(57)【要約】【課題】  圧電素子からの電極取出しが容易であって噴射特性にも優れ、かつヘッドの長尺化も可能な液滴吐出ヘッドを提供する。【解決手段】  インク液滴を吐出するノズル孔と、ノズル孔の各々に連通する加圧液室と加圧液室の少なくとも一方の壁を構成する振動板と、振動板を駆動させる駆動部と、を有し、駆動部が圧電素子による薄板積層構造体である液滴吐出ヘッドにおいて、圧電素子が導電部材上に接続され、共通電極が引出されているとともに、導電部材が回路基板に実装され、回路基板の電極と圧電素子の信号電極とが結線されている。【選択図】  図１
2007055021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク液滴を吐出するノズル孔と、該ノズル孔の各々に連通する加圧液室と該加圧液室の少なくとも一方の壁を構成する振動板と、該振動板を駆動させる駆動部と、を有し、該駆動部が圧電素子による薄板積層構造体である液滴吐出ヘッドにおいて、
前記圧電素子が導電部材上に接続され、共通電極が引出されているとともに、該導電部材が回路基板に実装され、該回路基板の電極と前記圧電素子の信号電極とが結線されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項２】
前記圧電素子の信号電極と前記回路基板とが、導電性ペースト印刷により結線されていることを特徴とする請求項１記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項３】
前記導電性ペーストは、金属ナノ粒子を含む導電材料であることを特徴とする請求項２記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項４】
前記圧電素子と前記回路基板との双方の連接部コーナーが面取りされており、該連接部の表面に表面連結部材が形成され、前記金属ナノ粒子を含む導電材料により結線されていることを特徴とする請求項３記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項５】
前記導電部材は、金属フレームであることを特徴とする請求項１記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項６】
前記金属フレームは、前記回路基板の外形より飛び出しており、該飛び出し部を折り曲げ接続することにより、前記共通電極を前記回路基板の電極上に引出していることを特徴とする請求項５記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
前記導電部材は、セラミックス基板上に導体配線が形成されたものであることを特徴とする請求項１記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項８】
前記導電部材のヤング率が２０ＧＰａ以上であることを特徴とする請求項１記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項９】
前記圧電素子と前記導電部材とが、導電性接着剤により接続されていることを特徴とする請求項１記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１０】
前記圧電素子と前記導電部材とが、金属ナノ粒子の融着により接続されていることを特徴とする請求項１記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１１】
前記導電部材上に前記圧電素子が直列的に複数連接していることを特徴とする請求項１記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１２】
前記回路基板は、成形体表面に導体配線が形成された回路基板であることを特徴とする請求項１記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１３】
前記回路基板は、配線厚の１／２以上が成形体に埋め込まれていることを特徴とする請求項１２記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドを有することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項１５】
圧電素子を導電部材上に接続する工程と、
前記圧電素子が接続された前記導電部材を回路基板上に接着する工程と、
前記圧電素子と前記回路基板との連接部に表面連結部材を供給硬化する工程と、
前記圧電素子の信号電極と前記回路基板の電極とを導電性ペーストを印刷して結線する工程と、
前記導電部材と前記回路基板上の共通電極とを結線する工程と、
を有することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１６】
