JP4506145B2 - Liquid ejecting head, manufacturing method thereof, and liquid ejecting apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、被噴射液を吐出する液体噴射ヘッド及びその製造方法並びに液体噴射装置に関し、特に、インク滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室に供給されたインクを圧電素子によって加圧することにより、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及びその製造方法並びにインクジェット式記録装置に関する。 The present invention relates to a liquid ejecting head that ejects a liquid to be ejected, a method for manufacturing the same, and a liquid ejecting apparatus, and in particular, pressurizes ink supplied to a pressure generating chamber that communicates with a nozzle opening that ejects ink droplets using a piezoelectric element. The present invention relates to an ink jet recording head that discharges ink droplets from a nozzle opening, a manufacturing method thereof, and an ink jet recording apparatus.
インク滴を吐出するノズル開口と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、圧電素子の軸方向に伸長、収縮する縦振動モードの圧電アクチュエータを使用したものと、たわみ振動モードの圧電アクチュエータを使用したものの2種類が実用化されている。 A part of the pressure generation chamber communicating with the nozzle opening for discharging ink droplets is constituted by a vibration plate, and the vibration plate is deformed by a piezoelectric element to pressurize the ink in the pressure generation chamber to discharge ink droplets from the nozzle opening. Two types of ink jet recording heads have been put into practical use: those using a longitudinal vibration mode piezoelectric actuator that extends and contracts in the axial direction of the piezoelectric element, and those using a flexural vibration mode piezoelectric actuator.
そして、たわみ振動モードのアクチュエータを使用したものとしては、例えば、振動板の表面全体に亙って成膜技術により均一な圧電材料層を形成し、この圧電材料層をリソグラフィ法により圧力発生室に対応する形状に切り分けて各圧力発生室毎に独立するように圧電素子を形成したものが知られている。 As an example of using an actuator in a flexural vibration mode, for example, a uniform piezoelectric material layer is formed over the entire surface of the diaphragm by a film forming technique, and this piezoelectric material layer is formed into a pressure generating chamber by a lithography method. A device in which a piezoelectric element is formed so as to be cut into a corresponding shape and independent for each pressure generating chamber is known.
また、このようなインクジェット式記録ヘッドは、圧電素子を駆動するための駆動IC(半導体集積回路)等が必要である。この駆動ICは、圧力発生室が形成された流路形成基板に接合される基板、例えば、リザーバ形成基板上に搭載され、ワイヤボンディングによって各圧電素子と接続する構造が採用されている(特許文献1参照)。 Further, such an ink jet recording head requires a drive IC (semiconductor integrated circuit) for driving the piezoelectric element. This drive IC is mounted on a substrate that is bonded to a flow path forming substrate in which a pressure generating chamber is formed, for example, a reservoir forming substrate, and adopts a structure that is connected to each piezoelectric element by wire bonding (Patent Document). 1).
しかしながら、このような構造のインクジェット式記録ヘッドでは、一般的に、リザーバ形成基板上に外部配線等と接続するための駆動配線が設けられ、この駆動配線上に駆動ICが接着剤により固定されているため、駆動配線と駆動ICとが短絡して駆動IC等が破壊されてしまうという問題がある。例えば、このように配線パターン上に駆動ICを固定する場合、その接着剤としては絶縁性のものが用いられるが、それでも両者の短絡を完全に防止することはできない。なお、このような問題は、インクを吐出するインクジェット式記録ヘッドだけでなく、勿論、インク以外の液体を噴射する他の液体噴射ヘッドにおいても、同様に存在する。 However, in an ink jet recording head having such a structure, a drive wiring for connecting to an external wiring or the like is generally provided on a reservoir forming substrate, and a drive IC is fixed on the drive wiring by an adhesive. Therefore, there is a problem that the drive wiring and the drive IC are short-circuited to destroy the drive IC and the like. For example, when the drive IC is fixed on the wiring pattern in this way, an insulating material is used as the adhesive, but it is still impossible to completely prevent the short circuit between the two. Such a problem exists not only in the ink jet recording head that ejects ink, but also in other liquid ejecting heads that eject liquid other than ink.
