(57)【要約】【課題】回路基板の配線と配線基板の導電パッドとを良好に接合でき、これら配線と導電パッドとの接続不良の発生を防止することができる液体噴射ヘッドの製造方法を提供する。【解決手段】圧電素子ユニット１７を収容部１８に収容した後に、回路基板３５の配線３４を配線基板３７の導電パッド３６に接続するための工程として、加熱手段によって所定温度に加熱された折り曲げツール１００によって回路基板３５の先端部を配線基板３７上に押圧することにより、回路基板３５に折り曲げ領域３９を形成する折り曲げ工程と、回路基板３５の折り曲げ領域３９よりも基端部側の表面の少なくとも一部を支持部材１２０によって支持した状態で、回路基板３５の先端部を所定の接合ツール１１０によって配線基板３７上に押しつけながら配線３４を導電パッド３６に接合する接合工程とを有するようにする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル開口に連通する複数の圧力発生室と、各圧力発生室に液滴を吐出するための圧力を付与する圧電素子と基端部側が前記圧電素子に接続される配線を有する回路基板とを含む圧電素子ユニットと、該圧電素子ユニットが収容される収容室を有するヘッドケースと、前記ヘッドケース上に固定され前記回路基板の前記配線の先端部が接続される導電パッドを有する配線基板とを具備し、前記回路基板が、折り曲げ領域を介して前記配線基板上に至るように折り曲げられた状態で前記配線の先端部が前記導電パッドに接続されている液体噴射ヘッドの製造方法であって、
前記圧電素子ユニットを前記収容部に収容した後に、前記回路基板の前記配線を前記配線基板の前記導電パッドに接続するための工程として、加熱手段によって所定温度に加熱された折り曲げツールによって前記回路基板の先端部を前記配線基板上に押圧することにより、当該回路基板に前記折り曲げ領域を形成する折り曲げ工程と、前記回路基板の前記折り曲げ領域よりも基端部側の表面の少なくとも一部を支持部材によって支持した状態で、当該回路基板の先端部を所定の接合ツールによって前記配線基板上に押しつけながら前記配線を前記導電パッドに接合する接合工程とを有することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記支持部材が前記接合ツールに一体的に形成され、前記接合工程では、前記接合ツールによって前記回路基板の表面を支持しながら当該回路基板の先端部を前記配線基板上に押しつけることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記接合工程では、前記収容部の内面と前記回路基板との隙間に前記支持部材を挿入して挟み込むことで、前記回路基板が当該支持部材によって支持されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記回路基板の前記配線と前記配線基板の前記導電パッドとを半田によって接合することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記折り曲げ工程においても、前記回路基板の前記折り曲げ領域よりも基端部側の表面の少なくとも一部を前記支持部材によって支持するようにしたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記圧電素子をその先端部側が自由端となるようにその一方面側の基端部近傍で固定部材に接合すると共に前記回路基板を前記圧電素子の他方面側に接続することによって前記圧電素子ユニットを形成し、且つ前記回路基板を前記折り曲げ領域近傍で前記固定部材に接着剤によって接合するようにしたことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子の駆動により液滴を吐出する液体噴射ヘッドの製造方法に関し、特に、圧電素子に接続される回路基板の配線を配線基板の導電パッドに接続する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドの代表例としては、例えば、圧電素子の変位による圧力を利用してノズル開口からインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドが知られている。具体的には、ノズル開口に連通する圧力発生室に対向する領域に振動板を介して圧電素子（圧電振動子）を設け、この圧電素子に電圧を印加等して、圧電素子を収縮又は膨張させることで、圧力発生室内を加圧してノズル開口からインク滴を吐出するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、このようなインクジェット式記録ヘッドを構成する圧電素子は、ヘッドケース（基台）の収容部内に収容され、回路基板を介して、ヘッドケース上に設けられる配線基板（上方閉鎖板）上の導体パッドと電気的に接続されている。すなわち、回路基板の一端部が圧電素子に接続されると共に、他端部が導電パッドに接続されている。
