JP2023035586A - ヘッドチップ、液体噴射ヘッド、液体噴射記録装置及びヘッドチップの製造方法 - Google Patents
ヘッドチップ、液体噴射ヘッド、液体噴射記録装置及びヘッドチップの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023035586A JP2023035586A JP2021142564A JP2021142564A JP2023035586A JP 2023035586 A JP2023035586 A JP 2023035586A JP 2021142564 A JP2021142564 A JP 2021142564A JP 2021142564 A JP2021142564 A JP 2021142564A JP 2023035586 A JP2023035586 A JP 2023035586A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- low dielectric
- dielectric film
- channel
- head chip
- ejection
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
【課題】吐出性能の均一化を図り、商品性に優れたヘッドチップ、液体噴射ヘッド、液体噴射記録装置及びヘッドチップの製造方法を提供する。【解決手段】本開示の一態様に係るヘッドチップ50において、吐出チャネル61の内面には、下端部に設けられた第1低誘電膜118aと、上端部に設けられた第2低誘電膜118bと、上端部から下端部に亘って設けられ、第1低誘電膜118a及び第2低誘電膜118bを覆う第1共通電極部123aと、が設けられている。【選択図】図3
Description
本開示は、ヘッドチップ、液体噴射ヘッド、液体噴射記録装置及びヘッドチップの製造方法に関する。
インクジェットプリンタに搭載されるヘッドチップは、複数のチャネルを有するアクチュエータプレートに対して、カバープレートやノズルプレートが積層されて構成されている。カバープレートには、チャネルの上流側でチャネルに連通するインク流路が形成されている。ノズルプレートには、チャネルの下流側でチャネルに連通するノズル孔が形成されている。アクチュエータプレートのうち、各チャネルを区画する隔壁には電極が形成されている。
ヘッドチップにおいて、インクを吐出させるには、電極間に電圧を印加して、隔壁に電界をかけることにより、隔壁を厚み滑り変形させる。これにより、チャネル内の容積が変化することで、チャネル内のインクがノズル孔を通じて吐出される。
ヘッドチップにおいて、インクを吐出させるには、電極間に電圧を印加して、隔壁に電界をかけることにより、隔壁を厚み滑り変形させる。これにより、チャネル内の容積が変化することで、チャネル内のインクがノズル孔を通じて吐出される。
ヘッドチップは、駆動時における消費電力や静電容量の増加に起因して発熱することが知られている。ヘッドチップが発熱すると、インク粘度にばらつき等が生じ易く、吐出性能に影響が及ぶ可能性がある。そこで、例えば下記特許文献1には、チャネルの上流端部(インク流路との連通部分)において、隔壁と電極との間に低誘電膜を介在させる構成が開示されている。この構成によれば、隔壁のうち低誘電膜が介在している部分に電界がかかり難くなることで、ヘッドチップの発熱を抑制できるとされている。
しかしながら、従来のヘッドチップでは、チャネル毎での低誘電膜の寸法ばらつきが生じ易かった。低誘電膜に寸法ばらつきが生じると、電極のうち、隔壁に直接接する部分と、低誘電膜を介して隔壁に接する部分と、の寸法がチャネル毎で異なる。そのため、従来のヘッドチップでは、同一チップにおける異なるチャネル間、又は複数のチップ間で吐出性能(出力)にばらつきが生じ易かった。
本開示は、吐出性能の均一化を図り、商品性に優れたヘッドチップ、液体噴射ヘッド、液体噴射記録装置及びヘッドチップの製造方法を提供する。
上記課題を解決するために、本開示は以下の態様を採用した。
(1)本開示の一態様に係るヘッドチップは、第1方向に延びるとともに、前記第1方向に交差する第2方向に間隔をあけて設けられた噴射チャネルを有し、前記噴射チャネルにおける前記第1方向の第1側端部が開口する端面を有するアクチュエータプレートと、前記噴射チャネルに連通する噴射孔を有し、前記端面に向かい合って設けられた噴射孔プレートと、を備え、前記噴射チャネルの内面には、前記第1方向における第1側端部に設けられた第1低誘電膜と、前記第1方向における第2側端部に設けられた第2低誘電膜と、前記第1方向における第1側端部から第2側端部に亘って設けられ、前記第1低誘電膜及び前記第2低誘電膜を覆う第1電極部と、が設けられている。
(1)本開示の一態様に係るヘッドチップは、第1方向に延びるとともに、前記第1方向に交差する第2方向に間隔をあけて設けられた噴射チャネルを有し、前記噴射チャネルにおける前記第1方向の第1側端部が開口する端面を有するアクチュエータプレートと、前記噴射チャネルに連通する噴射孔を有し、前記端面に向かい合って設けられた噴射孔プレートと、を備え、前記噴射チャネルの内面には、前記第1方向における第1側端部に設けられた第1低誘電膜と、前記第1方向における第2側端部に設けられた第2低誘電膜と、前記第1方向における第1側端部から第2側端部に亘って設けられ、前記第1低誘電膜及び前記第2低誘電膜を覆う第1電極部と、が設けられている。
本態様によれば、噴射チャネルの両端部に第1低誘電膜及び第2低誘電膜を形成する場合には、例えば噴射チャネルのうち第1低誘電膜及び第2低誘電膜の形成領域に対応するマスク開口を有し、低誘電膜の非形成領域に対応する被覆部を有する第1マスクを配置して行う。この場合、低誘電膜の形成領域を被覆部の位置ずれを許容する許容代として利用できる。すなわち、低誘電膜が噴射チャネルにおける第1方向の何れかの端部のみに設けられる場合のように、噴射チャネルにおける何れかの端部で被覆部を位置合わせする場合に比べ、被覆部が位置ずれした際であっても低誘電膜の非形成領域の寸法が各噴射チャネル間で揃い易い。その結果、各噴射チャネル間での吐出性能のばらつきを抑制できる。
(2)上記(1)の態様に係るヘッドチップにおいて、前記第1低誘電膜及び前記第2低誘電膜間の前記第1方向での間隔は、複数の前記噴射チャネル間で一定になっていることが好ましい。
本態様によれば、第1電極部のうち、第1低誘電膜及び第2低誘電膜間に位置する部分は、噴射チャネルの内面に直接接し、アクチュエータプレートの駆動に寄与する駆動領域として機能する。本態様では、各噴射チャネル間で駆動領域の寸法が一定になるので、各噴射チャネル間での吐出性能のばらつきを抑制できる。
本態様によれば、第1電極部のうち、第1低誘電膜及び第2低誘電膜間に位置する部分は、噴射チャネルの内面に直接接し、アクチュエータプレートの駆動に寄与する駆動領域として機能する。本態様では、各噴射チャネル間で駆動領域の寸法が一定になるので、各噴射チャネル間での吐出性能のばらつきを抑制できる。
(3)上記(1)又は(2)の態様に係るヘッドチップにおいて、前記噴射チャネルに対して前記第1方向の第2側端部で連通する液体流路を有し、前記第1方向から見て前記第2方向に交差する厚さ方向で前記アクチュエータプレートに向かい合って設けられたカバープレートを備え、前記噴射チャネルは、前記厚さ方向から見て前記液体流路に重なり合う連通部と、前記連通部よりも前記第1方向の第1側に設けられたポンプ部と、を備え、前記第1方向において、前記第1低誘電膜及び前記第2低誘電膜間の間隔は、前記ポンプ部の長さよりも短いことが好ましい。
本態様によれば、本態様では、駆動領域をポンプ部に配置し易くなるので、ポンプ部を効率的に駆動させることができ、吐出性能を維持できる。
本態様によれば、本態様では、駆動領域をポンプ部に配置し易くなるので、ポンプ部を効率的に駆動させることができ、吐出性能を維持できる。
(4)上記(3)の態様に係るヘッドチップにおいて、前記第1低誘電膜は、前記ポンプ部に位置し、前記第2低誘電膜の一部は、前記ポンプ部と前記連通部との境界部分よりも前記第1方向の第1側に位置していることが好ましい。
本態様によれば、第1低誘電膜及び第2低誘電膜の位置ずれに関わらず、駆動領域が確実にポンプ部に配置される。そのため、低誘電膜形成用の第1マスクの位置ずれの影響を相殺し、各噴射チャネル間での吐出性能を一定に維持し易い。
本態様によれば、第1低誘電膜及び第2低誘電膜の位置ずれに関わらず、駆動領域が確実にポンプ部に配置される。そのため、低誘電膜形成用の第1マスクの位置ずれの影響を相殺し、各噴射チャネル間での吐出性能を一定に維持し易い。
(5)上記(3)の態様に係るヘッドチップにおいて、前記第1低誘電膜は、前記ポンプ部に位置し、前記第2低誘電膜の全体が、前記ポンプ部と前記連通部との境界部分よりも前記第1方向の第2側に位置していることが好ましい。
本態様によれば、第1マスクの位置ずれにより、駆動領域の一部がポンプ部からずれて配置された場合であっても、駆動領域の寸法は一定に維持される。この場合、第1電極部のうち、ポンプ部と連通部との境界部分よりも第2側に位置する部分(以下、はみだし部分という。)が噴射チャネルの内側面に直接接する。そのため、はみだし部分を噴射チャネルの駆動に少なからず寄与させることができる。これにより、第2低誘電膜の全体が連通部に位置している場合において、駆動領域をポンプ部内で収める構成に比べ、噴射性能の低下を抑制できる。すなわち、低誘電膜形成用の第1マスクの位置ずれによる噴射性能への影響を可能な限り軽減できる。
本態様によれば、第1マスクの位置ずれにより、駆動領域の一部がポンプ部からずれて配置された場合であっても、駆動領域の寸法は一定に維持される。この場合、第1電極部のうち、ポンプ部と連通部との境界部分よりも第2側に位置する部分(以下、はみだし部分という。)が噴射チャネルの内側面に直接接する。そのため、はみだし部分を噴射チャネルの駆動に少なからず寄与させることができる。これにより、第2低誘電膜の全体が連通部に位置している場合において、駆動領域をポンプ部内で収める構成に比べ、噴射性能の低下を抑制できる。すなわち、低誘電膜形成用の第1マスクの位置ずれによる噴射性能への影響を可能な限り軽減できる。
