(57)【要約】【課題】本発明は、フリップチップ実装時又はワイヤボンディング実装時の破損を抑制すると共に、集積度を高くしても小型化することが可能なインクジェットヘッド及び該インクジェットヘッドを有するインクジェット記録装置を提供することを目的とする。【解決手段】複数のノズル１１１ａが形成されているノズル基板１１１と、ノズル基板１１１上に配置されている振動板１１２ａの間の空間が、隔壁１１２ｂにより隔てられている複数の液室１１０が形成されているインクジェットヘッド１００は、振動板１１２ａの隔壁１１２ｂにより隔てられている空間上に、共通電極１２１、圧電体１２２及び個別電極１２３が順次積層されている圧電素子１２０が形成されていると共に、個別電極１２３から配線１４０が引き出されており、配線１４０と駆動ＩＣ１５０を電気的に接続する電極パッド１４１が配線１４０上に形成されており、電極パッド１４１は、隔壁１１２ｂ上に延在している。【選択図】図１
2012143998.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルが形成されているノズル基板と、前記ノズル基板上に配置されている振動板の間の空間が、隔壁により隔てられている複数の液室が形成されているインクジェットヘッドであって、
前記振動板の前記隔壁により隔てられている空間上に、共通電極、圧電体及び個別電極が順次積層されている圧電素子が形成されていると共に、前記個別電極から配線が引き出されており、
前記配線と駆動回路を電気的に接続する電極パッドが前記配線上に形成されており、
前記電極パッドは、前記隔壁上に延在していることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記電極パッドは、前記液室の長手方向に対して垂直な方向の両側の前記隔壁上に延在していることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記電極パッドは、フリップチップ実装又はワイヤボンディング実装することにより前記駆動回路と接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記電極パッドは、ワイヤボンディング実装することにより前記駆動回路と接続されており、
前記振動板上に、前記液室に液体を供給する流路が形成されている第二の基板及び前記流路と接続されている第二の液室が形成されている第三の基板が順次設けられており、
前記第三の基板上に前記駆動回路が形成されている部材が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記液室は、前記電極パッドが形成されている側の端部の幅が、前記電極パッドが形成されていない領域の幅よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
前記共通電極と前記電極パッドの間に、前記液室の長手方向に対して略垂直な方向に前記共通電極に接触して第二の配線が形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載のインクジェット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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インクジェットプリンタは、普及が進んでいるが、コストダウン、小型化が要求されている。
【０００３】
インクジェットヘッドの製造方法としては、半導体プロセスを利用した微細加工技術であるＭＥＭＳ（ｍｉｃｒｏ  ｅｌｅｃｔｒｏ  ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍｓ）技術が取り入れられている。例えば、液室、振動板、圧電素子等の部品をエッチング、スパッタ、スピンコート等の加工方法を用いて、シリコン基板上に形成することができる。これらの部品を小型化したり、部品の配置を工夫したりすることにより、インクジェットヘッドを小型化することができる。その結果、１枚のシリコン基板から多くのインクジェットヘッドを製造することができ、コストダウンすることができる。
【０００４】
特許文献１には、ノズル開口に連通する圧力発生室が複数の隔壁によって画成される流路形成基板と、流路形成基板の一方面側に振動板を介して設けられた下電極、圧電体層及び上電極からなる圧電素子とを具備するインクジェット式記録ヘッドが開示されている。このとき、流路形成基板の圧電素子側には圧電素子を駆動するための駆動回路が設けられると共に圧電素子と駆動回路とがボンディングワイヤからなる駆動配線を介して接続され、圧電素子と駆動配線との接続部が隔壁に対向する領域に設けられている。
【０００５】
