JP2022106380A - 液体噴射ヘッド、及び記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】実装用のツールが開口部の壁面に当たると、フレキシブル基板をリード電極に精度よく実装できないおそれがある。【解決手段】液体噴射ヘッド１０は、圧力室１７が形成された圧力室形成基板２４と、圧力室１７上に配置された圧電アクチュエーター３１と、圧力室１７から遠い方の第１面４１から圧力室１７に近い方の第２面４２に向かって開口された開口部５０を有し、開口部５０の第１方向Ｘに位置する圧電アクチュエーター３１を覆う封止板４０と、開口部５０に挿入され、圧電アクチュエーター３１と電気的に接続されるフレキシブル配線基板６１と、を備える。第１面４１における開口部５０の第１方向Ｘに沿う第１開口幅Ｗ１は、第２面４２における開口部５０の第１方向Ｘに沿う第２開口幅Ｗ２より大きい。【選択図】図３

Description

本発明は、液体噴射ヘッド、及び記録装置に関する。

圧力室上に配置された振動板を圧電素子によって振動させることで、当該圧力室内の液体をノズルから噴射する液体噴射ヘッドがある。（例えば特許文献１～３参照）。液体噴射ヘッドは、圧電素子を封止する封止板を備える。封止板には、開口部が形成されている。圧電素子から引き出されたリード電極は、一方向に延在し、開口部内でフレキシブル基板に電気的に接続される。圧電素子を駆動するための駆動信号は、フレキシブル基板及びリード電極を介して、圧電素子に伝達される。

特開２０１４－１８８７１７号公報 特開２００７－６２０３６号公報 特開２００９－２６９３１５号公報

フレキシブル基板とリード電極とを接続する際に、封止板の開口部内に実装用のツールが挿入される。このツールは、開口部内の接着剤を加熱して硬化させる。これにより、フレキブル基板がリード電極に対して実装される。開口部内にツールを挿入する際に、ツールが開口部の壁面に当たると、フレキシブル基板を、リード電極に精度よく実装できないという問題が生じる。

本発明の一態様に係る液体噴射ヘッドは、圧力室が形成された圧力室形成基板と、圧力室上に配置された圧電アクチュエーターと、圧力室から遠い方の第１面から圧力室に近い方の第２面に向かって開口された開口部を有し、開口部の第１方向に位置する圧電アクチュエーターを覆う封止板と、開口部に挿入され、圧電アクチュエーターと電気的に接続されるフレキシブル配線基板と、を備える。第１面における開口部の第１方向に沿う第１開口幅は、第２面における開口部の前記第１方向に沿う第２開口幅より大きい。

本発明の一態様に係る記録装置は、上記の液体噴射ヘッドを備える。

第１実施形態に係る液体噴射装置の構成を例示するブロック図である。 液体噴射ヘッドのＸ－Ｚ面に沿う断面図である。 液体噴射ヘッドの封止板、圧電アクチュエーター、及び圧力室形成板を示す断面図である。 液体噴射ヘッドの封止板を示す斜視図である。 液体噴射ヘッドの要部を拡大して示す断面図である。 封止板の開口部を拡大して示す断面図である。 第２実施形態に係る液体噴射ヘッドの封止板の開口部を拡大して示す断面図である。 第１変形例に係る液体噴射ヘッドの封止板を示す断面図である。 第２変形例に係る液体噴射ヘッドの封止板を示す断面図である。 第３変形例に係る液体噴射ヘッドの封止板を示す断面図である。 第４変形例に係る液体噴射ヘッドの封止板を示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。ただし、各図において、各部の寸法及び縮尺は、実際のものと適宜に異ならせてある。また、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。

以下の説明において、互いに交差する３方向をＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向として説明する。Ｘ軸方向は、互いに反対の方向であるＸ１方向及びＸ２方向を含む。Ｘ軸方向は、第１方向の一例である。Ｙ軸方向は、互いに反対の方向であるＹ１方向及びＹ２方向を含む。Ｙ軸方向は、第２方向の一例である。Ｚ軸方向は、互いに反対の方向であるＺ１方向及びＺ２方向を含む。Ｚ１方向は、下向きの方向であり、Ｚ２方向は、上向きの方向である。また、本明細書において、「上」及び「下」を用いる。「上」及び「下」は、液体噴射装置１のノズルが下である通常の使用状態における「上」及び「下」に対応する。

Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は、直交する。Ｚ軸方向は、通常上下方向に沿う方向であるが、Ｚ軸方向は、上下方向に沿う方向でなくてもよい。

図１は、第１実施形態に係る液体噴射装置１の構成例を示す概略図である。液体噴射装置１は、「液体」の一例であるインクを液滴として媒体Ｐに噴射するインクジェット方式の印刷装置である。本実施形態の液体噴射装置１は、インクを噴射する複数のノズルが媒体Ｐの幅方向に往復する、ヘッドスキャン方式別名シリアル方式の印刷装置である。媒体Ｐは、典型的には普通紙やコート紙、光沢紙などの印刷用紙である。なお、媒体Ｐは、印刷用紙に限定されず、例えば、樹脂フィルム又は布帛等の任意の材質の印刷対象でもよい。液体噴射装置１は記録装置の一例である。

図１に示すように、液体噴射装置１は、インクを貯留する液体容器２を備える。液体容器２の具体的な態様としては、例えば、液体噴射装置１に着脱可能なカートリッジ、可撓性のフィルムで形成された袋状のインクパック、及び、インクを補充可能なインクタンクが挙げられる。なお、液体容器２に貯留されるインクの種類は任意である。液体容器２は、液体貯留部の一例である。

液体容器２は１つでも良いが、図示しないが、通常第１液体容器と第２液体容器とを含む。第１液体容器には、第１インクが貯留される。第２液体容器には、第１インクと異なる種類の第２インクが貯留される。例えば、第１インクおよび第２インクは、互いに異なる色のインクである。なお、第１インクと第２インクとが同じ種類のインクであってもよい。

