液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びにアクチュエータ装置
【課題】 配線基板と電極との電気的及び機械的密着力を向上すると共にコストを低減した液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びにアクチュエータ装置を提供する。
【解決手段】液体を噴射する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部材２２と、該流路形成部材２２の一方面側に設けられて前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧電素子と、前記流路形成部材の一方面側に設けられて前記圧電素子に導通する端子部４６と、前記圧電素子を駆動する駆動信号を供給する配線層５１が設けられた配線基板５０と、前記配線層５１と前記端子部４６とを導通すると共に前記配線基板５０と前記流路形成部材２２とを接合する異方性導電材からなる接着層５５とを具備し、前記接着層５５が設けられた領域の前記流路形成部材２２及び前記配線基板５０の少なくとも一方面には、前記端子部４６及び前記配線層５１とは電気的に不連続なギャップ層５６が設けられている。
【解決手段】液体を噴射する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部材２２と、該流路形成部材２２の一方面側に設けられて前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧電素子と、前記流路形成部材の一方面側に設けられて前記圧電素子に導通する端子部４６と、前記圧電素子を駆動する駆動信号を供給する配線層５１が設けられた配線基板５０と、前記配線層５１と前記端子部４６とを導通すると共に前記配線基板５０と前記流路形成部材２２とを接合する異方性導電材からなる接着層５５とを具備し、前記接着層５５が設けられた領域の前記流路形成部材２２及び前記配線基板５０の少なくとも一方面には、前記端子部４６及び前記配線層５１とは電気的に不連続なギャップ層５６が設けられている。
【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及び液体噴射装置並びにアクチュエータ装置に関し、特に液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノズル開口に連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素子により変形させて圧力発生室のインクを加圧してノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドには、下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子のたわみ変形を用いたものが実用化されている。
【０００３】
また、圧電素子を駆動するための駆動信号を供給する駆動回路は、フレキシブルプリント基板等の配線基板に実装され、駆動回路からの駆動信号はこの配線基板を介して圧電素子に供給される（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、圧電素子を駆動する駆動信号を供給する駆動回路は、フレキシブルプリント基板等の配線基板に実装され、配線基板の配線層と圧電素子に導通する端子部とが異方性導電材を介して導通されると共に、異方性導電材によって配線基板と圧電素子が設けられた流路形成基板とが接合されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−４４４１８号広報（第７頁、第８図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、配線基板の配線層と端子部とを異方性導電材で接着する際に、配線基板に異方性導電材を薄く形成した状態で両者を加圧した場合、配線層と端子部との間以外の領域で配線基板と流路形成基板との間に空隙が生じ、配線層と端子部との電気的及び機械的な密着強度が低下して、断線や配線基板と流路形成基板との剥離などが生じてしまうという問題がある。
【０００６】
特に、配線層が接続される端子部の流路形成基板からの高さが高い場合、隣り合う端子部の間は、流路形成基板と配線基板との間隔が広くなり、空隙が生じ易い。
【０００７】
なお、このような問題は、インクジェット式記録ヘッド等の液体噴射ヘッドに搭載されるアクチュエータ装置だけでなく、他の装置に搭載されるアクチュエータ装置においても同様に存在する。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑み、配線基板と電極との電気的及び機械的密着力を向上すると共にコストを低減した液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びにアクチュエータ装置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】
【０００９】
上記課題を解決する本発明の態様は、液体を噴射する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部材と、該流路形成部材の一方面側に設けられて前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧電素子と、前記流路形成部材の一方面側に設けられて前記圧電素子に導通する端子部と、前記圧電素子を駆動する駆動信号を供給する配線層が設けられた配線基板と、前記配線層と前記端子部とを導通すると共に前記配線基板と前記流路形成部材とを接合する異方性導電材からなる接着層とを具備し、前記接着層が設けられた領域の前記流路形成部材及び前記配線基板の少なくとも一方面には、前記端子部及び前記配線層とは電気的に不連続なギャップ層が設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、ギャップ層によって、流路形成部材と配線基板との端子部以外の領域の間隔を狭めることができるため、比較的薄い異方性導電材を用いて両者を接合しても、端子部以外の領域の接着層内に空隙が生じるのを防止することができる。これにより、端子部と配線層との電気的及び機械的密着強度を向上して、断線や剥離が生じるのを防止することができると共に、少ない異方性導電材を利用するためコストを低減することができる。
【００１０】
ここで、前記ギャップ層が、前記配線基板に設けられていることが好ましい。これによれば、ギャップ層を容易に且つ高精度に形成することができる。
【００１１】
また、前記ギャップ層が、前記配線層と同一層で構成されていることが好ましい。これによれば、ギャップ層を配線層と同時に形成することができるため、ギャップ層を高精度に形成することができると共に、ギャップ層を他の材料や他の工程で形成するのに比べてコストを低減することができる。
【００１２】
また、前記端子部が、複数並設されていると共に、前記ギャップ層が、隣り合う前記端子部の間に設けられていることが好ましい。これによれば、隣り合う端子部の間の接着層に空隙が生じるのを防止して、端子部と配線層との電気的及び機械的な密着強度を確実に向上することができる。
【００１３】
また、前記端子部の前記流路形成部材からの高さが、前記圧電素子の前記流路形成部材の高さよりも高く設けられており、前記配線基板が、前記圧電素子上に所定の空間を画成した状態で配設されていることが好ましい。これによれば、配線基板が圧電素子に当接することによる圧電素子の変位低下を防止できる。
【００１４】
また、前記端子部が、前記流路形成部材の表面から２０μｍ以上の高さを有することが好ましい。これによれば、ギャップ層によって、流路形成部材と配線基板との端子部以外の領域の間隔を狭めることができるため、比較的薄い異方性導電材を用いて両者を接合しても、端子部以外の領域の接着層内に空隙が生じるのを防止することができる。
【００１５】
また、前記端子部の前記流路形成部材と反対側の面が、基準面に対して前記圧電素子側が高く、前記圧電素子とは反対側が低い傾斜した接続面となっていることが好ましい。なお、ここで傾斜した接続面は多少の凹凸があってもよく、全体として傾斜していればよい。また、流路形成基板から端子部の方向に基準面から離れるほど「高い」ということを意味する。
これによれば、端子部の接続面を傾斜させることで、圧電素子と配線基板との間の距離が離れることで、圧電素子と配線基板との接触を抑制でき、端子部を低くすることができ、異方性導電材の量を低減して、異方性導電材に空隙が生じるのを防止して、電気的及び機械的強度を向上することができる。
【００１６】
さらに本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる態様では、信頼性を向上した液体噴射装置を実現できる。
【００１７】
また、本発明の他の態様は、基板上に設けられた圧電素子と、前記基板の一方面側に設けられて前記圧電素子に導通する端子部と、前記圧電素子を駆動する駆動信号を供給する配線層が設けられた配線基板と、前記配線層と前記端子部とを導通すると共に前記配線基板と前記流路形成部材とを接合する異方性導電材からなる接着層とを具備し、前記接着層が設けられた領域の前記流路形成部材及び前記配線基板の少なくとも一方面には、前記端子部及び前記配線層とは電気的に不連続なギャップ層が設けられていることを特徴とするアクチュエータ装置にある。