(6)上記(3)から(5)の何れかの態様に係るヘッドチップにおいて、前記アクチュエータプレートは、前記噴射チャネルに対して前記第1方向の第2側に位置する尾部を備え、前記第1電極部は、前記噴射チャネルの内面における前記厚さ方向の第1側に位置し、前記尾部のうち前記厚さ方向の第1側を向く主面上に設けられるとともに、前記噴射チャネルの開口縁で前記第1電極部に連なる端子部と、前記噴射チャネルの内面のうち、前記厚さ方向の第2側であって、前記第1方向の第1側端部及び第2側端部の内側に設けられ、前記噴射チャネルの内面において前記第1電極部に連なる第2電極部と、を備えていることが好ましい。
本態様によれば、噴射チャネルの内面における厚さ方向の第2側において、第1方向における第1側端部は第2電極部が形成されない第1非形成領域を構成し、第1方向の第2側端部は第2電極部が形成されない第2非形成領域を構成する。第1非形成領域及び第2非形成領域について、例えば第2マスクを介して形成する場合等には、噴射チャネルのうち非形成領域(第1方向の両端部)に対応して被覆部が配置され、第2電極部の形成領域に対応してマスク開口が配置される。この場合、非形成領域を被覆部の位置ずれを許容する許容代として利用できる。すなわち、第2マスクが所望の位置に対して第1方向に位置ずれした場合であっても、第2電極部の寸法ばらつきを抑制できる。これにより、噴射チャネルの第2側端部のみを第2電極部の非形成領域とする場合に比べ、被覆部が位置ずれした際における第2電極部の寸法が各噴射チャネル間で揃い易い。その結果、各噴射チャネル間での吐出性能のばらつきを抑制できる。
本態様によれば、噴射チャネルの内面における厚さ方向の第2側において、第1方向における第1側端部は第2電極部が形成されない第1非形成領域を構成し、第1方向の第2側端部は第2電極部が形成されない第2非形成領域を構成する。第1非形成領域及び第2非形成領域について、例えば第2マスクを介して形成する場合等には、噴射チャネルのうち非形成領域(第1方向の両端部)に対応して被覆部が配置され、第2電極部の形成領域に対応してマスク開口が配置される。この場合、非形成領域を被覆部の位置ずれを許容する許容代として利用できる。すなわち、第2マスクが所望の位置に対して第1方向に位置ずれした場合であっても、第2電極部の寸法ばらつきを抑制できる。これにより、噴射チャネルの第2側端部のみを第2電極部の非形成領域とする場合に比べ、被覆部が位置ずれした際における第2電極部の寸法が各噴射チャネル間で揃い易い。その結果、各噴射チャネル間での吐出性能のばらつきを抑制できる。
(7)上記(6)の態様に係るヘッドチップにおいて、前記第2電極部における前記第1方向での寸法は、複数の前記噴射チャネル間で一定になっていることが好ましい。
本態様によれば、各噴射チャネル間での吐出性能のばらつきを抑制できる。
本態様によれば、各噴射チャネル間での吐出性能のばらつきを抑制できる。
(8)上記(6)又は(7)の態様に係るヘッドチップにおいて、前記噴射チャネルの内面における前記厚さ方向の第2側のうち、前記第1方向における第1側端部は、前記第2電極部が形成されない第1非形成領域を構成し、前記噴射チャネルの内面における前記厚さ方向の第2側のうち、前記第1方向における第2側端部は、前記第2電極部が形成されない第2非形成領域を構成し、前記第1非形成領域は、前記ポンプ部に位置し、前記第2非形成領域の一部は、前記ポンプ部と前記連通部との境界部分よりも前記第1方向の第1側に位置していることが好ましい。
本態様によれば、第2電極部が確実にポンプ部に配置されるので、ポンプ部を効率的に駆動させることができ、噴射性能を維持できる。
本態様によれば、第2電極部が確実にポンプ部に配置されるので、ポンプ部を効率的に駆動させることができ、噴射性能を維持できる。
(9)上記(6)又は(7)の態様に係るヘッドチップにおいて、前記噴射チャネルの内面における厚さ方向の第2側のうち、前記第1方向における第1側端部は、前記第2電極部が形成されない第1非形成領域を構成し、前記噴射チャネルの内面における厚さ方向の第2側のうち、前記第1方向における第2側端部は、前記第2電極部が形成されない第2非形成領域を構成し、前記第1非形成領域は、前記ポンプ部に位置し、前記第2非形成領域の全体が、前記ポンプ部と前記連通部との境界部分よりも前記第1方向の第2側に位置していることが好ましい。
本態様によれば、第2電極部のうち、ポンプ部と連通部との境界部分よりも第2側に位置する部分(以下、はみだし部分という。)を噴射チャネルの駆動に少なからず寄与させることができる。これにより、第2電極部をポンプ部内で収める構成に比べ、噴射性能の低下を抑制できる。すなわち、低誘電膜形成用の第2マスクの位置ずれによる噴射性能への影響を可能な限り軽減できる。
本態様によれば、第2電極部のうち、ポンプ部と連通部との境界部分よりも第2側に位置する部分(以下、はみだし部分という。)を噴射チャネルの駆動に少なからず寄与させることができる。これにより、第2電極部をポンプ部内で収める構成に比べ、噴射性能の低下を抑制できる。すなわち、低誘電膜形成用の第2マスクの位置ずれによる噴射性能への影響を可能な限り軽減できる。
(10)本開示の一態様に係る液体噴射ヘッドは、上記(1)から(9)の何れかの態様に係るヘッドチップを備えている。
本態様によれば、同一のヘッドチップにおける各噴射チャネル間、又は複数のヘッドチップ間で噴射性能の均一化を図り、商品性に優れた液体噴射ヘッドを提供できる。
本態様によれば、同一のヘッドチップにおける各噴射チャネル間、又は複数のヘッドチップ間で噴射性能の均一化を図り、商品性に優れた液体噴射ヘッドを提供できる。
(11)本開示の一態様に係る液体噴射記録装置は、上記(10)の態様に係る液体噴射ヘッドを備えている。
本態様によれば、同一のヘッドチップにおける各噴射チャネル間、又は複数のヘッドチップ間で噴射性能の均一化を図り、商品性に優れた液体噴射記録装置を提供できる。
本態様によれば、同一のヘッドチップにおける各噴射チャネル間、又は複数のヘッドチップ間で噴射性能の均一化を図り、商品性に優れた液体噴射記録装置を提供できる。
(12)本開示の一態様に係るヘッドチップの製造方法は、第1方向に延びるとともに、前記第1方向に交差する第2方向に間隔をあけて設けられた噴射チャネルを有するアクチュエータプレートに対して、前記噴射チャネルの内面に第1マスクを介して低誘電膜を形成する低誘電膜形成工程と、前記噴射チャネルの内面に対して前記低誘電膜を覆うように電極を形成する電極形成工程と、前記噴射チャネル内に連通する液体流路を有するカバープレートを、前記第1方向から見て前記第2方向に交差する厚さ方向で、前記アクチュエータプレートに重ね合わせる積層工程と、を有し、前記噴射チャネルは、前記厚さ方向から見て前記液体流路に重なり合う連通部と、前記連通部よりも前記第1方向の第1側に設けられたポンプ部と、を備え、前記第1マスクには、前記第1方向の間隔が前記第1方向における前記ポンプ部の寸法よりも短く設定された第1マスク開口及び第2マスク開口が形成され、前記低誘電膜形成工程では、前記第1マスクのうち前記第1マスク開口及び前記第2マスク開口間に位置する被覆部を前記ポンプ部に重ね合わせた状態で、前記第1マスク開口及び前記第2マスク開口を通じて前記噴射チャネル内に前記低誘電膜の形成材料を導入する。
本態様によれば、低誘電膜形成工程において、第1マスク開口及び第2マスク開口(低誘電膜の形成領域)を被覆部の位置ずれを許容する許容代として利用できる。すなわち、低誘電膜が噴射チャネルにおける第1方向の何れかの端部のみに設けられる場合のように、噴射チャネルにおける何れかの端部で被覆部を位置合わせする場合に比べ、被覆部が位置ずれした際であっても低誘電膜の非形成領域の寸法が各噴射チャネル間で揃い易い。その結果、各噴射チャネル間での吐出性能のばらつきを抑制できる。
(13)上記(12)の態様に係るヘッドチップの製造方法において、前記アクチュエータプレートは、前記噴射チャネルに対して前記第1方向の第2側に位置する尾部を備え、前記電極形成工程は、前記噴射チャネル内に対して前記厚さ方向の第1側から前記電極の形成材料を導入する第1工程と、前記噴射チャネル内に対して前記厚さ方向の第2側から第2マスクを介して前記電極の形成材料を導入する第2工程と、を備え、前記第1工程では、前記噴射チャネルの内面において前記低誘電膜を覆うように前記電極を形成するとともに、前記尾部のうち前記厚さ方向の第1側を向く主面上に前記電極に連なる端子を形成し、前記第2マスクには、前記第2方向の間隔が前記第1方向における前記ポンプ部の寸法よりも短く設定された第3マスク開口が形成され、前記第2工程では、前記第3マスク開口を前記ポンプ部に重ね合わせた状態で、前記第3マスク開口を通じて前記噴射チャネル内に前記電極の形成材料を導入することが好ましい。
本態様によれば、第2工程において、第2マスクのうち第3マスク開口に対して両側に位置する部分(非形成領域)を第3マスク開口の位置ずれを許容する許容代として利用できる。すなわち、第2マスクが所望の位置に対して第1方向に位置ずれした場合であっても、第2電極部の寸法ばらつきを抑制できる。これにより、噴射チャネルの第2側端部のみを第2電極部の非形成領域とする場合に比べ、被覆部が位置ずれした際における第2電極部の寸法が各噴射チャネル間で揃い易い。その結果、各噴射チャネル間での吐出性能のばらつきを抑制できる。
本態様によれば、第2工程において、第2マスクのうち第3マスク開口に対して両側に位置する部分(非形成領域)を第3マスク開口の位置ずれを許容する許容代として利用できる。すなわち、第2マスクが所望の位置に対して第1方向に位置ずれした場合であっても、第2電極部の寸法ばらつきを抑制できる。これにより、噴射チャネルの第2側端部のみを第2電極部の非形成領域とする場合に比べ、被覆部が位置ずれした際における第2電極部の寸法が各噴射チャネル間で揃い易い。その結果、各噴射チャネル間での吐出性能のばらつきを抑制できる。
本開示の一態様によれば、吐出性能の均一化を図り、商品性に優れたヘッドチップ、液体噴射ヘッド、液体噴射記録装置及びヘッドチップの製造方法を提供できる。
