液体噴射ヘッド、液体噴射装置及び液体噴射ヘッドの製造方法
【課題】配線基板とアクチュエーター装置とを確実に導通させて、コストを低減すると共に小型化を図ることができる液体噴射ヘッド等を提供する。
【解決手段】液体噴射ヘッドは、流路形成基板１０上に設けられた複数の実装部９０を有するアクチュエーター装置３００と、アクチュエーター装置３００に駆動信号を供給する可撓性を有する複数の配線基板２００と、実装部９０側に設けられると共に複数の配線基板２００を挿通可能な貫通孔１０２を有する保護基板３０と、を備え、貫通孔１０２内に露出する複数の実装部９０同士の間に、配線基板２００と実装部９０を電気的に接続し固定する導電性材料２１０の流出を防止する段差１０３が設けられる。
【解決手段】液体噴射ヘッドは、流路形成基板１０上に設けられた複数の実装部９０を有するアクチュエーター装置３００と、アクチュエーター装置３００に駆動信号を供給する可撓性を有する複数の配線基板２００と、実装部９０側に設けられると共に複数の配線基板２００を挿通可能な貫通孔１０２を有する保護基板３０と、を備え、貫通孔１０２内に露出する複数の実装部９０同士の間に、配線基板２００と実装部９０を電気的に接続し固定する導電性材料２１０の流出を防止する段差１０３が設けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズル開口から液体を噴射する液体噴射ヘッド、液体噴射装置及び液体噴射ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を噴射する液体噴射ヘッドには、ノズル開口に連通する圧力発生室が設けられた流路形成基板の一方面側に圧電素子を設け、圧電素子の変位によって圧力発生室内の圧力変動を行わせてインク滴をノズル開口から吐出するインクジェット式記録ヘッドが知られている。
【０００３】
インクジェット式記録ヘッドとして、流路形成基板の圧電素子側に保護基板を接合し、保護基板上に設けられた駆動回路の各端子と、各圧電素子とをワイヤーボンディングによってボンディングワイヤーで電気的に接続し、駆動回路からの駆動信号をボンディングワイヤーを介して圧電素子に供給するようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００４】
また、インクジェット式記録ヘッドとして、複数の圧電素子に駆動信号を供給するＣＯＦ基板を接続したものが提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−０５３０７９号公報
【特許文献２】特開２００７−３０１７３６号公報
【特許文献３】特開２００８−０２３７９９号公報
【特許文献４】特開２００６−２８１４７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、駆動回路の各端子と各圧電素子とを個別にワイヤーボンディングで接続すると、ワイヤーボンディングを圧電素子の数だけ行わなければならず、製造時間が長時間になってしまうと共にコストが高騰してしまうという問題がある。
【０００７】
また、圧電素子にはボンディングワイヤーが接続される端子を配置する領域が必要となり、ヘッドが大型化してしまうという問題がある。
【０００８】
さらに、特許文献２のように、ＣＯＦ基板を用いて圧電素子に電気的に接続するものも提案されているが、圧電素子が並設された列が複数列設けられている場合、ＣＯＦ基板と圧電素子との接続に使用される異方性導電性接着剤やポッティング剤などの樹脂材料が圧電素子の列間に流出し、導通不良が発生する虞があるという問題がある。ちなみに、流出した樹脂による導通不良を抑制するために、圧電素子の列間を広くすると大型化してしまう。
【０００９】
なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッドだけではなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑み、配線基板とアクチュエーター装置とを確実に導通させて、コストを低減すると共に小型化を図ることができる液体噴射ヘッド、液体噴射装置及び液体噴射ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
本発明に係る液体噴射ヘッドは、流路形成基板上に設けられた複数の実装部を有するアクチュエーター装置と、前記複数の実装部に電気的に接続されて前記アクチュエーター装置に駆動信号を供給する可撓性を有する複数の配線基板と、前記流路形成基板の前記実装部側に設けられると共に前記複数の配線基板を挿通可能な貫通孔を有する保護基板と、を備え、前記貫通孔内に露出する前記複数の実装部同士の間に、前記配線基板と前記実装部を電気的に接続し固定する導電性材料の流出を防止する段差が設けられることを特徴とする。
【００１２】
前記段差は、前記保護基板の前記貫通孔内に形成された隔壁であることを特徴とする。
【００１３】
前記段差は、前記流路形成基板上に形成された隔壁であることを特徴とする。
【００１４】
前記導電性材料が前記配線基板の接続面の反対側の面に回りこんだ状態で前記配線基板と前記実装部を接続し固定することを特徴とする。
【００１５】
前記段差は、前記流路形成基板上に形成された溝部であることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る液体噴射装置は、上述したいずれかの液体噴射ヘッドを備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法は、流路形成基板上に設けられた複数の実装部を有するアクチュエーター装置と、前記複数の実装部に電気的に接続されて前記アクチュエーター装置に駆動信号を供給する可撓性を有する複数の配線基板と、前記流路形成基板の前記実装部側に設けられると共に前記複数の配線基板を挿通可能な貫通孔を有する保護基板と、を備える液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記貫通孔内に露出する前記複数の実装部同士の間に、前記配線基板と前記実装部を電気的に接続し固定する導電性材料の流出を防止する段差を形成する工程と、前記導電性材料により前記配線基板を前記実装部に電気的に接続し固定する工程と、を有することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェット式記録装置Ａの概略構成を示した斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る記録ヘッド１の構成を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係る記録ヘッド１の構成を示す平面図及び断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る記録ヘッド１の製造工程を説明する図である。
【図５】図４に続く製造工程を示す図である。
【図６】図５に続く製造工程を示す図である。
【図７】図６に続く製造工程を示す図である。
【図８】記録ヘッド１の第一変形例を示す断面図である。
【図９】記録ヘッド１の第二変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態に係るインクジェット式記録装置について図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００２０】
［インクジェット式記録装置Ａ］
図１は、本発明の実施形態に係るインクジェット式記録装置Ａの概略構成を示した斜視図である。
インクジェット式記録装置（液体噴射装置）Ａは、インクを噴射する記録ヘッド１、記録ヘッド１を搭載するキャリッジ２及びインクが着弾する記録紙Ｓを支持するプラテン３等を備えている。
キャリッジ２は、キャリッジモータ４により駆動されるタイミングベルト５を介して、キャリッジ軸６に案内されて往復移動するように構成されている。
プラテン３は、記録媒体である記録紙Ｓをその裏面から支持して、記録ヘッド１に対する記録紙Ｓの位置を規定する。
【００２１】
記録ヘッド１は、キャリッジ２の記録紙Ｓに対向する面側に搭載される。そして、キャリッジ２には、記録ヘッド１にインクを供給する複数のインクカートリッジ７が着脱可能に装着されている。
【００２２】
［記録ヘッド１］
図２は、本発明の実施形態に係る記録ヘッド１を示す分解斜視図である。
図３は、本発明の実施形態に係る記録ヘッド１を示す平面図及び断面図である。
【００２３】
流路形成基板１０は、シリコン単結晶基板からなり、その一方の面には二酸化シリコンからなる弾性膜５０が形成されている。
【００２４】
流路形成基板１０には、他方面側から異方性エッチングすることにより、複数の壁部１１によって区画された圧力発生室１２がその幅方向（短手方向）に並設された列が、圧力発生室１２の長手方向に２列設けられている。
