JP2007076062A - Method for manufacturing inkjet head - Google Patents
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Description
本発明はインクジェットヘッドの製造方法に関し、詳しくは、圧電素子からなる基板に複数の平行な溝と各溝内部に駆動電極をそれぞれ形成した2枚の圧電基板を、前記溝同士が相対するように位置合わせして接着することによってヘッドチップを形成するものにおいて、チャネル内部の駆動電極同士の導通を簡単且つ確実に図り得るようにしたインクジェットヘッドの製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing an ink jet head, and more specifically, two piezoelectric substrates each having a plurality of parallel grooves and a drive electrode formed in each groove on a substrate made of piezoelectric elements so that the grooves face each other. The present invention relates to a method of manufacturing an ink jet head in which a head chip is formed by aligning and adhering so that conduction between drive electrodes inside a channel can be easily and reliably achieved.
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、各チャネル内に臨む駆動壁の壁面に形成した駆動電極に電圧を印加することによって各駆動壁をせん断変形させることにより、チャネル内のインクをノズルから吐出させるせん断モードタイプのインクジェットヘッドは、図15中の矢印で示すように分極方向を反対方向とした圧電素子100a、100bを積層することによって各駆動壁100を作成することで、該駆動壁100の壁面に形成される駆動電極101に駆動電圧を印加した際、各駆動壁100をくの字形に大きくせん断変形させることができ、チャネル102内のインクに吐出のための大きなエネルギーを付与することができる。
Drive walls made of piezoelectric elements and channels are alternately arranged side by side, and each drive wall is shear-deformed by applying a voltage to the drive electrode formed on the wall of the drive wall facing each channel. A shear mode type inkjet head that ejects ink from nozzles creates each
このようなインクジェットヘッドを作成するには、例えば図16に示すように、分極方向が反対方向となるように2枚の圧電素子200a、200bを積層して圧電基板200を形成し、この圧電基板200の圧電素子200aの側から圧電素子200bの中途部に至るようにチャネルとなる多数の溝201を平行に研削することで駆動壁202を並設した後、各溝201内部に駆動電極203を形成し、各溝201の上方をカバー基板204で閉蓋するようにしてヘッドチップを形成する方法と、図17に示すように、分極処理した圧電素子からなる圧電基板300に多数の溝301を平行に研削した後、各溝301内部に駆動電極302を形成した同じものを2枚用意し、それらを溝302同士が相対するように位置合わせして接着することで、チャネル303と駆動壁304とが交互に並設されるヘッドチップを形成する方法とがある。
In order to produce such an ink jet head, for example, as shown in FIG. 16, two
図16に示す前者の例では、分極方向が反対方向となる駆動壁とチャネルを、2枚の圧電素子を積層した圧電基板に対してダイシングソー等を用いて研削することで形成できるので、駆動壁を形成するために分極処理された圧電素子同士の位置合わせが不要であり、しかも、駆動壁の壁面を平坦面に形成できる利点がある。 In the former example shown in FIG. 16, the drive wall and the channel whose polarization directions are opposite to each other can be formed by grinding a piezoelectric substrate on which two piezoelectric elements are laminated using a dicing saw or the like. There is no need to position the piezoelectric elements polarized in order to form the wall, and there is an advantage that the wall surface of the drive wall can be formed as a flat surface.
一方、図17に示す後者の例では、溝を形成した圧電基板に駆動電極を形成したもの同士を接着して駆動壁とチャネルとを形成するので、各圧電基板の溝内部に駆動電極を形成する際、溝の深さはチャネルの半分の深さとなるため、溝内部全面に亘って均一な金属膜を形成し易い利点がある。 On the other hand, in the latter example shown in FIG. 17, the drive electrodes and the channels are formed by bonding the drive electrodes formed on the piezoelectric substrate on which the grooves are formed, so that the drive electrodes are formed inside the grooves of each piezoelectric substrate. In this case, since the depth of the groove is half the depth of the channel, there is an advantage that a uniform metal film can be easily formed over the entire surface of the groove.