ギャップ層によって、基板と配線基板との端子部以外の領域の間隔を狭めることができるため、比較的薄い異方性導電材を用いて両者を接合しても、端子部以外の領域の接着層内に空隙が生じるのを防止することができる。これにより、端子部と配線層との電気的及び機械的密着強度を向上して、断線や剥離が生じるのを防止することができると共に、少ない異方性導電材を利用するためコストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図であり、図２はインクジェット式記録ヘッドの平面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ′断面図であり、図４は、図３のＢ−Ｂ′断面図である。
【００１９】
図示するように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッド１０は、アクチュエータユニット２０と、アクチュエータユニット２０が固定される１つの流路ユニット３０と、アクチュエータユニット２０に接続される配線基板５０とで構成されている。
【００２０】
アクチュエータユニット２０は、圧電素子４０を具備するアクチュエータ装置であり、圧力発生室２１が形成された流路形成部材である流路形成基板２２と、流路形成基板２２の一方面側に設けられた振動板２３と、流路形成基板２２の他方面側に設けられた圧力発生室底板２４とを有する。
【００２１】
流路形成基板２２は、例えば、１５０μｍ程度の厚みを有するアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）や、ジルコニア（ＺｒＯ2）などのセラミックス板からなり、本実施形態では、複数の圧力発生室２１がその幅方向に沿って並設された列が２列形成されている。そして、この流路形成基板２２の一方面に、例えば、厚さ１０μｍのジルコニアの薄板からなる振動板２３が固定され、圧力発生室２１の一方面はこの振動板２３により封止されている。
【００２２】
圧力発生室底板２４は、流路形成基板２２の他方面側に固定されて圧力発生室２１の他方面を封止すると共に、圧力発生室２１の長手方向一方の端部近傍に設けられて圧力発生室２１と後述するリザーバとを連通する供給連通孔２５と、圧力発生室２１の長手方向他方の端部近傍に設けられて後述するノズル開口３４に連通するノズル連通孔２６とを有する。
【００２３】
そして、圧電素子４０は、振動板２３上の各圧力発生室２１に対向する領域のそれぞれに設けられ、例えば、本実施形態では、圧力発生室２１の列が２列設けられているため、圧電素子４０の列も２列設けられている。
【００２４】
ここで、各圧電素子４０は、振動板２３上に設けられた下電極膜４３と、各圧力発生室２１毎に独立して設けられた圧電体層４４と、各圧電体層４４上に設けられた上電極膜４５とで構成されている。圧電体層４４は、圧電材料からなるグリーンシートを貼付することや、印刷することで形成されている。また、下電極膜４３は、並設された圧電体層４４に亘って設けられて各圧電素子４０の共通電極となっており、振動板の一部として機能する。勿論、下電極膜４３を各圧電体層４４毎に設けるようにしてもよい。
【００２５】
なお、アクチュエータユニット２０の各層である流路形成基板２２、振動板２３及び圧力発生室底板２４は、粘土状のセラミックス材料、いわゆるグリーンシートを所定の厚さに成形して、例えば、圧力発生室２１等を穿設後、積層して焼成することにより接着剤を必要とすることなく一体化される。そして、その後、振動板２３上に圧電素子４０が形成される。
【００２６】
一方、流路ユニット３０は、アクチュエータユニット２０の圧力発生室底板２４に接合されるインク供給口形成基板３１と、複数の圧力発生室２１の共通インク室となるリザーバ３２が形成されるリザーバ形成基板３３と、ノズル開口３４が形成されたノズルプレート３５とからなる。
【００２７】
インク供給口形成基板３１は、厚さ１５０μｍのジルコニアの薄板からなり、ノズル開口３４と圧力発生室２１とを接続するノズル連通孔３６と、前述の供給連通孔２５と共にリザーバ３２と圧力発生室２１とを接続するインク供給口３７を穿設して構成され、また、各リザーバ３２と連通し、外部のインクタンクからのインクを供給するインク導入口３８が設けられている。
【００２８】
リザーバ形成基板３３は、インク流路を構成するに適した、例えば、１５０μｍのステンレス鋼などの耐食性を備えた板材に、外部のインクタンク（図示なし）からインクの供給を受けて圧力発生室２１にインクを供給するリザーバ３２と、圧力発生室２１とノズル開口３４とを連通するノズル連通孔３９とを有する。
【００２９】
ノズルプレート３５は、例えば、ステンレス鋼からなる薄板に、圧力発生室２１と同一の配列ピッチでノズル開口３４が穿設されて形成されている。例えば、本実施形態では、流路ユニット３０には、圧力発生室２１の列が２列設けられているため、ノズルプレート３５にも、ノズル開口３４の列が２列形成されている。また、このノズルプレート３５は、リザーバ形成基板３３の流路形成基板２２の反対面に接合されてリザーバ３２の一方面を封止している。
【００３０】
このような流路ユニット３０は、これらインク供給口形成基板３１、リザーバ形成基板３３及びノズルプレート３５を、接着剤や熱溶着フィルム等によって固定することで形成される。なお、本実施形態では、リザーバ形成基板３３及びノズルプレート３５をステンレス鋼によって形成しているが、例えば、セラミックスを用いて形成し、アクチュエータユニット２０と同様に流路ユニット３０を一体的に形成することもできる。
【００３１】
そして、このような流路ユニット３０とアクチュエータユニット２０とは、接着剤や熱溶着フィルムを介して接合されて固定されている。
【００３２】
また、図３及び図４に示すように、各圧電素子４０の長手方向一端部の圧力発生室２１の周壁に相対向する領域には、圧電素子４０に導通する端子部４６が設けられている。端子部４６は、圧電素子４０毎に設けられて圧電素子４０の上電極膜４５に導通する端子部４６と、圧電素子の並設方向両端部側に引き出された下電極膜４３に導通する端子部４６とが、圧電素子４０の並設方向に並設されている。本実施形態では、並設された圧電素子４０の列と列の間に並設された端子部４６の列を２列設けるようにした。
【００３３】
このような端子部４６は、流路形成基板２２（振動板２３）からの高さ、すなわち上端面が、圧電素子４０の流路形成基板２２（振動板２３）からの高さよりも高く形成されている。これは、詳しくは後述するが、端子部４６と配線基板５０の配線層５１とを接続した際に、配線基板５０が圧電素子４０に当接して、圧電素子４０の変位が低下するのを防止するためである。本実施形態では、端子部４６の流路形成基板２２（振動板２３）からの高さを２０μｍで形成した。
【００３４】
なお、このような端子部４６は、例えば、銀（Ａｇ）等の導電性の高い金属材料を用いて、スクリーン印刷によって形成することができる。
【００３５】
そして、圧電素子４０の各上電極膜４５及び下電極膜４３に導通する端子部４６には、配線基板５０に設けられた配線層５１が電気的に接続されており、この配線基板５０を介して図示しない駆動回路からの駆動信号が各圧電素子４０に供給される。なお、駆動回路は、特に図示していないが、配線基板５０上に実装されていても、また、配線基板５０以外に実装されていてもよい。
【００３６】
配線基板５０は、２列の圧電素子４０に亘って１つ設けられた、例えば、フレキシブルプリンティングサーキット（ＦＰＣ）や、テープキャリアパッケージ（ＴＣＰ）などからなる。詳しくは、配線基板５０は、例えば、ポリイミド等のベースフィルム５２の表面に銅薄をベースとして錫メッキ等を施した所定パターンの配線層５１を形成し、配線層５１の端子部４６と接続される端部以外の領域をレジスト等の絶縁材料５３で覆ったものである。
【００３７】
また、配線基板５０には、並設された圧電素子４０の列と列の間に対向する領域に貫通孔５４が設けられており、配線層５１は、貫通孔５４側の端部で端子部４６と接続されている。なお、配線基板５０の貫通孔５４は、貫通孔５４が設けられていないベースフィルム５２の表面に、一方の列の圧電素子４０に接続される配線層５１と、他方の列の圧電素子４０に接続される配線層５１とが連続するように形成後、２列の圧電素子４０に接続される導通された配線層５１を切断するようにベースフィルム５２に設けることで形成される。
【００３８】
そして、配線基板５０の配線層５１と圧電素子４０に導通する端子部４６とは、異方性導電材からなる接着層５５を介して電気的及び機械的に接続されている。
【００３９】
ここで、異方性導電材からなる接着層５５は、図２の領域Ｓに示すように、並設された複数の端子部４６に亘って設けられており、端子部４６と配線層５１との間に設けられた接着層５５によって端子部４６と配線層５１とを電気的に接続すると共に、隣り合う端子部４６の間に設けられた接着層５５によって流路形成基板２２及び端子部４６と配線基板５０及び配線層５１とを機械的に接続している。
【００４０】
なお、異方性導電材としては、例えば、異方性導電性膜（ＡＣＦ）や、異方性導電ペースト（ＡＣＰ）等が挙げられる。ちなみに、異方性導電材としては、例えば、エポキシ系樹脂と、樹脂ボールにニッケルメッキを施したものなど、従来周知のものを利用できる。
