JP2006082396A - インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】チャネル内の駆動電極と外部配線との接続とインク共通室の形成とが工数を増加させることなく簡単にでき、コンパクトで低コストなインクジェットヘッドを提供すること。
【解決手段】圧電素子からなる駆動壁１３とチャネル１４とが交互に並設され、前面及び後面にチャネル１４の出口と入口とが配置され、チャネル１４内に駆動電極１５が形成されてなるヘッドチップ１の後面に、駆動電極１５と電気的に接続する接続電極を形成し、該接続電極と対応する配線電極３３が形成された配線基板３を、接続電極と配線電極３３の一端とが電気的に接続するように接合する。配線基板３にはヘッドチップ１よりもチャネル１４の並び方向と直交する方向に張り出した張り出し部３１ａ、３１ｂを形成し、該張り出し部３１ａ、３１ｂに配線電極３３の他端を引き出し、ヘッドチップ１との接合面側にチャネル１４の並び方向に沿って延びる凹部３２を形成し、該凹部３２がチャネル１４の入口を覆うようにヘッドチップ１の後面に接合されることで、該凹部３２によってインク共通室を形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明はインクジェットヘッドに関し、詳しくは、チャネル内に設けた駆動電極と外部配線の接続と、インク共通室の形成が簡単にできる、製造簡単でコンパクトで、発熱が少なく、高周波駆動でき、コストの低いインクジェットヘッドに関する。

従来、圧電基板にチャネルを研削して、該チャネルを区画する駆動壁に電極を形成し、該電極に電圧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ネル内のインクをノズルから吐出させるようにしたせん断モード型のインクジェットヘッドが知られている。その中でも、インクを吐出させるためのアクチュエータを、圧電素子からなる駆動壁とチャネルとが交互に並設されると共に前面及び後面にそれぞれチャネルの出口と入口とが配置される所謂ハーモニカ型のヘッドチップにより構成することで、１枚のウェハーからの取り数が多く、極めて生産性を向上させたインクジェットヘッドが知られている。

このようなインクジェットヘッドのチャネルは、その入口から出口に亘る長さ方向で大きさと形状がほぼ変わらないストレートタイプとなるため、各駆動壁に形成された駆動電極に電圧を印加するための電極を、ＦＰＣ（フレキシブルプリント回路）の各電極と電気的に接続できるようにするため、ヘッドチップの外部に引き出し形成する必要がある。

この電極をヘッドチップの外部に引き出す技術としては、従来、各チャネルに形成された駆動電極と接続する配線を、チャネルの前面からヘッドチップの上面又は下面まで引き出して接続電極とし、駆動回路からの配線と接続するもの（特許文献１）や、チャネルとなる溝を形成した圧電素子部材に圧電素子以外の部材を積層することで、形成されるヘッドチップの前面及び後面が圧電素子以外の部材によって大面積となるように構成し、この圧電素子以外の部材の表面（ヘッドチップの前面又は後面）に駆動電極と電気的に接続する配線を引き出して接続電極とするもの（特許文献２）や、全表面に導電層を形成した後、研削等で電極分離して電極を引き出すもの（特許文献３）が知られている。
特開平１０−２１７４５６号公報 特開２００２−２８３５６０号公報 特開２０００−１４１６５３号公報

特許文献１のように、接続電極をヘッドチップの上面又は下面まで引き出し形成するには、各チャネル内の駆動電極からヘッドチップの前面又は後面を通ってヘッドチップの上面又は下面まで２面を経由しなくてはならないため、接続電極の形成を、ヘッドチップの前面又は後面と上面又は下面との２回の工程に分けて行わなくてはならず、工数が多くなって製造コストの増加の原因となる。しかも、接続電極が２面に亘るため、角部で断線を引き起こす危険性も高くなる。

また、特許文献２のように、接続電極を形成するための圧電素子以外の部材を設け、前面及び後面が大面積となるようにすると、ヘッドチップが巨大化してしまい、インクジェットヘッドのコンパクト化を図ることが難しい。また、積層されたウェハーからヘッドチップを切り出す際に、板厚が厚くなるので、切り出しが困難となる。

更に、インクジェットヘッドには、各チャネルにインクを供給するためのインク共通室を、チャネル列に亘ってチャネルの入口を覆うように形成する必要があり、ヘッドチップにＦＰＣと電気的に接続可能な接続電極を形成する工程に加えて、このインク共通室を形成する工程も必要となり、工数の簡略化が求められていた。

そこで、本発明は、工数を増加させることなく、チャネル内に設けた駆動電極と外部配線との接続と、インク共通室の形成とが簡単にでき、コンパクトで低コスト化を図ることのできるインクジェットヘッドを提供することにある。

