JP2006346866A - Circuit member for inkjet head, its manufacturing method, inkjet head and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、インクジェットヘッドに関し、特に、インク圧力室に圧電素子の歪に起因する圧力波を与えることにより、該インク圧力室に接続するオリフィスからインクを吐出するピエゾ圧電方式のインクジェットヘッド用の回路部材とその作製方法に関する。 The present invention relates to an inkjet head, and in particular, a circuit for a piezoelectric piezoelectric inkjet head that discharges ink from an orifice connected to an ink pressure chamber by applying a pressure wave due to distortion of the piezoelectric element to the ink pressure chamber. The present invention relates to a member and a manufacturing method thereof.
近年、PC(personal Computer)等の電子製品及びデジタル製品の普及により、インクジェットプリンターの市場が急成長しており、このインクジェット方式には種々あるが、解像性の面、高速性の面からは、DOD(Dot On Demand)型であるピエゾ圧電方式が採られている。
そして、この方式のインクジェットプリンターには、そのインキ噴出部に、インキを吐出するオリフィス開口とオリフィス開口にインキを流す流路構造体を備えたインクジェット用へッドと呼ばれる部材が使用されている。
In recent years, the market of inkjet printers has grown rapidly due to the spread of electronic products such as PCs (personal computers) and digital products. There are various types of inkjet systems, but from the aspect of resolution and high speed. A piezoelectric type that is a DOD (Dot On Demand) type is adopted.
In this type of ink jet printer, an ink jet head having an orifice opening for ejecting ink and a flow channel structure for flowing ink through the orifice opening is used in the ink ejection portion.
DOD(Dot On Demand)型であるピエゾ圧電方式のインクジェットヘッドとしては、例えば、図5(a)や図5(b)にその一部断面を示すStemme方式がある。
尚、図5(a)のD1−D2位置における断面状態を示したものが図5(b)で、図5(b)のD3−D4位置における断面状態を示したものが図5(a)である。
図5に示すインクジェットヘッドは、流路211内にインクを供給し、流路211aを通りオリフィス271から吐出させるものであるが、簡単には、圧電素子240を電気信号により駆動し、これに歪を与えることにより、筐体に形成されたインキの流路211aにおいて、振動板220が流路211a側に凸と凹とを周期的に繰り返し変形をさせ、この部分のインクに圧力波が発生し、該圧力波がインキ流路211中を進行して、直径20μ〜100μm開口のオリフィス271に到達し、インキを噴出させるものである。
筐体210には、このようなオリフィス271が複数配列されており、それぞれについて、同様に、インク流路や圧電素子を配している。
尚、振動板220が直接作用する流路211aを、以下、インク圧力室とも言う。
振動板220は、インク圧力室211aに、直接、圧電素子240の歪(振動)を伝達するための板状の部材である。
図5に示す筐体210のインクジェットヘッドの場合、接着材層250を振動板120の全面に配して、FPC230を振動板220に接着固定させている。
FPC(フレキシブルプリント回路)230は、圧電素子240を駆動するための駆動用電極が形成されており、圧電素子240に駆動用の電気信号を送るもので、例えば、ポリイミド等の樹脂基材の一面にフォトエッチング法により電極部がパターニングされているものが用いられ、圧電素子240と圧着する際に圧電素子240の電極部とFPCの電極部との導通がとられる。
インク流路211を微細に精度良く形成するために、筐体210は、それぞれ、所定形状にエッチング加工されたステンレスの薄板210aを積層し、拡散接合して形成されている。
図5において、細点線はステンレスの薄板同士の境界部分位置を示しているがステンレスの薄板210a同士は拡散接合されている。
尚、筐体としては、一体型の筐体を用いても良く、このような拡散接合にて形成された筐体に限定はされない。
そして、異方導電性接着層260を介して、圧電素子240を駆動するための駆動用の回路を配したFPC230を、その回路側を圧電素子240側にして圧電素子240に圧着しており、これにより、圧電素子240とFPC230との電気的な導通をとっている。
As a piezo-piezoelectric inkjet head that is a DOD (Dot On Demand) type, for example, there is a stemme method whose partial cross section is shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b).
5B shows the cross-sectional state at the position D1-D2 in FIG. 5A, and FIG. 5A shows the cross-sectional state at the position D3-D4 in FIG. It is.
The ink jet head shown in FIG. 5 supplies ink into the
A plurality of such orifices 271 are arranged in the
The flow path 211a on which the vibration plate 220 directly acts is hereinafter referred to as an ink pressure chamber.
The vibration plate 220 is a plate-like member for transmitting the distortion (vibration) of the
In the case of the inkjet head of the
The FPC (flexible printed circuit) 230 is formed with driving electrodes for driving the
In order to form the
In FIG. 5, the thin dotted line indicates the position of the boundary portion between the stainless steel thin plates, but the stainless steel thin plates 210a are diffusion bonded.
In addition, as a housing | casing, an integrated housing | casing may be used and it is not limited to the housing | casing formed by such diffusion bonding.