しかしながら、圧電素子と駆動配線との接続部が隔壁に対向する領域に設けられているため、集積度を高くすると、インクジェットヘッドを小型化することができないという問題がある。一方、圧電素子と駆動配線との接続部を流路形成基板に形成されたインク流路に対向する領域に設けると、ボンディングワイヤを接合する際に負荷をかけることにより、流路形成基板が破損するという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来技術が有する問題に鑑み、フリップチップ実装時又はワイヤボンディング実装時の破損を抑制すると共に、集積度を高くしても小型化することが可能なインクジェットヘッド及び該インクジェットヘッドを有するインクジェット記録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】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、複数のノズルが形成されているノズル基板と、前記ノズル基板上に配置されている振動板の間の空間が、隔壁により隔てられている複数の液室が形成されているインクジェットヘッドであって、前記振動板の前記隔壁により隔てられている空間上に、共通電極、圧電体及び個別電極が順次積層されている圧電素子が形成されていると共に、前記個別電極から配線が引き出されており、前記配線と駆動回路を電気的に接続する電極パッドが前記配線上に形成されており、前記電極パッドは、前記隔壁上に延在していることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインクジェットヘッドにおいて、前記電極パッドは、前記液室の長手方向に対して垂直な方向の両側の前記隔壁上に延在していることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のインクジェットヘッドにおいて、前記電極パッドは、フリップチップ実装又はワイヤボンディング実装することにより前記駆動回路と接続されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、前記電極パッドは、ワイヤボンディング実装することにより前記駆動回路と接続されており、前記振動板上に、前記液室に液体を供給する流路が形成されている第二の基板及び前記流路と接続されている第二の液室が形成されている第三の基板が順次設けられており、前記第三の基板上に前記駆動回路が形成されている部材が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、前記液室は、前記電極パッドが形成されている側の端部の幅が、前記電極パッドが形成されていない領域の幅よりも小さいことを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、前記共通電極と前記電極パッドの間に、前記液室の長手方向に対して略垂直な方向に前記共通電極に接触して第二の配線が形成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、インクジェット記録装置において、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、フリップチップ実装時又はワイヤボンディング実装時の破損を抑制すると共に、集積度を高くしても小型化することが可能なインクジェットヘッド及び該インクジェットヘッドを有するインクジェット記録装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のインクジェットヘッドの第一の実施形態を示す部分図である。
【図２】図１の電極パッドの配置の変形例を示す上面図である。
【図３】図１の液室の形状の変形例を示す上面図である。
【図４】図１のインクジェットヘッドの変形例を示す部分断面図である。
【図５】本発明のインクジェットヘッドの第二の実施形態を示す部分断面図である。
【図６】図５のインクジェットヘッドの変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明を実施するための形態を図面と共に説明する。
【００１７】
図１に、本発明のインクジェットヘッドの第一の実施形態を示す。なお、図１（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ断面図及び上面図であり、図１（ｂ）においては、簡略化のため、絶縁層１３０、駆動ＩＣ１５０、アルミパッド１５１、金メッキ１５２及びはんだバンプ１６０の記載を省略した。
【００１８】
インクジェットヘッド１００は、複数の液室１１０が２列千鳥に形成されている。複数の液室１１０は、複数のノズル１１１ａが形成されているノズル基板１１１と、ノズル基板１１１上に配置されている振動板１１２ａ及び隔壁１１２ｂを有する液室基板１１２が、接着剤等を用いて接合されている。即ち、複数の液室１１０は、ノズル基板１１１と振動板１１２ａの間の空間が隔壁１１２ｂにより隔てられている。
【００１９】
ノズル基板１１１を構成する材料としては、特に限定されないが、ステンレス鋼、ポリイミド等が挙げられる。
【００２０】
液室基板１１２は、ＳｉＯ２膜、Ｓｉ３Ｎ４膜等を含む積層構造を有する振動板１１２ａ（エッチストップ層）がスパッタ等により後述する液室１１０に液体を供給する供給口が形成される領域を除く領域に形成されているシリコン基板をエッチングすることにより形成することができる。