前記導電性ペーストは、金属ナノ粒子を含む導電材料であることを特徴とする請求項１５記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１７】
前記圧電素子と前記回路基板との双方の連接部コーナーを面取りし、該連接部の表面に表面連結部材を形成し、前記金属ナノ粒子を含む導電材料により結線することを特徴とする請求項１６記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１８】
前記導電部材は、金属フレームであることを特徴とする請求項１５記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項１９】
前記金属フレームを前記回路基板の外形より飛び出させ、該飛び出し部を折り曲げ接続することにより、前記共通電極を前記回路基板の電極上に引出すことを特徴とする請求項１８記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２０】
前記導電部材は、セラミックス基板上に導体配線を形成したものであることを特徴とする請求項１５記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２１】
前記導電部材のヤング率が２０ＧＰａ以上であることを特徴とする請求項１５記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２２】
前記圧電素子と前記導電部材とを導電性接着剤により接続することを特徴とする請求項１５記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２３】
前記圧電素子と前記導電部材とを金属ナノ粒子の融着により接続することを特徴とする請求項１５記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２４】
前記導電部材上に前記圧電素子を直列的に複数連接することを特徴とする請求項１５記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２５】
前記回路基板は、成形体表面に導体配線を形成した回路基板であることを特徴とする請求項１５記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２６】
前記回路基板は、配線厚の１／２以上を成形体に埋め込むことを特徴とする請求項２５記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子の圧力によって液滴を飛翔させることにより記録媒体に像形成する記録装置に用いる液滴吐出ヘッド、インクジェット記録装置、及び液滴吐出ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の画像記録装置（画像形成装置）として用いるインクジェット記録装置は、インク滴を吐出するノズルと、このノズルが連通する液室（インク流路、吐出室、圧力室、加圧液室、流路等とも称される）と、この液室内のインクを加圧するための駆動手段（圧力発生手段）とを備えた液滴吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）を搭載したものである。インクジェットヘッド（インクジェットプリントヘッド）としては、液室内のインクを加圧する圧力を発生するための圧力発生手段として圧電体、特に圧電層と内部電極を交互に積層した積層型圧電素子を用いて、積層型圧電素子のｄ３３方向の変位で液室の壁面を形成する弾性変形可能な振動板を変形させ、液室内容積／圧力を変化させてインク滴を吐出させるいわゆるピエゾ型のものが知られている。
【０００３】
このような積層型圧電素子を用いたインクジェットヘッドの実装構造としては、例えば特許文献１に公開されているようなセラミックス基板をベース板に用いて、このベース板上および側面に、個別電極等をパターニングし、スリット加工で分割した積層型の圧電素子とをはんだフィレットで接続する構造が知られている。また、特許文献２，３，４に公開されているようにフレキシブル配線版（以下、ＦＰＣという）を熱圧着することにより、信号電極および共通電極を引出す構造が知られている。
【特許文献１】特開２００１−８８３０２号公報
【特許文献２】特開２００３−２５５６７号公報
【特許文献３】特開２００３−２１１６５７号公報
【特許文献４】特開２００４−８２６５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年において、インクジェット記録装置は、高画質、高速化が要求されており、高速化するための手段として、ヘッドの副走査方向のノズル数を増加させた長尺のヘッドを用いて、キャリッジの主走査方向１スキャンで副走査方向に広幅で印字することが行われる。このように、ヘッドの長さが長くなると、圧電素子の振動がベース基板を共振させ、噴射特性が著しく低下することになる。
