JPWO2012176874A1 - インクジェットヘッド及びインクジェット描画装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、ヘッド基板と配線基板とを接着樹脂層を介して接合する際の接着力を強固できる信頼性の高いインクジェットヘッド及びインクジェット描画装置の提供を目的とし、ノズルから吐出させるためのインクを収容する複数の圧力室と、圧力室内のインクに圧力を付与する複数のアクチュエータとを有するヘッド基板と、複数のアクチュエータに設けられた個別電極及び複数のアクチュエータに共通に設けられた共通電極に対して電気的に接続する配線端子を有する配線基板とを備え、配線基板がヘッド基板の上方から接着樹脂層を介して接合されることによって、ヘッド基板の上面の個別電極及び共通電極と配線基板の配線端子とが電気的に接続されるものであり、共通電極は、ヘッド基板の上面に積層されているが、少なくとも接着樹脂層が接着される領域には形成されておらず、接着樹脂層が共通電極を介さずにヘッド基板の上面に接着されている。

Description

本発明はインクジェットヘッド及びインクジェット描画装置に関し、詳しくは、アクチュエータに対する給電のための配線の電気的接続の信頼性が向上したインクジェットヘッド及びこれを搭載したインクジェット描画装置に関する。

近年、複数の微細なノズルからインクを吐出して各種記録媒体に画像を形成するインクジェットヘッドは、より高精度、高精細な画像形成を実現するために、ノズルのより一層の高密度配置が求められている。

インクジェットヘッドには、インクの共通流路がノズル列毎に設けられる他、インクに吐出圧力を付与するための圧力室や、共通流路から各圧力室へインクを供給するための個別流路が、複数のノズルに対して個別に設けられている。そのため、これら共通流路、圧力室及び個別流路をノズルの配列方向（水平方向）に並設してしまうと、複数のノズルを高密度に配置することが困難となる。

そこで、従来、ノズルの上方に圧力室を設け、共通流路に代わる共通インク室を圧力室の更に上方に設けることによって、ノズルの配列方向の広がりを抑え、ノズルの高密度配置を可能にしたインクジェットヘッドが提案されている（特許文献１）。このインクジェットヘッドは、圧力室の上壁を薄板状に形成して振動板とし、この振動板の上面に圧電素子によって形成されるアクチュエータを積層することによってインクジェットヘッドの本体部分をなすヘッド基板を構成している。

このヘッド基板に対しては、アクチュエータに給電するための各配線も高密度に形成する必要があるが、ヘッド基板の上面には、アクチュエータそのものの他に各圧力室にインク供給を行うための流路が開口しているため、配線を引きまわすだけの面積的な余裕はない。そこで、特許文献１では、各アクチュエータに対して給電するための配線を備えた配線基板を別途形成し、これをヘッド基板に対してアクチュエータの上方から接着樹脂層を介して接着して、ヘッド基板側の各電極と配線基板側の各配線とを電気的に接続する構造とすることで配線の高密度化を図っている。

特開２００６−２６４３２２号公報

このようにして構成されるインクジェットヘッドは、ノズルが高密度化されて高精細な画像形成が可能となるが、本発明者らの実験によると、長期使用によってインク漏れや圧力室の圧力漏れが発生する問題があることがわかった。その原因について検討したところ、ヘッド基板と接着樹脂層との接着部位に剥離が見られ、この剥離部分においてインク漏れや圧力室の圧力漏れが生じていることが判明した。

すなわち、アクチュエータは、各アクチュエータ毎に個別に設けられる個別電極と、複数のアクチュエータに対して共通に設けられる共通電極とで圧電素子が挟まれた形となっており、このうちの共通電極がヘッド基板の上面に積層形成されている。接着樹脂層はヘッド基板と配線基板との間で両基板同士を接着するように機能するが、共通電極がアクチュエータの部位以外の表面に露出しているため、ヘッド基板に対しては、この共通電極の上面に対して接着されている。

