JP5459182B2 - Liquid discharge head and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、インク等の液体を吐出する液体吐出ヘッド及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a liquid discharge head that discharges liquid such as ink and a method for manufacturing the same.
液体吐出ヘッドの一例であるインクジェットヘッドにおいて、ピエゾ方式により吐出口からインクを吐出させる技術が知られている。例えば特許文献1では、圧電層(圧電シート)の表面に形成された個別電極に駆動電圧を印加すると、活性部(圧電層における個別電極と他の電極(共通電極)とで挟まれた部分)が変位する。これにより、個別電極に対応する液体流路(圧力室)の容積が変化し、吐出口(ノズルの開口)からインクが吐出される。個別電極は、導電性のバンプを介して、個別電極に駆動電圧を印加する給電部材(FPC(Flexible Printed Circuit))の端子と接合されている。 In an inkjet head which is an example of a liquid ejection head, a technique for ejecting ink from an ejection port by a piezo method is known. For example, in Patent Document 1, when a driving voltage is applied to an individual electrode formed on the surface of a piezoelectric layer (piezoelectric sheet), an active portion (a portion sandwiched between the individual electrode and another electrode (common electrode) in the piezoelectric layer) Is displaced. As a result, the volume of the liquid flow path (pressure chamber) corresponding to the individual electrode changes, and ink is ejected from the ejection port (nozzle opening). The individual electrode is joined to a terminal of a power supply member (FPC (Flexible Printed Circuit)) that applies a driving voltage to the individual electrode via a conductive bump.
ところで、バンプは、その形成方法によっては、設計値よりも平面サイズが拡大し易い。バンプの平面サイズが過度に拡大すると、活性部の領域が拡がり、当該活性部が隣接する別の活性部に近づくことで、構造的クロストーク(当該活性部の変形が隣接する活性部に影響を及ぼす現象)が顕著化し得る。 By the way, depending on the method of forming the bump, the plane size is likely to be larger than the design value. When the planar size of the bump is excessively enlarged, the active part region is enlarged, and the active part approaches another active part adjacent thereto, so that structural crosstalk (deformation of the active part affects the adjacent active part). Phenomenon) can be prominent.
そこで、構造的クロストークを抑制する目的等において、バンプの平面サイズを小さくすることが考えられる。しかしこの場合、バンプの高さが小さくなってしまい、バンプと給電部材の端子との接合性が悪化し、ヘッド使用時に生じる振動や熱衝撃等によって、バンプから給電部材が剥がれ易くなる。即ち、この場合、個別電極と給電部材との電気的接合の信頼性が低下してしまう。 Therefore, it is conceivable to reduce the planar size of the bump in order to suppress structural crosstalk. However, in this case, the height of the bump is reduced, the bonding property between the bump and the terminal of the power supply member is deteriorated, and the power supply member is easily peeled off from the bump due to vibration or thermal shock that occurs when the head is used. That is, in this case, the reliability of electrical connection between the individual electrode and the power supply member is lowered.
本発明の目的は、バンプの平面サイズの拡大抑制、及び、個別電極と給電部材との電気的接合の信頼性確保の、両方を共に実現することができる液体吐出ヘッド及びその製造方法を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a liquid discharge head capable of realizing both the suppression of an increase in the planar size of a bump and the securing of reliability of electrical bonding between an individual electrode and a power supply member, and a method for manufacturing the same. That is.
上記目的を達成するため、本発明の第1観点によると、液体を吐出する吐出口に至る液体流路が形成された流路ユニットと、圧電層、前記圧電層の表面において前記液体流路に対応して形成された個別電極、及び、前記個別電極に接続した導電性のバンプを含み、前記バンプを介して前記個別電極に駆動電圧が印加されることにより前記液体流路の容積を変化させる、前記流路ユニットに固定されたアクチュエータユニットと、を備え、前記バンプは、前記表面に直交する直交方向に積層された複数の部分から構成され、前記複数の部分のうち、前記表面に最も近い第1部分は、前記表面から最も離隔した第2部分よりも、前記直交方向から見たサイズが大きく、且つ、硬度が高いことを特徴とする、液体吐出ヘッドが提供される。 In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, a flow path unit in which a liquid flow path to a discharge port for discharging liquid is formed, a piezoelectric layer, and the liquid flow path on the surface of the piezoelectric layer is provided. Including correspondingly formed individual electrodes and conductive bumps connected to the individual electrodes, a drive voltage is applied to the individual electrodes through the bumps to change the volume of the liquid channel. And the actuator unit fixed to the flow path unit, and the bump is composed of a plurality of portions stacked in an orthogonal direction orthogonal to the surface, and is closest to the surface among the plurality of portions. The first portion is larger in size as viewed from the orthogonal direction and has a higher hardness than the second portion that is farthest from the surface, and a liquid ejection head is provided.
本発明の第2観点によると、液体を吐出する吐出口に至る液体流路が形成された流路ユニットを作製する流路ユニット作製工程と、圧電層、及び、前記圧電層の表面に形成された個別電極を含み、前記個別電極に駆動電圧が印加されることにより対応する前記液体流路の容積を変化させる、アクチュエータユニットを作製するアクチュエータユニット作製工程であって、前記表面に前記個別電極を形成する個別電極形成工程を含む、アクチュエータユニット作製工程と、前記表面に直交する直交方向に関して前記個別電極を前記液体流路に対応させつつ、前記アクチュエータユニットを前記流路ユニットに固定する固定工程と、前記固定工程の後、前記表面に最も近い第1部分及び前記表面から最も離隔した第2部分を含む、前記直交方向に積層された複数の部分から構成される導電性のバンプを、前記個別電極に接続して形成するバンプ形成工程であって、前記第1部分を形成する第1工程、前記第1工程の後、前記第1部分よりも前記直交方向から見たサイズが小さく且つ硬度が低い前記第2部分を導電性の接着剤で形成する第2工程、及び、前記部分を硬化させる硬化工程を含むバンプ形成工程と、を備えていることを特徴とする、液体吐出ヘッドの製造方法が提供される。 According to a second aspect of the present invention, a flow path unit manufacturing step of manufacturing a flow path unit in which a liquid flow path leading to a liquid discharge port is formed, a piezoelectric layer, and a surface of the piezoelectric layer are formed. An actuator unit manufacturing step of manufacturing an actuator unit that changes a volume of the corresponding liquid flow path by applying a driving voltage to the individual electrode, and the individual electrode is formed on the surface. An actuator unit manufacturing step including an individual electrode forming step to be formed; and a fixing step of fixing the actuator unit to the channel unit while making the individual electrode correspond to the liquid channel with respect to an orthogonal direction orthogonal to the surface. , After the fixing step, including a first portion closest to the surface and a second portion furthest away from the surface, in the orthogonal direction A bump forming step of forming a conductive bump composed of a plurality of layered portions connected to the individual electrode, the first step of forming the first portion, after the first step, A bump forming step including a second step of forming the second portion with a smaller size and lower hardness than the first portion with a conductive adhesive, and a curing step of curing the portion. A method for manufacturing a liquid discharge head is provided.
