JP4363038B2 - Inkjet head - Google Patents

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    • B41J2202/01Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/10Finger type piezoelectric elements

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はインクジェットヘッドに関し、詳しくは、圧電素子からなる駆動壁とチャネル部とが交互に並設されると共に前面及び後面にそれぞれチャネル部の出口と入口とが対向状に配置され、前記駆動壁に電圧を印加することにより該駆動壁をせん断変形させてチャネル部内のインクを吐出させるようにしたヘッドチップを有するインクジェットヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、チャネル部を区画する駆動壁に電圧を印加することにより該駆動壁をせん断変形させてチャネル部内のインクを吐出させるようにしたシェアモード型のインクジェットヘッドとして、インクを吐出させるためのアクチュエータを、圧電素子からなる駆動壁とチャネル部とが交互に並設されると共に前面及び後面にそれぞれチャネル部の出口と入口とが対向状に配置される所謂ハーモニカ型のヘッドチップにより構成することで、1枚のウェハーからの取り数が多く、極めて生産性を向上させたインクジェットヘッドが公知である(特許文献1〜3)。
【0003】
このようなインクジェットヘッドのチャネル部は、その入口から出口に亘る長さ方向で大きさと形状がほぼ変わらないストレートタイプとなるため、各駆動壁に形成された駆動電極に電圧を印加するための配線を形成することが困難である。
【0004】
例えば上記特許文献1〜3に記載の技術では、駆動壁を上下から挟むように対向している上部又は下部の基板に貫通孔を形成し、この貫通孔を利用して各駆動電極と電気的に接続される配線をヘッドチップの外面に引き出すようにしているが、チャネル部毎にこのような貫通孔を形成する作業は煩雑であり、しかも、この貫通孔に形成された配線に更に駆動回路からの配線を接続するための作業を要するため、駆動回路からの配線との電気的接続がより簡単に行える構造が望まれている。
【0005】
また、ヘッドチップの後面には、各チャネル部にその入口側(ノズルプレートと反対側)からインクを供給するためのインク供給室を構成するインクマニホールドが接着剤を用いて固着されるが、上記従来技術では、ヘッドチップの後面とインクマニホールドとを、固着面が各チャネル部にかからないように、その周囲のスペースを利用して接着剤を塗布して固着する必要がある。しかし、ヘッドチップの厚みは数mm程度しかなく、そのようなヘッドチップの後面において接着剤のはみ出しが生じない程度に塗布可能な糊代はせいぜい0.5mm程度のスペースしかない。従って、インクマニホールドを接着剤を用いてヘッドチップの後面に固着する際は、微小なスペースに接着剤をはみ出さないように慎重に塗布して行う必要があり、生産性に問題を残している。この場合、チャネル部の上部及び下部の基板を大きく(厚く)形成することで接着剤の塗布スペースを広く確保することも考えられるが、無駄にヘッドの大型化を招くこととなる。このため、ヘッドチップを無駄に大きくすることなく、更なる生産性の向上を図ることのできるインクジェットヘッド構造が望まれている。
【0006】
【特許文献1】
特開2002−103612号公報
【特許文献2】
特開2002−103614号公報
【特許文献3】
特開2002−210955号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の課題は、各チャネル部内の駆動電極と駆動回路からの配線との電気的接続を簡単に行うことができると共に、各チャネル部内へのインク供給を行うインク供給室の形成を容易に行うことのできる、生産性の高いインクジェットヘッドを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、以下の各発明によって解決される。
【0009】
請求項1記載の発明は、 それぞれ同一長さの上部基板及び下部基板、前記上部基板前記下部基板との間にそれらと長さが同じ圧電素子からなる駆動壁と、前記駆動壁と交互に並設されると共に前面及び後面にそれぞれ出口と入口とが対向状に配置されたチャネル部と、前記チャネル部内に臨む前記駆動壁に形成された駆動電極とを備えることにより、前面、後面、上面、下面及び両側面の6面を有するヘッドチップと、
前記ヘッドチップの上面又は下面に固着され、表面に前記各駆動電極に電圧印加するための駆動配線を有すると共に前記チャネル部の長さよりも長尺に形成された配線基板と、
前記ヘッドチップにおける前記配線基板との固着面と反対面に固着され、前記チャネル部の長さよりも長尺な流路基板
前記流路基板と前記配線基板との間に亘って前記ヘッドチップの後面を包囲するように設けられた囲い壁部と、
前記流路基板、前記配線基板及び前記囲い壁部によって囲まれる空間によって、前記ヘッドチップの後面側に形成され、各チャネル部にインクを供給するためのインク供給室とを有してなり
前記ヘッドチップは、前記上部基板の上面及び前記下部基板の下面の少なくともいずれかの面に、各チャネル部内の駆動電極に対応する第1の接続配線が形成されていると共に、前記ヘッドチップの前記前面及び前記後面の少なくともいずれかの面に、前記各駆動電極と前記各第1の接続配線とを電気的に接続する第2の接続配線が形成されており
前記配線基板は、前記駆動配線の形成面を前記第1の接続配線と対向させて前記ヘッドチップに固着されることにより、前記駆動配線とそれぞれ対応する前記第1の接続配線とが前記固着面において電気的に接続されていることを特徴とするインクジェットヘッドである。
【0010】
請求項2記載の発明は、それぞれ同一長さの上部基板及び下部基板、前記上部基板前記下部基板との間にそれらと長さが同じ圧電素子からなる駆動壁と、前記駆動壁と交互に並設されると共に前面及び後面にそれぞれ出口と入口とが対向状に配置されたチャネル部と、前記チャネル部内に臨む前記駆動壁に形成された駆動電極とを備えることにより、前面、後面、上面、下面及び両側面の6面を有するヘッドチップの2つが重ね合わされたヘッドチップと、
前記重ね合わされたヘッドチップにおける上面及び下面にそれぞれ固着され、表面に前記各駆動電極に電圧印加するための駆動配線を有すると共に前記チャネル部の長さよりも長尺に形成された2つの配線基板と
前記2つの配線基板の間に亘って前記重ね合わされたヘッドチップの後面を包囲するように設けられた囲い壁部と、
前記2つの配線基板間及び前記囲い壁部によって囲まれる空間によって前記重ね合わされたヘッドチップの後面側に形成され、各チャネル部にインクを供給するためのインク供給室とを有してなり
前記重ね合わされたヘッドチップの各々は、前記上部基板の上面及び前記下部基板の下面のいずれかの面に、各チャネル部内の駆動電極に対応する第1の接続配線が形成されていると共に、前記重ね合わされたヘッドチップの各々の前面及び後面の少なくともいずれかの面に、前記各駆動電極と前記各第1の接続配線とを電気的に接続する第2の接続配線が形成され、且つ、前記第1の接続配線が形成された面と反対面同士が重ね合わされて固着されており、
前記2つの配線基板の各々は、前記駆動配線の形成面を前記第1の接続配線と対向させて前記重ね合わされたヘッドチップにおける上面及び下面にそれぞれ固着されることにより、前記駆動配線とそれぞれ対応する前記第1の接続配線とが固着面において電気的に接続されていることを特徴とするインクジェットヘッドである。
【0013】
請求項記載の発明は、前記駆動電極、第2の接続電極及び駆動配線の表面に電極保護膜が形成されていることを特徴とする請求項1又は2記載のインクジェットヘッドである。
【0014】
請求項記載の発明は、前記配線基板に、駆動ICが実装されたフレキシブル基板が電気的に接続されていることを特徴とする請求項1、2又は3記載のインクジェットヘッドである。
【0015】
請求項記載の発明は、前記配線基板に、駆動ICが実装されていることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載のインクジェットヘッドである。
【0016】
請求項記載の発明は、前記ヘッドチップにおける駆動壁以外の基板、前記配線基板及び前記流路基板のうちの少なくとも一つが、窒化アルミを成分に含むセラミックス、圧電材料及び液晶ポリマーのうちから選ばれるいずれかの材料からなることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載のインクジェットヘッドである。
【0017】
請求項7記載の発明は、前記ヘッドチップにおける駆動壁以外の基板、前記配線基板及び前記流路基板のうちの少なくとも一つの熱膨張係数が、前記圧電素子の熱膨張係数の±2ppm/℃であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のインクジェットヘッドである。
請求項8記載の発明は、前記ヘッドチップと前記配線基板とは、接着剤又は異方性導電フィルムによって固着されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のインクジェットヘッドである。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【0019】
図1は、本発明に係るインクジェットヘッドの第1の実施形態を示す全体斜視図、図2はその縦断面図である。
【0020】
図中、Aはインクジェットヘッド、1はヘッドチップ、2はヘッドチップの前面に貼着されたノズルプレート、3はヘッドチップ1の下面に貼着された配線基板、4はヘッドチップの上面に貼着された流路基板、5は配線基板3と流路基板4の間に亘って設けられた囲い壁部である。
【0021】
なお、本明細書においては、ヘッドチップ1からインクが吐出される側の面を「前面」といい、その反対側の面を「後面」という。また、ヘッドチップ1において並設されるチャネル部を挟んで上下に位置する外側面をそれぞれ「上面」及び「下面」という。
【0022】
ヘッドチップ1は、上部基板13と下部基板11との間に、圧電素子12からなる駆動壁14とチャネル部15とが交互に並設されている。図示例では4つのチャネル部15と5つの駆動壁14とが形成されるものを例示している。上記チャネル部15の形状は、両側壁が垂直方向に向いており、そして互いに平行である。また、その入口から出口に亘る長さ方向で大きさと形状がほぼ変わらないストレートタイプである。このようにチャネル部15がストレートタイプであることにより、泡抜けが良く、電力効率が高く、発熱が少なく、高速応答性が良いインクジェットヘッドとすることができる。
【0023】
圧電素子12に用いられる圧電材料としては、電圧を加えることにより変形を生じる公知の圧電材料を用いることができ、有機材料からなる基板、非金属製の基板等がある。特に、非金属製の圧電材料基板が好ましく、成形、焼成等の工程を経て形成される圧電セラミックス基板、又は成形、焼成を必要としないで形成される基板等がある。
【0024】
非金属製の圧電材料基板において、成形、焼成等の工程を経て形成される圧電セラミックス基板としては、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)が好ましい。さらにBaTiO3、ZnO、LiNbO3、LiTaO3等を用いてもよい。
【0025】
PZTとしては、PZT(PbZrO3−PbTiO3)と、第三成分添加PZTがある。添加する第三成分としてはPb(Mg1/2Nb2/3)O3、Pb(Mn1/3Sb2/3)O3、Pb(Co1/3Nb2/3)O3等がある。
【0026】
また、非金属製の圧電材料基板において、成形、焼成を必要としないで形成される基板としては、例えば、ゾル−ゲル法、積層基板コーティング法等で形成することができる。
【0027】
圧電素子12は、2枚の圧電材料基板12a、12bを分極方向を互いに反対に向けて接合してなる。これにより圧電素子12に複数列の溝を並設することで、分極方向が互いに反対方向となる駆動壁14が形成される。
【0028】
圧電材料基板12aと12bを接合する手段としては、接着剤を用いた接合を採用できるが、接合可能であれば、特にこれに限定されない。接着剤を用いて接合する場合、その接着剤層の硬化後の厚みは、1〜10μmの範囲が好ましい。
【0029】
なお、図示していないが、下部基板11の代わりに圧電材料基板12bを厚手のものとし、上側の圧電材料基板12a側から圧電材料基板12bの中途部までに亘って平行な複数列の溝を形成することで、上記同様の駆動壁14を形成するようにしてもよい。
【0030】
各駆動壁14には、チャネル部15内に臨んで駆動電極16が形成されている。駆動電極16を形成する金属は、Ni(ニッケル)、Co(コバルト)、Cu(銅)、Al(アルミニウム)等があるが、NiやCuが好ましく、特に好ましくはNiである。
【0031】