The FPC 230 provided with a driving circuit for driving the
図5に示すインクジェットヘッドにおいてはオリフィス271を形成したオリフィス板部270を筐体210に接合して配設している。
例えば、特開2002−283576号公報(特許文献1)には、エッチング加工が施された金属薄板に、オリフィスを形成されたオリフィスプレートとを接着して形成したオリフィス板部(図5の270に相当)、あるいは、オリフィス部をめっき形成により、金属板材の開口部に形成するオリフィス板部270の記載があるが、このようにして形成されたオリフィス板部(図5の270に相当)を筐体210に接合して配設する。
For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-283576 (Patent Document 1), an orifice plate portion formed by adhering an orifice plate formed with an orifice to a thin metal plate subjected to an etching process (see 270 in FIG. 5). Or the orifice plate portion 270 formed in the opening portion of the metal plate material by plating. However, the orifice plate portion thus formed (corresponding to 270 in FIG. 5) is described. The
図5に示すインクジェットヘッドにおける、FPC230と圧電素子240とは、図6(a)に示す熱圧着方法により、異方導電性接着層260(図6の360の相当)を介し、熱圧着され、電気的に接続されているが、この熱圧着の際に、図6(b)のE1部、E2部に示すように、FPC330の回路の配列の外側、圧電素子領域内の周辺領域にて、圧電素子340の欠け(折れ破損とも言う)345が発生することがあり、圧電素子340の欠け発生に起因する品質低下が問題になっている。
圧電素子340の欠け345が発生した場合には、全ノズルにわたり、均一にインクを吐出することができなくなる。
尚、従来、異方導電性接着層(図5の260、図6の360に相当)としては、エポキシ樹脂等に導電性の粒子を分散させた異方性導電性フィルム(ACF:Anisotropic Condictive Filmをとも言う)が用いられている。
In the inkjet head shown in FIG. 5, the FPC 230 and the
When the chip 345 of the piezoelectric element 340 occurs, it becomes impossible to discharge ink uniformly over all nozzles.
Conventionally, as an anisotropic conductive adhesive layer (corresponding to 260 in FIG. 5 and 360 in FIG. 6), an anisotropic conductive film (ACF: Anisotropic Conductive Film) in which conductive particles are dispersed in an epoxy resin or the like is used. Is also used).
上記のように、近年、インクジェットヘッドとして、DOD(Dot On Demand)型であるピエゾ圧電方式が採られるが、この方式についても、最近の品質的アップ要求に伴い、各オリフィスからのより均一なインク吐出が求められるようになってきたが、このような方式の図5に示す構造のインクジェットヘッド場合、従来、図6(b)に示すように、FPC330の回路320の配列の外側、圧電素子340領域内の周辺領域にて、圧電素子340の欠けが発生することがあり、この対応が求められていた。
本発明はこれに対応するもので、インクジェットヘッドに供される、FPCと、圧電素子とを、この順に、積層したピエゾ圧電方式のインクジェットヘッド用の回路部材で、FPCの回路の配列の外側、圧電素子領域内の周辺領域にて、圧電素子の欠けの発生がないインクジェットヘッド用の回路部材を提供しようとするものである。
更に、そのようなインクジェットヘッド用の回路部材を用いたインクジェットヘッドを提供する。
同時に、そのようなインクジェットヘッド用の回路部材の作製方法、およびインクジェットヘッドの製作方法を提供しようとするものである。
As described above, in recent years, a piezo-piezoelectric method that is a DOD (Dot On Demand) type has been adopted as an ink-jet head, and this method also has a more uniform ink from each orifice in accordance with the recent demand for quality improvement. In the case of an ink jet head having the structure shown in FIG. 5 of such a system, conventionally, as shown in FIG. 6B, the piezoelectric element 340 is arranged outside the array of the circuits 320 of the FPC 330. A chipping of the piezoelectric element 340 may occur in a peripheral region in the region, and this countermeasure has been demanded.
The present invention corresponds to this, and is a circuit member for a piezoelectric piezoelectric inkjet head in which an FPC and a piezoelectric element provided in an inkjet head are stacked in this order, outside the array of FPC circuits, An object of the present invention is to provide a circuit member for an ink jet head in which no chipping of the piezoelectric element occurs in the peripheral region in the piezoelectric element region.
Furthermore, an inkjet head using such a circuit member for an inkjet head is provided.
At the same time, an object of the present invention is to provide a method for producing a circuit member for such an ink jet head and a method for producing the ink jet head.
本発明のインクジェットヘッド用の回路部材は、インク圧力室に圧電素子の歪に起因する圧力波を与えることにより、該インク圧力室に接続するオリフィスからインクを吐出する、ピエゾ圧電方式のインクジェットヘッドに、供せられる、インクジェットヘッド用の回路部材であって、FPCの圧電素子駆動用の回路側を圧電素子側にして、絶縁性の接着層により、FPCと圧電素子とが貼り合わせされているもので、圧電素子の側面部に設けられた、FPCの圧電素子駆動用の回路との接続用端子部にて、FPCと圧電素子とが電気的に接続していることを特徴とするものである。
上記のインクジェットヘッド用の回路部材であって、前記接続用端子部におけるFPCと圧電素子との電気的な接続が、半田接続あるいはワィヤボンディング接続であることを特徴とするものである。
尚、ここでは、インク圧力室とそれに接続するオリフィスからなる複数組みは、いずれも、実質的に同じで、通常は、同じ構造で、同じサイズであるとする。
The circuit member for an inkjet head of the present invention is a piezoelectric piezoelectric inkjet head that discharges ink from an orifice connected to an ink pressure chamber by applying a pressure wave due to distortion of the piezoelectric element to the ink pressure chamber. A circuit member for an ink jet head provided, wherein the FPC piezoelectric element driving circuit side is a piezoelectric element side, and the FPC and the piezoelectric element are bonded together by an insulating adhesive layer Thus, the FPC and the piezoelectric element are electrically connected to each other at the terminal portion for connection with the FPC piezoelectric element driving circuit provided on the side surface of the piezoelectric element. .
