JP5584165B2 - インクジェットヘッドおよびインクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェットヘッドおよびインクジェットヘッドの製造方法に係り、特に、支持部材を用いて基板側と支持部材側の先端の配線を電気接続するインクジェットヘッドおよびインクジェットヘッドの製造方法に関する。

従来、可撓性のフレキシブル基板を用いて電気的な接続を行なう接続構造が知られている。電気的な接続には、フレキシブル基板を支持部材に貼り付けた板状部材を、配線部材保持孔を通して、流路基板側に形成されている配線に電気接続している。この時、支持部材が斜めに挿入されると、位置ずれが生じたり、支持部材の両側に形成されている配線の片側の列には電気接続できるが、もう片側はフレキシブル基板が浮いてしまい、高さの関係で接触できずに電気接続ができない、という問題が生じていた。

このような問題を解決するため、例えば、下記の特許文献１には、リード電極に接続された可撓性の配線基板と、配線基板が接続された支持部材からなり、支持部材の下端面に緩衝部材（テフロン（登録商標））を設けて均等に押圧することが記載されている。また、特許文献２には、２枚の支持部材を個別にアライメント（位置合わせ）して電気接続し、その後、支持部材同士を接合し一体化させることで電気接続を行い、アライメント作業を容易にすることが記載されている、

特開２００９−２５５５１６号公報 特開２００９−２０８４６２号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている液体噴射ヘッドは、緩衝部材を設けることで、表面の粗さに対応することはできるが、支持部材が傾き、接続すべき端子間の距離が離れた場合には、対応するのが困難であった。無理に接続しようとすると、片側に極端に荷重をかけて押しつぶす必要があるため、流路基板そのものを破壊する恐れがあった。また、特許文献２に記載されている液体噴射ヘッドは、支持部材同士を接合する接着剤が未硬化の状態でアライメントを行い、その後未硬化の接着剤を硬化することで、製造されていると考えられる。この場合、アライメント時に未硬化の接着剤が電気接続部にはみ出し、電気接続できなくなる可能性がある。もし、完全に接着剤による接合を行なってからアライメントする場合には、接合時にはみ出した接着剤が邪魔になり、アライメントすることができない、あるいは、電気接続ができないという問題が生じる可能性があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、流路形成基板側の配線と支持部材側の配線とを確実に電気接続することができるインクジェットヘッドおよびインクジェットヘッドの製造方法を提供することを目的とする。

本発明は前記目的を達成するために、液体が吐出される液体吐出口と、前記液体吐出口に連通する圧力室を構成する圧力室形成基板と、前記圧力室形成基板の前記液体吐出口の反対側に設けられたエネルギー発生素子と、を有し、前記エネルギー発生素子に接続された基板配線と、支持部材に設けられた支持部材配線と、が電気的に接続されており、前記支持部材は、複数の支持基板を接合して形成されており、前記支持基板間に柔軟な層を有し、前記支持部材配線は、前記複数の支持基板のそれぞれの、前記柔軟な層と反対側の面及び前記基板配線側の面に接着された配線基板にパターン状に形成されており、前記柔軟な層の変形により、前記複数の支持基板が面方向に相対的に移動可能な構成とすることにより、前記複数の支持基板に設けられたそれぞれの前記支持部材配線が、前記基板配線に接続することを特徴とするインクジェットヘッドを提供する。

本発明によれば、支持部材を複数の支持基板を接合して形成し、複数の支持基板の間に柔軟な層を設けている。複数の支持基板間に柔軟な層を設けることにより、支持部材が圧力室形成基板上に形成された基板配線に対して、斜めに挿入された場合においても、支持基板間に挟まった柔軟な層により変形が可能であるため、支持部材の両側の配線基板の配線の接続を確実に行なうことができる。

なお、エネルギー発生素子としては、圧電素子、サーマル方式におけるヒータ（加熱素子）や他の方式による、静電アクチュエータなどの各種アクチュエータなど様々なエネルギー発生素子を用いることができる。

本発明は、前記支持部材は、前記支持基板、前記配線基板、前記柔軟な層が、層状に積層されて形成されており、前記支持部材は、配線部材保持孔を通り、前記圧力室形成基板に対して略垂直に挿入されていることが好ましい。

本発明によれば、支持部材が層状に形成されており、圧力室形成基板に対して略垂直に挿入されているので、例えば、支持部材が斜めに挿入されても、柔軟な層が変形することで、各支持基板を、圧力室形成基板に対して等距離にすることができる。したがって、確実に電気接続をすることができる。

本発明は、前記柔軟な層は、前記支持基板同士が接合する面より面積が小さいことが好ましい。

本発明によれば、柔軟な層を複数の支持基板同士が接合する面より面積を小さくすることにより、支持部材を変形し易くすることができるので、アライメントを容易に行なうことができる。

本発明は、前記支持基板同士の接合は、前記柔軟な層を複数個所に設けることで接合されており、前記支持部材の前記圧力室形成基板側が、前記柔軟な層の密度が低いことが好ましい。