液体噴射装置１は、制御ユニット３、媒体搬送機構４、キャリッジ５、キャリッジ搬送機構６、及び複数の液体噴射ヘッド１０を有する。制御ユニット３は、液体噴射装置１の各要素の動作を制御する。制御ユニット３は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の処理回路と、半導体メモリー等の記憶回路とを含む。当該記憶回路には、各種プログラムおよび各種データが記憶される。当該処理回路は、当該プログラムを実行するとともに当該データを適宜使用することにより各種制御を実現する。

媒体搬送機構４は、制御ユニット３によって制御され、媒体Ｐを搬送方向ＤＭに搬送する。搬送方向ＤＭは、例えばＹ１方向である。搬送方向ＤＭは、Ｙ１方向に限定されず、Ｙ２方向でもよく、その他の方向でもよい。媒体搬送機構４は、Ｘ軸方向に沿って長尺な搬送ローラーと、当該搬送ローラーを回転させるモーターと、を含む。なお、媒体搬送機構４は、搬送ローラーを用いる構成に限定されず、例えば、媒体Ｐを外周面に静電力等により吸着させた状態で搬送するドラム又は無端ベルトを用いる構成でもよい。

キャリッジ５は、複数の液体噴射ヘッド１０を搭載する。キャリッジ搬送機構６は、制御ユニット３によって制御され、キャリッジ５をＸ軸方向に往復させる。キャリッジ搬送機構６は、例えば、Ｘ軸方向に離間する複数のローラーに掛け渡された無端ベルトを含む。

インクは、液体容器２からインク流路内を流れて、液体噴射ヘッド１０に供給される。液体噴射ヘッド１０は、制御ユニット３によって制御され、複数のノズルのそれぞれから媒体Ｐにインクを噴射する。

次に図２を参照して、液体噴射ヘッド１０内におけるインクの流路１１について説明する。図２は、液体噴射ヘッド１０のＸ－Ｚ面に沿う断面図である。Ｘ－Ｚ面は、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に沿う面である。図２において、液体噴射ヘッド１０内のインクの流れ方向が矢印で図示されている。液体噴射ヘッド１０の内部には、インクが流れる流路１１が形成されている。流路１１は、供給口１２からノズルＮまで連通する。複数の流路１１は、Ｚ軸方向に延在する中心線Ｏを基準として線対称になっている。

流路１１は、供給口１２、共通液室１３，１４、中継流路１５，１６、圧力室１７、連通流路１８、及びノズルＮを含む。供給口１２は、液体噴射ヘッド１０において、Ｘ軸方向の両側に設けられる。供給口１２、共通液室１３，１４は、Ｚ軸方向に連通する。共通液室１３，１４は、それぞれ異なる部品に形成されている。共通液室１３，１４は、Ｙ軸方向に延びている。共通液室１３，１４は、複数の圧力室１７に連通する共通の空間である。圧力室１７は、Ｙ軸方向に複数並んでいる。

共通液室１４に対して、複数の中継流路１５，１６が接続されている。複数の中継流路１５，１６は、複数の圧力室１７に対応してそれぞれ設けられている。複数の中継流路１５は、Ｙ軸方向に並んでいる。中継流路１５は、Ｘ軸方向の外側から内側に向かって延びている。中継流路１６は、中継流路１５の下流に接続されている。中継流路１６は、中継流路１５からＺ１方向に延び、圧力室１７に連通する。

複数の圧力室１７は、Ｘ軸方向に沿って、内側に向かって延びている。連通流路１８は、圧力室１７の下流に接続され、Ｚ２方向に延びている。複数の連通流路１８は、複数の圧力室１７に対してそれぞれ接続されている。複数の連通流路１８は、複数のノズルＮに対してそれぞれ接続されている。

連通流路１８は、圧力室１７の下流に配置される。連通流路１８は、Ｘ軸方向において、中継流路１６よりも内側に配置される。連通流路１８は、圧力室１７及びノズルＮを連通する。連通流路１８は、Ｚ軸方向に延びる。

次に、液体噴射ヘッド１０内のインクの流れについて説明する。インクは、供給口１２を通じて、液体噴射ヘッド１０の内部に流入する。供給口１２を通過したインクは、共通液室１３，１４に流入する。共通液室１４内のインクは、複数の中継流路１５に分流される。中継流路１５内のインクは、中継流路１６を通り、圧力室１７に流入する。圧力室１７内のインクは、後述する圧電アクチュエーター３１によって、昇圧される。これにより、圧力室１７内のインクは、連通流路１８を通り、ノズルＮから噴射される。

次に、液体噴射ヘッド１０の構成について説明する。液体噴射ヘッド１０は、ノズルプレート２１、底板２２、流路形成基板２３、圧力室形成基板２４、振動板２５、及び圧電アクチュエーター３１を備える。さらに、液体噴射ヘッド１０は、圧電アクチュエーター３１を封止する封止板４０、圧電アクチュエーター３１と電気的に接続されるＣＯＦ６０、及び封止板４０を覆うカバー７０を備える。ＣＯＦとは、Chip on Filmの略称である。

カバー７０には、供給口１２及び共通液室１３が形成されている。カバー７０には、圧力室形成基板２４、振動板２５、圧電アクチュエーター３１、及び封止板４０を収容する凹部が形成されている。カバー７０は、Ｚ１方向から封止板４０を覆う。Ｘ軸方向において、封止板４０の両側に、共通液室１３が配置されている。また、カバー７０には、封止板４０の開口部５０に対応する位置に、開口部７５が設けられている。