以下、本開示に係る実施形態について図面を参照して説明する。以下で説明する実施形態や変形例において、対応する構成については同一の符号を付して説明を省略する場合がある。なお、以下の説明において、例えば「平行」や「直交」、「中心」、「同軸」等の相対的又は絶対的な配置を示す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差や同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。以下の実施形態では、インク(液体)を利用して被記録媒体に記録を行うインクジェットプリンタ(以下、単にプリンタという)を例に挙げて説明する。なお、以下の説明に用いる図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
[プリンタ1]
図1はプリンタ1の概略構成図である。
図1に示すように、第1実施形態のプリンタ(液体噴射記録装置)1は、一対の搬送機構2,3と、インク供給機構4と、インクジェットヘッド(液体噴射ヘッド)5と、走査機構6と、を備えている。
図1はプリンタ1の概略構成図である。
図1に示すように、第1実施形態のプリンタ(液体噴射記録装置)1は、一対の搬送機構2,3と、インク供給機構4と、インクジェットヘッド(液体噴射ヘッド)5と、走査機構6と、を備えている。
以下の説明では、必要に応じてX,Y,Zの直交座標系を用いて説明する。この場合、X方向は被記録媒体P(例えば、紙等)の搬送方向(副走査方向)に一致している。Y方向は走査機構6の走査方向(主走査方向)に一致している。Z方向は、X方向及びY方向に直交する高さ方向(重力方向)を示している。以下の説明では、X方向、Y方向及びZ方向のうち、図中矢印側をプラス(+)側とし、矢印とは反対側をマイナス(-)側として説明する。本明細書において、+Z側は重力方向の上方に相当し、-Z側は重力方向の下方に相当する。
搬送機構2,3は、被記録媒体Pを+X側に搬送する。搬送機構2,3は、例えばY方向に延びる一対のローラ11,12をそれぞれ含んでいる。
インク供給機構4は、インクが収容されたインクタンク15と、インクタンク15とインクジェットヘッド5とを接続するインク配管16と、を備えている。インクタンク15には、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のインクが各別に収容されている。各インクジェットヘッド5は、接続されたインクタンク15に応じてイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のインクをそれぞれ吐出可能に構成されている。
インク供給機構4は、インクが収容されたインクタンク15と、インクタンク15とインクジェットヘッド5とを接続するインク配管16と、を備えている。インクタンク15には、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のインクが各別に収容されている。各インクジェットヘッド5は、接続されたインクタンク15に応じてイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のインクをそれぞれ吐出可能に構成されている。
走査機構6は、インクジェットヘッド5をY方向に往復走査させる。走査機構6は、ガイドレール22と、Y方向に移動可能にガイドレール22に支持されたキャリッジ23と、を備えている。インクジェットヘッド5は、被記録媒体Pへの印字動作の際において、キャリッジ23に搭載された状態でY方向に往復移動する。
<インクジェットヘッド5>
図1に示すように、インクジェットヘッド5は、一つのキャリッジ23にY方向に並んで搭載されている。インクジェットヘッド5は、ヘッドチップ50(図2参照)と、インクタンク15及びヘッドチップ50間を接続するインク供給部(不図示)と、ヘッドチップ50に駆動電圧を印加する制御部(不図示)と、を備えている。
図1に示すように、インクジェットヘッド5は、一つのキャリッジ23にY方向に並んで搭載されている。インクジェットヘッド5は、ヘッドチップ50(図2参照)と、インクタンク15及びヘッドチップ50間を接続するインク供給部(不図示)と、ヘッドチップ50に駆動電圧を印加する制御部(不図示)と、を備えている。
<ヘッドチップ50>
図2は、ヘッドチップ50の分解斜視図である。
図2に示すヘッドチップ50は、後述する吐出チャネル61における延在方向(Z方向)の端部からインクを吐出する、いわゆるエッジシュートタイプのヘッドチップ50である。ヘッドチップ50は、ノズルプレート51(図3等参照)と、アクチュエータプレート53と、カバープレート54と、を備えている。
図2は、ヘッドチップ50の分解斜視図である。
図2に示すヘッドチップ50は、後述する吐出チャネル61における延在方向(Z方向)の端部からインクを吐出する、いわゆるエッジシュートタイプのヘッドチップ50である。ヘッドチップ50は、ノズルプレート51(図3等参照)と、アクチュエータプレート53と、カバープレート54と、を備えている。
アクチュエータプレート53は、メインプレート55と、バックプレート56と、がY方向に重ね合わされた構成である。メインプレート55及びバックプレート56は、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)等の圧電材料で形成されている。メインプレート55は、例えば分極方向がY方向で異なる2枚の圧電プレートが積層された構成である(いわゆるシェブロンタイプ)。アクチュエータプレート53は、少なくともメインプレート55が圧電材料で形成されていれば、バックプレート56は圧電材料以外の材料で形成されていてもよい。
アクチュエータプレート53には、インクが充填される吐出チャネル(噴射チャネル)61、及びインクが充填されない非吐出チャネル(非噴射チャネル)62が形成されている。各チャネル61,62は、アクチュエータプレート53において、X方向(第2方向)に間隔をあけた状態で交互に配列されている。本実施形態では、チャネル延在方向がZ方向(第1方向)に一致する構成について説明するが、チャネル延在方向がZ方向に交差していてもよい。
図3は、図2のIII-III線に対応する断面図である。以下の説明において、+Y側(第1側)を表面(主面)側とし、-Y側(第2側)を裏面側とし、+Z側を上側(第2側)とし、-Z側を下側(第1側)として説明する。
図3に示すように、吐出チャネル61は、アクチュエータプレート53の表面上で開口するとともに、Z方向に延びている。吐出チャネル61は、延在部61aと、切り上がり部61bと、を備えている。
延在部61aは、Y方向の深さが一様な部分である。延在部61aの下端部(第1側端部)は、アクチュエータプレート53の下端面(第1側の端面)において開放されている。本実施形態において、延在部61aは、メインプレート55をY方向に貫通している。したがって、延在部61aの底面は、バックプレート56の表面によって形成されている。
図3に示すように、吐出チャネル61は、アクチュエータプレート53の表面上で開口するとともに、Z方向に延びている。吐出チャネル61は、延在部61aと、切り上がり部61bと、を備えている。
延在部61aは、Y方向の深さが一様な部分である。延在部61aの下端部(第1側端部)は、アクチュエータプレート53の下端面(第1側の端面)において開放されている。本実施形態において、延在部61aは、メインプレート55をY方向に貫通している。したがって、延在部61aの底面は、バックプレート56の表面によって形成されている。
切り上がり部61bは、延在部61aの上端に連なっている。切り上がり部61bは、上方に向かうに従いY方向の深さが漸次浅くなっている。具体的に、切り上がり部61bの底面は、上方に向かうに従い表面側に向けて湾曲しながら延びる傾斜面に形成されている。
図4は、図2のIV-IV線に沿う断面図である。
図4に示すように、非吐出チャネル62は、アクチュエータプレート53の表面上で開口するとともに、アクチュエータプレート53をZ方向に貫通している。非吐出チャネル62は、非吐出チャネル62において、Y方向の深さは、Z方向の全長に亘って一様である。非吐出チャネル62は、メインプレート55をY方向に貫通している。したがって、非吐出チャネル62の底面は、バックプレート56の表面によって形成されている。
図4に示すように、非吐出チャネル62は、アクチュエータプレート53の表面上で開口するとともに、アクチュエータプレート53をZ方向に貫通している。非吐出チャネル62は、非吐出チャネル62において、Y方向の深さは、Z方向の全長に亘って一様である。非吐出チャネル62は、メインプレート55をY方向に貫通している。したがって、非吐出チャネル62の底面は、バックプレート56の表面によって形成されている。
図2に示すように、アクチュエータプレート53のうち、吐出チャネル61及び非吐出チャネル62間に位置する部分は、それぞれ駆動壁65を構成している。したがって、吐出チャネル61は、一対の駆動壁65によってX方向の両側が囲まれている。アクチュエータプレート53のうち、吐出チャネル61に対して上方に位置する部分は、尾部78を構成している。尾部78には、区画溝79が形成されている。区画溝79は、尾部78の表面上をX方向に延び、隣り合う非吐出チャネル62間を架け渡している。
<カバープレート54>
図2~図4に示すように、カバープレート54は、アクチュエータプレート53の表面に接着等により固定されている。具体的に、カバープレート54は、Y方向を厚さ方向として配置されている。カバープレート54は、尾部78の表面を露出させた状態で各チャネル61,62の表面側開口部を閉塞している。Z方向において、カバープレート54の下端面は、アクチュエータプレート53の下端面と面一に配置されている。
図2~図4に示すように、カバープレート54は、アクチュエータプレート53の表面に接着等により固定されている。具体的に、カバープレート54は、Y方向を厚さ方向として配置されている。カバープレート54は、尾部78の表面を露出させた状態で各チャネル61,62の表面側開口部を閉塞している。Z方向において、カバープレート54の下端面は、アクチュエータプレート53の下端面と面一に配置されている。