本発明によれば、圧力室形成基板側に設けられている柔軟な層の密度を低くしているので、支持部材の圧力室形成基板側を変形しやすくすることができる。したがって、基板配線と支持部材配線とのアライメントを容易に行なうことができる。

本発明は、前記柔軟な層は、接着剤により形成されていることが好ましい。

本発明によれば、柔軟な層は接着剤により形成されているので、支持基板同士の接合と兼用することができ、コストを下げることができる。

本発明は、前記接着剤は硬化後のヤング率が１００ＭＰａ以下であることが好ましい。

本発明によれば、接着剤の硬化後のヤング率を１００ＭＰａ以下とすることで、応力を小さくすることができるので、斜めに支持部材が挿入されても斜めの状態を維持し易くすることができる。

本発明は、前記柔軟な層は、柔軟部材であり、前記柔軟部材を前記支持基板に接合することで前記支持部材が形成されていることが好ましい。

本発明によれば、柔軟な層として柔軟部材を用いることにより、様々な材料を用いることができる。

本発明は、前記複数の支持基板の少なくとも１つは、他の支持基板の接合面に凹部または凸部が設けられていることが好ましい。

本発明によれば、支持基板に凹部または凸部を設けることにより、支持基板を接合する際の接着剤のはみ出しを、防止することができる。なお、接着剤には、柔軟な層を形成する接着剤、および、柔軟部材と部材を接合する接着剤の両方が含まれる。

本発明は、前記支持部材の前記基板配線との接続部側の先端がＲ形状であることが好ましい。

本発明によれば、支持部材の先端をＲ形状とすることで、支持部材が傾いても電気接続の位置が略変わることなく、電気接続することができる。また、配線基板に形成された支持部材配線もＲ状とすることができるので、支持部材配線が断線することを防止することができる。

本発明は前記目的を達成するために、複数の支持基板を柔軟な層を介して接合し、支持部材を形成する支持部材形成工程と、液体が吐出される液体吐出口を有するノズル基板と、前記液体吐出口に連通する圧力室を構成する圧力室形成基板と、前記圧力室形成基板の前記液体吐出口の反対側に設けられたエネルギー発生素子と、からなるヘッド本体部を形成するヘッド本体形成工程と、複数の支持基板を柔軟な層を介して接合し、前記複数の支持基板のそれぞれの、前記柔軟な層と反対側の面及び前記エネルギー発生素子側の面に配線基板を接着し、前記配線基板にパターン状に支持部材配線を形成し支持部材を形成する支持部材形成工程と、前記柔軟な層の変形により、前記複数の支持基板を面方向に相対的に移動させ、前記複数の支持部材に設けられたそれぞれの前記支持部材配線と、前記エネルギー発生素子に接続された基板配線と、を電気接続する電気接続工程と、前記支持部材を前記圧力室形成基板に設けられた保持部材に接合し、固定する接合工程と、を有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法を提供する。

本発明は、前記柔軟な層は、前記支持部材同士が接合する面より面積が小さいことが好ましい。

本発明は、前記支持部材形成工程は、前記柔軟な層を複数個所に設けることで接合し、前記支持部材の圧力室形成基板側が、前記柔軟な層の密度が低いことが好ましい。

本発明は、前記柔軟な層は、接着剤により形成されていることが好ましい。

本発明は、前記接着剤は硬化後のヤング率が１００ＭＰａ以下であることが好ましい。

本発明は、前記柔軟な層は、柔軟部材であり、前記柔軟部材を前記支持基板に接合することで前記支持部材を形成することが好ましい。

本発明は、前記複数の支持基板の少なくとも１つは、他の支持基板の接合面に凹部または凸部が設けられていることが好ましい。

本発明は、前記支持部材の前記電気接続側の先端がＲ形状であることが好ましい。

インクジェットヘッドの製造方法の発明は、上記インクジェットヘッドの発明をインクジェットヘッドの製造方法の発明として展開したものであり、上記インクジェットの発明と同様の効果を得ることができる。

本発明のインクジェットヘッド、および、インクジェットヘッドの製造方法によれば、支持部材は、支持基板間に柔軟な層を設けて形成されているので、支持部材に形成された支持部材配線と流路形成基板上に形成された基板配線とを接合させる際に、柔軟な層により支持部材を変形させることができるので、支持部材が傾いても、配線同士の位置合わせを容易に行なうことができる。また、支持部材を接着剤で硬化し接合した後に、電気接続を行なっているので、接続時に接着剤がはみ出ることを防止することができ、確実に電気接続をすることができる。

本発明のインクジェットヘッドの断面図である。 第１実施形態の支持部材の（ａ）斜視図および（ｂ）断面図である。 支持部材の他の態様を示す断面図である。 第２実施形態の支持部材の断面図である。 第３実施形態の支持部材の断面図である。 支持部材の他の態様を示す断面図である。 支持部材のさらに他の態様を示す断面図である。 支持部材のさらに他の態様を示す断面図である。 支持部材のさらに他の態様を示す断面図である。 支持部材のさらに他の態様を示す断面図である。 支持部材先端の形状を示す断面図である。 支持部材先端の形状を示す断面図である。 配線のパターンを示す支持部材の断面図である。 支持部材が斜めに挿入されたインクジェットヘッドの断面図である。