また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向一端部側には、圧力発生室１２と共にノズル開口毎に個別流路を構成するインク供給路１４と連通路１３とが壁部１１によって区画されている。インク供給路１４及び連通路１３は、圧力発生室１２の各列において、圧力発生室１２の２つの列の外側に配置されている。
【００２５】
インク供給路１４は、マニホールド１００と圧力発生室１２との間でインクに流路抵抗を生じさせるものであり、圧力発生室１２の長手方向一端部側に連通し且つ圧力発生室１２より小さい断面積を有する。例えば、インク供給路１４は、圧力発生室１２の流路を幅方向に絞ることで、圧力発生室１２の幅より小さい幅で形成されている。
なお、流路の幅を片側から絞ることでインク供給路１４を形成したが、流路の幅を両側から絞ることでインク供給路を形成してもよい。また、流路の幅を絞るのではなく、厚さ方向から絞ることでインク供給路を形成してもよい。
さらに、各達通路１３は、インク供給路１４の圧力発生室１２とは反対側に連通し、インク供給路１４の幅方向（短手方向）より大きい断面積を有する。連通路１３を圧力発生室１２と同じ断面積で形成した。
【００２６】
すなわち、流路形成基板１０には、圧力発生室１２と、圧力発生室１２の短手方向の断面積より小さい断面積を有するインク供給路１４と、このインク供給路１４に連通すると共にインク供給路１４の短手方向の断面積よりも大きい断面積を有する連通路１３とからなる個別流路が複数の壁部１１により区画されて設けられた列が２列設けられている。
【００２７】
流路形成基板１０の圧力発生室１２等の個別流路が開口する面側には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側の端部近傍に連通するノズル開口２１が穿設されたノズル形成部材の一例でノズルプレート２０が、接着剤や熱溶着フイルム等によって固着されている。なお、ノズルプレート２０は、例えば、ガラスセラミックス、シリコン単結晶基板、ステンレス鋼等からなる。
【００２８】
一方、このような流路形成基板１０のノズルプレート２０とは反対側の面には、上述したように、弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、絶縁体膜５５が形成されている。さらに、この絶縁体膜５５上には、厚さが例えば、第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０とが、後述するプロセスで積層形成されて、圧電素子３００を構成している。
ここで、圧電素子３００は、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０を含む部分をいう。一般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。第１電極６０を圧電素子３００の共通電極とし、第２電極８０を圧電素子３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。すなわち、圧力発生室１２内のインク（液体）に圧力変化を生じさせるアクチュエーター装置として、圧電素子３００を設けるようにした。
【００２９】
また、このような各圧電素子３００の第２電極８０には、流路形成基板１０のインク供給路１４とは反対側の端部近傍まで延設された金（Ａｕ）等のリード電極９０がそれぞれ接続されている。このリード電極９０を介して各圧電素子３００に選択的に電圧が印加される。すなわち、リード電極９０の圧電素子３００とは反対側の端部が、配線基板が電気的に接続される実装部となっている。
【００３０】
また、圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上には、圧電素子３００に対向する領域に、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部３１を有する保護基板３０が、接着剤３５等によって接合されている。圧電素子３００は、この圧電素子保持部３１内に配置されているため、外部環境の影響を殆ど受けない状態で保護されている。なお、圧電素子保持部３１は、密封されていても、密封されていなくてもよい。また、圧電素子保持部３１は、各圧電素子３００毎に独立して設けてもよく、複数の圧電素子３００に亘って連続して設けるようにしてもよい。
【００３１】
さらに、保護基板３０上の圧電素子保持部３１に相対向する領域には、複数の個別流路の共通のインク室（液体室）となるマニホールド１００が設けられている。マニホールド１００は、保護基板３０の流路形成基板１０との接合面とは反対側の面に設けられた凹部で形成されている。すなわち、保護基板３０の流路形成基板１０とは反対側に開口しており、マニホールド１００の開口はコンプライアンス基板４０によって封止されている。なお、マニホールド１００は、複数の個別流路の短手方向（幅方向）に亘って連続して設けられている。
また、マニホールド１００は、圧力発生室１２の長手方向で保護基板３０の両端部近傍まで設けられており、マニホールド１００の一端部側は、個別流路の端部に相対向する領域まで設けられている。このようにマニホールド１００を圧電素子保持部３１の上方（平面視した際に圧電素子保持部３１と重なる領域）に設けることで、マニホールド１００を、圧力発生室１２の長手方向における外側に拡幅する必要がなく、インクジェット式記録ヘッド１の圧力発生室１２の長手方向の幅を小さくして小型化することができる。
【００３２】
また、保護基板３０には、個別流路である連通路１３の端部に一端が連通すると共に、マニホールド１００の一端部に他端が連通する厚さ方向に貫通した貫通孔である供給部１０１が設けられている。供給部１０１は、複数の個別流路である連通路１３に亘って１つ設けられている。そして、マニホールド１００からのインクは、供給部１０１を介して各個別流路である連通路１３、インク供給路１４及び圧力発生室１２に供給される。すなわち、供給部１０１もマニホールド１００の一部として機能する。
【００３３】
このような保護基板３０の材料としては、例えば、ガラス、セラミックス材料、金属、樹脂等が挙げられるが、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料で形成されていることが好ましく、流路形成基板１０と同一材料であるシリコン単結晶基板を用いている。
【００３４】
また、保護基板３０には、圧力発生室１２の２列の間に対応する領域に、厚さ方向に貫通する貫通孔１０２が設けられている。この貫通孔１０２には、配線基板２００が挿通されており、配線基板２００とアクチュエーター装置の実装部とを電気的に接続するものである。
ここで、アクチュエーター装置が圧電素子３００であり、圧電素子３００に接続されたリード電極９０は、その端部が貫通孔１０２内に配置される位置に設けられている。
【００３５】
また、貫通孔１０２は、圧電素子３００の２列に対して１つずつ設けられている。すなわち、本実施形態では、圧電素子３００の２列毎に配線基板２００が接続されており、圧電素子３００の列が２列あるため、貫通孔１０２は１つ設けられている。
そして、貫通孔１０２の内側底部には、実装部（リード電極９０の端部）を区画する隔壁１０３が形成されている。
【００３６】
貫通孔１０２内に露出したリード電極９０の端部（実装部）には、配線基板２００が電気的に接続されている。配線基板２００は、図示しない配線上に圧電素子３００を駆動するための駆動回路２０１が実装された可撓性を有するものであり、例えば、チップオンフイルム（ＣＯＦ）やテープキャリアパッケージ（ＴＣＰ）などのフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）を用いることができる。
【００３７】
配線基板２００とアクチュエーター装置の実装部であるリード電極９０とは、例えば、半田や異方性導電性接着剤（ＡＣＰ）を介して電気的に接続することができる。配線基板２００とリード電極９０とを異方性導電性接着剤２１０を介して電気的に接続するようにした。また、異方性導電性接着剤２１０は、配線基板２００とリード電極９０とを電気的に接続すると共に、配線基板２００を固定する接着剤としても機能する。
【００３８】
このように、貫通孔１０２では、内側底部が隔壁１０３によって区画されているため、貫通孔１０２内で配線基板２００とリード電極９０とを異方性導電性接着剤２１０を介して接続する際に、異方性導電性接着剤２１０が隣接するリード電極９０側に流出するのを抑制することができる。
したがって、異方性導電性接着剤２１０の流出を抑制するために、互いに隣接する実装部の位置を離して配置する必要が無く、互いに隣接する実装部を近接させて、インクジェット式記録ヘッド１の小型化を図ることができる。
また、異方性導電性接着剤２１０の流出を抑制するために、塗布する異方性導電性接着剤２１０の量を低減させる必要が無く、低量の異方性導電性接着剤２１０による電気的な接続不良や機械的な接合強度の低下などの不具合が発生するのを抑制することができる。