本発明によると、バンプを複数の部分から構成すると共に、これら複数の部分のうち圧電層の表面に最も近い第1部分を、当該表面から最も離隔した第2部分よりも、上記直交方向から見たサイズ(平面サイズ)が大きく、且つ、硬度が高いものとしている。これにより、バンプ全体として、平面サイズを抑制しつつ、良好な接合性が得られる程度の高さを確保することができる。即ち、本発明によると、バンプの平面サイズの拡大抑制、及び、個別電極と給電部材との電気的接合の信頼性確保の、両方を共に実現することができる。 According to the present invention, the bump is composed of a plurality of portions, and the first portion closest to the surface of the piezoelectric layer among the plurality of portions is viewed from the orthogonal direction rather than the second portion farthest from the surface. The size (planar size) is large and the hardness is high. As a result, the height of the entire bump can be secured while suppressing the planar size and obtaining good bondability. In other words, according to the present invention, it is possible to achieve both the suppression of the expansion of the planar size of the bump and the securing of the reliability of the electrical connection between the individual electrode and the power supply member.
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
先ず、図1を参照し、本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッド10が適用されるインクジェット式プリンタ1の全体構成について説明する。
First, an overall configuration of an ink jet printer 1 to which an
プリンタ1は、直方体形状の筐体1aを有する。筐体1aの天板上部には、排紙部31が設けられている。筐体1aの内部空間は、上から順に空間A,B,Cに区分できる。空間A及びBは、排紙部31に連なる用紙搬送経路が形成された空間である。空間Aでは、用紙Pの搬送と用紙Pへの画像の記録が行われる。空間Bでは、給紙に係る動作が行われる。空間Cには、インク供給源としてのインクカートリッジ40が収容されている。
The printer 1 has a rectangular
空間Aには、4つのインクジェットヘッド10、用紙Pを搬送する搬送ユニット21、用紙Pをガイドするガイドユニット(後述)等が配置されている。空間Aの上部には、これらの機構を含めたプリンタ1各部の動作を制御してプリンタ1全体の動作を司るコントローラ1pが配置されている。
In the space A, four
コントローラ1pは、外部から供給された画像データに基づいて、用紙Pに画像が記録されるよう、記録に係わる準備動作、用紙Pの供給・搬送・排出動作、用紙Pの搬送に同期したインク吐出動作、吐出性能の回復維持動作(メンテナンス動作)等を制御する。
Based on image data supplied from the outside, the
コントローラ1pは、演算処理装置であるCPU(Central Processing Unit)に加えて、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory:不揮発性RAMを含む)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit )、I/F(Interface)、I/O(Input/Output Port)等を有する。ROMには、CPUが実行するプログラム、各種固定データ等が記憶されている。RAMには、プログラム実行時に必要なデータ(例えば画像データ)が一時的に記憶される。ASICでは、画像データの書き換え、並び替え等(信号処理や画像処理)が行われる。I/Fは、上位装置とのデータ送受信を行う。I/Oは、各種センサの検出信号の入力/出力を行う。
In addition to a CPU (Central Processing Unit) which is an arithmetic processing unit, the
各ヘッド10は、主走査方向に長尺な略直方体形状を有するラインヘッドである。4つのヘッド10は、副走査方向に所定ピッチで並び、ヘッドフレーム3を介して筐体1aに支持されている。ヘッド10は、流路ユニット12、8つのアクチュエータユニット17(図2参照)、及びリザーバユニット11を含む。画像記録に際して、4つのヘッド10の下面(吐出面10a)からはそれぞれマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックのインクが吐出される。ヘッド10のより具体的な構成については後に詳述する。
Each
搬送ユニット21は、図1に示すように、ベルトローラ6,7及び両ローラ6,7間に巻回されたエンドレスの搬送ベルト8に加え、搬送ベルト8の外側に配置されたニップローラ4及び剥離プレート5、搬送ベルト8の内側に配置されたプラテン9等を有する。
As shown in FIG. 1, the
ベルトローラ7は、駆動ローラであって、搬送モータ(図示せず)の駆動により回転し、図1中時計回りに回転する。ベルトローラ7の回転に伴い、搬送ベルト8が図1中の太矢印方向に走行する。ベルトローラ6は、従動ローラであって、搬送ベルト8が走行するのに伴って、図1中時計回りに回転する。ニップローラ4は、ベルトローラ6に対向配置され、上流側ガイド部(後述)から供給された用紙Pを搬送ベルト8の外周面8aに押さえつける。剥離プレート5は、ベルトローラ7に対向配置され、用紙Pを外周面8aから剥離して下流側ガイド部(後述)へと導く。プラテン9は、4つのヘッド10に対向配置され、搬送ベルト8の上側ループを内側から支える。これにより、外周面8aとヘッド10の吐出面10aとの間に、画像記録に適した所定の間隙が形成される。
The
ガイドユニットは、搬送ユニット21を挟んで配置された、上流側ガイド部及び下流側ガイド部を含む。上流側ガイド部は、2つのガイド27a,27b及び一対の送りローラ26を有する。当該ガイド部は、給紙ユニット1b(後述)と搬送ユニット21とを繋ぐ。下流側ガイド部は、2つのガイド29a,29b及び2対の送りローラ28を有する。当該ガイド部は、搬送ユニット21と排紙部31とを繋ぐ。
The guide unit includes an upstream guide portion and a downstream guide portion disposed with the
空間Bには、給紙ユニット1bが配置されている。給紙ユニット1bは、給紙トレイ23及び給紙ローラ25を有し、給紙トレイ23が筐体1aに対して着脱可能である。給紙トレイ23は、上方に開口する箱であり、複数種類のサイズの用紙Pを収納する。給紙ローラ25は、給紙トレイ23内で最も上方にある用紙Pを送り出し、上流側ガイド部に供給する。
In the space B, the paper feeding unit 1b is arranged. The paper feed unit 1b has a
上述したように、空間A及びBに、給紙ユニット1bから搬送ユニット21を介して排紙部31に至る用紙搬送経路が形成されている。記録指令に基づいて、コントローラ1pは、給紙ローラ25用の給紙モータ(図示せず)、各ガイド部の送りローラ用の送りモータ(図示せず)、搬送モータ等を駆動する。給紙トレイ23から送り出された用紙Pは、送りローラ26によって、搬送ユニット21に供給される。用紙Pが各ヘッド10の真下を副走査方向に通過する際、順に吐出面10aからインクが吐出されて、用紙P上にカラー画像が記録される。インクの吐出動作は、用紙センサ32からの検出信号に基づいて行われる。用紙Pは、その後剥離プレート5により剥離され、2対の送りローラ28によって上方に搬送される。さらに用紙Pは、上方の開口30から排紙部31に排出される。
As described above, in the spaces A and B, the paper transport path from the paper feed unit 1b to the
ここで、副走査方向とは、搬送ユニット21による用紙Pの搬送方向と平行な方向であり、主走査方向とは、水平面に平行且つ副走査方向と直交する方向である。