ノズルプレート２１には、複数のノズルＮが開口されている。ノズルＮは、板厚方向に貫通する孔である。ノズルプレート２１の板厚方向は、Ｚ軸方向に沿う。ノズルＮは、Ｙ軸方向に並ぶノズル列を構成する。ノズルプレート２１には、Ｘ軸方向に離間する複数のノズル列が形成される。ノズルプレート２１は、流路形成基板２３の底面に接着され、連通流路１８を下方から覆う。ノズルＮは、連通流路１８に対応する位置に配置される。

底板２２は、Ｘ軸方向において、ノズルプレート２１の外側に配置される。底板２２は、流路形成基板２３の底面に接着され、共通液室１４、中継流路１５，１６を下方から覆う。

流路形成基板２３には、共通液室１４、中継流路１５，１６，及び連通流路１８が形成されている。共通液室１４、中継流路１６、及び連通流路１８は、流路形成基板２３において板厚方向に貫通する開口である。流路形成基板２３の板厚方向は、Ｚ軸方向に沿う。中継流路１５は、流路形成基板２３の底面に形成された溝である。

圧力室形成基板２４には、圧力室１７が形成されている。圧力室１７は、圧力室形成基板２４において、板厚方向に貫通する開口である。圧力室形成基板２４のＸ軸方向における長さは、流路形成基板２３のＸ軸方向における長さより短い。圧力室形成基板２４は、流路形成基板２３の上面に接着される。

図３は、液体噴射ヘッド１０の封止板４０、圧電アクチュエーター３１、及び圧力室形成基板２４を示す断面図である。図３に示されるように、振動板２５は、圧力室形成基板２４の上面に配置される。振動板２５の板厚方向は、Ｚ軸方向に沿う。振動板２５は、圧力室形成基板２４の開口を覆う。振動板２５のうち、圧力室形成基板２４の開口を覆う部分は、圧力室１７の上側の壁面を構成する。振動板２５は、複数の絶縁層から形成される。振動板２５は、二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）からなる第１絶縁層と、二酸化ジルコニウム（ＺrＯ_２）からなる第２絶縁層と、を含む。第１絶縁層は、圧力室形成基板２４上に成膜され、第２絶縁層は、第１絶縁層上に成膜される。振動板２５は、圧電アクチュエーター３１によって駆動され、Ｚ軸方向に振動する。

複数の圧電アクチュエーター３１は、振動板２５上に配置される。複数の圧電アクチュエーター３１は、複数の圧力室１７に対応してそれぞれ設けられている。圧電アクチュエーター３１は、下部電極３２、圧電体層３３、及び上部電極３４を含む。これらの下部電極３２、圧電体層３３、及び上部電極３４は、振動板２５上でこの順で積層されている。下部電極３２は、個別電極であり、上部電極３４は、共通電極である。なお、上部電極が共通電極として構成され、下部電極が個別電極として構成されてもよい。

複数の下部電極３２は、Ｙ軸方向において、所定の間隔で配置される。複数の下部電極３２は、Ｚ軸方向に見て、複数の圧力室１７に重なる位置にそれぞれ配置される。下部電極３２は、Ｘ軸方向において、所定の長さを有し、圧力室１７上の位置から、中心線Ｏに向かって、内側に引き出されている。

下部電極３２は、例えば、白金（Ｐｔ）又はイリジウム（Ｉｒ）等の低抵抗な導電材料を含む電極層と、チタン（Ｔｉ）を含む下地層とで形成される。当該電極層は、例えばルテニウム酸ストロンチウム（ＳｒＲｕＯ_３）、及びニッケル酸ランタン（ＬａＮｉＯ_３）等の酸化物で形成されてもよい。

圧電体層３３は、下部電極３２上に積層されている。圧電体層３３は、複数の下部電極３２を覆うように配置されている。圧電体層３３は、Ｙ軸方向に延びる帯状の誘電膜である。圧電体層３３は、複数の下部電極３２を覆うように形成されている。

上部電極３４は、圧電体層３３上に積層されている。上部電極３４は、圧電体層３３を挟んで、複数の下部電極３２を覆うように、Ｙ軸方向に延びている。上部電極３４は、例えば、ＰｔまたはＩｒ等の低抵抗な導電材料を含む電極層と、Ｔｉを含む下地層とで形成される。当該電極層は、例えばＳｒＲｕＯ_３、及びＬａＮｉＯ_３等の酸化物で形成されてもよい。

圧電体層３３のうち、下部電極３２と上部電極３４とに挟まれた部分が、駆動領域となる。駆動領域は、Ｚ軸方向に見て、圧力室１７と重なるように形成されている。Ｚ軸方向に見て、駆動領域の周囲には、非駆動領域が形成されている。非駆動領域では、下部電極３２及び上部電極３４は、重なるように配置されていない。

液体噴射ヘッド１０は、複数の下部電極３２に電気的に接続された複数のリード電極３５を備える。リード電極３５は、下部電極３２に対してそれぞれ接続されている。リード電極３５は、Ｘ軸方向に延在し、封止板４０の開口部５０の内部まで引き出されている。リード電極３５は、開口部５０の内部でＣＯＦ６０と電気的に接続されている。

リード電極３５は、下部電極３２よりも低抵抗な導電材料で形成される。例えば、リード電極３５は、ニクロム（ＮｉＣｒ）で形成された導電膜の表面に金（Ａｕ）の導電膜を積層した構造の導電パターンである。

封止板４０は、複数の圧電アクチュエーター３１をＺ１方向から覆うように配置されている。図４は、封止板４０を示す斜視図である。図５は、封止板４０を示す平面図である。封止板４０はＺ軸方向に見て矩形状を成している。封止板４０は、複数の圧電アクチュエーター３１を保護するとともに圧力室形成基板２４及び振動板２５の機械的な強度を補強する。

封止板４０は、Ｚ軸方向に離間する第１面４１及び第２面４２を有する。第１面４１は、Ｚ２方向に向く面であり、第２面４２は、Ｚ１方向に向く面である。第２面４２は、図３に示されるように、振動板２５と接するように配置されている。第２面４２は、例えば接着剤によって振動板２５に対して固定される。