さらに、異方性導電性接着剤２１０を用いることで、複数のリード電極９０を１つの配線基板２００に接続することができるため、ワイヤーボンディングによって各リード電極９０と順次接続するのに比べて作業時間を短縮することができ、コストを低減することができる。
勿論、配線基板２００と複数のリード電極９０とを半田等の金属で接続する場合であっても、複数のリード電極９０を配線基板２００に同時に接続することができるため、同様の効果を奏する。
【００３９】
また、隔壁１０３によって区画された一方の空間に充填された異方性導電性接着剤２１０は、配線基板２００とリード電極９０の接合面からはみ出したとしても、隔壁１０３によって堰き止められて配線基板２００の上面側（接合面とは反対の面側）に回りこむ。このように、異方性導電性接着剤２１０が配線基板２００とリード電極９０の接合面は勿論、隔壁１０３の側面や配線基板２００の上面側に回りこんで硬化するので、配線基板２００とリード電極９０の接合がより強靭なものとなる。
【００４０】
また、保護基板３０のマニホールド１００が開口する面側には、封止膜４１及び固定板４２からなるコンプライアンス基板４０が接合され、コンプライアンス基板４０によってマニホールド１００の開口が封止されている。
封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料、例えば、厚さが数μｍ程度のポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フイルム等からなる。
【００４１】
また、固定板４２は、例えば、厚さが数十μｍ程度のステンレス鋼（ＳＵＳ）などの金属などの硬質の材料からなる。固定板４２は、図３に示すように、保護基板３０のマニホールド１００の周囲に亘って設けられており、マニホールド１００に相対向する領域は厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっている。
また、固定板４２には、開口部４３側に突出する突出部４４が設けられており、この突出部４４には、厚さ方向に貫通してインクが貯留された貯留手段（不図示）からのインクをマニホールドに供給するための導入路４５が設けられている。
突出部４４は、供給部１０１とは反対側に、且つ圧力発生室１２の並設方向の一部をマニホールド１００に相対向する領域まで突出させるように設けられる。このため、導入路４５は、保護基板３０に設けられた供給部１０１とは圧力発生室１２の長手方向における反対側の端部に設けるようにした。
このように、導入路４５を保護基板３０の供給部１０１とは反対側の端部に設けることによって、貯留手段から導入されたインクの動圧による影響が供給部１０１を介して圧力発生室１２に及ぼされるのを低減させることができる。
【００４２】
そして、このような固定板４２の開口部４３によって、マニホールド１００の一方面は、可撓性を有する封止膜４１のみで封止された撓み変形可能な可撓部４６となっている。すなわち、可撓部４６は、マニホールド１００に相対向する領域の保護基板３０の供給部１０１に相対向する領域と、マニホールド１００に相対向する領域の固定板４２の導入路４５の周囲とに設けられており、可撓部４６は、これらの供給部１０１に相対向する領域と導入路４５の周囲とに亘って連続して設けられている。
このように、可撓部４６を供給部１０１に相対向する領域と導入路４５の周囲とに亘って連続して設けることで、可撓部４６を広い面積で形成することができ、マニホールド１００内のコンプライアンスを増大させて、圧力変動の悪影響によるクロストークの発生を確実に低減させることができる。
【００４３】
また、駆動回路２０１が実装された配線基板２００をリード電極９０に接続するようにしたため、保護基板３０上に駆動回路２０１を実装する必要がない。したがって、マニホールド１００を圧電素子保持部３１の上方に拡幅することができると共に、保護基板３０上に広い可撓部４６を有するコンプライアンス基板４０を設けることができる。
【００４４】
このようなインクジェット式記録ヘッド１では、インクカートリッジ７からマニホールド１００内にインクを取り込み、マニホールド１００から供給部１０１を介してノズル開口２１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路２０１からの記録信号に従い、圧力発生室１２に対応するそれぞれの第１電極６０と第２電極８０との間に電圧を印加し、圧電素子３００及び振動板をたわみ変形させることにより、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口２１からインクが噴射（吐出）する。
【００４５】
以下、このようなインクジェット式記録ヘッドの製造方法について、図４〜図７を参照して説明する。
まず、図４（ａ）に示すように、シリコンウェハーであり流路形成基板１０が複数一体的に形成される流路形成基板用ウェハー１１０の表面に弾性膜５０を構成する酸化膜５１を形成する。
【００４６】
そして、図４（ｂ）に示すように、弾性膜５０（酸化膜５１）上に、弾性膜５０とは異なる材料の酸化膜からなる絶縁体膜５５を形成する。
【００４７】
次いで、図４（ｃ）に示すように、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０を順次積層形成すると共に所定形状にパターニングして圧電素子３００を形成する。
【００４８】
次に、図５（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０の全面に亘って、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０を形成後、例えば、レジスト等からなるマスクパターン（不図示）を介して各圧電素子３００毎にパターニングする。
【００４９】
次に、図５（ｂ）に示すように、保護基板用ウェハー１３０を、流路形成基板用ウェハー１１０上に接着剤３５によって接着する。ここで、この保護基板用ウェハー１３０には、圧電素子保持部３１、マニホールド１００、供給部１０１、貫通孔１０２及び隔壁１０３等が予め形成されている。
なお、この保護基板用ウェハー１３０は、比較的厚いため、保護基板用ウェハー１３０を接合することによって流路形成基板用ウェハー１１０の剛性は著しく向上することになる。
【００５０】
次に、図６（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０を所定の厚みに薄くする。
【００５１】
次いで、図６（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０にマスク膜５２を新たに形成し、所定形状にパターニングする。そして、図６（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０をマスク膜５２を介してＫＯＨ等のアルカリ溶液を用いた異方性エッチング（ウェットエッチング）することにより、圧力発生室１２、連通路１３及びインク供給路１４等を形成する。
【００５２】
なお、流路形成基板用ウェハー１１０に個別流路を形成する際には、保護基板用ウェハー１３０の流路形成基板用ウェハー１１０側とは反対側の表面を、耐アルカリ性を有する材料、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＰＴＡ（ポリパラフェニレンテレフタルアミド）等からなる封止フイルムで封止するのが好ましい。
また、保護基板用ウェハー１３０に予めマニホールド１００及び供給部１０１を設けるようにしたが、特にこれに限定されない。例えば、流路形成基板用ウェハー１１０と保護基板用ウェハー１３０とを接合後、流路形成基板用ウェハー１１０をウェットエッチングして圧力発生室１２等を形成する際に、同時にウェットエッチングによりマニホールド１００及び供給部１０１を形成するようにしてもよい。これにより製造工程を簡略化してコストを低減することができる。
【００５３】
次いで、図７（ａ）に示すように、保護基板用ウェハー１３０にコンプライアンス基板４０を接合した後、貫通孔１０２に露出されている圧電素子３００の一方のリード電極９０の列に配線基板２００（図示しない配線）を電気的に接続する。配線基板２００とリード電極９０との接合は、異方性導電性接着剤２１０を介して行う。
具体的には、異方性導電性接着剤２１０を貫通孔１０２内において隔壁１０３により区画されている一方の空間内に充填した後、配線基板２００をリード電極９０上に押圧しながら加熱することで、リード電極９０と配線基板２００とを接続する。配線基板２００をリード電極９０上に押圧しながら加熱するには、配線基板２００の裏面に当接される実装ツールを利用する。
【００５４】