本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。

上記課題は、以下の各発明によって解決される。

請求項１記載の発明は、圧電素子からなる駆動壁とチャネルとが交互に並設されると共に前面及び後面にそれぞれチャネルの出口と入口とが配置され、前記チャネル内に駆動電極が形成されてなるヘッドチップを有し、前記駆動電極に電圧を印加することによって前記駆動壁をせん断変形させ、前記チャネル内のインクをノズルから吐出させるインクジェットヘッドであって、前記ヘッドチップの後面に、前記駆動電極と電気的に接続する接続電極が形成されていると共に、該接続電極と対応する配線電極が形成された配線基板が、前記接続電極と前記配線電極の一端とが電気的に接続するように接合されており、前記配線基板は、前記ヘッドチップよりもチャネルの並び方向と直交する方向に張り出した張り出し部を有し、該張り出し部に前記配線電極の他端が引き出されていると共に、前記ヘッドチップとの接合面側に、前記チャネルの並び方向に沿って延びる凹部を有しており、該凹部が前記チャネルの入口を覆うように前記ヘッドチップの後面に接合されることで、該凹部によって前記チャネル内に共通してインクを供給するためのインク共通室が形成されていることを特徴とするインクジェットヘッドである。

請求項２記載の発明は、前記ヘッドチップは複数のチャネル列を有し、前記配線基板の凹部は、チャネル列毎にそれぞれ対応して設けら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。

請求項３記載の発明は、前記ヘッドチップは複数のチャネル列を有し、前記配線基板の凹部は、隣接する複数のチャネル列に対応して設けら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。

請求項４記載の発明は、前記ヘッドチップは３列以上のチャネル列を有し、前記配線基板は、外側に位置する２列のチャネル列の駆動電極に対応する接続電極と電気的に接続する配線電極が、前記張り出し部の前記ヘッドチップとの接合面側に引き出されていると共に、内側に位置するチャネル列の駆動電極に対応する接続電極と電気的に接続する配線電極が、前記配線基板に貫通形成され、前記ヘッドチップとの接合面から該接合面の反対面側まで引き出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。

請求項５記載の発明は、前記配線基板の外面に、該配線基板を加温するためのヒーターが設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェットヘッドである。

請求項６記載の発明は、前記配線基板の内部に、該配線基板を加温するためのヒーターが埋設されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェットヘッドである。

請求項７記載の発明は、前記ヘッドチップの上面又は下面の少なくとも一方に、該ヘッドチップに対して接合される部材との接合時の位置決め用の溝が前記チャネル列の方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のインクジェットヘッドである。

請求項８記載の発明は、前記配線基板の張り出し部における前記ヘッドチップとの接合面と反対面に、前記配線電極にＦＰＣを接続する際のストレスを緩和するための溝が前記チャネルの並び方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のインクジェットヘッドである。

請求項１記載の発明によれば、ヘッドチップの後面に配線基板を接合するだけで、駆動電極からの電極の取り出しと、各チャネルに共通してインクを供給するためのインク共通室の形成とが同時に行えるため、所謂ハーモニカタイプのヘッドチップを有するインクジェットヘッドを、格別に工数を増加させることなく簡単に得ることができる。また、電極を取り出すためにヘッドチップの前面及び後面を大面積に形成する必要もないため、コンパクト化を図ることができ、結果として低コストなインクジェットヘッドとすることができる。

請求項２記載の発明によれば、インク共通室を形成する凹部がチャネル列毎に対応しているので、各凹部に異なる色のインクを供給することで、１つのヘッドチップで異なる色のインクを吐出させることができる。

請求項３記載の発明によれば、インク共通室を形成する凹部が複数のチャネル列に亘って形成されるため、比較的大量のインクを各チャネルに共通に供給することができるようになる。また、複数のチャネルに対応する各ノズル列をずらして設置することにより、高精細なインクジェットヘッドとすることができる。

請求項４記載の発明によれば、３列以上のチャネル列を有するヘッドチップの場合にも、内側に位置するチャネルの駆動電極を配線基板の接合によって容易に引き出すことができる。

請求項５及び６記載の発明によれば、凹部内に貯留されるインクを加温したり、配線基板の熱膨張をヘッドチップと合わせることができるようになる。

請求項７記載の発明によれば、位置決め用の溝によって適宜の保持用治具を用いてヘッドチップを保持することができるので、ヘッドチップを他の部材と接合する際に、ヘッドチップの歪み等の発生のおそれがなく、接合時に所定の押圧力を付与することができる。また、この溝は、ウェハーからヘッドチップを切り出す際に同じ工程で形成することができ、極めて精度を高く形成できるので、他の部材としてヘッドチップを取り付ける外装を想定した場合、外装に対して極めて精度良くヘッドチップを取り付けることができ、結果として、外装に対するノズルの位置を精度良く決めることができる。

