JP2002103614A

JP2002103614A - インクジェットヘッド

Info

Publication number: JP2002103614A
Application number: JP2000303548A
Authority: JP
Inventors: Katsuaki Komatsu; 克明小松
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2000-10-03
Filing date: 2000-10-03
Publication date: 2002-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】１枚のウェハーからの取り数が多く、極めて生
産性の高いインクジェットヘッドの提供。【解決手段】圧電素子１２を含む基板１１に該圧電素子
１２側から複数列の溝を並設し、該溝側にカバー基板１
３を固着することにより圧電素子１２からなる駆動壁１
４とチャンネル部１５とを交互に形成すると共に、駆動
電極１６に電圧を印加することにより駆動壁１４をせん
断変形させてチャンネル部１５内のインクを吐出させる
インクジェットヘッドにおいて、上記駆動電極１６は、
少なくとも駆動壁１４の側面から駆動壁１４の上面に延
設され且つ該駆動壁１４の上面において隣接する駆動電
極１６との間が電気的に分離して形成されると共に、上
記カバー基板１３裏面に、各駆動電極１６に対応して電
気的に接続することにより該駆動電極１６に電圧を印加
するための電極１７ａが形成され、該カバー基板１３を
各駆動壁１４上面に接合することにより上記電極１７ａ
と各駆動電極１６とが電気的に接続されることを特徴と
するインクジェットヘッド。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットヘ
ッドに関し、特に、チャンネル部を区画する駆動壁に電
界を印加することにより該駆動壁をせん断変形させてチ
ャンネル部内のインクを吐出させるようにしたシェアモ
ード型のインクジェットヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、チャンネル部を区画する駆動壁に
電界を印加することにより該駆動壁をせん断変形させて
チャンネル部内のインクを吐出させるようにしたシェア
モード型のインクジェットヘッドが知られている。

【０００３】かかるインクジェットヘッドは、図１４に
示すように、圧電素子を含む基板１００に円盤状のブレ
ードを用いて複数列の溝の加工を基板途中から行い、そ
の後、該溝側にカバー基板１０１を固着することにより
圧電素子からなる駆動壁１０２とチャンネル部１０３と
を交互に形成すると共に、上記駆動壁１０２に駆動電極
１０４をメッキ処理等により形成し、該駆動電極１０４
に電圧を印加することにより駆動壁１０２をせん断変形
させてチャンネル部１０３内のインクをノズルプレート
１０５のノズル孔１０６から吐出させるようになってい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のインクジェ
ットヘッドでは、チャンネル部１０３は円盤状のブレー
ドにより基板途中から溝加工されるため、該チャンネル
部１０３には徐々に浅くなる円弧部１０３ａが形成され
ている。駆動電極１０４はこの円弧部１０３ａを利用し
てチャンネル部１０３内から外部へ取り出し、プリント
基板１０７とボンディングワイヤ１０８を介して電気的
に接続されることで電圧が印加されるようになっている
ため、インクジェットヘッドの長さ（チャンネル部１０
３に沿う方向の長さ）が実際に駆動される部分の駆動壁
１０２ａの長さよりも長くなり、それだけ基板からの取
り数（１枚のウェハーから取れるヘッド数）が少なくな
る。

【０００５】例えば、駆動壁１０２の長さが３ｍｍの場
合であっても、円弧部１０３ａの長さが４ｍｍ、平坦な
部分が３ｍｍとすると、ヘッドの長さは１０ｍｍとな
り、ウェハーの長さが５０ｍｍであっても、外周の耳を
取り除いて１枚のウェハーから製造できるのはたった４
ヘッドということになり、極めて生産性が悪いという問
題があった。

【０００６】そこで、本発明の課題は、１枚のウェハー
からの取り数が多く、極めて生産性の高いインクジェッ
トヘッドを提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題は、以下の発明
よって解決される。

【０００８】請求項１記載の発明は、圧電素子を含む基
板に該圧電素子側から複数列の溝を並設し、該溝側にカ
バー基板を固着することにより圧電素子からなる駆動壁
とチャンネル部とを交互に形成すると共に、駆動電極に
電圧を印加することにより駆動壁をせん断変形させてチ
ャンネル部内のインクを吐出させるインクジェットヘッ
ドにおいて、上記駆動電極は、少なくとも駆動壁の側面
から駆動壁の上面に延設され且つ該駆動壁の上面におい
て隣接する駆動電極との間が電気的に分離して形成され
ると共に、上記カバー基板裏面に、各駆動電極に対応し
て電気的に接続することにより該駆動電極に電圧を印加
するための電極が形成され、該カバー基板を各駆動壁上
面に接合することにより上記電極と各駆動電極とが電気
的に接続されることを特徴とするインクジェットヘッド
である。

