(57)【要約】【課題】湿気等の外部環境に影響されることなく信頼性の高いインクジェット式記録ヘッドを提供する。【解決手段】インクを吐出するノズル孔と、該ノズル孔に連通する圧力発生室が形成されたノズル基板と、ノズル基板の一方の面に設けられ圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧電素子と、を備えたインクジェット式記録ヘッドにおいて、圧電素子に駆動信号を伝送する配線基板と、圧電素子と配線基板に設けられた端子部を電気的に接続する配線部材と、圧電素子と端子部と配線部材とを覆って封止する封止キャップと、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出するノズル孔と、該ノズル孔に連通する圧力発生室が形成されたノズル基板と、
前記ノズル基板の一方の面に設けられ前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧電素子と、を備えたインクジェット式記録ヘッドにおいて、
前記圧電素子に駆動信号を伝送する配線基板と、
前記圧電素子と前記配線基板に設けられた端子部を電気的に接続する配線部材と、
前記圧電素子と前記端子部と前記配線部材とを覆って封止する封止キャップと、を有することを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
【請求項２】
前記封止キャップには、前記配線基板が挿通される開口部が形成され、
前記開口部の内面と前記配線基板とは、樹脂を挟んで接合され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式記録ヘッド。
【請求項３】
前記配線基板は、フレキシブルプリント配線基板であることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項４】
前記配線部材は、ボンディングワイヤであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項５】
前記封止キャップの材料は、樹脂または金属であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項６】
前記封止キャップには、放熱フィン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１項に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【請求項７】
前記ノズル基板は、
インクを吐出するノズル孔が形成されたノズルプレートと、
前記ノズル孔に連通する圧力発生室と該圧力発生室にインクを供給するインク供給路が形成されたボディプレートと、を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット式記録ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴吐出法（インクジェット法）は、高精細な画像を形成することが可能なことから、その用途はさらに拡大し、画像形成のみならずマイクロデバイスの製造等に用いることが提案されている。この液滴吐出法は、半導体デバイスにおける配線を形成する為の材料を含んだ機能液（インク）を液滴状にして液滴吐出ヘッド（インクジェット式記録ヘッド）より吐出し、基体上に所望の配線パターンを形成する方法である。
【０００３】
通常、液滴吐出ヘッドは、機能液を吐出するノズル孔と、該ノズル孔に連通する圧力発生室および該圧力発生室間を連続させる連通部（インク供給路）とを備えたノズル基板と、このノズル基板の一方の面側に設けられた圧電素子と、該圧電素子を駆動するためのドライバＩＣ（半導体素子）等から構成され、圧電素子とドライバＩＣとはボンディングワイヤなどを用いて電気的に接続されたものとなっている。
【０００４】
そして、このような構成の液滴吐出ヘッドにおいて、圧電素子が外部の湿気等の影響により劣化するのを防止する為に、圧電素子を封止し外部環境から遮断する封止部材を設けた構成の液滴吐出ヘッドが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−６２０３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前述のような構成の液滴吐出ヘッドにおいては、圧電素子は勿論のこと、圧電素子とドライバＩＣとを接続するボンディングワイヤ等も外部の湿気等の影響を大きく受け経年劣化するものである。しかしながら、特許文献１に記載の液滴吐出ヘッドは、圧電素子のみを封止する構成であり、ボンディングワイヤは、外部環境下に配置されている。この為、外部の湿気等の影響によりボンディングワイヤが劣化し、装置の信頼性が大きく損なわれるといった問題がある。