A circuit member for an ink jet head as described above, wherein the electrical connection between the FPC and the piezoelectric element in the connection terminal portion is a solder connection or a wire bonding connection.
Here, it is assumed that a plurality of sets of ink pressure chambers and orifices connected thereto are substantially the same, and usually have the same structure and the same size.
本発明のインクジェットヘッドは、インク圧力室に圧電素子の歪に起因する圧力波を与えることにより、該インク圧力室に接続するオリフィスからインクを吐出する、ピエゾ圧電方式のインクジェットヘッドであって、インク圧力室とそれに接続するオリフィスの組みを、複数有し、且つ、その1面側にインク圧力室を揃えて配列し、別の1面側にオリフィスを配列させた、筐体を備え、該筐体のインク圧力室側の面に、直接あるいは振動板を介して、FPCと、圧電素子とを、この順に、積層配設しており、FPCの圧電素子駆動用の回路側を圧電素子側にして、絶縁性の接着層により、FPCと圧電素子とは貼り合わせされており、また、圧電素子の側面部に設けられた、FPCの圧電素子駆動用の回路との接続用端子部にて、FPCと圧電素子とが電気的に接続していることを特徴とするものである。
そして、上記のインクジェットヘッドであって、前記接続用端子部におけるFPCと圧電素子との電気的な接続が、半田接続あるいはワィヤボンディング接続であることを特徴とするものである。
An ink jet head according to the present invention is a piezo piezoelectric ink jet head that discharges ink from an orifice connected to an ink pressure chamber by applying a pressure wave due to distortion of the piezoelectric element to the ink pressure chamber. A housing having a plurality of sets of pressure chambers and orifices connected to the pressure chambers, in which the ink pressure chambers are aligned on one surface side, and the orifices are arrayed on the other surface side; The FPC and the piezoelectric element are laminated in this order on the surface of the body on the ink pressure chamber side, either directly or via a vibration plate, and the circuit side for driving the FPC piezoelectric element is the piezoelectric element side. The FPC and the piezoelectric element are bonded to each other by an insulating adhesive layer, and at the terminal portion for connecting to the FPC piezoelectric element driving circuit provided on the side surface portion of the piezoelectric element, With FPC And conductive elements are characterized in that they are electrically connected.
In the inkjet head described above, the electrical connection between the FPC and the piezoelectric element in the connection terminal portion is a solder connection or a wire bonding connection.
本発明のインクジェットヘッド用回路部材の作製方法は、インク圧力室に圧電素子の歪に起因する圧力波を与えることにより、該インク圧力室に接続するオリフィスからインクを吐出する、ピエゾ圧電方式のインクジェットヘッドに、供せられる、インクジェットヘッド用の回路部材で、且つ、FPCの圧電素子駆動用の回路側を圧電素子側にして、絶縁性の接着層により、FPCと圧電素子とが貼り合わせされており、また、圧電素子の側面部に設けられた、FPCの圧電素子駆動用の回路との接続用端子部にて、FPCと圧電素子とが電気的に接続しているインクジェットヘッド用の回路部材を、作製する、回路部材の作製方法であって、予め、圧電素子の側面部に、FPCの圧電素子駆動用の回路との接続用端子部を設けておき、FPCの圧電素子駆動用の回路側を圧電素子側にして、絶縁性の接着層により、FPCと圧電素子とを貼り合わせした後、圧電素子の側面部の接続用端子部において、FPCと圧電素子とを、電気的に接続することを特徴とするものである。 そして、上記のインクジェットヘッド用の回路部材の作製方法であって、FPCと圧電素子とを電気的な接続が、半田接続あるいはワィヤボンディング接続であることを特徴とするものである。 A method for producing a circuit member for an inkjet head according to the present invention is a piezoelectric piezoelectric inkjet in which ink is ejected from an orifice connected to an ink pressure chamber by applying a pressure wave due to distortion of the piezoelectric element to the ink pressure chamber. A circuit member for an ink jet head to be provided to the head, and the FPC piezoelectric element driving circuit side is the piezoelectric element side, and the FPC and the piezoelectric element are bonded together by an insulating adhesive layer. In addition, a circuit member for an ink jet head in which the FPC and the piezoelectric element are electrically connected at a terminal portion for connection with the FPC piezoelectric element driving circuit provided on the side surface of the piezoelectric element. In which a terminal portion for connection with a circuit for driving an FPC piezoelectric element is provided on the side surface of the piezoelectric element in advance. After the piezoelectric element driving circuit side of the piezoelectric element is set to the piezoelectric element side and the FPC and the piezoelectric element are bonded together by an insulating adhesive layer, the FPC and the piezoelectric element are connected to each other at the connection terminal portion on the side surface of the piezoelectric element. Are electrically connected. A method for producing a circuit member for an ink jet head described above is characterized in that the electrical connection between the FPC and the piezoelectric element is a solder connection or a wire bonding connection.