カバープレート54において、吐出チャネル61の上端部とY方向から見て重なり合う位置には、入口共通インク室90が形成されている。入口共通インク室90は、例えば各チャネル61,62を跨る長さでX方向に延びるとともに、カバープレート54の表面上で開口している。
入口共通インク室90において、吐出チャネル61とY方向から見て重なり合う位置には、入口スリット(液体流路)91が形成されている。入口スリット91は、各吐出チャネル61の上端部と、入口共通インク室90内と、の間を各別に連通している。入口スリット91は、切り上がり部61bとY方向に向かい合っている。したがって、入口スリット91は、それぞれ各吐出チャネル61に連通する一方、各非吐出チャネル62には連通していない。
入口共通インク室90において、吐出チャネル61とY方向から見て重なり合う位置には、入口スリット(液体流路)91が形成されている。入口スリット91は、各吐出チャネル61の上端部と、入口共通インク室90内と、の間を各別に連通している。入口スリット91は、切り上がり部61bとY方向に向かい合っている。したがって、入口スリット91は、それぞれ各吐出チャネル61に連通する一方、各非吐出チャネル62には連通していない。
図3、図4に示すように、吐出チャネル61のうち、入口スリット91よりも下方であって、カバープレート54で覆われている領域は、ポンプ部100を構成している。ポンプ部100は、ヘッドチップ50の駆動時において、駆動壁65のY方向への変形がカバープレート54によって規制されることで、駆動壁65がX方向に変形し易い領域である。一方、吐出チャネル61のうち、入口スリット91に連通している領域(カバープレート54で覆われていない領域)は、連通部101を構成している。図示の例において、ポンプ部100と連通部101との境界部分は、延在部61aと切り上がり部61bとの境界部分よりも下方に位置している。但し、ポンプ部100と連通部101との境界部分は、延在部61aと切り上がり部61bとの境界部分に対してZ方向で一致していてもよく、延在部61aと切り上がり部61bとの境界部分に対して上方に位置していてもよい。
ノズルプレート51は、アクチュエータプレート53の下端面に接着等によって固定されている。ノズルプレート51は、Z方向を厚さ方向とし、X方向を長手方向として配置されている。本実施形態において、ノズルプレート51は、ポリイミド等の樹脂材料により厚さが50μm程度に形成されている。但し、ノズルプレート51は、樹脂材料の他、金属材料(SUSやNi-Pd等)、ガラス、シリコン等による単層構造、又は積層構造であってもよい。ノズルプレート51は、アクチュエータプレート53の下端面に直接固定されていてもよく、例えば中間プレート等を介して間接的に固定されていてもよい。
ノズルプレート(噴射孔プレート)51には、ノズルプレート51をZ方向に貫通する上述したノズル孔(噴射孔)102が形成されている。ノズル孔102は、ノズルプレート51のうち、吐出チャネル61にZ方向で向かい合う位置に各別に形成されている。なお、各ノズル孔102は、上方から下方に向かうに従い漸次先細るテーパ状に形成されている。
次に、アクチュエータプレート53の配線構造について説明する。
アクチュエータプレート53には、低誘電膜110と、共通配線111と、個別配線112と、が設けられている。
低誘電膜110は、誘電率が低い材料(例えばSiO2等)により形成された薄膜である。低誘電膜110は、吐出チャネル61の内面に形成された吐出側膜115と、非吐出チャネル62の内面に形成された非吐出側膜116と、尾部78の表面に形成された尾部側膜117と、を備えている。
アクチュエータプレート53には、低誘電膜110と、共通配線111と、個別配線112と、が設けられている。
低誘電膜110は、誘電率が低い材料(例えばSiO2等)により形成された薄膜である。低誘電膜110は、吐出チャネル61の内面に形成された吐出側膜115と、非吐出チャネル62の内面に形成された非吐出側膜116と、尾部78の表面に形成された尾部側膜117と、を備えている。
吐出側膜115は、吐出チャネル61内において、Y方向の中央部を含む+Y側の範囲に少なくとも形成されている。吐出側膜115は、吐出チャネル61の内面のうちX方向で向かい合う両内側面に形成された内側面部118と、切り上がり部61bの底面上に形成された底面部119と、を備えている。
図5は、図2のV-V線に対応する断面図である。
図3、図5に示すように、内側面部118は、吐出チャネル61の同一内側面上において、Z方向で離れて設けられた第1低誘電膜118a及び第2低誘電膜118bを備えている。
第1低誘電膜118aは、ポンプ部100の下端部に形成されている。第1低誘電膜118aの下端は、吐出チャネル61の下端と一致している。
図3、図5に示すように、内側面部118は、吐出チャネル61の同一内側面上において、Z方向で離れて設けられた第1低誘電膜118a及び第2低誘電膜118bを備えている。
第1低誘電膜118aは、ポンプ部100の下端部に形成されている。第1低誘電膜118aの下端は、吐出チャネル61の下端と一致している。
図3に示すように、第2低誘電膜118bは、吐出チャネル61の内側面における上端部(第2側端部)に設けられている。第2低誘電膜118bは、Z方向において、ポンプ部100と連通部101との境界部分を跨って設けられている。本実施形態において、第2低誘電膜118bは、連通部101の全域及びポンプ部100の上端部に連続的に形成されている。
第1低誘電膜118aのZ方向の寸法D1は、第2低誘電膜118bのうち、ポンプ部100に位置する部分のZ方向の寸法D2と同等になっている。但し、第1低誘電膜118aの寸法D1と、第2低誘電膜118bの寸法D2と、は互いに異なっていてもよい(図25、図26等参照)。なお、吐出側膜115は、少なくとも内側面部118を有していればよく、底面部119を有していなくてもよい。
図4、図5に示すように、非吐出側膜116は、非吐出チャネル62内において、Y方向の中央部を含む+Y側の範囲に少なくとも形成されている。非吐出側膜116は、非吐出チャネル62の内面のうちX方向で向かい合う両内側面に形成されている。
非吐出側膜116は、非吐出チャネル62の同一内側面上において、Z方向で離れて設けられた第3低誘電膜116a及び第4低誘電膜116bを備えている。
第3低誘電膜116aは、非吐出チャネル62の下端部において、第1低誘電膜118aと向かい合って形成されている。第3低誘電膜116aの下端は、非吐出チャネル62の下端と一致している。
第4低誘電膜116bは、非吐出チャネル62の内側面における上部に設けられている。具体的に、第4低誘電膜116bの下端部は、第1低誘電膜118aとX方向で向かい合って設けられている。第4低誘電膜116bの上端部は、切り上がり部61bよりも上方に延びている。図示の例において、第4低誘電膜116bの上端部は、Z方向において区画溝79まで達している。
第3低誘電膜116aは、非吐出チャネル62の下端部において、第1低誘電膜118aと向かい合って形成されている。第3低誘電膜116aの下端は、非吐出チャネル62の下端と一致している。
第4低誘電膜116bは、非吐出チャネル62の内側面における上部に設けられている。具体的に、第4低誘電膜116bの下端部は、第1低誘電膜118aとX方向で向かい合って設けられている。第4低誘電膜116bの上端部は、切り上がり部61bよりも上方に延びている。図示の例において、第4低誘電膜116bの上端部は、Z方向において区画溝79まで達している。
図3に示すように、尾部側膜117は、尾部78の表面のうち、区画溝79よりも下方に位置する部分に形成されている。尾部側膜117は、尾部78の表面において、吐出チャネル61と同一直線状に延びている。尾部側膜117の下端縁は、吐出チャネル61の表面側開口縁において、底面部119の上端縁に連なっている。
共通配線111は、共通電極(電極)120と、共通端子(端子部)121と、を備えている。
共通電極120は、吐出チャネル61の内面に形成されている。具体的に、共通電極120は、側面電極123及び底面電極124を備えている。
共通電極120は、吐出チャネル61の内面に形成されている。具体的に、共通電極120は、側面電極123及び底面電極124を備えている。
図6は、図2のVI-VI線に対応する断面図である。
図3、図5、図6に示すように、側面電極123は、吐出チャネル61の内面において、X方向で向かい合う内側面にそれぞれ形成されている。側面電極123は、吐出チャネル61内において、Y方向の中央部を含む+Y側の範囲に形成された第1共通電極部(第1電極部)123aと、Y方向の中央部を含む-Y側の範囲に形成された第2共通電極部(第2電極部)123bと、を備えている。第1共通電極部123a及び第2共通電極部123bは、吐出チャネル61内において、Y方向の中央部で重なり合っている。
図3、図5、図6に示すように、側面電極123は、吐出チャネル61の内面において、X方向で向かい合う内側面にそれぞれ形成されている。側面電極123は、吐出チャネル61内において、Y方向の中央部を含む+Y側の範囲に形成された第1共通電極部(第1電極部)123aと、Y方向の中央部を含む-Y側の範囲に形成された第2共通電極部(第2電極部)123bと、を備えている。第1共通電極部123a及び第2共通電極部123bは、吐出チャネル61内において、Y方向の中央部で重なり合っている。
第1共通電極部123aは、吐出チャネル61の内側面において、Z方向の全域に亘って形成されている。すなわち、第1共通電極部123aは、Z方向の両端部において、第1低誘電膜118a及び第2低誘電膜118bを各別に覆っている。第1共通電極部123aにおいて、Z方向の両端部は、第1低誘電膜118a及び第2低誘電膜118bを介して吐出チャネル61の内側面上に配置されている(図5参照)。一方、第1共通電極部123aにおいて、第1低誘電膜118a及び第2低誘電膜118b間に位置する部分は、吐出チャネル61の内側面に直接接している(図6参照)。