以下、添付図面に従って本発明に係るインクジェットヘッドおよびインクジェットヘッドの製造方法の好ましい実施の形態について詳説する。

はじめに、本発明の適用例に係るインクジェットヘッドの構造について説明する。図１は、インクジェットヘッドの断面図である。このインクジェットヘッド１０は、ノズル開口部１２を備えたノズル基板１４と、該ノズル基板１４の上面に接合され、圧力室１６の隔壁部１７を形成する圧力室形成基板１８と、該圧力室形成基板１８の上面に接合された振動板２０と、振動板２０の上面に接合された圧電素子２２と、該圧電素子２２の上部空間（変位空間）を確保しつつ圧電素子２２の上方を覆うとともに、リザーバ２４を形成するリザーバ形成基板２６と、圧電素子２２との電気接続を行なうための支持部材配線５９が形成されたフレキシブル基板（配線基板）６０を有する支持部材６２を備えている。

複数のノズル開口部１２にそれぞれ対応するように複数形成されている圧力室１６は、圧力室形成基板１８による隔壁部１７と、ノズル基板１４と、振動板２０とで囲まれた空間によって形成される。

リザーバ２４は、不図示の液タンクに繋がる液導入口３２から導入された液を一次的に保持（貯留）する液室であり、このリザーバ２４から各圧力室１６に液が供給される。すなわち、リザーバ２４は、複数の圧力室１６に対する共通の液保持室（共通液室）となっている。

リザーバ形成基板２６によって形成されるリザーバ部３４に連通する連通部３６と、該連通部３６を介してリザーバ２４から各圧力室１６に液を導く個別供給路３８は、圧力室形成基板１８によって形成される。

圧力室形成基板１８の上面を覆う振動板２０は、圧力室１６側に面した弾性膜４２と、該弾性膜４２の上面に設けられた下部電極４４とから構成される。下部電極４４は各圧力室１６に対応した複数の圧電素子２２の共通電極として機能する。なお、本例では、弾性膜４２の上に下部電極４４を重ねた構造の振動板２０を用いているが、かかる構成に代えて、金属製の振動板を用いるなどして、弾性膜４２を省略した構造とし、共通電極を兼ねる振動板を採用してもよい。

圧電素子２２は、下部電極４４の上面に設けられた圧電体膜４６と、その圧電体膜４６の上面に設けられた上部電極４８とを備えている。すなわち、下部電極４４と、上部電極４８と、両電極膜の間に介在する圧電体膜４６とによって圧電素子２２が構成される。圧電素子２２は、各圧力室１６ごとに設けられており、上部電極４８は各圧電素子２２の個別電極として機能する。

リザーバ形成基板２６のうち、圧電素子２２に対向する領域には、各圧電素子２２の運動を阻害しない程度の空間を確保した状態で、その空間を密封可能な圧電素子保持部５０が設けられている。このように、リザーバ形成基板２６は、圧電素子２２を外部環境と遮断して、圧電素子２２を封止するための封止部材として機能している。

圧電素子保持部５０によって封止されている圧電素子２２のうち、上部電極４８の一方の端部は、圧電素子保持部５０の外側まで延びており、フレキシブル基板６０の配線接続を行なうための接続端子部（電極の引き出し部分）となっている。なお、図１においては、上部電極４８を延設することで、配線としているが、他の方法、例えば、上部電極の上に、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極を接続し、他方を圧電素子保持部５０の外側に延ばし接続端子部とすることもできる。

また、リザーバ形成基板２６には、リザーバ形成基板２６を厚さ方向に貫通する貫通孔６４が設けられている。貫通孔６４は、本実施形態では圧電素子保持部５０の間に設けられている。そして、各圧電素子２２から引き出された上部電極４８の端部は、貫通孔６４内に露出するように設けられている。

圧電素子２２との電気接続を行なうフレキシブル基板６０は、下端部が上部電極４８に接続されるとともに略垂直に立ち上げられて支持部材６２の側面に接着されている。また、フレキシブル基板６０には、支持部材配線５９が形成されており、この支持部材配線５９が圧電素子２２と接合することで、電気接続される。支持部材配線５９は駆動回路（図示せず）に接続されている。

さらに、図１に示すように、リザーバ形成基板２６上には、封止膜６６および固定板６８とからなるコンプライアンス基板７０が接合されている。ここで、封止膜６６は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム）からなり、この封止膜６６によってリザーバ２４の一方面が封止されている。また、固定板６８は、金属等の硬質の材料（例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で形成される。この固定板６８のリザーバ２４に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部７２となっているため、リザーバ２４の一方面は可撓性を有する封止膜６６のみで封止されている。