請求項８記載の発明によれば、配線基板の張り出し部にＦＰＣを接合する際にヘッドチップと配線基板との接合部位に掛かるストレスを緩和することができ、ヘッドチップの歪みや接合不良の発生を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１はインクジェットヘッドの一例を示す分解斜視面、図２は断面図であり、図中、１はヘッドチップ、２はヘッドチップ１の前面に接合されたノズルプレート、３はヘッドチップ１の後面に接合された配線基板、４は配線基板３に接合されるＦＰＣである。

なお、本明細書においては、ヘッドチップ１からインクが吐出される側の面を「前面」といい、その反対側の面を「後面」という。また、ヘッドチップにおいて並設されるチャネルを挟んで図示上下に位置する外側面をそれぞれ「上面」及び「下面」という。

ヘッドチップ１は、２枚の基板１１、１２との間に、圧電素子からなる駆動壁１３とチャネル１４とが交互に並設されている。チャネル１４の形状は、両側壁が基板１１、１２に対してほぼ垂直方向に立ち上がっており、そして互いに平行である。図２に示すように、ヘッドチップ１の前面及び後面にそれぞれ各チャネル１４の出口１４２と入口１４１とが配設されると共に、各チャネル１４は、入口１４１から出口１４２に亘る長さ方向で大きさと形状がほぼ変わらないストレートタイプである。このようにチャネル１４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、高速応答性が良いインクジェットヘッドとすることができる。

このようなヘッドチップ１を製造するには、まず、１枚の基板１２上に、２枚の圧電素子基板１３ａ、１３ｂをそれぞれエポキシ系接着剤を用いて接合する（図３（ａ））。各圧電素子基板１３ａ、１３ｂに用いられる圧電素子材料としては、電圧を加えることにより変形を生じる公知の圧電素子材料を用いることができるが、特にチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）が好ましい。２枚の圧電素子基板１３ａ、１３ｂは互いに分極方向（矢印で示す）を反対方向に向けて積層し、基板１２に接着剤を用いて接着する。

次いで、その２枚の圧電素子基板１３ａ、１３ｂに亘って、ダイシングブレード等を用いて複数の平行な溝を研削する。これにより、基板１２上に高さ方向で分極方向が反対となる圧電素子からなる駆動壁１３を並設する。各溝は圧電素子基板１３ａ、１３ｂの一方の端から他方の端に亘ってほぼ同じ一定の深さで研削することで、長さ方向で大きさと形状がほぼ変わらないストレート状のチャネル１４となる（図３（ｂ））。２枚の圧電素子基板１３ａ、１３ｂは分極方向が反対に向いているので、この圧電素子基板１３ａ、１３ｂによって形成される駆動壁１３全体が効率良く、大きな変形量でせん断変形するため、チャネル１４内のインクに高い圧力を付与することができ、低電圧で駆動でき、また、インクの着弾ずれを抑えて画質の向上を図ることができる。

また、図示しないが、基板１２を用いる代わりに圧電素子基板１３ｂを厚手のものとし、薄手の圧電素子基板１３ａ側から厚手の圧電素子基板１３ｂの中途部にまで至る複数の平行な溝を研削することにより、高さ方向で分極方向が反対となる駆動壁１３の形成と同時に基板１２の部分が圧電素子基板１３ｂによって一体に形成されるようにしてもよい。

次いで、このようにして形成した各チャネル１４の内面に駆動電極１５を形成する。駆動電極１５を形成する金属は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａｌ等があり、電気抵抗の面からはＡｌやＣｕを用いることが好ましいが、腐食や強度、コストの面からＮｉが好ましく用いられる。また、Ａｌの上に更にＡｕを積層した積層構造としてもよい。

駆動電極１５の形成は、蒸着法、スパッタリング法、めっき法、ＣＶＤ（化学気相反応法）等の真空装置を用いた方法等によって金属被膜を形成する方法が挙げられるが、めっき法によるものが好ましく、特に無電解めっきにより形成することが好ましい。無電解めっきによれば、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。めっき膜の厚みは０．５〜５μｍの範囲が好ましい。

駆動電極１５はチャネル１４毎に独立させる必要があるため、駆動壁１３の上面には金属被膜が形成されないようにすることが好ましい。このため、例えば各駆動壁１３の上面に予めドライフィルムを貼着したり、レジストを形成しておき、金属被膜を形成した後に除去することで、各駆動壁１３の側面及び各チャネル１４の底面に選択的に駆動電極１５を形成するとよい（図３（ｃ））。

このようにして駆動電極１５を形成した後、駆動壁１３の上面に基板１１をエポキシ系接着剤を用いて接合する。基板１１及び１２には、駆動壁１３を構成する圧電材料と同一の基板材料を脱分極して用いると、駆動時の熱の影響による熱膨張係数の差に起因する反りや変形を少なくすることができる。