駆動電極16の形成は、蒸着法、スパッタリング法、めっき法、CVD(化学気相反応法)等の真空装置を用いた方法等が挙げられるが、めっき法によるものが好ましく、特に無電解めっきにより形成されることが好ましい。無電解めっきによれば、均一且つピンホールフリーの金属被膜を形成することができる。
【0032】
無電解めっきによる電極形成においては、Ni−Pめっき又はNi−Bめっきを単独で使用してもよいし、あるいはNi−PとNi−Bを重層してもよい。Ni−PめっきはP含量が高くなると電気抵抗が増大するので、P含量が1〜数%程度がよい。Ni−BめっきのB含量は、普通1%以下なので、Ni−PよりNi含量が多く、電気抵抗が低く、且つ、外部の配線との接続性が良いため、Ni−PよりNi−Bの方が好ましいが、Ni−Bは高価なので、Ni−PとNi−Bを組み合わせることも好ましい。更に、Ni−Pめっき又はNi−Pめっきを下層として、その上層にAu(金)を電解めっき又は蒸着により形成してもよい。めっき膜の厚みは0.5〜5μmの範囲が好ましい。
【0033】
ヘッドチップ1の上面及び下面の少なくともいずれかの面には、各チャネル部15と同じピッチで第1の接続配線17が、各チャネル部15と同数、平行に形成されており、ヘッドチップ1の前面から後面に亘って延びている(図9、図10参照)。ここでは、ヘッドチップ1の下面にのみ形成しているが、上面でもよく、また上下両面にあってもよい。この第1の接続配線17は、詳細には後述するが、駆動回路からの電圧を各駆動電極16に印加するための配線基板3の駆動配線31と電気的に接続するため、ヘッドチップ1の上下両面に形成されていれば、この駆動配線31との接続をヘッドチップ1の上下両面のいずれからもとることができる。すなわち配線基板3をヘッドチップ1の上下いずれの面に固着することもできるので、ヘッドチップ1の向きを選ばず、インクジェットヘッドの作成上有利である。
【0034】
また、ヘッドチップ1の前面及び後面の少なくともいずれかの面には、一端が各チャネル部15内の駆動壁14に形成された駆動電極16とそれぞれ電気的に接続する第2の接続配線18が形成されており、その他端はそれぞれ対応する第1の接続配線17と電気的に接続されている。従って、各チャネル部15内の駆動壁14に形成された各駆動電極16への配線が、第2の接続配線18を介してヘッドチップ1の後面からヘッドチップ1の下面に亘って引き出されている。図示例では、ヘッドチップ1の後面にのみ形成しているが、前面のみであってもよく、また前後両面に形成されていてもよい。
【0035】
配線基板3は、ヘッドチップ1の幅(チャネル部15の並設方向の長さ)とほぼ同幅で、且つヘッドチップ1の長さ(ヘッドチップ1の前面から後面に亘る長さ)よりも十分に長尺な基板からなり、その表面に、ヘッドチップ1のチャネル部15と同じピッチで、図示しない駆動回路から供給される電圧を各チャネル部15の駆動壁14に形成された駆動電極16に印加するための駆動配線31が形成されている。
【0036】
この配線基板3は、その前端面がヘッドチップ1の前面と面一となるように、且つ、その表面の駆動配線31形成面をヘッドチップ1の第1の接続配線17と対向させ、各第1の接続配線17と各駆動配線31とが電気的に接続するようにヘッドチップ1、ここではヘッドチップ1の下面に固着されている。
【0037】
流路基板4は、ヘッドチップ1の幅とほぼ同幅で、且つ、上記配線基板3よりも若干短尺であるが、ヘッドチップ1の長さよりも十分に長尺な基板により形成されており、その前端面がヘッドチップ1の前面と面一となるように、ヘッドチップ1における上記配線基板3の接合面と反対面、すなわち、ここでは上部基板13の上面に固着されている。これによりヘッドチップ1の後面は、該ヘッドチップ1の後面側にはみ出した配線基板3及び流路基板4によって上下が覆われる状態とされている。
【0038】
囲い壁部5は、この配線基板3と流路基板4との間に亘って前記ヘッドチップ1の後面を包囲するように設けられる平面視略コ字型を呈する側壁形成部材であり、ポリイミド、ポリカーボネート等のエンジニアリングプラスチックと呼ばれる高機能樹脂により形成されている。これによりヘッドチップ1の後面側には、上下が流路基板4と配線基板3とによって覆われると共に側面が囲い壁部5によって閉鎖された空間が形成され、この空間によって各チャネル部15にインクを供給するためのインク供給室51を構成している。52はインク供給室51内にインクを流入させるための流入口であり、これによりインク供給室51はインクマニホールドとして機能する。このインク供給室51は、図示しないが、ゴミの流入を防ぐためにフィルターを内蔵している。
【0039】
ノズルプレート2は、上面及び下面に流路基板4及び配線基板3がそれぞれ固着されたヘッドチップ1の前面側に、上記流路基板4及び配線基板3のそれぞれ前端面に亘る大きさを有して固着されている。ノズルプレート2には、各チャネル部15に対応するノズル孔21が開設されている。
【0040】
このインクジェットヘッドAには、駆動IC61が実装されたフレキシブル基板6が、その各配線が配線基板3表面の駆動配線31とそれぞれ電気的に接続するように異方性導電フィルム7により接合されている。62は外部配線との電気的接続を行うためのコネクタである。図示しない駆動回路からの駆動電圧は、コネクタ62を介して駆動IC61に入力され、該駆動IC61から各駆動配線31、第1の接続配線17及び第2の接続配線18を介して各駆動電極16に印加される。
【0041】
かかるインクジェットヘッドAでは、各駆動電極16に電圧印加するための配線を、第1の接続配線17及び第2の接続配線18によってヘッドチップ1の外面に引き出すようにしており、配線基板3に形成された駆動配線31と単に接合するだけで、駆動回路からの配線との電気的接続が極めて簡易に行うことが可能であり、従来のように各チャネル部15に対応して貫通孔を形成するといった複雑な配線形成は不要となる。
【0042】
また、各チャネル部15にインク供給を行うインク供給室51は、流路基板4と配線基板3との間に亘ってヘッドチップ1の後面を包囲するように固着される囲い壁部5によって形成されるため、ヘッドチップ1との固着部位は、該ヘッドチップ1の両側端部に位置する壁部分の後面側及びそれに隣接する上部基板13及び下部基板11の極く一部の領域のみで済む。従って、従来のようにチャネル部15を囲むように上部基板13や下部基板11の全域に対してもインクマニホールドを固着する必要がないため、上部基板13や下部基板11の全域にインクマニホールドを固着するための糊代を確保する必要も、該上部基板13や下部基板11全域に接着剤を塗布する必要もない。このため、従来のようにインク供給室51を形成するためにヘッドチップ1を無駄に大きく形成する必要も、微小スペースへの接着剤の塗布作業も不要となり、生産性の向上を図ることが可能である。
【0043】
本発明において、ヘッドチップ1における駆動壁14以外の基板、すなわち本実施形態では上部基板13及び下部基板11の両基板、配線基板3及び流路基板4のうちの少なくとも一つが、窒化アルミを成分に含むセラミックス、圧電材料及び液晶ポリマーのうちから選ばれるいずれかの材料からなることが好ましい。これにより放熱特性が優れ、また、温度変化に対して安定なインクジェットヘッドを得ることができる効果がある。
【0044】
また、上記ヘッドチップ1における駆動壁14以外の基板、配線基板3及び流路基板4のうちの少なくとも一つの熱膨張係数が、駆動壁14を構成する圧電素子12の熱膨張係数の±2ppm/℃であることが更に好ましい。熱膨張係数をこの範囲とすることで、各基板間に熱膨張係数の差による剥離等が起こらない。
【0045】
この第1の実施形態に示すインクジェットヘッドAでは、インク供給室51に第2の接続配線18及び駆動配線31の一部が臨むため、これらは各チャネル部15内の駆動電極16同様、インクと直に接触する。従って、インクとして水系インクを使用する場合には、各チャネル部15内の駆動電極16、第2の接続配線18及び駆動配線31の表面に電極保護膜が形成される。電極保護膜としては、柔軟性を有すると共に剥離しにくく、駆動壁14のせん断変形に追従し易く、また、駆動電極16の耐久性をより向上させることができることから、パリレン膜等の有機絶縁膜が好ましい。
【0046】
次に、かかるインクジェットヘッドAの製造方法の一例について図3〜図10に基づいて説明する。なお、以下に記載する数値は一例であり、本発明は以下の数値に限定されるものではない。
【0047】
まず、図3に示すように、分極方向(矢印で示す)を互いに反対方向に向けた各厚さ0.1mmの2枚の圧電材料基板(PZT)12a、12bを積層した圧電素子12を、厚さ0.6mmのセラミック基板からなる下部基板11(大きさ50mm角)に貼り付けた積層体を準備する。なお、下部基板11と圧電材料基板12bは同一であってもよく、この場合は分極方向を異ならせた2枚の圧電材料基板により積層体が構成される。
【0048】
次に、図4に示すように、この積層体の上下両面にスピンコート法によりポジレジスト100、101(光が照射された部分が現像で溶解される)をコーティングし、その後、圧電素子12と反対側にある下部基板11の下面のポジレジスト101をストライプ状のマスク(マスク幅0.07mm、ピッチ0.141mm)を用いて露光し、現像することにより、該下面に幅0.71mmのストライプパターンを得る。
【0049】
次いで、図5に示すように、上記圧電素子12の側から0.08mm厚の円盤状の砥石(ダイシングブレード)を用いて0.141mmピッチで互いに平行な溝151、151・・・を研削加工する。この溝151は、その長さ方向に亘って略均一な深さ(0.20mm)であり、長さ方向に亘って溝151の断面形状がほぼ変わらないストレートな溝である。加工する溝151の数は、例えば258本の加工を行うと、257本の駆動壁14と256本のチャネル部用の溝151及び両側に1本ずつの余りの溝151が形成される。
【0050】
その後、無電解めっき法により各溝151内及び上記ストライプパターンが形成された下部基板11の下面に0.5〜5μmの膜厚となるように金属層を形成させる。金属層は下層がNi−Bめっき層、上層がAuめっき層となる積層構造とする。このとき、無電解めっき処理の前処理を適切に行うことにより、レジスト上にはめっきが析出しない、いわゆる選択めっきを行うようにする。
【0051】
次いで、リムーバーでレジストを溶解除去することにより、各溝151の内面にはめっき層が形成されて駆動電極16が形成され、各駆動壁14の上部には電極が形成されず、また、下部基板11の下面には、各ストライプパターンの間にめっき層が形成されて第1の接続配線17が形成された図6の状態となる。
【0052】
以上のめっき法による駆動電極16及び第1の接続配線17の形成方法としてレジストを用いた選択めっき法を行う例を示したが、これに限定されるものではなく、他の方法として、レジストの代わりにドライフィルムレジストを用い、真空蒸着によりアルミニウムを全面に形成した後、溶剤でドライフィルムレジストと共に、ドライフィルムレジスト上のアルミニウムを除去するリフトオフ法でも同様な駆動電極16及び第1の接続配線17をパターン形成することができる。このとき、望ましくはアルミニウムの上に連続して金を蒸着するとよい。
【0053】
駆動電極16及び第1の接続配線17を形成した後、別途用意した上部基板13をエポキシ系接着剤を用いて圧電素子12からなる駆動壁14の上面に固着する。図7は上部基板13を固着した後の状態を示す。これにより、上部基板13と下部基板11との間に駆動壁14と溝151によって形成されたチャネル部15とが交互に並設されたヘッド基板aを形成する。
【0054】
次に、かかるヘッド基板aを、図7に示すように、チャネル部15の長さ方向と略直交するカットラインC1、C2、C3・・・に沿って切断し、1枚のヘッド基板aから複数のヘッドチップ1、1、1・・・を作成する。
【0055】
作成されたヘッドチップ1の切断面に、図8に示すように、各チャネル部15に対応する第2の接続配線形成用の開口201を有するドライフィルム200でパターニングを行い、その後アルミニウムを蒸着することで第2の接続配線18を形成する。蒸着は駆動電極16及び第1の接続配線17との電気的接続を確実にするため、方向を変えて2回行った。また、ここでの第2の接続配線18の形成方法としては、蒸着に限らず、スパッタリング法でもよい。その後、溶剤でドライフィルムとその上に形成されたアルミニウムを除去すると、各駆動電極16と各第1の接続配線17とが第2の接続配線18によって電気的に接続された図9の状態となる。
【0056】
なお、ここではヘッドチップ1の一方の切断面(後にヘッドチップ1の後面となる面)にアルミニウムを蒸着しているが、反対側の面であってもよく、また、前面及び後面の両面にあってもよい。
【0057】
別途、ヘッドチップ1のチャネル部15と同じピッチで表面に駆動配線31が形成された配線基板3を用意する。配線基板3の形成法としては、厚さ0.6mmの基板(大きさ約50mm角)に、配線材料としてCu、Ni、Auをめっきによりこの順で形成した。配線基板3としては約50mm角の基板を半分に切断し、幅25mm、長さ50mmとした。
【0058】