【０００５】
ここで、上記特許文献１では圧電素子の振動がベース基板を共振させ噴射特性が低下しやすくなるほか、側面をはんだフィレットで形成しているため、高画質化を達成するための微細ピッチ化が困難となっていた。
また、特許文献２，３，４に公開されているようにＦＰＣを熱圧着する構造においては、高速印刷に対応したヘッドの長尺化に対して、ＦＰＣ保管時の吸湿および熱圧着時の膨張収縮により、圧電素子端子との累積ピッチズレが大きくなり、接続信頼性を大幅に低下させるという課題がある。
【０００６】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、複数に配列された圧電素子からの電極取出しが容易であって噴射特性にも優れ、かつヘッドの長尺化による高速印刷が可能な液滴吐出ヘッド、この液滴吐出ヘッドを搭載することで高速、高画質記録が可能なインクジェット記録装置、液滴吐出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】
【０００７】
かかる目的を達成するために、請求項１記載の発明は、インク液滴を吐出するノズル孔と、ノズル孔の各々に連通する加圧液室と加圧液室の少なくとも一方の壁を構成する振動板と、振動板を駆動させる駆動部と、を有し、駆動部が圧電素子による薄板積層構造体である液滴吐出ヘッドにおいて、圧電素子が導電部材上に接続され、共通電極が引出されているとともに、導電部材が回路基板に実装され、回路基板の電極と圧電素子の信号電極とが結線されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、圧電素子の信号電極と回路基板とが、導電性ペースト印刷により結線されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、導電性ペーストは、金属ナノ粒子を含む導電材料であることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、圧電素子と回路基板との双方の連接部コーナーが面取りされており、連接部の表面に表面連結部材が形成され、金属ナノ粒子を含む導電材料により結線されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明において、導電部材は、金属フレームであることを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、金属フレームは、回路基板の外形より飛び出しており、飛び出し部を折り曲げ接続することにより、共通電極を回路基板の電極上に引出していることを特徴とする。
【００１３】
請求項７記載の発明は、請求項１記載の発明において、導電部材は、セラミックス基板上に導体配線が形成されたものであることを特徴とする。
【００１４】
請求項８記載の発明は、請求項１記載の発明において、導電部材のヤング率が２０ＧＰａ以上であることを特徴とする。
【００１５】
請求項９記載の発明は、請求項１記載の発明において、圧電素子と導電部材とが、導電性接着剤により接続されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項１０記載の発明は、請求項１記載の発明において、圧電素子と導電部材とが、金属ナノ粒子の融着により接続されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項１１記載の発明は、請求項１記載の発明において、導電部材上に圧電素子が直列的に複数連接していることを特徴とする。
【００１８】
請求項１２記載の発明は、請求項１記載の発明において、回路基板は、成形体表面に導体配線が形成された回路基板であることを特徴とする。
【００１９】
請求項１３記載の発明は、請求項１２記載の発明において、回路基板は、配線厚の１／２以上が成形体に埋め込まれていることを特徴とする。
【００２０】
請求項１４記載の発明は、請求項１から１３のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドを有することを特徴とする。
【００２１】
請求項１５記載の発明は、圧電素子を導電部材上に接続する工程と、圧電素子が接続された導電部材を回路基板上に接着する工程と、圧電素子と回路基板との連接部に表面連結部材を供給硬化する工程と、圧電素子の信号電極と回路基板の電極とを導電性ペーストを印刷して結線する工程と、導電部材と回路基板上の共通電極とを結線する工程と、を有することを特徴とする。
【００２２】
請求項１６記載の発明は、請求項１５記載の発明において、導電性ペーストは、金属ナノ粒子を含む導電材料であることを特徴とする。