【０００９】駆動電極に導通する電極をカバー基板から
取り出すようにしているため、従来のように溝の円弧部
を利用して取り出す必要がなく、各チャンネル部をスト
レートで短くコンパクトに形成できる。これにより、１
枚のウェハーからの取り数を多くすることができる。

【００１０】請求項２記載の発明は、前記カバー基板裏
面の電極と各駆動電極とは、異方性導電接着層を介して
電気的機械的に接続されていることを特徴とする請求項
１記載のインクジェットヘッドである。

【００１１】これにより、機械的接続と同時に、カバー
基板裏面の電極と各駆動電極の電気的接続を同時且つ容
易に行うことができる。

【００１２】請求項３記載の発明は、前記カバー基板に
は、各チャンネル部に対応する貫通孔が設けられ、該貫
通孔を介してカバー基板裏面の電極と導通する上面電極
がカバー基板上面に設けられていることを特徴とする請
求項１又は２記載のインクジェットヘッドである。

【００１３】これにより駆動電極に導通する電極をカバ
ー基板の上面から取り出すことができ、従来のように円
弧部を利用して取り出す必要がなく、ストレートで短い
チャンネル部を一体で形成でき、生産性を上げることが
できる。

【００１４】請求項４記載の発明は、前記駆動電極には
電極保護膜が形成され、該電極保護膜の形成後にカバー
基板が接合されていることを特徴とする請求項１、２又
は３記載のインクジェットヘッドである。

【００１５】これによれば、電極保護膜はカバー基板の
接合後に形成される狭いチャンネル部内に入り込むこと
が保護膜形成の条件にならないことから、材料と製法の
選択範囲が広がるようになる。

【００１６】請求項５記載の発明は、前記カバー基板の
長さは、前記圧電素子を含む基板よりも長いことを特徴
とする請求項１、２、３又は４記載のインクジェットヘ
ッドである。

【００１７】これによれば、カバー基板にヘッド駆動用
ＩＣを実装したり、マニホールドを先に組み付ける、と
いった設計、製造上の自由度が上がる効果がある。

【００１８】請求項６記載の発明は、前記カバー基板に
ヘッド駆動用ＩＣが実装されていることを特徴とする請
求項５記載のインクジェットヘッドである。

【００１９】駆動電極はヘッド駆動用ＩＣの出力端子に
接続することが必要である。このようにカバー基板にヘ
ッド駆動用ＩＣが実装されていることで、ヘッド駆動用
ＩＣへの接続を簡略化できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて説明する。

【００２１】図１は、本発明に係るインクジェットヘッ
ドの第１の実施形態を示す部分破断斜視図、図２は図１
に示すインクジェットヘッドの縦断面図である。

【００２２】インクジェットヘッド１は、基板１１の上
面に圧電素子１２を設け、該圧電素子１２側から複数列
の溝を並設すると共に、該溝側からカバー基板１３を固
着することにより、基板１１とカバー基板１３との間
に、駆動壁１４とチャンネル部１５とを交互に形成して
いる。なお、駆動壁１４及びチャンネル部１５の数は図
示するものに限定されない。

【００２３】上記チャンネル部１５の形状は、溝の両側
壁が垂直方向に向いており、そして互いに平行である。
また、従来のように円盤状のブレードによる円弧部が形
成されず、その入口から出口に亘る長さ方向で大きさと
形状が変わらないストレートタイプである。チャンネル
部１５がストレートタイプであることにより、泡抜けが
良く、電力効率が高く、発熱が少なく、高速応答性が良
い。

【００２４】なお、本明細書において「長さ」というと
きは、このチャンネル部１５を構成する溝の方向に沿う
長さのことをいう。

【００２５】圧電素子１２としては、電界を加えること
により変形を生じる公知の圧電材料基板からなり、有機
材料からなる基板、非金属性の基板などがある。特に、
非金属製の圧電材料基板が好ましく、成形、焼成等の工
程を経て形成される圧電セラミックス基板、又は成形、
焼成を必要としないで形成される基板等がある。