さらに、コンプライアンス基板７０上には、保持部材であるヘッドケース７４が設けられている。ヘッドケース７４には、インク導入口に連通してカートリッジ等のインク貯留手段からのインクをリザーバ２４に供給するインク導入路が設けられている。また、ヘッドケース７４には、開口部７２に対向する領域に凹部が形成され、開口部７２のたわみ変形が適宜行われるようになっている。さらに、ヘッドケース７４には、リザーバ形成基板２６に設けられた貫通孔６４と連通する配線部材保持孔７８が設けられており、配線部材は、配線部材保持孔７８内に挿通されて上部電極４８と接続されている。そして、ヘッドケース７４の配線部材保持孔７８に挿通された支持部材６２は、ヘッドケース７４と接着剤８０を介して接着されている。

≪支持部材≫
図１に示すように、本発明の支持部材６２は複数（図１においては２つ）の支持基板８２ａ、８２ｂで柔軟な層８４を挟むことで形成されている。支持部材６２が斜めに挿入されると、支持部材６２のフレキシブル基板６０が貼り付けられている面のいずれか一方しか上部電極４８に接触しない場合がある。複数の支持基板８２ａ、８２ｂで柔軟な層８４を挟んで支持部材６２形成することにより、支持部材６２が斜めに挿入されても、柔軟な層８４を変形させることができるので、接触していない側のフレキシブル基板６０を上部電極４８に接触させることができ、確実に電気接続を行なうことができる。

＜第１実施形態＞
以下、支持部材６２の構造について説明する。図２（ａ）は、支持部材６２の斜視図であり、（ｂ）は支持部材６２のＡ−Ａ’およびＢ−Ｂ’断面図である。図２に示す支持部材６２は、柔軟な層８４として接着剤を用いた場合の図である。柔軟な層８４として、硬化後においても柔軟な接着剤を用いることにより、支持部材６２を容易に変形させることができるので、支持部材６２が傾いて挿入されても確実に電気接続させることができる。また、あらかじめ接着剤を硬化させた後、配線部材保持孔７８に挿入しているので、アライメント（位置合わせ）時に接着剤がはみ出すことがないので、はみ出した接着剤により電気接続が妨げられることがないので、電気接続を確実に行なうことができる。

接着剤の硬化後のヤング率は、１００ＭＰａ以下とすることが好ましい。ヤング率を１００ＭＰａ以下とすることにより、使用できる接着剤としては、シリコーン系接着剤、ゴム系接着剤などを挙げることができる。また、傾きの精度や接着剤のヤング率にもよるが、ある程度接着剤の厚みがある方が、支持部材６２が傾いても電気接続することができる。接着剤の厚みとしては１００μｍ以上とすることが好ましい。また、接着剤は、塗布時に余分なところまで濡れ広がらないようにチキソ性を有する接着剤を用いることが好ましい。

また、本発明においては、柔軟な層を変形することで、支持部材が斜めに挿入された場合の電気接続に対応しているが、斜めに挿入された場合の許容できる角度は、柔軟な層を形成する材料、厚さ、ヤング率、支持基板の厚さにより異なるが、垂直に対して±５°以下であることが好ましい。上記角度以下であれば、確実に電気接続をすることができる。したがって、本発明において「略垂直」とは、垂直に対して±５°以下のことをいう。

また、支持部材６２は、接着剤により硬化した後、アライメントし電気接続するため、接着剤には応力がかかった状態で電気接続を維持することになる。これは、支持部材６２をヘッドケース７４に接合することで、その状態を維持することができる。したがって、支持部材６２とヘッドケース７４との接合は強固に行なう必要がある。

また、電気接続するために、柔軟な層に応力をかけた状態を維持するため、固定用接着剤８８を用いて固定させることもできる。図３は、固定用接着剤８８を用いた場合のＡ−Ａ’断面図である。図３に示すように、支持部材６２と上部電極４８との間で位置合わせを行なった後、支持部材６２の図２（ａ）における前後方向に固定用接着剤８８を塗布し、固定することで、かかった応力状態を維持して固定することができる。固定用接着剤８８としては、特に限定されず、通常使用する接着剤を用いることができる。

＜第２実施形態＞
図４は、支持部材１６２の第２実施形態を示す断面図（Ａ−Ａ’断面図およびＢ−Ｂ’断面図）である。図４に示す支持部材１６２は、支持基板１８２ａ、１８２ｂの間に柔軟な層として柔軟部材１８４を設けている点が、第１実施形態の支持部材と異なっている。柔軟な層として、柔軟部材１８４を設けることによっても、柔軟部材１８４を介して支持部材１６２を変形させることができるので、支持部材１６２が傾いて挿入されても確実に電気接続を行なうことができる。柔軟部材１８４としては、ゴムシートやウレタンのスポンジなどを用いることができる。

第２実施形態によれば、柔軟な層として硬化した接着剤を用いる場合と比較して、接着剤層を薄くすることができるので、支持基板１８２ａ、１８２ｂ間の位置精度を向上させることができる。複数の支持基板を接合させて支持部材を形成した後、上部電極と接合させる場合、複数の支持基板の位置合わせを精度良く行なわないと、各支持基板の間で上部電極との電気接続がうまく行なえない場合がある。したがって、支持基板１８２ａ、１８２ｂ間の位置合わせを向上させる必要がある。また、柔軟部材を用いることにより接着剤より柔軟な部材を選択し、使用することができるので、柔軟部材や接着剤にかかる応力を小さくすることができ、耐久性を向上させることができる。