しかし、接着樹脂層は、金属膜に対して水素結合による密着性を得ることができず、接着力が低い。しかも、インクジェットヘッドは、駆動時の発熱によって熱の影響を受け、また、使用するインクによっては粘度を低下させる目的で、ヒーター等を用いて意図的にインクを加熱する場合もある。この熱がインクジェットヘッドに繰り返し掛けられることによって基板が膨張、収縮を繰り返し、これが原因で、接着力が弱い接着樹脂層とヘッド基板上面に露出する共通電極との間に応力集中して剥離が生じてしまうと考えられる。

特許文献１は、ヘッド基板側の共通電極の上面にシリコン酸化膜からなる絶縁膜と樹脂層を順次積層し、この樹脂層の上に接着樹脂層を接着する構造となっているが、絶縁膜と樹脂層を更に積層することは工数が増え、コストアップ要因となるため、より簡素な構造でヘッド基板と配線基板との接着力を強固にできるインクジェットヘッドの構造が望まれていた。

そこで、本発明は、積層数を増加させることなく、ヘッド基板と配線基板とを接着樹脂層を介して接合する際の接着力を強固にすることができ、信頼性の高いインクジェットヘッド及びこれを搭載したインクジェット描画装置を提供することを課題とする。

本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。

上記課題は、以下の各発明によって解決される。

１． インクを吐出させる複数のノズルにそれぞれ対応して配設され、該ノズルから吐出させるためのインクを収容する複数の圧力室と、前記圧力室にそれぞれ対応して配置され、該圧力室内のインクを前記ノズルから吐出させるための圧力を付与する複数のアクチュエータとを有するヘッド基板と、
複数の前記アクチュエータにそれぞれ設けられた個別電極及び複数の前記アクチュエータに共通に設けられた共通電極に対してそれぞれ電気的に接続するための配線端子を有する配線基板とを備え、
前記配線基板が前記ヘッド基板の上方から接着樹脂層を介して接合されることによって、前記ヘッド基板の上面に配置された前記アクチュエータの前記個別電極及び前記共通電極と前記配線基板の前記配線端子とが電気的に接続されるインクジェットヘッドであって、
前記共通電極は、前記ヘッド基板の上面に積層されていると共に、少なくとも前記接着樹脂層が接着される領域には形成されておらず、該接着樹脂層が前記共通電極を介さずに前記ヘッド基板の上面に接着されていることを特徴とするインクジェットヘッド。

２． 前記接着樹脂層に、前記ヘッド基板の前記圧力室内にそれぞれインクを供給するためのインク流路が貫通形成されていることを特徴とする前記１記載のインクジェットヘッド。

３． 前記共通電極が形成されない領域は、前記インク流路毎に独立していることを特徴とする前記２記載のインクジェットヘッド。

４． 前記ヘッド基板の上面の少なくとも前記接着樹脂層が接着される領域が非金属材であることを特徴とする前記１、２又は３記載のインクジェットヘッド。

５． 前記ヘッド基板の上面の前記非金属材は、合成樹脂又はシリコン酸化物であることを特徴とする前記４記載のインクジェットヘッド。

６． 前記共通電極は、Ａｕ又はＰｔの金属膜からなることを特徴とする前記１〜５のいずれかに記載のインクジェットヘッド。

７． 前記１〜６のいずれかに記載のインクジェットヘッドを搭載してなることを特徴とするインクジェット描画装置。

本発明によれば、積層数を増加させることなく、ヘッド基板と配線基板とを接着樹脂層を介して接合する際の接着力を強固にすることができ、信頼性の高いインクジェットヘッド及びこれを搭載したインクジェット描画装置を提供することができる。

本発明に係るインクジェットヘッドの断面図 図１に示すインクジェットヘッドの部分拡大断面図 ヘッド基板の平面図 ヘッド基板の態様を示す平面図 本発明に係るインクジェット描画装置の一例を示す概略斜視図 接着強度試験の様子を説明する図