【０００３】
ここで、回路基板の他端部側は、例えば、収容部から突出した部分を所定の折り曲げツールによって常温で押圧することによって配線基板（上方閉鎖板）表面に沿って折り曲げられ、その後、所定の接合ツールによって導電パッドに半田等によって接合される。
【０００４】
しかしながら、このような方法では、回路基板を良好に折り曲げることができず、回路基板と導電パッドとの接続不良が発生するという問題がある。例えば、折り曲げツールによって回路基板を折り曲げても、その後復元されてしまったり、また例えば、回路基板が撓んでしまったりして、回路基板を十分に折り曲げることができない場合がある。このように折り曲げが不十分な状態で、回路基板を導電パッドに接合すると、接合位置にズレが生じて接続不良が発生するという問題がある。特に、回路基板としてフリップオンフィルム（ＣＯＦ）等の剛性の低いものを用いた場合には、このような問題が発生し易い。
【０００５】
なお、このような問題は、インク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドだけでなく、他の液滴を吐出する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−７４７４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上述した事情に鑑み、回路基板の配線と配線基板の導電パッドとを良好に接合でき、これら配線と導電パッドとの接続不良の発生を防止することができる液体噴射ヘッドの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、ノズル開口に連通する複数の圧力発生室と、各圧力発生室に液滴を吐出するための圧力を付与する圧電素子と基端部側が前記圧電素子に接続される配線を有する回路基板とを含む圧電素子ユニットと、該圧電素子ユニットが収容される収容室を有するヘッドケースと、前記ヘッドケース上に固定され前記回路基板の前記配線の先端部が接続される導電パッドを有する配線基板とを具備し、前記回路基板が、折り曲げ領域を介して前記配線基板上に至るように折り曲げられた状態で前記配線の先端部が前記導電パッドに接続されている液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記圧電素子ユニットを前記収容部に収容した後に、前記回路基板の前記配線を前記配線基板の前記導電パッドに接続するための工程として、加熱手段によって所定温度に加熱された折り曲げツールによって前記回路基板の先端部を前記配線基板上に押圧することにより、当該回路基板に前記折り曲げ領域を形成する折り曲げ工程と、前記回路基板の前記折り曲げ領域よりも基端部側の表面の少なくとも一部を支持部材によって支持した状態で、当該回路基板の先端部を所定の接合ツールによって前記配線基板上に押しつけながら前記配線を前記導電パッドに接合する接合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１の態様では、回路基板の配線と配線基板の導電パッドとを接続する際に、回路基板の撓み等の発生が抑えられるため、回路基板の配線と導電パッドとを確実に接触させて良好に接続することができる。
【０００９】
本発明の第２の態様は、前記支持部材が前記接合ツールに一体的に形成され、前記接合工程では、前記接合ツールによって前記回路基板の表面を支持しながら当該回路基板の先端部を前記配線基板上に押しつけることを特徴とする第１の態様の液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第２の態様では、接合工程において、回路基板の撓み等の発生を比較的容易且つ確実に防止することができる。
【００１０】
本発明の第３の態様は、前記接合工程では、前記収容部の内面と前記回路基板との隙間に前記支持部材を挿入して挟み込むことで、前記回路基板が当該支持部材によって支持されるようにしたことを特徴とする第１の態様の液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第３の態様では、接合工程において、回路基板の撓み等の発生を比較的容易且つ確実に防止することができる。
【００１１】
本発明の第４の態様は、前記回路基板の前記配線と前記配線基板の前記導電パッドとを半田によって接合することを特徴とする第１〜３の何れかの態様の液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第４の態様では、回路基板の配線と配線基板の導電パッドとをより確実に接合して導通させることができる。
【００１２】
本発明の第５の態様は、前記折り曲げ工程においても、前記回路基板の前記折り曲げ領域よりも基端部側の表面の少なくとも一部を前記支持部材によって支持するようにしたことを特徴とする第１〜４の何れかの態様の液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第５の態様では、回路基板を折り曲げる際に発生する回路基板の撓みを防止されるため、回路基板の所定の位置に確実に折り曲げ領域を形成することができる。これにより、これにより、回路基板の配線と導電パッドとを確実に接触させてさらに良好に接続することができる。