本発明のインクジェットヘッドの作製方法は、インク圧力室に圧電素子の歪に起因する圧力波を与えることにより、該インク圧力室に接続するオリフィスからインクを吐出するピエゾ圧電方式のインクジェットヘッドで、且つ、インク圧力室とそれに接続するオリフィスの組みを、複数有し、その1面側にインク圧力室を揃えて配列し、別の1面側にオリフィスを配列させた、筐体を備え、該筐体のインク圧力室側の面に、直接あるいは振動板を介して、FPCと、圧電素子とを、この順に、積層配設しているインクジェットヘッドの作製方法であって、圧電素子を駆動するための回路を配したFPCの回路側を圧電素子側にして、絶縁性接着層により、FPCと圧電素子とを貼り合わせして、FPCと圧電素子とが一体的に積層されたインクジェットヘッド用の回路部材を形成し、該インクジェットヘッド用の回路部材を、筐体のインク圧力室側の面に、直接あるいは振動板を介して、接着材により、固定するものであり、前記インクジェットヘッド用の回路部材の作製を、前記請求項5ないし6のいずれか1項に記載のインクジェットヘッド用の回路部材の作製方法にて行うものであることを特徴とするものである。
The inkjet head manufacturing method of the present invention is a piezoelectric piezoelectric inkjet head that discharges ink from an orifice connected to an ink pressure chamber by applying a pressure wave due to distortion of the piezoelectric element to the ink pressure chamber, and A housing having a plurality of sets of ink pressure chambers and orifices connected thereto, the ink pressure chambers being aligned on one surface side, and the orifices being arrayed on the other surface side. A method of manufacturing an ink jet head in which an FPC and a piezoelectric element are laminated in this order on the surface of the body on the ink pressure chamber side, directly or via a vibration plate, for driving the piezoelectric element. The FPC and the piezoelectric element are arranged on the side of the piezoelectric element, the FPC and the piezoelectric element are bonded together by an insulating adhesive layer, and the FPC and the piezoelectric element are integrally laminated. A circuit member for a jet head is formed, and the circuit member for an ink jet head is fixed to an ink pressure chamber side surface of a casing directly or through a vibration plate with an adhesive, and the ink jet The circuit member for a head is produced by the method for producing a circuit member for an inkjet head according to any one of
(作用)
本発明のインクジェットヘッド用回路部材は、このような構成にすることにより、ピエゾ圧電方式のインクジェットヘッド(図5参照)に供せられる、FPCと、圧電素子とを、異方導電性接着層を介して、この順に、積層したインクジェットヘッド用の回路部材で、FPCの回路の配列の外側、圧電素子領域内の周辺領域にて、圧電素子の欠けの発生がない、インクジェットヘッド用の回路部材の提供を可能とするものである。
具体的には、FPCの圧電素子駆動用の回路側を圧電素子側にして、絶縁性の接着層により、FPCと圧電素子とが貼り合わせされているもので、圧電素子の側面部に設けられた、FPCの圧電素子駆動用の回路との接続用端子部にて、FPCと圧電素子とが電気的に接続していることにより、これを達成している。
詳しくは、請求項1の発明においては、従来の図5に示すピエゾ圧電方式のインクジェットヘッドのような、FPCと圧電素子とが、異方導電性接着層(ACF)を介して電気的に接続する形態ではなく、FPCと圧電素子との電気的に接続を、圧電素子の側面に配けられた接続用端子部にて、行っているものであることにより、その作製において、異方導電性接着層(ACF)を用いた場合のような、電気的に接続するための熱圧着工程を必要としないため、従来の図5に示すピエゾ圧電方式のインクジェットヘッドのような、圧電素子の周縁部における欠けの発生がないものとできる。
圧電素子の接続用端子部におけるFPCと圧電素子との電気的な接続として、具体的には、半田接続あるいはワィヤボンディング接続が挙げられる。
(Function)
The ink jet head circuit member of the present invention has such a structure, and an FPC and a piezoelectric element used in a piezoelectric ink jet head (see FIG. 5) are provided with an anisotropic conductive adhesive layer. In this order, circuit members for the inkjet head that are stacked in this order, are free from chipping of the piezoelectric elements in the peripheral region in the piezoelectric element region outside the FPC circuit arrangement. It is possible to provide.
Specifically, the FPC piezoelectric element drive circuit side is the piezoelectric element side, and the FPC and the piezoelectric element are bonded together by an insulating adhesive layer. The FPC is provided on the side surface of the piezoelectric element. In addition, this is achieved because the FPC and the piezoelectric element are electrically connected to each other at the terminal portion for connection with the FPC piezoelectric element driving circuit.
Specifically, in the invention of
Specific examples of the electrical connection between the FPC and the piezoelectric element in the connection terminal portion of the piezoelectric element include solder connection and wire bonding connection.
本発明のインクジェットヘッドは、このような構成にすることにより、圧電素子の周縁部における欠けの発生のないピエゾ圧電方式のインクジェットヘッドの提供を可能としている。
そして、圧電素子の接続用端子部におけるFPCと圧電素子との電気的な接続として、具体的には、半田接続あるいはワィヤボンディング接続が挙げられる。
ここで、筐体のインク圧力室側の面に、直接、インクジェットヘッド用の回路部材を積層配設する場合は、FPCに振動板の機能を持たせる。
尚、上記インクジェットヘッドにおいて、筐体を、所定形状にエッチング加工された金属板材を積層して形成する形態とすることにより、インク流路の作製を高い精度で微細に形成することが可能である。
そして、金属板材としてはステンレス材とした場合、振動板をステンレス材とすることで、筐体のインク圧力室側の面に、振動板を拡散接合することができ、好ましい。
By adopting such a configuration, the inkjet head of the present invention can provide a piezo-piezoelectric inkjet head in which no chipping occurs in the peripheral portion of the piezoelectric element.