柔軟な層を接着剤のみで形成する第１実施形態の場合は、接着剤のみである程度の厚みが必要となるため、支持基板間の位置合わせの精度をより高める必要がある。また、耐久性の高い接着剤は比較的固い（ヤング率が大きい）接着剤が多いため、支持部材６２の傾きに合わせて接着剤を変形させると応力が大きくなり、経時で剥離する、あるいは、ヘッドケースとの接合で保持できないということが考えられる。

第２実施形態においては、支持基板１８２ａ、１８２ｂ同士で柔軟部材１８４を挟み接合（接着剤８６を硬化）し、支持部材１６２を形成する。その後、位置合わせを行い電気接続する。

なお、第２実施形態においては、柔軟部材１８４を介して接合しているため、柔軟部材１８４に応力をかけ、支持部材１６２を変形させることができるので、柔軟部材１８４と支持基板１８２ａ、１８２ｂを接合する接着剤については特に限定せずに用いることができる。

＜第３実施形態＞
図５は、第３実施形態にかかる支持部材を構成する支持基板の断面図である。第３実施形態においては、複数の支持基板の接合面に凹部または凸部を設けている点が他の実施例と異なっている。図５においては、（ａ）、（ｂ）が接合面に凸部を有する図、（ｃ）、（ｄ）が凹部を有する図であり、それぞれ、図２におけるＡ−Ａ’断面図、Ｂ−Ｂ’断面図を示す。

図５（ａ）、（ｂ）に示すように、支持基板の接合面に凸部（土手）を設けることにより、接着剤が支持部材の外にはみ出ることを防止することができる。また、図５（ｃ）、（ｄ）に示すように、支持基板の接合面に凹部（接着剤逃がし溝）を設けることにより、余剰の接着剤を凹部に逃がすことができるので、接着剤の支持部材からのはみ出しを防止することができる。

また、図５のＢ−Ｂ’断面に示すように、凹部または凸部は、少なくとも電気接続する側（電気接続時の圧力室形成基板１８側）の辺に設けておくことが好ましい。電気接続する側の辺に凹部または凸部を設けることにより、電気接続側の接着剤のはみ出しを防止することができるので、電気接続を確実に行なうことができる。また、図５（ａ）に示す支持部材においては、支持部材の上側（電気接続する側と反対側）を開放させているので、接着剤を支持部材の上側から逃がすことができる。

また、図６に示すように、凹部は、複数設けることも可能である。なお、図６は、Ａ−Ａ’断面、Ｂ−Ｂ’断面のいずれであっても良く、両方であっても良い。接着剤逃がし溝として凹部を複数設け、支持部材の端部側の溝に接着剤を塗布しないことにより、余剰の接着剤の逃がし溝として機能させることができ、接着剤のはみ出しを防止することができる。なお、図６においては柔軟な層として柔軟部材１８４を用いた図で示しているが、第１実施形態に示すように、硬化後においても変形可能な接着剤を用いることも可能である。また、凹部の形状も図においては、半円状で記載しているが、特に限定されず、四角形状など、様々な形状にすることができる。

図７は、支持部材を構成する支持基板のさらに別の態様を示す断面図である。図７（ａ）、（ｂ）がＡ−Ａ’断面図、図７（ｃ）、（ｄ）がＢ−Ｂ’断面図であり、各２種類を組み合わせて用いることができる。すなわち、図７においては４種類の組み合わせが考えられる。図７に示す支持部材は、支持基板３８２の一方に凸部、他方に凹部を設けることにより支持基板３８２を嵌合させて支持部材を形成している点が他の実施形態と異なっている。

支持基板３８２を嵌合させることにより、支持部材が斜めに挿入された際に、必要以上に支持基板３８２同士がずれることを防止することができ、ハンドリングを容易に行なうことができる。また、支持基板３８２同士が嵌合しているので接着剤がはみ出ることを防止することができる。

なお、支持基板を嵌合させる形状については図７に記載の形状に限定されず、別の形状のものを用いることも可能である。

また、支持部材の傾きに対応させるため、図８に示すように、それぞれの支持基板３８２がお互いに動くように凹部の大きさを凸部に比べて大きくすることもできる。図８においても図７と同様に、図８（ａ）、（ｂ）がＡ−Ａ’断面図、図８（ｃ）、（ｄ）がＢ−Ｂ’断面図であり、各２種類を組み合わせて用いることができる。また、支持部材の傾きに対応させるためには、各支持基板は、上下方向に動くことが可能であればよいため、支持部材の左右方向に形成されている凹凸構造の隙間を狭くし、支持部材の上下方向に形成されている凹凸構造の隙間を大きくすることで、お互いがずれることを可能にすることができる。したがって、図８（ａ）と図８（ｄ）を組み合わせて用いることが好ましい。