次に、これら基板１１、圧電素子基板１３ａ、１３ｂ及び基板１２を接合してなるヘッド基板を、チャネル１４の長さ方向と直交する方向に沿う複数のカットラインＣ１、Ｃ２・・・に沿って切断することにより、ハーモニカタイプの複数のヘッドチップ１、１・・・を一度に製造する（図３（ｄ））。カットラインＣ１、Ｃ２・・・は、それによって作製されるヘッドチップ１、１・・・のチャネル１４の駆動長さ（Ｌ長）を決定するものであり、この駆動長に応じて適宜決定される。

後述する位置決め用の溝１７を形成する場合は、切り込み深さを適宜制御し、各カットラインＣ１、Ｃ２・・・の間をザグリ加工することにより、同一工程で形成することができる。

このようにして作成されたヘッドチップ１の後面には、駆動電極１５のうちのチャネル１４の底面に形成された部分（チャネル１４内に臨む基板１２の表面）から基板１２の後端面にかけて引き出された接続電極１６が形成されている。

この接続電極１６は、図４（ａ）に示すように、ヘッドチップ１の切断面の一面（後面）に、駆動電極１５のうちのチャネル１４の底面に形成された部分を少なくとも含み、基板１２の端面にかけて開設された開口部２０１を有する感光性ドライフィルム２００を貼着し、Ａｌ等の電極形成用の金属を蒸着して、開口部２０１内に金属被膜を生成することによって形成することができる。また、Ａｌの金属被膜の上に更にＡｕを蒸着する等の方法によって積層構造としてもよい。更に、接続電極１６の形成は、蒸着に代えてスパッタリングによって行うようにしてもよい。開口部２０１は、感光性ドライフィルム２００の現像工程・水洗工程での作業性を考え、チャネル１４の全面において開口していることが望ましい。全面において開口していることにより、チャネル１４内の現像液、洗浄水の除去が容易となる。

この後、感光性ドライフィルム２００を除去すると、図４（ｂ）に示すように、ヘッドチップ１の一面（後面）に、各チャネル１４から駆動電極１５と電気的に接続する接続電極１６がチャネル１４毎に独立して引き出される。この接続電極１６はヘッドチップ１の後面部分のみを使用すればよいため、複数回の角部を経由する場合に比べて断線による危険性は少なくて済む。

なお、接続電極１６は、ヘッドチップ１の後面における基板１１又は基板１２のうちのいずれか一方側に引き出すようにすればよい。ここでは接続電極１６を基板１２側に引き出し形成している。これは、駆動電極１５のうちのチャネル１４の底面に形成された部分を利用して接続電極１６を引き出すことができるからである。このようにすると、接続電極１６の幅をチャネル１４の幅以下に形成することができ、隣接する接続電極１６間の電気的短絡の危険を回避することができるために好ましい態様であるが、基板１１側に引き出すことも可能である。この場合は、駆動電極１５のうちのチャネル１４の側面、好ましくは両側面に形成された部分を利用して引き出せばよい。

ノズルプレート２はヘッドチップ１の前面に接合される。ノズルプレート２には、各チャネル１４に対応する位置にノズル２１が開設されている。

ヘッドチップ１の後面に接合される配線基板３は、非分極のＰＺＴやＡｌＮ−ＢＮ、ＡｌＮ等のセラミックス材料からなる１枚の板状の基板によって形成されている。また、低熱膨張のプラスチックやガラス等を用いることもできる。更には、ヘッドチップ１に使用されている圧電素子の基板材料と同一の基板材料を脱分極して用いると好ましい。また、熱膨張率の差に起因するヘッドチップ１の歪み等の発生を抑えるため、ヘッドチップ１との熱膨張係数の差が±１ｐｐｍ以内となるように材料を選定することが更に好ましい。

配線基板３を構成する材料は１枚板に限らず、薄板状の基板材料を複数枚積層して所望の厚みとなるように形成してもよい。

配線基板３は、ヘッドチップ１の幅方向と同一の幅を有すると共に、ヘッドチップ１のチャネル１４の並び方向（チャネル列方向）と直交する方向（図１、図２における上下方向）に延び、ヘッドチップ１の上面及び下面からそれぞれ大きく張り出した張り出し部３１ａ、３１ｂを有している。また、ヘッドチップ１の後面と接合される配線基板３の一面には、その幅方向に亘って延びる１本の凹部３１が形成されている。この凹部３１は、ヘッドチップ１のチャネル列方向に沿って全てのチャネル１４の入口１４１側を覆うことができる大きさに溝加工されている。すなわち、図２に示すように、凹部３２の幅は、基板１１及び１２の間のチャネル１４の高さよりも大きく、ヘッドチップ１のチャネル列方向と直交する方向（図２の上下方向）の厚さよりも小さい。これにより、配線基板３をヘッドチップ１の後面に接合すると、その表面はヘッドチップ１の後面における基板１１及び１２と接するが、チャネル１４の入口１４１を塞ぐことはなく、凹部３２内に各チャネル１４の入口１４１が臨むような状態となる。