第1共通電極部123aのうち、吐出チャネル61の内側面に直接接している範囲を、共通駆動領域125という。共通駆動領域125は、各吐出チャネル61間で一定になっている。共通駆動領域125のZ方向での寸法D3は、ポンプ部100の寸法D0よりも小さい。共通駆動領域125の寸法D3は、ポンプ部100の寸法D0に対して10%~20%程度短くすることが好ましい。図示の例では、共通駆動領域125の全域がポンプ部100の範囲内に設けられている。但し、駆動壁65に電界をかけられる構成であれば、共通駆動領域125に位置する第1共通電極部123aと、吐出チャネル61の内側面と、の間に導電性材料が介在していてもよい。
第2共通電極部123bは、吐出チャネル61の内側面において、Z方向の両端部に対して内側に位置する領域(Z方向の両端部を除く領域)に形成されている。すなわち、吐出チャネル61の内側面において、第2共通電極部123bに対して下方に位置する部分は、第2共通電極部123bが形成されていない第1非形成領域128aを構成している。吐出チャネル61の内側面において、第2共通電極部123bに対して上方に位置する部分は、第2共通電極部123bが形成されていない第2非形成領域128bを構成している。
第2共通電極部123bにおけるZ方向の寸法D4は、共通駆動領域125の寸法D3と同等になっている。図示の例において、第2共通電極部123bと共通駆動領域125との全体がZ方向で重なり合っている。但し、第2共通電極部123bにおけるZ方向の寸法D4と、共通駆動領域125の寸法D3と、は異なっていてもよい。また、第2共通電極部123bと共通駆動領域125とは、一部がZ方向にずれて配置されていてもよい(図25~図29等参照)。
図2、図3に示すように、共通端子121は、尾部78の表面上に尾部側膜117を介して配置されている。共通端子121は、尾部78の表面上において、Z方向に延びる帯状に形成されている。共通端子121は、吐出チャネル61の表面側開口縁において、共通電極120(底面電極124)に接続されている。
図4~図6に示すように、個別配線112は、個別電極130と、個別端子131と、を備えている。
個別電極130は、駆動壁65のうち非吐出チャネル62に面する内側面にそれぞれ形成されている。非吐出チャネル62の内面のうち、向かい合う内側面に形成された個別電極130同士は、非吐出チャネル62の底面で分離されている。個別電極130は、非吐出チャネル62内において、Y方向の中央部を含む+Y側の範囲に形成された第1個別電極部130aと、Y方向の中央部を含む-Y側の範囲に形成された第2個別電極部130bと、を備えている。第1個別電極部130a及び第2個別電極部130bは、非吐出チャネル62内において、Y方向の中央部で重なり合っている。
個別電極130は、駆動壁65のうち非吐出チャネル62に面する内側面にそれぞれ形成されている。非吐出チャネル62の内面のうち、向かい合う内側面に形成された個別電極130同士は、非吐出チャネル62の底面で分離されている。個別電極130は、非吐出チャネル62内において、Y方向の中央部を含む+Y側の範囲に形成された第1個別電極部130aと、Y方向の中央部を含む-Y側の範囲に形成された第2個別電極部130bと、を備えている。第1個別電極部130a及び第2個別電極部130bは、非吐出チャネル62内において、Y方向の中央部で重なり合っている。
第1個別電極部130aは、非吐出チャネル62の内側面において、Z方向の全域に亘って形成されている。すなわち、第1個別電極部130aは、Z方向の両端部において、第3低誘電膜116a及び第4低誘電膜116bを各別に覆っている。第1個別電極部130aにおいて、Z方向の両端部は、第3低誘電膜116a及び第4低誘電膜116bを介して非吐出チャネル62の内側面上に配置されている。一方、第1個別電極部130aにおいて、第3低誘電膜116a及び第4低誘電膜116b間に位置する部分は、非吐出チャネル62の内側面に直接接している。
第1個別電極部130aのうち、非吐出チャネル62の内側面に直接接している範囲を、個別駆動領域135という。個別駆動領域135のZ方向での寸法D5は、ポンプ部100の寸法D0よりも小さい。図示の例では、個別駆動領域135の全域がポンプ部100の範囲内に設けられている。但し、駆動壁65に電界をかけられる構成であれば、個別駆動領域135に位置する第1個別電極部130aと、非吐出チャネル62の内側面と、の間に導電性材料が介在していてもよい。
第2個別電極部130bは、非吐出チャネル62の内側面において、Z方向の両端部に対して内側に位置する領域(Z方向の両端部を除く領域)に形成されている。すなわち、非吐出チャネル62の内側面において、第2個別電極部130bに対して下方に位置する部分は、第2個別電極部130bが形成されていない第3非形成領域138aを構成している。非吐出チャネル62の内側面において、第2個別電極部130bに対して上方に位置する部分は、第2個別電極部130bが形成されていない第4非形成領域138bを構成している。第4非形成領域138bは、吐出チャネル61よりも上方まで延びていることが好ましい。図示の例において、第4非形成領域138bは、非吐出チャネル62の上端まで達している。
第2個別電極部130bにおけるZ方向の寸法D6は、個別駆動領域135の寸法D5と同等になっている。図示の例において、第2個別電極部130bと個別駆動領域135との全体がZ方向で重なり合っている。但し、第2個別電極部130bにおけるZ方向の寸法D6と、個別駆動領域135の寸法D5と、は異なっていてもよい。また、第2個別電極部130bと個別駆動領域135とは、一部がZ方向にずれて配置されていてもよい。
図3、図4に示すように、駆動壁65を挟んで向かい合う第1共通電極部123a(共通駆動領域125)及び第1個別電極部130a同士は、Z方向の寸法D3,D5がそれぞれ同等で、かつX方向から見てZ方向の全体が重なり合っていることが好ましい。但し、共通駆動領域125の寸法D3及び第1個別電極部130aの寸法D5は、互いに異なっていてもよい。また、第1共通電極部123a及び第1個別電極部130a同士は、X方向から見て一部がずれていてもよい。
駆動壁65を挟んで向かい合う第2共通電極部123b及び第2個別電極部130b同士は、Z方向の寸法D4,D6がそれぞれ同等で、かつX方向から見てZ方向の全体が重なり合っていることが好ましい。但し、第2共通電極部123bの寸法D4及び第2個別電極部130bの寸法D6は、互いに異なっていてもよい。また、第2共通電極部123b及び第2個別電極部130b同士は、X方向から見て一部がずれていてもよい。
図2に示すように、個別端子131は、尾部78の表面において、共通端子121よりも上方に位置する部分に形成されている。個別端子131は、X方向に延びる帯状とされている。個別端子131は、吐出チャネル61を間に挟んでX方向で向かい合う非吐出チャネル62の表面側開口縁において、吐出チャネル61を間に挟んでX方向で向かい合う個別電極130(第1個別電極部130a)同士を接続している。個別端子131と共通端子121とは、区画溝79によって分離されている。
図3、図4に示すように、尾部78の表面には、フレキシブルプリント基板139が圧着されている。フレキシブルプリント基板139は、尾部78の表面において、共通端子121及び個別端子131に接続されている。フレキシブルプリント基板139は、上方に引き出されている。
[プリンタ1の動作方法]
次に、上述したように構成されたプリンタ1を利用して、被記録媒体Pに文字や図形等を記録する場合について以下に説明する。
なお、初期状態として、図1に示す4つのインクタンク15にはそれぞれ異なる色のインクが十分に封入されているものとする。また、インクタンク15内のインクは、インク配管16を通じてインクジェットヘッド5内に充填された状態となっている。
次に、上述したように構成されたプリンタ1を利用して、被記録媒体Pに文字や図形等を記録する場合について以下に説明する。
なお、初期状態として、図1に示す4つのインクタンク15にはそれぞれ異なる色のインクが十分に封入されているものとする。また、インクタンク15内のインクは、インク配管16を通じてインクジェットヘッド5内に充填された状態となっている。
このような初期状態のもと、プリンタ1を作動させると、被記録媒体Pが搬送機構2,3のローラ11,12に挟み込まれながら+X側に搬送される。また、これと同時にキャリッジ23がY方向に移動することで、キャリッジ23に搭載されたインクジェットヘッド5がY方向に往復移動する。
インクジェットヘッド5が往復移動する間に、各インクジェットヘッド5よりインクを被記録媒体Pに適宜吐出させる。これにより、被記録媒体Pに対して文字や画像等の記録を行うことができる。
インクジェットヘッド5が往復移動する間に、各インクジェットヘッド5よりインクを被記録媒体Pに適宜吐出させる。これにより、被記録媒体Pに対して文字や画像等の記録を行うことができる。
キャリッジ23(図1参照)の移動によってインクジェットヘッド5の往復移動が開始されると、フレキシブルプリント基板139を介して共通電極120及び個別電極130間に駆動電圧が印加される。この際、個別電極130を駆動電位Vddとし、共通電極120を基準電位GNDとして各電極120,130間に駆動電圧を印加する。すると、駆動壁65は、いわゆる逆圧電効果によって厚み滑り変形が生じることで、Y方向の中央部を起点にしてV字状に屈曲変形する。すなわち、駆動壁65は吐出チャネル61の容積が拡大するように変形する。
各吐出チャネル61の容積が増大した後、共通電極120及び個別電極130間に印加した電圧をゼロにする。すると、駆動壁65が復元し、一旦増大した吐出チャネル61の容積が元の容積に戻る。これにより、吐出チャネル61の内部の圧力が増加し、インクが加圧される。そして、吐出チャネル61内の圧力増加によって発生した圧力波が、ノズル孔102に向けて伝播する。その結果、吐出チャネル61内のインクがノズル孔102を通じて液滴状に吐出される。ノズル孔102から吐出されたインクが被記録媒体P上に着弾することで、被記録媒体Pに文字や画像等を記録することができる。
<ヘッドチップ50の製造方法>