配線基板２００とリード電極９０との接続時において、貫通孔１０２内において互いに隣接するリード電極９０の列同士が隔壁１０３によって区画されているため、配線基板２００とリード電極９０とを接続する異方性導電性接着剤２１０が、接続していない隣接するリード電極９０の列側に流出するのを抑制することができる。
【００５５】
次に、図７（ｂ）に示すように、貫通孔１０２内において隔壁１０３により区画されている他方の空間に露出されている圧電素子３００のリード電極９０の列に配線基板２００を接続する。このとき、一方のリード電極９０の列側に配置した異方性導電性接着剤２１０が、他方のリード電極９０の列側に流出していないため、他方のリード電極９０の列と配線基板２００とを良好に接続することができる。
すなわち、図７（ａ）に示す工程において、一方のリード電極９０の列に使用した異方性導電性接着剤２１０が、他方のリード電極９０の列側に流出した場合、他方のリード電極９０の列側に流入した異方性導電性接着剤２１０が硬化して、リード電極９０と配線基板２００とを良好に接続することができなくなる虞がある。
【００５６】
なお、配線基板２００を接続する前の工程又は後の工程において、流路形成基板用ウェハー１１０及び保護基板用ウェハー１３０の外周縁部の不要部分を、例えば、ダイシング等により切断することによって除去し流路形成基板用ウェハー１１０の保護基板用ウェハー１３０とは反対側の面にノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０を接合する。
そして、これら流路形成基板用ウェハー１１０等を、図３に示すような一つのチップサイズの流路形成基板１０等に分割することで、インクジェット式記録ヘッド１が製造される。もちろん、コンプライアンス基板４０も、配線基板２００を接続した後に固定するようにしてもよい。
【００５７】
［記録ヘッド１の変形例］
図８、図９は、記録ヘッド１の変形例を示す断面図である。なお、上記実施形態に係る記録ヘッド１における各部材等と同一のものには、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５８】
上記実施形態に係る記録ヘッド１では、保護基板３０の貫通孔１０２の内部において隣接する実装部の列を区画する段差として、貫通孔１０２の内側底部に隔壁１０３を設ける場合について説明したが、これに限らない。
図８に示すように、貫通孔１０２内で隣接する実装部の列を区画する段差として、流路形成基板１０の上面に隔壁１０５を形成してもよい。すなわち、流路形成基板１０の上面のうち、隣接する圧電素子３００の中間位置に絶縁材からなる隔壁１０５を形成する。
隔壁１０５としては、圧電体層７０を成膜するのと同時に、圧電体層材料により形成してもよい。圧電体層材料は絶縁性を有するからである。
【００５９】
また、図９に示すように、貫通孔１０２内で隣接する実装部の列を区画する段差として、流路形成基板１０の上面に溝部１０７を形成してもよい。すなわち、流路形成基板１０の上面のうち、隣接する圧電素子３００の中間位置に溝部１０７を形成する。溝部１０７は、流路形成基板用ウェハー１１０に予め溝部１０７を設ける等の方法により形成する。
【００６０】
また、貫通孔１０２内で隣接する実装部の列を区画する段差としては、流路形成基板１０や保護基板３０に形成するのではなく、絶縁材からなる板状部材（不図示）を用意してもよい。すなわち、貫通孔１０２内に露出されている圧電素子３００のリード電極９０の列に配線基板２００を電気的に接続する際（図７（ａ），（ｂ））に、板状部材を配線基板２００内に差し込んで、隣接する実装部（リード電極９０）区画しながら、異方性導電性接着剤２１０により配線基板２００とリード電極９０を電気的に接続し、固定する。この場合には、配線基板２００とリード電極９０との接合が完了した後に、絶縁材からなる板状部材を取り除いてもよい。
【００６１】
上述した実施形態では、配線基板２００と実装部であるリード電極９０とを異方性導電性接着剤２１０によって電気的に接続（実装）するようにしたが、これに限らない。例えば、配線基板２００とリード電極９０とを半田等の金属を用いて接続するようにしてもよい。この場合、配線基板２００とリード電極９０とを金具を用いて接続した後、貫通孔１０２内にポッティング剤からなる樹脂を充填すればよい。
【００６２】
また、上述した実施形態では、１つの貫通孔１０２内に２つの配線基板２００を接続するようにしたが、特にこれに限らない。１つの貫通孔１０２内で３つ以上の配線基板２００を実装部に接続するようにしてもよい。
【００６３】
また、上述した実施形態１では、圧力発生室１２に圧力変化を生じさせるアクチュエーター装置として、薄膜型の圧電素子３００を有するアクチュエーター装置を用いて説明したが、特にこれに限らない。例えば、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型の圧電素子を有するアクチュエーター装置や、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型の圧電素子を有するアクチュエーター装置などを使用することができる。
また、アクチュエーター装置として、圧力発生室１２内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズル開口から液滴を吐出するものや、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口から液滴を吐出させるいわゆる静電式アクチュエーター装置などを使用することができる。何れのアクチュエーター装置であっても、実装部が流路形成基板上に設けられていればよい。
【００６４】
さらに、本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、例えば、プリンター等の画像記縁装置に用いられる各種のインクジェット式記録ヘッド等の記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（電界放出ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等にも適用することができる。
【００６５】
また、液体噴射装置の一例としてインクジェット式記録装置Ａを挙げて説明したが、上述した他の液体噴射ヘッドを用いた液体噴射装置にも用いることが可能である。
【符号の説明】
【００６６】
Ａ…インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、 １…インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 １０…流路形成基板、 ３０…保護基板、 ９０…リード電極（実装部）、 １０２…貫通孔、 １０３…隔壁（段差）、 １０５…隔壁（段差）、 １０７…溝部（段差）、 ２００…配線基板、 ２１０…異方性導電性接着剤（導電性材料）、 ３００…圧電素子（アクチュエーター装置）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズル開口から液体を噴射する液体噴射ヘッド、液体噴射装置及び液体噴射ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を噴射する液体噴射ヘッドには、ノズル開口に連通する圧力発生室が設けられた流路形成基板の一方面側に圧電素子を設け、圧電素子の変位によって圧力発生室内の圧力変動を行わせてインク滴をノズル開口から吐出するインクジェット式記録ヘッドが知られている。
【０００３】
インクジェット式記録ヘッドとして、流路形成基板の圧電素子側に保護基板を接合し、保護基板上に設けられた駆動回路の各端子と、各圧電素子とをワイヤーボンディングによってボンディングワイヤーで電気的に接続し、駆動回路からの駆動信号をボンディングワイヤーを介して圧電素子に供給するようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００４】
また、インクジェット式記録ヘッドとして、複数の圧電素子に駆動信号を供給するＣＯＦ基板を接続したものが提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−０５３０７９号公報
【特許文献２】特開２００７−３０１７３６号公報
【特許文献３】特開２００８−０２３７９９号公報
【特許文献４】特開２００６−２８１４７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、駆動回路の各端子と各圧電素子とを個別にワイヤーボンディングで接続すると、ワイヤーボンディングを圧電素子の数だけ行わなければならず、製造時間が長時間になってしまうと共にコストが高騰してしまうという問題がある。
【０００７】
また、圧電素子にはボンディングワイヤーが接続される端子を配置する領域が必要となり、ヘッドが大型化してしまうという問題がある。
【０００８】