凹部３２の形成方法としては、ダイシングブレードで溝加工する方法、超音波加工機で研削加工する方法、焼結前のセラミックスを型成形し、焼成する方法等が採用できる。

配線基板３の一方の張り出し部３１ａは、ＦＰＣ４の接合部位として機能しており、ヘッドチップ１との接合面側となる表面に、ヘッドチップ１の後面に形成された各接続電極１６と同数及び同ピッチで、配線電極３３が形成されている。この配線電極３は、ＦＰＣ４が接合される際、図示しない駆動回路と電気的に接続されるＦＰＣ４の配線４１と電気的に接続し、駆動回路からの信号をヘッドチップ１の各チャネル１４内の駆動電極１５に印加するための電極として機能する。このように配線電極３３は、ヘッドチップ１から大きく張り出す張り出し部３１ａに引き出されているため、ＦＰＣ４との接合は容易である。

配線電極３３の形成は、配線基板３の表面にスピンコート法によりポジレジストをコーティングし、その後、このポジレジストをストライプ状のマスクを用いて露光し、現像することにより、ストライプ状のポジレジストの間に接続電極１６と同数及び同ピッチで配線基板３の表面を露出させ、その表面に、蒸着法やスパッタリング法等によって電極形成用の金属によって金属被膜を形成することにより行うことができる。電極形成用の金属としては、接続電極１６と同一のものを使用することができる。

なお、図１、図２に示すようにチャネル列が１列のみからなるヘッドチップ１の場合、配線基板３の張り出し部は必ずしもヘッドチップ１の上面及び下面の両面から張り出すようにする必要はなく、ＦＰＣ４との接合を行う一方のみにあればよい。

配線基板３のヘッドチップ１との接合面と反対面（以下、これを配線基板３の裏面という。）には、ヘッドチップ１との接合部分よりもやや端部寄りとなる位置に、幅方向（チャネル１４の並び方向）に沿って溝３４が形成されている。この溝３４は、配線基板３の裏面からヘッドチップ１との接合面側に向け、配線基板３の厚みの半分以上に亘って深く溝加工されており、配線基板３をヘッドチップ１の後面に対して接合した後、ヘッドチップ１との接合面側の張り出し部３１ａの表面にＦＰＣ４を異方導電性フィルム等によって接合する際に、ヘッドチップ１と配線基板３との接合部分に掛かるストレスを緩和する。これによりヘッドチップ１の歪みの発生やヘッドチップ１との接合不良の発生を防止することができ、本発明において好ましい態様である。この溝３４は、１本に限らず複数本形成するようにしてもよい。

配線基板３は、各配線電極３３がヘッドチップ１の各接続電極１６と電気的に接続すると共に、凹部３２がヘッドチップ１のチャネル入口１４１側を覆うように位置合わせされ、異方導電性フィルム等によってヘッドチップ１の後面に接合される。電気的接続方法としては、この他に、非導電性接着剤で接着する圧接接合、配線電極３３と接続電極１６の少なくとも一方に半田を使用し、加熱溶融させて接続する方法等、通常の実装技術で使用されている方法を用いることもできる。

このようにして配線基板３をヘッドチップ１の後面へ接合することにより、ヘッドチップ１の各チャネル１４内の駆動電極１５への駆動回路からの信号の印加を行うための電極（接続電極１６及び配線電極３３）の取り出しと、各チャネル１４の入口１４１にインクを供給するためのインク共通室が、各チャネル１４に共通の１本の凹部３２によって同時に形成される。

このインク共通室となる凹部３２へのインクの供給は、配線基板３をヘッドチップ１の後面に接合した際に凹部３２の両端にそれぞれ開放する開放口３２ａに、図示しないインク供給用管等を接続することによって行うことができる。凹部３２内へのインクの供給は、両端でもよいし、いずれか一方端のみでもよい。

また、図５（ａ）に示すように、凹部３２の底部からヘッドチップ１との接合面と反対面に貫通する開口３５を形成し、この開口３５にインク供給用管等を接続することによって行うようにしてもよい。

凹部３２によって形成されるインク共通室は比較的狭小であることから、凹部３２内に貯留可能なインク量は少ないため、図５（ｂ）に示すように、凹部３２よりも大容量のインクを貯留可能な箱形状のインクマニホールド５を、開口３５を覆うようにして更に接合することもできる。このインクマニホールド５は１つに限らず、開口３５をチャネル列方向に亘って複数形成し、この複数の開口３５にそれぞれ対応する複数のインクマニホールド５を配線基板３に接合するようにしてもよい。