Here, the sub-scanning direction is a direction parallel to the conveyance direction of the paper P by the
空間Cには、インクユニット1cが筐体1aに対して着脱可能に配置されている。インクユニット1cは、カートリッジトレイ35、及び、トレイ35内に並んで収納された4つのカートリッジ40を有する。各カートリッジ40は、インクチューブ(図示せず)を介して、対応するヘッド10にインクを供給する。
In the space C, the
次に、図2〜図5を参照し、ヘッド10の構成についてより詳細に説明する。なお、図3では、アクチュエータユニット17の下側にあって点線で示すべき圧力室16及びアパーチャ15を実線で示している。
Next, the configuration of the
図5に示すように、ヘッド10は、流路ユニット12、アクチュエータユニット17、リザーバユニット11、及び基板64が積層した積層体である。このうち、アクチュエータユニット17、リザーバユニット11、及び基板64が、流路ユニット12の上面12xとカバー65とにより形成される空間に収容されている。当該空間内において、FPC(Flexible Printed Circuit)50が、アクチュエータユニット17と基板64とを電気的に接続している。FPC50には、ドライバIC57が実装されている。
As shown in FIG. 5, the
カバー65は、図5に示すように、トップカバー65a及びアルミ製のサイドカバー65bを含む。カバー65は、下方に開口する箱であり、流路ユニット12の上面12xに固定されている。ドライバIC57は、サイドカバー65bの内面に当接し、カバー65bと熱的に結合している。なお、当該熱的結合を確実にするため、ドライバIC57は、リザーバユニット11の側面に固定された弾性部材(例えばスポンジ)58によってサイドカバー65b側に付勢されている。
As shown in FIG. 5, the
リザーバユニット11は、4枚の金属プレート11a〜11dを互いに接着した積層体である。リザーバユニット11の内部には、カートリッジ40から供給されたインクを一時的に貯留するリザーバ72を含む、インク流路が形成されている。当該インク流路の一端はチューブ等を介してカートリッジ40に接続し、他端は流路ユニット12に接続している。プレート11dの下面には、図5に示すように、凹凸が形成されており、凹部によってプレート11dと上面12xとの間に空間が形成されている。アクチュエータユニット17は、FPC50の上方に若干の間隙を残して、当該空間内で上面12xに固定されている。プレート11dには、インク流出流路73が形成されており、凸部の先端面(即ち、上面12xとの接合面)に開口している。
The
流路ユニット12は、略同一サイズの矩形状の9枚の金属プレート12a,12b,12c,12d,12e,12f,12g,12h,12i(図4参照)を互いに接着した積層体である。図2に示すように、流路ユニット12の上面12xには、開口12yが形成されており、それぞれインク流出流路73の開口73aに接続している。流路ユニット12の内部には、開口12yから吐出口14aに繋がるインク流路が形成されている。当該インク流路は、図2、図3、及び図4に示すように、開口12yを一端に有するマニホールド流路13、マニホールド流路13から分岐した副マニホールド流路13a、及び、副マニホールド流路13aの出口から圧力室16を経て吐出口14aに至る個別流路14を含む。
The
個別流路14は、吐出口14a毎に形成されており、図4に示すように、流路抵抗調整用の絞りとして機能するアパーチャ15、及び、上面12xに開口した圧力室16を含む。圧力室16は、図3に示すように、それぞれ略菱形形状であり、上面12xでマトリクス状に配置されることで、平面視で略台形領域を占める計8つの圧力室群を構成している。吐出口14aも、圧力室16と同様、吐出面10aでマトリクス状に配置されることで、平面視で略台形領域を占める計8つの吐出口群を構成している。圧力室群と吐出群とは個別に対応しており、平面視で1つの圧力室群が1つの吐出群に重なっている。
The
アクチュエータユニット17は、図2に示すように、それぞれ台形の平面形状を有し、上面12xにおいて2列の千鳥状に配置されている。各アクチュエータユニット17は、図3に示すように、圧力室群(吐出口群)の占める台形領域上に配置されている。
As shown in FIG. 2, the
FPC50は、アクチュエータユニット17毎に設けられており、コントローラ1p(図1参照)による制御の下、基板64で調整されたデータをドライバIC57に伝達し、ドライバIC57で生成された各駆動信号をアクチュエータユニット17の各電極に伝達する。
The
次に、図6を参照し、アクチュエータユニット17及びFPC50の構成について説明する。
Next, the configuration of the
アクチュエータユニット17は、図6(a)に示すように、3つの圧電層17a,17b,17cの積層体を有する。
圧電層17a,17b,17cは、共に強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)系のセラミックスからなるシートであり、同じ厚みを有する。
圧電層17a,17b,17cは、圧電層17aの表面17a1(圧電層17bと反対側の面)に直交する方向から見て(以下、「平面視で」と称す。)、同一のサイズ及び形状(1のアクチュエータユニット17を画定する台形形状)を有する。1のアクチュエータユニット17は1の圧力室群に含まれる多数の圧力室16に対向しつつこれらに跨って配置され、圧電層17cが1の圧力室群全体を封止している。
圧電層17aは、圧電層17a〜17cの積層方向と同じ方向に、分極されている。
As shown in FIG. 6A, the
The
The
The
表面17a1には、圧力室16にそれぞれ対向する位置に、多数の個別電極18aが形成されている。圧電層17aとその下側の圧電層17bとの間、及び、圧電層17bとその下側の圧電層17cとの間には、それぞれ共通電極19及び金属層20が形成されている。圧電層17cの下面には電極が形成されていない。共通電極19及び金属層20はそれぞれ圧電層17b,17cの上面全体に亘って形成されている。
個別電極18a、共通電極19、及び金属層20は共に、Au(金)からなり、略1μmの厚みを有する。
A large number of
The
個別電極18aは、圧力室16と同様、複数の行及び複数の列を形成するようマトリクス状に配置されている。各個別電極18aは、図6(b)に示すように、主部18a1及び延出部18a2から構成されている。
主部18a1は、圧力室16よりもサイズが一回り小さい。主部18a1は、平面視で圧力室16の輪郭に内包され、圧力室16と相似の略菱形形状である。
延出部18a2は、主部18a1の一方の鋭角部から、表面17a1に沿って、圧力室16の外側まで延びている。
Similar to the
The main portion 18a1 is slightly smaller in size than the
The extending portion 18a2 extends from one acute angle portion of the main portion 18a1 to the outside of the
延出部18a2の先端上には、表面17a1に近い方から順に、ランド18b及びバンプ18dが配置されている。
ランド18b及びバンプ18dは共に、平面視で圧力室16と対向しない。
Both the
ランド18bは、直径D3=略130μm、表面17a1からの高さH3=略10μmの、円柱形状である。ランド18b自体の厚み(高さ)は略9μmであり、延出部18a2の厚み略1μmと合わせて、高さH3=略10μmとなっている。
ランド18bは、Ag−Pd(銀パラジウム)、Au(金)、Ag(銀)等の導電性材料(本実施形態ではAg−Pd)からなる。
The
The
バンプ18dは、表面17a1に直交する方向に積層された第1部分18d1及び第2部分18d2から構成されている。第1部分18d1及び第2部分18d2は、共に半球状であるが、サイズが互いに異なる。
第1部分18d1は、平面視で直径D1=略160μmの円形であり、表面17a1からの高さH1=略30μmである。
第2部分18d2は、平面視で直径D2=略120μmの円形であり、第1部分18d1の表面(上面)からの高さH2=略10μmである。第2部分18d2は、平面視で、第1部分18d1の外側輪郭(及び、ランド18bの外側輪郭)に内包されている。
したがって、バンプ18d全体としては、平面視で直径D1=略160μmの円形であり、表面17a1からの高さ(H1+H2)=略40μmである。
The
The first portion 18d1 has a circular shape with a diameter D1 = approximately 160 μm in a plan view, and a height H1 from the surface 17a1 = approximately 30 μm.