Specific examples of the electrical connection between the FPC and the piezoelectric element in the connection terminal portion of the piezoelectric element include solder connection and wire bonding connection.
Here, when the circuit member for the ink jet head is directly laminated on the surface of the casing on the ink pressure chamber side, the FPC has a function of a diaphragm.
In the ink jet head, the ink flow path can be finely formed with high precision by forming the casing by laminating and forming metal plates etched into a predetermined shape. .
When the stainless steel material is used as the metal plate material, it is preferable that the vibration plate is made of stainless steel, so that the vibration plate can be diffusion bonded to the surface of the housing on the ink pressure chamber side.
本発明のインクジェットヘッド用の回路部材の作製方法は、このような構成にすることにより、ピエゾ圧電方式のインクジェットヘッドに供される、インクジェットヘッド用の回路部材で、圧電素子領域内の周辺領域にて、圧電素子の欠けの発生がないインクジェットヘッド用の回路部材を、作製することができる、インクジェットヘッド用の回路部材の製作方法の提供を可能としている。 The method for producing a circuit member for an ink-jet head according to the present invention is a circuit member for an ink-jet head that is used in a piezo-piezo-electric ink-jet head with such a configuration. Thus, it is possible to provide a method for manufacturing a circuit member for an ink-jet head, which can manufacture a circuit member for an ink-jet head in which no chipping of the piezoelectric element occurs.
本発明のインクジェットヘッドの作製方法は、このような構成にすることにより、
、圧電素子の周縁部における欠けの発生のないピエゾ圧電方式のインクジェットヘッドを作製することができる、インクジェットヘッドの作製方法の提供を可能としている。
The production method of the inkjet head of the present invention has such a configuration,
Therefore, it is possible to provide a method for manufacturing an ink jet head that can manufacture a piezoelectric ink jet head that does not cause chipping in the peripheral portion of the piezoelectric element.
本発明は、上記のように、本発明は、ピエゾ圧電方式のインクジェットヘッド(図5参照)に供されるインクジェットヘッド用の回路部材で、圧電素子領域内の周辺領域にて、圧電素子の欠けの発生がないインクジェットヘッド用の回路部材の提供を可能とした。
そして、このようなインクジェットヘッド用の回路部材の作製方法の提供を可能とした。
更に、このような、インクジェットヘッド用の回路部材を用いたインクジェットヘッドや、その作製方法の提供を可能にした。
As described above, the present invention is a circuit member for an ink-jet head that is used in a piezo-piezoelectric ink-jet head (see FIG. 5). Thus, it is possible to provide a circuit member for an ink jet head in which no occurrence of the above occurs.
Then, it is possible to provide a method for producing a circuit member for such an inkjet head.
Furthermore, it is possible to provide an ink jet head using such a circuit member for an ink jet head and a method for manufacturing the ink jet head.
本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図1(a)は本発明のインクジェットヘッド用の回路部材の実施の形態の1例の断面図で、図1(b)はその斜視図で、図2(a)は本発明のインクジェットヘッド用の回路部材の実施の形態の別の1例の断面図で、図2(b)はその斜視図で、図3は図1に示すインクジェットヘッド用の回路部材を用いたインクジェットヘッドの1例を示した断面図で、図4は図3に示すインクジェットヘッドの作製方法の1例を示した工程フロー図である。 尚、図1(a)は図1(b)のA1−A2における断面図で、図2(a)は図2(b)のA11−A21における断面図である。
また、図3(a)は図3(b)のB3−B4における断面図であり、図3(b)は図3(a)のB1−B2における断面図である。
図4中のS11〜S16は処理ステップを示している。
図1〜図4中、10はフィルム基材(ここではポリイミドフィルム)、20は回路(配線部とも言う)、40は圧電素子、41は(圧電素子の)電極、42は接続用端子部、45は側面、65は絶縁性接着材層、80はボンディングワイヤ、85は半田、110は筐体、110aは(加工された)ステンレス薄板、110bは加工部、111はインク流路、111aはインク圧力室、120は振動板、130はFPC、140はピエゾ圧電素子(単に圧電素子とも言う)、150は接着材、165は絶縁性接着材層、170はオリフィス板部、171はオリフィスである。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1A is a cross-sectional view of an embodiment of a circuit member for an ink jet head of the present invention, FIG. 1B is a perspective view thereof, and FIG. 2A is an ink jet head for the ink jet head of the present invention. FIG. 2B is a perspective view of another example of the embodiment of the circuit member of FIG. 2, and FIG. 3 is an example of an inkjet head using the circuit member for the inkjet head shown in FIG. FIG. 4 is a process flow diagram showing an example of a method for manufacturing the ink jet head shown in FIG. 1A is a cross-sectional view taken along A1-A2 in FIG. 1B, and FIG. 2A is a cross-sectional view taken along A11-A21 in FIG. 2B.
3A is a cross-sectional view taken along B3-B4 in FIG. 3B, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along B1-B2 in FIG.