封止板４０には、圧電アクチュエーター３１を収容する凹部４３が形成されている。凹部４３は、Ｘ軸方向において、開口部５０の両側に位置する。凹部４３は、第２面４２側から凹む。凹部４３は、Ｙ軸方向に並ぶ複数の圧電アクチュエーター３１を収容するように、Ｙ軸方向に延びている。

開口部５０は、封止板４０のＺ軸方向に貫通する。開口部５０は、第１面４１から第２面まで連続する。開口部５０は、内壁面５１～５４によって画定されている。内壁面５１，５２は、Ｘ軸方向に離間する。内壁面５３，５４は、Ｙ軸方向に離間する。

内壁面５１，５２は、Ｚ軸方向に対して傾斜している。内壁面５３，５４は、Ｙ軸方向に延びる。第１面４１における開口部５０の開口幅Ｗ１は、第２面４２における開口部５０の開口幅Ｗ２よりも大きい。開口幅Ｗ１，Ｗ２は、開口部５０のＸ軸方向に沿う長さである。第１面４１における開口部の長さＬは、第２面４２における開口部５０の長さＬと等しい。第１面４１における開口部５０の面積Ｓ１は、第２面４２における面積Ｓ２よりも大きい。

図６は、封止板４０の開口部５０を拡大して示す断面図である。図６に示すように、内壁面５１のＸ軸方向に対する傾斜角θ１は、鋭角となっている。内壁面５１の傾斜角θ１は例えば５４．７°である。同様に、内壁面５２のＸ軸方向に対する傾斜角θ２は、内壁面５１のＸ軸方向に対する傾斜角θ１と同じである。内壁面５１，５２は、中心線Ｏを基準として線対称となっている。

封止板４０は、Ｚ軸方向と垂直な面が1００面優先配向の単結晶シリコン基板から形成されている。単結晶シリコン基板は、全ての結晶のうち５０％以上の結晶が第１面４１に配向する優先配向基板である。単結晶シリコン基板は、全ての結晶のうち８０％以上の結晶が第１面４１に配向する優先配向基板でもよく、９０％以上の結晶が第１面４１に配向する優先配向基板でもよい。単結晶シリコン基板を水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨ）等の強塩基性水溶液でウエットエッチングすることで、５４．７°の内壁面５１，５２が形成される。また、シリコン基板に対して、ＳｉＯ_２膜を形成することにより、強塩基性水溶液によるエッチングを停止させることができる。封止板４０が単結晶シリコン基板であると、ウエットエッチングによって傾斜面を容易に形成できる。

ＣＯＦ６０は、開口部５０に挿入され、リード電極３５を介して圧電アクチュエーター３１と電気的に接続されている。ＣＯＦ６０は、フレキシブル配線基板６１、及び駆動ＩＣ６２を備える。フレキシブル配線基板６１は、可撓性を有する配線基板である。フレキシブル配線基板６１は、例えばＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）である。フレキシブル配線基板６１は、例えばＦＦＣ（Flexible Flat Cable）でもよい。

フレキシブル配線基板６１は複数の層を有する。フレキシブル配線基板６１は、たとえば、ポリイミドによる基材、銅箔、金メッキ層、絶縁層、接着層、又はソルダレジストを含んでもよい。

フレキシブル配線基板６１は、接続部６３、及び部分６４，６５を含む。接続部６３は、開口部５０の底部に配置され、リード電極３５と電気的に接続される。開口部５０の底部は、Ｚ軸方向において、封止板４０の第２面４２に近い方である。接続部６３の板厚方向は、Ｚ軸方向に沿う。接続部６３は、Ｘ軸方向に沿って所定の幅を有し、Ｙ軸方向に延在する。接続部６３は、複数のリード電極３５をＺ１方向から覆うように配置されている。

フレキシブル配線基板６１の部分６４は、接続部６３に対して屈曲され、Ｙ１方向に見て接続部６３から斜め上方に張り出す。部分６４の接続部６３に対する角度θ３は、鈍角である。部分６４は、Ｘ２方向及びＺ１方向に張り出す。部分６４と内壁面５２との間には所定の隙間が形成されている。部分６４は、開口部５０内に配置されている。

フレキシブル配線基板６１の部分６５は、接続部６３に対して屈曲され、Ｙ１方向に見て接続部６３から斜め上方に張り出す。部分６５の接続部６３に対する角度θ４は、鈍角である。部分６５は、Ｘ軸方向において、部分６４とは反対側に延びている。部分６５は、Ｘ１方向及びＺ１方向に延びている。部分６５と内壁面５１との間には所定の隙間が形成されている。部分６５は、開口部５０の外側まで延びている。部分６５は、図示しない配線基板に電気的に接続されている。フレキシブル配線基板６１は、配線基板、中継基板、及びコネクターと電気的に接続されている。

駆動ＩＣ６２は、フレキシブル配線基板６１に対して実装されている。駆動ＩＣ６２は、フレキシブル配線基板６１の部分６５の内壁面５１側の面に設けられている。駆動ＩＣ６２と内壁面５１との間には所定の隙間が形成されている。

駆動ＩＣ６２は、フレキシブル配線基板６１を介して制御ユニット３と電気的に接続されている。駆動ＩＣ６２は、制御ユニット３から出力された指令信号を受信する。駆動ＩＣ６２は、指令信号に応じ各圧電アクチュエーター３１に対して、駆動電圧を供給し、振動板２５を振動させる。

ＣＯＦ６０は、開口部５０の内部に配置された接着剤８１によって振動板２５に接合されている。接着剤８１は、第１接着剤の一例である。部分６４は、接着剤８１によって、内壁面５２に接合されている。部分６５及び駆動ＩＣ６２は、内壁面５１に接合されている。接続部６３は、接着剤８１によって、振動板２５に接合されている。Ｙ軸方向において隣接するリード電極３５間の振動板２５の領域上に接着剤８１が配置され、この接着剤８１を介して、接続部６３は、振動板２５に対して接合される。