The second portion 18d2 has a circular shape with a diameter D2 = approximately 120 μm in plan view, and a height H2 from the surface (upper surface) of the first portion 18d1 = approximately 10 μm. The second portion 18d2 is included in the outer contour of the first portion 18d1 (and the outer contour of the
Therefore, the
第1部分18d1及び第2部分18d2は、共にAg(銀)とエポキシ樹脂(樹脂成分)とを含む導電性接着剤で形成されているが、樹脂成分の含有比率が互いに異なる。第2部分18d2の方が、第1部分18d1よりも樹脂成分を多く含む。全体を100%、Ag=x%,エポキシ樹脂=y%(x+y=100)とすると、例えば、第1部分18d1はx>90,y<10、第2部分18d2はx=80以上90以下,y=10以上20以下である。
第1部分18d1は、第2部分18d2よりも硬度が高い。
The first portion 18d1 and the second portion 18d2 are both formed of a conductive adhesive containing Ag (silver) and an epoxy resin (resin component), but the content ratios of the resin components are different from each other. The second portion 18d2 contains more resin components than the first portion 18d1. Assuming that the whole is 100%, Ag = x%, epoxy resin = y% (x + y = 100), for example, the first portion 18d1 has x> 90 and y <10, and the second portion 18d2 has x = 80 to 90, y = 10 or more and 20 or less.
The first portion 18d1 has a higher hardness than the second portion 18d2.
共通電極19及び金属層20は、それぞれ圧電層17b,17cの全面に亘って形成されており、1のアクチュエータユニット17に対応する全圧力室16に共通の電極として機能する。表面17a1には、ランド18bに加え、ランド18bと同じ材料からなり且つランド18bと略同じ形状及びサイズの、共通電極19及び金属層20用のランド18c(図3参照)が形成されている。ランド18cは、表面17a1において、台形の上底及び下底近傍に配置されている。ランド18cは、バンプ18dを介してFPC50の端子と接続され、常に接地電位に保持される。金属層20は、平面視で台形のアクチュエータユニット17の角部において、スルーホールを介して共通電極19と接続されている。
The
圧電層17aは電極18a,19に挟まれた部分に活性部を有する。活性部は、d31、d33、d15から選らばれる少なくとも1つの振動モード(本実施形態ではd31)で変位する。圧電層17b,17cにおける活性部に対向する部分は非活性部である。即ち、アクチュエータユニット17は、圧力室16毎に、1層の活性部と2層の非活性部との積層体からなる、ユニモルフタイプの圧電型アクチュエータを含む。各圧電型アクチュエータは、独立して変形可能である。
The
FPC50は、ポリイミド等の絶縁性材料からなる柔軟な基板51と、基板51の表面51aに形成された配線52及び端子52dと、表面51aに形成された被覆層53と、を有する。
The
表面51aには、アクチュエータユニット17の各電極18a,19に対する配線52、及び、配線52の先端にそれぞれ配置された端子52dが形成されている。配線52はそれぞれドライバIC57の出力端子と接続されている。端子52dはそれぞれ、第2部分18d2に接合され、バンプ18dと電気的に接続している。
On the
被覆層53は、フッ素系樹脂等の絶縁性材料からなり、表面51aの略全体(各端子52dを除く部分)に形成されている。被覆層53は、表面51aにおいて開口53xから各端子52dを露出し、且つ、配線52を被覆している。
開口53xの深さHxは、第2部分18d2の高さH2より小さい。また、平面視で、開口53xは、端子52dより小さく、第2部分18d2より大きい。
The
The depth Hx of the
FPC50とアクチュエータユニット17との間に、各開口53xを充填し且つ各バンプ18dの周囲を取り囲むように、接着剤層54が設けられている。接着剤層54は、エポキシ樹脂等の熱硬化性材料からなり、端子52dの先端面(下面)から表面17a1に亘って延在し、FPC50とアクチュエータユニット17とを機械的に接合している。
An
FPC50は、ドライバIC57で生成された各駆動信号を、配線52、端子52d、及びバンプ18dを介して、アクチュエータユニット17の各電極に伝達する。
アクチュエータユニット17は、個別電極18aに駆動電圧が印加されることにより、圧電型アクチュエータが対応する圧力室16の容積を変化させる。これにより、圧力室16内のインクにエネルギーが付与され、吐出口14aからインクが吐出される。
The
The
次に、図7を参照し、ヘッド10の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
先ず、流路ユニット12、アクチュエータユニット17のうちバンプ18dを除いたもの(以下、これを「アクチュエータユニット前駆体」と称す。ただし、図7では説明の都合上、S2を「アクチュエータユニット作製」としている。)、及びリザーバユニット11を別々に作製する(S1,S2,S3)。これら工程S1,S2,S3は、独立して行われるものであり、いずれの工程を先に行ってもよく、並行して行ってもよい。
First, the
S1では、9枚の金属プレートにそれぞれ貫通孔を形成して、プレート12a〜12iを準備する。そしてこれらプレート12a〜12iを互いに位置合わせしつつ積層して接合することで、流路ユニット12を作製する。プレート12a〜12i同士の接合は、エポキシ系等の接着剤を介する方法で行ってもよいし、金属接合のように接着剤を用いない方法で行ってもよい。
In S1, through holes are respectively formed in nine metal plates, and
S2では、8つのアクチュエータユニット前駆体を作製する。
先ず、圧電層17a,17b,17cとなる、3枚の圧電セラミックスのグリーンシートを用意する。これらのうち2枚の(圧電層17b,17cとなる)グリーンシート上にそれぞれ、Auペーストを共通電極19及び金属層20のパターンにスクリーン印刷する。そして、印刷のない圧電層17a用グリーンシートの下に、Auの共通電極パターンを挟むようにして圧電層17b用グリーンシートを重ね、さらにこの下にAuの金属層パターンを挟むようにして圧電層17c用グリーンシートを重ねる。こうして得られた積層体を、公知のセラミックスと同様に脱脂して焼成する。このとき、3枚のグリーンシートが圧電層17a,17b,17cとなり、Auペーストが共通電極19及び金属層20となる(S21)。S21の後、表面17a1に、Auペーストを個別電極18aのパターンにスクリーン印刷する。そして当該Auペーストを焼成し、表面17a1に主部18a1及び延出部18a2を形成する(S22)。S22の後、各延出部18a2の先端上にAg−Pdペーストを印刷し、ランド18bを形成する(S23)。このとき同時に、共通電極19及び金属層20用のランド18cも表面17a1の所定位置に形成する。各ランド18b,18cは、所定温度で焼成される。このようにして、アクチュエータユニット前駆体を作製する。
In S2, eight actuator unit precursors are produced.