【００２１】
液室基板１１２は、厚さが１００μｍ以下であることが好ましい。
【００２２】
振動板１１２ａの厚さは、液室１１０の幅に応じて、適宜選択される。例えば、液室１１０の幅が６０μｍ程度である場合、振動板１１２ａの厚さは、１〜３μｍ程度である。
【００２３】
また、振動板１１２ａ上に、共通電極１２１が形成されており、共通電極１２１の隔壁１１２ｂにより隔てられている空間上に、圧電体１２２及び個別電極１２３が順次積層されている。即ち、振動板１１２ａの隔壁１１２ｂにより隔てられている空間上に、圧電素子１２０が形成されている。
【００２４】
共通電極１２１を形成する方法としては、特に限定されないが、スパッタ等により、白金及びチタンを成膜する方法が挙げられる。
【００２５】
圧電体１２２を形成する方法としては、特に限定されないが、スパッタ、ゾルゲル法等により、成膜した後、エッチング等によりパターニングする方法が挙げられる。
【００２６】
個別電極１２３を形成する方法としては、特に限定されないが、スパッタ等により、白金を成膜した後、エッチング等によりパターニングする方法が挙げられる。
【００２７】
また、圧電素子１２０が形成されている振動板１１２ａ上に、絶縁層１３０が形成されている。さらに、絶縁層１３０の隔壁１１２ｂにより隔てられている空間上に、コンタクトホール１３１を介して、個別電極１２３から配線１４０が引き出されている。また、フリップチップ実装することにより、それぞれの配線１４０と駆動ＩＣ１５０を電気的に接続する電極パッド１４１が、それぞれの配線１４０上に２列千鳥となるように形成されている。このとき、電極パッド１４１は、液室１１０の長手方向に対して垂直な方向の両側の隔壁１１２ｂ上に延在している。
【００２８】
このように、隔壁１１２ｂにより隔てられている空間上に電極パッド１４１が形成されているため、集積度を高くしてもインクジェットヘッド１００を小型化することができる。また、液室１１０の長手方向に対して垂直な方向の両側の隔壁１１２ｂ上に電極パッド１４１が延在しているため、フリップチップ実装時の破損を抑制することができる。
【００２９】
なお、電極パッド１４１は、図２（ａ）に示すように、隔壁１１２ｂにより隔てられている空間上に形成されていると共に、液室１１０の長手方向に対して平行な方向の一側の隔壁１１２ｂ上に延在していてもよい。このとき、電極パッド１４１は、図２（ｂ）に示すように、液室１１０の長手方向に対して垂直な方向の両側の隔壁１１２ｂ上にさらに形成されていてもよい。
【００３０】
また、電極パッド１４１は、図２（ｃ）に示すように、隔壁１１２ｂにより隔てられている空間上に形成されていると共に、液室１１０の長手方向に対して垂直な方向の一側の隔壁１１２ｂ上に延在していてもよい。このとき、電極パッド１４１は、図２（ｄ）に示すように、液室１１０の長手方向に対して平行な方向の一側の隔壁１１２ｂ上にさらに形成されていてもよい。
【００３１】
配線１４０としては、特に限定されないが、アルミ配線等が挙げられる。
【００３２】
電極パッド１４１としては、特に限定されないが、ニッケルメッキ、金メッキ等が挙げられる。
【００３３】
電極パッド１４１は、厚さが１０μｍ以上であることが好ましい。電極パッド１４１の厚さが１０μｍ未満であると、フリップチップ実装時（又はワイヤボンディング実装時）の負荷による撓みが大きくなって、接合信頼性が低下することがある。
【００３４】
駆動ＩＣ１５０の実装面側には、電極パッド１４１に対応する位置に、アルミパッド１５１及び金メッキ１５２が順次積層されており、電極パッド１４１及び金メッキ１５２の間に、はんだバンプ１６０が形成されている。駆動ＩＣ１５０は、ダイボンダー等により、電極パッド１４１に対して位置決めされ、加熱して、圧接することにより接合することができる。
【００３５】
なお、はんだバンプの代わりに、金バンプを用いてもよい。
【００３６】
液室１１０は、電極パッド１４１が形成されている側の端部の幅が、電極パッド１４１が形成されていない領域の幅よりも小さいことが好ましい。これにより、フリップチップ実装時の破損をさらに抑制することができる。
【００３７】
具体的には、液室１１０は、図３（ａ）に示すように、電極パッド１４１が形成されている側の端部を上面視すると、Ｒ形状であってもよいし、図３（ｂ）に示すように、電極パッド１４１が形成されている側の端部を上面視すると、テーパ形状であってもよい。
【００３８】
なお、液室１１０の電極パッド１４１が形成されている側の端部を上面視した形状としては、Ｒ形状、テーパ形状に限定されない。
【００３９】
図４に、インクジェットヘッド１００の変形例を示す。インクジェットヘッド１００Ａは、共通電極１２１と絶縁層１３０の間の電極パッド１４１により囲まれている領域に、コンタクトホール１３２を介して表面に露出している配線１７０が形成されている以外は、インクジェットヘッド１００と同一の構成である。これにより、フリップチップ実装時の破損をさらに抑制することができる。また、共通電極１２１に電圧を入力する端子からの、液室１１０の長手方向に対して略垂直な方向の距離が大きい程、抵抗値が漸増することを抑制できる。
【００４０】
