JP4661228B2 - 液滴吐出ヘッド及び液滴吐出装置 - Google Patents
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Description
下記特許文献には、液滴吐出ヘッド(インクジェット式記録ヘッド)に関する技術の一例が開示されている。この特許文献に開示されている液滴吐出ヘッドにおいては、駆動回路部(ドライバIC)と駆動素子(圧電素子)とがワイヤボンディングの手法によって接続されている。
この構成によれば、前記駆動回路部と駆動素子とが、フレキシブル基板を介して接続された構造となっているので、ワイヤボンディングにより両者を接続する構造では必須のワイヤを引き回すための空間が不要になり、液滴吐出ヘッドを薄型化することができる。またフレキシブル基板を実装するために保護基板に設けられた開口部が駆動素子側に向かう先窄まり状に形成されており、この開口形状に沿ってフレキシブル基板を撓曲させて配するようになっているので、曲げによるフレキシブル基板の変位が小さくなり、フレキシブル基板の破損等を防止できる。また、前記開口部はフレキシブル基板の進入側が広口の形状になっているので、フレキシブル基板の配置が容易であり、製造の容易性を高め、また正確な実装を可能にする構造となっている。さらにフレキシブル基板の曲げ幅が小さいので弾性復帰力も小さくなり、端子部と回路接続部との接続部における剥離も生じ難いものとなる。
この構成によれば、端子部と回路接続部との接続部が樹脂モールドされているので、その接続部を保護しつつ固定することができる。
この構成によれば、前記樹脂モールドによってフレキシブル基板の形状が保持されるため、フレキシブル基板の弾性復帰力によって接続部に応力が加わるのを効果的に防止でき、接続部の信頼性をさらに高めることができる。
この構成によれば、複数の駆動素子と複数の端子部とを同時に接続可能な構成となるので、フレキシブル基板の実装を効率よく迅速に行うことができる液滴吐出ヘッドが得られる。
この構成によれば、平面視略矩形状の開口部の幅方向(短手方向)両側に、長手方向に並んで複数の回路接続部が設けられており、これらの回路接続部に対して開口部の幅方向両側からフレキシブル基板を進出させてフレキシブル基板の端子部と前記回路接続部とを接続した構造の液滴吐出ヘッドが得られる。かかる構成は、ノズル開口を2列に並べて多数配列した構造の液滴吐出ヘッドに用いて好適な構成であり、狭ピッチで多数のノズル開口が配列された液滴吐出ヘッドの薄型化、低コスト化を実現できるものである。
この構成によれば、2つのフレキシブル基板を開口部内に良好に保持でき、前記端子部と前記回路接続部との接続部の信頼性を高めることができる。
この構成によれば、駆動回路部が保護基板に固定されるので、液滴吐出ヘッドの製造時や使用時に駆動回路部が揺動するのを防止でき、保護回路部が保護基板や他の部材と衝突したり、電気信号の伝達に不具合を生じるのを防止することができる。
この構成によれば、前記樹脂モールドによって駆動回路部を保護基板上に固定することができるので、製造時や使用時にフレキシブル基板が振動して駆動回路部を破損するのを防止でき、また駆動回路部とともにフレキシブル基板も固定されるため、フレキシブル基板に対する外部回路等の接続も容易になる。
この構成によれば、駆動回路部をフレキシブル基板にフリップチップ実装することで、駆動回路部と導電部との電気的な接続を作業性良く且つ良好に行うことができる。
液滴吐出ヘッドの一実施形態について図1から図4を参照しつつ説明する。図1は液滴吐出ヘッドの一実施形態を示す斜視構成図、図2は液滴吐出ヘッドを下側から見た斜視構成図の一部破断図、図3は図1のA−A線に沿う断面構成図、図4はフレキシブル基板を下面側から見た図である。
各フレキシブル基板501〜504のそれぞれの下面側(リザーバ形成基板20側)には、前記圧電素子300を駆動するための駆動回路部(ドライバIC)200と、駆動回路部200と圧電素子300とを電気的に接続するための配線パターン(導電パターン)510とが設けられている。
具体的には、ノズル基板16に設けられた複数のノズル開口15はY軸方向に配列されており、本実施形態では、ノズル基板16上の複数の領域に配列された一群のノズル開口15を、それぞれ第1ノズル開口群15A、第2ノズル開口群15B、第3ノズル開口群15C、及び第4ノズル開口群15Dと称する。
なお、図2では各ノズル開口群15A〜15Dのそれぞれは6個のノズル開口15によって構成されているように示されているが、実際には、各ノズル開口群は例えば720個程度のノズル開口15によって構成されるものである。
第1圧力発生室群12Aと第2圧力発生室群12BとはX軸方向に関して互いに対向するように配置されており、それらの間には隔壁10Kが形成されている。同様に、第3圧力発生室群12Cと第4圧力発生室群12Dとの間にも隔壁10Kが形成されており、それらはX軸方向に関して互いに対向するように配置されている。
なお、圧電素子300の概念としては、圧電体膜70及び上電極膜80に加えて、下電極膜60を含むものであってもよい。下電極膜60は圧電素子300としての機能と、振動板400としての機能とを兼ね備えたものとなっているからである。本実施形態では、弾性膜50及び下電極膜60が振動板400として機能する構成を採用しているが、弾性膜50を省略して下電極膜60が弾性膜としても機能する構成とすることもできる。
本実施形態では、便宜的に、第1ノズル開口群15Aを構成するノズル開口15のそれぞれに対応するようにY軸方向に複数並んで設けられた一群の圧電素子300を第1圧電素子群と呼ぶこととする。また同様に、第2ノズル開口群15Bを構成するノズル開口15のそれぞれに対応するようにY軸方向に複数並んで設けられた一群の圧電素子300を第2圧電素子群と呼ぶこととする。さらに、第3ノズル開口群15Cに対応する一群の圧電素子300を第3圧電素子群と呼び、第4ノズル開口群15Dに対応する一群の圧電素子300を第4圧電素子群と呼ぶこととする。