First, three piezoelectric ceramic green sheets to be used as the
S3では、4枚の金属プレートにそれぞれ貫通孔や凹部を形成して、プレート11a〜11dを準備する。そしてこれらプレート11a〜11dを互いに位置合わせしつつ積層して接合することで、リザーバユニット11を作製する。プレート11a〜11d同士の接合方法は、流路ユニット12と同様である。
In S3, through-holes and recesses are respectively formed in the four metal plates, and the
次いで、S1で作製した流路ユニット12に、S2で作製した8つのアクチュエータユニット前駆体を、平面視で主部18a1を圧力室16に対向させつつ、固定する(S4)。固定は、エポキシ系接着剤を介して行われる。このとき、アクチュエータユニット前駆体が、流路ユニット12の上面12xで2列の千鳥状に配列される。
Next, the eight actuator unit precursors fabricated in S2 are fixed to the
S4の後、各ランド18b,18c上に、バンプ18dを形成する(S5)。
S5では、先ず、各ランド18b,18cの先端(上面)に、Agとエポキシ樹脂とを含むペーストを塗布し、第1部分18d1を形成する(S51:第1工程。図8(a)参照)。その後、150℃程度に加熱することにより、第1部分18d1を硬化させる(S51h:第1硬化工程)。
そして、各第1部分18d1の上面に、Agとエポキシ樹脂とを含むペースト(S51で用いたペーストよりもエポキシ樹脂を多く含むペースト)を塗布し、第2部分18d2を形成する(S52:第1工程。図8(b)参照)。このとき平面視で、第1部分18d1よりもサイズが小さく、且つ、第1部分18d1の外側輪郭に内包されるように、第2部分18d2を形成する。その後、150℃程度に加熱することにより、第2部分18d2を硬化させる(S52h:第2硬化工程)。硬化後の硬度は、第2部分18d2の方が、第1部分18d1より低い。
なお、印刷法に基づく第1及び第2工程(S51,S52)において、第1及び第2部分18d1,18d2は、例えば各部分18d1,18d2の領域以外を覆うマスクを使用して、形成される。
このようにしてアクチュエータユニット前駆体にバンプ18dを形成することで、アクチュエータユニット17が完成する。
After S4, bumps 18d are formed on the
In S5, first, a paste containing Ag and epoxy resin is applied to the tip (upper surface) of each
Then, a paste containing Ag and an epoxy resin (a paste containing more epoxy resin than the paste used in S51) is applied to the upper surface of each first portion 18d1 to form a second part 18d2 (S52: first Step (see FIG. 8B). At this time, the second portion 18d2 is formed so as to be smaller in size than the first portion 18d1 and included in the outer contour of the first portion 18d1 in plan view. Then, the 2nd part 18d2 is hardened by heating to about 150 degreeC (S52h: 2nd hardening process). The hardness after curing is lower in the second portion 18d2 than in the first portion 18d1.
In the first and second steps (S51, S52) based on the printing method, the first and second portions 18d1, 18d2 are formed using, for example, a mask that covers areas other than the regions of the portions 18d1, 18d2. .
In this way, the
S5の後、アクチュエータユニット17のそれぞれにFPC50を固定する(S6:FPC固定工程。図8(c)参照)。
S6では、各端子52dと各バンプ18dとを位置合わせしつつ、FPC50の一端近傍をアクチュエータユニット17上に配置する。そして、第2部分18d2と端子52dとが当接し且つ接着剤層54がバンプ18dの周囲を取り囲んだ状態で、FPC50をアクチュエータユニット17に対して加圧しつつ加熱することにより、接着剤層54を硬化させる。接着剤層54は、エポキシ系の熱硬化性樹脂である。接着剤層54は、その硬化の過程で、軟化して流動性が高くなり、端子52dとバンプ18dとの接合部近傍に広がる。このとき、接着剤層54は、FPC50側の端部が被覆層53の開口53x付近を被覆し、アクチュエータユニット17側の端部がバンプ18dを超して表面17a1に達する。これにより、FPC50とアクチュエータユニット17とが機械的に接合し、各端子52dと各バンプ18dとが電気的に接続される。
After S5, the
In S6, the vicinity of one end of the
なお、接着剤層54用の熱硬化性樹脂は、第2硬化工程の後に印刷法でバンプ18d上に塗布しておいてもよいし、FPC50の被覆層53の開口53x内に充填しておいてもよい。FPC50とアクチュエータユニット17との接合に際して、バンプ18dは、熱硬化性樹脂層を貫通して端子52dと当接することになる。
The thermosetting resin for the
S6の後、S3で作製したリザーバユニット11を、流路ユニット12に固定する(S7)。その後、FPC50と基板64とをコネクタ64aを介して電気的に接続する工程、流路ユニット12とでリザーバユニット11及びアクチュエータユニット17とを取り囲むようにサイドカバー65b及びトップカバー65aを組み付ける工程等を経て、ヘッド10が完成する。
After S6, the
以上に述べたように、本実施形態のヘッド10及びその製造方法によると、バンプ18dを複数の部分から構成すると共に、これら複数の部分のうち表面17a1に最も近い第1部分18d1を、表面17a1から最も離隔した第2部分18d2よりも、表面17a1に直交する方向から見たサイズ(平面サイズ)が大きく、且つ、硬度が高いものとしている(図6(a)〜(c)参照)。これにより、バンプ18d全体として、平面サイズを抑制しつつ、良好な接合性が得られる程度の高さを確保することができる。即ち、本実施形態によると、バンプ18dの平面サイズの拡大抑制、及び、個別電極18aとFPC50との電気的接合の信頼性確保の、両方を共に実現することができる。
As described above, according to the
FPC固定工程(S6)において、低硬度の第2部分18d2が変形し易い。このとき第2部分18d2が変形することで、複数のバンプ18dにおける高さのバラツキが抑制され、アクチュエータユニット17とFPC50との電気的接合の信頼性が向上する。
また、FPC固定工程(S6)において、第2部分18d2が変形することで、バンプ18dと端子52dとの接合面積が大きくなる。これにより、アクチュエータユニット17とFPC50との接合強度が向上し、これらの電気的接合の信頼性や耐久性が高まる。
さらに、FPC固定工程(S6)において、第2部分18d2が変形することで、アクチュエータユニット17に付加される圧力が第2部分18d2の変形により吸収され、比較的小さな圧力で、FPC50をアクチュエータユニット17に固定することができる。したがって、過大な圧力の付加による、圧電層17a〜17cのクラック等の損傷を防止することができる。
In the FPC fixing step (S6), the low hardness second portion 18d2 is easily deformed. At this time, the second portion 18d2 is deformed, so that variations in height among the plurality of
In the FPC fixing step (S6), the second portion 18d2 is deformed, so that the bonding area between the
Further, in the FPC fixing step (S6), when the second portion 18d2 is deformed, the pressure applied to the
ヘッド10使用時に生じる振動や熱衝撃が、低硬度の第2部分18d2の変形により吸収される。これにより、ヘッド10使用時に、バンプ18dからFPC50が剥がれ難くなり、アクチュエータユニット17とFPC50との電気的接合の信頼性や耐久性が向上する。
Vibrations and thermal shocks that occur when the
第1部分18d1が低硬度の場合、FPC固定工程(S6)時に付加される圧力やヘッド10使用時の振動や熱衝撃によって、第1部分18d1が変形し易く、バンプ18d全体としての平面サイズや高さの精度を確保し難い。これに対し、本実施形態では、第1部分18d1が比較的高硬度であるため圧力等により変形し難く、バンプ18d全体としての平面サイズや高さの精度を向上させることができる。
When the first portion 18d1 has a low hardness, the first portion 18d1 is easily deformed by pressure applied during the FPC fixing step (S6), vibration or thermal shock when the
バンプ18dを構成する複数の部分18d1,18d2は、表面17a1に直交する方向に関して表面17a1から離隔した部分ほど、平面サイズが小さく且つ硬度が低い。これにより、バンプ18d全体としての平面サイズの拡大抑制及び高さの確保をより効果的に実現することができる。
The plurality of portions 18d1 and 18d2 constituting the
バンプ18dを構成する複数の部分のうち第1部分18d1を除く部分(第2部分18d2)は、平面視で、当該部分よりも表面17a1に近い他の部分(第1部分18d1)の外側輪郭に内包されている(図6(b)参照)。これにより、バンプ18d全体としての平面サイズの抑制及び高さの確保をより効果的に実現することができる。
Of the plurality of portions constituting the