ところで、図17に示す後者のヘッドチップを有するインクジェットヘッドの場合、圧電基板同士を接着する際、一方の圧電基板の駆動電極と他方の圧電基板の駆動電極とが接続して導通している必要がある。一般に、圧電基板同士は接着剤を用いて接着されるため、図18に示すように、駆動壁304を構成する圧電素子304a、304b間には接着剤層305が存在し、上下の駆動電極302、302同士の接続を妨げている。
In the case of the inkjet head having the latter head chip shown in FIG. 17, when the piezoelectric substrates are bonded to each other, the drive electrode of one piezoelectric substrate and the drive electrode of the other piezoelectric substrate need to be connected and conductive. There is. In general, since the piezoelectric substrates are bonded to each other using an adhesive, an
このため、従来では、圧電基板同士を接着した後、各駆動壁304の壁面に、駆動電極302の上にAl等の金属を蒸着すること等によって更に金属膜306を積み重ねるように形成し、上下の駆動電極302を接続して導通を図るようにしている(特許文献1)。
溝を形成した圧電基板同士を接着したものでは、溝加工時の寸法誤差や接着時の位置合わせ誤差等によって、図19(a)に示すように、上下の圧電素子304a、304b間に位置ずれが生じ、段差Aが発生することがある。また、接着剤の塗布量が多すぎることによって、図19(b)に示すように、接着時に接着剤層305がチャネル内部に溢れ出して硬化してしまい、内部に突出するはみ出し部Bが発生することもある。
In the case where the piezoelectric substrates having the grooves are bonded to each other, the positional deviation between the upper and lower
このような段差Aやはみ出し部Bが発生している場合、上下の駆動電極302を接続する金属膜306を形成するために金属を蒸着しても、段差Aやはみ出し部Bの部分によって蒸着金属が行き渡らない影の部分が生じ、上下の駆動電極302がうまく接続しないおそれがある。
When such a step A or a protruding portion B occurs, even if a metal is deposited to form the
また、金属膜306をめっきによって形成する場合、段差Aやはみ出し部Bによって気泡の抜けが悪くなり、金属膜306にピンホールが形成され易い問題がある。金属膜306にピンホールが発生すると、インク吐出時にチャネル内に気泡が残留し易くなり、インク吐出の障害となるおそれがある。
Further, in the case where the
特に問題となるのは、このような段差Aやはみ出し部Bの有無やその程度が、各チャネルで必ずしも一様ではないことである。しかし、金属膜306の形成具合を確認するためにチャネル内部を観察することは困難であり、仮に観察できたとしても、段差Aやはみ出し部Bの有無やその程度によってチャネル毎に金属膜306の形成条件を変えることは現実的に不可能である。また、全チャネルに同一の形成条件で金属膜306を形成すると、段差Aやはみ出し部Bの有無やその程度がばらばらであることによって、上下の駆動電極302が接続しないチャネルが発生してしまい、不良品となって歩留まりを悪くする問題があった。
A particular problem is that the presence or absence of such a step A and the protruding portion B and the degree thereof are not necessarily uniform in each channel. However, it is difficult to observe the inside of the channel in order to confirm the formation of the
そこで、本発明は、圧電素子からなる基板に複数の平行な溝と各溝内部に駆動電極をそれぞれ形成した2枚の圧電基板を、溝同士が相対するように位置合わせして接着することによってヘッドチップを作成する場合に、チャネル内部の駆動電極同士の導通を簡単且つ確実に図り得るようにすることを課題とする。 In view of this, the present invention provides a piezoelectric substrate having a plurality of parallel grooves and two piezoelectric substrates each having a drive electrode formed in each groove, aligned and bonded so that the grooves face each other. When producing a head chip, it is an object to be able to easily and reliably achieve conduction between drive electrodes inside a channel.
本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。 Other problems of the present invention will become apparent from the following description.
上記課題は、以下の各発明によって解決される。 The above problems are solved by the following inventions.
請求項1記載の発明は、圧電素子からなる基板に複数の平行な溝と各溝内部に駆動電極をそれぞれ形成した2枚の圧電基板を、前記溝同士が相対するように位置合わせして接着することで、駆動壁とチャネルとが交互に並設されるヘッドチップを形成し、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て前記チャネル内のインクを該チャネルの出口側に配置したノズルから吐出させるインクジェットヘッドの製造方法において、前記圧電基板同士を接着した後、各チャネル内部に配される各圧電基板の駆動電極の両方に導通する駆動電極接続用の金属膜を、前記チャネルの入口及び/又は出口が臨む圧電基板の端面における少なくとも2枚の圧電基板同士の境界線を跨ぐようにチャネル毎に独立して形成することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法である。 According to the first aspect of the present invention, two piezoelectric substrates each having a plurality of parallel grooves and drive electrodes formed in each groove are aligned and bonded to a substrate made of piezoelectric elements so that the grooves face each other. Thus, a head chip in which drive walls and channels are alternately arranged is formed, and a voltage is applied to the drive electrodes to cause shear deformation of the drive walls so that ink in the channels is discharged from the channels. In the method of manufacturing an ink jet head that discharges from a nozzle disposed on the side, after bonding the piezoelectric substrates, a metal film for connecting a drive electrode that conducts to both of the drive electrodes of each piezoelectric substrate disposed inside each channel is formed. And forming each channel independently so as to straddle the boundary line between at least two piezoelectric substrates on the end face of the piezoelectric substrate facing the inlet and / or outlet of the channel. A method of manufacturing an ink jet head according to symptoms.