【０００６】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、湿気等の外部環境に影響されることなく信頼性の高いインクジェット式記録ヘッド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】
上記目的は、下記の１乃至７のいずれか１項に記載の発明によって達成される。
【０００８】
１．インクを吐出するノズル孔と、該ノズル孔に連通する圧力発生室が形成されたノズル基板と、
前記ノズル基板の一方の面に設けられ前記圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧電素子と、を備えたインクジェット式記録ヘッドにおいて、
前記圧電素子に駆動信号を伝送する配線基板と、
前記圧電素子と前記配線基板に設けられた端子部を電気的に接続する配線部材と、
前記圧電素子と前記端子部と前記配線部材とを覆って封止する封止キャップと、を有することを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
【０００９】
２．前記封止キャップには、前記配線基板が挿通される開口部が形成され、
前記開口部の内面と前記配線基板とは、樹脂を挟んで接合されていることを特徴とする前記１に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【００１０】
３．前記配線基板は、フレキシブルプリント配線基板であることを特徴とする前記１または２に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【００１１】
４．前記配線部材は、ボンディングワイヤであることを特徴とする前記１乃至３のいずれか１項に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【００１２】
５．前記封止キャップの材料は、樹脂または金属であることを特徴とする前記１乃至４のいずれか１項に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【００１３】
６．前記封止キャップには、放熱フィンが形成されていることを特徴とする前記１乃至５のいずれか１項に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【００１４】
７．前記ノズル基板は、
インクを吐出するノズル孔が形成されたノズルプレートと、
前記ノズル孔に連通する圧力発生室と該圧力発生室にインクを供給するインク供給路が形成されたボディプレートと、を有することを特徴とする前記１乃至６のいずれか１項に記載のインクジェット式記録ヘッド。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、圧電素子と、該圧電素子に駆動信号を伝送する配線基板に設けられた端子部と、圧電素子と配線基板の端子部を電気的に接続する配線部材と、を封止キャップにより覆って封止する構成とした。
【００１６】
すなわち、湿気等の外部環境の影響により劣化し易い圧電素子、配線基板の端子部、及び配線部材を封止キャップにより覆って封止し、外部環境から遮断する構成としたので、信頼性の高いインクジェット式記録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】
【００１７】
以下図面に基づいて、本発明に係るインクジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッドと略称する。）の実施の形態を説明する。尚、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。
【００１８】
最初に本発明の実施形態に係る記録ヘッドの構成を図１、図２を用いて説明する。図１は、記録ヘッド１を下側から見た斜視図、図２は、図１におけるＡ−Ａ′側断面を上下反転させた図であり、記録ヘッド１の概略構成を示す。
【００１９】
記録ヘッド１の要部は、図１、図２に示すように、ノズル基板５、振動板３０、補強板４０、圧電素子７０、フレキシブルプリント配線基板（以下、ＦＰＣと記する。）６０、及び封止キャップ５０等から構成される。