次いで、ヘッドチップ1と配線基板3とを、図10(a)(b)に示すように、第1の接続配線17と駆動配線31とを対向させてエポキシ接着剤で接合し固着した。ヘッドチップ1の第1の接続配線17と配線基板3の駆動配線31とは、接着剤の引っ張り応力で引きつけられており、良好な電気的接続をとることができる。なお、配線基板3の接合方法としては、接着剤による他、異方性導電フィルムを用いる方法、半田を用いる方法、導電性接着剤を用いる方法等が適用できる。
【0059】
その後、ヘッドチップ1の配線基板3の反対面に流路基板4を固着する。インクとして水系インクを使用する場合には、このようにヘッドチップ1に配線基板3及び流路基板4が固着された状態で、電極保護膜として、例えばCVD法により5μmの膜厚でパリレン膜を形成する。
【0060】
次いで、ヘッドチップ1の前面及び配線基板3と流路基板4の各前端面に亘って、各チャネル部15に対応する位置にノズル孔21が形成されたノズルプレート2を接合し、ヘッドチップ1の後面には、配線基板3と流路基板4との間に亘って該ヘッドチップ1の後面を包囲するように囲い壁部5を設け、インク供給室51を形成する。その後、配線基板3には、駆動IC61が実装されたフレキシブル基板6を異方性導電フィルム7により接合する(図1、図2参照)。
【0061】
以上の説明では、配線基板3に駆動IC61が実装されたフレキシブル基板6を接合する態様を例示したが、第1の実施形態の別の態様として、図11に示すように、配線基板3の表面に駆動IC32を実装するようにしてもよい。33は外部機器との接続を行うためのコネクタ、34は該コネクタ33と駆動IC32とを電気的に接続する配線である。駆動IC32の実装方法としては、ワイヤボンディング、バンプを用いたフリップチップ実装等、通常の実装工程で用いられる方法が適用できる。
【0062】
この場合は、上述したように駆動ICを実装した基板を別途接合する手間が省ける上に、構成も簡素化でき、極めてコンパクトなインクジェットヘッドを構成することができる。また、射出するインクの種類によっては、インクを加熱する必要があるが、これには配線基板3上若しくは配線基板3に隣接してヒーターを設ける必要がある。しかし、このように配線基板3に駆動IC32を実装すれば、発熱した駆動IC32をインクの加熱手段として用いることもできる。
【0063】
次に、本発明に係るインクジェットヘッドの第2の実施形態について説明する。図12は第2の実施形態に係るインクジェットヘッドBを示す縦断面図である。第1の実施形態と同一符号は同一構成を示し、特に相違がない限り詳しい説明は省略する。
【0064】
第2の実施形態に係るインクジェットヘッドBは、上記第1の実施形態において説明したものと同様の構成からなるヘッドチップ1を2つ重ね合わせている。但し、ここでは、各チャネル部15内の駆動電極16に対応する第1の接続配線17が、各ヘッドチップ1の上面又は下面のいずれかの面、ここでは各ヘッドチップ1の下部基板11側に形成されている。この第1の接続配線17とを電気的に接続する第2の接続配線18は、ヘッドチップ1、1の前面及び後面の少なくともいずれかの面に形成されていればよい。
【0065】
各ヘッドチップ1、1は、それぞれ第1の接続配線17が形成された面に、表面にヘッドチップ1の各駆動電極16に電圧印加するための駆動配線31が形成された配線基板3が、その駆動配線31が第1の接続配線17のそれぞれと電気的に接続するように固着されており、更に、それぞれ配線基板3、3が固着された2つのヘッドチップ1、1が、該ヘッドチップ1、1における配線基板3との固着面と反対面同士、ここでは上部基板13同士を重ね合わせて固着されている。このインクジェットヘッドBでは、重ね合わされたヘッドチップ1、1の上下両面に配線基板3、3が配置されるため、流路基板4の必要はない。
【0066】
また、2つの配線基板3、3同士の間に亘って2つのヘッドチップ1、1の後面を共通に包囲するように囲い壁部5を設けることによって、2つのヘッドチップ1、1の各チャネル部15にインクを供給するためのインク供給室51を形成している。
【0067】
ノズルプレート2は、2つのヘッドチップ1、1の前面及び2つの配線基板3、3の前端面に亘る大きさを有すると共に、2つのヘッドチップ1、1の各チャネル部15に対応するように、ノズル孔21が上下2列に形成されている。
【0068】
ここでは各配線基板3の駆動配線31形成側の面に、それぞれ駆動IC32、32を実装し、これをそれぞれ配線34、34によって一つのコネクタ33と電気的に接続している態様を示しているが、図1、図2と同様に、それぞれ駆動IC61を実装したフレキシブル基板6と別途接合する態様としてもよい。
【0069】
この第2の実施形態に係るインクジェットヘッドBによれば、配線基板3をそれそれ固着したヘッドチップ1、1同士を重ね合わせるだけで容易に積層構造化することができ、ノズル数が2倍のインクジェットヘッドを簡単に構成することができる。しかも、各ヘッドチップ1、1の各駆動電極16と駆動配線31との電気的接続も第1の実施形態の場合と同様に極めて簡易に行うことができる。
【0070】
なお、このインクジェットヘッドBでは、重ね合わされたヘッドチップ1、1の重合面に位置する基板(ここでは上部基板13、13)を1枚として、上下のヘッドチップ1、1で共用させることもでき、部品点数の削減を図ることも可能である。
【0071】
また、2枚のヘッド基板a、aを張り合わせた後に、図7に示すのと同様に、C1、C2、C3でカットして、ヘッドチップとして、それに配線基板3、3を固着させる順番で作成してもよい。
【0072】
次に、本発明に係るインクジェットヘッドの第3の実施形態について説明する。図13は第3の実施形態に係るインクジェットヘッドCを示す縦断面図である。第1の実施形態と同一符号は同一構成を示し、特に相違がない限り詳しい説明は省略する。
【0073】
この第3の実施形態に係るインクジェットヘッドCには、第1の実施形態に係るインクジェットヘッドAにおける第1の接続配線17及び第2の接続配線18は形成されていない。ヘッドチップ1には、表面にヘッドチップ1の各駆動電極16に電圧印加するための駆動配線31が形成された配線基板3が、該駆動配線31がヘッドチップ1と反対側の面となるように固着されており、そのヘッドチップ1の前面と配線基板3の前端面とに亘って、各駆動電極16と配線基板3表面の駆動電極31とを電気的に接続する前面配線19を形成した構成としている。
【0074】
このインクジェットヘッドCでは、ヘッドチップ1と配線基板3とを固着した後に、例えば図8に示したようにヘッドチップ1の前面及び配線基板3の表面(ヘッドチップ1の固着面と反対側面)にドライフィルムを用いてパターニングを行い、その後アルミニウムを蒸着することで、駆動配線31と電気的に接続された前面配線19とを一挙に形成することができる。このため製造工程を簡略化でき、コスト削減を図ることができる。しかも、インク供給室51内にチャネル部15内の駆動電極16以外の配線が存在しないため、水系インクを使用する場合には、インクと直に接触する駆動電極16にのみ電極保護膜を形成すればよい。従って、電極保護膜の欠陥により電極が腐食して断線する確率が低くなり、信頼性を更に向上させることができる。
【0075】
なお、図13においては図示していないが、配線基板3には、図1、図2と同様に、駆動IC61を実装したフレキシブル基板6を接合してもよいし、図11と同様に、駆動IC32を直に実装し、コネクタ33により外部機器との電気的接続を行うことができるようにしてもよい。
【0076】
次に、本発明に係るインクジェットヘッドの第4の実施形態について説明する。図14は第4の実施形態に係るインクジェットヘッドDを示す縦断面図である。第1、第2及び第3の実施形態と同一符号は同一構成を示し、特に相違がない限り詳しい説明は省略する。
【0077】
第4の実施形態に係るインクジェットヘッドDは、上記第3の実施形態において説明したものと同様の構成からなるヘッドチップ1及び配線基板3を2つ用いて重ね合わせている。
【0078】
すなわち、各ヘッドチップ1、1には、表面にヘッドチップ1の各駆動電極16に電圧印加するための駆動配線31が形成された配線基板3、3が、該駆動配線31がヘッドチップ1と反対側の面となるようにそれぞれ固着されており、その各ヘッドチップ1、1の前面と配線基板3、3の前端面とに亘って、各駆動電極16と配線基板3、3表面の駆動電極31とを電気的に接続する前面配線19を形成した構成としている。
【0079】
また、2つの配線基板3、3同士の間に亘って2つのヘッドチップ1、1の後面を共通に包囲する囲い壁部5を設けることによって、2つのヘッドチップ1、1の各チャネル部15にインクを供給するためのインク供給室51を形成している。
【0080】
ノズルプレート2は、2つのヘッドチップ1、1の前面及び2つの配線基板3、3の前端面に亘る大きさを有すると共に、2つのヘッドチップ1、1の各チャネル部15に対応するように、ノズル孔21が上下2列に形成されている。
【0081】
この第4の実施形態に係るインクジェットヘッドDによれば、配線基板3をそれそれ固着したヘッドチップ1、1同士を重ね合わせ、前面配線19を形成すれば、各ヘッドチップ1、1の各駆動電極16と駆動配線31との電気的接続を極めて簡易に行うことができる積層構造のインクジェットヘッドを構成することができる。しかも、重ね合わされたヘッドチップ1、1の上下両面に配線基板3、3が配置されるため、流路基板4の必要はなく、部品点数を削減することができる。また、重ね合わされたヘッドチップ1、1の重合面に位置する基板(ここでは上部基板13、13)を1枚として、上下のヘッドチップ1、1で共用させることもでき、更に部品点数の削減化を図ることも可能である。
【0082】
更に、第3の実施形態と同様、インク供給室51内には配線が形成されないため、水系インクを使用する場合には、インクと直に接触する駆動電極16にのみ電極保護膜を形成すればよく、電極保護膜の欠陥により電極が腐食して断線する確率が低くなり、信頼性を更に向上させることができる。
【0083】
なお、ここでは各配線基板3の駆動配線31形成側の面に、それぞれ駆動IC32、32を実装し、これをそれぞれ配線34、34によって各コネクタ33、33と電気的に接続している態様を示している。この態様では、駆動IC32、32はそれぞれ反対側に向くため、駆動IC32、32の発熱を効果的に外部に逃がすことができる。もちろん、図1、図2と同様に、各配線基板3、3に駆動IC61を実装したフレキシブル基板6をそれぞれ接合してもよい。
【0084】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、各チャネル部内の駆動電極と駆動回路からの配線との電気的接続を簡単に行うことができると共に、各チャネル部内へのインク供給を行うインク供給室の形成を容易に行うことのできる、生産性の高いインクジェットヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】インクジェットヘッドの第1の実施形態を示す全体斜視図
【図2】図1に示すインクジェットヘッド縦断面図
【図3】インクジェットヘッドの製造方法の一工程を示す図
【図4】インクジェットヘッドの製造方法の一工程を示す図
【図5】インクジェットヘッドの製造方法の一工程を示す図
【図6】インクジェットヘッドの製造方法の一工程を示す図
【図7】インクジェットヘッドの製造方法の一工程を示す図
【図8】インクジェットヘッドの製造方法の一工程を示す図
【図9】インクジェットヘッドの製造方法の一工程を示す図
【図10】インクジェットヘッドの製造方法の一工程を示す図
【図11】第1の実施形態に係るインクジェットヘッドの別の態様を示す全体斜視図
【図12】インクジェットヘッドの第2の実施形態を示す全体斜視図
【図13】インクジェットヘッドの第3の実施形態を示す全体斜視図
【図14】インクジェットヘッドの第4の実施形態を示す全体斜視図
【符号の説明】
A、B、C、D:インクジェットヘッド
1:ヘッドチップ
11:下部基板
12:圧電素子
13:上部基板
14:駆動壁
15:チャネル部
16:駆動電極
17:第1の接続配線
18:第2の接続配線
19:前面配線
2:ノズルプレート
21:ノズル孔
3:配線基板
31:駆動配線
32:駆動IC
33:コネクタ
34:配線
4:流路基板
5:囲い壁部
51:インク供給室
52:流入口
6:フレキシブル基板
61:駆動IC