【００４１】
また、本実施形態では、配線基板５０の接着層５５が設けられた領域Ｓには、端子部４６及び配線層５１とは電気的に不連続なギャップ層５６が設けられている。すなわち、ギャップ層５６は、隣り合う端子部４６の間の領域に相対向するように設けられている。なお、本実施形態では、ギャップ層５６として、配線層５１と同一層からなり且つ配線層５１と電気的に不連続となるように形成した。また、ギャップ層５６は、配線層５１と電気的に不連続であれば、接着層５５が設けられる領域に最大面積となるように設けるのが好ましい。
【００４２】
このようなギャップ層５６を設けることにより、図４に示すように、隣り合う端子部４６の間の流路形成基板２２（振動板２３）と配線基板５０との間隔を狭めることができる。すなわち、ギャップ層５６を設けることによって、配線基板５０と流路形成基板２２（振動板２３）との間隔ｈ２を、ギャップ層５６と流路形成基板２２（振動板２３）との間隔ｈ１とすることができる。ちなみに、上述のように端子部４６の高さが約２０μｍで、配線層５１のベースフィルム５２からの高さが８μｍで、配線層５１と端子部４６との間の接着層５５の厚さが２〜３μｍの場合、ベースフィルム５２と流路形成基板２２（振動板２３）との間隔ｈ２が約３０μｍなのに対し、ギャップ層５６と流路形成基板２２（振動板２３）との間隔ｈ１を約２２μｍとすることができる。
【００４３】
このように、ギャップ層５６を設けることによって、隣り合う端子部４６の間の流路形成基板２２（振動板２３）と配線基板５０との間隔を狭めることができるため、配線基板５０に異方性導電材を比較的薄く塗布した状態で、配線基板５０と流路形成基板２２（端子部４６）とを接続したとしても、隣り合う端子部４６の間の流路形成基板２２（振動板２３）と配線基板５０との間に空隙が生じるのを防止することができる。これにより、空隙による配線層５１と端子部４６との電気的及び機械的な密着強度（流路形成基板２２と配線基板５０との機械的な密着強度）が低下するのを防止することができ、配線層５１と端子部４６との断線や配線基板５０の剥離などの不具合が生じるのを防止することができる。また、比較的薄い異方性導電材を用いることで、異方性導電材のコストを低減することができると共に、異方性導電材が圧電素子４０側に流出するのを防止して、圧電素子４０の変位特性が低下するのを防止することができる。
【００４４】
さらに、本実施形態では、ギャップ層５６として、配線層５１と同一層からなり且つ配線層５１と電気的に不連続となるように形成することで、ベースフィルム５２上に配線層５１を所定パターンに形成する際に、ギャップ層５６を同時に形成することができる。したがって、ギャップ層５６を配線層５１とは別材料又は別工程で形成するのに比べて、コストを低減することができる。
【００４５】
このような構成のインクジェット式記録ヘッド１０では、インクカートリッジ（貯留手段）からインク導入口３８を介してリザーバ３２内にインクを取り込み、リザーバ３２からノズル開口３４に至るまでの液体流路内をインクで満たした後、図示しない駆動回路からの記録信号を配線基板５０を介して圧電素子４０に供給することで、各圧力発生室２１に対応する各圧電素子４０に電圧を印加して圧電素子４０と共に振動板２３をたわみ変形させることにより、各圧力発生室２１内の圧力が高まり各ノズル開口３４からインク滴が噴射される。
【００４６】
（実施形態２）
図５は、本発明の実施形態２に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの断面図である。なお、上述した実施形態１と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００４７】
図５に示すように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッド１０Ａは、流路形成基板２２の各圧電素子４０の長手方向一端部の圧力発生室２１の周壁に相対向する領域に圧電素子４０に導通する端子部４６Ａを具備する。端子部４６Ａは、流路形成基板２２（振動板２３）とは反対側の面が、配線基板５０の配線層５１と接続される接続面４７となっている。
【００４８】
端子部４６Ａの接続面４７は、流路形成基板２２の圧電素子４０が設けられた基準面に対して、圧電素子４０側が高く、且つ圧電素子４０とは反対側が低くなるように傾斜した傾斜面となっている。すなわち、接続面４７は、圧力発生室２１の長手方向に沿って傾斜する傾斜面となっており、配線基板５０の配線層５１が接続面４７に電気的に接続されることで、配線基板５０は、接続面４７の傾斜方向に沿って圧電素子４０から離反する方向に傾斜した状態で配置される。なお、本実施形態の基準面は、流路形成基板２２の圧電素子４０が設けられた面のことであり、具体的には、振動板２３の圧電素子４０が設けられた表面のことであるが、特にこれに限定されず、例えば、流路形成基板２２の振動板２３側の表面や、流路形成基板２２の圧力発生室底板２４側の表面などであってもよい。もちろん、基準面はインクジェット式記録ヘッド１０Ａを構成する流路形成基板２２以外の部材の表面などでもよく、また、基準面は部材の表面のみに限定されるものでもない。また、接続面４７は、滑らかである必要はなく、凹凸が存在していてもよい。
【００４９】
ここで、配線基板５０は傾斜することで圧電素子４０との間に隙間を画成するため、端子部４６Ａの接続面４７の圧電素子４０側は、圧電素子４０の流路形成基板２２（振動板２３）からの高さよりも高くする必要はない。すなわち、端子部４６Ａの流路形成基板２２から最も高い部分は、圧電素子４０と端子部４６Ａとの距離や、接続面４７の傾斜角度に応じて画成された圧電素子４０と配線基板５０との間の空間の高さに応じて、適宜調整すればよい。
【００５０】
なお、このような接続面４７を有する端子部４６Ａは、例えば、銀（Ａｇ）等の導電性の高い金属材料を用いて、例えば、スクリーン印刷を複数回繰り返すことによって容易に形成することができる。
【００５１】
また、配線基板５０の配線層５１と圧電素子４０に導通する端子部４６Ａとは、上述した実施形態１と同様に、異方性導電膜（ＡＣＦ）や異方性導電ペースト（ＡＣＰ）等の異方性導電材からなる接着層５５を介して機械的及び電気的に接続されている。
【００５２】
そして、上述のように端子部４６Ａは、圧電素子４０側が高くなるように傾斜した接続面４７となっているため、この接続面４７に接続された配線基板５０は、接続面４７の傾斜方向に沿って圧電素子４０から離反する方向に傾斜した状態で配置される。
【００５３】
このように、端子部４６Ａの接続面４７を傾斜させて、この接続面４７に配線基板５０を接続することで、配線基板５０を圧電素子４０から離反させる方向に傾斜させて、配線基板５０が圧電素子４０に接触するのを防止して、配線基板５０が圧電素子４０に接触することによる圧電素子４０の変位低下を防止することができる。また、配線基板５０を端子部４６Ａの傾斜した接続面４７によって傾斜させることで、配線基板５０を屈曲した脚部や、圧電素子４０の端子部４６Ａとは反対側にギャップ部などを設ける必要が無くなり、配線基板５０自体や製造時のコストを低減することができる。
【００５４】
さらに、端子部４６Ａの接続面４７を傾斜させることで、接続面を水平にするよりも、配線基板５０の配線層５１と接続面４７との接続面積を広げて電気的な接続を確実に行うことができる。
【００５５】
また、端子部４６Ａの接続面４７を傾斜させることによって、端子部４６Ａの接続面４７の流路形成基板２２からの高さを比較的低くすることができる。これにより、端子部４６Ａの接続面４７と配線基板５０の配線層５１とを接着する接着層５５の厚さを薄くすることができる。すなわち、接着層５５は、上述した実施形態１と同様に、流路形成基板２２と配線基板５０とを機械的に接続するために、接着層５５を隣り合う端子部４６Ａの間に充填する必要があるが、端子部４６Ａが比較的高く形成されていると、隣り合う端子部４６Ａの間に接着層５５を充填するための量が必要となる。これに対して、本実施形態のように、端子部４６Ａの高さを比較的低くすることで、少ない接着剤（異方性導電材）で隣り合う端子部４６Ａの間に接着層５５を十分に充填させることができる。また、端子部４６Ａの接続面４７を傾斜面として、圧電素子４０とは反対側の厚さが薄く形成されているため、これによっても、少ない接着剤（異方性導電材）で隣り合う端子部４６Ａの間に接着層５５を十分に充填させることができる。このように比較的少量の接着剤で配線基板５０と流路形成基板２２（端子部４６Ａ）とを接続することで、コストを低減することができる。また、隣り合う端子部４６Ａの間の流路形成基板２２（振動板２３）と配線基板５０との間隔を狭めて、配線基板５０に異方性導電材を比較的薄く塗布した状態で、配線基板５０と流路形成基板２２（端子部４６Ａ）とを接続したとしても、隣り合う端子部４６Ａの間の流路形成基板２２（振動板２３）と配線基板５０との間に空隙が生じるのを防止することができる。これにより、空隙による配線層５１と端子部４６Ａとの電気的及び機械的な密着強度（流路形成基板２２と配線基板５０との密着強度）が低下するのを防止することができ、配線層５１と端子部４６Ａとの断線や配線基板５０の剥離などの不具合が生じるのを防止することができると共に、余分な異方性導電材が圧電素子４０側に流出するのを防止して、圧電素子４０の変位特性が低下するのを防止することができる。