なお、図５、７、８は柔軟な層を図示していないが、支持基板１８２、２８２、３８２間の空間に柔軟な層を設けることができ、柔軟な層は、接着剤により形成することもできるし、柔軟部材により形成することもできる。また、図５（ａ）、（ｂ）、図７、図８においては、支持基板同士接触する部分には接着剤を塗布しても塗布しなくてもよい。ただし、塗布する場合は、接着剤が支持部材からはみ出ることがないように、少量付与することが好ましく、また、支持部材が変形できるように、硬化後においても柔軟性を有する接着剤を用いることが好ましい。

図９は、さらに別の態様を示す（ａ）支持部材４６２ａのＢ−Ｂ’断面図、および、（ｂ）図９（ａ）のＣ−Ｃ’断面図である。図９に示すように、柔軟な層４８４ａは、支持基板４８２ａ、４８２ｂの接着面の全面に設ける必要はなく、一部に設けても良い。一部に設けることでアライメント時の柔軟な層（接着剤および柔軟部材）の変形を容易に行なうことができる。図１０は、一部に柔軟な層４８４を設けた場合の別の態様を示す図である。図１０に示す支持部材４６２ｂは、柔軟な層４８４の密度を電気接続側にいくにつれ低くすることにより、位置合わせ時の支持部材４６２ｂの変形をさらに容易に行なうことができる。

また、図９、１０においては、柔軟な層は、円形状で示しているが、本発明はこれに限定されず、例えば、四角形状や線状などの形状とすることもできる。

次に、支持部材の先端の形状について説明する。支持部材の先端は、圧力室形成基板１８上の上部電極４８と電気接続可能な構成であれば、特に限定されないが、Ｒ形状とすることが好ましい。支持部材の先端が平坦であると、支持部材が傾いて挿入された場合、どちらかの角で電気接続されることになるため、上部電極とフレキシブル基板に形成された支持部材配線との接触部分が少なくなってしまう。また、支持部材に角の部分を有するため、角の部分で支持部材配線が、断線してしまう可能性がある。先端をＲ形状とすることにより、支持部材が傾いても電気接続する位置が変わりにくく、配線の断線も防止することができる。

図１１、１２は、支持部材先端がＲ形状である支持部材５６２の断面図であり、（ａ）垂直に配線部材保持孔７８に挿入された場合、（ｂ）斜めに挿入された場合の図である。なお、図１に示すインクジェットヘッド１０は、図１１に示す支持部材を用いて電気接続した場合の例である。また、図１１が支持部材５６２ａの両側にそれぞれフレキシブル基板５６０を１枚ずつ貼り合わせた図であり、図１２は、１枚のフレキシブル基板５６１を用いて支持部材５６２ｂを形成した図である。先端をＲ形状とすることにより、電気接続部をほぼ同じ形状で接続することができる。

図１３は、フレキシブル基板６０に形成された支持部材配線５５９を図示した斜視図である。図１２（ｂ）に示すようなフレキシブル基板５６１が１枚の場合は、支持部材５６２ｂが斜めになったり、位置合わせ時に支持部材５６２ｂの間隔が変わったりするため、フレキシブル基板５６１にも応力がかかる。特に、支持部材５６２ｂが斜めになるとフレキシブル基板５６１は広がる方向になるため、フレキシブル基板５６１は引っ張られる状態になる。本発明においては、柔軟接着剤または柔軟部材からなる柔軟な層５８４が変形することによりフレキシブル基板５６１にかかる応力を低減することができるので、フレキシブル基板５６１の変形、支持部材配線５５９の破断を防ぐことができる。したがって、柔軟な層５８４を形成する柔軟接着剤および柔軟部材は、フレキシブル基板５６１よりヤング率が小さい材料が好ましい。フレキシブル基板としては、例えば、ポリイミドからなる基板を用いることができ、ポリイミドのヤング率は、約３〜４ＧＰａなので、それよりヤング率の低い材料を用いることが好ましい。

図１４は、支持部材５６２ａを斜めに配線部材保持孔７８に挿入し、電気接続した図である。なお、傾きは誇張して記載されており、実際には、支持部材は傾かないように精度良く形成される。また、圧力室形成基板、圧電素子についても簡略化して記載している。図１４に示すように、支持部材６２が斜めに挿入されても、支持部材５６２ａの両側に形成されている支持部材配線５５９の電気接続を行なうことができる。

支持基板８２の材料としては、圧力室形成基板１８と熱膨張率が近いもしくは等しい物を用いることができる。例えば、圧力室形成基板１８の材料がＳｉなら、支持基板８２の材料もＳｉ、もしくは、熱膨張率が近いインバー（ｉｎｖａｒ）を用いることが好ましい。また、支持基板８２の材料としてＳｉを用いることにより、精度良く凹凸構造を形成することができる。