62:コネクタ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ink jet head, and more specifically, driving walls and channel portions made of piezoelectric elements are alternately arranged in parallel, and outlets and inlets of channel portions are arranged on the front and rear surfaces, respectively, so as to face each other. The present invention relates to an ink jet head having a head chip in which a drive wall is subjected to shear deformation by applying a voltage to discharge ink in a channel portion.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an actuator for ejecting ink is used as a share mode type inkjet head in which a voltage is applied to a drive wall that partitions a channel portion to shear the drive wall to eject ink in the channel portion. The driving wall and the channel portion made of piezoelectric elements are alternately arranged in parallel, and the front and rear surfaces of the channel portion are arranged so as to be opposed to each other by a so-called harmonica type head chip. Inkjet heads with a large number of wafers taken from one wafer and extremely improved productivity are known (Patent Documents 1 to 3).
[0003]
Since the channel portion of such an ink jet head is a straight type whose size and shape are almost the same in the length direction from the entrance to the exit, wiring for applying a voltage to the drive electrodes formed on each drive wall is provided. It is difficult to form.
[0004]
For example, in the techniques described in Patent Documents 1 to 3, a through hole is formed in the upper or lower substrate facing the drive wall from above and below, and each drive electrode is electrically connected to the through hole. The wiring connected to the head chip is drawn out to the outer surface of the head chip, but the operation of forming such a through hole for each channel portion is complicated, and the drive circuit is further added to the wiring formed in the through hole. Since a work for connecting the wiring from the drive circuit is required, a structure that can more easily make electrical connection with the wiring from the drive circuit is desired.
[0005]
In addition, an ink manifold constituting an ink supply chamber for supplying ink from the inlet side (opposite side of the nozzle plate) to each channel portion is fixed to the rear surface of the head chip using an adhesive. In the prior art, it is necessary to fix the rear surface of the head chip and the ink manifold by applying an adhesive using the surrounding space so that the fixing surface does not cover each channel portion. However, the thickness of the head chip is only about a few millimeters, and the paste margin that can be applied to such an extent that the adhesive does not protrude from the rear surface of such a head chip has a space of about 0.5 mm at most. Therefore, when the ink manifold is fixed to the rear surface of the head chip using an adhesive, it is necessary to carefully apply the adhesive so as not to protrude into a minute space, which leaves a problem in productivity. . In this case, it may be possible to secure a wide space for applying the adhesive by forming large (thick) substrates on the upper and lower sides of the channel portion, but this will unnecessarily increase the size of the head. For this reason, there is a demand for an inkjet head structure capable of further improving productivity without unnecessarily increasing the size of the head chip.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2002-103612 A
[Patent Document 2]
JP 2002-103614 A
[Patent Document 3]
JP 2002-210955 A
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, an object of the present invention is to easily perform electrical connection between the drive electrode in each channel portion and the wiring from the drive circuit, and to easily form an ink supply chamber for supplying ink into each channel portion. It is an object of the present invention to provide a highly productive ink jet head that can be performed in a simple manner.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The above problems are solved by the following inventions.
[0009]
  The invention described in claim 1Each of the same lengthUpper boardas well asLower boardWhenThe upper substrateWhenThe lower substrateBetween themAnd a drive wall made of piezoelectric elements of the same lengthThe drive wall andAlternatingly arranged side by side and front and backOutThe mouth and the entrance are arranged opposite to each otherAnd a drive electrode formed on the drive wall facing the channel portion.A head chip having six surfaces including a front surface, a rear surface, an upper surface, a lower surface, and both side surfaces.When,
  Upper surface or lower surface of the head chipAnd a wiring board formed on the surface having a driving wiring for applying a voltage to each of the driving electrodes and longer than the length of the channel portion,
  On the surface opposite to the fixing surface of the head chip with the wiring boardFixedThe flow path substrate is longer than the length of the channel portion.When,
  The rear surface of the head chip is surrounded between the flow path substrate and the wiring substrate.An enclosure wall provided in
  Due to the space surrounded by the flow path substrate, the wiring substrate and the surrounding wall, on the rear surface side of the head chip.Formed,Ink supply chamber for supplying ink to each channel sectionAnd having,
  The head chip has a first connection wiring corresponding to a drive electrode in each channel portion formed on at least one of an upper surface of the upper substrate and a lower surface of the lower substrate, and the head chip A second connection wiring for electrically connecting each drive electrode and each first connection wiring is formed on at least one of the front surface and the rear surface.,
  The wiring board is fixed to the head chip with the driving wiring formation surface facing the first connection wiring, whereby the driving wiring and the first connection wiring corresponding to the driving wiring are fixed to the fixing surface. Is electrically connected inThis is an inkjet head.