接着剤８１は、例えば導電粒子等の導体を含まない非導電性接着剤である。接着剤８１は、たとえば非導電性接着ペースト（ＮＣＰ：Non-Conductive Paste）又は非導電性接着フィルム（ＮＣＦ：Non-Conductive Film）である。また、接着剤８１は、複数の導電粒子が分散された異方性導電接着剤でもよい。異方性導電接着剤は、たとえば、異方性導電フィルム（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film）又は異方性導電ペースト（ＡＣＰ：Anisotropic Conductive Paste）である。接着剤８１が非導電性接着剤であると、ＡＣＦ又はＡＣＰよりも高密度実装が容易となる。

接着剤８１は、開口部５０の内部に配置された接着剤８２によって封止されている。接着剤８２は、第２接着剤の一例である。Ｚ軸方向において、ＣＯＦ６０は、振動板２５を介して、圧力室形成基板２４に接合されている。接着剤８１は、開口部５０の内部に配置された接着剤８２によって封止されている。開口部５０の内部に配置された接続部６３は、接着剤８２によって封止されている。接着剤８２はポッティング剤又は封止剤でもよい。

次に、図６を参照して、液体噴射ヘッド１０におけるＣＯＦ６０の実装方法について説明する。ＣＯＦ６０を実装する前に、圧力室形成基板２４に対して、振動板２５、下部電極３２、圧電体層３３、上部電極３４、及びリード電極３５が成膜されて、複数の圧電アクチュエーター３１が形成されている。そのあとに、複数の圧電アクチュエーター３１に対して封止板４０が接着される。

封止板４０には、開口部５０が形成されている。複数のリード電極３５は、開口部５０の内部に露出している。フレキシブル配線基板６１の部分６４，６５は、接続部６３に対して鈍角で折り曲げられている。また、ＣＯＦ６０を実装する前に、フレキシブル配線基板６１の部分６５には、駆動ＩＣ６２が実装されている。

接着剤８１は、開口部５０の内部の振動板２５及びリード電極３５上に配置される。ＣＯＦ６０は、開口部５０に対してＺ１方向から挿入される。接続部６３は、開口部５０の底部において、振動板２５及びリード電極３５上に配置される。

接続部６３が第２面４２側に接近すると、接着剤８１と接触し、接着剤８１の一部はＸ軸方向の外側に押し出される。接着剤８１の一部は、Ｘ２方向に移動し、フレキシブル配線基板６１の部分６４と内壁面５２との間の隙間に移動する。接着剤８１の一部は、Ｘ１方向に移動し、フレキシブル配線基板６１の部分６５と内壁面５１との間の隙間、及び、駆動ＩＣ６２と内壁面５１との間の隙間に移動する。また、接着剤８１の一部は、振動板２５上に存在し、接続部６３と振動板２５との接合に寄与する。

ツール９１は、開口部５０に対してＺ１方向から挿入される。図６では、ツール９１は、破線で示されている。ツール９１は、実装ツールである。ツール９１は、接続部６３をＺ２方向に押し付けると共に、加熱する。これにより、接着剤８１が加熱され硬化し、接続部６３が振動板２５に対して接合され、ＣＯＦ６０の配線とリード電極３５とが電気的に接続される。

次に、ツール９１が開口部５０から引き出され、接着剤８２が開口部５０内に充填されて、接続部６３及びリード電極３５が封止される。このようにして、ＣＯＦ６０がリード電極３５に対して実装される。

このような液体噴射ヘッド１０によれば、開口部５０の内壁面５１，５２が傾斜し、第１面４１における開口幅Ｗ１は、第２面４２における開口幅Ｗ２よりも大きい。開口部５０は、第２面４２に近い方よりも第１面４１に近い方が広い。そのため、ツール９１を開口部５０に挿入する際に、ツール９１と内壁面５１，５２とが接触するおそれが低減される。同様に、ＣＯＦ６０を開口部５０に挿入する際に、フレキシブル配線基板６１及び駆動ＩＣ６２と内壁面５１，５２とが接触するおそれが低減される。液体噴射ヘッド１０によれば、ＣＯＦ６０の電気的接続が行いやすくなる。

液体噴射ヘッド１０によれば、開口部５０の開口幅Ｗ１が、開口幅Ｗ２よりも大きいので、従前のように、接続部６３と部分６５とが直角となるように曲げる必要がない。ＣＯＦ６０では、接続部６３と部分６５とが鈍角となるように曲げられている。これにより、従前と比較して、緩い角度でフレキシブル配線基板６１が曲げられる。その結果、フレキシブル配線基板６１の折り曲げ部における配線の断線、及びマイグレーションの発生のおそれが低減される。

たとえば、フレキシブル配線基板６１における折り曲げ部の角度が直角である場合、折り曲げ部の角度θ３が鈍角である場合と比較して、配線の断線、及びマイグレーションの発生の可能性が高くなる。しかしながら、液体噴射ヘッド１０では、折り曲げ部における角度を緩くできるので、配線を被覆するＡｕメッキの割れを抑制して、配線のＣｕが露出するおそれが低減される。液体噴射ヘッド１０では、フレキシブル配線基板６１の折り曲げ部における配線の断線、及びマイグレーションの発生のおそれが低減され、液体噴射ヘッド１０の信頼性の向上が図られる。

また、液体噴射ヘッド１０によれば、開口部５０の内壁面５１，５２が傾斜しているとともに、接続部６３の両側に部分６４，６５が形成されている。これにより、接続部６３のＺ２方向に配置された接着剤８１がＸ軸方向の両側に移動しても、部分６４，６５が存在するので、接着剤８１が接続部６３のＺ１方向に侵入することが防止される。液体噴射ヘッド１０では、接着剤８１の接続部６３のＺ１方向への這い上がりを抑制できる。そのため、ツール９１を用いてＣＯＦ６０を実装する際に、ツール９１への接着剤８１の付着が抑制される。