【００１３】
本発明の第６の態様は、前記圧電素子をその先端部側が自由端となるようにその一方面側の基端部近傍で固定部材に接合すると共に前記回路基板を前記圧電素子の他方面側に接続することによって前記圧電素子ユニットを形成し、且つ前記回路基板を前記折り曲げ領域近傍で前記固定部材に接着剤によって接合するようにしたことを特徴とする第１〜５の何れかの態様の液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第６の態様では、回路基板を折り曲げる際、又は回路基板の配線と配線基板の導電パッドとを接続する際に、回路基板の撓み等の発生がより確実に抑えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドの一例を示す断面図である。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、複数の圧力発生室１１を有する流路形成基板１２と、各圧力発生室１１に連通する複数のノズル開口１３が穿設されたノズルプレート１４と、流路形成基板１２のノズルプレート１４とは反対側の面に設けられる振動板１５と、該振動板１５上の各圧力発生室１１に対応する領域に設けられる圧電素子１６を有する圧電素子ユニット１７と、振動板１５上に固定されて圧電素子ユニット１７が収容される収容部１８を有するヘッドケース１９とを有する。
【００１５】
流路形成基板１２には、その一方面側の表層部分に、圧力発生室１１が隔壁２０によって区画されてその幅方向で複数並設されている。例えば、本実施形態では、流路形成基板１２には、複数の圧力発生室１１が並設され、各圧力発生室１１の列の外側には、各圧力発生室１１にインクを供給するためのリザーバ２１が、流路形成基板１２を厚さ方向に貫通して設けられている。そして、各圧力発生室１１とリザーバ２１とは、インク供給路２２を介して連通している。インク供給路２２は、本実施形態では、圧力発生室１１よりも狭い幅で形成されており、リザーバ２１から圧力発生室１１に流入するインクの流路抵抗を一定に保持する役割を果たしている。さらに、圧力発生室１１のリザーバ２１とは反対の端部側には、流路形成基板１２を貫通するノズル連通孔２３が形成されている。このような流路形成基板１２は、本実施形態では、シリコン単結晶基板からなり、流路形成基板１２に設けられる上記圧力発生室１１等は、流路形成基板１２をエッチングすることによって形成されている。
【００１６】
この流路形成基板１２の一方面側にはノズル開口１３が穿設されたノズルプレート１４が接着剤や熱溶着フィルムを介して接着され、各ノズル開口１３は、流路形成基板１２に設けられたノズル連通孔２３を介して各圧力発生室１１と連通している。また、流路形成基板１２の他方面側、すなわち、圧力発生室１１の開口面側には振動板１５が接合されて、各圧力発生室１１はこの振動板１５によって封止されている。
【００１７】
この振動板１５は、例えば、樹脂フィルム等の弾性部材からなる弾性膜２４と、この弾性膜２４を支持する、例えば、金属材料等からなる支持板２５との複合板で形成されており、弾性膜２４側が流路形成基板１２に接合されている。例えば、本実施形態では、弾性膜２４は、厚さが数μｍ程度のＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）フィルムからなり、支持板２５は、厚さが数十μｍ程度のステンレス鋼板（ＳＵＳ）からなる。また、振動板１５の各圧力発生室１１に対向する領域内には、圧電素子１６の先端部が当接する島部２６が設けられている。すなわち、振動板１５の各圧力発生室１１の周縁部に対向する領域に他の領域よりも厚さの薄い薄肉部２７が形成されて、この薄肉部２７の内側にそれぞれ島部２６が設けられている。また、本実施形態では、振動板１５のリザーバ２１に対向する領域に、薄肉部２７と同様に、支持板２５がエッチングにより除去されて実質的に弾性膜のみで構成されるコンプライアンス部２８が設けられている。なお、このコンプライアンス部２８は、リザーバ２１内の圧力変化が生じた時に、このコンプライアンス部２８の弾性膜２４が変形することによって圧力変化を吸収し、リザーバ２１内の圧力を常に一定に保持する役割を果たす。
【００１８】
そして、圧電素子ユニット１７を構成する各圧電素子１６は、その活性領域の先端が振動板１５の島部２６に当接した状態で固定されている。
【００１９】