S11 to S16 in FIG. 4 indicate processing steps.
1-4, 10 is a film substrate (here, a polyimide film), 20 is a circuit (also referred to as a wiring portion), 40 is a piezoelectric element, 41 is an electrode (of the piezoelectric element), 42 is a connection terminal portion, 45 is a side surface, 65 is an insulating adhesive layer, 80 is a bonding wire, 85 is solder, 110 is a housing, 110a is a (processed) stainless steel thin plate, 110b is a processed portion, 111 is an ink flow path, and 111a is ink. The pressure chamber, 120 is a diaphragm, 130 is an FPC, 140 is a piezoelectric element (also simply referred to as a piezoelectric element), 150 is an adhesive, 165 is an insulating adhesive layer, 170 is an orifice plate, and 171 is an orifice.
はじめに、本発明のインクジェットヘッド用の回路部材の実施の形態の1例を図1に基づいて説明する。
本例のインクジェットヘッド用の回路部材は、インク圧力室に圧電素子の歪に起因する圧力波を与えることにより、該インク圧力室に接続するオリフィスからインクを吐出する、ピエゾ圧電方式のインクジェットヘッドに供せられる、インクジェットヘッド用の回路部材で、FPC130の圧電素子駆動用の回路20側を圧電素子40側にして、絶縁性接着材層65により、FPC130と圧電素子40とは貼り合わせされているもので、且つ、圧電素子40の側面45に設けられた、FPCの圧電素子駆動用の回路との接続用端子部42にて、FPC130と圧電素子40とが電気的に接続している。
ここでは、接続用端子部42におけるFPC130と圧電素子40との電気的な接続が、ボンディングワイヤ80にてボンディング接続されている。
ここでは、ボンディングワイヤ80にてボンディング接続しているが、図2に示すように、半田接続にて接続を行うこともできる。
また、ここでは、FPC130の圧電素子(図1の40に相当)との貼り合わせ領域には、回路を形成していない。
FPC130は、その圧電素子駆動用の回路20を、互いに配線部が平行になるように、前記複数個分配列させている。
本例においては、従来の図5に示すピエゾ圧電方式のインクジェットヘッドのような、FPCと圧電素子とが、異方導電性接着層(ACF)を介して電気的に接続する形態ではなく、FPC130と圧電素子40との電気的な接続を、圧電素子40の側面45に配けられた接続用端子部にて、行っているものであることにより、その作製において、異方導電性接着層(ACF)を用いた場合のような、電気的に接続するための熱圧着工程を必要としないため、従来の図5に示すピエゾ圧電方式のインクジェットヘッドのような、圧電素子の周縁部における欠けの発生がないものとできる。
First, an example of an embodiment of a circuit member for an ink jet head according to the present invention will be described with reference to FIG.
The circuit member for the inkjet head of this example is a piezoelectric piezoelectric inkjet head that discharges ink from an orifice connected to the ink pressure chamber by applying a pressure wave due to distortion of the piezoelectric element to the ink pressure chamber. The
Here, the electrical connection between the
Here, the bonding connection is made by the
Here, no circuit is formed in the bonding region of the
In the
In this example, the FPC and the piezoelectric element are not electrically connected via an anisotropic conductive adhesive layer (ACF) as in the conventional piezo-piezoelectric inkjet head shown in FIG. Since the electrical connection between the piezoelectric element 40 and the piezoelectric element 40 is performed at the connection terminal portion disposed on the side surface 45 of the piezoelectric element 40, an anisotropic conductive adhesive layer ( Since a thermocompression bonding step for electrical connection as in the case of using ACF) is not required, the chip at the periphery of the piezoelectric element, such as the conventional piezoelectric piezoelectric ink jet head shown in FIG. There can be no occurrence.
ここでは、FPC130のフィルム基材として、ポリイミドフィルム基材を用いたが、他には液晶ポリマーフィルム基材やアラミドフィルム基材、ポリエステルフィルム基材等が挙げられる。
その厚さは、通常、25μm〜200μmである。
回路20を形成する素材としては、銅箔等が用いられ、通常、エッチング形成される。 また、圧電素子40の電極は蒸着等により形成された、金等からなる。 尚、圧電素子40の接続用端子部42表面、回路20のワイヤボンディング接続部には、Auめっき等を施しておくことが好ましい。
また、絶縁性接着材層65としては、適宜、熱硬化型、光硬化型の接着材層を用いられる。
具体的には、エポキシ系接着剤等が用いられるが、これに限定はされない。
また、圧電素子40としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)を分極処理したものが挙げられる。
Here, a polyimide film substrate is used as the film substrate of the
The thickness is usually 25 μm to 200 μm.
As a material for forming the
Moreover, as the insulating adhesive layer 65, a thermosetting adhesive layer or a photocurable adhesive layer is appropriately used.
Specifically, an epoxy adhesive or the like is used, but is not limited thereto.
Moreover, as the piezoelectric element 40, for example, a material obtained by subjecting lead zirconate titanate (PZT) to polarization treatment can be cited.