また、液体噴射ヘッド１０では、フレキシブル配線基板６１の折り曲げ部が、接着剤８１によって覆われている。接着剤８１によって、折り曲げ部を保護できる。たとえば、フレキシブル配線基板６１のうち、ソルダレジストによって覆われていない部分を、接着剤８１によって、覆ってもよい。このように、開口部５０内に存在する接着剤８１によって、フレキシブル配線基板６１を保護することができるので、液体噴射ヘッド１０の電気接続の信頼性の向上を図ることができる。

液体噴射ヘッド１０では、開口部５０の内壁面５１，５２が傾斜しているので、この内壁面５１，５２のＺ１方向の端部近傍に接着剤８１が配置されやすい。たとえば、開口部の内壁面がＸ軸方向に対して垂直に形成されている場合と比較して、接着剤８１が隙間なく配置されやすい。液体噴射ヘッド１０では、接着剤８１が余分なく適切に配置される。

液体噴射ヘッド１０では、フレキシブル配線基板６１と圧力室形成基板２４とが接着剤８１によって接合されている。このように、接着剤８１を用いて、フレキシブル配線基板６１を電気的に接合することで、電気的接続信頼性が向上される。

液体噴射ヘッド１０では、開口部５０に配置された接着剤８２によって、接着剤８１、接続部６３、及びリード電極３５が封止され固定されている。接着剤８２によって、接着剤８１、接続部６３、及びリード電極３５を保護することができるので、液体噴射ヘッド１０における電気的接続の信頼性の向上を図ることができる。また、接続部６３及びリード電極３５が、接着剤８２によって水分等から保護されるので、これらの接続部６３及びリード電極３５の寿命が向上される。

液体噴射ヘッド１０では、接続部６３のＺ１方向に接着剤８１が侵入することが防止できるので、接着剤８１を従前と比較して粗く配置しても、信頼性を損なうことなく、ＣＯＦ６０をリード電極３５に対して実装できる。

また、液体噴射ヘッド１０では、開口部５０の内壁面５１，５２を傾斜させて、第２面４２における開口幅Ｗ２を従前と比較して狭くしてもよい。これにより、開口幅Ｗ２を狭くしつつ、ＣＯＦ６０と内壁面５１，５２との接触を抑制できる。

また、開口幅Ｗ２を狭くすることで、Ｘ軸方向において、圧力室１７同士を接近させることができ、ノズルＮ同士を接近させてもよい。その結果、液体噴射装置１における高密度印刷が可能となる。

次に図７を参照して、第２実施形態に係る液体噴射ヘッド１０Ｂについて説明する。図７は、第２実施形態に係る液体噴射ヘッド１０Ｂの封止板４０の開口部５０を拡大して示す断面図である。第２実施形態に係る液体噴射ヘッド１０Ｂが第１実施形態に係る液体噴射ヘッド１０と違う点は、接続部６３下に複数の凸部８５が形成されている点、及び開口部５０内において、接続部６３と複数の凸部８５との間にリード電極３５が形成されている点である。なお、第２実施形態の説明において、第１実施形態と同様の説明は省略する。

複数の凸部８５は、例えば、圧電体層によって形成される。複数の凸部８５は、圧電アクチュエーター３１の圧電体層３３を成膜する際に、同時に成膜される。圧電体層に対してエッチングを行い、圧電体層を部分的に除去することにより複数の凹部が形成される。この凹部間の圧電体層が凸部８５である。これらの凸部８５及び凹部により、凹凸形状が形成される。リード電極３５の一部は、凸部８５上に成膜される。リード電極３５の一部は、Ｘ軸方向において、複数の凸部８５間に存在してもよい。

凸部８５は、下部電極３２よりもＺ１方向に突出している。複数の凸部８５は、Ｙ軸方向に延在している。Ｚ軸方向に見て、複数の凸部８５は、開口部５０と重なる位置に配置されている。なお、複数の凸部８５は、圧力室形成基板２４から突出するように形成されていてもよい。圧力室形成基板２４の配線下に凹凸形状が設けられていてもよい。

複数の凸部８５は、封止板４０の第２面４２よりもＺ１方向に突出していてもよい。これにより、接続部６３がＺ１方向に第２面４２からより離れた位置に配置される。そのため、ＣＯＦ６０と、内壁面５１，５２との間隔を調整できる。例えば、ＣＯＦ６０と、内壁面５１，５２との間隔を広くすることができる。

このような第２実施形態に係る液体噴射ヘッド１０Ｂにおいても、第１実施形態に係る液体噴射ヘッド１０と同様の作用効果を奏する。また、液体噴射ヘッド１０Ｂでは、複数の凸部８５が設けられているので、接続部６３とリード電極３５とを好適に接合できる。凸部８５を含む凹凸形状があると、接続部６３とリード電極３５とを接続する際に、好適に応力が集中するので、電気接続の信頼性が向上される。

また、接続部６３の配線下に凹部が形成されていると、凹部がない場合と比較して、接着剤８１の使用量が増加する。液体噴射ヘッド１０Ｂでは、開口部５０の内壁面５１，５２が傾斜面となっているので、接着剤８１の使用量が増加しても接着剤８１の這い上がりを防止して、好適に接続部６３を電気的に接続できる。接着剤８１の使用量を増加させても、実装用のツール９１への接着剤８１の付着のおそれが低減される。

また、液体噴射ヘッド１０Ｂでは、ＣＯＦ６０を実装する際に、複数の凸部８５を含む凹凸形状によって接着剤８１をガイドすることができ、接着剤８１が適切に配置されやすくなる。そのため、振動板２５に対して、接続部６３を確実に接合できる。その結果、液体噴射ヘッド１０Ｂの信頼性の向上を図ることができる。