請求項2記載の発明は、前記金属膜を、各チャネルの入口及び/又は出口の周りを囲むように形成す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の製造方法である。 A second aspect of the present invention is the method of manufacturing an ink jet head according to the first aspect, wherein the metal film is formed so as to surround the inlet and / or outlet of each channel.
請求項3記載の発明は、前記ヘッドチップは、前記溝を各圧電基板の一方の端から他方の端に亘って形成することにより、該ヘッドチップの前面と後面に各チャネルの出口と入口が対向するように配置されるものであり、前記チャネルの入口又は出口が臨む圧電基板の端面に、前記金属膜の形成と同時に、該金属膜によって各チャネル内部の駆動電極に駆動回路からの駆動電圧を印加するための引き出し電極を形成す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の製造方法である。
According to a third aspect of the present invention, in the head chip, the groove is formed from one end to the other end of each piezoelectric substrate, so that the outlet and inlet of each channel are provided on the front and rear surfaces of the head chip. At the same time as the formation of the metal film on the end face of the piezoelectric substrate facing the inlet or the outlet of the channel, the drive voltage from the drive circuit is applied to the drive electrode inside each channel by the metal film. 3. A method of manufacturing an ink jet head according to
請求項4記載の発明は、前記ヘッドチップは、前記溝を各圧電基板の一方の端から他方の端に亘って形成することにより、該ヘッドチップの前面と後面に各チャネルの出口と入口が対向するように配置されるものであり、前記金属膜を、前記チャネルの1つおきに、前記チャネルの出口が臨む圧電基板の前端面と前記チャネルの入口が臨む圧電基板の後端面に交互に形成す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の製造方法である。
According to a fourth aspect of the present invention, in the head chip, the groove is formed from one end to the other end of each piezoelectric substrate so that the outlet and inlet of each channel are provided on the front and rear surfaces of the head chip. The metal films are alternately arranged on every other channel on the front end face of the piezoelectric substrate facing the outlet of the channel and the rear end face of the piezoelectric substrate facing the inlet of the channel. 4. The method of manufacturing an ink jet head according to
請求項5記載の発明は、前記金属膜を、蒸着法又はスパッタ法により形成す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の製造方法である。 A fifth aspect of the present invention is the method of manufacturing an ink jet head according to any one of the first to fourth aspects, wherein the metal film is formed by a vapor deposition method or a sputtering method.
請求項6記載の発明は、前記蒸着法又はスパッタ法は、前記金属膜が各チャネル内部の駆動電極の表面に覆い被さるように、前記チャネルの入口及び/又は出口が臨む圧電基板の端面に垂直な線に対して斜めの方向から行う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の製造方法である。
According to a sixth aspect of the present invention, the vapor deposition method or the sputtering method is perpendicular to the end face of the piezoelectric substrate facing the inlet and / or outlet of the channel so that the metal film covers the surface of the drive electrode inside each channel. 6. The method of manufacturing an ink-jet head according to
請求項7記載の発明は、前記蒸着法又はスパッタ法は、前記チャネルの入口及び/又は出口が臨む圧電基板の端面に垂直な線に対して斜めの方向からほぼ対称に、2回以上行うことを特徴とする請求項6記載のインクジェットヘッドの製造方法である。
According to a seventh aspect of the present invention, the vapor deposition method or the sputtering method is performed twice or more substantially symmetrically from an oblique direction with respect to a line perpendicular to the end face of the piezoelectric substrate facing the inlet and / or outlet of the channel. The method of manufacturing an ink jet head according to
請求項1記載の発明によれば、チャネル内部の駆動電極同士の導通を、圧電基板の端面の金属膜によって確保することができる。この金属膜は、各チャネル内部の段差や接着剤のはみ出し具合に関わらず、圧電基板の端面において全チャネルに共通の条件で形成することができるため、簡単に駆動電極同士を接続することができ、確実な導通を図ることができる。 According to the first aspect of the present invention, the conduction between the drive electrodes inside the channel can be ensured by the metal film on the end face of the piezoelectric substrate. This metal film can be formed under the same conditions for all channels on the end face of the piezoelectric substrate regardless of the level difference inside each channel and the amount of adhesive protruding, so that the drive electrodes can be connected easily. Thus, reliable conduction can be achieved.
請求項2記載の発明によれば、金属膜を、各チャネルの入口及び/又は出口の周りを囲むように形成するので、該金属膜と各圧電基板の駆動電極のそれぞれとを3辺ずつで接続させることができ、金属膜と駆動電極との接続状態を最も確実にすることができる。 According to the second aspect of the present invention, since the metal film is formed so as to surround the inlet and / or outlet of each channel, the metal film and each of the drive electrodes of each piezoelectric substrate are separated by three sides. The connection state between the metal film and the drive electrode can be most ensured.