【００２０】
圧電素子７０に外部の図示しない駆動回路から駆動信号が印加されると、圧電素子７０は振動し、振動板３０を励振する。振動板３０が励振されると、この振動がノズル基板５を構成する後述のボディプレート２０に形成されインクを収容する圧力発生室２０１の圧力を変化させ、ノズルプレート１０に形成されたノズル孔１０１からインク滴を吐出させる。
【００２１】
ノズル基板５は、ノズルプレート１０、ボディプレート２０等から構成される。
【００２２】
ノズルプレート１０には、インクを吐出する複数のノズル孔１０１が形成されている。
【００２３】
ノズルプレート１０の上面側には、ボディプレート２０が配置されている。ボディプレート２０の下面とノズルプレート１０とは、例えば接着剤や熱溶着フィルム等を介して固定されている。ボディプレート２０は、シリコンやガラス、セラミックス材料等で構成することが可能であり、本実施形態の場合にはシリコンによって形成されている。
【００２４】
ボディプレート２０の内側には、ノズルプレート１０や振動板３０を接合することにより構成される、圧力発生室２０１、インク供給路２０２等が形成されている。圧力発生室２０１は、複数のノズル孔１０１に対応して形成されている。圧力発生室２０１は、インクを収容し、記録ヘッド１の動作時に印加される圧力によってノズルプレート１０に形成された複数のノズル孔１０１からインクを吐出するようになっている。また、インク供給路２０２は、後述のインク供給パイプ９０から供給されたインクを圧力発生室２０１に供給する。
【００２５】
一方、ボディプレート２０の上面側には、振動板３０が配置されている。この振動板３０は、ボディプレート２０側から順に弾性膜３０１と下電極膜３０２とを積層した構造となっている。ボディプレート２０側に配される弾性膜３０１は、例えば１〜２μｍ程度の厚さの酸化シリコン膜からなるものであり、下電極膜３０２は、例えば０．２μｍ程度の厚さの金属膜からなるものである。本実施形態において、下電極膜３０２は、複数の圧電素子７０の共通電極として機能するものとなっている。
【００２６】
振動板３０の上面側には、振動板３０を変形させるための圧電素子７０が配置されている。圧電素子７０は、下電極膜３０２側から順に圧電体膜７０１と上電極膜７０２とを積層した構造となっている。圧電体膜７０１は、例えば１μｍ程度の厚さのＰＺＴ膜等からなるものであり、上電極膜７０２は、例えば０．１μｍ程度の厚さの金属膜からなるものである。また、上電極膜７０２の上面には、ＦＰＣ６０と接続する為の、例えばＡｕなどからなるリード電極７０３が形成されている。
【００２７】
尚、圧電素子７０の概念としては、圧電体膜７０１及び上電極膜７０２に加えて、下電極膜３０２を含むものであってもよい。下電極膜３０２は、圧電素子７０として機能する一方、振動板３０としても機能するからである。本実施形態では、弾性膜３０１及び下電極膜３０２が振動板３０として機能する構成を採用しているが、弾性膜３０１を省略して下電極膜３０２が弾性膜３０１を兼ねる構成とすることもできる。また、圧電素子７０は、複数のノズル孔１０１及び圧力発生室２０１に対応するように複数設けられている。
【００２８】
振動板３０の上面側には、ノズル基板５を補強する補強板４０が配置されている。補強板４０の両側周縁には、外部の図示しない駆動回路から駆動信号を伝送するＦＰＣ６０（配線基板）が配置されている。また、ＦＰＣ６０の上面には、圧電素子７０と接続する為の、接続端子６０１（端子部）が形成されている。そして、ＦＰＣ６０の接続端子６０１と、圧電素子７０のリード電極７０３との間は、ボンディングワイヤ７０５（配線部材）によって接続されている。
【００２９】
ここで、補強板４０の上面側には、封止キャップ５０が設けられている。封止キャップ５０は、樹脂材料または金属材料からなり、圧電素子７０、ＦＰＣ６０の接続端子６０１、及びボンディングワイヤ７０５等を覆うように配置されている。そして、補強板４０と封止キャップ５０とは、図示しない接着樹脂等からなる接着層によって貼り合わされている。また、封止キャップ５０の両側面には、ＦＰＣ６０が挿通される開口部５０１が形成され、開口部５０１の内面とＦＰＣ６０の上面とはシリコン樹脂５０３を挟んで貼り合わされている。また、補強板４の中央部の上面側には、吸湿剤８０が設けられている。
【００３０】
ここで、本発明の実施形態に係る記録ヘッド１の製造工程を図３を用いて説明する。図３（ａ）乃至図３（ｇ）は、記録ヘッド１の製造工程を示す模式図であり、図３（ａ）乃至図３（ｇ）の各図中、紙面上図は平面図、紙面下図は、側断面図を示す。