【００５６】
もちろん、本実施形態であっても、上述した実施形態１と同様に、隣り合う端子部４６Ａの間には、ギャップ層５６が設けられているため、このギャップ層５６によっても、隣り合う端子部４６Ａの間の流路形成基板２２（振動板２３）と配線基板５０との間隔を狭めることができ、空隙が生じるのを防止して、配線層５１と端子部４６Ａとの電気的及び機械的な密着強度（流路形成基板２２と配線基板５０との機械的な密着強度）が低下するのを防止することができ、配線層５１と端子部４６Ａとの断線や配線基板５０の剥離などの不具合が生じるのを防止することができる。
【００５７】
（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１及び２では、ギャップ層５６として、配線層５１と同一層で形成するようにしたが、特にこれに限定されない。ギャップ層は、接着層５５が設けられた領域の流路形成基板２２（振動板２３）及び配線基板５０の少なくとも一方面に設けられていればよい。すなわち、流路形成基板２２（振動板２３）側の隣り合う端子部４６，４６Ａの間にギャップ層を設けてもよく、また、流路形成基板２２側及び配線基板５０側の両方にギャップ層を設けるようにしてもよい。ちなみに、流路形成基板２２側にギャップ層を設ける場合には、端子部４６，４６Ａと同一層で且つ端子部４６，４６Ａと電気的に不連続となるようにギャップ層を設けることで、ギャップ層を端子部４６と同一材料で同時に形成することができ、コストを低減することができる。また、上述した実施形態１では、配線層５１と同一層で形成されたギャップ層５６を例示したが、ギャップ層５６は、上述のように流路形成基板２２と配線基板５０との間隔を狭めるためのものであるため、配線基板５０を構成するレジスト等の絶縁材料５３や、その他の材料で形成してもよい。もちろん、流路形成基板２２上にギャップ層を設ける場合であっても、端子部４６，４６Ａ以外の材料で形成してもよい。
【００５８】
また、上述した実施形態１及び２では、配線基板５０として、ベースフィルム５２に貫通孔５４が設けられた構成を例示したが、例えば、貫通孔５４が設けられていない配線基板を用いて、並設された端子部４６，４６Ａの列と列の間にも接着層５５が設けられる場合には、ギャップ層５６を並設された端子部４６，４６Ａの列と列の間にも設けるようにすればよい。すなわち、ギャップ層５６は、接着層５５が設けられる領域に配線層５１と電気的に不連続で最大面積となるように設ければ、さらに空隙が生じるのを防止して、電気的及び機械的密着強度を向上することができる。ちなみに、このような場合には、端子部４６，４６Ａの各列のギャップ層５６が連続していても、また不連続となるように設けられていてもよい。
【００５９】
さらに、上述した実施形態１及び２では、厚膜型の圧電素子４０を用いたアクチュエータ装置を例示したが、特にこれに限定されず、例えば、下電極、圧電体層及び上電極を成膜及びリソグラフィ法により順次積層する薄膜型の圧電素子や、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などを使用することができる。なお、本発明は、配線基板５０の配線層５１が電気的に接続される圧電素子４０に導通する端子部４６，４６Ａの高さが２０μｍ以上の場合に、特に優れた効果を奏するものであるが、端子部４６，４６Ａの高さが２０μｍより低い場合であっても、本発明は有効である。
【００６０】
また、上述した実施形態１では、配線基板５０の配線層５１を圧電素子４０の電極膜４３、４５に導通する端子部４６，４６Ａに異方性導電材からなる接着層５５で接続した構成を例示したが、特にこれに限定されず、例えば、配線基板５０の配線層５１を圧電素子４０の上電極膜４５に直接接続するようにしてもよい。すなわち、圧電素子４０に導通する端子部が圧電素子４０を構成する電極であってもよい。このような場合であってもギャップ層を設けることで実施形態１と同様の効果を奏することができる。
【００６１】
また、流路構造なども上述した実施形態に限定されるものではなく、様々な形態をとり得る。例えば、流路形成部材は、端子部４６と振動板２３との間に別部材を挟んで、流路形成基板２２と振動板２３とこの別部材とを流路形成部材とみなしてもよい。
【００６２】
また、これら実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載される。図６は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。
【００６３】
図６に示すように、インクジェット式記録ヘッドを有する記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。
【００６４】
そして、駆動モータ６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
【００６５】
なお、上述した実施形態１においては、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを挙げて説明したが、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、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタ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が挙げられる。
【００６６】
また、本発明は、インクジェット式記録ヘッドに代表される液体噴射ヘッドに搭載されるアクチュエータ装置に限られず、他の装置に搭載されるアクチュエータ装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの平面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。
【図５】本発明の実施形態２に係る記録ヘッドの断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るインクジェット式記録装置の概略図である。
【符号の説明】
【００６８】
Ｉ インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、 １０、１０Ａ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射装置）、 ２０ アクチュエータユニット、 ２１ 圧力発生室、 ２２ 流路形成基板（流路形成部材）、 ２３ 振動板、 ２４ 圧力発生室底板、 ３０ 流路ユニット、 ３１ インク供給口形成基板、 ３２ リザーバ、 ３３ リザーバ形成基板、 ３４ ノズル開口、 ３５ ノズルプレート、 ４０ 圧電素子、 ４３ 下電極膜、 ４４ 圧電体層、 ４５ 上電極膜、 ４６、４６Ａ 端子部、 ４７ 接続面、 ５０ 配線基板、 ５１ 配線層、 ５２ ベースフィルム、 ５３ 絶縁材料、 ５４ 貫通孔、 ５５ 接着層、 ５６ ギャップ層
【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及び液体噴射装置並びにアクチュエータ装置に関し、特に液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノズル開口に連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素子により変形させて圧力発生室のインクを加圧してノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドには、下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子のたわみ変形を用いたものが実用化されている。
【０００３】
また、圧電素子を駆動するための駆動信号を供給する駆動回路は、フレキシブルプリント基板等の配線基板に実装され、駆動回路からの駆動信号はこの配線基板を介して圧電素子に供給される（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、圧電素子を駆動する駆動信号を供給する駆動回路は、フレキシブルプリント基板等の配線基板に実装され、配線基板の配線層と圧電素子に導通する端子部とが異方性導電材を介して導通されると共に、異方性導電材によって配線基板と圧電素子が設けられた流路形成基板とが接合されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−４４４１８号広報（第７頁、第８図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、配線基板の配線層と端子部とを異方性導電材で接着する際に、配線基板に異方性導電材を薄く形成した状態で両者を加圧した場合、配線層と端子部との間以外の領域で配線基板と流路形成基板との間に空隙が生じ、配線層と端子部との電気的及び機械的な密着強度が低下して、断線や配線基板と流路形成基板との剥離などが生じてしまうという問題がある。
【０００６】
特に、配線層が接続される端子部の流路形成基板からの高さが高い場合、隣り合う端子部の間は、流路形成基板と配線基板との間隔が広くなり、空隙が生じ易い。