次に、上述したヘッドチップ50の製造方法について説明する。図7は、ヘッドチップ50の製造方法を説明するためのフローチャートである。図8~図10は、ヘッドチップ50の製造方法を説明するための工程図であって、メインウエハ200の平面図である。図11~図24は、ヘッドチップ50の製造方法を説明するための工程図であって、図11~図18は図8のA-A線に対応する断面図、図19~図24は図8のB-B線に対応する断面図である。本実施形態では、複数のヘッドチップ50をウエハレベルで一括して製造する方法について説明する。
図7に示すように、ヘッドチップ50は、例えばパターン形成工程と、第1ダイシング工程と、第2ダイシング工程と、低誘電膜形成工程と、第1配線形成工程(第1工程)と、第3ダイシング工程と、カバーウエハ積層工程(積層工程)と、グラインド工程と、第2配線形成工程(第2工程)と、バックウエハ積層工程と、個片化工程と、ノズルプレート積層工程と、を経て製造される。
次に、上述したヘッドチップ50の製造方法について説明する。図7は、ヘッドチップ50の製造方法を説明するためのフローチャートである。図8~図10は、ヘッドチップ50の製造方法を説明するための工程図であって、メインウエハ200の平面図である。図11~図24は、ヘッドチップ50の製造方法を説明するための工程図であって、図11~図18は図8のA-A線に対応する断面図、図19~図24は図8のB-B線に対応する断面図である。本実施形態では、複数のヘッドチップ50をウエハレベルで一括して製造する方法について説明する。
図7に示すように、ヘッドチップ50は、例えばパターン形成工程と、第1ダイシング工程と、第2ダイシング工程と、低誘電膜形成工程と、第1配線形成工程(第1工程)と、第3ダイシング工程と、カバーウエハ積層工程(積層工程)と、グラインド工程と、第2配線形成工程(第2工程)と、バックウエハ積層工程と、個片化工程と、ノズルプレート積層工程と、を経て製造される。
まず、パターン形成工程として、第1電極形成工程で用いるマスクパターン(不図示)を形成する。具体的には、後にメインプレート55となるメインウエハ200(図8参照)の表面に感光性ドライフィルム等のマスク材料を貼り付ける。その後、フォトリソグラフィ技術を用いてマスク材料をパターニングすることで、マスク材料のうち共通配線111及び個別配線112(図4参照)の形成領域に位置する部分のマスク材料を除去する。これにより、メインウエハ200の表面上において、少なくとも共通端子121及び個別端子131の形成領域が開口するマスクパターンが形成される。なお、マスク材料は、メインウエハ200の表面に塗布等により形成してもよい。
図8、図11に示すように、第1ダイシング工程は、メインウエハ200に対し、後に吐出チャネル61となる第1ダイシングライン210を形成する。具体的には、メインウエハ200に対して表面側からダイサーを進入させ、ダイサーを所定量走行させる。第1ダイシングライン210の延在方向L1に沿う長さは、吐出チャネル61の2つ分程度の長さに設定されている。したがって、第1ダイシングライン210のうち、延在方向L1の両端部は吐出チャネル61の切り上がり部61b(図3参照)として機能する部分となり、延在方向L1の中央部は延在部61a(図3参照)として機能する部分となる。第1ダイシング工程では、上述した動作を、メインウエハ200に対して延在方向L1及び延在方向L1に交差する交差方向(以下、交差方向L2という。)に間隔をあけて繰り返し行う。
図8、図19に示すように、第2ダイシング工程では、後に非吐出チャネル62となる第2ダイシングライン211を形成する。具体的には、メインウエハ200における第1ダイシングライン210に対してX方向の両側に位置する部分にダイサーを進入させ、延在方向L1においてメインウエハ200の全長に亘ってダイサーを走行させる。これにより、隣り合う第1ダイシングライン210同士の間に第2ダイシングライン211が形成される。
図12、図20に示すように、低誘電膜形成工程では、メインウエハ200に対して低誘電膜110を形成する。具体的に、低誘電膜形成工程は、メインウエハ200の表面にメタルマスク(第1マスク)220をセットした状態で、メインウエハ200の表面に対して低誘電膜110の形成材料を斜め蒸着等することにより行う。メタルマスク220は、メインウエハ200のうち、低誘電膜110の形成領域と重なり合う部分にマスク開口(第1マスク開口221a及び第2マスク開口221b)を有する板状に形成されている。
第1マスク開口221aは、第1ダイシングライン210における延在方向L1の中央部に位置している。第1マスク開口221aは、延在方向L1において、上述した第1低誘電膜118aが2つ分(D1×2)の長さ程度を有している。第1マスク開口221aは、交差方向L2において、全てのダイシングライン210,211を跨る幅を有している。但し、第1マスク開口221aは、一又は複数のダイシングライン210,211毎に形成されていてもよい。
第2マスク開口221bは、第1マスク開口221aに対して延在方向L1の両側にそれぞれ位置している。一方の第2マスク開口221bは、第1ダイシングライン210の一方の端部から第1ダイシングライン210の外側領域まで至っている。他方の第2マスク開口221bは、第1ダイシングライン210の他方の端部から第1ダイシングライン210の外側領域まで至っている。
メタルマスク220のうち、一方の第2マスク開口221bと第1マスク開口221aとの間に位置する部分、及び他方の第2マスク開口221bと第1マスク開口221aとの間に位置する部分は、それぞれチャネル被覆部(被覆部)222を構成している。各チャネル被覆部222は、駆動領域125,135と重なり合う部分であって、延在方向L1における寸法がポンプ部100の寸法D0よりも小さく設定されている。また、メタルマスク220のうち、隣り合う第1ダイシングライン210の間であって、第2マスク開口221bに対してチャネル被覆部222とは反対側に位置する部分は、尾部被覆部223を構成している。
低誘電膜形成工程では、メタルマスク220をメインウエハ200の表面上にセットする。この際、第1マスク開口221aにおける延在方向L1の中心が、第1ダイシングライン210における延在方向L1の中心に一致していることが好ましい。これにより、ポンプ部100におけるZ方向の中心が、駆動領域125,135(チャネル被覆部222)におけるZ方向の中心に一致する。この状態で、メインウエハ200の表面に対して斜め蒸着を行うことで、マスク開口221a,221bを通じてメインウエハ200に低誘電膜110の形成材料が成膜される。すなわち、低誘電膜110は、メインウエハ200の表面、及び各ダイシングライン210,211の内面における+Y側に成膜される。低誘電膜形成工程後、メタルマスク220を取り外す。
図13、図21に示すように、第1配線形成工程では、不図示のマスクパターンを介してメインウエハ200の表面に対して斜め蒸着等を行うことで、電極材料を成膜する。これにより、メインウエハ200の表面や各ダイシングライン210,211の内面に共通配線111及び個別配線112の一部(第1共通電極部123a、第1個別電極部130a、共通端子121及び個別端子131)が形成される。この場合、図13に示すように、第1共通電極部123aの一部は、第1ダイシングライン210の適所(両端部及び中央部)において、低誘電膜110を介して成膜される。共通端子121は、メインウエハ200の表面上において、低誘電膜110を介して成膜される。個別端子131は、メインウエハ200の表面上に直接形成される。図21に示すように、第1個別電極部130aの一部は、第2ダイシングライン211の適所において、低誘電膜110を介して成膜される。
図9に示すように、第3ダイシング工程では、後に区画溝79となる第3ダイシングライン213を形成する。具体的には、メインウエハ200において、延在方向L1で隣り合う第1ダイシングライン210の間に位置する部分に対し、メインウエハ200を表面側からダイサーを進入させ、ダイサーを交差方向L2に走行させる。
図14、図22に示すように、カバーウエハ積層工程では、メインウエハ200の表面に、後にカバープレート54となるカバーウエハ230をY方向で重ね合わせる。
図15、図23に示すように、グラインド工程では、メインウエハ200の裏面に対してグラインド加工を施し、第1ダイシングライン210及び第2ダイシングライン211をメインウエハ200の裏面上で開口させる。
図15、図23に示すように、グラインド工程では、メインウエハ200の裏面に対してグラインド加工を施し、第1ダイシングライン210及び第2ダイシングライン211をメインウエハ200の裏面上で開口させる。
図16、図24に示すように、第2配線形成工程では、メインウエハ200の裏面上にメタルマスク(第2マスク)240をセットした状態で、メインウエハ200の裏面に対して電極材料を斜め蒸着等することにより行う。メタルマスク240は、メインウエハ200のうち、第2共通電極部123b及び第2個別電極部130bの形成領域と重なり合う部分にマスク開口(第3マスク開口)241を有する板状に形成されている。
マスク開口241は、第1ダイシングライン210のうち、延在方向L1の中央部に対して両側に位置している。マスク開口241は、駆動領域125,135と重なり合う部分であって、延在方向L1における寸法がポンプ部100の寸法D0よりも小さく設定されている。マスク開口241は、交差方向L2において、全てのダイシングライン210,211を跨る幅を有している。但し、マスク開口241は、一又は複数のダイシングライン210,211毎に形成されていてもよい。
メタルマスク240のうち、一の第1ダイシングライン210に重なり合うマスク開口241同士の間に位置する部分は、中央被覆部242aを構成している。中央被覆部242aは、第1ダイシングライン210における延在方向L1の中央部に位置している。メタルマスク240のうち、マスク開口241に対して中央被覆部242aとは反対側に位置する部分は、外側被覆部242bを構成している。外側被覆部242bは、第1ダイシングライン210の端部から第1ダイシングライン210の外側領域まで至っている。