また、支持基板８２は、保持部材であるヘッドケース７４と線膨張係数が同等の材料で形成することが好ましく、例えば、ステンレス鋼Ｓｉを用いることができる。支持部材６２とヘッドケース７４との線膨張係数が近い材料を用いることにより、インクジェットヘッドが熱により膨張・収縮した際に、ヘッドケース７４と支持部材との線膨張係数の違いによる反りや破壊を防止することができる。また、線膨張係数が異なる材料を用いると、支持部材が圧力室形成基板１８を押圧してしまい、圧力室形成基板１８にクラックが発生することが考えられる。

支持部材６２に貼り付けるフレキシブル基板６０の材料としては、ポリイミドが用いられる。フレキシブル基板に形成された配線と圧力室形成基板に形成された配線とを接続する電気接続にはＮＣＰ（絶縁性ペースト）、ＮＣＦ（絶縁性膜）、ＡＣＰ（異方性導電ペースト）、ＡＣＦ（異方性導電膜）、半田バンプなどを利用することができる。これらの材料は、ＮＣＰ、ＡＣＰは接続前に電気接続部に塗る、ＮＣＦ、ＡＣＦのシート状のものは電気接続部に貼り付けることができる。半田バンプは電気接続部に形成しておくことで利用することができる。

さらに、表面粗さに対応できるように、導電性粒子を含むＡＣＰ、ＡＣＦを用いることが好ましい。導電性粒子を含むＡＣＰ、ＡＣＦを用いることにより、支持部材６２と、圧力室形成基板１８が接触する際、導電性粒子が潰されて、電気的な接続を行なうことができる。本発明においては、支持部材が斜めに挿入された場合を想定して構成されているが、支持部材が斜めに挿入された場合は、支持基板の先端の形状によっては支持部材に形成された配線とリード電極との接触面積が小さくなってしまうことがある。電気接続に導電性粒子を含む材料を用いることにより、電気接続の接触点を増やすことができるので、接続の信頼性を増やすことができる。

また、フレキシブル基板は、支持部材６２の両側のそれぞれに、１枚ずつ設けても良く、両面に２枚以上のフレキシブル基板を設けることもできる。また、両側面のフレキシブル基板に、連続した１枚の基板を用いることもできる。支持部材の両側面にそれぞれ１枚ずつ設けた場合には、両側面で配線の位置を決定する必要があるが、連続した１枚の基板を用いることにより、このような位置決めを行なうことなく、製造することができる。

支持部材６２とヘッドケース７４の接続は、フレキシブル基板６０とヘッドケース７４とを接着剤を介して接着することで行なうことができる。また、リザーバ形成基板２６と支持部材６２との間の空間をモールド材によってモールドするようにしてもよい。本発明においては、柔軟な層８４を備えているので、支持部材６２とヘッドケース７４とを固定する際においても、柔軟な層８４を変形させることで、他の分に応力がかかることを防止することができる。

また、図１は、圧力室形成基板１８に圧力室１６が併設された列を２列設けたものであるが、この場合の列数には特別な制限はない。１列であっても、３列以上であっても構わない。複数列の場合には、少なくとも２列一組を相対向させて設ければよい。

また、支持部材６２が導電性材料で形成されている場合には、支持部材６２を接地するようにしてもよい。支持部材６２を接地することで、駆動回路などから発生するノイズをシールドすることができ、ノイズによる駆動信号などへの阻害を抑制することができる。また、支持部材６２を接地することで、インクジェットヘッドの移動時に浮きメタルによるノイズの発生を低減することができる。

＜インクジェットヘッドの製造方法＞
次にインクジェットの製造方法について説明する。

（支持部材形成工程）
支持部材形成工程は、複数の支持基板８２を柔軟な層８４を介して接合させ、支持部材６２を形成する工程である。支持部材を構成する材料としては、上述した材料を用いることができる。

（ヘッド本体形成工程）
図１に示したインクジェットヘッド１０のうち支持部材６２を除く他のヘッド本体部分、すなわち、ノズル基板１４、圧力室形成基板１８、圧電素子２２、リザーバ形成基板２６などの接合および組み付けなどによりヘッド本体の製造を行なう。

（電気接続工程）
次に、上記で形成した支持部材６２を圧力室形成基板１８上に形成された圧電素子２２の上部電極４８との間で電気接続を行なう。

まず、配線部材保持孔７８の間に支持部材６２を挿入する。支持部材６２に形成された支持部材配線５９と上部電極４８とを、治具を用いて位置調整を行なう。支持部材６２が斜めに挿入され、支持部材配線５９と上部電極４８との間で接触していない場合は、加圧を行い、支持部材６２に設けられた柔軟な層８４に応力をかけることで、支持部材６２の形状を変形させ、支持部材配線５９と上部電極４８とを電気接続させる。

（接合工程）
電気接続した後、支持部材６２と、保持部材であるヘッドケース７４とを接着剤で固定する。上述したように、本発明においては、支持部材６２が斜めに挿入された場合に、支持基板８２間に設けられた柔軟な層８４に応力をかけることで、支持部材６２の電気接続側の先端を上部電極に対して平坦にしている。したがって、支持部材６２とヘッドケース７４との接合を強固に固定することで、支持部材６２が戻ることを防止することができる。また、必要に応じて、固定用接着剤８８を塗布することもできる。