[0010]
  The invention according to claim 2Each of the same lengthUpper boardas well asLower boardWhenThe upper substrateWhenThe lower substrateBetween themAnd a drive wall made of piezoelectric elements of the same lengthThe drive wall andAlternatingly arranged side by side and front and backOutThe mouth and the entrance are arranged opposite to each otherAnd a drive electrode formed on the drive wall facing the channel portion.A head chip having six surfaces including a front surface, a rear surface, an upper surface, a lower surface, and both side surfaces.The two of these were superimposedHead chipWhen,
  Two wiring boards fixed to the upper surface and the lower surface of the superimposed head chips, respectively, having driving wirings for applying a voltage to the driving electrodes on the surface and formed longer than the length of the channel portion;,
  An enclosing wall provided so as to surround a rear surface of the superimposed head chip between the two wiring boards;
  An ink supply chamber is formed on the rear surface side of the superimposed head chip between the two wiring boards and the space surrounded by the surrounding wall portion, and supplies ink to each channel portion.,
  Each of the overlapped head chips has a first connection wiring corresponding to a drive electrode in each channel portion formed on one of the upper surface of the upper substrate and the lower surface of the lower substrate, and Second connection wirings for electrically connecting the respective drive electrodes and the respective first connection wirings are formed on at least one of the front surface and the rear surface of each of the superimposed head chips, and The surface on which the first connection wiring is formed and the opposite surface are overlapped and fixed,
Each of the two wiring boards corresponds to the driving wiring by being fixed to the upper surface and the lower surface of the overlapped head chip with the driving wiring forming surface facing the first connection wiring, respectively. The first connection wiring is electrically connected to the fixing surfaceThis is an inkjet head.
[0013]
  Claim3The invention described in claim 1 is the ink jet head according to claim 1 or 2, wherein an electrode protective film is formed on the surface of the drive electrode, the second connection electrode and the drive wiring.
[0014]
  Claim4The invention described in claim 1 is characterized in that a flexible board on which a driving IC is mounted is electrically connected to the wiring board.2 or 3It is an inkjet head of description.
[0015]
  Claim5The invention described in claim 1 is characterized in that a driving IC is mounted on the wiring board.4Any one of the inkjet heads.
[0016]
  Claim6In the described invention, at least one of the substrate other than the drive wall in the head chip, the wiring substrate, and the flow path substrate is selected from ceramics, piezoelectric materials, and liquid crystal polymers containing aluminum nitride as a component. It consists of the material of Claim 1 characterized by the above-mentioned.5Any one of the inkjet heads.
[0017]
  The invention according to claim 7 is that the thermal expansion coefficient of at least one of the substrate other than the drive wall, the wiring substrate, and the flow path substrate in the head chip is ± 2 ppm / ° C. of the thermal expansion coefficient of the piezoelectric element. The inkjet head according to claim 1, wherein the inkjet head is provided.
  The invention according to claim 8 is the ink jet head according to any one of claims 1 to 7, wherein the head chip and the wiring substrate are fixed by an adhesive or an anisotropic conductive film. is there.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0019]
FIG. 1 is an overall perspective view showing a first embodiment of an inkjet head according to the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view thereof.
[0020]
In the figure, A is an inkjet head, 1 is a head chip, 2 is a nozzle plate attached to the front surface of the head chip, 3 is a wiring substrate attached to the lower surface of the head chip 1, and 4 is attached to the upper surface of the head chip. The attached flow path substrate 5 is an enclosure wall portion provided between the wiring substrate 3 and the flow path substrate 4.
[0021]
In this specification, the surface on the side where ink is ejected from the head chip 1 is referred to as “front surface”, and the opposite surface is referred to as “rear surface”. In addition, the outer surfaces positioned above and below the channel portions arranged in parallel in the head chip 1 are referred to as “upper surface” and “lower surface”, respectively.
[0022]
In the head chip 1, drive walls 14 and channel portions 15 made of piezoelectric elements 12 are alternately arranged in parallel between an upper substrate 13 and a lower substrate 11. In the illustrated example, an example in which four channel portions 15 and five drive walls 14 are formed is illustrated. The shape of the channel portion 15 is such that both side walls face the vertical direction and are parallel to each other. Moreover, it is a straight type whose size and shape are not substantially changed in the length direction from the inlet to the outlet. As described above, since the channel portion 15 is a straight type, it is possible to obtain an ink jet head that has good bubble removal, high power efficiency, low heat generation, and good high-speed response.
[0023]
As the piezoelectric material used for the piezoelectric element 12, a known piezoelectric material that is deformed by applying a voltage can be used, and examples thereof include a substrate made of an organic material and a non-metallic substrate. In particular, a non-metallic piezoelectric material substrate is preferable, and includes a piezoelectric ceramic substrate formed through processes such as molding and firing, or a substrate formed without requiring molding and firing.
[0024]
In a non-metallic piezoelectric material substrate, lead zirconate titanate (PZT) is preferable as the piezoelectric ceramic substrate formed through processes such as molding and firing. Furthermore BaTiOThree, ZnO, LiNbOThreeLiTaOThreeEtc. may be used.
[0025]
As PZT, PZT (PbZrOThree-PbTiOThree) And third component added PZT. As a third component to be added, Pb (Mg1/2Nb2/3) OThree, Pb (Mn1/3Sb2/3) OThree, Pb (Co1/3Nb2/3) OThreeEtc.
[0026]
Moreover, as a board | substrate formed without requiring shaping | molding and baking in a nonmetallic piezoelectric material board | substrate, it can form by the sol-gel method, the laminated substrate coating method, etc., for example.
[0027]
The piezoelectric element 12 is formed by joining two piezoelectric material substrates 12a and 12b with polarization directions opposite to each other. Thus, by arranging a plurality of rows of grooves in the piezoelectric element 12, the drive wall 14 whose polarization directions are opposite to each other is formed.
[0028]
As means for joining the piezoelectric material substrates 12a and 12b, joining using an adhesive can be adopted, but is not particularly limited as long as joining is possible. When joining using an adhesive, the thickness of the adhesive layer after curing is preferably in the range of 1 to 10 μm.
[0029]
Although not shown, the piezoelectric material substrate 12b is thick instead of the lower substrate 11, and a plurality of parallel grooves extending from the upper piezoelectric material substrate 12a side to the middle portion of the piezoelectric material substrate 12b are formed. The drive wall 14 similar to the above may be formed by forming.
[0030]
A drive electrode 16 is formed on each drive wall 14 so as to face the channel portion 15. The metal forming the drive electrode 16 includes Ni (nickel), Co (cobalt), Cu (copper), Al (aluminum), etc., and Ni and Cu are preferable, and Ni is particularly preferable.
[0031]
Examples of the formation of the drive electrode 16 include a method using a vacuum apparatus such as a vapor deposition method, a sputtering method, a plating method, a CVD (chemical vapor reaction method), and the like. Preferably it is formed. By electroless plating, a uniform and pinhole-free metal coating can be formed.
[0032]
In electrode formation by electroless plating, Ni-P plating or Ni-B plating may be used alone, or Ni-P and Ni-B may be overlaid. Since Ni-P plating increases the electrical resistance as the P content increases, the P content is preferably about 1 to several percent. Since the B content of Ni-B plating is usually 1% or less, the Ni content is higher than that of Ni-P, the electrical resistance is lower, and the connection with external wiring is better. Although Ni-B is expensive, it is also preferable to combine Ni-P and Ni-B. Further, Ni—P plating or Ni—P plating may be used as a lower layer, and Au (gold) may be formed thereon by electrolytic plating or vapor deposition. The thickness of the plating film is preferably in the range of 0.5 to 5 μm.
[0033]
On at least one of the upper surface and the lower surface of the head chip 1, the same number of first connection wires 17 are formed in parallel with each channel portion 15 at the same pitch as each channel portion 15. It extends from the front surface to the rear surface (see FIGS. 9 and 10). Here, it is formed only on the lower surface of the head chip 1, but it may be formed on the upper surface or on both upper and lower surfaces. As will be described in detail later, the first connection wiring 17 is electrically connected to the drive wiring 31 of the wiring substrate 3 for applying a voltage from the drive circuit to each drive electrode 16, and therefore the first connection wiring 17 of the head chip 1. If formed on both the upper and lower surfaces, the connection to the drive wiring 31 can be obtained from either the upper or lower surfaces of the head chip 1. That is, since the wiring board 3 can be fixed to either the upper or lower surface of the head chip 1, it is advantageous in producing the ink jet head regardless of the direction of the head chip 1.
[0034]
Further, at least one of the front surface and the rear surface of the head chip 1 is provided with a second connection wiring 18 having one end electrically connected to the drive electrode 16 formed on the drive wall 14 in each channel portion 15. The other end is electrically connected to the corresponding first connection wiring 17. Accordingly, the wiring to each driving electrode 16 formed on the driving wall 14 in each channel portion 15 is drawn from the rear surface of the head chip 1 to the lower surface of the head chip 1 via the second connection wiring 18. Yes. In the illustrated example, it is formed only on the rear surface of the head chip 1, but it may be formed only on the front surface, or may be formed on both front and rear surfaces.
[0035]
The wiring substrate 3 is substantially the same width as the width of the head chip 1 (the length in the direction in which the channel portions 15 are arranged in parallel) and is longer than the length of the head chip 1 (the length from the front surface to the rear surface of the head chip 1). A drive electrode 16 formed of a sufficiently long substrate and having a voltage supplied from a drive circuit (not shown) formed on the drive wall 14 of each channel portion 15 on the surface thereof at the same pitch as the channel portion 15 of the head chip 1. The drive wiring 31 for applying to is formed.
[0036]
The wiring substrate 3 has a front end surface that is flush with the front surface of the head chip 1, and the surface on which the drive wiring 31 is formed faces the first connection wiring 17 of the head chip 1. One connection wiring 17 and each drive wiring 31 are fixed to the head chip 1, here the lower surface of the head chip 1, so as to be electrically connected.