アクチュエータユニット17は、個別電極18aとバンプ18dとの間に介在し且つ個別電極18aよりも表面17a1からの高さが高い導電性のランド18bを含む。これにより、バンプ18dの形成が容易になる。また、固定工程(S4)において、加圧治具を、個別電極18aや圧電層17aに接触させることなく、ランド18bに接触させて(即ちランド18bを加圧点として)、作業を行うことができる。
The
個別電極18aに駆動電圧を印加する給電部材として、FPC50を用いている。FPC50の被覆層53は、開口53xから各端子52dを露出している。第2部分18d2は、当該第2部分18d2を積層する別の部分(第1部分18d1)の表面からの高さH2が、開口53xの深さHx以上である(図6(c)参照)。
上記のような構成によって、FPC50は、バンプ18dとの接続部以外の領域において、間隙を介してアクチュエータユニット17の表面(特に、個別電極18aの表面)と対向することになる。そのため、アクチュエータユニット17の各圧電型アクチュエータの自由な変位がFPC50によって阻害される問題を軽減することができる。しかも、上記のような構成によって、バンプ18dと端子52dとの接続が確実なものとなり、バンプ18dからFPC50が剥がれ難くなる。
An
With the above configuration, the
バンプ18dは、銀と樹脂成分とを含む導電性接着剤で形成され、第2部分18d2が第1部分18d1よりも樹脂成分を多く含む。
これにより、硬化前でも硬化後でも、第1部分18d1より第2部分18d2の方が低硬度(換言すると、第2部分18d2より第1部分18d1の方が高硬度)となる。そのため、第1部分18d1の硬化前に第2部分18d2を形成しても、第1部分18d1は、外部からの圧力等により変形し難く、平面サイズが拡大し難い。したがって、例えばS51hを省略してS52hで第1及び第2部分18d1,18d2を同時に硬化させてもよく、工程の自由度が大きくなる。
The
Thereby, the hardness of the second portion 18d2 is lower than that of the first portion 18d1 (in other words, the first portion 18d1 is higher in hardness than the second portion 18d2) before and after curing. Therefore, even if the second portion 18d2 is formed before the first portion 18d1 is cured, the first portion 18d1 is not easily deformed by an external pressure or the like, and the planar size is difficult to increase. Therefore, for example, S51h may be omitted, and the first and second portions 18d1 and 18d2 may be simultaneously cured in S52h, which increases the degree of freedom of the process.
バンプ形成工程(S5)において、複数の部分18d1,18d2のそれぞれについて、当該部分の形成後且つ表面17a1に直交する方向に関して当該部分と隣接し且つ当該部分よりも表面17a1から離隔した他の部分の形成前に、硬化工程を行う(上述の実施形態では、第2部分18d2を形成する第2工程(S52)の前に第1部分18d1を硬化させる硬化工程(S51h)を行う)。
当該部分は、硬化前に他の部分が形成されると、所定の硬度が発揮されずに、圧力等により変形し、平面サイズが拡大し易い。これに対し、上記構成によれば、硬化後に他の部分を形成するため、当該部分について、所定の硬度が発揮され、平面サイズの拡大を防止することができる。
In the bump forming step (S5), for each of the plurality of portions 18d1 and 18d2, other portions that are adjacent to the portion in the direction perpendicular to the surface 17a1 after the formation of the portion and that are separated from the surface 17a1 than the portion. A curing step is performed before the formation (in the above-described embodiment, a curing step (S51h) for curing the first portion 18d1 is performed before the second step (S52) for forming the second portion 18d2).
If other portions are formed before curing, the predetermined hardness is not exhibited, but the portion is deformed by pressure or the like, and the planar size is easily enlarged. On the other hand, according to the said structure, since another part is formed after hardening, predetermined | prescribed hardness is exhibited about the said part and it can prevent the expansion of plane size.
第1工程(S51)において、平面視で、圧力室16の外側であって延出部18a2の先端に、第1部分18d1を形成する(図6(b)参照)。
例えば平面視で圧力室16に対向する位置に第1部分18d1を形成した場合、FPC固定工程(S6)時に付加される圧力によって、圧電層17a〜17cにクラック等の損傷が生じ易い。これに対し、上記構成によれば、FPC固定工程(S6)時に付加される圧力の作用点が平面視で圧力室16外にあるため、圧電層17a〜17cにクラック等の損傷が生じ難い。
In the first step (S51), the first portion 18d1 is formed outside the
For example, when the first portion 18d1 is formed at a position facing the
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。 The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various design changes can be made as long as they are described in the claims.
圧電層は、複数の圧力室に亘って延在することに限定されず、圧力室毎に個別に設けられてもよい。
アクチュエータユニットに含まれる圧電層の数は任意である。
The piezoelectric layer is not limited to extending over a plurality of pressure chambers, and may be provided individually for each pressure chamber.
The number of piezoelectric layers included in the actuator unit is arbitrary.
個別電極、共通電極、及び金属層の形状、サイズ、数等は任意である。
個別電極18a、共通電極19、及び金属層20は、Au以外の任意の導電性材料(例えばAg又はAg−Pd)からなってよい。また、金属層20を省略してもよい。
個別電極は、主部及び延出部を含む構成でなくてもよい(例えば延出部を省略してよい)。個別電極が主部のみを含む場合、主部上にバンプを形成してもよい。このとき、圧電層17a〜17cの加圧力による破損防止の観点から、バンプは略菱形の圧力室において、平面視で鋭角部と重なる位置に形成される。このとき、ランドも圧力室の鋭角部に重なって形成されることになる。
The shape, size, number, etc. of the individual electrode, common electrode, and metal layer are arbitrary.
The
The individual electrode may not be configured to include the main portion and the extension portion (for example, the extension portion may be omitted). When the individual electrode includes only the main part, bumps may be formed on the main part. At this time, from the viewpoint of preventing damage due to the applied pressure of the
ランドは、Ag−Pd以外の任意の導電性材料からなってよい。
ランドの形状やサイズは任意であり、例えば平面形状は、円形の他、楕円形でもよく、或いは三角形等の多角形であってもよい。また、ランドは、柱状に限定されず、筒状等であってもよい。ランドは、圧電層表面からの高さが、個別電極より高くなくてもよい。
共通電極用のランドの圧電層表面における位置は任意であり、また、共通電極用ランドは圧電層表面に形成されることに限定されない(例えば圧電層の側面に形成されてもよい)。
アクチュエータユニットがランドを含まず、個別電極とバンプとが直接接続してもよい。
The land may be made of any conductive material other than Ag—Pd.
The shape and size of the land are arbitrary. For example, the planar shape may be an ellipse in addition to a circle, or a polygon such as a triangle. Further, the land is not limited to a columnar shape, and may be a cylindrical shape or the like. The land may not be higher than the individual electrode from the surface of the piezoelectric layer.