また同様に、リザーバ形成基板20のうちフレキシブル基板503と平面的に重なる部分の第3封止部は、第3圧力発生室群12Cに対応して設けられた第3圧電素子群を封止しており、フレキシブル基板504と平面的に重なる部分の第4封止部は第4圧力発生室群12Dに対応して設けられた第4圧電素子群を封止している。
フレキシブル基板501〜504は可撓性を有しており、例えばポリイミドからなる絶縁性のフィルム状部材によって構成されている。また、フレキシブル基板501〜504の図示下面には、銅などの導電性材料からなる導電性の配線パターン510が、プリント方式により、メッキやエッチングなどの手法によって設けられている。
フレキシブル基板501〜504は、少なくとも端子部512側を曲げる(撓ませる)ことができるようになっており、これにより図1及び図3に示したように、端子部512を撓曲させて溝部700内に配置するようになっている。
なお、図3ではフレキシブル基板501,502とリザーバ形成基板20との間には、何も設けていないが、この空間に樹脂モールドを設けるならば、その樹脂モールドによる樹脂モールドによって駆動回路部200をリザーバ形成基板20に固定することができ、液滴吐出ヘッドの信頼性を高めることができる。
すると、圧力発生室12に対応するそれぞれの下電極膜60と上電極膜80との間に電圧が印加される結果、弾性膜50、下電極膜60及び圧電体膜70に変位が生じ、この変位によって各圧力発生室12の容積が変化して内部圧力が高まり、ノズル開口15より液滴が吐出される。
次に、液滴吐出ヘッド1の製造方法について図5のフローチャート図、及び図6の模式図を参照するとともに、適宜図3及び図4を参照しつつ説明する。
以下では、駆動回路部200と圧電素子300との電気的接続に係る手順について主に説明し、液滴吐出ヘッド1のうち、ノズル基板16、流路形成基板10、リザーバ形成基板20、圧電素子300等の製造及び接続・配置作業は既に完了しているものとする。また、上記実施形態の液滴吐出ヘッド1は、4枚のフレキシブル基板501〜504を備えたものであるが、以下の製造方法では、液滴吐出ヘッド1のうち、フレキシブル基板501,502が設けられる部位について主に説明することとする。
次に、上述した液滴吐出ヘッド1を備えた液滴吐出装置の一例について図7を参照しながら説明する。本例では、その一例として、前述の液滴吐出ヘッドを備えたインクジェット式記録装置について説明する。
Claims (12)
- 液滴を吐出するノズル開口に連通する圧力発生室と、該圧力発生室の外側に配設されて該圧力発生室に圧力変化を生じさせる駆動素子と、該駆動素子を挟んで前記圧力発生室と反対側に設けられた保護基板とを備え、
前記保護基板に、当該保護基板を貫通して前記駆動素子の回路接続部に達する開口部が、前記駆動素子側に向けて先窄まり状を成して形成されており、
前記駆動素子に電気信号を供給する駆動回路部を有するフレキシブル基板が前記開口部の開口形状に沿って撓曲されて配され、前記駆動回路部から導出された前記フレキシブル基板上の端子部と前記回路接続部とが、当該開口部内で電気的に接続されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。 - 前記端子部と前記回路接続部とが、導電性接着剤を介して電気的に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記端子部と前記回路接続部とが、ろう材により電気的に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記端子部と前記回路接続部との接続部位が樹脂モールドによって封止されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記樹脂モールドが、前記開口部内に撓曲されて配されたフレキシブル基板上まで延設されて該フレキシブル基板の撓曲形状を固定していることを特徴とする請求項4に記載の液滴吐出ヘッド。
- 複数の前記ノズル開口と、前記各ノズル開口に対応する前記圧力発生室及び前記駆動素子を備え、
前記保護基板の開口部内に露出された前記複数の駆動素子の回路接続部に対して、前記フレキシブル基板の対応する前記端子部が電気的に接続されていることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッド。 - 前記開口部が平面視略矩形状を成しており、当該開口部の側壁部のうち平面視で長手方向に延びる2つの側壁部が前記保護基板の主面に対して傾斜した傾斜面部とされており、
前記複数の駆動素子の回路接続部が、前記各斜面部の下端部から前記開口部内に向かって延出されるとともに前記長手方向に配列されており、
2つの前記フレキシブル基板が、前記開口部の幅方向外側から前記各傾斜面部に沿うように延びて互いの先端部を突き合わせて配置されており、
前記各フレキシブル基板の先端部に設けられた前記端子部と前記回路接続部とが電気的に接続されていることを特徴とする請求項6に記載の液滴吐出ヘッド。 - 前記樹脂モールドが、前記2つのフレキシブル基板の先端部に跨って設けられていることを特徴とする請求項7に記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記駆動回路部が前記フレキシブル基板の前記保護基板と対向する面に実装されており、
前記保護基板とフレキシブル基板との間に設けられた接着材により、前記駆動回路部が保護基板上に固定されていることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッド。 - 前記駆動回路部が、前記保護基板とフレキシブル基板との間に設けられた樹脂モールドによって封止されていることを特徴とする請求項9に記載の液滴吐出ヘッド。
- 前記駆動回路部が、前記フレキシブル基板上にフリップチップ実装されていることを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッド。
- 請求項1から11のいずれか1項に記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする液滴吐出装置。
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