[0037]
The flow path substrate 4 is substantially the same width as the head chip 1 and is slightly shorter than the wiring substrate 3, but is formed of a substrate that is sufficiently longer than the length of the head chip 1. The front end surface of the head chip 1 is fixed to the surface opposite to the bonding surface of the wiring substrate 3, that is, the upper surface of the upper substrate 13, so that the front end surface is flush with the front surface of the head chip 1. Thereby, the rear surface of the head chip 1 is covered with the wiring substrate 3 and the flow path substrate 4 protruding from the rear surface side of the head chip 1.
[0038]
The surrounding wall portion 5 is a side wall forming member having a substantially U shape in a plan view provided so as to surround the rear surface of the head chip 1 between the wiring substrate 3 and the flow path substrate 4, polyimide, It is made of high-performance resin called engineering plastic such as polycarbonate. As a result, a space is formed on the rear surface side of the head chip 1 so that the upper and lower sides are covered by the flow path substrate 4 and the wiring substrate 3 and the side surfaces are enclosed by the wall portion 5. An ink supply chamber 51 for supplying the ink is configured. Reference numeral 52 denotes an inflow port for allowing ink to flow into the ink supply chamber 51, whereby the ink supply chamber 51 functions as an ink manifold. Although not shown, the ink supply chamber 51 has a built-in filter to prevent inflow of dust.
[0039]
The nozzle plate 2 has a size over the front end surfaces of the flow path substrate 4 and the wiring board 3 on the front side of the head chip 1 with the flow path substrate 4 and the wiring board 3 fixed to the upper surface and the lower surface, respectively. It is fixed. Nozzle holes 21 corresponding to the respective channel portions 15 are formed in the nozzle plate 2.
[0040]
In the inkjet head A, the flexible substrate 6 on which the driving IC 61 is mounted is joined by the anisotropic conductive film 7 so that each wiring is electrically connected to the driving wiring 31 on the surface of the wiring substrate 3. . Reference numeral 62 denotes a connector for electrical connection with external wiring. A drive voltage from a drive circuit (not shown) is input to the drive IC 61 via the connector 62, and each drive electrode 16 is supplied from the drive IC 61 via the drive wiring 31, the first connection wiring 17, and the second connection wiring 18. To be applied.
[0041]
In such an ink jet head A, a wiring for applying a voltage to each drive electrode 16 is drawn out to the outer surface of the head chip 1 by the first connection wiring 17 and the second connection wiring 18 and formed on the wiring substrate 3. It is possible to make electrical connection with the wiring from the driving circuit very simply by simply joining to the driving wiring 31 formed, and through holes are formed corresponding to the respective channel portions 15 as in the prior art. Such complicated wiring formation becomes unnecessary.
[0042]
The ink supply chamber 51 for supplying ink to each channel portion 15 is formed by the surrounding wall portion 5 fixed so as to surround the rear surface of the head chip 1 between the flow path substrate 4 and the wiring substrate 3. Therefore, the fixing part with the head chip 1 may be only a very small area of the rear surface side of the wall portion located at both end portions of the head chip 1 and the upper substrate 13 and the lower substrate 11 adjacent thereto. . Accordingly, it is not necessary to fix the ink manifold to the entire area of the upper substrate 13 and the lower substrate 11 so as to surround the channel portion 15 as in the prior art, so the ink manifold is fixed to the entire area of the upper substrate 13 and the lower substrate 11. Therefore, it is not necessary to secure a margin for the adhesive, and it is not necessary to apply an adhesive to the entire area of the upper substrate 13 and the lower substrate 11. For this reason, it is not necessary to form the head chip 1 unnecessarily large in order to form the ink supply chamber 51 as in the prior art, and it is not necessary to apply the adhesive to the minute space, so that productivity can be improved. It is.
[0043]
In the present invention, at least one of the substrate other than the drive wall 14 in the head chip 1, that is, in the present embodiment, both the upper substrate 13 and the lower substrate 11, the wiring substrate 3 and the flow path substrate 4 is composed of aluminum nitride. It is preferably made of any material selected from ceramics, piezoelectric materials, and liquid crystal polymers. As a result, there is an effect that an ink jet head having excellent heat dissipation characteristics and stable against temperature changes can be obtained.
[0044]
Further, the thermal expansion coefficient of at least one of the substrate other than the drive wall 14 in the head chip 1, the wiring substrate 3 and the flow path substrate 4 is ± 2 ppm / of the thermal expansion coefficient of the piezoelectric element 12 constituting the drive wall 14. It is still more preferable that it is ° C. By setting the thermal expansion coefficient within this range, separation or the like due to the difference in thermal expansion coefficient does not occur between the substrates.
[0045]
In the inkjet head A shown in the first embodiment, since the second connection wiring 18 and a part of the driving wiring 31 face the ink supply chamber 51, these are similar to the ink and the driving electrode 16 in each channel portion 15. Contact directly. Therefore, when water-based ink is used as the ink, an electrode protective film is formed on the surfaces of the drive electrode 16, the second connection wiring 18, and the drive wiring 31 in each channel portion 15. The electrode protective film has flexibility and is difficult to peel off, can easily follow the shear deformation of the drive wall 14, and can further improve the durability of the drive electrode 16, so that an organic insulating film such as a parylene film can be used. Is preferred.
[0046]
Next, an example of a method for manufacturing the inkjet head A will be described with reference to FIGS. In addition, the numerical value described below is an example and this invention is not limited to the following numerical values.
[0047]
First, as shown in FIG. 3, a piezoelectric element 12 in which two piezoelectric material substrates (PZT) 12a and 12b each having a thickness of 0.1 mm with polarization directions (indicated by arrows) directed in opposite directions are stacked. A laminated body adhered to a lower substrate 11 (50 mm square) made of a ceramic substrate having a thickness of 0.6 mm is prepared. Note that the lower substrate 11 and the piezoelectric material substrate 12b may be the same. In this case, a laminate is constituted by two piezoelectric material substrates having different polarization directions.
[0048]
Next, as shown in FIG. 4, positive resists 100 and 101 (the portions irradiated with light are dissolved by development) are coated on the upper and lower surfaces of the laminate by spin coating, and then the piezoelectric elements 12 and By exposing and developing the positive resist 101 on the lower surface of the lower substrate 11 on the opposite side using a stripe-shaped mask (mask width 0.07 mm, pitch 0.141 mm), a stripe having a width of 0.71 mm is formed on the lower surface. Get a pattern.
[0049]
Next, as shown in FIG. 5, grooves 151, 151,... Parallel to each other at a pitch of 0.141 mm are ground using a disc-shaped grindstone (dicing blade) 0.08 mm thick from the piezoelectric element 12 side. To do. The groove 151 is a straight groove having a substantially uniform depth (0.20 mm) in the length direction, and the cross-sectional shape of the groove 151 is not substantially changed in the length direction. When the number of grooves 151 to be processed is 258, for example, 257 driving walls 14 and 256 channel grooves 151 and one extra groove 151 on each side are formed.
[0050]
Thereafter, a metal layer is formed by electroless plating so as to have a film thickness of 0.5 to 5 μm in each groove 151 and on the lower surface of the lower substrate 11 on which the stripe pattern is formed. The metal layer has a laminated structure in which the lower layer is a Ni-B plating layer and the upper layer is an Au plating layer. At this time, so-called selective plating in which plating is not deposited on the resist is performed by appropriately performing pretreatment of the electroless plating treatment.
[0051]
Next, by removing and removing the resist with a remover, a plating layer is formed on the inner surface of each groove 151 to form a drive electrode 16, and no electrode is formed on each drive wall 14. In the state of FIG. 6, the plating layer is formed between the stripe patterns on the lower surface of 11 and the first connection wiring 17 is formed.
[0052]
Although an example in which the selective plating method using a resist is used as a method for forming the drive electrode 16 and the first connection wiring 17 by the above plating method is shown, the present invention is not limited to this, Instead, a dry film resist is used, and aluminum is formed on the entire surface by vacuum vapor deposition. Then, the drive electrode 16 and the first connection wiring 17 are the same in the lift-off method in which the aluminum on the dry film resist is removed together with the dry film resist with a solvent. Can be patterned. At this time, it is desirable to deposit gold continuously on aluminum.
[0053]
After the drive electrode 16 and the first connection wiring 17 are formed, a separately prepared upper substrate 13 is fixed to the upper surface of the drive wall 14 made of the piezoelectric element 12 using an epoxy adhesive. FIG. 7 shows a state after the upper substrate 13 is fixed. As a result, a head substrate a in which the drive walls 14 and the channel portions 15 formed by the grooves 151 are alternately arranged between the upper substrate 13 and the lower substrate 11 is formed.
[0054]
Next, as shown in FIG. 7, the head substrate a is cut along cut lines C1, C2, C3,... Substantially orthogonal to the length direction of the channel portion 15, and from one head substrate a. A plurality of head chips 1, 1, 1,.
[0055]
As shown in FIG. 8, the cut surface of the produced head chip 1 is patterned with a dry film 200 having openings 201 for forming second connection wirings corresponding to the respective channel portions 15, and then aluminum is deposited. Thus, the second connection wiring 18 is formed. Vapor deposition was performed twice in different directions in order to ensure electrical connection between the drive electrode 16 and the first connection wiring 17. In addition, the method for forming the second connection wiring 18 is not limited to vapor deposition, and may be a sputtering method. Thereafter, when the dry film and the aluminum formed thereon are removed with a solvent, each drive electrode 16 and each first connection wiring 17 are electrically connected by the second connection wiring 18 as shown in FIG. Become.
[0056]
Here, aluminum is vapor-deposited on one cut surface of the head chip 1 (the surface that will later become the rear surface of the head chip 1), but the opposite surface may be used, and both the front and rear surfaces may be used. There may be.
[0057]
Separately, a wiring substrate 3 having a driving wiring 31 formed on the surface at the same pitch as the channel portion 15 of the head chip 1 is prepared. As a method for forming the wiring substrate 3, Cu, Ni, and Au were formed in this order by plating on a 0.6 mm thick substrate (about 50 mm square) as wiring materials. As the wiring substrate 3, a substrate of about 50 mm square was cut in half to have a width of 25 mm and a length of 50 mm.
[0058]
Next, as shown in FIGS. 10A and 10B, the head chip 1 and the wiring substrate 3 were bonded and fixed with an epoxy adhesive with the first connection wiring 17 and the drive wiring 31 facing each other. The first connection wiring 17 of the head chip 1 and the drive wiring 31 of the wiring substrate 3 are attracted by the tensile stress of the adhesive, and a good electrical connection can be achieved. In addition, as a bonding method of the wiring substrate 3, a method using an anisotropic conductive film, a method using a solder, a method using a conductive adhesive, and the like can be applied in addition to an adhesive.