【０００７】
なお、このような問題は、インクジェット式記録ヘッド等の液体噴射ヘッドに搭載されるアクチュエータ装置だけでなく、他の装置に搭載されるアクチュエータ装置においても同様に存在する。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑み、配線基板と電極との電気的及び機械的密着力を向上すると共にコストを低減した液体噴射ヘッド及び液体噴射装置並びにアクチュエータ装置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】
【０００９】
上記課題を解決する本発明の態様は、液体を噴射する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部材と、該流路形成部材の一方面側に設けられて前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧電素子と、前記流路形成部材の一方面側に設けられて前記圧電素子に導通する端子部と、前記圧電素子を駆動する駆動信号を供給する配線層が設けられた配線基板と、前記配線層と前記端子部とを導通すると共に前記配線基板と前記流路形成部材とを接合する異方性導電材からなる接着層とを具備し、前記接着層が設けられた領域の前記流路形成部材及び前記配線基板の少なくとも一方面には、前記端子部及び前記配線層とは電気的に不連続なギャップ層が設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、ギャップ層によって、流路形成部材と配線基板との端子部以外の領域の間隔を狭めることができるため、比較的薄い異方性導電材を用いて両者を接合しても、端子部以外の領域の接着層内に空隙が生じるのを防止することができる。これにより、端子部と配線層との電気的及び機械的密着強度を向上して、断線や剥離が生じるのを防止することができると共に、少ない異方性導電材を利用するためコストを低減することができる。
【００１０】
ここで、前記ギャップ層が、前記配線基板に設けられていることが好ましい。これによれば、ギャップ層を容易に且つ高精度に形成することができる。
【００１１】
また、前記ギャップ層が、前記配線層と同一層で構成されていることが好ましい。これによれば、ギャップ層を配線層と同時に形成することができるため、ギャップ層を高精度に形成することができると共に、ギャップ層を他の材料や他の工程で形成するのに比べてコストを低減することができる。
【００１２】
また、前記端子部が、複数並設されていると共に、前記ギャップ層が、隣り合う前記端子部の間に設けられていることが好ましい。これによれば、隣り合う端子部の間の接着層に空隙が生じるのを防止して、端子部と配線層との電気的及び機械的な密着強度を確実に向上することができる。
【００１３】
また、前記端子部の前記流路形成部材からの高さが、前記圧電素子の前記流路形成部材の高さよりも高く設けられており、前記配線基板が、前記圧電素子上に所定の空間を画成した状態で配設されていることが好ましい。これによれば、配線基板が圧電素子に当接することによる圧電素子の変位低下を防止できる。
【００１４】
また、前記端子部が、前記流路形成部材の表面から２０μｍ以上の高さを有することが好ましい。これによれば、ギャップ層によって、流路形成部材と配線基板との端子部以外の領域の間隔を狭めることができるため、比較的薄い異方性導電材を用いて両者を接合しても、端子部以外の領域の接着層内に空隙が生じるのを防止することができる。
【００１５】
また、前記端子部の前記流路形成部材と反対側の面が、基準面に対して前記圧電素子側が高く、前記圧電素子とは反対側が低い傾斜した接続面となっていることが好ましい。なお、ここで傾斜した接続面は多少の凹凸があってもよく、全体として傾斜していればよい。また、流路形成基板から端子部の方向に基準面から離れるほど「高い」ということを意味する。
これによれば、端子部の接続面を傾斜させることで、圧電素子と配線基板との間の距離が離れることで、圧電素子と配線基板との接触を抑制でき、端子部を低くすることができ、異方性導電材の量を低減して、異方性導電材に空隙が生じるのを防止して、電気的及び機械的強度を向上することができる。
【００１６】
さらに本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる態様では、信頼性を向上した液体噴射装置を実現できる。
【００１７】
また、本発明の他の態様は、基板上に設けられた圧電素子と、前記基板の一方面側に設けられて前記圧電素子に導通する端子部と、前記圧電素子を駆動する駆動信号を供給する配線層が設けられた配線基板と、前記配線層と前記端子部とを導通すると共に前記配線基板と前記流路形成部材とを接合する異方性導電材からなる接着層とを具備し、前記接着層が設けられた領域の前記流路形成部材及び前記配線基板の少なくとも一方面には、前記端子部及び前記配線層とは電気的に不連続なギャップ層が設けられていることを特徴とするアクチュエータ装置にある。
ギャップ層によって、基板と配線基板との端子部以外の領域の間隔を狭めることができるため、比較的薄い異方性導電材を用いて両者を接合しても、端子部以外の領域の接着層内に空隙が生じるのを防止することができる。これにより、端子部と配線層との電気的及び機械的密着強度を向上して、断線や剥離が生じるのを防止することができると共に、少ない異方性導電材を利用するためコストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図であり、図２はインクジェット式記録ヘッドの平面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ′断面図であり、図４は、図３のＢ−Ｂ′断面図である。
【００１９】
図示するように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッド１０は、アクチュエータユニット２０と、アクチュエータユニット２０が固定される１つの流路ユニット３０と、アクチュエータユニット２０に接続される配線基板５０とで構成されている。
【００２０】
アクチュエータユニット２０は、圧電素子４０を具備するアクチュエータ装置であり、圧力発生室２１が形成された流路形成部材である流路形成基板２２と、流路形成基板２２の一方面側に設けられた振動板２３と、流路形成基板２２の他方面側に設けられた圧力発生室底板２４とを有する。
【００２１】
流路形成基板２２は、例えば、１５０μｍ程度の厚みを有するアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）や、ジルコニア（ＺｒＯ2）などのセラミックス板からなり、本実施形態では、複数の圧力発生室２１がその幅方向に沿って並設された列が２列形成されている。そして、この流路形成基板２２の一方面に、例えば、厚さ１０μｍのジルコニアの薄板からなる振動板２３が固定され、圧力発生室２１の一方面はこの振動板２３により封止されている。
【００２２】
圧力発生室底板２４は、流路形成基板２２の他方面側に固定されて圧力発生室２１の他方面を封止すると共に、圧力発生室２１の長手方向一方の端部近傍に設けられて圧力発生室２１と後述するリザーバとを連通する供給連通孔２５と、圧力発生室２１の長手方向他方の端部近傍に設けられて後述するノズル開口３４に連通するノズル連通孔２６とを有する。
【００２３】
そして、圧電素子４０は、振動板２３上の各圧力発生室２１に対向する領域のそれぞれに設けられ、例えば、本実施形態では、圧力発生室２１の列が２列設けられているため、圧電素子４０の列も２列設けられている。
【００２４】
ここで、各圧電素子４０は、振動板２３上に設けられた下電極膜４３と、各圧力発生室２１毎に独立して設けられた圧電体層４４と、各圧電体層４４上に設けられた上電極膜４５とで構成されている。圧電体層４４は、圧電材料からなるグリーンシートを貼付することや、印刷することで形成されている。また、下電極膜４３は、並設された圧電体層４４に亘って設けられて各圧電素子４０の共通電極となっており、振動板の一部として機能する。勿論、下電極膜４３を各圧電体層４４毎に設けるようにしてもよい。
【００２５】
なお、アクチュエータユニット２０の各層である流路形成基板２２、振動板２３及び圧力発生室底板２４は、粘土状のセラミックス材料、いわゆるグリーンシートを所定の厚さに成形して、例えば、圧力発生室２１等を穿設後、積層して焼成することにより接着剤を必要とすることなく一体化される。そして、その後、振動板２３上に圧電素子４０が形成される。
【００２６】
一方、流路ユニット３０は、アクチュエータユニット２０の圧力発生室底板２４に接合されるインク供給口形成基板３１と、複数の圧力発生室２１の共通インク室となるリザーバ３２が形成されるリザーバ形成基板３３と、ノズル開口３４が形成されたノズルプレート３５とからなる。
【００２７】
インク供給口形成基板３１は、厚さ１５０μｍのジルコニアの薄板からなり、ノズル開口３４と圧力発生室２１とを接続するノズル連通孔３６と、前述の供給連通孔２５と共にリザーバ３２と圧力発生室２１とを接続するインク供給口３７を穿設して構成され、また、各リザーバ３２と連通し、外部のインクタンクからのインクを供給するインク導入口３８が設けられている。