本発明のインクジェットヘッドは、ヘッド基板と配線基板とが接着樹脂層を介して接合された積層体構造を有する。ヘッド基板は、インクを吐出させる複数のノズルにそれぞれ対応して配設され、該ノズルから吐出させるためのインクを収容する複数の圧力室と、圧力室にそれぞれ対応して配置され、該圧力室内のインクをノズルから吐出させるための圧力を付与するアクチュエータとを有している。

アクチュエータはヘッド基板の上面に位置する圧力室の上壁の外側に、該圧力室毎にそれぞれ設けられ、ＰＺＴ等の圧電素子からなるアクチュエータ本体を間に挟んで、上面側にはアクチュエータ毎に個別電極を有し、ヘッド基板と接する下面側には複数のアクチュエータの全てに共通に設けられる共通電極を有している。アクチュエータは、これら電極間に所定の駆動信号が印加されることによってアクチュエータ本体が変形し、圧力室の上壁を形成する振動板を振動させることにより、圧力室内のインクに吐出のための圧力を付与する。

なお、本発明における上下の方向は、ノズルからのインク吐出方向に沿う方向を基準とする。従って、本発明における上又は上面とは、インク吐出方向と反対方向又はインク吐出方向と反対方向に配向する面をいい、下又は下面とは、インク吐出方向又はインク吐出方向に配向する面をいう。

配線基板は、アクチュエータの上面に露出する個別電極と該アクチュエータ形成領域以外のヘッド基板上面に露出する共通電極とに対してそれぞれ電気的に接続するための配線端子を有しており、配線基板がヘッド基板に対してアクチュエータの上方から接着樹脂層を介して積層し、所定の加熱温度で圧着されることによって、この接着樹脂層によってヘッド基板と配線基板とが接合される。この接合と同時に、ヘッド基板側の個別電極及び共通電極と配線基板側の配線端子とがそれぞれ電気的に接続される。

接着樹脂層はヘッド基板と配線基板との間に設けられ、両基板間を接着する。接着樹脂層は、ヘッド基板に設けられるアクチュエータと干渉しないようにするため、少なくともアクチュエータ形成領域及びその周囲を除くようにパターニングされ、両基板間にアクチュエータの収容空間を確保する。この接着樹脂層は、接着前の状態では所定の弾性率（０．１〜２．５ＧＰａ）を有し、接着時に所定の硬化温度（例えば２００℃）に加熱されることによって硬化して接着機能を発揮する加熱硬化性接着樹脂層である。

このような接着樹脂層には感光性接着樹脂シートを好ましく用いることができる。感光性接着樹脂シートは、アクチュエータの収容空間となる不要部分を露光、現像処理によって容易に除去することができ、所望パターンの層形成が容易である。具体的な接着樹脂層としては、例えば東レ社製感光性ポリイミド接着シート、デュポン社製ＰｅｒＭＸシリーズ（商品名）等を用いることができる。

共通電極は、ヘッド基板の上面に積層されていると共に、少なくとも接着樹脂層が接着される領域には形成されていない。このため接着樹脂層は、ヘッド基板の上面に共通電極を介さずに、ヘッド基板の上面に接着される。

これにより、接着樹脂層は接着力の弱い共通電極を構成する金属膜上に接着することがないため、接着力を強固にすることができ、信頼性の高いインクジェットヘッドとすることができる。本発明は、接着樹脂層の接着のために、ヘッド基板の共通電極上に更に別途の層を積層する必要がないため、工数が増加することもない。

ヘッド基板の各圧力室には、配線基板の上方からインクが供給される。配線基板を貫通してヘッド基板の各圧力室にそれぞれインク供給するためのインク流路は、接着樹脂層に貫通形成されることが好ましい。本発明は接着樹脂層とヘッド基板との接着が強固に行われるため、長期使用によってもインク流路にインク漏れが生じるおそれがない。

ヘッド基板の上面において共通電極が形成されない領域は、インク流路毎に独立していることが好ましい。共通電極の面積を可及的広くとることができるため、それだけ複数のアクチュエータで共通となる共通電極の電気抵抗を抑えることができる。