請求項3記載の発明によれば、工数を増加することなく、チャネル内部の各駆動電極に駆動回路からの駆動電圧を印加するための引き出し電極の形成とチャネル内部の駆動電極同士の導通の確保とを同時に行うことができる。 According to the third aspect of the present invention, the formation of the lead electrode for applying the drive voltage from the drive circuit to each drive electrode in the channel and the conduction between the drive electrodes in the channel without increasing the number of steps. Can be performed simultaneously.
請求項4記載の発明によれば、チャネルが極めて微細ピッチである場合でも、隣接するチャネル間で金属膜同士が接触してしまう危険性を低減することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, even when the channels have a very fine pitch, it is possible to reduce the risk that the metal films are in contact with each other between adjacent channels.
請求項5記載の発明によれば、蒸着法又はスパッタ法によって圧電基板の端面に対して金属膜を簡単に形成することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the metal film can be easily formed on the end face of the piezoelectric substrate by vapor deposition or sputtering.
請求項6記載の発明によれば、蒸着法又はスパッタ法によって金属膜とチャネル内部の駆動電極との確実な接続を図ることができる。 According to the sixth aspect of the present invention, it is possible to achieve reliable connection between the metal film and the drive electrode inside the channel by vapor deposition or sputtering.
請求項7記載の発明によれば、蒸着法又はスパッタ法によって金属膜とチャネル内部の駆動電極とのより確実な接続を図ることができる。 According to the seventh aspect of the present invention, a more reliable connection between the metal film and the drive electrode inside the channel can be achieved by a vapor deposition method or a sputtering method.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は1枚の圧電基板の斜視図である。図中、10は圧電基板であり、矢印で示す方向に分極処理された比較的大判なPZT等の圧電素子からなる。
FIG. 1 is a perspective view of one piezoelectric substrate. In the figure,
この圧電基板10の一面に、ダイシングソー等によって複数の平行な溝11を、圧電基板10の一端から他端に亘って形成する。溝11の数は図示するものに限定されない。この溝11の形成によって、各溝11の間に後に駆動壁となる壁部12が形成される。
A plurality of
次に、図2に示すように、この圧電基板10の各溝11内部に駆動電極13を形成する。駆動電極13の形成方法は、蒸着法、スパッタ法、めっき法等のいずれでもよい。駆動電極13は、隣接する溝11内部の駆動電極13同士の接触を避けるため、各溝11間の壁部12の上面には形成されないように、各溝11の内部全面に形成する。
Next, as shown in FIG. 2, drive
駆動電極13を各溝11の内部全面に選択的に形成するには、例えば、圧電基板10の一面にドライフィルム等を貼着してマスクした後に、該マスクの上から溝11を加工し、駆動電極13を形成した後、各溝11間のマスクを除去する方法等を採用することができる。
In order to selectively form the
このようにして溝11、壁部12及び駆動電極13を形成した同様の圧電基板10を2枚用意し、図3に示すように、その圧電基板10、10の溝11、11同士が相対するように位置合わせして接着剤を用いて接着する。上下の圧電基板10、10の溝11、11が位置合わせされることによってチャネル2が形成され、壁部12、12が位置合わせされることによって分極方向が反対方向となる圧電素子からなる駆動壁3が形成される。
In this way, two similar
次に、圧電基板10、10に亘って、チャネル2の長さ方向と直交する方向に延びる平行なカットラインC、C・・・に沿ってフルカットすることにより、圧電基板10、10の積層体から多数のヘッドチップ1、1・・・を作成する。
Next, the
得られるヘッドチップ1は、前端面(インク吐出側の端面)と後端面(インク吐出側と反対の端面)にチャネル2の出口と入口とが対向状に配置され、各チャネル2は出口から入口にかけて断面形状がほぼ変わらないストレート状となる所謂ハーモニカ型のヘッドチップとなる。
The obtained
このようにして作成されたヘッドチップ1に対し、チャネル2の入口及び/又は出口が臨む端面に、各チャネル2内部に配される各圧電基板10、10の駆動電極13、13の両方に導通する金属膜を、チャネル2の入口及び/又は出口が臨む圧電基板10、10の端面における少なくとも2枚の圧電基板10、10同士の境界線aを跨ぐようにチャネル2毎に独立して形成する。