【００２８】
リザーバ形成基板３３は、インク流路を構成するに適した、例えば、１５０μｍのステンレス鋼などの耐食性を備えた板材に、外部のインクタンク（図示なし）からインクの供給を受けて圧力発生室２１にインクを供給するリザーバ３２と、圧力発生室２１とノズル開口３４とを連通するノズル連通孔３９とを有する。
【００２９】
ノズルプレート３５は、例えば、ステンレス鋼からなる薄板に、圧力発生室２１と同一の配列ピッチでノズル開口３４が穿設されて形成されている。例えば、本実施形態では、流路ユニット３０には、圧力発生室２１の列が２列設けられているため、ノズルプレート３５にも、ノズル開口３４の列が２列形成されている。また、このノズルプレート３５は、リザーバ形成基板３３の流路形成基板２２の反対面に接合されてリザーバ３２の一方面を封止している。
【００３０】
このような流路ユニット３０は、これらインク供給口形成基板３１、リザーバ形成基板３３及びノズルプレート３５を、接着剤や熱溶着フィルム等によって固定することで形成される。なお、本実施形態では、リザーバ形成基板３３及びノズルプレート３５をステンレス鋼によって形成しているが、例えば、セラミックスを用いて形成し、アクチュエータユニット２０と同様に流路ユニット３０を一体的に形成することもできる。
【００３１】
そして、このような流路ユニット３０とアクチュエータユニット２０とは、接着剤や熱溶着フィルムを介して接合されて固定されている。
【００３２】
また、図３及び図４に示すように、各圧電素子４０の長手方向一端部の圧力発生室２１の周壁に相対向する領域には、圧電素子４０に導通する端子部４６が設けられている。端子部４６は、圧電素子４０毎に設けられて圧電素子４０の上電極膜４５に導通する端子部４６と、圧電素子の並設方向両端部側に引き出された下電極膜４３に導通する端子部４６とが、圧電素子４０の並設方向に並設されている。本実施形態では、並設された圧電素子４０の列と列の間に並設された端子部４６の列を２列設けるようにした。
【００３３】
このような端子部４６は、流路形成基板２２（振動板２３）からの高さ、すなわち上端面が、圧電素子４０の流路形成基板２２（振動板２３）からの高さよりも高く形成されている。これは、詳しくは後述するが、端子部４６と配線基板５０の配線層５１とを接続した際に、配線基板５０が圧電素子４０に当接して、圧電素子４０の変位が低下するのを防止するためである。本実施形態では、端子部４６の流路形成基板２２（振動板２３）からの高さを２０μｍで形成した。
【００３４】
なお、このような端子部４６は、例えば、銀（Ａｇ）等の導電性の高い金属材料を用いて、スクリーン印刷によって形成することができる。
【００３５】
そして、圧電素子４０の各上電極膜４５及び下電極膜４３に導通する端子部４６には、配線基板５０に設けられた配線層５１が電気的に接続されており、この配線基板５０を介して図示しない駆動回路からの駆動信号が各圧電素子４０に供給される。なお、駆動回路は、特に図示していないが、配線基板５０上に実装されていても、また、配線基板５０以外に実装されていてもよい。
【００３６】
配線基板５０は、２列の圧電素子４０に亘って１つ設けられた、例えば、フレキシブルプリンティングサーキット（ＦＰＣ）や、テープキャリアパッケージ（ＴＣＰ）などからなる。詳しくは、配線基板５０は、例えば、ポリイミド等のベースフィルム５２の表面に銅薄をベースとして錫メッキ等を施した所定パターンの配線層５１を形成し、配線層５１の端子部４６と接続される端部以外の領域をレジスト等の絶縁材料５３で覆ったものである。
【００３７】
また、配線基板５０には、並設された圧電素子４０の列と列の間に対向する領域に貫通孔５４が設けられており、配線層５１は、貫通孔５４側の端部で端子部４６と接続されている。なお、配線基板５０の貫通孔５４は、貫通孔５４が設けられていないベースフィルム５２の表面に、一方の列の圧電素子４０に接続される配線層５１と、他方の列の圧電素子４０に接続される配線層５１とが連続するように形成後、２列の圧電素子４０に接続される導通された配線層５１を切断するようにベースフィルム５２に設けることで形成される。
【００３８】
そして、配線基板５０の配線層５１と圧電素子４０に導通する端子部４６とは、異方性導電材からなる接着層５５を介して電気的及び機械的に接続されている。
【００３９】
ここで、異方性導電材からなる接着層５５は、図２の領域Ｓに示すように、並設された複数の端子部４６に亘って設けられており、端子部４６と配線層５１との間に設けられた接着層５５によって端子部４６と配線層５１とを電気的に接続すると共に、隣り合う端子部４６の間に設けられた接着層５５によって流路形成基板２２及び端子部４６と配線基板５０及び配線層５１とを機械的に接続している。
【００４０】
なお、異方性導電材としては、例えば、異方性導電性膜（ＡＣＦ）や、異方性導電ペースト（ＡＣＰ）等が挙げられる。ちなみに、異方性導電材としては、例えば、エポキシ系樹脂と、樹脂ボールにニッケルメッキを施したものなど、従来周知のものを利用できる。
【００４１】
また、本実施形態では、配線基板５０の接着層５５が設けられた領域Ｓには、端子部４６及び配線層５１とは電気的に不連続なギャップ層５６が設けられている。すなわち、ギャップ層５６は、隣り合う端子部４６の間の領域に相対向するように設けられている。なお、本実施形態では、ギャップ層５６として、配線層５１と同一層からなり且つ配線層５１と電気的に不連続となるように形成した。また、ギャップ層５６は、配線層５１と電気的に不連続であれば、接着層５５が設けられる領域に最大面積となるように設けるのが好ましい。
【００４２】
このようなギャップ層５６を設けることにより、図４に示すように、隣り合う端子部４６の間の流路形成基板２２（振動板２３）と配線基板５０との間隔を狭めることができる。すなわち、ギャップ層５６を設けることによって、配線基板５０と流路形成基板２２（振動板２３）との間隔ｈ２を、ギャップ層５６と流路形成基板２２（振動板２３）との間隔ｈ１とすることができる。ちなみに、上述のように端子部４６の高さが約２０μｍで、配線層５１のベースフィルム５２からの高さが８μｍで、配線層５１と端子部４６との間の接着層５５の厚さが２〜３μｍの場合、ベースフィルム５２と流路形成基板２２（振動板２３）との間隔ｈ２が約３０μｍなのに対し、ギャップ層５６と流路形成基板２２（振動板２３）との間隔ｈ１を約２２μｍとすることができる。
【００４３】
このように、ギャップ層５６を設けることによって、隣り合う端子部４６の間の流路形成基板２２（振動板２３）と配線基板５０との間隔を狭めることができるため、配線基板５０に異方性導電材を比較的薄く塗布した状態で、配線基板５０と流路形成基板２２（端子部４６）とを接続したとしても、隣り合う端子部４６の間の流路形成基板２２（振動板２３）と配線基板５０との間に空隙が生じるのを防止することができる。これにより、空隙による配線層５１と端子部４６との電気的及び機械的な密着強度（流路形成基板２２と配線基板５０との機械的な密着強度）が低下するのを防止することができ、配線層５１と端子部４６との断線や配線基板５０の剥離などの不具合が生じるのを防止することができる。また、比較的薄い異方性導電材を用いることで、異方性導電材のコストを低減することができると共に、異方性導電材が圧電素子４０側に流出するのを防止して、圧電素子４０の変位特性が低下するのを防止することができる。
【００４４】
さらに、本実施形態では、ギャップ層５６として、配線層５１と同一層からなり且つ配線層５１と電気的に不連続となるように形成することで、ベースフィルム５２上に配線層５１を所定パターンに形成する際に、ギャップ層５６を同時に形成することができる。したがって、ギャップ層５６を配線層５１とは別材料又は別工程で形成するのに比べて、コストを低減することができる。
【００４５】
このような構成のインクジェット式記録ヘッド１０では、インクカートリッジ（貯留手段）からインク導入口３８を介してリザーバ３２内にインクを取り込み、リザーバ３２からノズル開口３４に至るまでの液体流路内をインクで満たした後、図示しない駆動回路からの記録信号を配線基板５０を介して圧電素子４０に供給することで、各圧力発生室２１に対応する各圧電素子４０に電圧を印加して圧電素子４０と共に振動板２３をたわみ変形させることにより、各圧力発生室２１内の圧力が高まり各ノズル開口３４からインク滴が噴射される。
【００４６】
（実施形態２）
図５は、本発明の実施形態２に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの断面図である。なお、上述した実施形態１と同様の部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００４７】
図５に示すように、本実施形態のインクジェット式記録ヘッド１０Ａは、流路形成基板２２の各圧電素子４０の長手方向一端部の圧力発生室２１の周壁に相対向する領域に圧電素子４０に導通する端子部４６Ａを具備する。端子部４６Ａは、流路形成基板２２（振動板２３）とは反対側の面が、配線基板５０の配線層５１と接続される接続面４７となっている。
【００４８】