【００２６】有機材料としては、ポリフッ化ビニリデン
等の有機ポリマーや、有機ポリマーと無機物とのハイブ
リッド材料等が挙げられる。

【００２７】成形、焼成等の工程を経て形成される圧電
セラミックス基板としては、チタン酸ジルコン酸鉛（商
品名「ＰＺＴ」）が好ましい。

【００２８】ＰＺＴとしては、ＰＺＴ（ＰｂＺｒＯ₃−
ＰｂＴｉＯ₃）と、第三成分添加ＰＺＴがある。添加す
る第三成分としてはＰｂ（Ｍｇ_1/2Ｎｂ_2/3）Ｏ₃、Ｐｂ
（Ｍｎ₁ _/3Ｓｂ_2/3）Ｏ₃、Ｐｂ（Ｃｏ_1/3Ｎｂ_2/3）Ｏ₃等
があり、さらにＢａＴｉＯ₃、ＺｎＯ、ＬｉＮｂＯ₃、Ｌ
ｉＴａＯ₃等を用いてもよい。

【００２９】また、成形、焼成を必要としないで形成さ
れる基板として、例えば、ゾル−ゲル法、積層基板コー
ティング等で形成することができる。ゾル−ゲル法によ
れば、ゾルは所定の化学組成を持つ均質な溶液に、水、
酸あるいはアルカリを添加し、加水分解等の化学変化を
起こさせることによって調整される。さらに、溶媒の蒸
発や冷却等の処理を加えることによって、目的組成の微
粒子あるいは非金属性、無機微粒子の前躯体を分散した
ゾルが作成され、基板とすることができる。異種元素の
微量添加も含めて、化学組成の均一な化合物を得ること
ができる。出発原料に、一般にケイ酸ナトリウム等の水
に可溶な金属塩あるいは金属アルコキシドが用いられ、
金属アルコキシドは、一般式Ｍ（ＯＲ）ｎで表される化
合物で、ＯＲ基が強い塩基性を持つため容易に加水分解
され、有機高分子のような縮合過程を経て、金属酸化物
あるいはその水和物に変化する。

【００３０】また、積層基板のコーティング法として
は、気相から析出させる蒸着法があり、気相からセラミ
ック基板を作成する方法は、物理的手段による蒸着法
と、気相から基板表面に化学反応により析出させる化学
析出法の二通りに分類される。更に、物理蒸着法（ＰＶ
Ｄ）は、真空蒸着法、スパッター法、イオンプレーティ
ング法等に細分され、また化学的方法は、気相化学反応
法（ＣＶＤ）、プラズマＣＶＤ法などがある。物理蒸着
法（ＰＶＤ）としての真空蒸着法は、真空中で対象とす
る物質を加熱して蒸発させ、その蒸気を基板上に付着さ
せる方法で、スパッター法は目的物質（ターゲット）に
高エネルギー粒子を衝突させ、ターゲット表面の原子・
分子が衝突粒子と運動量を交換して、表面からはじきだ
されるスパッタリング現象を利用する方法である。また
イオンプレーティング法は、イオン化したガス雰囲気中
で蒸着を行う方法である。また、ＣＶＤ法では、膜を構
成する原子・分子あるいはイオンを含む化合物を気相状
体にしたのち、適当なキャリヤーガスで反応部に導き、
加熱した基板上で反応あるいは反応析出させることによ
って膜を形成し、プラズマＣＶＤ法はプラズマエネルギ
ーで気相状態を発成させ、４００℃〜５００℃までの比
較的低い温度範囲の気相化学反応で、膜を析出させる。

【００３１】圧電素子１２は、２枚の圧電材料基板１２
ａ、１２ｂを分極方向（図２において矢印で示す。）を
互いに反対に向けて接合してなる。これにより圧電素子
１２に複数列の溝を並設することで、分極方向が互いに
反対方向となる駆動壁１４が形成される。

【００３２】圧電材料基板１２ａと１２ｂを接合する手
段としては、接着剤を用いた接合を採用できるが、接合
可能であれば、特にこれに限定されない。接着剤を用い
て接合する場合、その接着剤層の硬化後の厚みは、１〜
１０μｍの範囲が好ましい。

【００３３】基板１１及びカバー基板１３としては、圧
電素子１２と同じものを使用すると、貼り合せた時にソ
リ、変形、熱膨張係数の差による剥離等が起こらないた
め好ましい。また、圧電素子１２と同じ熱膨張係数を持
つ非圧電性基板であってもよい。