ヘッド基板の上面と接着樹脂層との接着を強固に行うことができるようにするため、ヘッド基板の上面の少なくとも接着樹脂層が接着される領域が非金属材であることが好ましく、合成樹脂又はシリコン酸化物であることがより好ましい。このような合成樹脂又はシリコン酸化物は、圧力室の上壁となる振動板を構成することができる。合成樹脂としては、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂を用いることができる。

共通電極は、電極として一般的に使用可能な金属膜により形成することができるが、特に電気抵抗を小さくできる点でＡｕ（金）又はＰｔ（プラチナ）の金属膜からなることが好ましい。

本発明のインクジェット描画装置は、このようなインクジェットヘッドを搭載してなる。これにより、ヘッド基板と配線基板との間の接着の信頼性が高いインクジェットヘッドにより、長期に亘って高品質の画像形成が可能なインクジェット描画装置とすることができる。

以下、本発明の具体例について図面を用いて更に説明する。

図１は、本発明に係るインクジェットヘッドの断面図、図２はその部分拡大断面図、図３はヘッド基板の平面図である。

インクジェットヘッド１は、ヘッド基板１０と配線基板２０とが、接着樹脂層３０によって積層一体化されている。配線基板２０の上面には箱型形状のマニホールド４０が設けられ、配線基板２０との間で、内部にインクが貯留される共通インク室４１を形成している。

ヘッド基板１０は、図中下層側から、Ｓｉ（シリコン）基板によって形成されたノズルプレート１１、ガラス基板によって形成された中間プレート１２、Ｓｉ（シリコン）基板によって形成された圧力室プレート１３、ＳｉＯ_２膜（シリコン酸化膜）によって形成された振動板１４とを有している。ノズルプレート１１には下面に向けてノズル１１ａが開口している。

圧力室プレート１３には、吐出のためのインクを収容する圧力室１３ａが２次元状に配列形成されており、その上壁が振動板１４によって構成され、下壁が中間プレート１２によって構成されている。中間プレート１２には、圧力室１３ａの内部とノズル１１ａとを連通する連通路１２ａが貫通形成されている。

アクチュエータ１５は、薄膜ＰＺＴからなるアクチュエータ本体１５ａが上面に均一厚みで形成された個別電極１５ｂと下面に均一厚みで形成された共通電極１５ｃとで挟まれてなる。共通電極１５ｃは振動板１４の表面に全てのアクチュエータ１５に共通に形成されており、この共通電極１５ｃ上に、圧力室１３ａに１対１に対応するように個別にアクチュエータ本体１５ａとその上面の個別電極１５ｂとが積層されている。

個別電極１５ｂ上には、接続部品としての金スタッドバンプ１６が配線基板２０に向けて突出形成されている。また、共通電極１５ｃ上にも、同じく接続部品としての金スタッドバンプ１７が配線基板２０に向けて突出形成されている。

金スタッドバンプ１６が形成される個別電極１５ｂの上面は、アクチュエータ１５がヘッド基板１０上に突出形成されていることから、金スタッドバンプ１７が形成される共通電極１５ｃの上面よりも高い位置にある。従って、金スタッドバンプ１７の高さ形状は金スタットバンプ１６と異なり、アクチュエータ１５の高さ分だけ金スタッドバンプ１６の高さ形状よりも高くなるように形成されている。このように金スタッドバンプ１６、１７の高さ形状を異ならせるには、金細線からバンプを形成する時の金ボールの大きさを、所望の高さ形状に応じて変化させればよい。

配線基板２０は、Ｓｉ基板からなる基板本体２１の上面に、ＳｉＯ_２からなる配線保護層２２を介して、個別電極１５ｂ用の上部配線２３ａと共通電極１５ｃ用の上部配線２３ｂが形成されている。これら上部配線２３ａ、２３ｂには、駆動ＩＣ２７が実装されたＦＰＣ（フレキシブルプリント回路基板）２８が、配線基板２０の端部においてＡＣＦ（異方性導電フィルム）によって電気的に接続されている。