端子部４６Ａの接続面４７は、流路形成基板２２の圧電素子４０が設けられた基準面に対して、圧電素子４０側が高く、且つ圧電素子４０とは反対側が低くなるように傾斜した傾斜面となっている。すなわち、接続面４７は、圧力発生室２１の長手方向に沿って傾斜する傾斜面となっており、配線基板５０の配線層５１が接続面４７に電気的に接続されることで、配線基板５０は、接続面４７の傾斜方向に沿って圧電素子４０から離反する方向に傾斜した状態で配置される。なお、本実施形態の基準面は、流路形成基板２２の圧電素子４０が設けられた面のことであり、具体的には、振動板２３の圧電素子４０が設けられた表面のことであるが、特にこれに限定されず、例えば、流路形成基板２２の振動板２３側の表面や、流路形成基板２２の圧力発生室底板２４側の表面などであってもよい。もちろん、基準面はインクジェット式記録ヘッド１０Ａを構成する流路形成基板２２以外の部材の表面などでもよく、また、基準面は部材の表面のみに限定されるものでもない。また、接続面４７は、滑らかである必要はなく、凹凸が存在していてもよい。
【００４９】
ここで、配線基板５０は傾斜することで圧電素子４０との間に隙間を画成するため、端子部４６Ａの接続面４７の圧電素子４０側は、圧電素子４０の流路形成基板２２（振動板２３）からの高さよりも高くする必要はない。すなわち、端子部４６Ａの流路形成基板２２から最も高い部分は、圧電素子４０と端子部４６Ａとの距離や、接続面４７の傾斜角度に応じて画成された圧電素子４０と配線基板５０との間の空間の高さに応じて、適宜調整すればよい。
【００５０】
なお、このような接続面４７を有する端子部４６Ａは、例えば、銀（Ａｇ）等の導電性の高い金属材料を用いて、例えば、スクリーン印刷を複数回繰り返すことによって容易に形成することができる。
【００５１】
また、配線基板５０の配線層５１と圧電素子４０に導通する端子部４６Ａとは、上述した実施形態１と同様に、異方性導電膜（ＡＣＦ）や異方性導電ペースト（ＡＣＰ）等の異方性導電材からなる接着層５５を介して機械的及び電気的に接続されている。
【００５２】
そして、上述のように端子部４６Ａは、圧電素子４０側が高くなるように傾斜した接続面４７となっているため、この接続面４７に接続された配線基板５０は、接続面４７の傾斜方向に沿って圧電素子４０から離反する方向に傾斜した状態で配置される。
【００５３】
このように、端子部４６Ａの接続面４７を傾斜させて、この接続面４７に配線基板５０を接続することで、配線基板５０を圧電素子４０から離反させる方向に傾斜させて、配線基板５０が圧電素子４０に接触するのを防止して、配線基板５０が圧電素子４０に接触することによる圧電素子４０の変位低下を防止することができる。また、配線基板５０を端子部４６Ａの傾斜した接続面４７によって傾斜させることで、配線基板５０を屈曲した脚部や、圧電素子４０の端子部４６Ａとは反対側にギャップ部などを設ける必要が無くなり、配線基板５０自体や製造時のコストを低減することができる。
【００５４】
さらに、端子部４６Ａの接続面４７を傾斜させることで、接続面を水平にするよりも、配線基板５０の配線層５１と接続面４７との接続面積を広げて電気的な接続を確実に行うことができる。
【００５５】
また、端子部４６Ａの接続面４７を傾斜させることによって、端子部４６Ａの接続面４７の流路形成基板２２からの高さを比較的低くすることができる。これにより、端子部４６Ａの接続面４７と配線基板５０の配線層５１とを接着する接着層５５の厚さを薄くすることができる。すなわち、接着層５５は、上述した実施形態１と同様に、流路形成基板２２と配線基板５０とを機械的に接続するために、接着層５５を隣り合う端子部４６Ａの間に充填する必要があるが、端子部４６Ａが比較的高く形成されていると、隣り合う端子部４６Ａの間に接着層５５を充填するための量が必要となる。これに対して、本実施形態のように、端子部４６Ａの高さを比較的低くすることで、少ない接着剤（異方性導電材）で隣り合う端子部４６Ａの間に接着層５５を十分に充填させることができる。また、端子部４６Ａの接続面４７を傾斜面として、圧電素子４０とは反対側の厚さが薄く形成されているため、これによっても、少ない接着剤（異方性導電材）で隣り合う端子部４６Ａの間に接着層５５を十分に充填させることができる。このように比較的少量の接着剤で配線基板５０と流路形成基板２２（端子部４６Ａ）とを接続することで、コストを低減することができる。また、隣り合う端子部４６Ａの間の流路形成基板２２（振動板２３）と配線基板５０との間隔を狭めて、配線基板５０に異方性導電材を比較的薄く塗布した状態で、配線基板５０と流路形成基板２２（端子部４６Ａ）とを接続したとしても、隣り合う端子部４６Ａの間の流路形成基板２２（振動板２３）と配線基板５０との間に空隙が生じるのを防止することができる。これにより、空隙による配線層５１と端子部４６Ａとの電気的及び機械的な密着強度（流路形成基板２２と配線基板５０との密着強度）が低下するのを防止することができ、配線層５１と端子部４６Ａとの断線や配線基板５０の剥離などの不具合が生じるのを防止することができると共に、余分な異方性導電材が圧電素子４０側に流出するのを防止して、圧電素子４０の変位特性が低下するのを防止することができる。
【００５６】
もちろん、本実施形態であっても、上述した実施形態１と同様に、隣り合う端子部４６Ａの間には、ギャップ層５６が設けられているため、このギャップ層５６によっても、隣り合う端子部４６Ａの間の流路形成基板２２（振動板２３）と配線基板５０との間隔を狭めることができ、空隙が生じるのを防止して、配線層５１と端子部４６Ａとの電気的及び機械的な密着強度（流路形成基板２２と配線基板５０との機械的な密着強度）が低下するのを防止することができ、配線層５１と端子部４６Ａとの断線や配線基板５０の剥離などの不具合が生じるのを防止することができる。
【００５７】
（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１及び２では、ギャップ層５６として、配線層５１と同一層で形成するようにしたが、特にこれに限定されない。ギャップ層は、接着層５５が設けられた領域の流路形成基板２２（振動板２３）及び配線基板５０の少なくとも一方面に設けられていればよい。すなわち、流路形成基板２２（振動板２３）側の隣り合う端子部４６，４６Ａの間にギャップ層を設けてもよく、また、流路形成基板２２側及び配線基板５０側の両方にギャップ層を設けるようにしてもよい。ちなみに、流路形成基板２２側にギャップ層を設ける場合には、端子部４６，４６Ａと同一層で且つ端子部４６，４６Ａと電気的に不連続となるようにギャップ層を設けることで、ギャップ層を端子部４６と同一材料で同時に形成することができ、コストを低減することができる。また、上述した実施形態１では、配線層５１と同一層で形成されたギャップ層５６を例示したが、ギャップ層５６は、上述のように流路形成基板２２と配線基板５０との間隔を狭めるためのものであるため、配線基板５０を構成するレジスト等の絶縁材料５３や、その他の材料で形成してもよい。もちろん、流路形成基板２２上にギャップ層を設ける場合であっても、端子部４６，４６Ａ以外の材料で形成してもよい。
【００５８】
また、上述した実施形態１及び２では、配線基板５０として、ベースフィルム５２に貫通孔５４が設けられた構成を例示したが、例えば、貫通孔５４が設けられていない配線基板を用いて、並設された端子部４６，４６Ａの列と列の間にも接着層５５が設けられる場合には、ギャップ層５６を並設された端子部４６，４６Ａの列と列の間にも設けるようにすればよい。すなわち、ギャップ層５６は、接着層５５が設けられる領域に配線層５１と電気的に不連続で最大面積となるように設ければ、さらに空隙が生じるのを防止して、電気的及び機械的密着強度を向上することができる。ちなみに、このような場合には、端子部４６，４６Ａの各列のギャップ層５６が連続していても、また不連続となるように設けられていてもよい。
【００５９】
さらに、上述した実施形態１及び２では、厚膜型の圧電素子４０を用いたアクチュエータ装置を例示したが、特にこれに限定されず、例えば、下電極、圧電体層及び上電極を成膜及びリソグラフィ法により順次積層する薄膜型の圧電素子や、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などを使用することができる。なお、本発明は、配線基板５０の配線層５１が電気的に接続される圧電素子４０に導通する端子部４６，４６Ａの高さが２０μｍ以上の場合に、特に優れた効果を奏するものであるが、端子部４６，４６Ａの高さが２０μｍより低い場合であっても、本発明は有効である。
【００６０】
また、上述した実施形態１では、配線基板５０の配線層５１を圧電素子４０の電極膜４３、４５に導通する端子部４６，４６Ａに異方性導電材からなる接着層５５で接続した構成を例示したが、特にこれに限定されず、例えば、配線基板５０の配線層５１を圧電素子４０の上電極膜４５に直接接続するようにしてもよい。すなわち、圧電素子４０に導通する端子部が圧電素子４０を構成する電極であってもよい。このような場合であってもギャップ層を設けることで実施形態１と同様の効果を奏することができる。
【００６１】
また、流路構造なども上述した実施形態に限定されるものではなく、様々な形態をとり得る。例えば、流路形成部材は、端子部４６と振動板２３との間に別部材を挟んで、流路形成基板２２と振動板２３とこの別部材とを流路形成部材とみなしてもよい。
【００６２】
また、これら実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載される。図６は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。