【００２３】
請求項１７記載の発明は、請求項１６記載の発明において、圧電素子と回路基板との双方の連接部コーナーを面取りし、連接部の表面に表面連結部材を形成し、金属ナノ粒子を含む導電材料により結線することを特徴とする。
【００２４】
請求項１８記載の発明は、請求項１５記載の発明において、導電部材は、金属フレームであることを特徴とする。
【００２５】
請求項１９記載の発明は、請求項１８記載の発明において、金属フレームを回路基板の外形より飛び出させ、飛び出し部を折り曲げ接続することにより、共通電極を回路基板の電極上に引出すことを特徴とする。
【００２６】
請求項２０記載の発明は、請求項１５記載の発明において、導電部材は、セラミックス基板上に導体配線を形成したものであることを特徴とする。
【００２７】
請求項２１記載の発明は、請求項１５記載の発明において、導電部材のヤング率が２０ＧＰａ以上であることを特徴とする。
【００２８】
請求項２２記載の発明は、請求項１５記載の発明において、圧電素子と導電部材とを導電性接着剤により接続することを特徴とする。
【００２９】
請求項２３記載の発明は、請求項１５記載の発明において、圧電素子と導電部材とを金属ナノ粒子の融着により接続することを特徴とする。
【００３０】
請求項２４記載の発明は、請求項１５記載の発明において、導電部材上に圧電素子を直列的に複数連接することを特徴とする。
【００３１】
請求項２５記載の発明は、請求項１５記載の発明において、回路基板は、成形体表面に導体配線を形成した回路基板であることを特徴とする。
【００３２】
請求項２６記載の発明は、請求項２５記載の発明において、回路基板は、配線厚の１／２以上を成形体に埋め込むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、圧電素子からの電極取出しが容易であって噴射特性にも優れ、かつヘッドの長尺化も可能な液滴吐出ヘッドを実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００３５】
上記の課題を解決するため、本発明の液滴吐出ヘッドの一実施形態としてインクジェットヘッド（インクジェットプリントヘッド）について説明する。本実施形態のインクジェットヘッドは、共通電極引出しと圧電素子の振動による噴射特性低下を防止するため、導電部材上に圧電素子を実装し、回路基板に接着し、圧電素子信号電極と回路基板とを接続手段を介して電気的に接続されている構成とする。
以下、本発明のインクジェットヘッド及びその製造方法の実施例についてそれぞれ説明する。
【実施例１】
【００３６】
本実施例は、圧電素子からの電極取出しが容易であって噴射特性にも優れ、かつヘッドの長尺化も可能なインクジェットヘッドを提供することを目的とする。
また、ダイシング後の圧電素子に機械的ストレスを加えずに結線することで信頼性を向上させるインクジェットヘッドを提供することを目的とする。
また、高剛性で折り曲げ可能とすることで噴射特性の低下を防止するとともに共通電極の引出しを容易にするインクジェットヘッドを提供することを目的とする。
また、比較的低温で接続でき高温接続信頼性を確保できるインクジェットヘッドを提供することを目的とする。
また、長尺ヘッドを提供し、低コスト化が可能なインクジェットヘッドの製造方法を提供する。
【００３７】
本実施例のインクジェットヘッドについて図１を参照して説明する。
図１（ａ）は、本実施例のインクジェットヘッドの短手方向断面図である。本実施例のインクジェットヘッドは、図１（ａ）において、フレーム部材中よりインクが供給され、圧電素子の垂直方向の変位により振動板が振動し、インクがノズルより吐出する構造であり、回路基板から圧電素子を実装することを特徴とする。
図１（ｂ）は、圧電素子のダイシングおよび流路ユニットの構造を説明するための、インクジェットヘッドの長手方向断面図である（ただし、本図は断面図のため、圧電素子と回路基板との結線は表記していない）。
図１（ｃ）は、積層型圧電素子の短手方向断面図であり、本実施例では信号電極と共通電極とを分離するためコーナーをＣ面取りしている。
図１（ｄ）は、ヘッドの長尺化を実現するにあたり、積層型圧電素子を直列に配置していた構造を示す図である。
【００３８】
本実施例のインクジェットヘッドは、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、流路ユニット１４と、アクチュエータユニット１５と、フレーム部材１２とを接合し、一体に備えたものである。
【００３９】
流路ユニット１４は、単結晶シリコン基板などで形成した流路板（液室基板）５と、この流路板５の下面に接合した振動板２５と、流路板５の上面に接合したノズル板２とを有し、これらによってインク滴を吐出するノズル１が連通する流路（インク液室）である加圧室２６、この加圧室２６に対して流体抵抗部となるインク供給路４を介してインクを供給する共通液室３を形成している。