[0059]
Thereafter, the flow path substrate 4 is fixed to the opposite surface of the wiring substrate 3 of the head chip 1. When water-based ink is used as the ink, a parylene film having a film thickness of 5 μm, for example, is formed by CVD, for example, as an electrode protection film with the wiring substrate 3 and the flow path substrate 4 fixed to the head chip 1 as described above. Form.
[0060]
Next, the nozzle plate 2 in which the nozzle holes 21 are formed at the positions corresponding to the respective channel portions 15 is joined over the front surface of the head chip 1 and the front end surfaces of the wiring substrate 3 and the flow path substrate 4. On the rear surface, an enclosing wall portion 5 is provided between the wiring substrate 3 and the flow path substrate 4 so as to surround the rear surface of the head chip 1 to form an ink supply chamber 51. Thereafter, the flexible substrate 6 on which the driving IC 61 is mounted is bonded to the wiring substrate 3 by the anisotropic conductive film 7 (see FIGS. 1 and 2).
[0061]
In the above description, a mode in which the flexible substrate 6 on which the drive IC 61 is mounted is bonded to the wiring board 3 is illustrated. However, as another mode of the first embodiment, as shown in FIG. Alternatively, the driving IC 32 may be mounted. Reference numeral 33 denotes a connector for connecting to an external device, and 34 denotes wiring for electrically connecting the connector 33 and the drive IC 32. As a mounting method of the driving IC 32, a method used in a normal mounting process such as wire bonding and flip chip mounting using a bump can be applied.
[0062]
In this case, as described above, it is possible to save the trouble of separately joining the substrate on which the driving IC is mounted, and the configuration can be simplified and an extremely compact ink jet head can be configured. Further, depending on the type of ink to be ejected, it is necessary to heat the ink. For this purpose, it is necessary to provide a heater on the wiring board 3 or adjacent to the wiring board 3. However, if the driving IC 32 is mounted on the wiring board 3 in this way, the generated driving IC 32 can be used as an ink heating means.
[0063]
Next, a second embodiment of the ink jet head according to the present invention will be described. FIG. 12 is a longitudinal sectional view showing an inkjet head B according to the second embodiment. The same reference numerals as those in the first embodiment denote the same components, and detailed description thereof is omitted unless there is a particular difference.
[0064]
In the inkjet head B according to the second embodiment, two head chips 1 having the same configuration as that described in the first embodiment are overlapped. However, here, the first connection wiring 17 corresponding to the drive electrode 16 in each channel portion 15 is connected to either the upper surface or the lower surface of each head chip 1, here the lower substrate 11 side of each head chip 1. Is formed. The second connection wiring 18 that is electrically connected to the first connection wiring 17 may be formed on at least one of the front and rear surfaces of the head chips 1 and 1.
[0065]
Each of the head chips 1 and 1 has a wiring substrate 3 having a driving wiring 31 for applying a voltage to each driving electrode 16 of the head chip 1 on the surface on which the first connection wiring 17 is formed. The drive wiring 31 is fixed so as to be electrically connected to each of the first connection wirings 17, and the two head chips 1, 1 to which the wiring substrates 3, 3 are fixed are respectively connected to the head chips. The surfaces opposite to the fixing surface with the wiring substrate 3 in 1 and 1, here, the upper substrates 13 are overlapped and fixed. In this inkjet head B, the wiring substrates 3 and 3 are disposed on the upper and lower surfaces of the head chips 1 and 1 that are overlapped, so that the flow path substrate 4 is not necessary.
[0066]
Further, by providing a surrounding wall portion 5 so as to surround the rear surfaces of the two head chips 1 and 1 between the two wiring boards 3 and 3, each channel of the two head chips 1 and 1 is provided. An ink supply chamber 51 for supplying ink to the portion 15 is formed.
[0067]
The nozzle plate 2 has a size extending over the front surfaces of the two head chips 1 and 1 and the front end surfaces of the two wiring boards 3 and 3, and corresponds to the channel portions 15 of the two head chips 1 and 1. The nozzle holes 21 are formed in two upper and lower rows.
[0068]
Here, the driving ICs 32 and 32 are respectively mounted on the surface of the wiring board 3 on the side where the driving wiring 31 is formed, and these are electrically connected to one connector 33 by the wirings 34 and 34, respectively. However, it is good also as an aspect separately joined with the flexible substrate 6 which mounted drive IC61 similarly to FIG. 1, FIG.
[0069]
According to the ink jet head B according to the second embodiment, it is possible to easily form a laminated structure by simply stacking the head chips 1 and 1 to which the wiring board 3 is fixed, and the number of nozzles is doubled. An ink jet head can be configured easily. Moreover, the electrical connection between the drive electrodes 16 and the drive wirings 31 of the head chips 1 and 1 can be made very simply as in the case of the first embodiment.
[0070]
In this inkjet head B, the upper and lower head chips 1, 1 can be shared by using a single substrate (here, the upper substrates 13, 13) located on the overlapping surface of the superimposed head chips 1, 1. It is also possible to reduce the number of parts.
[0071]
Also, after the two head substrates a and a are bonded together, as shown in FIG. 7, they are cut in C1, C2 and C3, and are prepared in the order in which the wiring substrates 3 and 3 are fixed to the head chip. May be.
[0072]
Next, a third embodiment of the ink jet head according to the present invention will be described. FIG. 13 is a longitudinal sectional view showing an inkjet head C according to the third embodiment. The same reference numerals as those in the first embodiment denote the same components, and detailed description thereof is omitted unless there is a particular difference.
[0073]
In the inkjet head C according to the third embodiment, the first connection wiring 17 and the second connection wiring 18 in the inkjet head A according to the first embodiment are not formed. In the head chip 1, the wiring substrate 3 on the surface of which the driving wiring 31 for applying a voltage to each driving electrode 16 of the head chip 1 is formed so that the driving wiring 31 is on the surface opposite to the head chip 1. A front wiring 19 that electrically connects each driving electrode 16 and the driving electrode 31 on the surface of the wiring substrate 3 is formed across the front surface of the head chip 1 and the front end surface of the wiring substrate 3. It is configured.
[0074]
In this inkjet head C, after the head chip 1 and the wiring substrate 3 are fixed, for example, as shown in FIG. 8, the front surface of the head chip 1 and the surface of the wiring substrate 3 (the side opposite to the fixing surface of the head chip 1). By patterning using a dry film and then depositing aluminum, the front wiring 19 electrically connected to the drive wiring 31 can be formed at a time. For this reason, a manufacturing process can be simplified and cost reduction can be aimed at. In addition, since there is no wiring other than the drive electrode 16 in the channel portion 15 in the ink supply chamber 51, when water-based ink is used, an electrode protective film is formed only on the drive electrode 16 that is in direct contact with the ink. That's fine. Therefore, the probability that the electrode is corroded and disconnected due to a defect in the electrode protective film is reduced, and the reliability can be further improved.
[0075]
Although not shown in FIG. 13, the flexible substrate 6 on which the driving IC 61 is mounted may be joined to the wiring substrate 3 as in FIGS. 1 and 2, or the driving may be performed as in FIG. The IC 32 may be mounted directly and the connector 33 may be electrically connected to an external device.
[0076]
Next, a fourth embodiment of the ink jet head according to the present invention will be described. FIG. 14 is a longitudinal sectional view showing an inkjet head D according to the fourth embodiment. The same reference numerals as those in the first, second, and third embodiments indicate the same configuration, and detailed description is omitted unless there is a particular difference.
[0077]
The inkjet head D according to the fourth embodiment is superposed using two head chips 1 and wiring boards 3 having the same configuration as that described in the third embodiment.
[0078]
That is, each head chip 1, 1 has a wiring substrate 3, 3 on the surface of which a drive wiring 31 for applying a voltage to each drive electrode 16 of the head chip 1 is formed. The driving electrodes 16 and the surfaces of the wiring substrates 3 and 3 are driven across the front surfaces of the head chips 1 and 1 and the front end surfaces of the wiring substrates 3 and 3, respectively. The front wiring 19 that electrically connects the electrode 31 is formed.
[0079]
Further, by providing an enclosure wall portion 5 that surrounds the rear surfaces of the two head chips 1 and 1 in common between the two wiring substrates 3 and 3, each channel portion 15 of the two head chips 1 and 1. An ink supply chamber 51 for supplying ink is formed.
[0080]
The nozzle plate 2 has a size extending over the front surfaces of the two head chips 1 and 1 and the front end surfaces of the two wiring boards 3 and 3, and corresponds to the channel portions 15 of the two head chips 1 and 1. The nozzle holes 21 are formed in two upper and lower rows.
[0081]
According to the inkjet head D according to the fourth embodiment, the head chips 1 and 1 each having the wiring substrate 3 fixed thereto are overlapped to form the front wiring 19. An ink jet head having a laminated structure in which the electrical connection between the electrode 16 and the drive wiring 31 can be performed very easily can be configured. In addition, since the wiring boards 3 and 3 are arranged on the upper and lower surfaces of the head chips 1 and 1 that are overlapped, the flow path board 4 is not necessary, and the number of components can be reduced. In addition, the substrate (here, the upper substrates 13 and 13) located on the overlapping surface of the superimposed head chips 1 and 1 can be shared by the upper and lower head chips 1 and 1, and the number of parts can be further reduced. It is also possible to make it easier.
[0082]
Further, as in the third embodiment, no wiring is formed in the ink supply chamber 51. Therefore, when water-based ink is used, an electrode protective film is formed only on the drive electrode 16 that is in direct contact with the ink. Well, the probability that the electrode is corroded and disconnected due to a defect in the electrode protective film is reduced, and the reliability can be further improved.
[0083]
In this embodiment, the driving ICs 32 and 32 are mounted on the surface of the wiring board 3 on the side where the driving wiring 31 is formed, and are electrically connected to the connectors 33 and 33 by the wirings 34 and 34, respectively. Show. In this aspect, since the driving ICs 32 and 32 are directed to the opposite sides, the heat generated by the driving ICs 32 and 32 can be effectively released to the outside. Of course, as in FIGS. 1 and 2, the flexible substrate 6 on which the driving IC 61 is mounted may be bonded to each of the wiring substrates 3 and 3.