The
図4に、この金属膜の形成方法の一例を示す。この例では、チャネル2の入口が臨む後端面にマスク部材を用いて選択的に金属膜を形成する方法を示す。
FIG. 4 shows an example of a method for forming this metal film. In this example, a method of selectively forming a metal film using a mask member on the rear end face facing the entrance of the
図中、Fはヘッドチップ1の端面に貼着されたマスク部材としての感光性ドライフィルムである。感光性ドライフィルムFには、ヘッドチップ1の各チャネル2に対応する位置に、それぞれチャネル2毎に独立した開口部f1が形成されている。この開口部f1は、チャネル2の入口の開口面積よりも若干大きな開口面積を有する矩形状に形成されている。従って、図4に示すように、感光性ドライフィルムFをヘッドチップ1のチャネル2の入口が臨む後端面に貼着した状態で、この開口部f1からはチャネル2の入口の全部とその周りを囲むように各圧電基板10、10の後端面の一部とが臨むようになる。
In the figure, F is a photosensitive dry film as a mask member attached to the end face of the
また、ハーモニカ型のヘッドチップ1は、チャネル2内部の駆動電極13、13に駆動回路(図示せず)からの駆動電圧を印加するための配線を外面に引き出す必要がある。このため、感光性ドライフィルムFは、各開口部f1に連続して、引き出し電極形成用の開口部f2をそれぞれチャネル2毎に独立して形成している。この開口部f2は、各開口部f1の一辺からそれぞれチャネル2の並び方向と直交する方向に延びている。
Further, the harmonica
この感光性ドライフィルムFを、ヘッドチップ1のチャネル2の入口が臨む後端面に貼着した状態で、各開口部f1、f2を通してAl等の金属を蒸着法又はスパッタ法によってヘッドチップ1の後端面に付着させる。蒸着法又はスパッタ法は、ヘッドチップ1の端面に対して簡単に金属膜を形成することができるため、本発明における金属膜の形成方法として好ましく採用できる。
With this photosensitive dry film F adhered to the rear end face of the
このとき、付着させた金属粒子によって各チャネル2内部の駆動電極13、13の表面に覆い被さるように金属膜を形成するため、図6(a)の矢印で示すように、ヘッドチップ1におけるチャネル2の入口が臨む後端面に垂直な線Xに対して30〜60°程度斜めの方向から蒸着又はスパッタを行うことが好ましい。垂直な線Xに対して斜めの方向から照射された金属粒子は、感光性ドライフィルムFの各開口部f1、f2を通してヘッドチップ1の後端面に付着すると共に、チャネル2の入口から内部に入り込み、該チャネル2内部の駆動電極13、13表面に達する。従って、ヘッドチップ1の後端面から各チャネル2の入口を経由して内部に連続する金属膜を形成することができ、この金属膜をチャネル2内部の駆動電極13、13と確実に接続させることができる。
At this time, since the metal film is formed so as to cover the surfaces of the
また、この蒸着又はスパッタは、チャネル2の入口が臨む後端面に垂直な線Xに対して斜め方向からほぼ対称に、2回以上行うことが好ましい。斜め方向からほぼ対称に2回以上行うことで、金属膜を各圧電基板10、10の駆動電極13、13の各々とより確実に接続させることができる。
Further, this vapor deposition or sputtering is preferably performed twice or more symmetrically from the oblique direction with respect to the line X perpendicular to the rear end face where the entrance of the
チャネル2の入口が臨む後端面に垂直な線Xに対して斜め方向からほぼ対称に行う方向は、図6(b)に示すように、圧電基板10、10同士の境界線aに対して斜めに交叉する方向とすると、ヘッドチップ1の後端面にチャネル2の入口の周りを囲むように形成される金属膜の全周において該チャネル2内部の駆動電極13、13と接続させることができるため、より好ましい。
As shown in FIG. 6B, the direction to be made almost symmetrical from the oblique direction with respect to the line X perpendicular to the rear end face where the entrance of the
感光性ドライフィルムFの開口部f1、f2内に所望の厚みの金属粒子を付着させた後、感光性ドライフィルムFを除去すると、図5に示すように、ヘッドチップ1のチャネル2の入口が臨む後端面に選択的に金属膜4が形成される。金属膜4は、感光性ドライフィルムFの開口部f1によって各チャネル2の入口を囲むように形成される駆動電極接続用の金属膜4aと、開口部f2によって金属膜4aと一体の金属膜によって形成される引き出し電極4bとからなる。
When the photosensitive dry film F is removed after depositing metal particles having a desired thickness in the openings f1 and f2 of the photosensitive dry film F, the entrance of the