The position of the land for the common electrode on the surface of the piezoelectric layer is arbitrary, and the land for the common electrode is not limited to be formed on the surface of the piezoelectric layer (for example, it may be formed on the side surface of the piezoelectric layer).
The actuator unit may not include a land, and the individual electrode and the bump may be directly connected.
バンプは、樹脂成分としてエポキシ樹脂以外の樹脂を含んでよい。また、硬度の大小関係が満たされれば、第2部分が第1部分よりも樹脂成分を多く含むことに限定されない。
バンプは、銀と樹脂成分とを含む導電性接着剤で形成されることに限定されず、任意の導電性材料(例えばAu)で形成されてもよい。
バンプの各部分及び全体の形状は、任意であり、柱状であってもよい。また、バンプの各部分及び全体の平面形状は、例えば、円形の他、楕円形であってもよく、或いは三角形等の多角形であってもよい。
バンプの位置は、特に限定されず、平面視で圧力室(特に、圧力室の鋭角部)に対向する位置であってもよい。
バンプは、第1及び第2部分のみならず、これらの間に介在した1以上の別の部分をさらに含んでよい(即ち、バンプが3以上の部分からなってよい。)バンプが3以上の部分からなる場合、圧電層の表面から離隔した部分ほど、平面サイズが小さく且つ硬度が低いことが好ましい。しかし、第1及び第2部分の間に介在した部分は、第1部分又は第2部分と同じ平面サイズや硬度を有してもよいし、第1部分よりも大きな平面サイズや硬度を有してもよい。第2部分以外の第1部分を除く部分は、平面視で、当該部分に隣接し且つ当該部分よりも圧電層表面に近い他の部分の外側輪郭に内包されなくてもよい。
バンプ形成工程(S5)は、固定工程(S4)の前に行ってもよい。また、例えば、第1部分を形成し且つ硬化させた後且つ第2部分を形成する前に(S51hとS52との間に)、固定工程(S4)を行ってよい。この場合、第1部分は、S4で加圧治具からの圧力を受けるが、高硬度のため変形し難い。
バンプ形成工程(S5)において、複数の部分を第1部分から順次硬化させることに限定されず、複数の部分を一度に硬化させてもよい。
The bump may include a resin other than an epoxy resin as a resin component. Moreover, if the magnitude relationship of hardness is satisfy | filled, it is not limited to the 2nd part containing more resin components than a 1st part.
The bump is not limited to being formed of a conductive adhesive containing silver and a resin component, and may be formed of any conductive material (for example, Au).
Each part and the entire shape of the bump are arbitrary, and may be columnar. Further, the planar shape of each part and the entire bump may be, for example, a circle, an ellipse, or a polygon such as a triangle.
The position of the bump is not particularly limited, and may be a position facing the pressure chamber (particularly, an acute angle portion of the pressure chamber) in plan view.
The bump may further include not only the first and second portions but also one or more other portions interposed therebetween (that is, the bump may be composed of three or more portions). In the case of the portion, it is preferable that the portion separated from the surface of the piezoelectric layer has a smaller planar size and lower hardness. However, the portion interposed between the first portion and the second portion may have the same plane size and hardness as the first portion or the second portion, or may have a larger plane size and hardness than the first portion. May be. The parts other than the first part other than the first part may not be included in the outer contour of another part adjacent to the part and closer to the surface of the piezoelectric layer than the part in plan view.
The bump forming step (S5) may be performed before the fixing step (S4). Further, for example, the fixing step (S4) may be performed after the first portion is formed and cured and before the second portion is formed (between S51h and S52). In this case, the first portion receives pressure from the pressing jig in S4, but is difficult to deform due to high hardness.
In the bump forming step (S5), the plurality of portions are not limited to being sequentially cured from the first portion, and the plurality of portions may be cured at a time.
バンプ形成工程において、第1及び第2工程では、第1部分18d1及び第2部分18d2に対して硬化処理(150℃での加熱処理)を施しているが、少なくとも第2工程では、第2部分18d2を半硬化状態(硬化不足の状態)としてもよい。第2部分18d2は、樹脂成分の硬化が進むにつれて、硬度が高くなる。そのため、第2部分18d2を、例えば70℃〜80℃の熱処理に止めておき、塗布時の形態が崩れない程度の半硬化状態にしておく。そして接着剤層54の硬化時に、半硬化状態であった第2部分18d2が硬化されるようにしてよい。この構成によれば、FPC50との接合時に加圧力を低くでき、アクチュエータユニット17の破損防止に寄与する。
In the bump forming step, the first portion 18d1 and the second portion 18d2 are subjected to curing treatment (heat treatment at 150 ° C.) in the first and second steps, but the second portion is at least in the second step. 18d2 may be in a semi-cured state (a state of insufficient curing). The hardness of the second portion 18d2 increases as the resin component cures. Therefore, the second portion 18d2 is stopped by a heat treatment of, for example, 70 ° C. to 80 ° C., and is in a semi-cured state that does not break the form during application. Then, when the
上述の実施形態では、給電部材としてのFPC50に、第2部分18d2の高さH2より小さい深さHxを有する開口53xを設けている(即ち、H2>Hxである)が、H2=Hxであってもよい。或いは、H2<Hxであってもよい。特に、H2<Hxの場合、第2部分18d2と端子52dとの確実な電気的接続を実現する観点から、第2部分を含めたいくつかの部分の総厚がHxより大きくなる範囲の各部分は、平面視で開口53xより小さいサイズを有することが好ましい。さらに、被覆層53を省略してもよい。
給電部材として、平型柔軟基板以外の部材を適用してもよい。
In the above-described embodiment, the
A member other than the flat flexible substrate may be applied as the power supply member.
本発明に係る液体吐出ヘッドは、プリンタに限定されず、ファクシミリやコピー機等の液体吐出装置に適用可能である。また、液体吐出装置に適用される液体吐出ヘッドの数は4に限定されず、1以上であればよい。液体吐出ヘッドは、ライン式に限定されず、シリアル式でもよい。さらに、本発明に係る液体吐出ヘッドは、インク以外の液体を吐出してもよい。 The liquid discharge head according to the present invention is not limited to a printer, and can be applied to a liquid discharge apparatus such as a facsimile or a copier. Further, the number of liquid discharge heads applied to the liquid discharge apparatus is not limited to four, and may be one or more. The liquid discharge head is not limited to the line type, and may be a serial type. Furthermore, the liquid discharge head according to the present invention may discharge a liquid other than ink.