次に、本例のインクジェットヘッド用の回路部材の作製は、例えば、以下のようにして行う。
予め、回路20をフィルム基材10の一面に形成したFPC130を作製しておく。
例えば、フィルム基材(図1の10に相当)の一面に銅箔を貼り合わせた積層基材を用意しておき、銅箔面にレジストを配設した後、形成する回路の絵柄に対応した原版マスクを用いて、レジストを露光、現像し、所定形状の開口を有するレジストパターンを形成し、該レジストパターンを耐エッチングマスクとして、銅箔をエッチングして、回路(図1の20)をフィルム基材の一面に形成して、FPCを作製する。
ここでは、FPCは、電気的接続が必要な端子部を除き、フィルム基材で覆われている。
レジストとして、所望の解像性があり、耐エッチング性があり、処理性が良いものが好ましいが特に限定はされない。
エッチング液としては、塩化第二鉄溶液等が用いられる。
次いで、フィルム基材10の一面に回路20を配設したFPC(図1の130に相当)と、圧電素子40とを、両者間の、圧電素子40との貼り合わせ領域に接着材層を配して、軽く圧をかけて貼り合わせを行う。
適宜、熱硬化型、光硬化型の接着材層を用い、熱硬化、光硬化させる。
貼り合わせ後、圧電素子40の側面45の接続用端子部42において、FPC130と圧電素子40とを、ワイヤボンディングにより電気的に接続する。
本例のインクジェットヘッド用の回路部材は、このようにして作製される。
Next, the circuit member for the ink jet head of this example is manufactured as follows, for example.
An
For example, a laminated base material in which a copper foil is bonded to one surface of a film base material (corresponding to 10 in FIG. 1) is prepared, and a resist is disposed on the copper foil surface, and then corresponds to the pattern of the circuit to be formed. Using the original mask, the resist is exposed and developed to form a resist pattern having an opening of a predetermined shape, and the copper foil is etched using the resist pattern as an etching resistant mask to form a circuit (20 in FIG. 1) as a film. An FPC is produced by forming on one surface of the substrate.
Here, the FPC is covered with a film substrate except for terminal portions that require electrical connection.
As the resist, those having desired resolution, etching resistance, and good processability are preferable, but not particularly limited.
As the etching solution, a ferric chloride solution or the like is used.
Next, an FPC (corresponding to 130 in FIG. 1) in which the
As appropriate, thermosetting and photocuring are performed using a thermosetting and photocurable adhesive layer.
After the bonding, the
The circuit member for the ink jet head of this example is manufactured in this manner.
本例のインクジェットヘッド用の回路部材が供せられるインクジェットヘッドとしては、例えば、図3に示すようなインクジェットヘッドが挙げられる。
尚、以下の説明を以って、本発明のインクジェットヘッドの実施の形態の1例の説明に代える。
図3に示すインクジェットヘッドは、インク圧力室111aに圧電素子140の歪に起因する圧力波を与えることにより、該インク圧力室111aに接続するオリフィス171からインクを吐出する、ピエゾ圧電方式のインクジェットヘッドで、インク圧力室111aとそれに接続するオリフィス171の組みを、複数有し、且つ、その1面側にインク圧力室111aを揃えて配列し、別の1面側にオリフィス171を配列させた、筐体110を備え、該筐体110のインク圧力室111a側の面に、振動板120を介して、FPC130と、圧電素子140とを、この順に、積層配設しており、FPC130の圧電素子駆動用の回路20側を圧電素子40側にして、絶縁性接着材層65により、FPC130と圧電素子40とは貼り合わせされており、また、圧電素子40の側面45に設けられた、FPC130の圧電素子駆動用の回路20との接続用端子部42にて、ワイヤボンディング接続により、FPC130と圧電素子40とが電気的に接続している。
ここでは、FPC130と、圧電素子140と、絶縁性接着材層165とを併せた部分を、図1に示すインクジェットヘッド用の回路部材としている。
尚、ここでは、FPC130の圧電素子(図1の40に相当)との貼り合わせ領域には、回路を形成していないが、場合によっては、貼り合わせ領域に回路を形成しても良い。 本例では、インク流路111を微細に精度良く形成するために、筐体110は、それぞれ、所定形状にエッチング加工されたステンレスの薄板110aを積層し、拡散接合によ形成されている。
図3において、細点線はステンレスの薄板同士の境界部分位置を示しているがステンレスの薄板110a同士は拡散接合されている。
オリフィス板部170として、エッチング加工により開口が形成れたステンレス薄板とオリフィスが形成されたオリフィスプレートとを接着しているものを用いているが、これに限定はされない。
尚、図3に示すインクジェットヘッドは振動板120を設けているが、これを設けずにFPCのフィルム基材に振動板の役割を持たせる形態も挙げられる。
また、筐体110に、インク流路111の他、例えば、インクチャンバー(溜め)等を設けても良い。
Examples of the inkjet head provided with the circuit member for the inkjet head of this example include an inkjet head as shown in FIG.
In addition, it replaces with description of one example of embodiment of the inkjet head of this invention with the following description.
The inkjet head shown in FIG. 3 ejects ink from an
Here, a portion where the
Here, no circuit is formed in the bonding region of the
In FIG. 3, the thin dotted line indicates the boundary portion position between the stainless thin plates, but the stainless thin plates 110a are diffusion bonded.
As the
In addition, although the inkjet head shown in FIG. 3 is provided with the diaphragm 120, the form which gives the role of a diaphragm to the film base material of FPC without providing this is also mentioned.