さらに、特許文献２のように、ＣＯＦ基板を用いて圧電素子に電気的に接続するものも提案されているが、圧電素子が並設された列が複数列設けられている場合、ＣＯＦ基板と圧電素子との接続に使用される異方性導電性接着剤やポッティング剤などの樹脂材料が圧電素子の列間に流出し、導通不良が発生する虞があるという問題がある。ちなみに、流出した樹脂による導通不良を抑制するために、圧電素子の列間を広くすると大型化してしまう。
【０００９】
なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッドだけではなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑み、配線基板とアクチュエーター装置とを確実に導通させて、コストを低減すると共に小型化を図ることができる液体噴射ヘッド、液体噴射装置及び液体噴射ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
本発明に係る液体噴射ヘッドは、流路形成基板上に設けられた複数の実装部を有するアクチュエーター装置と、前記複数の実装部に電気的に接続されて前記アクチュエーター装置に駆動信号を供給する可撓性を有する複数の配線基板と、前記流路形成基板の前記実装部側に設けられると共に前記複数の配線基板を挿通可能な貫通孔を有する保護基板と、を備え、前記貫通孔内に露出する前記複数の実装部同士の間に、前記配線基板と前記実装部を電気的に接続し固定する導電性材料の流出を防止する段差が設けられることを特徴とする。
【００１２】
前記段差は、前記保護基板の前記貫通孔内に形成された隔壁であることを特徴とする。
【００１３】
前記段差は、前記流路形成基板上に形成された隔壁であることを特徴とする。
【００１４】
前記導電性材料が前記配線基板の接続面の反対側の面に回りこんだ状態で前記配線基板と前記実装部を接続し固定することを特徴とする。
【００１５】
前記段差は、前記流路形成基板上に形成された溝部であることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係る液体噴射装置は、上述したいずれかの液体噴射ヘッドを備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法は、流路形成基板上に設けられた複数の実装部を有するアクチュエーター装置と、前記複数の実装部に電気的に接続されて前記アクチュエーター装置に駆動信号を供給する可撓性を有する複数の配線基板と、前記流路形成基板の前記実装部側に設けられると共に前記複数の配線基板を挿通可能な貫通孔を有する保護基板と、を備える液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記貫通孔内に露出する前記複数の実装部同士の間に、前記配線基板と前記実装部を電気的に接続し固定する導電性材料の流出を防止する段差を形成する工程と、前記導電性材料により前記配線基板を前記実装部に電気的に接続し固定する工程と、を有することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェット式記録装置Ａの概略構成を示した斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る記録ヘッド１の構成を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係る記録ヘッド１の構成を示す平面図及び断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る記録ヘッド１の製造工程を説明する図である。
【図５】図４に続く製造工程を示す図である。
【図６】図５に続く製造工程を示す図である。
【図７】図６に続く製造工程を示す図である。
【図８】記録ヘッド１の第一変形例を示す断面図である。
【図９】記録ヘッド１の第二変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態に係るインクジェット式記録装置について図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００２０】
［インクジェット式記録装置Ａ］
図１は、本発明の実施形態に係るインクジェット式記録装置Ａの概略構成を示した斜視図である。
インクジェット式記録装置（液体噴射装置）Ａは、インクを噴射する記録ヘッド１、記録ヘッド１を搭載するキャリッジ２及びインクが着弾する記録紙Ｓを支持するプラテン３等を備えている。
キャリッジ２は、キャリッジモータ４により駆動されるタイミングベルト５を介して、キャリッジ軸６に案内されて往復移動するように構成されている。
プラテン３は、記録媒体である記録紙Ｓをその裏面から支持して、記録ヘッド１に対する記録紙Ｓの位置を規定する。
【００２１】
記録ヘッド１は、キャリッジ２の記録紙Ｓに対向する面側に搭載される。そして、キャリッジ２には、記録ヘッド１にインクを供給する複数のインクカートリッジ７が着脱可能に装着されている。
【００２２】
［記録ヘッド１］
図２は、本発明の実施形態に係る記録ヘッド１を示す分解斜視図である。
図３は、本発明の実施形態に係る記録ヘッド１を示す平面図及び断面図である。
【００２３】
流路形成基板１０は、シリコン単結晶基板からなり、その一方の面には二酸化シリコンからなる弾性膜５０が形成されている。
【００２４】
流路形成基板１０には、他方面側から異方性エッチングすることにより、複数の壁部１１によって区画された圧力発生室１２がその幅方向（短手方向）に並設された列が、圧力発生室１２の長手方向に２列設けられている。
また、流路形成基板１０の圧力発生室１２の長手方向一端部側には、圧力発生室１２と共にノズル開口毎に個別流路を構成するインク供給路１４と連通路１３とが壁部１１によって区画されている。インク供給路１４及び連通路１３は、圧力発生室１２の各列において、圧力発生室１２の２つの列の外側に配置されている。
【００２５】
インク供給路１４は、マニホールド１００と圧力発生室１２との間でインクに流路抵抗を生じさせるものであり、圧力発生室１２の長手方向一端部側に連通し且つ圧力発生室１２より小さい断面積を有する。例えば、インク供給路１４は、圧力発生室１２の流路を幅方向に絞ることで、圧力発生室１２の幅より小さい幅で形成されている。
なお、流路の幅を片側から絞ることでインク供給路１４を形成したが、流路の幅を両側から絞ることでインク供給路を形成してもよい。また、流路の幅を絞るのではなく、厚さ方向から絞ることでインク供給路を形成してもよい。
さらに、各達通路１３は、インク供給路１４の圧力発生室１２とは反対側に連通し、インク供給路１４の幅方向（短手方向）より大きい断面積を有する。連通路１３を圧力発生室１２と同じ断面積で形成した。
【００２６】
すなわち、流路形成基板１０には、圧力発生室１２と、圧力発生室１２の短手方向の断面積より小さい断面積を有するインク供給路１４と、このインク供給路１４に連通すると共にインク供給路１４の短手方向の断面積よりも大きい断面積を有する連通路１３とからなる個別流路が複数の壁部１１により区画されて設けられた列が２列設けられている。
【００２７】
流路形成基板１０の圧力発生室１２等の個別流路が開口する面側には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側の端部近傍に連通するノズル開口２１が穿設されたノズル形成部材の一例でノズルプレート２０が、接着剤や熱溶着フイルム等によって固着されている。なお、ノズルプレート２０は、例えば、ガラスセラミックス、シリコン単結晶基板、ステンレス鋼等からなる。
【００２８】
一方、このような流路形成基板１０のノズルプレート２０とは反対側の面には、上述したように、弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、絶縁体膜５５が形成されている。さらに、この絶縁体膜５５上には、厚さが例えば、第１電極６０と圧電体層７０と第２電極８０とが、後述するプロセスで積層形成されて、圧電素子３００を構成している。
ここで、圧電素子３００は、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０を含む部分をいう。一般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。第１電極６０を圧電素子３００の共通電極とし、第２電極８０を圧電素子３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。すなわち、圧力発生室１２内のインク（液体）に圧力変化を生じさせるアクチュエーター装置として、圧電素子３００を設けるようにした。
【００２９】
