JP5332293B2 - 液滴吐出ヘッド及び液滴吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents
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Description
本適用例にかかる液滴吐出ヘッドは、ノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドであって、前記ノズルに連通する圧力室が形成された流路形成基板と、前記流路形成基板の一面側に振動板を介して配置され、前記圧力室に圧力変化を生じさせる駆動部と、前記駆動部と電気的に接続するフレキシブル基板と、前記振動板を補強する補強部材と、を備え、前記フレキシブル基板は前記駆動部を覆って配置され、前記振動板と前記フレキシブル基板と前記補強部材とにおける各部の少なくとも一部がこの順に配置されることを特徴とする。
上記適用例にかかる液滴吐出ヘッドにおいて、前記駆動部と前記フレキシブル基板との間には前記駆動部の運動を阻害しない程度の空間を確保して、前記フレキシブル基板が配置されることを特徴とする。
上記適用例にかかる液滴吐出ヘッドにおいて、前記補強部材は前記駆動部を覆い、前記フレキシブル基板と前記補強部材との間には空間を確保して配置され、前記駆動部を密閉することを特徴とする。
上記適用例にかかる液滴吐出ヘッドにおいて、前記駆動部は2つの電極を有する素子であり、前記フレキシブル基板は前記2つの電極と電気的に接続されていることを特徴とする。
上記適用例にかかる液滴吐出ヘッドにおいて、前記フレキシブル基板には流路孔が形成され、前記流路形成基板には前記圧力室につながる流路が形成され、前記流路孔は前記流路と接続されることを特徴とする。
上記適用例にかかる液滴吐出ヘッドにおいて、前記振動板と前記フレキシブル基板との間に第1基板支持部を備え、前記第1基板支持部が前記駆動部と前記フレキシブル基板との間に前記空間を確保することを特徴とする。
上記適用例にかかる液滴吐出ヘッドにおいて、前記流路形成基板の前記圧力室及び流路は、前記駆動部の電極と前記フレキシブル基板とが接続される場所と対向する場所以外の場所に形成されていることを特徴とする。
上記適用例にかかる液滴吐出ヘッドにおいて、前記フレキシブル基板の周囲の少なくとも一部には予備補強部材を備えることを特徴とする。
上記適用例にかかる液滴吐出ヘッドにおいて、前記駆動部は圧電素子を含んで構成されることを特徴とする。
上記適用例にかかる液滴吐出ヘッドにおいて、前記補強部材と前記フレキシブル基板との間には第2基板支持部を備え、前記第2基板支持部が前記補強部材と前記フレキシブル基板との間に前記空間を確保することを特徴とする。
本適用例にかかる液滴吐出ヘッドの製造方法は、液滴を吐出するための駆動部が振動板を振動させる液滴吐出ヘッドの製造方法であって、前記駆動部を覆うようにフレキシブル基板を配置する基板配置工程と、前記駆動部の電極と前記フレキシブル基板の配線とを電気的に接続して配置する基板実装工程と、前記フレキシブル基板の1面に補強部材を配置する補強部材配置工程と、を有し、前記補強部材配置工程は前記基板実装工程の後に行われることを特徴とする。
上記適用例にかかる液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記振動板と前記フレキシブル基板との間に第1基板支持部を配置して、前記駆動部と前記フレキシブル基板との間に空間を形成する第1支持部形成工程をさらに有することを特徴とする。
上記適用例にかかる液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記フレキシブル基板を配置する場所の周囲に予備補強部材を配置する予備補強配置工程をさらに有することを特徴とする。
上記適用例にかかる液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記フレキシブル基板と前記補強部材との間に第2基板支持部を配置して、前記フレキシブル基板と前記補強部材との間に空間を形成する第2支持部形成工程をさらに有することを特徴とする。