ここで、圧力発生室１１内にインク滴を吐出するための圧力を発生する圧力発生手段である圧電素子１６は、本実施形態では、一つの圧電素子ユニット１７において一体的に形成されている。すなわち、圧電材料２９と電極形成材料３０，３１とを縦に交互にサンドイッチ状に挟んで積層した圧電素子形成部材３２を形成し、この圧電素子形成部材３２を各圧力発生室に対応して櫛歯上に切り分けることによって各圧電素子１６が形成されている。すなわち、本実施形態では、複数の圧電素子１６が一体的に形成されている。そして、この圧電素子１６（圧電素子形成部材３２）の振動に寄与しない不活性領域、すなわち、圧電素子１６の基端部側が固定基板３３に固着されている。そして、圧電素子１６の基端部近傍には、固定基板３３とは反対側の面に、各圧電素子１６を駆動するための信号を供給する配線３４を有する回路基板３５が接続され、本実施形態では、これら圧電素子１６（圧電素子形成部材３２）と固定基板３３と回路基板３５とで圧電素子ユニット１７が構成されている。
【００２０】
そして、このような圧電素子ユニット１７は、圧電素子１６の先端部が上述した振動板１５の島部２６に当接された状態で固定されている。例えば、本実施形態では、上述したように振動板１５上にヘッドケース１９が固定されており、圧電素子ユニット１７は、このヘッドケース１９の収容部１８内に収容されて、圧電素子１６が固定された固定基板３３が、圧電素子１６とは反対側の面でヘッドケース１９に固定されている。
【００２１】
さらに、ヘッドケース１９上には、回路基板３５の各配線３４がそれぞれ接続される複数の導電パッド３６が設けられた配線基板３７が固定されており、ヘッドケース１９の収容部１８は、この配線基板３７によって実質的に塞がれている。配線基板３７には、ヘッドケース１９の収容部１８に対向する領域にスリット状の開口部３８が形成されており、回路基板３５はこの配線基板３７の開口部３８から収容部１８の外側に引き出されている。
【００２２】
ここで、圧電素子ユニット１７を構成する回路基板３５は、例えば、本実施形態では、圧電素子１６を駆動するための駆動ＩＣ（図示なし）が搭載されたチップオンフィルム（ＣＯＦ）からなる。そして、回路基板３５の各配線３４は、その基端部側では、例えば、半田、異方性導電材等によって圧電素子１６を構成する電極形成材料３０，３１に接続されている。一方、先端部側では、各配線３４は配線基板３７の各導電パッド３６に接合されている。具体的には、配線基板３７の開口部３８から収容部１８の外側に引き出された回路基板３５の先端部が配線基板３７の表面に沿って折り曲げられた状態で、各配線３４は配線基板３７の各導電パッド３６に接合されている。
【００２３】
そして、本発明では、以下のような手順で、回路基板３５の各配線３４を配線基板３７の導電パッド３６に接合するようにしている。まず、図２（ａ）に示すように、ヘッドケース１９の収容部１８内に圧電素子ユニット１７が固定された状態で、例えば、金属材料等からなる所定の折り曲げツール１００によって、ヘッドケース１９の収容部１８から配線基板３７の開口部３８を介して外部に突出した回路基板３５の先端部を配線基板３７上に押圧して折り曲げ領域３９を形成する。すなわち、回路基板３５の先端部に折り曲げのクセ付けを行う。このとき、折り曲げツール１００を加熱手段（図示無し）によって略一定の温度、例えば、１００〜２００℃程度に加熱しながら、回路基板３５の折り曲げのクセ付けを行うようにする。これにより、回路基板３５に確実且つ良好に折り曲げ領域３９を形成することができる。すなわち、折り曲げツール１００を回路基板３５から外した後でも、回路基板３５の折り曲げ領域３９は、元の状態に戻ることなく十分な折り曲げ量が確保される。
【００２４】
そして、このように回路基板３５に折り曲げ領域３９を形成してから、図２（ｂ）に示すように、所定温度、例えば、約５００℃に加熱された接合ツール１１０によって、回路基板３５の先端部を配線基板３７上に押しつけながら回路基板３５の各配線３４を予め半田が付着されている導電パッド３６に接合（融着）する。なお、接合ツール１１０を加熱する方法は特に限定されず、例えば、熱電対等を用いて加熱すればよい。
【００２５】
そしてこのとき、回路基板３５の折り曲げ領域３９よりも基端部側の表面の少なくとも一部を、所定の支持部材１２０によって支持する。例えば、本実施形態では、接合ツール１１０を略Ｌ字状に形成し、接合ツール１１０の一部で回路基板３５の折り曲げ領域３９よりも基端部側の表面を支持するようにしている。すなわち、接合ツール１１０に一体的に設けられた支持部材１２０によって回路基板３５の折り曲げ領域３９よりも基端部側の表面を支持するようにしている。
【００２６】
これにより、回路基板３５の各配線３４を配線基板３７の導電パッド３６に接合する際に、回路基板３５が撓んでしまうのを防止することができる。したがって、回路基板３５の配線３４のそれぞれを、対応する配線基板３７の導電パッド３６に確実且つ良好に接続することができる。
【００２７】