【００４０】
ここで、流路板５は、結晶面方位（１１０）の単結晶シリコン基板を水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨ）などのアルカリ性エッチング液を用いて異方性エッチングすることで、各加圧室２６、インク供給路４、共通液室３となる貫通穴、凹部をそれぞれ形成している。
【００４１】
振動板２５は、例えばニッケルの金属プレートから形成したものであるが、この他、樹脂部材或いは樹脂部材と金属部材の積層部材などで形成することができ、流路板５に接着剤接合している。
【００４２】
ノズル板２は、各加圧液室２６に対応して直径１０〜３０μｍのノズル１を形成し、流路板５に接着剤接合している。このノズル板２としては、ステンレス、ニッケルなどの金属、金属とポリイミド樹脂フィルムなどの樹脂との組合せ、シリコン、及びそれらの組合せからなるものを用いることができる。
【００４３】
以下、本実施例の特徴であるアクチュエータユニット１５及びその実装構造について示す。
なお、本実施例では、積層型圧電素子の駆動モードであるｄ３３モードの圧電素子にて記述するが、ｄ３１モードでも同様の構成が可能である。
【００４４】
アクチュエータユニット１５は、図１（ｂ）に示すように、導電部材１１、例えばリードフレーム上に積層型圧電素子１０が導電性接着剤により接続されている。
【００４５】
ここで、この積層型圧電素子１０は、図１（ｃ）に示すように、圧電層と内部電極１６とを交互に積層し、一方の内部電極は一端面に、他方の内部電極は他端面に引出して、それぞれ共通電極（端面電極）１８、信号電極（端面電極）１７に接続しており、共通電極１８は側面を介して裏面に引出しているため、圧電素子１０の共通電極１８はリードフレーム等の導電部材１１に引出されている。
【００４６】
圧電素子１０の共通電極１８が大面積で接続されていることから、圧電素子１０の駆動時の負荷抵抗を低減でき、圧電素子１０の接続特性を安定化できる。また、リードフレーム等の高剛性な材料で受ける構造とすることで、圧電素子１０の多チャンネル駆動時の共振を低減することができて、噴射特性も安定する。
【００４７】
この導電部材１１は、樹脂成形体表面に導体配線９が形成された回路基板１３に対して接着剤にて接着されている。
【００４８】
図１（ａ）に示すように、回路基板１３には圧電素子１０の信号電極１７と同一面側に結線される導体配線９が形成されている。本実施例では導電性ペースト７をスクリーン印刷することにより圧電素子１０と回路基板１３とを結線するため、この圧電素子１０と回路基板１３との表面を連結する表面連結部材６、例えば熱硬化性樹脂で埋め込む構造としている。これにより、圧電素子１０と回路基板１３とが連続平面で形成されている。
【００４９】
圧電素子１０は、回路基板１３及び導電部材１１上に接着された状態で、ダイシング加工等のスライシング加工（スリット加工）により個々のチャンネルに分割して形成する。なお、チャンネルカットの方法としては、ダイシング加工またはワイヤーソー加工が一般的であるが、ダイヤモンドホイールを用いたダイシング加工の方が高密度の加工が可能となる。
【００５０】
また、圧電素子１０の上面、すなわち振動板２５との接合面には、圧電素子部材の段階（スライシング加工前の段階）で同時に機械加工することにより、同一平面を形成している。機械加工の方法としては、ダイヤモンドホイールを用いた平面研削加工を用いることが好ましい。
【００５１】
更に接続構造としては、各チャンネルの信号電極１７と回路基板電極とを導電性接着剤をスクリーン印刷することにより結線している。
ここで、表面連結部材６の形成無くしてワイヤボンディングにより結線することも可能である。
【００５２】
共通電極１８が引出された導電部材１１と回路基板１３とは、はんだ等により接続することで回路基板１３上に共通電極１８を引出している。
ここで、リードフレーム等の折り曲げ可能な導電部材で構成し、回路基板１３からリード状に飛び出す形状としておくと、このリードを所定の形状に折り曲げることで回路基板１３との接続が容易にできる。
この回路基板１３には圧電素子駆動用のドライバーＩＣをフリップチップ実装することによりヘッドの小型化が可能である。
【００５３】
このように本実施例の構成によれば、圧電素子に対して剛性の高い導電部材で受けていることから、共通電極引出しを容易にできるとともに噴射特性の低下を防止できる。また、各チャンネルの信号電極引出しを剛体となる回路基板との結線により行われていることから、回路基板の膨張収縮に対する問題がなくなり、高速印刷を可能とするインクジェットヘッドの長尺化も可能となる。また、リードフレーム等の導電部材上に圧電素子を直列に連接させて接続することも可能である。
【００５４】