【００６３】
図６に示すように、インクジェット式記録ヘッドを有する記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。
【００６４】
そして、駆動モータ６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
【００６５】
なお、上述した実施形態１においては、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを挙げて説明したが、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、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタ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が挙げられる。
【００６６】
また、本発明は、インクジェット式記録ヘッドに代表される液体噴射ヘッドに搭載されるアクチュエータ装置に限られず、他の装置に搭載されるアクチュエータ装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの平面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。
【図５】本発明の実施形態２に係る記録ヘッドの断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るインクジェット式記録装置の概略図である。
【符号の説明】
【００６８】
Ｉ インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、 １０、１０Ａ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射装置）、 ２０ アクチュエータユニット、 ２１ 圧力発生室、 ２２ 流路形成基板（流路形成部材）、 ２３ 振動板、 ２４ 圧力発生室底板、 ３０ 流路ユニット、 ３１ インク供給口形成基板、 ３２ リザーバ、 ３３ リザーバ形成基板、 ３４ ノズル開口、 ３５ ノズルプレート、 ４０ 圧電素子、 ４３ 下電極膜、 ４４ 圧電体層、 ４５ 上電極膜、 ４６、４６Ａ 端子部、 ４７ 接続面、 ５０ 配線基板、 ５１ 配線層、 ５２ ベースフィルム、 ５３ 絶縁材料、 ５４ 貫通孔、 ５５ 接着層、 ５６ ギャップ層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を噴射する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部材と、該流路形成部材の一方面側に設けられて前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧電素子と、前記流路形成部材の一方面側に設けられて前記圧電素子に導通する端子部と、前記圧電素子を駆動する駆動信号を供給する配線層が設けられた配線基板と、前記配線層と前記端子部とを導通すると共に前記配線基板と前記流路形成部材とを接合する異方性導電材からなる接着層とを具備し、
前記接着層が設けられた領域の前記流路形成部材及び前記配線基板の少なくとも一方面には、前記端子部及び前記配線層とは電気的に不連続なギャップ層が設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記ギャップ層が、前記配線基板に設けられていることを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記ギャップ層が、前記配線層と同一層で構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記端子部が、複数並設されていると共に、前記ギャップ層が、隣り合う前記端子部の間に設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
前記端子部の前記流路形成部材からの高さが、前記圧電素子の前記流路形成部材の高さよりも高く設けられており、前記配線基板が、前記圧電素子上に所定の空間を画成した状態で配設されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項６】
前記端子部が、前記流路形成部材の表面から２０μｍ以上の高さを有することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項７】
前記端子部の前記流路形成部材と反対側の面が、基準面に対して前記圧電素子側が高く、前記圧電素子とは反対側が低い傾斜した接続面となっていることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。
【請求項９】
基板上に設けられた圧電素子と、前記基板の一方面側に設けられて前記圧電素子に導通する端子部と、前記圧電素子を駆動する駆動信号を供給する配線層が設けられた配線基板と、前記配線層と前記端子部とを導通すると共に前記配線基板と前記流路形成部材とを接合する異方性導電材からなる接着層とを具備し、
前記接着層が設けられた領域の前記流路形成部材及び前記配線基板の少なくとも一方面には、前記端子部及び前記配線層とは電気的に不連続なギャップ層が設けられていることを特徴とするアクチュエータ装置。
【請求項１】
液体を噴射する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部材と、該流路形成部材の一方面側に設けられて前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧電素子と、前記流路形成部材の一方面側に設けられて前記圧電素子に導通する端子部と、前記圧電素子を駆動する駆動信号を供給する配線層が設けられた配線基板と、前記配線層と前記端子部とを導通すると共に前記配線基板と前記流路形成部材とを接合する異方性導電材からなる接着層とを具備し、
前記接着層が設けられた領域の前記流路形成部材及び前記配線基板の少なくとも一方面には、前記端子部及び前記配線層とは電気的に不連続なギャップ層が設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記ギャップ層が、前記配線基板に設けられていることを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記ギャップ層が、前記配線層と同一層で構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記端子部が、複数並設されていると共に、前記ギャップ層が、隣り合う前記端子部の間に設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
前記端子部の前記流路形成部材からの高さが、前記圧電素子の前記流路形成部材の高さよりも高く設けられており、前記配線基板が、前記圧電素子上に所定の空間を画成した状態で配設されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項６】
前記端子部が、前記流路形成部材の表面から２０μｍ以上の高さを有することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項７】
前記端子部の前記流路形成部材と反対側の面が、基準面に対して前記圧電素子側が高く、前記圧電素子とは反対側が低い傾斜した接続面となっていることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。
【請求項９】
基板上に設けられた圧電素子と、前記基板の一方面側に設けられて前記圧電素子に導通する端子部と、前記圧電素子を駆動する駆動信号を供給する配線層が設けられた配線基板と、前記配線層と前記端子部とを導通すると共に前記配線基板と前記流路形成部材とを接合する異方性導電材からなる接着層とを具備し、
前記接着層が設けられた領域の前記流路形成部材及び前記配線基板の少なくとも一方面には、前記端子部及び前記配線層とは電気的に不連続なギャップ層が設けられていることを特徴とするアクチュエータ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−２２６９２３（Ｐ２００９−２２６９２３Ａ）
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７２８０８（Ｐ２００８−２７２８０８）
【出願日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【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２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【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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