駆動電極接続用の金属膜4aは、ヘッドチップ1を構成する2枚の圧電基板10、10の各後端面に亘って一体に連続すると共に、図7に示すように、チャネル2内部の各駆動電極13、13とそれぞれ接続している。従って、チャネル2内部の駆動電極13、13は駆動電極接続用の金属膜4aによって導通する。
The
よって、従来のようにチャネル2内部において各圧電基板10、10の駆動電極13、13同士を接続させる必要がなく、駆動電極13、13相互間の段差や接着剤のはみ出し部分の有無に関わらず、ヘッドチップ1のチャネル2の入口(又は出口)が臨む後端面(又は前端面)に対して駆動電極接続用の金属膜4aを形成するだけで駆動電極13、13の確実な導通を図ることができる。また、金属膜4aは、ヘッドチップ1の後端面(又は前端面)に形成するので、金属膜4aと各駆動電極13、13との接続状態の確認も容易である。
Therefore, there is no need to connect the
しかも、仮に、駆動電極13、13相互間に発生している段差や接着剤のはみ出し部分の程度が各チャネル2でばらばらであっても、全チャネル2に対して単一の形成条件で駆動電極接続用の金属膜4aを形成するだけでよいので、極めて簡単に駆動電極13、13の確実な導通を図ることができ、歩留まりを極めて向上させることができる。特に、本実施形態に示すように、ヘッドチップ1を圧電基板10、10の積層体から切り出すようにすれば、金属膜4aを形成する端面は平滑面となるため、金属膜4aを安定して形成することができる。
Moreover, even if the steps generated between the
また、金属膜4aは、ハーモニカ型のヘッドチップ1に必要な引き出し電極4bの形成時に一体に形成することができるため、工数を増加することなく、引き出し電極4bの形成とチャネル2内部の駆動電極13、13同士の導通の確保とを同時に行うことができる。
Further, since the
更に、ここでは、駆動電極接続用の金属膜4aをチャネル2の入口の周りを囲むように形成したので、該金属膜4aと各圧電基板10、10の駆動電極13、13のそれぞれとは、図7に示すように、チャネル2の入口を形成する各圧電基板10、10の両壁部12、12の辺12a、12bと、溝11の底部の辺12cの3辺ずつで接続させることができる。このため、仮にいずれか1辺又は2辺に駆動電極13と金属膜4aとの接続不良が発生していたとしても、残りの2辺又は1辺で接続を維持することができるので、駆動電極接続用の金属膜4aと駆動電極13、13との接続状態を最も確実にすることができる。
Further, here, the
このようにして作成されたヘッドチップ1には、図8、図9に示すように、前端面に、各チャネル2に対応する位置にノズル5aが開設されたノズルプレート5を接着すると共に、後端面には、例えば各引き出し電極4bと対応する位置に各引き出し電極4bと同ピッチで配線6a、6a・・・が形成された配線基板6を、各引き出し電極4bと各配線6aとが接続するように異方導電性フィルム等を用いて接着することによりインクジェットヘッドHとすることができる。
As shown in FIGS. 8 and 9, the
配線基板6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のチャネルの並び方向と直交する方向に延び、ヘッドチップ1の上下に大きく張り出しており、その張り出し部にまで延びた配線6aに、FPC7の各配線7aを位置合わせして異方導電性フィルム等を用いて接着する。この配線基板6のほぼ中央部には、その幅方向に亘って延びる1本の凹部6bを、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2の入口側を覆うことができる大きさに溝加工している。この凹部6bは、各チャネル2にインクを供給するためのインク共通室として機能させることができる。
The
以上の実施形態は、駆動電極接続用の金属膜4aをヘッドチップ1の後端面に引き出し電極4bと一体に形成する好ましい例を挙げたが、本発明は必ずしもこれに限定されるわけではなく、駆動電極接続用の金属膜4aは、ヘッドチップ1におけるチャネル2の出口が臨む前端面に形成するようにしてもよい。
In the above embodiment, a preferable example in which the
更に、駆動電極接続用の金属膜4aは、図10に示すように、ヘッドチップ1におけるチャネル2の出口が臨む前端面と入口が臨む後端面、すなわちヘッドチップ1の前端面と後端面とにチャネル2の1つおきに交互に形成することもできる。図10(a)はヘッドチップ1の前端面を示し、図10(b)はヘッドチップ1の後端面を示している。この場合は、チャネル2が極めて微細ピッチであっても、隣接するチャネル2間で駆動電極接続用の金属膜4a同士が接触してしまう危険性を低減することができる。なお、引き出し電極4bは、各チャネル2の幅とほぼ同幅に形成することで、隣接する引き出し電極4b同士の接触を防ぐことができる。
Further, as shown in FIG. 10, the drive electrode connecting
また、ヘッドチップは、全チャネルがインク吐出用として機能するタイプに限らず、ヘッドチップのチャネルが、1つおきにインク吐出用のチャネルとインク吐出を行わない空チャネルとを配置した独立チャネルタイプのヘッドチップであってもよい。 In addition, the head chip is not limited to the type in which all channels function for ink ejection, and the head chip channel is an independent channel type in which every other channel is arranged with an ink ejection channel and an empty channel that does not eject ink. The head chip may be used.