【００３４】基板材料は特に限定されず、有機材料から
なる基板でもよく、また非圧電性セラミックスからなる
基板でもよい。非圧電性セラミックスとしては、アルミ
ナ、窒化アルミニウム、ジルコニウム、シリコン、窒化
シリコン、シリコンカーバイド、石英等から少なくとも
１つが選ばれることが好ましい。

【００３５】非圧電性基板としては、例えば成形、焼成
等の工程を経て形成されるセラミックス基板、または成
形、焼成を必要としないで形成される基板等があり、焼
成等の工程を経て形成されるセラミックス基板として、
例えばＡｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、それらの混合、混融体、さ
らにＺｒＯ₂、ＢｅＯ、ＡｅＮ、ＳｉＣ等を用いること
ができる。有機材料としては、ポリフッ化ビニリデンの
ような有機ポリマーや有機ポリマーと無機物のハイブリ
ッド材料等が挙げられる。

【００３６】各駆動壁１４には、チャンネル部１５内に
臨んで駆動電極１６が形成されている。駆動電極１６を
形成する金属は、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｏ（コバル
ト）、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）等があるが、
ＮｉやＣｕが好ましく、特に好ましくはＮｉである。

【００３７】駆動電極１６の形成は、メッキ処理するこ
とにより行われる。メッキ処理以外に、スパッタ法、蒸
着法、ＣＶＤ（化学気相反応法）など真空装置を用いた
方法等のいずれかを採用することもできるが、特に、無
電解メッキにより形成されることが好ましい。無電解メ
ッキによれば、均一且つピンホールフリーの金属被膜を
形成することができる。

【００３８】無電解メッキによる電極形成においては、
Ｎｉ−Ｐメッキ又はＮｉ−Ｂメッキを単独で使用しても
よいし、あるいはＮｉ−ＰとＮｉ−Ｂを重層してもよ
い。Ｎｉ−ＰメッキはＰ含量が高くなると電気抵抗が増
大するので、Ｐ含量が１〜数％程度がよい。Ｎｉ−Ｂメ
ッキのＢ含量は、普通１％以下なので、Ｎｉ−ＰよりＮ
ｉ含量が多く、電気抵抗が低く、且つ、外部配線との接
続性が良いため、Ｎｉ−ＰよりＮｉ−Ｂの方が好ましい
が、Ｎｉ−Ｂは高価なので、Ｎｉ−ＰとＮｉ−Ｂを組み
合わせることも好ましい。

【００３９】また、メッキ膜の厚みは０．５〜５μｍの
範囲が好ましい。

【００４０】この駆動電極１６は、図３に示すように、
駆動壁１４の側面から駆動壁１４の上面１４ａに延設さ
れており、且つ、その駆動壁１４の上面１４ａにおい
て、各駆動電極１６の上端部１６ａは、隣接する駆動電
極１６との間で所定間隔をおいて設けられることで電気
的に分離されている。この駆動電極１６は、少なくとも
駆動壁１４のチャンネル部１５内に臨む全側面と上面１
４ａの一部延設されていればよく、必ずしもチャンネル
部１５の底部には形成されていなくてもよい。

【００４１】カバー基板１３の裏面には、各チャンネル
部１５に対応するように位置して電極１７ａが形成され
ている。これにより各電極１７ａは、カバー基板１３が
各駆動壁１４の上面１４ａ側に固着された際に、それぞ
れ対応するチャンネル部１５内に形成されている駆動電
極１６の上端１６ａと電気的に接続されるようになって
いる。なお、一つの電極１７ａは、チャンネル部１５を
跨ぐように設けられることで、該電極１７ａは、チャン
ネル部１５を挟むように対向状に配置している２つの駆
動電極上端１６ａと電気的に接続している。

【００４２】また、カバー基板１３には、各チャンネル
部１５に対応するように位置して貫通孔１３ａが開穿さ
れており、各貫通孔１３ａ内に、例えば銀ペースト、銅
ペースト、Ｎｉペースト等からなる導電性部材１８を、
スクリーン印刷やディスペンサーによる注入等の手段に
より形成することで、各導電性部材１８のチャンネル部
１５側に臨む端部はそれぞれ電極１７ａと電気的に接続
している。この他、導電性部材１８は、無電解メッキに
より形成することもできる。メッキによる場合は、貫通
孔１３ａ内をメッキ液が流れ、析出したメッキ金属が成
長していき、最終的には貫通孔１３ａを埋めるようにな
る。