【００３１】
最初に、ガラスプレート１５を挟んでノズルプレート１０とボディープレート２０を陽極接合し、ノズル基板５を形成する（図３（ａ））。
【００３２】
次に、ノズル基板５の上面側に、弾性膜３０１と下電極膜３０２とが積層された振動板３０を接合する（図３（ｂ））。
【００３３】
次に、振動板３０の上面側に、圧電体膜７０１と上電極膜７０２とが積層された圧電素子７０を配置する（図３（ｃ））。
【００３４】
次に、振動板３０の上面側に、補強版４０を接合する（図３（ｄ））。
【００３５】
次に、補強板４０の両側周縁に、ＦＰＣ６０を接合し、ＦＰＣ６０の接続端子６０１と、圧電素子７０のリード電極７０３との間を、ボンディングワイヤ７０５によって接続する（図３（ｅ））。
【００３６】
次に、補強板４０の上面側に、封止キャップ５０を接合し、圧電素子７０、ＦＰＣ６０の接続端子６０１、及びボンディングワイヤ７０５を封止する。この時、封止キャップ５０の両側面に形成された開口部５０１の内面とＦＰＣ６０の上面とはシリコン樹脂５０３を挟んで貼り合わせる（図３（ｆ））。
【００３７】
最後に、インク供給パイプ９０を結合して、記録ヘッド１を完成する（図３（ｇ））。
【００３８】
このように本発明の実施形態に係る記録ヘッド１においては、圧電素子７０と、該圧電素子７０に駆動信号を伝送するＦＰＣ６０に設けられた接続端子６０１と、圧電素子７０に設けられたリード電極７０３とＦＰＣ６０の接続端子６０１を電気的に接続するボンディングワイヤ７０５と、を封止キャップ５０により覆って封止する構成とした。
【００３９】
すなわち、湿気等の外部環境の影響により劣化し易い圧電素子７０、ＦＰＣ６０の接続端子６０１、及びボンディングワイヤ７０５を封止キャップ５０により覆って封止し、外部環境から遮断する構成としたので、信頼性の高いインクジェット式記録ヘッドを実現することが可能となる。
【００４０】
また、補強板４０と封止キャップ５０とは、接着樹脂等からなる接着層によって貼り合わせる構成としたので、封止キャップ５０と接着剤層との界面からの水分や湿気の侵入が防止される。さらに、封止キャップ５０の両側面に形成されたＦＰＣ６０が挿通される開口部５０１の内面とＦＰＣ６０の上面とはシリコン樹脂５０３を挟んで貼り合わせる構成としたので、封止キャップ５０の開口部５０１とＦＰＣ６０との隙間から水分や湿気の侵入が防止される。また、ＦＰＣ６０がシリコン樹脂５０３を介して封止キャップ５０により接合されることにより、ＦＰＣ６０を屈曲した時の外部負荷による断線や補強板４０からの剥離が防止される。
【００４１】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は前述の実施の形態に限定して解釈されるべきでなく、適宜変更、改良が可能であることは勿論である。例えば、本実施形態における封止キャップ５０は、図４に示すような形状であるが、図５に示すように、封止キャップ５０の上面側に放熱フィン５０５を形成するようにしてもよい。これにより、圧電素子７０の駆動時に発生する熱を逃がすことができ、インクを安定して吐出させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドを下側から見た斜視図である。
【図２】インクジェット式記録ヘッドの側断面を示す図である。
【図３】インクジェット式記録ヘッドの製造工程を示す図である。
【図４】封止キャップの外観を示す斜視図である。
【図５】封止キャップの別例による外観を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  インクジェット式記録ヘッド（記録ヘッド）
５  ノズル基板
１０  ノズルプレート
１０１  ノズル孔
１５  ガラスプレート
２０  ボディプレート
２０１  圧力発生室
２０２  インク供給路
３０  振動板
３０１  弾性膜
３０２  下電極膜
４０  補強板
５０  封止キャップ
５０１  開口部
５０３  シリコン樹脂
５０５  放熱フィン
６０  フレキシブルプリント配線基板（ＦＰＣ）
６０１  接続端子
７０  圧電素子
７０１  圧電体膜
７０２  上電極膜
７０３  リード電極
７０５  ボンディングワイヤ
８０  吸湿剤
９０  インク供給パイプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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