支持部材６２とヘッドケース７４を接合した後、治具を外すことで、電気接続を終了させ、インクジェットヘッドを製造することができる。

１０…インクジェットヘッド、１２…ノズル開口部、１４…ノズル基板、１６…圧力室、１７…隔壁部、１８…圧力室形成基板、２０…振動板、２２…圧電素子、２４…リザーバ、２６…リザーバ形成基板、３２…液導入口、３４…リザーバ部、３６…連通部、３８…個別供給路、４２…弾性膜、４４…下部電極、４６…圧電体膜、４８…上部電極、５０…圧電素子保持部、５９、５５９…支持部材配線、６０、５６０、５６１…フレキシブル基板、６２、１６２、４６２、５６２…支持部材、６４…貫通孔、６６…封止膜、６８…固定板、７０…コンプライアンス基板、７２…開口部、７４…ヘッドケース、７８…配線部材保持孔、８０、８６…接着剤、８２、１８２、２８２、３８２、４８２…支持基板、８４、４８４、５８４…柔軟な層、８８…固定用接着剤、１８４…柔軟部材

Claims (17)

1. 液体が吐出される液体吐出口と、前記液体吐出口に連通する圧力室を構成する圧力室形成基板と、前記圧力室形成基板の前記液体吐出口の反対側に設けられたエネルギー発生素子と、を有し、
   前記エネルギー発生素子に接続された基板配線と、支持部材に設けられた支持部材配線と、が電気的に接続されており、
   前記支持部材は、複数の支持基板を接合して形成されており、前記支持基板間に柔軟な層を有し、
   前記支持部材配線は、前記複数の支持基板のそれぞれの、前記柔軟な層と反対側の面及び前記基板配線側の面に接着された配線基板にパターン状に形成されており、
   前記柔軟な層の変形により、前記複数の支持基板が面方向に相対的に移動可能な構成とすることにより、前記複数の支持基板に設けられたそれぞれの前記支持部材配線が、前記基板配線に接続することを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 前記支持部材は、前記支持基板、前記配線基板、前記柔軟な層が、層状に積層されて形成されており、
   前記支持部材は、配線部材保持孔を通り、前記圧力室形成基板に対して略垂直に挿入されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
3. 前記柔軟な層は、前記支持基板同士が接合する面より面積が小さいことを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェットヘッド。
4. 前記支持基板同士の接合は、前記柔軟な層を複数個所に設けることで接合されており、前記支持部材の前記圧力室形成基板側が、前記柔軟な層の密度が低いことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
5. 前記柔軟な層は、接着剤により形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
6. 前記接着剤は硬化後のヤング率が１００ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項５に記載のインクジェットヘッド。
7. 前記柔軟な層は、柔軟部材であり、前記柔軟部材を前記支持基板に接合することで前記支持部材が形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
8. 前記複数の支持基板の少なくとも１つは、他の支持基板の接合面に凹部または凸部が設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
9. 前記支持部材の前記基板配線との接続部側の先端がＲ形状であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
10. 液体が吐出される液体吐出口を有するノズル基板と、前記液体吐出口に連通する圧力室を構成する圧力室形成基板と、前記圧力室形成基板の前記液体吐出口の反対側に設けられたエネルギー発生素子と、からなるヘッド本体部を形成するヘッド本体形成工程と、
    複数の支持基板を柔軟な層を介して接合し、前記複数の支持基板のそれぞれの、前記柔軟な層と反対側の面及び前記エネルギー発生素子側の面に配線基板を接着し、前記配線基板にパターン状に支持部材配線を形成し支持部材を形成する支持部材形成工程と、
    前記柔軟な層の変形により、前記複数の支持基板を面方向に相対的に移動させ、前記複数の支持部材に設けられたそれぞれの前記支持部材配線と、前記エネルギー発生素子に接続された基板配線と、を電気接続する電気接続工程と、
    前記支持部材を前記圧力室形成基板に設けられた保持部材に接合し、固定する接合工程と、を有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
11. 前記柔軟な層は、前記支持部材同士が接合する面より面積が小さいことを特徴とする請求項１０に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
12. 前記支持部材形成工程は、前記柔軟な層を複数個所に設けることで接合し、前記支持部材の圧力室形成基板側が、前記柔軟な層の密度が低いことを特徴とする請求項１０または１１に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
13. 前記柔軟な層は、接着剤により形成されていることを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
14. 前記接着剤は硬化後のヤング率が１００ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１３に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
15. 前記柔軟な層は、柔軟部材であり、前記柔軟部材を前記支持基板に接合することで前記支持部材を形成することを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
16. 前記複数の支持基板の少なくとも１つは、他の支持基板の接合面に凹部または凸部が設けられていることを特徴とする請求項１０から１５のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
17. 前記支持部材の前記電気接続側の先端がＲ形状であることを特徴とする請求項１０から１６のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
    

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