なお、本実施形態では、接合ツール１１０に一体的に設けられた支持部材１２０によって回路基板３５の表面を支持するようにしたが、これに限定されず、例えば、図３に示すように、ヘッドケース１９の収容部１８内に、ブロック状の支持部材１２０Ａを挿入して回路基板３５と収容部１８の内面との間に挟み込むようにしてもよい。このようなブロック状の支持部材１２０Ａの材料は、特に限定されないが、例えば、本実施形態では、ヘッドケース１９と同一材料を用いている。なお、収容部１８に挿入した支持部材１２０Ａは、取り除かずに残しておくことが好ましい。上述したように、接合工程では、接合ツール１１０が約５００℃程度に加熱されるため、導電パッド３６の周囲もかなり高い温度まで加熱される。このときに発生する異物がブロック状の支持部材１２０Ａにも付着していると、支持部材１２０Ａを取り除く際に、その異物が他の部分に付着して悪影響を及ぼす虞があるためである。
【００２８】
また、圧電素子ユニット１７を構成する回路基板３５は、図４に示すように、圧電素子１６が固定されている固定基板３３に、接着剤４０、例えば、ＵＶ接着剤等によって固着されていることが好ましい。固着位置は特に限定されないが、できるだけ回路基板３５の折り曲げ領域３９に近いことが好ましい。これにより、接合ツール１１０によって回路基板３５を押圧する際に生じる回路基板３５の撓みを、より確実に防止することができる。
【００２９】
なお、このようなインクジェット式記録ヘッド１０では、インク滴を吐出する際に、圧電素子１６及び振動板１５の変形によって各圧力発生室１１の容積を変化させて所定のノズル開口１３からインク滴を吐出させるようになっている。具体的には、図示しないインクカートリッジからリザーバ２１にインクが供給されると、インク供給路２２を介して各圧力発生室１１にインクが分配される。実際には、圧電素子１６に電圧を印加することにより圧電素子１６を収縮させる。これにより、振動板１５が圧電素子１６と共に変形されて圧力発生室１１の容積が広げられ、圧力発生室１１内にインクが引き込まれる。そして、ノズル開口１３に至るまで内部にインクを満たした後、配線基板を介して供給される記録信号に従い、圧電素子１６の電極形成材料３０及び３１に印加していた電圧を解除する。これにより、圧電素子１６が伸張されて元の状態に戻ると共に振動板１５も変位して元の状態に戻る。結果として圧力発生室１１の容積が収縮して圧力発生室１１内の圧力が高まりノズル開口１３からインク滴が吐出される。
【００３０】
なお、本実施形態では、接合工程においてのみ、支持部材によって、回路基板の接合領域よりも基端部側の領域を支持するようにしたが、勿論、接合工程だけでなく、折り曲げ工程においても、回路基板の接合領域よりも基端部側の領域を支持部材で支持するようにしてもよい。また、折り曲げ工程において支持部材で回路基板を支持する場合でも、接合工程の場合と同様に、支持部材は折り曲げツールと一体的に形成されたものであってもよいし、折り曲げツールとは別部材であってもよい。そして、このように折り曲げ工程においても支持部材によって回路基板を支持するようにすることで、回路基板の撓みの発生をさらに確実に防止して、回路基板の各配線と配線基板の各導電パッドとをより確実且つ良好に接合することができる。
【００３１】
また、本実施形態では、ＣＯＦからなる回路基板を例示したが、回路基板は、ＣＯＦに限定されるものではない。本発明に係る方法は、回路基板がＣＯＦ等の比較的柔らかく変形し易いもので形成されている場合に、特に効果的ではあるが、回路基板がＣＯＦ以外で形成されている場合でも、勿論適用することができる。
【００３２】
以上本発明の一実施形態について説明したが、勿論、本発明は、このような実施形態に限定されるものではないことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】一実施形態に係る記録ヘッドの断面図である。
【図２】一実施形態に係る記録ヘッドの製造工程を示す概略断面図である。
【図３】記録ヘッドの製造工程の変形例を示す概略断面図である。
【図４】記録ヘッドの製造工程の変形例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  記録ヘッド、  １１  圧力発生室、  １２  流路形成基板、  １３  ノズル開口、  １４  ノズルプレート、  １５  振動板、  １６  圧電素子、  １７  圧電素子ユニット、  １８  収容部、  １９  ヘッドケース、  ２０  隔壁、  ２１  リザーバ、  ２２  インク供給路、  ２３  ノズル連通孔、  ２４  弾性膜、  ２５  支持板  ２６  島部、  ２７  薄肉部、  ２８  コンプライアンス部、  ２９  圧電材料、  ３０，３１  電極形成材料、  ３２  圧電素子形成部材、  ３３  固定基板、  ３４  配線、  ３５  回路基板、  ３６  導電パッド、  ３７  配線基板、  ３８  開口部、  ３９  折り曲げ領域、  ４０  接着剤、  １００  折り曲げツール、  １１０  接合ツール、  １２０  支持部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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