本発明は、このような事情に鑑み、駆動ICと駆動配線との短絡を確実に防止することができる液体噴射ヘッド及びその製造方法並びに液体噴射装置を提供することを課題とする。 In view of such circumstances, it is an object of the present invention to provide a liquid ejecting head, a manufacturing method thereof, and a liquid ejecting apparatus that can reliably prevent a short circuit between a drive IC and a drive wiring.
上記課題を解決する本発明の第1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形成される流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に振動板を介して設けられて前記圧力発生室内に圧力変化を生じさせる圧電素子と、前記流路形成基板の前記圧電素子側の面に接合されて当該圧電素子を保護する圧電素子保持部を有する保護基板と、該保護基板上に設けられて前記圧電素子を駆動するための駆動ICとを具備する液体噴射ヘッドにおいて、前記駆動ICが前記保護基板の表面に形成された駆動配線上に接着剤によって固定されると共に、当該駆動ICと前記駆動配線とがボンディングワイヤからなる接続配線によって接続され、且つ前記接着剤には一定の大きさを有する粒状の絶縁物が混合されていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる第1の態様では、粒状の絶縁物によって駆動ICと駆動配線との接触が防止されるため、両者の短絡を確実に防止することができる。
According to a first aspect of the present invention for solving the above problem, a flow path forming substrate in which a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening for ejecting liquid is formed, and a diaphragm is provided on one surface side of the flow path forming substrate. And a protective substrate having a piezoelectric element holding portion that is bonded to a surface of the flow path forming substrate on the piezoelectric element side and protects the piezoelectric element; In a liquid ejecting head including a driving IC provided on the protective substrate and driving the piezoelectric element, the driving IC is fixed on a driving wiring formed on the surface of the protective substrate with an adhesive. In addition, a liquid characterized in that the drive IC and the drive wiring are connected by a connection wiring made of a bonding wire, and a granular insulator having a certain size is mixed in the adhesive. In the injection head.
In the first aspect, since the contact between the drive IC and the drive wiring is prevented by the granular insulator, it is possible to reliably prevent the short circuit between them.
本発明の第2の態様は、第1の態様において、前記絶縁物の粒径が、前記駆動配線の厚さよりも大きいことを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる第2の態様では、駆動ICと駆動配線との接触を確実に防止することができる。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the liquid ejecting head is characterized in that a particle diameter of the insulator is larger than a thickness of the drive wiring.
In the second aspect, the contact between the drive IC and the drive wiring can be reliably prevented.
本発明の第3の態様は、第1又は2の態様において、前記絶縁物が、球形であることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる第3の態様では、絶縁物の粒径が、各粒子の向きに係わらず一定となるため、駆動ICが傾いた状態で接着されることがない。
According to a third aspect of the present invention, in the liquid jet head according to the first or second aspect, the insulator is spherical.
In the third aspect, since the particle size of the insulator is constant regardless of the direction of each particle, the drive IC is not adhered in a tilted state.
本発明の第4の態様は、第1〜3の何れかの態様において、前記絶縁物が、酸化シリコン、窒化シリコン又は酸化タンタルであることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる第4の態様では、絶縁物として所定の材料を用いることにより、駆動ICと駆動配線との短絡を防止し且つ両者を良好に接合することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the liquid jet head according to any one of the first to third aspects, the insulator is silicon oxide, silicon nitride, or tantalum oxide.
In the fourth aspect, by using a predetermined material as the insulator, it is possible to prevent the drive IC and the drive wiring from being short-circuited and to satisfactorily join them.