更に、図５（ａ）（ｂ）においても、図１のように、凹部３２の両端又は一方端に開放口３２ａを同時に有していてもよく、凹部３２へのインク供給を、開放口３２ａ及び開口３５の双方から行うようにしてもよい。

なお、図５（ｂ）に示すようにインクマニホールド５を更に接合する場合、ストレス緩和用の溝３４を、もう一方の張り出し部３１ｂにも張り出し部３１ａ側の溝３４と同様に形成しておき、インクマニホールド５の接合部位がこれら溝３４よりも外側となるようにすることで、ヘッドチップ１と配線基板３とを接合した後、インクマニホールド５を配線基板３に接合する際のヘッドチップ１と配線基板３との接合部分に掛かるストレスを緩和することができるが、必ずしもこれに限定されない。インクマニホールド５内に溝３４が配置される場合は、各溝３４の両端部は閉塞するか、溝３４の加工を配線基板３の端部の手前までにとどめておくことで、インクマニホールド５内からのインクの流出は防止される。

図１、図２及び図５に示す符号１７は、ヘッドチップ１の上面及び下面にそれぞれ形成された位置決め用溝であり、ヘッドチップ１の上面及び下面となる各基板１１及び１２に、ヘッドチップ１の幅に亘って溝加工することによって形成されている。この溝加工は、図３（ｄ）のようにヘッドチップ１を切断した後に行ってもよいし、切断前に予め行うようにしてもよい。前述したように、ヘッドチップ１を切断する際に同一工程で行うことが、精度を出すためには好ましい。

この位置決め用溝１７は、図６に示すように、ヘッドチップ１に対して配線基板３を接合する際に、ヘッドチップ１を保持用治具１００の凸部１０１と係合させ、ヘッドチップ１を保持用治具１００によって保持することができるようにしている。従って、ヘッドチップ１に対するノズルプレート２や配線基板３の接合は、このようにして保持用治具１００によって保持されたヘッドチップ１に対して行うことができるので、接合時のヘッドチップ１の歪み等の発生のおそれがなく、接合時に所定の押圧力を付与することができる。ヘッドチップ１に対しては、ノズルプレート２、配線基板３のいずれを先に接合してもよい。更に、図５（ｂ）に示すようにインクマニホールド５を接合する場合も、ヘッドチップ１を保持用治具１００で保持した状態で、配線基板３をヘッドチップ１に接合した後に行えばよい。

なお、この位置決め用溝１７は、インクジェットヘッドを外装に取り付ける場合、外装に対する位置決め溝として用いることができる。これにより極めて精度良くインクジェットヘッドを外装に取り付けることができ、結果として、外装に対するノズルの位置を精度良く決めることができる。

また、位置決め用溝１７は、図示するように、必ずしもヘッドチップ１の上面及び下面の両面に形成されている必要はなく、いずれか一方のみであってもよい。

配線基板３には、凹部３２内に貯留されるインクを加温する目的で、あるいは、ヘッドチップ１との熱膨張を合わせる目的で、加温手段としてのヒーター６を設けるようにすることも好ましい。図６（ａ）は、ヒーター６を配線基板３の外面に設けた場合を示している。ヒーター６は、配線基板３の裏面に、配線電極３３の形成時に同時にヒーター形成用の電極パターンを形成しておき、ここにヒーター６を実装することによって形成することができる。また、図６（ｂ）は、ヒーター６を配線基板３中に埋設した場合を示している。この場合は、配線基板３を薄板状の基板を積層した構造とし、その層間にヒーター６を挟み込むようにすることで形成することができる。いずれの態様においても、ヒーター６は１つに限らず、複数に分けられていてもよい。

以上の説明では、インクジェットヘッドを構成するヘッドチップ１のチャネル列が１列のものを例示したが、チャネル列は複数列であってもよい。

図８は、２列のチャネル列を有するヘッドチップ１を有するインクジェットヘッドの断面図である。２列のチャネル列を有するヘッドチップ１は、図３で示した方法によって作成されたヘッドチップ１を２つ積層することによって、チャネル列と直交する図示上下方向にそれぞれチャネル１４Ａ、１４Ｂが配列されるようにして形成することができる。このとき、ノズルプレート２には、各チャネル列のチャネル１４Ａ、１４Ｂに対応させてノズル２１Ａ、２１Ｂが形成される。

このように２列のチャネル列を有するヘッドチップ１の後面に接合される配線基板３にも、同様にインク共通室となる凹部３２が形成される。この場合の凹部３２は、図８（ａ）に示すように、２列のチャネル列の全てのチャネル１４Ａ、１４Ｂの入口１４１Ａ、１４１Ｂを覆う１本の凹部３２として形成してもよいし、図８（ｂ）に示すように、各チャネル列に対応して、チャネル列毎の全てのチャネル１４Ａ又はチャネル１４Ｂの入口１４１Ａ又は１４１Ｂを覆う２条の凹部３２Ａ、３２Ｂとして形成してもよい。