第2配線形成工程では、メタルマスク240をメインウエハ200の裏面上にセットする。この際、中央被覆部242aにおける延在方向L1の中心が、第1ダイシングライン210における延在方向L1の中心に一致していることが好ましい。これにより、ポンプ部100におけるZ方向の中心が、駆動領域125,135(マスク開口241)におけるZ方向の中心に一致する。この状態で、メインウエハ200の裏面に対して斜め蒸着を行うことで、マスク開口241を通じ各ダイシングライン210,211の内面に電極材料が成膜される。この場合、図16に示すように、第1ダイシングライン210の内面のうち、延在方向L1の中央部及び両端部を除く部分に、第2共通電極部123bが形成される、一方、図24に示すように、第2ダイシングライン211の内面のうち、第2共通電極部123bと交差方向L2で向かい合う部分に第2個別電極部130bが形成される。
図17に示すように、バックウエハ積層工程では、メインウエハ200の裏面に、後にバックプレート56となるバックウエハ245を積層する。これにより、各ダイシングライン210,211が閉塞される。
図10、図18に示すように、個片化工程では、メインウエハ200、カバーウエハ230及びバックウエハ245からなるウエハ接合体246をヘッドチップ50毎に分割する。具体的には、ウエハ接合体246のうち、第1ダイシングライン210における延在方向L1の中央部(図9中Q1参照)、延在方向L1で隣り合う第1ダイシングライン210の間に位置する部分(図9中Q2参照)に対して、ダイサーを交差方向L2に走行させる。これにより、上述したアクチュエータプレート53及びカバープレート54がチップ単位で切り出された複数のチップ接合体247が形成される。
ノズルプレート接合工程では、個片化工程で切り出されたチップ接合体247にノズルプレート51を貼り合わせる。
以上により、ヘッドチップ50が製造される。
以上により、ヘッドチップ50が製造される。
このように、本実施形態では、吐出チャネル61の内面に、下端部に設けられた第1低誘電膜118aと、上端部に設けられた第2低誘電膜118bと、上端部から下端部に亘って設けられ、第1低誘電膜118a及び第2低誘電膜118bを覆う第1共通電極部123aと、が設けられている構成とした。
この構成によれば、吐出チャネル61の両端部に内側面部118(第1低誘電膜118a及び第2低誘電膜118b)を形成する場合には、例えば吐出チャネル61のうち低誘電膜118a,118bの形成領域に対応するマスク開口221a,221bを有し、低誘電膜118a,118bの非形成領域に対応する被覆部222,223を有するメタルマスク220を配置して行う。この場合、低誘電膜118a,118bの形成領域をチャネル被覆部222の位置ずれを許容する許容代として利用できる。すなわち、内側面部118が吐出チャネル61におけるZ方向(延在方向L1)の何れかの端部のみに設けられる場合のように、吐出チャネル61における何れかの端部でチャネル被覆部222を位置合わせする場合に比べ、チャネル被覆部222が位置ずれした際であっても内側面部118の非形成領域の寸法が各吐出チャネル61間で揃い易い。その結果、各吐出チャネル61間での吐出性能のばらつきを抑制できる。
この構成によれば、吐出チャネル61の両端部に内側面部118(第1低誘電膜118a及び第2低誘電膜118b)を形成する場合には、例えば吐出チャネル61のうち低誘電膜118a,118bの形成領域に対応するマスク開口221a,221bを有し、低誘電膜118a,118bの非形成領域に対応する被覆部222,223を有するメタルマスク220を配置して行う。この場合、低誘電膜118a,118bの形成領域をチャネル被覆部222の位置ずれを許容する許容代として利用できる。すなわち、内側面部118が吐出チャネル61におけるZ方向(延在方向L1)の何れかの端部のみに設けられる場合のように、吐出チャネル61における何れかの端部でチャネル被覆部222を位置合わせする場合に比べ、チャネル被覆部222が位置ずれした際であっても内側面部118の非形成領域の寸法が各吐出チャネル61間で揃い易い。その結果、各吐出チャネル61間での吐出性能のばらつきを抑制できる。
上述した作用効果について、図面に基づき説明する。図33、図34は、従来技術に係るヘッドチップ50の断面図である。図25、図26は、本実施形態のヘッドチップ50の断面図である。以下の説明において、実施形態に係るヘッドチップ50と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
図33、図34に示すように、従来のヘッドチップ50では、メタルマスク1001のチャネル被覆部1002が吐出チャネル61の下端部を覆った状態で、低誘電膜110の内側面部118が形成される。すなわち、メタルマスク1001のマスク開口1003は、吐出チャネル61の上端部を含む部分を露出させている。この場合、メタルマスク1001が所望の位置に対してZ方向に位置ずれした場合、共通駆動領域125におけるZ方向の寸法D3にばらつきが生じ易い。すなわち、図33に示すように、メタルマスク1001が所望の位置に対して+Z側に位置ずれすると、共通駆動領域125が長くなる。一方、図34に示すように、メタルマスク1001が所望の位置に対して-Z側に位置ずれすると、共通駆動領域125が短くなる。すると、ウエハ接合体246(図17参照)から個片化される各ヘッドチップ50間で共通駆動領域125の長さが異なる。その結果、各ヘッドチップ50間での吐出性能のばらつきが生じる可能性がある。
また、メタルマスク1001がY方向に沿う軸線回りで位置ずれすると、同一のヘッドチップ50における各吐出チャネル61間で共通駆動領域125の長さが異なることになる。その結果、同一のヘッドチップ50における各吐出チャネル61間での吐出性能のばらつきが生じる可能性がある。
図33、図34に示すように、従来のヘッドチップ50では、メタルマスク1001のチャネル被覆部1002が吐出チャネル61の下端部を覆った状態で、低誘電膜110の内側面部118が形成される。すなわち、メタルマスク1001のマスク開口1003は、吐出チャネル61の上端部を含む部分を露出させている。この場合、メタルマスク1001が所望の位置に対してZ方向に位置ずれした場合、共通駆動領域125におけるZ方向の寸法D3にばらつきが生じ易い。すなわち、図33に示すように、メタルマスク1001が所望の位置に対して+Z側に位置ずれすると、共通駆動領域125が長くなる。一方、図34に示すように、メタルマスク1001が所望の位置に対して-Z側に位置ずれすると、共通駆動領域125が短くなる。すると、ウエハ接合体246(図17参照)から個片化される各ヘッドチップ50間で共通駆動領域125の長さが異なる。その結果、各ヘッドチップ50間での吐出性能のばらつきが生じる可能性がある。
また、メタルマスク1001がY方向に沿う軸線回りで位置ずれすると、同一のヘッドチップ50における各吐出チャネル61間で共通駆動領域125の長さが異なることになる。その結果、同一のヘッドチップ50における各吐出チャネル61間での吐出性能のばらつきが生じる可能性がある。
これに対して、本実施形態では、図25に示すように、メタルマスク220が所望の位置に対して-Z側に位置ずれした場合であっても、図26に示すようにメタルマスク220が所望の位置に対して+Z側に位置ずれした場合であっても、共通駆動領域125の寸法ばらつきを抑制できる。そのため、上述したようにチャネル被覆部222が位置ずれした際であっても内側面部118の非形成領域の寸法が各吐出チャネル61間で揃い易い。その結果、各吐出チャネル61間での吐出性能のばらつきを抑制できる。
本実施形態では、第1低誘電膜118a及び第2低誘電膜118b間のZ方向での間隔(共通駆動領域125の寸法D3)は、複数の吐出チャネル61間で一定になっている構成とした。
この構成によれば、第1共通電極部123aのうち、第1低誘電膜118a及び第2低誘電膜118b間に位置する部分は、吐出チャネル61の内面に直接接し、アクチュエータプレート53の駆動に寄与する共通駆動領域125として機能する。本実施形態では、各吐出チャネル61間で共通駆動領域125の寸法D3が一定になるので、各吐出チャネル61間での吐出性能のばらつきを抑制できる。
この構成によれば、第1共通電極部123aのうち、第1低誘電膜118a及び第2低誘電膜118b間に位置する部分は、吐出チャネル61の内面に直接接し、アクチュエータプレート53の駆動に寄与する共通駆動領域125として機能する。本実施形態では、各吐出チャネル61間で共通駆動領域125の寸法D3が一定になるので、各吐出チャネル61間での吐出性能のばらつきを抑制できる。
本実施形態では、Z方向において、第1低誘電膜118a及び第2低誘電膜118b間の間隔(共通駆動領域125の寸法D3)は、ポンプ部100の長さよりも短い構成とした。
この構成によれば、共通駆動領域125をポンプ部100に配置し易くなるので、ポンプ部100を効率的に駆動させることができ、吐出性能を維持できる。
この構成によれば、共通駆動領域125をポンプ部100に配置し易くなるので、ポンプ部100を効率的に駆動させることができ、吐出性能を維持できる。
本実施形態では、第1低誘電膜118aは、ポンプ部100に位置し、第2低誘電膜118bの一部は、ポンプ部100と連通部101との境界部分よりも下方に位置している構成とした。
この構成によれば、低誘電膜118a,118bの位置ずれに関わらず、共通駆動領域125が確実にポンプ部100に配置される。そのため、低誘電膜形成用のメタルマスク220の位置ずれの影響を相殺し、各吐出チャネル61間での吐出性能を一定に維持し易い。
この構成によれば、低誘電膜118a,118bの位置ずれに関わらず、共通駆動領域125が確実にポンプ部100に配置される。そのため、低誘電膜形成用のメタルマスク220の位置ずれの影響を相殺し、各吐出チャネル61間での吐出性能を一定に維持し易い。
本実施形態では、吐出チャネル61の内面のうち、-Y側であって、Z方向の両端部に対して内側の領域に設けられ、吐出チャネル61の内面において第1共通電極部123aに連なる第2共通電極部123bを備えている構成とした。