また、このような各圧電素子３００の第２電極８０には、流路形成基板１０のインク供給路１４とは反対側の端部近傍まで延設された金（Ａｕ）等のリード電極９０がそれぞれ接続されている。このリード電極９０を介して各圧電素子３００に選択的に電圧が印加される。すなわち、リード電極９０の圧電素子３００とは反対側の端部が、配線基板が電気的に接続される実装部となっている。
【００３０】
また、圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上には、圧電素子３００に対向する領域に、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部３１を有する保護基板３０が、接着剤３５等によって接合されている。圧電素子３００は、この圧電素子保持部３１内に配置されているため、外部環境の影響を殆ど受けない状態で保護されている。なお、圧電素子保持部３１は、密封されていても、密封されていなくてもよい。また、圧電素子保持部３１は、各圧電素子３００毎に独立して設けてもよく、複数の圧電素子３００に亘って連続して設けるようにしてもよい。
【００３１】
さらに、保護基板３０上の圧電素子保持部３１に相対向する領域には、複数の個別流路の共通のインク室（液体室）となるマニホールド１００が設けられている。マニホールド１００は、保護基板３０の流路形成基板１０との接合面とは反対側の面に設けられた凹部で形成されている。すなわち、保護基板３０の流路形成基板１０とは反対側に開口しており、マニホールド１００の開口はコンプライアンス基板４０によって封止されている。なお、マニホールド１００は、複数の個別流路の短手方向（幅方向）に亘って連続して設けられている。
また、マニホールド１００は、圧力発生室１２の長手方向で保護基板３０の両端部近傍まで設けられており、マニホールド１００の一端部側は、個別流路の端部に相対向する領域まで設けられている。このようにマニホールド１００を圧電素子保持部３１の上方（平面視した際に圧電素子保持部３１と重なる領域）に設けることで、マニホールド１００を、圧力発生室１２の長手方向における外側に拡幅する必要がなく、インクジェット式記録ヘッド１の圧力発生室１２の長手方向の幅を小さくして小型化することができる。
【００３２】
また、保護基板３０には、個別流路である連通路１３の端部に一端が連通すると共に、マニホールド１００の一端部に他端が連通する厚さ方向に貫通した貫通孔である供給部１０１が設けられている。供給部１０１は、複数の個別流路である連通路１３に亘って１つ設けられている。そして、マニホールド１００からのインクは、供給部１０１を介して各個別流路である連通路１３、インク供給路１４及び圧力発生室１２に供給される。すなわち、供給部１０１もマニホールド１００の一部として機能する。
【００３３】
このような保護基板３０の材料としては、例えば、ガラス、セラミックス材料、金属、樹脂等が挙げられるが、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料で形成されていることが好ましく、流路形成基板１０と同一材料であるシリコン単結晶基板を用いている。
【００３４】
また、保護基板３０には、圧力発生室１２の２列の間に対応する領域に、厚さ方向に貫通する貫通孔１０２が設けられている。この貫通孔１０２には、配線基板２００が挿通されており、配線基板２００とアクチュエーター装置の実装部とを電気的に接続するものである。
ここで、アクチュエーター装置が圧電素子３００であり、圧電素子３００に接続されたリード電極９０は、その端部が貫通孔１０２内に配置される位置に設けられている。
【００３５】
また、貫通孔１０２は、圧電素子３００の２列に対して１つずつ設けられている。すなわち、本実施形態では、圧電素子３００の２列毎に配線基板２００が接続されており、圧電素子３００の列が２列あるため、貫通孔１０２は１つ設けられている。
そして、貫通孔１０２の内側底部には、実装部（リード電極９０の端部）を区画する隔壁１０３が形成されている。
【００３６】
貫通孔１０２内に露出したリード電極９０の端部（実装部）には、配線基板２００が電気的に接続されている。配線基板２００は、図示しない配線上に圧電素子３００を駆動するための駆動回路２０１が実装された可撓性を有するものであり、例えば、チップオンフイルム（ＣＯＦ）やテープキャリアパッケージ（ＴＣＰ）などのフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）を用いることができる。
【００３７】
配線基板２００とアクチュエーター装置の実装部であるリード電極９０とは、例えば、半田や異方性導電性接着剤（ＡＣＰ）を介して電気的に接続することができる。配線基板２００とリード電極９０とを異方性導電性接着剤２１０を介して電気的に接続するようにした。また、異方性導電性接着剤２１０は、配線基板２００とリード電極９０とを電気的に接続すると共に、配線基板２００を固定する接着剤としても機能する。
【００３８】
このように、貫通孔１０２では、内側底部が隔壁１０３によって区画されているため、貫通孔１０２内で配線基板２００とリード電極９０とを異方性導電性接着剤２１０を介して接続する際に、異方性導電性接着剤２１０が隣接するリード電極９０側に流出するのを抑制することができる。
したがって、異方性導電性接着剤２１０の流出を抑制するために、互いに隣接する実装部の位置を離して配置する必要が無く、互いに隣接する実装部を近接させて、インクジェット式記録ヘッド１の小型化を図ることができる。
また、異方性導電性接着剤２１０の流出を抑制するために、塗布する異方性導電性接着剤２１０の量を低減させる必要が無く、低量の異方性導電性接着剤２１０による電気的な接続不良や機械的な接合強度の低下などの不具合が発生するのを抑制することができる。
さらに、異方性導電性接着剤２１０を用いることで、複数のリード電極９０を１つの配線基板２００に接続することができるため、ワイヤーボンディングによって各リード電極９０と順次接続するのに比べて作業時間を短縮することができ、コストを低減することができる。
勿論、配線基板２００と複数のリード電極９０とを半田等の金属で接続する場合であっても、複数のリード電極９０を配線基板２００に同時に接続することができるため、同様の効果を奏する。
【００３９】
また、隔壁１０３によって区画された一方の空間に充填された異方性導電性接着剤２１０は、配線基板２００とリード電極９０の接合面からはみ出したとしても、隔壁１０３によって堰き止められて配線基板２００の上面側（接合面とは反対の面側）に回りこむ。このように、異方性導電性接着剤２１０が配線基板２００とリード電極９０の接合面は勿論、隔壁１０３の側面や配線基板２００の上面側に回りこんで硬化するので、配線基板２００とリード電極９０の接合がより強靭なものとなる。
【００４０】
また、保護基板３０のマニホールド１００が開口する面側には、封止膜４１及び固定板４２からなるコンプライアンス基板４０が接合され、コンプライアンス基板４０によってマニホールド１００の開口が封止されている。
封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料、例えば、厚さが数μｍ程度のポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フイルム等からなる。
【００４１】
また、固定板４２は、例えば、厚さが数十μｍ程度のステンレス鋼（ＳＵＳ）などの金属などの硬質の材料からなる。固定板４２は、図３に示すように、保護基板３０のマニホールド１００の周囲に亘って設けられており、マニホールド１００に相対向する領域は厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっている。
また、固定板４２には、開口部４３側に突出する突出部４４が設けられており、この突出部４４には、厚さ方向に貫通してインクが貯留された貯留手段（不図示）からのインクをマニホールドに供給するための導入路４５が設けられている。
突出部４４は、供給部１０１とは反対側に、且つ圧力発生室１２の並設方向の一部をマニホールド１００に相対向する領域まで突出させるように設けられる。このため、導入路４５は、保護基板３０に設けられた供給部１０１とは圧力発生室１２の長手方向における反対側の端部に設けるようにした。
このように、導入路４５を保護基板３０の供給部１０１とは反対側の端部に設けることによって、貯留手段から導入されたインクの動圧による影響が供給部１０１を介して圧力発生室１２に及ぼされるのを低減させることができる。
【００４２】
そして、このような固定板４２の開口部４３によって、マニホールド１００の一方面は、可撓性を有する封止膜４１のみで封止された撓み変形可能な可撓部４６となっている。すなわち、可撓部４６は、マニホールド１００に相対向する領域の保護基板３０の供給部１０１に相対向する領域と、マニホールド１００に相対向する領域の固定板４２の導入路４５の周囲とに設けられており、可撓部４６は、これらの供給部１０１に相対向する領域と導入路４５の周囲とに亘って連続して設けられている。