個別電極１５ｂ用の上部配線２３ａの一部は、基板本体２１に形成された貫通孔２１ａによって基板本体２１の下面に臨んでおり、該基板本体２１の下面にＳｉＯ_２からなる配線保護層２４を介して形成された下部配線２５ａと導通している。アクチュエータ１５に面する配線保護層２４には、下部配線２５ａの一部が露出しており、その露出した下部配線２５ａに、個別電極１５ｂと導通を図るための配線端子としてのはんだバンプ２６ａが、金スタットバンプ１６に対応する位置にヘッド基板１０に向けて突出形成されている。

また、共通電極１５ｃ用の上部配線２３ｂの一部は、基板本体２１に形成された貫通孔２１ｂによって基板本体２１の下面に臨んでおり、該基板本体２１の下面にＳｉＯ_２からなる配線保護層２４を介して形成された下部配線２５ｂと導通している。アクチュエータ１５に面する配線保護層２４には、下部配線２５ｂの一部が露出しており、その露出した下部配線２５ｂに、共通電極１５ｃと導通を図るための配線端子としてのはんだバンプ２６ｂが、金スタットバンプ１７に対応する位置にヘッド基板１０に向けて突出形成されている。

各はんだバンプ２６ａ、２６ｂは、ここではＳｎ−Ｂｉ系共晶はんだによってスクリーン印刷されることによって形成されており、下部配線２５ａ、２５ｂの表面からそれぞれヘッド基板１０に向けて同一高さで半球状に盛り上がることによって、その先端面（下端面）は球面状となっている。

これらヘッド基板１０と配線基板２０とは、各々別々に作製された後、ヘッド基板１０の上面と配線基板２０の下面とを対面させ、接着樹脂層３０を介して積層一体化される。また、圧力室プレート１３の上面と配線基板２０の下面とを対面させ、接着樹脂層３０を介して積層一体化した後に、中間プレート１２、ノズルプレート１１の順で積層一体化してもよく、さらに、圧力室プレート１３に中間プレート１２を積層一体化した後、圧力室プレート１３の上面と配線基板２０の下面とを対面させ、接着樹脂層３０を介して積層一体化した後に、ノズルプレート１１を積層一体化してもよい。

接着樹脂層３０は、熱硬化性の感光性接着樹脂シートであり、ヘッド基板１０と配線基板２０との間に該接着樹脂層３０の厚み分の間隔を設けるべく、配線基板２０の配線保護層２４の表面（下面）に対して予め貼着される。この接着樹脂層３０が貼着される配線基板２０の表面は、ヘッド基板１０と同様に非金属材で形成されている。これによって接着樹脂層３０と配線基板２０とは強固に接着される。ここでは配線基板２０の表面はＳｉＯ_２からなる配線保護層２４となっているが、ヘッド基板１０と同様に合成樹脂で形成されていてもよい。

ヘッド基板１０と配線基板２０とは、接着樹脂層３０付きの配線基板２０を、接着樹脂層３０の貼着面をヘッド基板１０側に配向させ、且つ、各はんだバンプ２６ａ、２６ｂと、これに対応する各金スタッドバンプ１６、１７とが電気的に接続されるように位置合わせし、接着樹脂層３０をヘッド基板１０に対して積層した後、所定の硬化温度に加熱され及び圧着されることによって、接着樹脂層３０を介して接着される。

接着樹脂層３０は、配線基板２０への貼着後でヘッド基板１０との積層前に、アクチュエータ１５と干渉しないように、アクチュエータ１５及びその周囲に相当する領域が露光、現像によって除去される。これにより、ヘッド基板１０と配線基板２０との間に、アクチュエータ１５（アクチュエータ本体１５ａと個別電極１５ｂ）の収容空間３１が形成される。この収容空間３１には、同時に金スタッドバンプ１７の周囲の領域も露光、現像によって除去されることで、該金スタッドバンプ１７も収容される。