図５に、本発明のインクジェットヘッドの第二の実施形態を示す。インクジェットヘッド２００は、振動板１１２ａ上に接合されており、それぞれの液室１１０に液体を供給する流路（不図示）及びボンディングワイヤ２２０が貫通する開口部２１２が形成されている液体供給基板２１０上に駆動ＩＣ１５０が設置されていると共に、ワイヤボンディング実装されている以外は、インクジェットヘッド１００と同一の構成である。インクジェットヘッド２００は、電極パッド１４１がボンディングワイヤ２２０により駆動ＩＣ１５０と接続されている。このため、インクジェットヘッド２００を駆動ＩＣ１５０の大きさに依存せずに、小型化することができる。また、ワイヤボンディング実装時の破損を抑制することができる。
【００４１】
液体供給基板２１０を構成する材料としては、特に限定されないが、ガラス、シリコン等が挙げられる。
【００４２】
図６に、インクジェットヘッド２００の変形例を示す。インクジェットヘッド２００Ａは、液体供給基板２１０に接合されているフレーム基板２３０上に駆動ＩＣ１５０がＦＰＣ２４０と共に接合されている以外は、インクジェットヘッド２００と同一の構成である。このため、インクジェットヘッド２００Ａの幅を小さくすることができる。また、液体供給基板２１０には、それぞれの液室１１０に液体を供給する流路２１１及びボンディングワイヤ２２０が貫通する開口部２１２が形成されている。さらに、フレーム基板２３０には、複数の流路２１１と接続されている共通液室２３１及びボンディングワイヤ２２０が貫通する開口部２３２が形成されている。このとき、共通液室２３１は、液室１１０の一部を含む領域上に形成されているため、インクジェットヘッド２００Ａをさらに小型化することができる。
【００４３】
液室基板１１２には、流路２１１から液室１１０に液体を供給する供給口１１２ｃ及び液室１１０に液体を供給する際に抵抗となる抵抗部１１２ｄが形成されている。抵抗部１１２ｄは、液室１１０よりも幅を小さくすることにより、抵抗として機能している。
【００４４】
液室基板１１２の供給口１１２ｃ及び抵抗部１１２ｄを形成する方法としては、特に限定されないが、エッチング等が挙げられる。
【００４５】
液体供給基板２１０の流路２１１及び開口部２１２を形成する方法としては、特に限定されないが、エッチング等が挙げられる。
【００４６】
フレーム基板２３０の共通液室２３１及び開口部２３２を形成する方法としては、特に限定されないが、エッチング等が挙げられる。
【００４７】
インクジェットヘッド２００Ａにおいては、共通液室２３１から、流路２１１及び供給口１１２ｄを経て、液室１１０に液体が供給される。
【００４８】
ＦＰＣ２４０には、駆動ＩＣ１５０の端子に相当する位置に電極がパターニングされており、配線により信号、電力の入力が可能となっている。駆動ＩＣ１５０に入力された信号、電力により、アクチュエータである圧電素子１２０に電圧が印加されると、圧電素子１２０は液室１１０を加圧し、ノズル１１１ａから液体が吐出される。
【００４９】
フレーム基板２３０上には、共通液室２３１を塞ぐために、ダンパ膜２５０が接合されている。ダンパ膜２５０は、切り欠き２５１ａが形成されている補強板２５１に樹脂フィルム２５２が張り合わされている。
【００５０】
駆動ＩＣ１５０を覆うように、天板２６０が補強板２５１に接合されており、封止材２７０が注入されている。
【００５１】
本発明のインクジェット記録装置としては、本発明のインクジェットヘッドを有していれば、特に限定されない。
【符号の説明】
【００５２】
１００、１００Ａ    インクジェットヘッド
１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ    液室
１１１    ノズル基板
１１１ａ    ノズル
１１２    液室基板
１１２ａ    振動板
１１２ｂ    隔壁
１１２ｃ    供給口
１２０    圧電素子
１２１    共通電極
１２２    圧電体
１２３    個別電極
１３０    絶縁層
１３１、１３２    コンタクトホール
１４０    配線
１４１    電極パッド
１５０    駆動ＩＣ
１５１    アルミパッド
１５２    金メッキ
１６０    はんだバンプ
１７０    配線
２００、２００Ａ    インクジェットヘッド
２１０    液体供給基板
２１１    流路
２２０    ボンディングワイヤ
２３０    フレーム基板
２３１    共通液室
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５３】
【特許文献１】特開２００１−２７０１２５号公報
【図１】
2012143998.tif 000003
【図２】
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【図３】
2012143998.tif 000005
【図４】
2012143998.tif 000006
【図５】
2012143998.tif 000007
【図６】
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