図８（ａ）の場合は、２列のチャネル列に亘る大きさの凹部３２となるので、比較的大量のインクを各チャネル１４Ａ、１４Ｂに共通に供給することができるようになる。更にノズル列を互いにずらして配置することで、高精細なインクジェットヘッドが実現できる。

また、図８（ｂ）の場合は、凹部３２Ａ、３２Ｂをチャネル列毎に独立させることができるので、それぞれに異なる色のインクを供給することで、１つのヘッドチップ１において、チャネル１４Ａとチャネル１４Ｂとで異なる色のインクを吐出させることができるようになる。

２列のチャネル列を有するヘッドチップ１の場合、ヘッドチップ１の後面に形成される各チャネル列の接続配線１６Ａ、１６Ｂは、それぞれヘッドチップ１の各基板１１、１２に分けて設けられ、これと電気的に接続する配線電極３３Ａ、３３Ｂも、配線基板３の各張り出し部３１ａ、３１ｂの表面にそれぞれ設けられる。これにより、ＦＰＣ４Ａ、４Ｂは各張り出し部３１ａ、３１ｂにおいてそれぞれ配線電極３３Ａ、３３Ｂと電気的に接続される。

１つのヘッドチップ１が有するチャネル列は３列以上であってもよいが、チャネル列が３列以上となる場合は、配線基板３に形成される凹部３２との関係で、内側に位置するチャネル列の各チャネル１４内の駆動電極１５から引き出される接続電極１６に対して配線基板３の配線電極３３を電気的に接続させることが難しくなる。このため、チャネル列が３列以上となる場合は、１本の凹部によって覆うチャネル列は最大２列までとすることが好ましい。

この態様を図９に示す。図９は、ヘッドチップ１が４列のチャネル列を有している。この場合、配線基板３にはチャネル１４Ａとチャネル１４Ｂの各列に対応する凹部３２Ａと、チャネル１４Ｃとチャネル１４Ｄの各列に対応する凹部３２Ｂの２本が形成されている。ノズルプレート２における符号２１Ａ〜２１Ｄは、チャネル１４Ａ〜１４Ｄにそれぞれ対応するノズルである。

ここで、ヘッドチップ１の４列のチャネル列のうち、外側に位置するチャネル１４Ａ、１４Ｄの各列の接続電極１６Ａ、１６Ｄは、配線基板３のヘッドチップ１との接合面側に形成された各配線電極３３Ａ、３３Ｄと電気的に接続することで、張り出し部３１ａ、３１ｂの外面（表面）に引き出されるが、２本の凹部３２Ａ、３２Ｂの間に配置されるチャネル１４Ｂ及びチャネル１４Ｃの各列の接続電極１６Ｂ、１６Ｃは、配線基板３に貫通形成された配線電極３３Ｂ_１及び３３Ｃ_１の一端と電気的に接続させている。

配線基板３に貫通形成された配線電極３３Ｂ_１及び３３Ｃ_１の他端は、配線基板３の裏面にチャネル１４Ｂ及びチャネル１４Ｃの各ピッチと同ピッチで同数形成された配線電極３３Ｂ₂及び３３Ｃ₂と導通している。従って、内側に位置するチャネル１４Ｂ、１４Ｃの各列の接続電極１６Ｂ、１６Ｃは、配線基板３に貫通形成された配線電極３３Ｂ_１及び３３Ｃ_１と、配線基板３の裏面に形成された配線電極３３Ｂ₂及び３３Ｃ₂とによって張り出し部３１ａ、３１ｂの外面（裏面）に引き出されている。

図１０は、このような配線基板３を裏面から見た図である。各配線電極３３Ａ、３３Ｂ_１、３３Ｂ₂、３３Ｃ_１、３３Ｃ₂及び３３Ｄは、短絡が生じないように互いにピッチをずらして設けられている。このようにすることで、例えば４列のチャネル列の場合、全てのチャネルに同じインクを供給すると、１列のチャネル列と比べて４倍の高精細なインクジェットヘッドを実現できる。

また、配線基板３の張り出し部３１ａ、３１ｂのそれぞれ表裏両面に配線電極３３Ａ、３３Ｂ₂、３３Ｃ₂及び３３Ｄが引き出されるため、この表裏両面にそれぞれ対応するＦＰＣ４Ａ、４Ｂ、４Ｃ及び４Ｄを接合することで、各チャネル１４Ａ〜１４Ｄに対して駆動回路からの信号を印加することができる。

なお、ＦＰＣ４Ｂ、４Ｃを異方性導電フィルムを用いて接続する場合は、図９、図１０に示すように、張り出し部３１ａ、３１ｂまで配線電極３３Ｂ₂、３３Ｃ₂が引き出されていることが望ましいが、貫通形成された配線電極３３Ｂ_１、３３Ｃ_１に直接、ＦＰＣ４Ｂ、４Ｃを異方性導電フィルムや半田で接続することも可能である。