接着樹脂層３０には、予め上下に貫通するインク流路３２が同じく露光、現像によって形成されており、その一端（上端）は、配線基板２０に形成されているインク供給路２９と連通し、他端（下端）は、ヘッド基板１０の振動板１４に形成された開口１４ａを通して圧力室１３ａの内部と連通している。インク供給路２９は配線基板２０の上面に開口しており、その開口部２９ａから共通インク室４１内のインクを流入させてインク流路３２を介して圧力室１３ａ内に供給可能としている。

圧力室１３ａ内に供給されたインクは、駆動ＩＣ２７から与えられる駆動信号によってアクチュエータ１５が変形し、振動板１４が振動することで、吐出のための圧力が付与され、連通路１２ａを通ってノズル１１ａから微小液滴として吐出される。

ヘッド基板１０の上面（振動板１４の上面）には、各アクチュエータ１５に共通の下部電極となる共通電極１５ｃが積層形成されており、該ヘッド基板１０の上面に露出しているが、図３に示すように、この共通電極１５ｃは、接着樹脂層３０に貫通形成されるインク流路３２と対応する振動板１４の開口１４ａを含むその周囲の領域には形成されておらず、ヘッド基板１０の上面に、共通電極１５ｃが形成されていない非金属膜領域１０ａを有している。

この非金属膜領域１０ａは、ヘッド基板１０の振動板１４上の全面に共通電極１５ｃとなる金属膜を積層形成した後に、この非金属膜領域１０ａとなる部位以外の部位をマスクして非金属膜領域１０ａに存在する金属膜をエッチングにより除去するか、共通電極１５ｃとなる金属膜を形成する際に、この非金属膜領域１０ａとなる部位をマスクした上で電極形成用金属をスパッタリング法、蒸着法、めっき法等によって適用することでパターニングすることができる。

その結果、非金属膜領域１０ａには振動板１４が露出する。従って、接着樹脂層３０は、この振動板１４の上面に対して直接接着している。振動板１４は非金属材であるＳｉＯ_２膜からなるので、共通電極１５ｃに比べて接着樹脂層３０との接着力に優れ、ヘッド基板１０と配線基板２０との間を強固に接着する。特に、この非金属膜領域１０ａに接着される接着樹脂層３０には、開口１４ａに連通してインク流路３２が形成されるため、接着樹脂層３０とヘッド基板１０とが強固に接着されることにより、長期使用により又は繰り返し加熱されても、インク流路３２からのインクもれが発生するおそれはない。

なお、図３に示すように、ヘッド基板１０の上面の周囲を取り囲むように、共通電極１５ｃが形成されない非金属膜領域１０ｂが形成されている。接着樹脂層３０は、この非金属膜領域１０ｂにおいても、ヘッド基板１０の上面に対して直接接着している。

図３は、共通電極１５ｃが形成されない非金属膜領域１０ａは、接着樹脂層３０のインク流路３２と連通する振動板１４の開口１４ａを複数含む大きさで形成した態様を示したが、図４は、共通電極１５ｃが形成されない非金属膜領域１０ａを、接着樹脂層３０に形成されるインク流路３２毎、すなわち振動板１４の開口１４ａ毎に独立して形成した態様を示している。

この態様では、ヘッド基板１０上面の非金属膜領域１０ａは、接着樹脂層３０のインク流路３２に連通する振動板１４の個々の開口１４ａを取り囲むように個別に形成されている。接着樹脂層３０は、この非金属膜領域１０ａ内とヘッド基板１０の周囲の非金属膜領域１０ｂの部位のみにおいてヘッド基板１０の上面の振動板１４と直接接着する。このため、図３に示す態様に比べ、共通電極１５ｃの面積を多くとることができ、それだけ共通電極１５ｃの電気抵抗を低減することができる。

図５は、かかるインクジェットヘッド１を搭載したインクジェット描画装置の一例を示す概略斜視図である。

インクジェット描画装置１００は、装置基台１０１上に、インクジェット描画を行うためのインクジェットヘッド１、上面に基材Ｗを載置して支持するためのステージ１０２、ステージ１０２をθ方向に回転移動させるためのθ回転機構１０３、ステージ１０２及びθ回転機構１０３を共にＹ方向に沿って直線移動させるＹ移動機構１０４、ステージ１０２及びθ回転機構１０３を共にＸ方向に沿って直線移動させるＸ移動機構１０５をそれぞれ備えている。