1 インクジェット式プリンタ
10 インクジェットヘッド(液体吐出ヘッド)
12 流路ユニット
12x 上面(流路ユニットの一表面)
14a 吐出口
16 圧力室(液体流路)
17 アクチュエータユニット
17a,17b 圧電層
17a1 圧電層の表面
18a 個別電極
18a1 主部
18a2 延出部
18b ランド
18d バンプ
18d1 第1部分
18d2 第2部分
50 FPC(給電部材,平型柔軟基板)
51 基板
52 配線
52d 端子
53 被覆層
53x 開口
1
12
17
51
Claims (16)
圧電層、前記圧電層の表面において前記液体流路に対応して形成された個別電極、及び、前記個別電極に接続した導電性のバンプを含み、前記バンプを介して前記個別電極に駆動電圧が印加されることにより前記液体流路の容積を変化させる、前記流路ユニットに固定されたアクチュエータユニットと、を備え、
前記バンプは、前記表面に直交する直交方向に積層された複数の部分から構成され、
前記複数の部分のうち、前記表面に最も近い第1部分は、前記表面から最も離隔した第2部分よりも、前記直交方向から見たサイズが大きく、且つ、硬度が高いことを特徴とする、液体吐出ヘッド。 A flow path unit in which a liquid flow path leading to a discharge port for discharging liquid is formed;
A piezoelectric layer, an individual electrode formed on the surface of the piezoelectric layer corresponding to the liquid flow path, and a conductive bump connected to the individual electrode, and a driving voltage is applied to the individual electrode via the bump. An actuator unit fixed to the flow path unit that changes the volume of the liquid flow path when applied, and
The bump is composed of a plurality of portions stacked in an orthogonal direction orthogonal to the surface,
Of the plurality of portions, the first portion closest to the surface is larger in size as viewed from the orthogonal direction and has a higher hardness than the second portion most distant from the surface, Liquid discharge head.
前記平型柔軟基板は、柔軟な基板と、前記基板の表面に形成され、前記バンプと電気的に接続した端子及び当該端子と接続した配線と、前記基板の表面において開口から前記端子を露出し且つ前記配線を被覆した絶縁性の被覆層と、を有し、
前記端子と接続した前記第2部分は、当該第2部分を積層する別の前記部分の表面からの高さが、前記直交方向に関して前記開口の深さ以上であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。 A flat flexible substrate fixed to the actuator unit and applying a driving voltage to the individual electrodes;
The flat flexible substrate includes a flexible substrate, terminals formed on the surface of the substrate, electrically connected to the bumps, wirings connected to the terminals, and the terminals exposed from the openings on the surface of the substrate. And an insulating coating layer covering the wiring,
The second portion connected to the terminal has a height from a surface of another portion where the second portion is laminated, which is equal to or greater than a depth of the opening in the orthogonal direction. The liquid discharge head according to any one of 1 to 5.
前記第2部分が前記第1部分よりも前記樹脂成分を多く含むことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。 The bump is formed of a conductive adhesive containing silver and a resin component,
The liquid ejection head according to claim 1, wherein the second portion contains more resin component than the first portion.
圧電層、及び、前記圧電層の表面に形成された個別電極を含み、前記個別電極に駆動電圧が印加されることにより対応する前記液体流路の容積を変化させる、アクチュエータユニットを作製するアクチュエータユニット作製工程であって、前記表面に前記個別電極を形成する個別電極形成工程を含む、アクチュエータユニット作製工程と、
前記表面に直交する直交方向に関して前記個別電極を前記液体流路に対応させつつ、前記アクチュエータユニットを前記流路ユニットに固定する固定工程と、
前記固定工程の後、前記表面に最も近い第1部分及び前記表面から最も離隔した第2部分を含む、前記直交方向に積層された複数の部分から構成される導電性のバンプを、前記個別電極に接続して形成するバンプ形成工程であって、前記第1部分を形成する第1工程、前記第1工程の後、前記第1部分よりも前記直交方向から見たサイズが小さく且つ硬度が低い前記第2部分を導電性の接着剤で形成する第2工程、及び、前記部分を硬化させる硬化工程を含むバンプ形成工程と、
を備えていることを特徴とする、液体吐出ヘッドの製造方法。 A flow path unit manufacturing step of manufacturing a flow path unit in which a liquid flow path leading to a discharge port for discharging liquid is formed;
Actuator unit for producing an actuator unit including a piezoelectric layer and an individual electrode formed on the surface of the piezoelectric layer, and changing a volume of the corresponding liquid flow path when a driving voltage is applied to the individual electrode An actuator unit manufacturing step, including an individual electrode forming step of forming the individual electrode on the surface,
A fixing step of fixing the actuator unit to the flow channel unit while making the individual electrode correspond to the liquid flow channel with respect to an orthogonal direction orthogonal to the surface;
After the fixing step, conductive bumps composed of a plurality of parts stacked in the orthogonal direction including a first part closest to the surface and a second part farthest from the surface are formed on the individual electrodes. A bump forming step connected to the first portion, the first step forming the first portion, and after the first step, the size viewed from the orthogonal direction is smaller and the hardness is lower than the first portion A second step of forming the second portion with a conductive adhesive, and a bump forming step including a curing step of curing the portion;
A method of manufacturing a liquid discharge head, comprising:
前記第1工程において、前記直交方向に関する前記ランドの先端に、前記第1部分を形成することを特徴とする、請求項8〜12のいずれか一項に記載の製造方法。 The actuator unit manufacturing step includes a land forming step of forming a conductive land connected to the individual electrode and having a height higher than the surface than the individual electrode,
The manufacturing method according to claim 8, wherein, in the first step, the first portion is formed at a tip of the land in the orthogonal direction.
前記第2工程において、前記端子と接続する前記第2部分を、当該第2部分を積層する別の前記部分の表面からの高さが、前記直交方向に関して前記開口の深さ以上となるように形成することを特徴とする、請求項8〜13のいずれか一項に記載の製造方法。 A flexible substrate; a terminal formed on the surface of the substrate; a wiring connected to the terminal; and an insulating coating layer that exposes the terminal from the opening on the surface of the substrate and covers the wiring. A substrate-fixing step of fixing the flat flexible substrate to the actuator unit so that the terminal is electrically connected to the bump;
In the second step, the second portion connected to the terminal has a height from the surface of another portion where the second portion is laminated so as to be equal to or greater than the depth of the opening in the orthogonal direction. It forms, The manufacturing method as described in any one of Claims 8-13 characterized by the above-mentioned.
前記個別電極形成工程において、前記直交方向から見て、前記圧力室と相似形状を有する主部と、前記主部から前記圧力室の外側まで延びた延出部とを含むように、前記個別電極を形成し、
前記固定工程において、前記直交方向から見て、前記主部が前記圧力室に内包されるように、前記アクチュエータユニットを前記流路ユニットの前記一表面に固定し、
前記第1工程において、前記直交方向から見て、前記圧力室の外側であって前記延出部の先端に、前記第1部分を形成することを特徴とする、請求項8〜14のいずれか一項に記載の製造方法。 In the flow path unit manufacturing step, as a part of the liquid flow path, a pressure chamber opened on one surface of the flow path unit and connected to the discharge port is formed,
In the individual electrode forming step, the individual electrode includes a main portion having a shape similar to the pressure chamber as viewed from the orthogonal direction, and an extending portion extending from the main portion to the outside of the pressure chamber. Form the
In the fixing step, the actuator unit is fixed to the one surface of the flow path unit so that the main part is included in the pressure chamber when viewed from the orthogonal direction,
In the first step, the first portion is formed outside the pressure chamber and at the tip of the extension portion when viewed from the orthogonal direction. The manufacturing method according to one item.
前記第2工程において、前記第1部分よりも前記樹脂成分を多く含む前記導電性接着剤で、前記第2部分を形成することを特徴とする、請求項8〜15のいずれか一項に記載の製造方法。 In the first step of the bump forming step, the first portion of the bump is formed with a conductive adhesive containing silver and a resin component,
The said 2nd part is formed in the said 2nd process with the said conductive adhesive containing more said resin components than the said 1st part, The any one of Claims 8-15 characterized by the above-mentioned. Manufacturing method.
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