図11は、独立チャネルタイプのヘッドチップ1の後端面に、駆動電極接続用の金属膜4aと引き出し電極(個別電極)4b及び空チャネルの共通電極4cをパターニングした例を示している。図中、2aはインク吐出用チャネル、2bは空チャネルである。
FIG. 11 shows an example in which a
共通電極4cは、各空チャネル2bの入口の周りを囲むように形成した各金属膜4aと一体に形成され、全空チャネル2bの金属膜4a同士を導通させる。この共通電極4cは、図示するように、圧電基板10、10の境界線aを挟んで引き出し電極4bを形成した側とは反対側に形成すると、相互の接触防止を図り易いために好ましい。共通電極4cは、例えばヘッドチップ1の端部で該ヘッドチップ1の別の端面に引き出し、FPC等に接続する。
The
このような独立チャネルタイプのヘッドチップの場合にも、駆動電極接続用の金属膜4aは、図12に示すように、インク吐出用チャネル2aと空チャネル2bとでヘッドチップ1の前端面と後端面とに振り分けて形成してもよい。図12(a)はヘッドチップ1の前端面を示し、図12(b)はヘッドチップ1の後端面を示している。全空チャネル2bの金属膜4a及び該金属膜4a同士を導通させる共通電極4cはヘッドチップ1の前端面に形成し、全インク吐出用チャネル2aの金属膜4a及び各金属膜4aと一体の引き出し電極4bはヘッドチップ1の後端面に形成している。
Also in the case of such an independent channel type head chip, as shown in FIG. 12, the
図11、図12に示すヘッドチップ1は、いずれも図4に示した場合と同様にして、ヘッドチップ1の各端面にパターニングされたマスク部材を貼着した後に、蒸着法又はスパッタ法によって駆動電極接続用の金属膜4a、引き出し電極4b及び共通電極4cをそれぞれ形成することができる。
The
なお、駆動電極接続用の金属膜4aは、各チャネル2の入口又は出口の周りを囲むように形成するものに限定されるわけではなく、チャネル2の入口又は出口が臨む圧電基板10の端面における少なくとも2枚の圧電基板10、10同士の境界線aを跨ぐようにチャネル2毎に独立して形成するようにすれば、各圧電基板10、10の駆動電極13、13を接続して導通させることができる。
The
従って、例えば図13に示すように、駆動電極接続用の金属膜4aは、ヘッドチップ1における駆動壁3の端面(図13では後端面を示す。)にのみ形成するようにしてもよい。図13(a)は、各チャネル2の両側に位置する各駆動壁3の後端面にそれぞれ駆動電極接続用の金属膜4aを形成した例を示し、図13(b)は、各チャネル2の一方の側に位置する駆動壁3の後端面に駆動電極接続用の金属膜4aを形成した例を示している。
Therefore, for example, as shown in FIG. 13, the drive electrode connecting
図13(a)の場合、各圧電基板10、10の駆動電極13、13の導通が、各チャネル2の両側の金属膜4a、4aによって確保できるため、図13(b)の場合に比べて確実な導通を行うことができる。また、図13(b)の場合は、図13(a)の場合に比べて、隣接するチャネル2間の金属膜4a同士の接触を防止する効果が高い。
In the case of FIG. 13 (a), the conduction of the
また、この図13に示す態様においても、図10に示した態様と同様に、チャネル2が極めて微細ピッチである場合や独立チャネルタイプのヘッドチップである場合に、駆動電極接続用の金属膜4aは、チャネル2の1つおきにヘッドチップの前端面と後端面との交互に形成するようにして、隣接する金属膜4a同士のより確実な接触防止或いは引き出し電極4bと共通電極4cとの完全な振り分けを図るようにしてもよい。
Also in the embodiment shown in FIG. 13, similarly to the embodiment shown in FIG. 10, when the
ハーモニカ型のヘッドチップ1の各チャネル2の駆動電極13から配線を引き出す方法は、ヘッドチップ1の端面に引き出し電極4bを形成すれば、駆動電極接続用の金属膜4aの形成と引き出し電極4bの形成とを同時に行える利点を有するが、本発明はなんらこれに限定されない。例えば図14に示すように、一方の圧電基板10の各溝12の底部から該圧電基板10の外面まで貫通する貫通孔14を開設し、該貫通孔14内に導電性ペースト等を用いて貫通電極15を形成することによって、各チャネル2内の駆動電極13をヘッドチップ1の外面にまで引き出し形成することができる。この場合は、各貫通電極15にFPCを接続することによって駆動回路からの駆動電圧を各チャネル2に印加することができる。
The method of drawing the wiring from the
また、以上の実施形態では、ハーモニカ型のヘッドチップ1を有するインクジェットヘッドの例を挙げたが、本発明は、圧電素子からなる基板に複数の平行な溝と各溝内部に駆動電極をそれぞれ形成した2枚の圧電基板を、溝同士が相対するように位置合わせして接着することで、駆動壁とチャネルとが交互に並設されるヘッドチップを有し、駆動電極に電圧を印加することによって駆動壁をせん断変形させてチャネル内のインクを該チャネルの出口側に配置したノズルから吐出させるようにするものであれば、なんらハーモニカ型のヘッドチップを有するものに限定されない。例えば、圧電基板の一方の端から他方の端の手前まで溝を研削することにより、溝の深さが他方の端に行くに従って徐々に浅くなるチャネルを有し、各チャネルへのインクの供給方向とインクの吐出方向とがほぼ直交するような所謂チョッパートラバース型のヘッドチップを有するインクジェットヘッドであってもよい。
In the above embodiment, an example of an ink jet head having a harmonica
1:ヘッドチップ
2:チャネル
2a:インク吐出用チャネル
2b:空チャネル
3:駆動壁
4:金属膜
4a:駆動電極接続用の金属膜
4b:引き出し電極
4c:共通電極
5:ノズルプレート
5a:ノズル
6:配線基板
6a:配線
6b:凹部
7:FPC
7a:配線
10:圧電基板
11:溝
12:壁部
13:駆動電極
14:貫通孔
15:貫通電極
F:感光性ドライフィルム
f1、f2:開口部
H:インクジェットヘッド
1: Head chip 2:
7a: Wiring 10: Piezoelectric substrate 11: Groove 12: Wall 13: Drive electrode 14: Through hole 15: Through electrode F: Photosensitive dry film f1, f2: Opening H: Inkjet head