In addition to the
次いで、更に、このようにして作製された図1に示す本例のインクジェットヘッド用の回路部材を用いたインクジェットヘッドの作製方法の1例を図4に基づいて、簡単に説明しておく。
形成する筐体110のインク流路111にしたがい、これを積層形成するためのステンレス薄板110aを、それぞれ、所定形状にエッチング加工しておく。(S11)
エッチング加工としては、例えば、耐エッチング性のレジストを基材の両面に塗布し、原版マスクを介して選択的に露光し、現像し、乾燥等を行い所定形状の開口を有するレジストをマスクとして、塩化第二鉄溶液によりエッチングして外形加工し、レジストの剥離、洗浄するフォトエッチング加工法が挙げられるが、これに限定はされない。
次いで、エッチング加工された各ステンレス薄板110aを位置合わせしながら積層し、拡散接合して筐体110を作製する。(S12)
一方、両面平坦なステンレス薄板からなる振動板120を用意しておく。(S13)
次いで、筐体110と振動板120を拡散接合し、さらに、振動板120面上に接着材150を平坦に塗膜しておく。(S14)
ここでは、筐体110と振動板120とが一体となり、接着材150を配設した状態のものを、第2の構造体と言う。
一方、先に説明したようにして、図1に示す本例のインクジェットヘッド用の回路部材を作製しておく。(S15)
次いで、該インクジェットヘッド用の回路部材を、筐体110のインク圧力室111側の面に、振動板120を介して、接着材150により、固定し、インクジェットヘッドを得る。(S16)
このようにして、図1に示すインクジェットヘッド用の回路部材を用いたインクジェッとヘッドは作製される。
Next, an example of a method of manufacturing an ink jet head using the circuit member for the ink jet head of this example shown in FIG. 1 manufactured as described above will be briefly described with reference to FIG.
According to the
As an etching process, for example, an etching resistant resist is applied to both sides of a base material, selectively exposed through an original mask, developed, dried, etc., and a resist having an opening of a predetermined shape as a mask. Examples include, but are not limited to, a photoetching method in which an outer shape is processed by etching with a ferric chloride solution, and the resist is peeled off and washed.
Next, the etched stainless steel thin plates 110 a are stacked while being aligned, and diffusion bonded to produce the
On the other hand, a diaphragm 120 made of a flat stainless steel thin plate on both sides is prepared. (S13)
Next, the
Here, the case where the
On the other hand, as described above, the circuit member for the ink jet head of this example shown in FIG. 1 is prepared. (S15)
Next, the inkjet head circuit member is fixed to the surface of the
In this way, an ink jet and head using the circuit member for an ink jet head shown in FIG. 1 are produced.
10 フィルム基材(ここではポリイミドフィルム)
20 回路(配線部とも言う)
40 圧電素子
41 (圧電素子の)電極
42 接続用端子部
45 側面
65 絶縁性接着材層
80 ボンディングワイヤ
85 半田
110 筐体
110a (加工された)ステンレス薄板
110b 加工部
111 インク流路
111a インク圧力室
120 振動板
130 FPC
140 ピエゾ圧電素子(単に圧電素子とも言う)
150 接着材
165 絶縁性接着材層
170 オリフィス板部
171 オリフィス
210 筐体
210a ステンレス薄板
211 (インクの)流路
211a インク圧力室(インクの流路でもある)
220 振動板
230 FPC
240 圧電素子
250 接着材層
260 異方導電性接着層
270 オリフィス板部
271 オリフィス
310 ポリイミド層
320 電極回路
330 FPC
340 圧電素子
345 (圧電素子の)欠け
360 異方導電性接着層(ACF)
380 プレス上側部
385 プレス下側部
10 Film base (Polyimide film here)
20 Circuit (also called wiring part)
40 Piezoelectric element 41 (Piezoelectric element) electrode 42 Terminal section 45 for connection Side 65 Insulating
140 Piezoelectric elements (also called simply piezoelectric elements)
150 Adhesive 165 Insulating
220 Diaphragm 230 FPC
240 Piezoelectric element 250 Adhesive layer 260 Anisotropic conductive adhesive layer 270 Orifice plate portion 271 Orifice 310 Polyimide layer 320
340 Piezoelectric element 345 chip (of piezoelectric element) 360 Anisotropic conductive adhesive layer (ACF)
380 Press
Claims (7)
By applying a pressure wave due to the distortion of the piezoelectric element to the ink pressure chamber, a piezoelectric piezoelectric inkjet head that discharges ink from the orifice connected to the ink pressure chamber, and the ink pressure chamber and the orifice connected to the ink pressure chamber A housing having a plurality of sets, in which ink pressure chambers are aligned on one surface side, and orifices are arrayed on another surface side, is provided on the surface of the housing on the ink pressure chamber side, A method of manufacturing an inkjet head in which FPCs and piezoelectric elements are laminated in this order, directly or via a diaphragm, and the circuit side of the FPC on which a circuit for driving the piezoelectric elements is arranged On the piezoelectric element side, the FPC and the piezoelectric element are bonded together with an insulating adhesive layer to form a circuit member for an inkjet head in which the FPC and the piezoelectric element are integrally laminated. The circuit member for the inkjet head is fixed to the surface of the casing on the ink pressure chamber side directly or via a vibration plate by an adhesive, and the production of the circuit member for the inkjet head is described in the above claim. Item 7. A method for manufacturing an ink-jet head, which is performed by the method for manufacturing a circuit member for an ink-jet head according to any one of items 5 to 6.
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