圧電素子の長手方向の外形については、図１（ｄ）に示すように、ダイシング等により寸法精度を出しておき、ここでは１０μｍ以下の精度で直列に連接させている。このように構成することにより、単品の圧電素子サイズが小さくても、ヘッドの長尺化が可能であり、共通電極も全て導電部材に一括で引出せるとともに、長尺化に対する噴射特性の低下も防止できる。
【００５５】
以上説明したように、本実施例によれば、高剛性の導電性部材上に圧電素子を実装していることから共通電極の引出しが容易でインクの噴射特性の低下もなく、また回路基板上に実装し結線していることから信号電極の引出しも容易でヘッドの長尺化が可能となる。また、上記プロセスでインクジェットヘッドを製造することにより、ヘッドの長尺化が低コストで可能となる。
【００５６】
また、本実施例によれば、導電性ペーストを印刷することにより信号電極を接続しているため、ダイシング後の圧電素子に機械的ストレスを加えずに結線でき、ヘッドの信頼性を向上できる。
【００５７】
また、本実施例によれば、導電部材を金属フレームとすることで、高剛性で折り曲げ可能となり、噴射特性の低下を防止するとともに共通電極の引出しを容易にできる。
【００５８】
また、本実施例によれば、圧電素子と導電部材との接続を導電性接着剤あるいは金属ナノ粒子にて行っており、キュリー点以下の温度で接続できるとともに、高温接続信頼性を高くできる。
【００５９】
また、本実施例によれば、導電部材上に圧電素子を直列に連接しているため、短い圧電素子を使用してもヘッドの長尺化が可能となるとともに、共通電極の引出しが一括でできる。
【実施例２】
【００６０】
本実施例は、ダイシング後の圧電素子に機械的ストレスを加えずに結線することで信頼性を向上させるインクジェットヘッドを提供することを目的とする。
また、圧電素子と導電部材との膨張係数を揃えることで、ヘッドの長尺化が容易になるインクジェットヘッドを提供することを目的とする。
また、比較的低温で接続でき、高温接続信頼性を確保できるインクジェットヘッドを提供することを目的とする。
また、インクジェットヘッドの小型化を目的とする。
【００６１】
本実施例の特徴であるアクチュエータユニットおよびその実装構造について図２に示す。
なお、本実施例ではｄ３３モードの圧電素子にて記述するが、ｄ３１モードでも同様の効果が得られる。
【００６２】
図２に示すように、本実施例のアクチュエータユニットは、セラミックス基板２１上に導体配線２０が形成された導電部材上に積層型圧電素子１０が金属ナノ粒子配線１９の融着により接続されている。
【００６３】
セラミックス基板２１上の導体配線２０としてはＡｕペースト等の焼結体で形成する。そして、接続のための銀ナノインクを導電部材（セラミックス基板２１＋導体配線２０）上に供給し、予備乾燥させる。その後、圧電素子１０を約２００℃の温度にて熱圧着することで銀ナノ粒子の融着現象を利用して導電部材に対して圧電素子１０を接続する。銀ナノ粒子の融着による接続部は、高い耐熱性を有しており、以降の加熱プロセスに対して高い信頼性を確保できる。また、この接続により、圧電素子１０の共通電極をセラミックス基板２１上の導体配線に引出すことができる。また、圧電素子１０の共通電極が大面積で、しかも低抵抗で接続されていることから、圧電素子１０の駆動時の負荷抵抗を低減でき、圧電素子１０の接続特性を安定化できる。また、セラミックス基板２１は高剛性であり、圧電素子１０の多チャンネル駆動時の共振を低減することができて、噴射特性も安定する。更には圧電素子１０と導電部材との線膨張係数を揃えることができ、インクジェットヘッドの長尺化に対して、ヘッド部の反り及び熱応力集中等による破壊を防止できる。
【００６４】
このセラミックス基板２１を樹脂成形体表面に導体配線９が形成された回路基板１３に対して接着剤にて接着している。この回路基板１３は成形体の表面に導体配線９が形成されたものである。
【００６５】
回路基板１３には圧電素子１０の信号電極と同一面側に結線される導体配線９が形成されている。本実施例では圧電素子１０と回路基板１３との表面を連結する表面連結部材６、例えば熱硬化性樹脂で埋め込む構造としている。これにより、圧電素子１０と回路基板１３とが連続平面で形成されている。
【００６６】
圧電素子１０は、回路基板上に接着された状態で、ダイシング加工等のスライシング加工（スリット加工）により個々のチャンネルに分割して形成する。更に接続構造としては、各チャンネルの信号電極と回路基板電極とを金属ナノインク、例えば、銀ナノインクをインクジェット法により結線し、約２００℃の温度にて加熱融着させることで接続している。銀ナノインク結線部の信頼性を向上する防止策とし、防湿コート剤を塗布することも考えられる。
共通電極が引出された導電部材と回路基板１３とは、はんだ等により接続することで回路基板上に共通電極を引出している。
この回路基板１３には圧電素子駆動用のドライバーＩＣをフリップチップ実装していることからヘッドの小型化が可能である。