Claims (7)
前記圧電基板同士を接着した後、各チャネル内部に配される各圧電基板の駆動電極の両方に導通する駆動電極接続用の金属膜を、前記チャネルの入口及び/又は出口が臨む圧電基板の端面における少なくとも2枚の圧電基板同士の境界線を跨ぐようにチャネル毎に独立して形成することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。 By aligning and bonding two piezoelectric substrates each having a plurality of parallel grooves and drive electrodes formed inside the grooves to a substrate made of piezoelectric elements so that the grooves face each other, the drive wall and the channel Are alternately arranged in parallel, and a voltage is applied to the drive electrode to shear the drive wall to eject ink in the channel from a nozzle disposed on the outlet side of the channel. In the method of manufacturing an inkjet head,
After bonding the piezoelectric substrates, a metal film for connecting the drive electrode that is electrically connected to both of the drive electrodes of each piezoelectric substrate disposed inside each channel is connected to the end surface of the piezoelectric substrate facing the channel inlet and / or outlet. A method for manufacturing an ink-jet head, comprising: independently forming each channel so as to straddle a boundary line between at least two piezoelectric substrates.
前記チャネルの入口又は出口が臨む圧電基板の端面に、前記金属膜の形成と同時に、該金属膜によって各チャネル内部の駆動電極に駆動回路からの駆動電圧を印加するための引き出し電極を形成す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の製造方法。 The head chip is arranged so that the outlet and the inlet of each channel face the front and rear surfaces of the head chip by forming the groove from one end of the piezoelectric substrate to the other end. And
Simultaneously with the formation of the metal film, an extraction electrode for applying a drive voltage from a drive circuit to a drive electrode in each channel is formed on the end face of the piezoelectric substrate facing the channel entrance or exit. The method of manufacturing an ink jet head according to claim 1 or 2.
前記金属膜を、前記チャネルの1つおきに、前記チャネルの出口が臨む圧電基板の前端面と前記チャネルの入口が臨む圧電基板の後端面に交互に形成す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の製造方法。 The head chip is arranged so that the outlet and the inlet of each channel face the front and rear surfaces of the head chip by forming the groove from one end of the piezoelectric substrate to the other end. And
The metal film is alternately formed on every other channel on a front end surface of a piezoelectric substrate facing an outlet of the channel and a rear end surface of a piezoelectric substrate facing an inlet of the channel. 2. A method for producing an ink jet head according to 2 or 3.
7. The vapor deposition method or the sputtering method is performed twice or more substantially symmetrically from an oblique direction with respect to a line perpendicular to the end face of the piezoelectric substrate facing the inlet and / or outlet of the channel. Manufacturing method of the inkjet head.
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