このように、可撓部４６を供給部１０１に相対向する領域と導入路４５の周囲とに亘って連続して設けることで、可撓部４６を広い面積で形成することができ、マニホールド１００内のコンプライアンスを増大させて、圧力変動の悪影響によるクロストークの発生を確実に低減させることができる。
【００４３】
また、駆動回路２０１が実装された配線基板２００をリード電極９０に接続するようにしたため、保護基板３０上に駆動回路２０１を実装する必要がない。したがって、マニホールド１００を圧電素子保持部３１の上方に拡幅することができると共に、保護基板３０上に広い可撓部４６を有するコンプライアンス基板４０を設けることができる。
【００４４】
このようなインクジェット式記録ヘッド１では、インクカートリッジ７からマニホールド１００内にインクを取り込み、マニホールド１００から供給部１０１を介してノズル開口２１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路２０１からの記録信号に従い、圧力発生室１２に対応するそれぞれの第１電極６０と第２電極８０との間に電圧を印加し、圧電素子３００及び振動板をたわみ変形させることにより、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口２１からインクが噴射（吐出）する。
【００４５】
以下、このようなインクジェット式記録ヘッドの製造方法について、図４〜図７を参照して説明する。
まず、図４（ａ）に示すように、シリコンウェハーであり流路形成基板１０が複数一体的に形成される流路形成基板用ウェハー１１０の表面に弾性膜５０を構成する酸化膜５１を形成する。
【００４６】
そして、図４（ｂ）に示すように、弾性膜５０（酸化膜５１）上に、弾性膜５０とは異なる材料の酸化膜からなる絶縁体膜５５を形成する。
【００４７】
次いで、図４（ｃ）に示すように、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０を順次積層形成すると共に所定形状にパターニングして圧電素子３００を形成する。
【００４８】
次に、図５（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０の全面に亘って、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０を形成後、例えば、レジスト等からなるマスクパターン（不図示）を介して各圧電素子３００毎にパターニングする。
【００４９】
次に、図５（ｂ）に示すように、保護基板用ウェハー１３０を、流路形成基板用ウェハー１１０上に接着剤３５によって接着する。ここで、この保護基板用ウェハー１３０には、圧電素子保持部３１、マニホールド１００、供給部１０１、貫通孔１０２及び隔壁１０３等が予め形成されている。
なお、この保護基板用ウェハー１３０は、比較的厚いため、保護基板用ウェハー１３０を接合することによって流路形成基板用ウェハー１１０の剛性は著しく向上することになる。
【００５０】
次に、図６（ａ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０を所定の厚みに薄くする。
【００５１】
次いで、図６（ｂ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０にマスク膜５２を新たに形成し、所定形状にパターニングする。そして、図６（ｃ）に示すように、流路形成基板用ウェハー１１０をマスク膜５２を介してＫＯＨ等のアルカリ溶液を用いた異方性エッチング（ウェットエッチング）することにより、圧力発生室１２、連通路１３及びインク供給路１４等を形成する。
【００５２】
なお、流路形成基板用ウェハー１１０に個別流路を形成する際には、保護基板用ウェハー１３０の流路形成基板用ウェハー１１０側とは反対側の表面を、耐アルカリ性を有する材料、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＰＴＡ（ポリパラフェニレンテレフタルアミド）等からなる封止フイルムで封止するのが好ましい。
また、保護基板用ウェハー１３０に予めマニホールド１００及び供給部１０１を設けるようにしたが、特にこれに限定されない。例えば、流路形成基板用ウェハー１１０と保護基板用ウェハー１３０とを接合後、流路形成基板用ウェハー１１０をウェットエッチングして圧力発生室１２等を形成する際に、同時にウェットエッチングによりマニホールド１００及び供給部１０１を形成するようにしてもよい。これにより製造工程を簡略化してコストを低減することができる。
【００５３】
次いで、図７（ａ）に示すように、保護基板用ウェハー１３０にコンプライアンス基板４０を接合した後、貫通孔１０２に露出されている圧電素子３００の一方のリード電極９０の列に配線基板２００（図示しない配線）を電気的に接続する。配線基板２００とリード電極９０との接合は、異方性導電性接着剤２１０を介して行う。
具体的には、異方性導電性接着剤２１０を貫通孔１０２内において隔壁１０３により区画されている一方の空間内に充填した後、配線基板２００をリード電極９０上に押圧しながら加熱することで、リード電極９０と配線基板２００とを接続する。配線基板２００をリード電極９０上に押圧しながら加熱するには、配線基板２００の裏面に当接される実装ツールを利用する。
【００５４】
配線基板２００とリード電極９０との接続時において、貫通孔１０２内において互いに隣接するリード電極９０の列同士が隔壁１０３によって区画されているため、配線基板２００とリード電極９０とを接続する異方性導電性接着剤２１０が、接続していない隣接するリード電極９０の列側に流出するのを抑制することができる。
【００５５】
次に、図７（ｂ）に示すように、貫通孔１０２内において隔壁１０３により区画されている他方の空間に露出されている圧電素子３００のリード電極９０の列に配線基板２００を接続する。このとき、一方のリード電極９０の列側に配置した異方性導電性接着剤２１０が、他方のリード電極９０の列側に流出していないため、他方のリード電極９０の列と配線基板２００とを良好に接続することができる。
すなわち、図７（ａ）に示す工程において、一方のリード電極９０の列に使用した異方性導電性接着剤２１０が、他方のリード電極９０の列側に流出した場合、他方のリード電極９０の列側に流入した異方性導電性接着剤２１０が硬化して、リード電極９０と配線基板２００とを良好に接続することができなくなる虞がある。
【００５６】
なお、配線基板２００を接続する前の工程又は後の工程において、流路形成基板用ウェハー１１０及び保護基板用ウェハー１３０の外周縁部の不要部分を、例えば、ダイシング等により切断することによって除去し流路形成基板用ウェハー１１０の保護基板用ウェハー１３０とは反対側の面にノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０を接合する。
そして、これら流路形成基板用ウェハー１１０等を、図３に示すような一つのチップサイズの流路形成基板１０等に分割することで、インクジェット式記録ヘッド１が製造される。もちろん、コンプライアンス基板４０も、配線基板２００を接続した後に固定するようにしてもよい。
【００５７】
［記録ヘッド１の変形例］
図８、図９は、記録ヘッド１の変形例を示す断面図である。なお、上記実施形態に係る記録ヘッド１における各部材等と同一のものには、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５８】
上記実施形態に係る記録ヘッド１では、保護基板３０の貫通孔１０２の内部において隣接する実装部の列を区画する段差として、貫通孔１０２の内側底部に隔壁１０３を設ける場合について説明したが、これに限らない。
図８に示すように、貫通孔１０２内で隣接する実装部の列を区画する段差として、流路形成基板１０の上面に隔壁１０５を形成してもよい。すなわち、流路形成基板１０の上面のうち、隣接する圧電素子３００の中間位置に絶縁材からなる隔壁１０５を形成する。
隔壁１０５としては、圧電体層７０を成膜するのと同時に、圧電体層材料により形成してもよい。圧電体層材料は絶縁性を有するからである。
【００５９】
また、図９に示すように、貫通孔１０２内で隣接する実装部の列を区画する段差として、流路形成基板１０の上面に溝部１０７を形成してもよい。すなわち、流路形成基板１０の上面のうち、隣接する圧電素子３００の中間位置に溝部１０７を形成する。溝部１０７は、流路形成基板用ウェハー１１０に予め溝部１０７を設ける等の方法により形成する。
【００６０】
また、貫通孔１０２内で隣接する実装部の列を区画する段差としては、流路形成基板１０や保護基板３０に形成するのではなく、絶縁材からなる板状部材（不図示）を用意してもよい。すなわち、貫通孔１０２内に露出されている圧電素子３００のリード電極９０の列に配線基板２００を電気的に接続する際（図７（ａ），（ｂ））に、板状部材を配線基板２００内に差し込んで、隣接する実装部（リード電極９０）区画しながら、異方性導電性接着剤２１０により配線基板２００とリード電極９０を電気的に接続し、固定する。この場合には、配線基板２００とリード電極９０との接合が完了した後に、絶縁材からなる板状部材を取り除いてもよい。