なお、Ｘ方向とＹ方向とは水平面上で互いに直交する方向である。

インクジェットヘッド１は、装置基台１０１上の端部近傍においてＸ方向に沿って平行に架設されたガントリ１０６に、スライダ１０７及びθ回転機構１０８を介して、そのノズル面が下面となるように取り付けられ、その下方に配置されるステージ１０２上の被記録材Ｗの表面と平行に対向するように配置されている。インクジェットヘッド１は、スライダ１０７がガントリ１０６に沿ってスライド移動することによりＸ方向に沿って往復移動し、また、θ回転機構１０８によって、Ｘ、Ｙ方向と直交する法線方向であるＺ方向に沿う方向を軸としてθ方向に回転移動し、更に、Ｚ移動機構１０９によってθ回転機構１０８と共にＺ方向に昇降移動することができるようになっている。

ステージ１０２は、Ｘ方向に沿って延びるＸ移動機構１０５上に、θ回転機構１０３を介して設けられた平面視矩形状の定盤であり、その上面は被記録材Ｗを載置するための水平な載置面とされ、該載置面がインクジェットヘッド１のノズル面に対して所定の高さ位置となるように配設されている。このステージ１０２は、θ回転機構１０３と共にＸ移動機構１０５に沿ってスライド移動することによってＸ方向に沿って直線移動し、このＸ移動機構１０５が、それぞれＹ方向に沿って延びるＹ移動機構１０４に沿ってスライド移動することによって、θ回転機構１０３と共にＹ方向に沿って直線移動し、更に、θ回転機構１０３によって、インクジェットヘッド１のノズル面に対して平行を維持したまま、Ｚ方向に沿う方向を軸としてθ方向に回転移動することができるようになっている。

インクジェット描画装置１００は、インクジェットヘッド１とステージ１０２とを相対的に移動させ、そのときの各位置情報に応じて、所定の吐出パターンデータに基づいてインクジェットヘッド１からの液滴の吐出を制御し、ステージ１０２上の被記録材Ｗ表面に着弾させることで、所望の描画を行う。

（比較例）
２μｍの厚みのＳｉＯ_２膜（シリコン酸化膜）からなる振動板が積層された１５０μｍ厚みのＳｉ基板から作製された圧力室プレートを用意する。振動板上に共通電極としてＡｕ金属膜２００ｎｍを蒸着にて積層形成し、その後、さらにスパッタリングにてＰＺＴを所定箇所に２μｍの厚みでアクチュエータとしてパターン形成した。この圧力室プレートに、ガラス基板によって形成された中間プレートとＳｉ（シリコン）基板によって形成されたノズルプレートをこの順に接着してヘッド基板を作製し、ヘッド基板の振動板側と配線基板とを熱圧着により、接着樹脂層が共通電極であるＡｕ金属膜と接着されるように接着を行った後、配線基板にマニホールドを取り付けてヘッドを作製した。これを比較例とする。

（実施例１）
同じく２μｍの厚みのＳｉＯ_２膜（シリコン酸化膜）からなる振動板が積層された１５０μｍ厚みのＳｉ基板から作製された圧力室プレートを用意する。振動板上にレジストを塗布し、マスク露光、および現像した後、共通電極としてＡｕ金属膜２００ｎｍを蒸着にて積層形成し、レジストを剥離した後に、接着樹脂層のパターニング形状とほぼ同形状にパターニングされた非金属膜領域が形成された、共通電極を形成した。その後、スパッタリングにてＰＺＴを所定箇所に２μｍの厚みでアクチュエータとしてパターン形成した。この圧力室プレートに、ガラス基板によって形成された中間プレートとＳｉ（シリコン）基板によって形成されたノズルプレートをこの順に接着してヘッド基板を作製し、ヘッド基板の振動板側と配線基板とを熱圧着により、接着樹脂層が非金属領域と接着されるように接着を行った後、配線基板にマニホールド（共通インク室）を取り付けてヘッドを作製した。このヘッドを実施例１とする。