本実施形態では、本発明の特徴的な液滴吐出ヘッドと、この液滴吐出ヘッドを製造する例について図1〜図9に従って説明する。
最初に、液滴吐出ヘッドについて説明する。図1は液滴吐出ヘッドの構成を示す概略斜視図である。図1(a)は液状体を供給する側から見た図であり、図1(b)は液滴を吐出する側から見た図である。図1に示すように、液滴吐出ヘッド1は略直方体に形成されている。液滴吐出ヘッド1の長手方向をX方向とし、長手方向と直交する方向をY方向とする。そして、液滴吐出ヘッド1が液滴を吐出する方向をZ方向の逆の方向とする。
次に、上述した液滴吐出ヘッド1を製造する製造方法について図6〜図9にて説明する。図6は、液滴吐出ヘッドを製造する製造工程を示すフローチャートであり、図7〜図9は、液滴吐出ヘッドの製造方法を説明する図である。
(1)本実施形態によれば、振動板5が流路形成基板4と補強部材6とに挟まれて固定されている。そして、振動板5が振動するとき、補強部材6が振動板5の一部を固定することにより、振動板5は所定の振動モードを維持して品質良く振動することができる。振動板5には駆動素子13が配置され、駆動素子13とフレキシブル基板9とが電気的に接続されている。そして、フレキシブル基板9には補強部材6が重ねて配置されている。一方、振動板5の上に本実施形態と異なる補強部材を配置して、補強部材の上にフレキシブル基板9を配置する構造の場合には、補強部材が配置された振動板5にフレキシブル基板9を配置する工程になる。フレキシブル基板9と駆動素子13とを電気的に接続するときに、フレキシブル基板9は補強部材を避けて配置しなければならないため、補強部材は障害になる。そして、補強部材はフレキシブル基板を接続するときの作業性を悪くする可能性がある。この構造に比べて、振動板5、フレキシブル基板9、補強部材6の順に配置する構造の方が、作業性良く振動板5にフレキシブル基板9を配置することができる。
次に、液滴吐出ヘッドの一実施形態について図10を用いて説明する。この実施形態が第1の実施形態と異なるところは、フレキシブル基板9に流路孔17が配置されない点にある。尚、第1の実施形態と同じ点については説明を省略する。
(1)本実施形態によれば、フレキシブル基板44は流路孔12を塞がないように配置されるので、液状体20が通過するための孔は形成されていない。従って、フレキシブル基板44を製造する工程に孔を形成する工程が不要であり、生産性良くフレキシブル基板44を製造することができる。さらに、孔を避けて配線パターンを設計する必要がないので、設計し易い配線パターンにすることができる。
次に、液滴吐出ヘッドの一実施形態について図11を用いて説明する。この実施形態が第1の実施形態と異なるところは、第1基板支持部が振動板5でなくフレキシブル基板に配置され、第2基板支持部も補強部材6でなくフレキシブル基板に配置される点にある。尚、第1の実施形態と同じ点については説明を省略する。
(1)本実施形態によれば、フレキシブル基板48は平坦な基板であり、平坦な基板に第2基板支持部51、第2基板支持部52を形成している。従って、凹凸のある補強部材6に第2基板支持部51及び第2基板支持部52を形成する場合に比べて生産性良く第2基板支持部51、第2基板支持部52を形成することができる。
(変形例1)
前記第1の実施形態では、補強部材6には凹部6aが形成されていたが、凹部6aに変えて孔にしても良い。図12(a)に示すように、フレキシブル基板9と重ねて第1補強部材53及び第2補強部材54を配置する。フレキシブル基板9の端子部9dと対向する場所に第1補強部材53を配置して、駆動素子13の流路11a側に第2補強部材54を配置する。このとき、フレキシブル基板9の上側(Z方向側)は空間が配置されているので、フレキシブル基板9が加熱されて伸長するときにも、フレキシブル基板9が駆動素子13に接触することを防止することができる。補強部材6に凹部6aを形成するとき、凹部6aの深さを精度良く形成する必要がある。一方、第1補強部材53及び第2補強部材54には凹部6aが無いので、第1補強部材53及び第2補強部材54を薄くしたい場合にも、凹部6aの深さを精度良く形成する必要がない。従って、生産性良く第1補強部材53及び第2補強部材54を製造することができる。この場合には、フレキシブル基板9のX方向両側と予備補強部材7の端補強部7aとの間に樹脂等を配置することにより、駆動素子13を封止することが好ましい。これにより、駆動素子13に塵が付着することを防止することができる。