【００６７】
以上説明したように、本実施例によれば、圧電素子に対して剛性の高い導電部材で受けていることから、共通電極引出しを容易にできるとともに噴射特性の低下を防止できる。
【００６８】
また、本実施例によれば、各チャンネルの信号電極引出しを剛体となる回路基板との結線により行われていることから、高速印刷を可能とするインクジェットヘッドの長尺化も可能となる。
【００６９】
また、本実施例によれば、導電性ペーストを印刷することにより信号電極を接続しているため、ダイシング後の圧電素子に機械的ストレスを加えずに結線でき、ヘッドの信頼性を向上できる。
【００７０】
また、本実施例によれば、導電部材をセラミックス基板上に導体配線を形成した構成とすることで、圧電素子と導電部材との膨張係数を揃えることができ、ヘッドの長尺化に対する圧電素子部に加わる応力を低減でき、信頼性が向上する。
【００７１】
また、本実施例によれば、圧電素子と導電部材との接続を導電性接着剤あるいは金属ナノ粒子にて行っており、キュリー点以下の温度で接続できるとともに、高温接続信頼性を高くできる。
【００７２】
また、本実施例によれば、回路基板を成形体表面に導体配線を形成した構成としているため、構造体の機能も併せ持たせることができ、インクジェットヘッドの小型化が可能となる。
【実施例３】
【００７３】
本実施例は、連続面を形成することで結線部の接続信頼性を向上するインクジェットヘッドを提供することを目的とする。
また、接続信頼性の高い回路基板を提供することを目的とする。
【００７４】
本実施例は、実施例２と類似の構成において、図３（ａ）に示すように、金属ナノ粒子配線による結線部の接続信頼性を向上するため、圧電素子と回路基板の双方の連接部コーナーが面取りしており、その連接部表面に表面連結部材として熱硬化性樹脂を塗布し、圧電素子から回路基板までを連続面に形成している。
【００７５】
本実施例では、圧電素子と回路基板との双方を面取り（圧電素子面取り部２３，回路基板面取り部２４）することにより、図３（ａ）に示すように、長手方向に向けたＶ字の溝が形成できる。この溝部にディスペンス法により低粘度の熱硬化性樹脂を供給することで熱硬化性樹脂の基材へのぬれ特性と表面張力により、ある曲率を持った連続面を容易に形成できるようになる。この連続面に沿って圧電素子の信号電極と回路基板上の電極とを金属ナノインクとインクジェット法により結線し、接続することで断線等の接続不良を防止できる。
【００７６】
また、本実施例では、成形体表面に導体配線を形成した回路基板において、導体配線厚の１／２以上が成形体に埋め込まれている構造としている。これは、図３（ｂ）に示すように、金属ナノ粒子を含む導電材料により回路基板上の導体配線と結線するに際して、導体配線の抵抗を低くし、かつ基板表面からの導体配線表面との段差を小さくするためである。この段差が大きいとインクジェット等の方式で配線形成した膜厚の薄い配線ではクラックが入りやすく、接続部信頼性が低下する問題があった。よって、本実施例では、この問題を解決することを目的としている。
【００７７】
この成形体表面に導体配線を形成した回路基板において、導体配線厚の１／２以上が成形体に埋め込まれている構造を作りこむプロセスの一例を示す。
ステンレス金型（ＳＵＳ３０４）上にプラズマＣＶＤにより、ダイヤモンドライクカーボン（以下ＤＬＣ）膜を約０．８μｍ成膜した。このＤＬＣ膜はレジストを用いて、ＲＩＥ法により７０μｍ巾の開口パターンを形成した。この開口パターンのピッチは約１７０μｍとした。このＤＬＣ膜は絶縁性を有しており、型上に電解銅めっきを１０μｍ厚で形成した。この電解銅めっきはＤＬＣ膜の膜厚より、厚付けしているため、導体配線形状はきのこ形状となる。
【００７８】
この導体配線に対して、表面改質処理を行った。この表面改質処理法としては、薬剤：カッパーボンド（荏原ユージライト製）により、行った。この表面処理を行う事により、樹脂成分に離型性を有していても高い、導体配線密着力を確保することができている。なお、この表面改質により、若干導体配線膜厚は薄くなり約８μｍ程度となった。
【００７９】
この電解銅めっきにより電極配線が形成された型を一部として、熱硬化性半導体封止用エポキシ樹脂に離型材を約１％添加した樹脂で、トランスファー成形した。離型後、型上に形成した導体配線は、樹脂成形した構造体表面に転写された。この転写された導体配線は、膜厚８μｍとなっているにもかかわらず、立体配線基板表面における導体配線段差はＤＬＣ膜厚の約０．８μｍに過ぎず、段差を非常に小さくできている。この導体配線に対しては接続性向上のため、ニッケル、金めっきを約２μｍ施し、段差は約３μｍとなった。つまり、導体配線厚１０μｍに対して、成形体表面から出ている導体配線段差は約３μｍに成っている。この３μｍ段差に対して約２μｍ厚で金属ナノ粒子を含む導電材料で接続すると良好な接続信頼性を得ることができる。