【００４３】一方、カバー基板１３の上面には、各導電
性部材１８と電気的に接続するように上面電極１７ｂが
それぞれ形成されている。従って、各上面電極１７ｂは
導電性部材１８を介してカバー基板１３裏面の電極１７
ａと導通し、更に該電極１７ａによってそれぞれ対応す
る駆動電極１６と導通している。これら各上面電極１７
ｂがプリント基板（図示せず）に配線されることで、各
駆動電極１６に電圧が印加されるようになっている。

【００４４】なお、この貫通孔１３ａの大きさを適切に
選ぶことで、裏面側の電極１７ａを省略することも可能
である。すなわち、貫通孔１３ａが、チャンネル部１５
を跨ぐような大きさに形成され、その貫通孔１３ａ内に
導電性部材１８が充填されることで、該導電性部材１８
のチャンネル部１５内に臨む下端部が、上記チャンネル
部１５を挟むように対向状に配置している２つの駆動電
極１６の上端１６ａと電気的に接続可能となる。従っ
て、この場合は、上記導電性部材１８自体が電極１７ａ
を兼用する。

【００４５】カバー基板１３と駆動壁１４とは、異方性
導電接着層２０によって電気的機械的に接続されてい
る。この異方性導電接着層２０は、異方性導電接着フィ
ルムや異方性導電剤を用いることにより形成することが
できる。

【００４６】異方性導電フィルムは、熱硬化性樹脂フィ
ルムに金属粒子が分散されているもので、加熱しながら
加圧することにより上下の基板同士を機械的に接続する
と共に、加圧されることによって金属粒子が上下の電極
１７ａ及び１６同士の電気的な接続を受け持つ。

【００４７】異方性導電接着剤は、エポキシ系接着剤に
導電性粒子が分散されており、スクリーン印刷や転写等
の方法で塗布した後、加熱、圧着により上下基板同士の
電気的接続を受け持つ。

【００４８】なお、電極１７ａ及び１６の材料として、
金や白金のように表面が酸化しない物質を用いた場合に
は、異方性導電接着剤や異方性導電フィルムでなくても
通常の圧着でも電極１７ａ及び１６同士の電気的接続は
可能である。

【００４９】インクジェットヘッド１は、上面電極１７
ｂから導電性部材１８及び電極１７ａを介して駆動電極
１６に電圧を掛け、隣接するチャンネル部１５に臨む駆
動電極１６との間に駆動壁１４を通して電界を掛けるこ
とで、それら駆動電極１６の間の駆動壁１４をせん断変
形させ、そのチャンネル部１５に連通するインク室を有
するマニホールド（図示せず）から該チャンネル部１５
内に供給されるインクをノズルプレート１９に形成され
たノズル孔１９ａから噴射させる。

【００５０】本実施形態では、各駆動壁１４は圧電材料
基板１２ａ、１２ｂにより形成されているため、その分
極方向が上下で反対となるシェブロン構造を呈してい
る。従って、各駆動電極１６に電圧を掛けることにより
この駆動壁１４に電界を印加すると、図１３に示すよう
に、上下両方の圧電材料に共にせん断変形力が働くた
め、効率良く変形し、省電力化が可能である。また、変
形量が大きいため、発生する圧力が高く、吐出したイン
ク滴の速度が速い。従って、インクの着弾ずれが少な
く、画質が大幅に向上する利点がある。

【００５１】チャンネル部１５は、インクが供給される
インク室として機能するものと、インクが供給されない
空気室として機能するものとが交互に配置されるもので
もよいし、また、空気室を設けずに全てインク室として
機能させ、隣接するチャンネル部１５から交互にインク
を噴射させるようにしたものであってもよい。

【００５２】駆動電極１６には直接インクが接触するた
め、必要に応じて電極保護膜を形成してもよい。かかる
電極保護膜を形成することで、水系インクを使用しても
駆動電極１６の表面で水が電気分解されて気泡が発生し
たり、駆動電極１６が溶解する虞れがなく、水系インク
でも溶剤系インクでも問題なく使用可能となる。

【００５３】電極保護膜としては有機絶縁膜が好まし
い。電極保護膜が有機絶縁膜であることにより、柔軟性
を有し、剥離しにくいため、駆動壁１４のせん断変形に
追従し易く、また、駆動電極１６の耐久性をより向上さ
せることができる。