前記第1の実施形態では、予備補強部材7及び補強部材6を用いて振動板5の強度を向上したが、補強部材を一体にしても良い。例えば、図12(b)に示すように、振動板5と重ねてフレキシブル基板9が配置され、フレキシブル基板9と重ねて補強部材55が配置されている。この補強部材55は補強部材6と予備補強部材7とが一体化した形状となっている。補強部材の部品数が減るので、補強部材55を配置するのに要する時間を短縮することができる。その結果、生産性良く液滴吐出ヘッド1を製造することができる。
前記第1の実施形態では、第1基板支持部14、第1基板支持部15、第2基板支持部18、第2基板支持部19を用いてフレキシブル基板9を支持した。そして、第1空洞部28及び第2空洞部29を形成したが、第1基板支持部14、第1基板支持部15、第2基板支持部18、第2基板支持部19を用いずに第1空洞部28及び第2空洞部29を形成する方法を採用しても良い。フレキシブル基板9の素子対向部9aに凸部9fを形成して、凸形状を維持したままフレキシブル基板9を振動板5に貼り付けることにより、第1空洞部28及び第2空洞部29を形成しても良い。第1基板支持部14、第1基板支持部15、第2基板支持部18、第2基板支持部19を形成する工程が不要となるので、液滴吐出ヘッド1を製造する時間を短縮することができる。その結果、生産性良く液滴吐出ヘッド1を製造することができる。
前記第1の実施形態では、フレキシブル基板9に1つの流路孔17が形成されたが、2つ以上形成しても良い。流路形成基板4の流路孔12に合わせて形成しても良い。このとき、液状体20の流体抵抗が少なくなるように流路11aを設定するのが好ましい。
前記第1の実施形態では、振動板5に配置された下電極膜25及び上電極膜27と個別配線9b及び共通配線9cとを異方性導電ペースト9gにより電気的に接続したが、異方性導電シート、はんだ、ろう材等を用いて接続しても良い。電気抵抗が少なく、振動板5が振動しても固着状態を維持可能で、被接着物や駆動素子13を腐食しなければよく、事前に確認実験をして選定するのが好ましい。同様に、フレキシブル基板9と振動板5とを固着するときに用いる接着剤9hには熱硬化性の接着剤を用いたが、熱硬化性接着剤に限らず熱可塑性接着剤及び化学反応系接着剤等の各種接着剤や熱溶着フィルム等の接着部材を用いても良い。この場合にも、振動板5が振動しても固着状態を維持可能で、被接着物や駆動素子13を腐食しなければよく、事前に確認実験をして選定するのが好ましい。
前記第1の実施形態では、ステップS1の第1基板支持部形成工程の後にステップS2の予備補強配置工程を行ったが、逆の工程順でも良い。第1基板支持部14及び第1基板支持部15を配置するときに、予備補強部材7が障害にならない方法を採用する場合には、予備補強部材7を先に配置しても良い。予備補強部材7を先に配置する方が、予備補強部材7が配置された流路形成基板4の構造物となるので、剛性を強くすることができる。従って、流路形成基板4が損傷を受け難くすることができる。
前記第1の実施形態では、ステップS2の予備補強配置工程の後にステップS4の基板実装工程を行ったが、逆の工程順でも良い。流路形成基板4を損傷することなくフレキシブル基板9を配置することができる場合には、予備補強部材7を配置する前にフレキシブル基板9を配置しても良い。この場合には、ステップS4では予備補強部材7が配置されていないので、予備補強部材7が障害にならずにフレキシブル基板9を配置することができる。従って、フレキシブル基板9を振動板5に配置し易くすることができる。
前記第1の実施形態〜前記第3の実施形態では、圧力室11を加圧する加圧手段に、圧電素子26を用いたが、他の方法でも良い。例えば、コイルと磁石とを用いて振動板5を変形させて、加圧しても良い。他に、圧力室11内にヒータ配線を配置して、ヒータ配線を加熱することにより、液状体20を気化させたり、液状体20に含む気体を膨張させたりして加圧しても良い。他にも、静電気の引力及び斥力を用いて振動板5を変形させて、加圧しても良い。各種の加圧手段を採用する場合にも、上述の方法を採用することができる。