また、導体配線膜厚を厚くすることができることから、微細配線パターンに対しても回路基板の配線抵抗を低減できる。
【００８０】
以上説明したように、本実施例によれば、圧電素子と回路基板との双方のコーナー部を面取りし、連接部に表面連結部材を形成する事により、容易に連続面を形成することで導電性ペースト結線部の接続信頼性を向上できる。
【００８１】
また、本実施例によれば、導電配線の１／２以上が回路基板内に埋め込まれている事から、導体配線厚を厚くして配線抵抗を低くしても電極段差を小さくできることから、薄膜で印刷配線による接続部の信頼性が高くなる。
【実施例４】
【００８２】
本実施例は、噴射特性の低下を防止することを目的とする。
【００８３】
本実施例は、実施例１と類似の構成において、導電部材の弾性率を変えて、インクの噴射特性を評価した。
導電部材厚としては約０．５ｍｍとした。導電部材としては導電性接着剤：２種と銅板である。噴射特性としては８ｐｌのインクを吐出して評価を行った。結果を以下の表１に示す。
【００８４】
【表１】
2007055021.tif 000003
【００８５】
本実施例の構成によれば、導電部材のヤング率としては２０ＧＰａ以上が必要となる。なお、回路基板としてはヤング率約２０ＧＰａの熱硬化性樹脂成形体を利用し、厚みは１０ｍｍとした。
【００８６】
本実施例によれば、導電部材のヤング率を高くしているため、噴射特性の低下を防止できる。
また、本実施例のインクジェットヘッドを搭載したインクジェット装置は、高密度で高周波数駆動およびヘッドの長尺化が可能になり、高速高画質記録を行うことができる。
【００８７】
なお、上記各実施例においては、液滴吐出ヘッドとしてインクジェットヘッドに適用した例で説明したが、インクジェットヘッド以外の液滴吐出ヘッドとして、例えば、液体レジストを液滴として吐出する液滴吐出ヘッド、ＤＮＡの試料を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドなどの他の液滴吐出ヘッドにも適用できる。
【００８８】
また、上記各実施例においては、圧電型アクチュエータとして、インクジェットヘッドなどの液滴吐出ヘッドのアクチュエータ部（圧力発生手段）に用いた例で説明したが、マイクロポンプ、光学デバイス（光変調デバイス）以外にも、マイクロスイッチ（マイクロリレー）、マルチ光学レンズのアクチュエータ（光スイッチ）、マイクロ流量計、圧力センサなどにも適用することができる。
【００８９】
また、上記各実施例においては、圧電素子が２列の場合について説明したが、例えばノズルを千鳥状に配置する場合にも適用することができる。
【００９０】
また、上記各実施例のインクジェットヘッドを搭載することで、高速記録及び高画質記録が可能なインクジェット記録装置を実現することが可能となる。本発明のインクジェット記録装置の具体例としては、特許文献４で開示されているものを適用できる（特許文献４：段落「００３５」〜「００４５」、図９及び図１０参照）。
【００９１】
以上、本発明の各実施例について説明したが、上記各実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の実施例１に係り、（ａ）はインクジェットヘッドの短手方向を示す断面図であり、（ｂ）はインクジェットヘッドの長手方向を示す断面図であり、（ｃ）は積層型圧電素子の短手方向を示す断面図であり、（ｄ）はヘッドの長手方向を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例２に係り、インクジェットヘッドの短手方向を示す断面図である。
【図３】本発明の実施例３に係り、（ａ）は圧電素子／回路基板連結部の片側のみを示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）における連結部の片側のみを拡大した断面図である。
【符号の説明】
【００９３】
１    ノズル（ノズル孔）
２    ノズル板
３    共通液室
４    インク供給路
５    流路板
６    表面連結部材
７    導電性ペースト
８    ＩＣ
９    導体配線
１０    圧電素子
１１    導電部材
１２    フレーム部材
１３    回路基板
１４    流路ユニット
１５    アクチュエータユニット
１６    内部電極
１７    信号電極
１８    共通電極
１９    金属ナノ粒子配線
２０    導体配線
２１    セラミックス基板
２２    金属ナノ粒子による接続部
２３    圧電素子面取り部
２４    回路基板面取り部
２５    振動板
２６    加圧室
【図１】
2007055021.tif 000004
【図２】
2007055021.tif 000005
【図３】
2007055021.tif 000006