（接着強度試験例）
ここで作製されたヘッドのマニホールド（共通インク室）に、図６に示すようにして、外部より圧力１００ｋＰａのエアを供給し、溶剤（イソプロピルアルコール）中にヘッドを浸漬させ、エアの漏れがないか確認を行った。その結果、接着樹脂層が非金属領域と接着された実施例１ではノズルプレートに設けたノズルから排出されるエアを除き、エアの漏れがなかったのに対し、樹脂接着層がＡｕ金属膜と接着された比較例ではヘッド基板と配線基板との間でエアの漏れが発生することが確認された。

すなわち、本発明で得られるヘッドでは、配線基板とヘッド基板とが接着樹脂層によって強固に接着されていることが確認できた。

１：インクジェットヘッド
１０：ヘッド基板
１０ａ、１０ｂ：非金属膜領域
１１：ノズルプレート
１１ａ：ノズル
１２：中間プレート
１２ａ：連通路
１３：圧力室プレート
１３ａ：圧力室
１４：振動板
１４ａ：開口部
１５：アクチュエータ
１５ａ：アクチュエータ本体
１５ｂ：個別電極
１５ｃ：共通電極
１６、１７：金スタッドバンプ
２０：配線基板
２１：基板本体
２１ａ、２１ｂ：貫通孔
２２：配線保護層
２３ａ、２３ｂ：上部配線
２４：配線保護層
２５ａ、２５ｂ：下部配線
２６ａ、２６ｂ：はんだバンプ
２７：駆動ＩＣ
２８：ＦＰＣ
２９：インク供給路
２９ａ：開口部
３０：接着樹脂層
３１：収容空間
３２：インク流路
４０：マニホールド
４１：共通インク室
１００：インクジェット描画装置
１０１：装置基台
１０２：ステージ
１０３：θ回転機構
１０４：Ｙ移動機構
１０５：Ｘ移動機構
１０６：ガントリ
１０７：スライダ
１０８：θ回転機構
１０９：Ｚ移動機構
Ｗ：被記録材

Claims (7)

1. インクを吐出させる複数のノズルにそれぞれ対応して配設され、該ノズルから吐出させるためのインクを収容する複数の圧力室と、前記圧力室にそれぞれ対応して配置され、該圧力室内のインクを前記ノズルから吐出させるための圧力を付与する複数のアクチュエータとを有するヘッド基板と、
   複数の前記アクチュエータにそれぞれ設けられた個別電極及び複数の前記アクチュエータに共通に設けられた共通電極に対してそれぞれ電気的に接続するための配線端子を有する配線基板とを備え、
   前記配線基板が前記ヘッド基板の上方から接着樹脂層を介して接合されることによって、前記ヘッド基板の上面に配置された前記アクチュエータの前記個別電極及び前記共通電極と前記配線基板の前記配線端子とが電気的に接続されるインクジェットヘッドであって、
   前記共通電極は、前記ヘッド基板の上面に積層されていると共に、少なくとも前記接着樹脂層が接着される領域には形成されておらず、該接着樹脂層が前記共通電極を介さずに前記ヘッド基板の上面に接着されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 前記接着樹脂層に、前記ヘッド基板の前記圧力室内にそれぞれインクを供給するためのインク流路が貫通形成されていることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
3. 前記共通電極が形成されない領域は、前記インク流路毎に独立していることを特徴とする請求項２記載のインクジェットヘッド。
4. 前記ヘッド基板の上面の少なくとも前記接着樹脂層が接着される領域が非金属材であ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。
5. 前記ヘッド基板の上面の前記非金属材は、合成樹脂又はシリコン酸化物であることを特徴とする請求項４記載のインクジェットヘッド。
6. 前記共通電極は、Ａｕ又はＰｔの金属膜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。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載のインクジェットヘッドを搭載してなることを特徴とするインクジェット描画装置。
   

Images