【００５４】有機絶縁膜を形成する方法は、電着法や塗
布法がある。塗布法は、電極上にポリマー皮膜をスピン
コーティングしたり、コンフォーマルコーティングする
ことにより行うことができるが、好ましくは電着法であ
る。電着法は、電気導性のある個所にだけ皮膜が形成さ
れること、また、一度薄い皮膜が形成されると、その個
所が絶縁され、電導性がなくなるので、それ以上その個
所には析出せず、別の電導性のある個所を探して析出す
るので、複雑な形状物でも、薄膜を均一にコーティング
できる。このように電着法によれば、微細な溝の底まで
均一に有機薄膜を形成することができるために好まし
い。また、電着法はメッキと相性がよく、メッキ後にそ
のまま電着できる利点があり、乾式法、例えばパリレン
コンフォーマルコーティング法による有機膜の形成法に
比べると、遥かに易しい操作で有機絶縁膜を形成するこ
とができる。

【００５５】次に、かかるインクジェットヘッド１の製
造工程について図４〜図１０に基づいて説明する。な
お、以下に記載する数値は一例であり、本発明に係るイ
ンクジェットヘッド１の製造工程はその数値に限定され
るものではない。

【００５６】まず、図４に示すように、分極方向を互い
に反対に向けた各厚さ０．１ｍｍの２枚の圧電材料基板
（ＰＺＴ）１２ａ、１２ｂを積層した圧電素子１２を貼
りつけてなる厚さ０．５ｍｍの基板１１を準備する。

【００５７】次いで、図５に示すように、上記圧電素子
１２を含む基板１１に、０．０７ｍｍ厚の円盤状の砥石
（ダイシングブレード）を用いて０．１４１ｍｍピッチ
で互いに平行な溝１５ａを研削加工する。この溝１５ａ
は、その長さ方向に亘って略均一深さであり、その入口
から出口にかけて大きさと形状が変わらないストレート
な溝であり、従来のように円弧部は形成されない。ま
た、各溝１５ａの深さは、０．２１０ｍｍである。

【００５８】加工する溝１５ａの数は、例えば２５８本
の加工を行うと、２５７本の駆動壁１４と２５６本のチ
ャンネル用の溝１５ａ及び両側に１本ずつの余りの溝が
形成される。なお、図示例では溝１５ａは便宜上４列の
み示している。

【００５９】次いで、図６に示すように、溝１５ａを加
工した圧電素子１２を含む基板１１に対して、該圧電素
子１２側に０．５〜５μｍの膜厚となるように電極層１
６０を成長させる。この電極層１６０は、少なくとも各
駆動壁１４の溝１５ａに臨む全側面と上面に付着させ
る。

【００６０】その後、図７に示すように、各駆動壁１４
において、その両側に形成されている電極層１６０を電
気的に分離し、且つ、カバー基板１３裏面の電極１７ａ
との電気的な接続部を残すように、各駆動壁１４の上面
に延設されている電極層１６０の一部を除去してパター
ンニングする。これにより各駆動壁１４には駆動電極１
６が形成され、隣接する駆動電極１６の上端部１６ａ
は、駆動壁１４の上面において電気的に分離される。符
号１６１は駆動壁１４の上面において電極層１６０の一
部が除去された部分を示す。

【００６１】電極層１６０のパターンニングは、電極層
１６０を除去すべき部分に選択的にレーザー光を照射す
ることにより行う方法や、エッチング等の方法により行
うことができる。また、電極層１６０を形成する前工程
において、除去すべき部分に予めレジストパターンを設
けておき、そこに電極層１６０を形成した後、レジスト
と共に不要な電極層部分を除去するリフトオフ法でも同
様の電極パターンを形成することが可能である。

【００６２】一方、基板１１と略同形状のカバー基板１
３には、図８に示すように、複数個の貫通孔１３ａを開
穿する。貫通孔１３ａは、複数個（図示例では４個）を
一組とする列を、０．１４１ｍｍピッチ、即ち上記溝１
５ａと同一ピッチで複数列（図示例では４列）形成す
る。従って、各列の貫通孔１３ａは、それぞれ溝１５ａ
に対応して位置するように該溝１５ａと同数列設ける。

【００６３】また、カバー基板１３の各貫通孔１３ａに
は、導電性部材１８を形成し、該導電性部材１８と電気
的に接続するように、カバー基板１３の裏面に各駆動電
極１６と電気的に接続するための電極１７ａを形成する
と共に、カバー基板１３の上面に上面電極１７ｂを形成
しておく。