次に、図８を参照して、第１変形例に係る液体噴射ヘッド１０Ｃについて説明する。図８は、第１変形例に係る液体噴射ヘッド１０Ｃの封止板４０を示す断面図である。第１変形例に係る液体噴射ヘッド１０Ｃが、第１実施形態の液体噴射ヘッド１０と違う点は、部分６４に代えて、部分６４よりも長い部分６４Ｂを備える点、及び、部分６４Ｂに駆動ＩＣ６６が実装されている点である。なお、第１変形例の説明において、第１実施形態と同様の説明は省略する。

液体噴射ヘッド１０Ｂは、ＣＯＦ６０Ｂを備える。ＣＯＦ６０Ｂは、フレキシブル配線基板６１Ｂ、及び駆動ＩＣ６２，６６を有する。フレキシブル配線基板６１Ｂは、接続部６３，及び部分６４Ｂ，６５を含む。液体噴射ヘッド１０Ｂは、部分６５に搭載された駆動ＩＣ６２と、部分６４Ｂに搭載された駆動ＩＣ６６とを備える。部分６５は、第１部分の一例であり、部分６４Ｂは、第２部分の一例である。駆動ＩＣ６２は、第１集積回路の一例であり、駆動ＩＣ６６は、第２集積回路の一例である。

駆動ＩＣ６２は、部分６４Ｂの内壁面５２に近い方の面に配置されている。このような液体噴射ヘッド１０Ｂにおいても、液体噴射ヘッド１０と同様の作用効果を奏する。液体噴射ヘッド１０Ｂでは、部分６４Ｂが開口部５０の外側まで延びているので、接着剤８１が接続部６３のＺ１方向に侵入することが防止される。そのため、ツール９１を用いてＣＯＦ６０を実装する際に、ツール９１への接着剤８１の付着が防止される。

次に、図９を参照して、第２変形例に係る液体噴射ヘッド１０Ｄについて説明する。図９は、第２変形例に係る液体噴射ヘッド１０Ｄの封止板４０を示す断面図である。第２変形例に係る液体噴射ヘッド１０Ｄが、第１変形例の液体噴射ヘッド１０Ｃと違う点は、部分６４Ｂ及び駆動ＩＣ６６が、開口部５０のより外側まで配置されている点である。

このような第２変形例に係る液体噴射ヘッド１０Ｄにおいても、上記の液体噴射ヘッド１０，１０Ｃと同様の作用効果を奏する。また、Ｘ軸方向において、接続部６３の両側に駆動ＩＣ６２，６６が配置されていると、フレキシブル配線基板６１Ｂを振動板２５に対してバランスよく支持できる。

次に、図１０を参照して、第３変形例に係る液体噴射ヘッド１０Ｅについて説明する。図１０は、第３変形例に係る液体噴射ヘッド１０Ｅの封止板４０Ｂを示す断面図である。液体噴射ヘッド１０Ｅが、第１実施形態に係る液体噴射ヘッド１０と違う点は、開口部５０Ｂの断面形状が、開口部５０と異なる点である。第３変形例の説明において、第１実施形態と同様の説明については省略する。

液体噴射ヘッド１０Ｅは、開口部５０Ｂが形成された封止板４０Ｂを備える。開口部５０Ｂでは、Ｘ軸方向に離間する内壁面５１，５５のうち、内壁面５１は傾斜面であり、内壁面５５はＺ軸方向に沿う面である。部分６５に近い方の内壁面５１が傾斜面であり、部分６５よりも短い部分６４に近い方の内壁面５５は、Ｘ軸方向に沿う面である。このような第３変形例に液体噴射ヘッド１０Ｅにおいても、第１実施形態の液体噴射ヘッド１０と同様の作用効果を奏する。

次に、図１１を参照して、第４変形例に係る液体噴射ヘッド１０Ｆについて説明する。図１１は、第４変形例に係る液体噴射ヘッド１０Ｆの封止板４０Ｃを示す断面図である。液体噴射ヘッド１０Ｆが、第１実施形態に係る液体噴射ヘッド１０と違う点は、開口部５０Ｃの断面形状が、開口部５０と異なる点である。

液体噴射ヘッド１０Ｆは、開口部５０Ｃが形成された封止板４０Ｃを備える。開口部５０Ｃの内壁面は、Ｘ軸方向に対して傾斜する内壁面５１Ｂ，５２Ｂと、Ｘ軸方向に沿う内壁面５６，５８と、Ｚ軸方向に沿う内壁面５７，５９と、を含む。内壁面５１Ｂは、第１実施形態の内壁面５１と同様に傾斜する。内壁面５１Ｂは、Ｚ軸方向において、封止板４０Ｃの厚みの半分程度の位置まで延びる。内壁面５６は、内壁面５１ＢのＺ１方向の端部からＸ１方向に延びる。内壁面５７は、内壁面５６のＸ１方向の端部からＺ１方向に延びる。

内壁面５２Ｂは、第１実施形態の内壁面５２と同様に傾斜する。内壁面５２Ｂは、Ｚ軸方向において、封止板４０Ｃの厚みの半分程度の位置まで延びる。内壁面５８は、内壁面５２ＢのＺ１方向の端部からＸ２方向に延びる。内壁面５９は、内壁面５８のＸ２方向の端部からＺ１方向に延びる。

開口部５０Ｃを画定する内壁面のうち、内壁面５６，５８は段差面を成す。このように、封止板４０Ｃに段差面が形成されていてもよい。このような第４変形例に係る液体噴射ヘッド１０Ｆにおいても、第１実施形態の液体噴射ヘッド１０と同様の作用効果を奏する。