本発明の第5の態様では、第1〜3の何れかの態様において、前記絶縁物が、樹脂材料からなることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる第5の態様では、絶縁物として所定の材料を用いることにより、駆動ICと駆動配線との短絡を防止し且つ両者を良好に接合することができる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the liquid jet head according to any one of the first to third aspects, the insulator is made of a resin material.
In the fifth aspect, by using a predetermined material as the insulator, it is possible to prevent a short circuit between the drive IC and the drive wiring and to satisfactorily join them.
本発明の第6の態様は、第1〜5の何れかの態様において、前記絶縁物が、前記接着剤に0.1重量%〜30重量%の割合で混合されていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる第6の態様では、接着剤に絶縁物が所定の割合で混合されているため、駆動ICが傾いて接着されることがなく且つ絶縁物の応力に起因する不良が発生することがない。
According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, the insulator is mixed in the adhesive at a ratio of 0.1 wt% to 30 wt%. Located in the liquid jet head.
In the sixth aspect, since the insulator is mixed with the adhesive at a predetermined ratio, the drive IC is not inclined and bonded, and no defect due to the stress of the insulator occurs.
本発明の第7の態様は、第1〜6の何れか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。
かかる第7の態様では、耐久性及び信頼性を向上した液体噴射装置を実現することができる。
A seventh aspect of the present invention is a liquid ejecting apparatus including any one of the first to sixth liquid ejecting heads.
In the seventh aspect, a liquid ejecting apparatus with improved durability and reliability can be realized.
本発明の第8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形成される流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に振動板を介して設けられて前記圧力発生室内に圧力変化を生じさせる圧電素子と、前記流路形成基板の前記圧電素子側の面に接合されて当該圧電素子を保護する圧電素子保持部を有する保護基板と、該保護基板上に固定されて前記圧電素子を駆動するための駆動ICとを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、駆動配線が形成された前記保護基板の表面上に一定の大きさを有する粒状の絶縁物が混合された接着剤を転写により塗布する工程と、この接着剤上に前記駆動ICを載置して前記接着剤を硬化させ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にある。
かかる第8の態様では、絶縁物が混合された接着剤が所定厚さで塗布されるため、接着剤を硬化することにより駆動ICが保護基板上に良好に固定される。
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a flow path forming substrate in which a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening for ejecting a liquid is formed, and provided on one surface side of the flow path forming substrate via a diaphragm. A piezoelectric element that causes a pressure change in the pressure generating chamber; a protective substrate having a piezoelectric element holding portion that is bonded to the surface of the flow path forming substrate on the piezoelectric element side and protects the piezoelectric element; and on the protective substrate A liquid ejecting head manufacturing method comprising a driving IC for driving the piezoelectric element that is fixed, and a granular insulator having a certain size on the surface of the protective substrate on which driving wiring is formed A method of manufacturing a liquid ejecting head, comprising: applying a mixed adhesive by transfer; and placing the driving IC on the adhesive to cure the adhesive. .
In the eighth aspect, since the adhesive mixed with the insulator is applied at a predetermined thickness, the drive IC is satisfactorily fixed on the protective substrate by curing the adhesive.
本発明の第9の態様は、第8の態様において、前記接着剤を硬化させる工程が、当該接着剤を、常温又は所定温度に加熱して所定時間保持することによって前記接着剤を硬化させる熱硬化工程を少なくとも含むことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第9の態様では、接着剤が良好に硬化し、駆動ICが保護基板に確実に接着固定される。
According to a ninth aspect of the present invention, in the eighth aspect, in the step of curing the adhesive, the adhesive is cured by heating the adhesive to a normal temperature or a predetermined temperature and holding the adhesive for a predetermined time. The liquid jet head manufacturing method includes at least a curing step.
In the ninth aspect, the adhesive is cured well and the driving IC is securely bonded and fixed to the protective substrate.