Claims (8)
- ノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドであって、
前記ノズルに連通する圧力室が形成された流路形成基板と、
前記流路形成基板の一面側に振動板を介して配置され、前記圧力室に圧力変化を生じさせる、2つの電極を有する素子である駆動部と、
前記駆動部の前記2つの電極と電気的に接続するフレキシブル基板と、
前記振動板を補強する補強部材と、を備え、
前記フレキシブル基板は前記駆動部を覆って配置され、
前記振動板と前記フレキシブル基板と前記補強部材とにおける各部の少なくとも一部がこの順に配置され、
前記駆動部と前記フレキシブル基板との間には前記駆動部の運動を阻害しない程度の空間を確保して、前記フレキシブル基板が配置され、
前記補強部材は前記駆動部を覆い、前記フレキシブル基板と前記補強部材との間には空間を確保して配置され、
前記フレキシブル基板には流路孔が形成され、前記流路形成基板には前記圧力室につながる流路が形成され、前記流路孔は前記流路と接続され、
前記振動板と前記フレキシブル基板との間に第1基板支持部を備え、 前記第1基板支持部が前記駆動部と前記フレキシブル基板との間に前記空間を確保することを特徴とする液滴吐出ヘッド。 - 請求項1に記載の液滴吐出ヘッドであって、
前記流路形成基板の前記圧力室及び流路は、前記駆動部の電極と前記フレキシブル基板とが接続される場所と対向する場所以外の場所に形成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。 - 請求項2に記載の液滴吐出ヘッドであって、
前記フレキシブル基板の周囲の少なくとも一部には予備補強部材を備えることを特徴とする液滴吐出ヘッド。 - 請求項3に記載の液滴吐出ヘッドであって、
前記駆動部は圧電素子を含んで構成されることを特徴とする液滴吐出ヘッド。 - 請求項3に記載の液滴吐出ヘッドであって、
前記補強部材と前記フレキシブル基板との間には第2基板支持部を備え、
前記第2基板支持部が前記補強部材と前記フレキシブル基板との間に前記空間を確保することを特徴とする液滴吐出ヘッド。 - 液滴を吐出するための駆動部が振動板を振動させる液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
前記駆動部を覆うようにフレキシブル基板を配置する基板配置工程と、
前記駆動部の電極と前記フレキシブル基板の配線とを電気的に接続して配置する基板実装工程と、
前記フレキシブル基板の1面に補強部材を配置する補強部材配置工程と、を有し、前記補強部材配置工程は前記基板実装工程の後に行われ、
前記振動板と前記フレキシブル基板との間に第1基板支持部を配置して、前記駆動部と前記フレキシブル基板との間に空間を形成する第1支持部形成工程をさらに有することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 - 請求項6に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
前記フレキシブル基板を配置する場所の周囲に予備補強部材を配置する予備補強配置工程をさらに有することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 - 請求項7に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
前記フレキシブル基板と前記補強部材との間に第2基板支持部を配置して、前記フレキシブル基板と前記補強部材との間に空間を形成する第2支持部形成工程をさらに有することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
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