なお、前述した実施形態は、本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更、付加が可能である。

前述の実施形態では、液体噴射ヘッド１０を搭載したキャリッジ５を往復させるシリアル方式の液体噴射装置１を例示したが、複数のノズルＮが媒体Ｐの全幅にわたり分布するライン方式の液体噴射装置にも本発明を適用することが可能である。

また、前述の実施形態では、カバー７０に共通液室１３が形成されているが、封止板４０に、共通液室１３などのインクの流路１１の一部が形成されていてもよい。

前述の実施形態で例示した液体噴射装置１は、印刷に専用される機器のほか、ファクシミリ装置やコピー機等の各種の機器に採用され得る。もっとも、本発明の液体噴射装置の用途は印刷に限定されない。例えば、色材の溶液を噴射する液体噴射装置は、液晶表示パネル等の表示装置のカラーフィルターを形成する製造装置として利用される。また、導電材料の溶液を噴射する液体噴射装置は、配線基板の配線や電極を形成する製造装置として利用される。また、生体に関する有機物の溶液を噴射する液体噴射装置は、例えばバイオチップを製造する製造装置として利用される。

各実施形態で例示した圧電アクチュエーター３１は、それぞれ、例えば、超音波発信機、超音波モーター、圧電トランス、圧電スピーカー、圧電ポンプ、圧力電気変換器等の機器に採用され得る。

１…液体噴射装置（記録装置）、１０，１０Ｂ、１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ…液体噴射ヘッド、１７…圧力室、２４…圧力室形成基板、３１…圧電アクチュエーター、４０，４０Ｂ，４０Ｃ…封止板、４１…第１面、４２…第２面、５０，５０Ｂ，５０Ｃ…開口部、５１，５１Ｂ，５２，５２Ｂ…内壁面（開口部を形成する封止板の壁面）、６０，６０Ｂ…ＣＯＦ、６１，６１Ｂ…フレキシブル配線基板、６３…接続部、６５…部分（第１部分）、６４Ｂ…部分（第２部分）、６２…駆動ＩＣ（第１集積回路）、６６…駆動ＩＣ（第２集積回路），８１…接着剤（第１接着剤）、８２…接着剤（第２接着剤）、８５…凸部、Ｗ１…開口幅（第１開口幅）、Ｗ２…開口幅（第２開口幅）、Ｘ…Ｘ軸方向（第１方向）、Ｙ…Ｙ軸方向（第２方向）、Ｚ…Ｚ軸方向（板厚方向）。

Claims (14)

1. 圧力室が形成された圧力室形成基板と、
   前記圧力室上に配置された圧電アクチュエーターと、
   前記圧力室から遠い方の第１面から前記圧力室に近い方の第２面に向かって開口された開口部を有し、前記開口部の第１方向に位置する前記圧電アクチュエーターを覆う封止板と、
   前記開口部に挿入され、前記圧電アクチュエーターと電気的に接続されるフレキシブル配線基板と、を備え、
   前記第１面における前記開口部の前記第１方向に沿う第１開口幅は、前記第２面における前記開口部の前記第１方向に沿う第２開口幅より大きい、
   液体噴射ヘッド。
2. 前記フレキシブル配線基板は、前記開口部に配置された第１接着剤によって前記圧力室形成基板に接合されている、
   請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
3. 前記第１接着剤は、前記開口部に配置された第２接着剤によって封止されている、請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
4. 前記第１接着剤は、非導電性接着剤である、請求項２または３に記載の液体噴射ヘッド。
5. 前記封止板の板厚方向に沿う断面において、前記封止板の板厚方向および前記第１方向に直交する第２方向に見て、前記開口部を形成する前記封止板の壁面は、前記第１方向に対して、鋭角の角度で傾斜する、
   請求項１～４のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
6. 前記鋭角の角度は、５４．７°である、請求項５に記載の液体噴射ヘッド。
7. 前記フレキシブル配線基板は、前記開口部の内部に配置され、前記圧電アクチュエーターと電気的に接続される接続部を有し、
   前記接続部下には、前記接続部に向かって突出する凸部が形成されている、
   請求項１～６のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
8. 前記フレキシブル配線基板は、前記開口部の内部に配置され、前記圧電アクチュエーターと電気的に接続される接続部を有し、
   前記接続部は、前記フレキシブル配線基板上に配置された第２接着剤によって封止されている、請求項１～７のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
9. 前記フレキシブル配線基板は、
   前記開口部の内部に配置され、前記圧電アクチュエーターと電気的に接続される接続部と、
   前記第１方向において、前記接続部から一方に延びる第１部分と、
   前記第１方向において、前記接続部から前記第１部分とは反対側に延びる第２部分と、を含む、請求項１～８のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
10. 前記第１部分に搭載された第１集積回路と、
    前記第２部分に搭載された第２集積回路と、を備え、
    前記第１部分および前記第２部分は、前記開口部に配置された第１接着剤によって、前記封止板に接合され、
    前記第１集積回路、前記第２集積回路、および前記第１接着剤は、前記開口部に配置された第２接着剤によって封止されている、請求項１～９のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
11. 前記封止板は、単結晶シリコン基板から形成されている、請求項１～１０のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
12. 前記単結晶シリコン基板は、前記単結晶シリコン基板の板厚方向に対向する第１面および第２面を含み、全ての結晶のうち５０％以上の結晶が前記第１面に配向する優先配向基板である、請求項１１に記載の液体噴射ヘッド。
13. 前記フレキシブル配線基板は、
    前記開口部の内部に配置され、前記圧電アクチュエーターと電気的に接続される接続部と、
    前記第１方向において、前記接続部から外側に延びる第１部分と、を含み、
    前記封止板の板厚方向および前記第１方向に交差する第２方向に見て、前記接続部は、前記第１方向に延び、前記第１部分は、前記接続部に対して、鈍角で傾斜する、
    請求項１～１２のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
14. 請求項１～１３のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドを備える、
    記録装置。

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