本発明の第10の態様は、第9の態様において、前記接着剤を硬化させる工程が、前記接着剤に紫外線を照射して硬化させる紫外線硬化工程を含むことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第10の態様では、加熱接着工程と紫外線硬化工程とを併用して接着剤を硬化させることで、接着剤を比較的短時間で硬化させることができると共に、接着剤のはみ出しを防止することができる。
According to a tenth aspect of the present invention, in the ninth aspect, the step of curing the adhesive includes an ultraviolet curing step in which the adhesive is cured by irradiating the adhesive with ultraviolet rays. Is in the way.
In the tenth aspect, the adhesive can be cured in a relatively short time by preventing the adhesive from sticking out by curing the adhesive in combination with the heat bonding step and the ultraviolet curing step. Can do.
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、実施形態1に係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、実施形態1に係るインクジェット式記録ヘッドの平面図及びそのA−A’断面図である。図示するように、流路形成基板10は、本実施形態では面方位(110)のシリコン単結晶基板からなり、その一方面には予め熱酸化により形成した二酸化シリコンからなる、厚さ1〜2μmの弾性膜50が設けられている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an exploded perspective view of the ink jet recording head according to the first embodiment, and FIG. 2 is a plan view of the ink jet recording head according to the first embodiment and a sectional view taken along line AA ′. As shown in the figure, the flow
この流路形成基板10には、その他方面側から異方性エッチングすることにより形成され、隔壁11によって区画された複数の圧力発生室12が並設されている。また、圧力発生室12の長手方向外側には、各圧力発生室12の共通のインク室となるリザーバ100の一部を構成する連通部13が形成され、この連通部13は各圧力発生室12の長手方向一端部とそれぞれインク供給路14を介して連通されている。
The flow
ここで、異方性エッチングは、シリコン単結晶基板のエッチングレートの違いを利用して行われる。例えば、本実施形態では、シリコン単結晶基板をKOH等のアルカリ溶液に浸漬すると、徐々に侵食されて(110)面に垂直な第1の(111)面と、この第1の(111)面と約70度の角度をなし且つ上記(110)面と約35度の角度をなす第2の(111)面とが出現し、(110)面のエッチングレートと比較して(111)面のエッチングレートが約1/180であるという性質を利用して行われる。かかる異方性エッチングにより、二つの第1の(111)面と斜めの二つの第2の(111)面とで形成される平行四辺形状の深さ加工を基本として精密加工を行うことができ、圧力発生室12を高密度に配列することができる。
Here, the anisotropic etching is performed by utilizing the difference in etching rate of the silicon single crystal substrate. For example, in this embodiment, when a silicon single crystal substrate is immersed in an alkaline solution such as KOH, the first (111) plane perpendicular to the (110) plane is gradually eroded, and the first (111) plane. And a second (111) plane that forms an angle of about 70 degrees with the (110) plane and an angle of about 35 degrees appears, and the (111) plane is compared with the etching rate of the (110) plane. This is performed using the property that the etching rate is about 1/180. By this anisotropic etching, precision processing can be performed based on the parallelogram depth processing formed by two first (111) surfaces and two oblique second (111) surfaces. The