【００６４】そして、図９に示すように、上記カバー基
板１３を、各電極１７ａがそれぞれ対応する溝１５ａ内
に位置する駆動電極１６と電気的に接続するように、異
方性導電接着層２０を介して固着する。これにより基板
１１とカバー基板１３との間に、駆動壁１４とチャンネ
ル部１５とを交互に有するインクジェットヘッドウェハ
ー１Ａを形成する。

【００６５】ウェハー１Ａは、図１０に示すように、チ
ャンネル部１５の長さ方向と略直交するカットラインＣ
１、Ｃ２、Ｃ３に沿って切断し、１枚のウェハー１Ａか
ら複数（図示例では４つ）のヘッドチップ１Ｂ、１Ｂ…
を形成する。

【００６６】駆動電極１６に電極保護膜を形成する場
合、このヘッドチップ１Ｂ、１Ｂ…の切断後に行うこと
が好ましい。各チャンネル部１５（各駆動壁１４）の長
さが短くなり、保護膜が各チャンネル部１５内の奥深く
まで行き渡り易くなるためである。

【００６７】次いで、ヘッドチップ１Ｂに各チャンネル
部１５に対応する位置にノズル孔１９ａが開穿されたノ
ズルプレート１９を貼り付け、ヘッドチップ１Ｂを挟ん
でその反対側面にインクマニホールド、駆動ＩＣ基板
（いずれも図示せず）等を取りつけることにより、イン
クジェットヘッド１を得る。

【００６８】従来のインクジェットヘッドでは、低生産
性の最大の原因は、駆動壁の電極を駆動回路に引き出す
ために円弧部を利用していることにある。しかし、本発
明に係るインクジェットヘッド１によれば、電極の取り
出しが従来のような円弧部からの取り出しを不要とし、
適切に行われることにより、例えば駆動壁１４の長さが
３ｍｍの場合、ヘッドの長さも３ｍｍとなるから、従来
同様の５０ｍｍの基板サイズからの取り数は、最大１６
ヘッドとなって、生産性は４倍にもなる。従って、１枚
のウェハーからの取り数が多く、極めて生産性の高いも
のとなる。

【００６９】図１１、１２は、本発明に係るインクジェ
ットヘッドの第２の実施形態を示している。第１の実施
形態と同一符号は同一構成を示し、詳細な説明は省略す
る。

【００７０】このインクジェットヘッド１は、カバー基
板１３の長さが圧電素子１２を含む基板１１の長さより
も長く形成されている点で、第１の実施形態とは大きく
異なっている。

【００７１】この実施形態においては、圧電素子１２を
含む基板１１とカバー基板１３との接合は、各駆動壁１
４に駆動電極１６を形成した後に、該基板を切断してヘ
ッドチップを形成した後に行うことになる。このため、
カバー基板１３にヘッド駆動用ＩＣを実装したり、マニ
ホールド（図示せず）を先に組み付ける、といった設
計、製造上の自由度が上がる効果がある。

【００７２】図１１、１２には、カバー基板１３にヘッ
ド駆動用ＩＣ３０を実装した例を示している。ヘッド駆
動用ＩＣ３０は、カバー基板１３の裏面において、圧電
素子１２を含む基板１１よりもはみ出した部分に設けら
れており、各駆動壁１４に形成された駆動電極１６と電
気的に接続するように該カバー基板１３裏面に形成され
た電極１７ｃとボンディングワイヤ３１によって接続さ
れている。

【００７３】この場合、カバー基板１３には、第１の実
施形態に示すような貫通孔１３ａによって導電性部材１
８を介して上面電極１７ｂを設けることなく、各駆動電
極１６と電気的に接続する電極１７ｃをカバー基板１３
の裏面にパターンニングすればよく、ヘッド駆動用ＩＣ
３０との接続用の電極がより簡易に形成可能となる。

【００７４】また、この実施形態においては、圧電素子
１２を含む基板１１にカバー基板１３を接合する前の状
態で、基板１１及びカバー基板１３にそれぞれ電極保護
膜を形成し、その後、両者を異方性導電接着層２０を介
して接合するようにしてもよい。この場合、電極保護膜
の厚さと異方性導電接着層２０中の分散粒子を適切に選
択することで、接合前の状態で各電極１６及び１７ｃに
電極保護膜を設けていても電気的な接続が可能となる。

【００７５】本発明者による実験の結果、電極保護膜と
して１μｍ厚の無機絶縁膜（ＣＶＤによって形成した二
酸化珪素膜）、導電粒子として１０μｍのニッケル粒子
を分散した異方性導電フィルム（日立化成社製、商品名
「アニソルム」）を用いることで、安定した電気的機械
的な接続が確認できた。