[0084]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the electrical connection between the drive electrode in each channel portion and the wiring from the drive circuit can be easily performed, and the ink supply chamber for supplying ink into each channel portion can be easily formed. Therefore, it is possible to provide an ink jet head with high productivity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall perspective view showing a first embodiment of an inkjet head.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the ink jet head shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing one step of a method for manufacturing an inkjet head.
FIG. 4 is a diagram showing one step of a method for manufacturing an inkjet head.
FIG. 5 is a diagram showing a step of a method for manufacturing an inkjet head.
FIG. 6 is a diagram showing one step of a method for manufacturing an inkjet head.
FIG. 7 is a diagram showing one process of an ink jet head manufacturing method.
FIG. 8 is a diagram showing a step of a method for manufacturing an inkjet head.
FIG. 9 is a diagram showing one step of a method for manufacturing an inkjet head.
FIG. 10 is a diagram showing a step of a method for manufacturing an inkjet head.
FIG. 11 is an overall perspective view showing another aspect of the inkjet head according to the first embodiment.
FIG. 12 is an overall perspective view showing a second embodiment of the inkjet head.
FIG. 13 is an overall perspective view showing a third embodiment of the inkjet head.
FIG. 14 is an overall perspective view showing a fourth embodiment of an inkjet head.
[Explanation of symbols]
A, B, C, D: Inkjet head
1: Head chip
11: Lower substrate
12: Piezoelectric element
13: Upper substrate
14: Drive wall
15: Channel section
16: Drive electrode
17: First connection wiring
18: Second connection wiring
19: Front wiring
2: Nozzle plate
21: Nozzle hole
3: Wiring board
31: Drive wiring
32: Drive IC
33: Connector
34: Wiring
4: Channel substrate
5: Enclosure wall
51: Ink supply chamber
52: Inlet
6: Flexible substrate
61: Drive IC
62: Connector

Claims (8)

それぞれ同一長さの上部基板及び下部基板、前記上部基板前記下部基板との間にそれらと長さが同じ圧電素子からなる駆動壁と、前記駆動壁と交互に並設されると共に前面及び後面にそれぞれ出口と入口とが対向状に配置されたチャネル部と、前記チャネル部内に臨む前記駆動壁に形成された駆動電極とを備えることにより、前面、後面、上面、下面及び両側面の6面を有するヘッドチップと、
前記ヘッドチップの上面又は下面に固着され、表面に前記各駆動電極に電圧印加するための駆動配線を有すると共に前記チャネル部の長さよりも長尺に形成された配線基板と、
前記ヘッドチップにおける前記配線基板との固着面と反対面に固着され、前記チャネル部の長さよりも長尺な流路基板
前記流路基板と前記配線基板との間に亘って前記ヘッドチップの後面を包囲するように設けられた囲い壁部と、
前記流路基板、前記配線基板及び前記囲い壁部によって囲まれる空間によって、前記ヘッドチップの後面側に形成され、各チャネル部にインクを供給するためのインク供給室とを有してなり
前記ヘッドチップは、前記上部基板の上面及び前記下部基板の下面の少なくともいずれかの面に、各チャネル部内の駆動電極に対応する第1の接続配線が形成されていると共に、前記ヘッドチップの前記前面及び前記後面の少なくともいずれかの面に、前記各駆動電極と前記各第1の接続配線とを電気的に接続する第2の接続配線が形成されており
前記配線基板は、前記駆動配線の形成面を前記第1の接続配線と対向させて前記ヘッドチップに固着されることにより、前記駆動配線とそれぞれ対応する前記第1の接続配線とが前記固着面において電気的に接続されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
An upper substrate and a lower substrate having the same length, a driving wall made of a piezoelectric element having the same length between the upper substrate and the lower substrate , a driving wall alternately arranged with the driving wall, and a front surface and rear to their respective exit and the inlet and the channel portion arranged opposite shape, by Rukoto and a drive electrode formed on the drive walls facing into the channel portion, the front, rear, top, bottom and A head chip having six sides on both sides ;
A wiring board that is fixed to the upper surface or the lower surface of the head chip, has a driving wiring for applying a voltage to each driving electrode on the surface, and is formed to be longer than the length of the channel portion;
A flow path substrate that is fixed to a surface opposite to the fixing surface of the head chip with the wiring substrate, and is longer than the length of the channel portion;
An enclosing wall portion provided so as to surround a rear surface of the head chip between the flow path substrate and the wiring substrate ;
The flow channel substrate, the space surrounded by the wiring board and the surrounding wall portion, the formed on the rear surface of the head chip, ink will have an ink supply chamber for supplying to each channel unit,
The head chip has a first connection wiring corresponding to a drive electrode in each channel portion formed on at least one of an upper surface of the upper substrate and a lower surface of the lower substrate, and the head chip A second connection wiring that electrically connects each drive electrode and each first connection wiring is formed on at least one of the front surface and the rear surface ;
The wiring board is fixed to the head chip with the driving wiring formation surface facing the first connection wiring, whereby the driving wiring and the first connection wiring corresponding to the driving wiring are fixed to the fixing surface. An ink jet head, wherein the ink jet head is electrically connected .
それぞれ同一長さの上部基板及び下部基板、前記上部基板前記下部基板との間にそれらと長さが同じ圧電素子からなる駆動壁と、前記駆動壁と交互に並設されると共に前面及び後面にそれぞれ出口と入口とが対向状に配置されたチャネル部と、前記チャネル部内に臨む前記駆動壁に形成された駆動電極とを備えることにより、前面、後面、上面、下面及び両側面の6面を有するヘッドチップの2つが重ね合わされたヘッドチップと、
前記重ね合わされたヘッドチップにおける上面及び下面にそれぞれ固着され、表面に前記各駆動電極に電圧印加するための駆動配線を有すると共に前記チャネル部の長さよりも長尺に形成された2つの配線基板と
前記2つの配線基板の間に亘って前記重ね合わされたヘッドチップの後面を包囲するように設けられた囲い壁部と、
前記2つの配線基板間及び前記囲い壁部によって囲まれる空間によって前記重ね合わされたヘッドチップの後面側に形成され、各チャネル部にインクを供給するためのインク供給室とを有してなり
前記重ね合わされたヘッドチップの各々は、前記上部基板の上面及び前記下部基板の下面のいずれかの面に、各チャネル部内の駆動電極に対応する第1の接続配線が形成されていると共に、前記重ね合わされたヘッドチップの各々の前面及び後面の少なくともいずれかの面に、前記各駆動電極と前記各第1の接続配線とを電気的に接続する第2の接続配線が形成され、且つ、前記第1の接続配線が形成された面と反対面同士が重ね合わされて固着されており、
前記2つの配線基板の各々は、前記駆動配線の形成面を前記第1の接続配線と対向させて前記重ね合わされたヘッドチップにおける上面及び下面にそれぞれ固着されることにより、前記駆動配線とそれぞれ対応する前記第1の接続配線とが固着面において電気的に接続されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
An upper substrate and a lower substrate having the same length, a driving wall made of a piezoelectric element having the same length between the upper substrate and the lower substrate , a driving wall alternately arranged with the driving wall, and a front surface and rear to their respective exit and the inlet and the channel portion arranged opposite shape, by Rukoto and a drive electrode formed on the drive walls facing into the channel portion, the front, rear, top, bottom and A head chip in which two of the six head chips on both sides are superimposed ;
Two wiring boards fixed to the upper surface and the lower surface of the superimposed head chips, each having a driving wiring for applying a voltage to each driving electrode on the surface, and formed longer than the length of the channel portion; ,
An enclosing wall provided so as to surround a rear surface of the superimposed head chip between the two wiring boards;
An ink supply chamber for supplying ink to each channel portion, formed on the rear surface side of the superimposed head chip between the two wiring boards and the space surrounded by the surrounding wall portion ;
Each of the overlapped head chips has a first connection wiring corresponding to a drive electrode in each channel portion formed on one of the upper surface of the upper substrate and the lower surface of the lower substrate, and Second connection wirings for electrically connecting the respective drive electrodes and the respective first connection wirings are formed on at least one of the front surface and the rear surface of each of the superimposed head chips, and The surface on which the first connection wiring is formed and the opposite surface are overlapped and fixed,
Each of the two wiring boards corresponds to the driving wiring by being fixed to the upper surface and the lower surface of the overlapped head chip with the driving wiring forming surface facing the first connection wiring, respectively. An ink jet head, wherein the first connection wiring is electrically connected to a fixing surface .
前記駆動電極、第2の接続電極及び駆動配線の表面に電極保護膜が形成されていることを特徴とする請求項1又は2記載のインクジェットヘッド。  3. The ink jet head according to claim 1, wherein an electrode protective film is formed on surfaces of the drive electrode, the second connection electrode, and the drive wiring. 前記配線基板に、駆動ICが実装されたフレキシブル基板が電気的に接続されていることを特徴とする請求項1、2又は3記載のインクジェットヘッド。  4. The ink jet head according to claim 1, wherein a flexible board on which a driving IC is mounted is electrically connected to the wiring board. 前記配線基板に、駆動ICが実装されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のインクジェットヘッド。  The inkjet head according to claim 1, wherein a driving IC is mounted on the wiring board. 前記ヘッドチップにおける駆動壁以外の基板、前記配線基板及び前記流路基板のうちの少なくとも一つが、窒化アルミを成分に含むセラミックス、圧電材料及び液晶ポリマーのうちから選ばれるいずれかの材料からなることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のインクジェットヘッド。  At least one of the substrate other than the drive wall, the wiring substrate, and the flow path substrate in the head chip is made of any material selected from ceramics, piezoelectric materials, and liquid crystal polymers containing aluminum nitride as a component. The inkjet head according to any one of claims 1 to 5. 前記ヘッドチップにおける駆動壁以外の基板、前記配線基板及び前記流路基板のうちの少なくとも一つの熱膨張係数が、前記圧電素子の熱膨張係数の±2ppm/℃であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のインクジェットヘッド。  The thermal expansion coefficient of at least one of the substrate other than the drive wall, the wiring substrate, and the flow path substrate in the head chip is ± 2 ppm / ° C. of the thermal expansion coefficient of the piezoelectric element. The inkjet head in any one of 1-6. 前記ヘッドチップと前記配線基板とは、接着剤又は異方性導電フィルムによって固着されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のインクジェットヘッド。The inkjet head according to claim 1, wherein the head chip and the wiring substrate are fixed by an adhesive or an anisotropic conductive film.
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