本実施形態では、各圧力発生室12の長辺を第1の(111)面で、短辺を第2の(111)面で形成している。この圧力発生室12は、流路形成基板10をほぼ貫通して弾性膜50に達するまでエッチングすることにより形成されている。ここで、弾性膜50は、シリコン単結晶基板をエッチングするアルカリ溶液に侵される量がきわめて小さい。また各圧力発生室12の一端に連通する各インク供給路14の断面積は、圧力発生室12のそれより小さく形成されており、圧力発生室12に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。
In the present embodiment, the long side of each
このような流路形成基板10の厚さは、圧力発生室12の配列密度に合わせて最適な厚さを選択すればよく、圧力発生室12の配列密度が、例えば、1インチ当たり180個(180dpi)程度であれば、流路形成基板10の厚さは、220μm程度であればよいが、例えば、200dpi以上と比較的高密度に配列する場合には、流路形成基板10の厚さは100μm以下と比較的薄くするのが好ましい。これは、隣接する圧力発生室12間の隔壁11の剛性を保ちつつ、配列密度を高くできるからである。
The thickness of the flow
また、流路形成基板10の開口面側には、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プレート20が接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。なお、ノズルプレート20は、厚さが例えば、0.01〜1mmで、線膨張係数が300℃以下で、例えば2.5〜4.5[×10-6/℃]であるガラスセラミックス、シリコン単結晶基板又は不錆鋼などからなる。ノズルプレート20は、一方の面で流路形成基板10の一面を全面的に覆い、シリコン単結晶基板を衝撃や外力から保護する補強板の役目も果たす。また、ノズルプレート20は、流路形成基板10と熱膨張係数が略同一の材料で形成するようにしてもよい。この場合には、流路形成基板10とノズルプレート20との熱による変形が略同一となるため、熱硬化性の接着剤等を用いて容易に接合することができる。
Further, on the opening surface side of the flow
ここで、インク滴吐出圧力をインクに与える圧力発生室12の大きさと、インク滴を吐出するノズル開口21の大きさとは、吐出するインク滴の量、吐出スピード、吐出周波数に応じて最適化される。例えば、1インチ当たり360個のインク滴を記録する場合、ノズル開口21は数十μmの直径で精度よく形成する必要がある。
Here, the size of the
一方、流路形成基板10の開口面とは反対側の弾性膜50の上には、厚さが例えば、約0.2μmの下電極膜60と、厚さが例えば、約0.5〜5μmの圧電体層70と、厚さが例えば、約0.1μmの上電極膜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、下電極膜60、圧電体層70、及び上電極膜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。そして、ここではパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層70から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部という。本実施形態では、下電極膜60は圧電素子300の共通電極とし、上電極膜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。何れの場合においても、圧力発生室12毎に圧電体能動部が形成されていることになる。また、ここでは、圧電素子300と当該圧電素子300の駆動により変位が生じる振動板とを合わせて圧電アクチュエータと称する。なお、上述した例では、弾性膜50及び下電極膜60が振動板として作用する。また、圧電素子300の個別電極である各上電極膜80には、例えば、金(Au)等からなり一端がインク供給路14に対向する領域まで延設されるリード電極90が接続されている。
On the other hand, on the
このような圧電素子300が形成された流路形成基板10上には、圧電素子300に対向する領域にその運動を阻害しない程度の空間を確保可能な圧電素子保持部31を有する保護基板30が接合されている。圧電素子300は、この圧電素子保持部31内に形成されているため、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、この圧電素子保持部31は、並設された圧電素子300の列毎に設けられている。また、この保護基板30には、リザーバ100の少なくとも一部を構成するリザーバ部32が、各圧力発生室12の列毎に設けられている。これらのリザーバ部32は、本実施形態では、保護基板30を厚さ方向に貫通して圧力発生室12の幅方向に亘って形成されており、弾性膜50に設けられた連通孔を介して流路形成基板10の連通部13と連通され、各圧力発生室12の列毎の共通のインク室となるリザーバ100をそれぞれ構成している。また、保護基板30の圧電素子保持部31とリザーバ部32との間の領域には、保護基板30を厚さ方向に貫通する貫通孔33が設けられている。そして、各圧電素子300から引き出されたリード電極90は、その端部近傍が貫通孔33内で露出されている。このような保護基板30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より好ましく、本実施形態では、流路形成基板10と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。
On the flow