【００７６】上記の無機絶縁膜は、緻密で吸水率が低い
良質の保護膜材料であるが、カバー基板１３を接合した
後に形成すると、狭いチャンネル部１５内部にうまく入
り込まないと保護膜が成長しにくく、電極保護膜の形成
が適切に行われない虞れがあるが、このように、圧電素
子１２を含む基板１１にカバー基板１３を接合する前の
状態で電極保護膜を形成するようにすれば、上記のよう
に狭いチャンネル部１５内に入り込むことが保護膜形成
の条件にならないことから、材料と製法の選択範囲が広
がるという効果が得られる。

【００７７】

【発明の効果】本発明によれば、１枚のウェハーからの
取り数が多く、極めて生産性の高いインクジェットヘッ
ドを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るインクジェットヘッドの第１の実
施形態の構造を示す部分破断斜視図

【図２】第１の実施形態に係るインクジェットヘッドの
縦断面図

【図３】第１の実施形態に係るインクジェットヘッドの
部分拡大断面図

【図４】第１の実施形態に係るインクジェットヘッドの
製造工程を示す正面図

【図５】第１の実施形態に係るインクジェットヘッドの
製造工程を示す正面図

【図６】第１の実施形態に係るインクジェットヘッドの
製造工程を示す正面図

【図７】第１の実施形態に係るインクジェットヘッドの
製造工程を示す正面図

【図８】第１の実施形態に係るインクジェットヘッドの
カバー基板の構造を示す破断斜視図

【図９】第１の実施形態に係るインクジェットヘッドの
製造工程を示す正面図

【図１０】（ａ）は第１の実施形態に係るインクジェッ
トヘッドの製造工程を示す斜視図、（ｂ）はその側面図

【図１１】（ａ）は本発明に係るインクジェットヘッド
の第２の実施形態の構造を示す正面図、（ｂ）は（ａ）
におけるｂ−ｂ線に沿う断面図

【図１２】第２の実施形態の構造を裏面側から見た斜視
図

【図１３】本発明に係るインクジェットヘッドの作用を
示す説明図

【図１４】従来のインクジェットヘッドの構造を示す斜
視図

【符号の説明】

１：インクジェットヘッド１１：基板１２：圧電素子１２ａ、１２ｂ：圧電材料基板１３：カバー基板１４：駆動壁１５：チャンネル部１５ａ：溝１６：駆動電極１７ａ、１７ｃ：電極１７ｂ：上面電極１８：導電性部材１９：ノズルプレート１９ａ：ノズル孔２０：異方性導電接着剤層３０：ヘッド駆動用ＩＣ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電素子を含む基板に該圧電素子側から複
数列の溝を並設し、該溝側にカバー基板を固着すること
により圧電素子からなる駆動壁とチャンネル部とを交互
に形成すると共に、駆動電極に電圧を印加することによ
り駆動壁をせん断変形させてチャンネル部内のインクを
吐出させるインクジェットヘッドにおいて、上記駆動電
極は、少なくとも駆動壁の側面から駆動壁の上面に延設
され且つ該駆動壁の上面において隣接する駆動電極との
間が電気的に分離して形成されると共に、上記カバー基
板裏面に、各駆動電極に対応して電気的に接続すること
により該駆動電極に電圧を印加するための電極が形成さ
れ、該カバー基板を各駆動壁上面に接合することにより
上記電極と各駆動電極とが電気的に接続されることを特
徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】前記カバー基板裏面の電極と各駆動電極と
は、異方性導電接着層を介して電気的機械的に接続され
ていることを特徴とする請求項１記載のインクジェット
ヘッド。
【請求項３】前記カバー基板には、各チャンネル部に対
応する貫通孔が設けられ、該貫通孔を介してカバー基板
裏面の電極と導通する上面電極がカバー基板上面に設け
られていることを特徴とする請求項１又は２記載のイン
クジェットヘッド。
【請求項４】前記駆動電極には電極保護膜が形成され、
該電極保護膜の形成後にカバー基板が接合されているこ
とを特徴とする請求項１、２又は３記載のインクジェッ
トヘッド。
【請求項５】前記カバー基板の長さは、前記圧電素子を
含む基板よりも長いことを特徴とする請求項１、２、３
又は４記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】前記カバー基板にヘッド駆動用ＩＣが実装
されていることを特徴とする請求項５記載のインクジェ
ットヘッド。