【００６１】
上述した実施形態では、配線基板２００と実装部であるリード電極９０とを異方性導電性接着剤２１０によって電気的に接続（実装）するようにしたが、これに限らない。例えば、配線基板２００とリード電極９０とを半田等の金属を用いて接続するようにしてもよい。この場合、配線基板２００とリード電極９０とを金具を用いて接続した後、貫通孔１０２内にポッティング剤からなる樹脂を充填すればよい。
【００６２】
また、上述した実施形態では、１つの貫通孔１０２内に２つの配線基板２００を接続するようにしたが、特にこれに限らない。１つの貫通孔１０２内で３つ以上の配線基板２００を実装部に接続するようにしてもよい。
【００６３】
また、上述した実施形態１では、圧力発生室１２に圧力変化を生じさせるアクチュエーター装置として、薄膜型の圧電素子３００を有するアクチュエーター装置を用いて説明したが、特にこれに限らない。例えば、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型の圧電素子を有するアクチュエーター装置や、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型の圧電素子を有するアクチュエーター装置などを使用することができる。
また、アクチュエーター装置として、圧力発生室１２内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズル開口から液滴を吐出するものや、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口から液滴を吐出させるいわゆる静電式アクチュエーター装置などを使用することができる。何れのアクチュエーター装置であっても、実装部が流路形成基板上に設けられていればよい。
【００６４】
さらに、本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、例えば、プリンター等の画像記縁装置に用いられる各種のインクジェット式記録ヘッド等の記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（電界放出ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等にも適用することができる。
【００６５】
また、液体噴射装置の一例としてインクジェット式記録装置Ａを挙げて説明したが、上述した他の液体噴射ヘッドを用いた液体噴射装置にも用いることが可能である。
【符号の説明】
【００６６】
Ａ…インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、 １…インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 １０…流路形成基板、 ３０…保護基板、 ９０…リード電極（実装部）、 １０２…貫通孔、 １０３…隔壁（段差）、 １０５…隔壁（段差）、 １０７…溝部（段差）、 ２００…配線基板、 ２１０…異方性導電性接着剤（導電性材料）、 ３００…圧電素子（アクチュエーター装置）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路形成基板上に設けられた複数の実装部を有するアクチュエーター装置と、
前記複数の実装部に電気的に接続されて前記アクチュエーター装置に駆動信号を供給する可撓性を有する複数の配線基板と、
前記流路形成基板の前記実装部側に設けられると共に前記複数の配線基板を挿通可能な貫通孔を有する保護基板と、
を備え、
前記貫通孔内に露出する前記複数の実装部同士の間に、前記配線基板と前記実装部を電気的に接続し固定する導電性材料の流出を防止する段差が設けられることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記段差は、前記保護基板の前記貫通孔内に形成された隔壁であることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記段差は、前記流路形成基板上に形成された隔壁であることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記導電性材料が前記配線基板の接続面の反対側の面に回りこんだ状態で前記配線基板と前記実装部を接続し固定することを特徴とする請求項２又は３に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
前記段差は、前記流路形成基板上に形成された溝部であることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドを備えることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項７】
流路形成基板上に設けられた複数の実装部を有するアクチュエーター装置と、
前記複数の実装部に電気的に接続されて前記アクチュエーター装置に駆動信号を供給する可撓性を有する複数の配線基板と、
前記流路形成基板の前記実装部側に設けられると共に前記複数の配線基板を挿通可能な貫通孔を有する保護基板と、
を備える液体噴射ヘッドの製造方法であって、
前記貫通孔内に露出する前記複数の実装部同士の間に、前記配線基板と前記実装部を電気的に接続し固定する導電性材料の流出を防止する段差を形成する工程と、
前記導電性材料により前記配線基板を前記実装部に電気的に接続し固定する工程と、
を有することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項１】
流路形成基板上に設けられた複数の実装部を有するアクチュエーター装置と、
前記複数の実装部に電気的に接続されて前記アクチュエーター装置に駆動信号を供給する可撓性を有する複数の配線基板と、
前記流路形成基板の前記実装部側に設けられると共に前記複数の配線基板を挿通可能な貫通孔を有する保護基板と、
を備え、
前記貫通孔内に露出する前記複数の実装部同士の間に、前記配線基板と前記実装部を電気的に接続し固定する導電性材料の流出を防止する段差が設けられることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記段差は、前記保護基板の前記貫通孔内に形成された隔壁であることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記段差は、前記流路形成基板上に形成された隔壁であることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記導電性材料が前記配線基板の接続面の反対側の面に回りこんだ状態で前記配線基板と前記実装部を接続し固定することを特徴とする請求項２又は３に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
前記段差は、前記流路形成基板上に形成された溝部であることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドを備えることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項７】
流路形成基板上に設けられた複数の実装部を有するアクチュエーター装置と、
前記複数の実装部に電気的に接続されて前記アクチュエーター装置に駆動信号を供給する可撓性を有する複数の配線基板と、
前記流路形成基板の前記実装部側に設けられると共に前記複数の配線基板を挿通可能な貫通孔を有する保護基板と、
を備える液体噴射ヘッドの製造方法であって、
前記貫通孔内に露出する前記複数の実装部同士の間に、前記配線基板と前記実装部を電気的に接続し固定する導電性材料の流出を防止する段差を形成する工程と、
前記導電性材料により前記配線基板を前記実装部に電気的に接続し固定する工程と、
を有することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２１８２１１（Ｐ２０１２−２１８２１１Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８３６０４（Ｐ２０１１−８３６０４）
【出願日】平成２３年４月５日（２０１１．４．５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月５日（２０１１．４．５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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