また、保護基板30の表面、すなわち、流路形成基板10との接合面とは反対側の面には、例えば、二酸化シリコン等からなる絶縁膜35が設けられ、この絶縁膜35上には、圧電素子300を駆動するための駆動IC(半導体集積回路)120が実装されている。具体的には、保護基板30表面の絶縁膜35上には、駆動IC120を制御するための駆動配線130が所定パターンで形成されている。そして、この駆動配線130上に駆動IC120が絶縁性の接着剤140によって固定され、駆動IC120と各駆動配線130とは、ボンディングワイヤからなる第1の接続配線151によって電気的に接続されている。そして、各圧電素子300と駆動IC120とは、各圧電素子300から引き出されたリード電極90とボンディングワイヤからなり貫通孔33内に延設される第2の接続配線152とによって電気的に接続されている。
Further, an insulating
ここで、駆動配線130上に駆動IC120を接着するための接着剤140には、一定の大きさを有する粒状の絶縁物141が混合されている。このため、駆動IC120を接着する際に、駆動配線130と駆動IC120とが接触することがない。すなわち、図2(b)に示すように、駆動IC120と駆動配線130との間に粒状の絶縁物141が存在するため両者が接触することがなく、両者の短絡を防止することができる。
Here, a
このような絶縁物141の粒径(平均粒径)は、駆動配線130の厚さよりも大きいことが好ましい。例えば、本実施形態では、駆動配線130の厚さが、1〜3μmであるのに対し、絶縁物141の粒径は、5μm程度である。これにより、図3に示すように、絶縁物141が、各駆動配線130の間に入り込んだ場合でも駆動IC120と駆動配線130とが接触することがなく、両者が接触するのを確実に防止することができる。
The particle size (average particle size) of the
また、絶縁物141の材質としては、例えば、硬質プラスチック等の樹脂材料、あるいは酸化シリコン(SiOx)、窒化シリコン(SiN)、酸化タンタル(TaOx)等が挙げられ、特に、駆動IC120及び保護基板30に用いられている材料の熱膨張係数に近いものであることが好ましい。例えば、本実施形態では、保護基板30がシリコン単結晶基板からなるため、接着剤140に二酸化シリコン(SiO2)である粒状の絶縁物141を混合している。これにより、接着時に加熱したとしても、保護基板30と接着剤140に混合されている絶縁物141の熱膨張係数の違いによる反り等の発生が防止されるため、保護基板30(駆動配線130)と駆動IC120とを良好に接合することができる。
Examples of the material of the
さらに、絶縁物141の粒子形状は、球形であることが好ましい。これにより、絶縁物141の各粒子の向きに拘わらず、駆動IC120が傾いた状態で接着されることはない。したがって、駆動IC120と駆動配線130とをワイヤボンディングすることによって接続する際、すなわち、駆動IC120と駆動配線130とを接続する第1の接続配線151を形成する際に、接続不良が発生するのを防止することができる。なお、絶縁物141の粒子形状は、各粒子の粒径が均一であれば、例えば、図4に示すように多角形であってもよいが、立方体等のように各辺の長さが一定であることが望ましい。
Furthermore, the particle shape of the
そして、接着剤140には、このような絶縁物141が0.1重量%〜30重量%の割合で混合されていることが好ましく、好適には0.1重量%〜10重量%である。絶縁物141の混合量が少なすぎると、例えば、絶縁物141が均等に混合されていない場合等に駆動IC120が傾いて固定され、第1の接続配線151の接続不良の要因となる。また、絶縁物141の混合量が多すぎると、駆動IC120又は保護基板30と絶縁物141との熱膨張係数の違いにより反り等が発生する要因となる。このため、接着剤140には絶縁物141が上記の割合で混合されていることが好ましい。
And it is preferable that such an
以上説明したように、本発明では、保護基板30の表面に設けられた駆動配線130上に粒状の絶縁物141が混合された接着剤140によって駆動IC120を接着固定するようにしたので、駆動IC120と駆動配線130との短絡を確実に防止することができる。また、絶縁物141の材質と混合量により、保護基板30等の反り量をコントロールして駆動IC120を良好に接着固定することができる。
As described above, according to the present invention, the driving
また、このような絶縁物141が混合された接着剤140の塗布方法は、特に限定されないが、所定厚さで形成された接着剤を転写により保護基板30表面に塗布するようにするのが好ましい。これにより、接着剤をディスペンサ等で保護基板30表面に直接塗布するよりも、絶縁物141が比較的均一に混合された接着剤140を確実に所定厚さで形成することができるため、駆動IC120を良好に固定することができる。なお、塗布時の接着剤140の厚さは、駆動配線130の厚さ以上であればよく、混合されている絶縁物141の粒径に応じて適宜決定されればよいが、例えば、3〜10μm程度であることが好ましい。接着剤140が薄すぎると、駆動IC120を確実に固定することができず、また接着剤140が厚すぎると、駆動IC120を固定する際に位置ズレ等が発生する虞があるからである。
The method of applying the adhesive 140 mixed with the
また、塗布した接着剤140は、常温で、あるいは、所定温度、例えば、65℃程度に加熱して所定時間保持する熱硬化工程によって硬化させるのが好ましい。これにより、接着剤140を良好に硬化させることができ、駆動IC120を所定位置に確実に固定することができる。さらに、紫外線照射によって接着剤140を硬化させる紫外線硬化工程を組み合わせるようにしてもよい。これにより、接着剤140の硬化時間を短縮することができ、製造効率が向上する。