配線基板３に配線電極３３Ｂ_１及び３３Ｃ_１を貫通形成するには、配線基板３にドリル加工又はレーザー加工によって貫通孔を形成し、この貫通孔内に導電性ペーストを充填すればよい。貫通孔内の導電性ペーストの充填によって、配線基板３の表面と裏面とを導通させることができる。また、配線基板３の基板材料として感光性ガラスを用いれば、該感光性ガラスを露光・現像することで貫通孔を形成することもできる。

なお、３列以上のチャネル列を構成した場合も、インク共通室を構成するための配線基板３の凹部は、図８（ｂ）と同様に、各チャネル列にそれぞれ対応した数とすることで、各列でそれぞれ異なる色のインクを吐出可能としてもよい。

インクジェットヘッドの一例を示す分解斜視面 インクジェットヘッドの一例を示す断面図 （ａ）〜（ｄ）はヘッドチップの製造方法を説明する図 接続電極の形成方法を説明する図 （ａ）（ｂ）はそれぞれインクジェットヘッドの他の態様を示す断面図 ヘッドチップを保持用治具に保持した状態を示す図 （ａ）は配線基板の裏面にヒーターを設けた状態を示す図、（ｂ）は配線基板の内部にヒーターを配設した状態を示す図 （ａ）（ｂ）はそれぞれ２列のチャネル列からなるヘッドチップを有するインクジェットヘッドを示す断面図 ４列のチャネル列からなるヘッドチップを有するインクジェットヘッドを示す断面図 ４列のチャネル列からなるヘッドチップに接合される配線基板を裏面から見た図

符号の説明

１：ヘッドチップ
１１、１２：基板
１３：駆動壁
１４：チャネル
１４１：チャネルの入口
１４２：チャネルの出口
１５：駆動電極
１６：接続電極
１７：位置決め用の溝
２：ノズルプレート
２１：ノズル
３：配線基板
３１ａ、３１ｂ：張り出し部
３２：凹部
３３：配線電極
３４：ストレス緩和用の溝
３５：開口
４：ＦＰＣ
５：インクマニホールド
６：ヒーター

Claims (8)

1. 圧電素子からなる駆動壁とチャネルとが交互に並設されると共に前面及び後面にそれぞれチャネルの出口と入口とが配置され、前記チャネル内に駆動電極が形成されてなるヘッドチップを有し、前記駆動電極に電圧を印加することによって前記駆動壁をせん断変形させ、前記チャネル内のインクをノズルから吐出させるインクジェットヘッドであって、
   前記ヘッドチップの後面に、前記駆動電極と電気的に接続する接続電極が形成されていると共に、該接続電極と対応する配線電極が形成された配線基板が、前記接続電極と前記配線電極の一端とが電気的に接続するように接合されており、
   前記配線基板は、前記ヘッドチップよりもチャネルの並び方向と直交する方向に張り出した張り出し部を有し、該張り出し部に前記配線電極の他端が引き出されていると共に、前記ヘッドチップとの接合面側に、前記チャネルの並び方向に沿って延びる凹部を有しており、該凹部が前記チャネルの入口を覆うように前記ヘッドチップの後面に接合されることで、該凹部によって前記チャネル内に共通してインクを供給するためのインク共通室が形成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 前記ヘッドチップは複数のチャネル列を有し、前記配線基板の凹部は、チャネル列毎にそれぞれ対応して設けら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。
3. 前記ヘッドチップは複数のチャネル列を有し、前記配線基板の凹部は、隣接する複数のチャネル列に対応して設けら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。
4. 前記ヘッドチップは３列以上のチャネル列を有し、前記配線基板は、外側に位置する２列のチャネル列の駆動電極に対応する接続電極と電気的に接続する配線電極が、前記張り出し部の前記ヘッドチップとの接合面側に引き出されていると共に、内側に位置するチャネル列の駆動電極に対応する接続電極と電気的に接続する配線電極が、前記配線基板に貫通形成され、前記ヘッドチップとの接合面から該接合面の反対面側まで引き出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。
5. 前記配線基板の外面に、該配線基板を加温するためのヒーターが設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
6. 前記配線基板の内部に、該配線基板を加温するためのヒーターが埋設されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
7. 前記ヘッドチップの上面又は下面の少なくとも一方に、該ヘッドチップに対して接合される部材との接合時の位置決め用の溝が前記チャネル列の方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
8. 前記配線基板の張り出し部における前記ヘッドチップとの接合面と反対面に、前記配線電極にＦＰＣを接続する際のストレスを緩和するための溝が前記チャネルの並び方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のインクジェットヘッド。

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