体吐出ヘッド４０４と電気的接続を行うコネクタ４４３が設けられている。

本願において、吐出される液体は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。

液体を吐出するエネルギー発生源として、圧電アクチュエータ（積層型圧電素子及び薄膜型圧電素子）、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものが含まれる。

「液体吐出ユニット」は、液体吐出ヘッドに機能部品、機構が一体化したものであり、液体の吐出に関連する部品の集合体が含まれる。例えば、「液体吐出ユニット」は、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、主走査移動機構の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。

ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。

例えば、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。また、チューブなどで互いに接続されて、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ユニットのヘッドタンクと液体吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジが一体化されているものがある。

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドを走査移動機構の一部を構成するガイド部材に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッドと走査移動機構が一体化されているものがある。また、液体吐出ヘッドとキャリッジと主走査移動機構が一体化されているものがある。

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されているものがある。

また、液体吐出ユニットとして、ヘッドタンク若しくは流路部品が取付けられた液体吐出ヘッドにチューブが接続されて、液体吐出ヘッドと供給機構が一体化されているものがある。このチューブを介して、液体貯留源の液体が液体吐出ヘッドに供給される。

主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものする。

「液体を吐出する装置」には、液体吐出ヘッド又は液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて液体を吐出させる装置が含まれる。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を 気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。

この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。

例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。

また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。

また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。

また、「液体を吐出する装置」としては、他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液を、ノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。

なお、本願の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷、造形等はいずれも同義語とする。

１ ノズル板
２ 流路板
３ 振動板
４ ノズル
６ 個別液室
１０ 共通液室
１１ 圧電素子
１３ 下部電極
１４ 上部電極
２０ アクチュエータ基板
２４ 端子電極
５０ 保持基板
７０ フレーム部材
１１０ ＦＰＣ（フレキシブル配線部材）
１１２ 配線電極
１１４ 端子電極
１１５ 裏面電極
１１６ ビアホール
１１８ 表面電極
１２０ 基板（保持部材）
５００ ドライバＩＣ

Claims (11)

1. フレキシブル配線部材が保持部材に接着剤を介して固定されている配線部材の保持構造であって、
   前記配線部材には、配線用電極が設けられた表面側に表面電極が、前記表面側と反対の裏面側に裏面電極がそれぞれ設けられ、
   前記表面電極と前記裏面電極とがつながっており、
   前記配線部材の前記裏面電極と前記保持部材とが前記接着剤を介して固定されている
   ことを特徴とする配線部材の保持構造。
2. 前記配線部材の先端部には前記配線用電極が設けられていない領域がある
   ことを特徴とする請求項１に記載の配線部材の保持構造。
3. 前記表面電極及び前記裏面電極は、信号伝送に使用しないダミー電極である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の配線部材の保持構造。
4. 前記配線用電極が前記表面電極を兼ねている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の配線部材の保持構造。
5. 前記裏面電極には接着剤溜りが設けられている
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の配線部材の保持構造。
6. 前記配線用電極はワイヤボンディングによって他の接続部と接続される電極である
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の配線部材の保持構造。
7. 前記裏面電極と前記保持部材の端面との間に前記接着剤のフィレット形状部が形成されている
   ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の配線部材の保持構造。
8. 液体を吐出するノズルが通じる個別液室内の液体を加圧する圧力発生手段を有し、
   前記圧力発生手段が配置されたアクチュエータ部材の電極とフレキシブル配線部材の電極とが接続され、
   前記フレキシブル配線部材は、前記請求項１ないし７のいずれかに記載の配線部材の保持構造で、前記アクチュエータ部材又は前記アクチュエータ部材に接合された部材に保持されている
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
9. 請求項８に記載の液体吐出ヘッドを含むことを特徴とする液体吐出ユニット。
10. 前記液体吐出ヘッドに供給する液体を貯留するヘッドタンク、前記液体吐出ヘッドを搭載するキャリッジ、前記液体吐出ヘッドに液体を供給する供給機構、前記液体吐出ヘッドの維持回復を行う維持回復機構、前記液体吐出ヘッドを主走査方向に移動させる主走査移動機構の少なくともいずれか一つと前記液体吐出ヘッドとを一体化した
    ことを特徴とする請求項９に記載の液体吐出ユニット。
11. 請求項８に記載の液体吐出ヘッド、又は、請求項９若しくは１０に記載の液体吐出ユニットを備えていることを特徴とする液体を吐出する装置。

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