The applied adhesive 140 is preferably cured at room temperature or by a thermosetting process in which the adhesive 140 is heated to a predetermined temperature, for example, about 65 ° C. and held for a predetermined time. As a result, the adhesive 140 can be cured satisfactorily, and the
また特に、接着剤140を加熱して硬化させる場合には、これら熱硬化工程と紫外線硬化工程とを組み合わせるのが好ましい。すなわち、接着剤140を加熱して硬化させる場合、接着剤140の粘度が一旦低下するため、その際、接着剤140がはみ出してしまう虞がある。このため、紫外線照射によって接着剤140を瞬間的にある程度硬化させ、その後、接着剤140を加熱して硬化させるのが望ましい。これにより、接着剤140のはみ出しを防止して、比較的短時間で接着剤140を良好に硬化させることができる。 In particular, when the adhesive 140 is cured by heating, it is preferable to combine these thermosetting process and ultraviolet curing process. That is, when the adhesive 140 is heated and cured, the viscosity of the adhesive 140 is once reduced, and thus the adhesive 140 may protrude. For this reason, it is desirable to cure the adhesive 140 instantaneously to some extent by ultraviolet irradiation, and then heat and cure the adhesive 140. As a result, the adhesive 140 can be prevented from sticking out, and the adhesive 140 can be cured well in a relatively short time.
なお、保護基板30のリザーバ部32に対応する領域には、封止膜41及び固定板42とからなるコンプライアンス基板40が接合されている。ここで、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6μmのポリフェニレンサルファイド(PPS)フィルム)からなり、この封止膜41によってリザーバ部32の一方面が封止されている。また、固定板42は、金属等の硬質の材料(例えば、厚さが30μmのステンレス鋼(SUS)等)で形成される。この固定板42のリザーバ100に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部43となっているため、リザーバ100の一方面は可撓性を有する封止膜41のみで封止されている。
A
以上説明した本実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、図示しないインク供給手段からインクを取り込み、リザーバ100からノズル開口21に至るまで内部をインクで満たした後、駆動IC120からの駆動信号に従い、圧力発生室12に対応するそれぞれの下電極膜60と上電極膜80との間に駆動電圧を印加し、弾性膜50、下電極膜60及び圧電体層70を変位させることにより、各圧力発生室12内の圧力が高まりノズル開口21からインク滴が吐出する。
The ink jet recording head of the present embodiment described above takes in ink from an ink supply means (not shown), fills the interior from the
(他の実施形態)
以上、本発明の実施形態について説明したが、勿論、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、成膜及びリソグラフィプロセスを応用して製造される薄膜型のインクジェット式記録ヘッドを例にしたが、勿論これに限定されるものではなく、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インクジェット式記録ヘッドにも本発明を採用することができる。
(Other embodiments)
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, of course, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment. For example, in the above-described embodiment, the thin film type ink jet recording head manufactured by applying the film forming and lithography processes is taken as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, a green sheet is pasted. The present invention can also be applied to a thick film type ink jet recording head formed by such a method.
また、このような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5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。図5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。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上に搬送されるようになっている。
Such an ink jet recording head constitutes a part of a recording head unit including an ink flow path communicating with an ink cartridge or the like, and is mounted on the ink jet recording apparatus. FIG. 5 is a schematic view showing an example of the ink jet recording apparatus. As shown in FIG. 5, in the
また、上述した実施形態においては、本発明の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説明したが、液体噴射ヘッド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。本発明は、広く液体噴射ヘッドの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もの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(面発光ディスプレー)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。 In the above-described embodiment, the ink jet recording head has been described as an example of the liquid ejecting head of the present invention. However, the basic configuration of the liquid ejecting head is not limited to the above-described configuration. The present invention covers a wide range of liquid ejecting heads, and can naturally be applied to those ejecting liquids other than ink. Other liquid ejecting heads include, for example, various recording heads used in image recording apparatuses such as printers, color material ejecting heads used in manufacturing color filters such as liquid crystal displays, organic EL displays, and FEDs (surface emitting displays). Examples thereof include an electrode material ejection head used for electrode formation, a bioorganic matter ejection head used for biochip production, and the like.
10 流路形成基板、 12 圧力発生室、 13 連通部、 14 インク供給路、 20 ノズルプレート、 21 ノズル開口、 30 保護基板、 31 圧電素子保持部、 32 リザーバ部、 40 コンプライアンス基板、 50 弾性膜、 60 下電極膜、 70 圧電体層、 80 上電極膜、 100 リザーバ、 120 駆動IC、 130 駆動配線、 140 接着剤、 141 絶縁物、151 第1の接続配線、 152 第2の接続配線、 300 圧電素子
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記駆動ICが前記保護基板の表面に形成された駆動配線上に接着剤によって固定されると共に、当該駆動ICと前記駆動配線とがボンディングワイヤからなる接続配線によって接続され、且つ前記接着剤には前記駆動配線の厚さよりも大きい粒状の絶縁物が混合されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。 A flow path forming substrate in which a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening for ejecting liquid is formed, and a pressure plate is provided on one surface side of the flow path forming substrate via a vibration plate to cause a pressure change in the pressure generating chamber. A piezoelectric element, a protective substrate having a piezoelectric element holding portion that is bonded to the surface of the flow path forming substrate on the piezoelectric element side and protects the piezoelectric element, and provided on the protective substrate to drive the piezoelectric element A liquid ejecting head having a driving IC for
The drive IC is fixed on the drive wiring formed on the surface of the protective substrate by an adhesive, and the drive IC and the drive wiring are connected by a connection wiring made of a bonding wire, and the adhesive A liquid ejecting head, wherein a granular insulator larger than the thickness of the drive wiring is mixed .
駆動配線が形成された前記保護基板の表面上に前記駆動配線の厚さよりも大きい粒状の絶縁物が混合された接着剤を転写により塗布する工程と、この接着剤上に前記駆動ICを載置して前記接着剤を硬化させ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。 A flow path forming substrate in which a pressure generating chamber communicating with a nozzle opening for ejecting liquid is formed, and a pressure plate is provided on one surface side of the flow path forming substrate via a vibration plate to cause a pressure change in the pressure generating chamber. A piezoelectric element, a protective substrate having a piezoelectric element holding portion that is bonded to the surface of the flow path forming substrate on the piezoelectric element side and protects the piezoelectric element, and fixed on the protective substrate to drive the piezoelectric element And a liquid ejecting head manufacturing method comprising:
A step of applying an adhesive mixed with a granular insulator larger than the thickness of the driving wiring on the surface of the protective substrate on which the driving wiring is formed, and mounting the driving IC on the adhesive And a step of curing the adhesive.
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