この構成によれば、吐出チャネル61の内面の-Y側において、下端部は第2共通電極部123bが形成されない第1非形成領域128aを構成し、上端部は第2共通電極部123bが形成されない第2非形成領域128bを構成する。第1非形成領域128a及び第2非形成領域128bについて、例えばメタルマスク240を介して形成する場合等には、吐出チャネル61のうち非形成領域128a,128b(Z方向の両端部)に対応して被覆部242a,242bが配置され、第2共通電極部123bの形成領域に対応してマスク開口241が配置される。この場合、非形成領域128a,128bをマスク開口241の位置ずれを許容する許容代として利用できる。すなわち、図27に示すように、メタルマスク240が所望の位置に対して-Z側に位置ずれした場合であっても、図28に示すようにメタルマスク240が所望の位置に対して+Z側に位置ずれした場合であっても、第2共通電極部123bの寸法ばらつきを抑制できる。これにより、吐出チャネル61の上端部のみを第2共通電極部123bの非形成領域とする場合に比べ、被覆部242a,242bが位置ずれした際における第2共通電極部123bの寸法が各吐出チャネル61間で揃い易い。その結果、各吐出チャネル61間での吐出性能のばらつきを抑制できる。
この構成によれば、吐出チャネル61の内面の-Y側において、下端部は第2共通電極部123bが形成されない第1非形成領域128aを構成し、上端部は第2共通電極部123bが形成されない第2非形成領域128bを構成する。第1非形成領域128a及び第2非形成領域128bについて、例えばメタルマスク240を介して形成する場合等には、吐出チャネル61のうち非形成領域128a,128b(Z方向の両端部)に対応して被覆部242a,242bが配置され、第2共通電極部123bの形成領域に対応してマスク開口241が配置される。この場合、非形成領域128a,128bをマスク開口241の位置ずれを許容する許容代として利用できる。すなわち、図27に示すように、メタルマスク240が所望の位置に対して-Z側に位置ずれした場合であっても、図28に示すようにメタルマスク240が所望の位置に対して+Z側に位置ずれした場合であっても、第2共通電極部123bの寸法ばらつきを抑制できる。これにより、吐出チャネル61の上端部のみを第2共通電極部123bの非形成領域とする場合に比べ、被覆部242a,242bが位置ずれした際における第2共通電極部123bの寸法が各吐出チャネル61間で揃い易い。その結果、各吐出チャネル61間での吐出性能のばらつきを抑制できる。
しかも、本実施形態では、非吐出チャネル62の内側面について、ポンプ部100よりも上方に位置する部分に第4非形成領域138bを設ける構成とした。
この構成によれば、駆動壁65のうち、ポンプ部100よりも上方に位置する部分(駆動に寄与し難い部分)に対し、第2個別電極部130bに流れる電流によって電界がかかるのを抑制できる。これにより、ヘッドチップ50の発熱を抑えることができるとともに、消費電力を軽減できる。
この構成によれば、駆動壁65のうち、ポンプ部100よりも上方に位置する部分(駆動に寄与し難い部分)に対し、第2個別電極部130bに流れる電流によって電界がかかるのを抑制できる。これにより、ヘッドチップ50の発熱を抑えることができるとともに、消費電力を軽減できる。
本実施形態では、第2共通電極部123bにおけるZ方向での寸法が、複数の吐出チャネル61間で一定になっている構成とした。
この構成によれば、各吐出チャネル61間での吐出性能のばらつきを抑制できる。
この構成によれば、各吐出チャネル61間での吐出性能のばらつきを抑制できる。
本実施形態では、第1非形成領域128aがポンプ部100に位置し、第2非形成領域128bの一部がポンプ部100と連通部101との境界部分よりも下方に位置している構成とした。
この構成によれば、第2共通電極部123bが確実にポンプ部100に配置されるので、ポンプ部100を効率的に駆動させることができ、吐出性能を維持できる。
この構成によれば、第2共通電極部123bが確実にポンプ部100に配置されるので、ポンプ部100を効率的に駆動させることができ、吐出性能を維持できる。
本実施形態のインクジェットヘッド5及びプリンタ1では、上述したヘッドチップ50を備えているので、同一のヘッドチップ50における各吐出チャネル61間、又は複数のヘッドチップ50間で吐出性能の均一化を図り、商品性に優れたインクジェットヘッド5及びプリンタ1を提供できる。
(第1変形例)
本変形例のヘッドチップ50は、図29に示すように、第2低誘電膜118bの全体がポンプ部100と連通部101との境界部分よりも上方に位置する部分に設けられている。すなわち、メタルマスク220が+Z側に位置ずれした結果、第2低誘電膜118bの全体が連通部101に設けられている。
本変形例では、第1共通電極部123aがZ方向の全域に亘って設けられているため、第2低誘電膜118bが連通部101に位置している場合には、共通駆動領域125の上端部が連通部101に位置する。
本変形例のヘッドチップ50は、図29に示すように、第2低誘電膜118bの全体がポンプ部100と連通部101との境界部分よりも上方に位置する部分に設けられている。すなわち、メタルマスク220が+Z側に位置ずれした結果、第2低誘電膜118bの全体が連通部101に設けられている。
本変形例では、第1共通電極部123aがZ方向の全域に亘って設けられているため、第2低誘電膜118bが連通部101に位置している場合には、共通駆動領域125の上端部が連通部101に位置する。
本変形例のように、メタルマスク220の位置ずれにより、共通駆動領域125の一部がポンプ部100からずれて配置された場合であっても、共通駆動領域125の寸法D3は一定に維持される。この場合、第1共通電極部123aのうち、ポンプ部100と連通部101との境界部分よりも上方に位置する部分(以下、はみだし部分という。)が吐出チャネル61の内側面に直接接する。そのため、はみだし部分を吐出チャネル61の駆動に少なからず寄与させることができる。これにより、第2低誘電膜118bの全体が連通部101に位置している場合において、共通駆動領域125をポンプ部100内で収める構成に比べ、吐出性能の低下を抑制できる。すなわち、低誘電膜形成用のメタルマスク220の位置ずれによる吐出性能への影響を可能な限り軽減できる。
(第2変形例)
本変形例のヘッドチップ50は、図30に示すように、第2非形成領域128bの全体がポンプ部100と連通部101との境界部分よりも上方に位置する部分に設けられている。すなわち、メタルマスク240が+Z側に位置ずれした結果、第2非形成領域128bの全体が連通部101に設けられている。そのため、第2共通電極部123bの一部(上端部)は、連通部101に位置している。
本変形例のヘッドチップ50は、図30に示すように、第2非形成領域128bの全体がポンプ部100と連通部101との境界部分よりも上方に位置する部分に設けられている。すなわち、メタルマスク240が+Z側に位置ずれした結果、第2非形成領域128bの全体が連通部101に設けられている。そのため、第2共通電極部123bの一部(上端部)は、連通部101に位置している。
この場合、第2共通電極部123bのうち、ポンプ部100と連通部101との境界部分よりも上方に位置する部分(以下、はみだし部分という。)を吐出チャネルの駆動に少なからず寄与させることができる。これにより、第2共通電極部123bをポンプ部100内で収める構成に比べ、吐出性能の低下を抑制できる。すなわち、低誘電膜形成用のメタルマスク240の位置ずれによる吐出性能への影響を可能な限り軽減できる。
(第3変形例)
上述した実施形態及び各種変形例では、第2共通電極部123b及び第2個別電極部130bに対してZ方向の両側に非形成領域128a,128b,138a,138bを備える点について説明した。但し、本開示においては、非形成領域128a,128b,138a,138bを備えない構成であってもよい。
図31に示すヘッドチップ50において、第2共通電極部123bは、吐出チャネル61の内側面のうち-Y側に位置する部分において、延在部61aの全域に亘って延びている。第2共通電極部123bの下端は、吐出チャネル61の下端に一致している。一方、第2共通電極部123bの上端は、延在部61aの底面と切り上がり部61bの底面との境界部分(ナイフエッジ部)まで達している。
上述した実施形態及び各種変形例では、第2共通電極部123b及び第2個別電極部130bに対してZ方向の両側に非形成領域128a,128b,138a,138bを備える点について説明した。但し、本開示においては、非形成領域128a,128b,138a,138bを備えない構成であってもよい。
図31に示すヘッドチップ50において、第2共通電極部123bは、吐出チャネル61の内側面のうち-Y側に位置する部分において、延在部61aの全域に亘って延びている。第2共通電極部123bの下端は、吐出チャネル61の下端に一致している。一方、第2共通電極部123bの上端は、延在部61aの底面と切り上がり部61bの底面との境界部分(ナイフエッジ部)まで達している。
図32に示すように、第2個別電極部130bは、非吐出チャネル62の内側面のうち-Y側に位置する部分において、Z方向の全域に亘って延びている。第2共通電極部123bの下端は、非吐出チャネル62の下端に一致している。一方、第2個別電極部130bの上端は、非吐出チャネル62の上端に一致している。
本変形例によれば、第2共通電極部123b及び第2個別電極部130bのZ方向の寸法を確保できるので、第2共通電極部123b及び第2個別電極部130bを吐出チャネル61の駆動に寄与させ易い。その結果、ヘッドチップ50の出力を向上させ易い。
(その他の変形例)
なお、本開示の技術範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上述した実施形態では、液体噴射記録装置の一例として、インクジェットプリンタ1を例に挙げて説明したが、プリンタに限られるものではない。例えば、ファックスやオンデマンド印刷機等であってもよい。
上述した実施形態では、印刷時にインクジェットヘッドが被記録媒体に対して移動する構成(いわゆる、シャトル機)を例にして説明をしたが、この構成に限られない。本開示に係る構成は、インクジェットヘッドを固定した状態で、インクジェットヘッドに対して被記録媒体を移動させる構成(いわゆる、固定ヘッド機)に採用してもよい。
上述した実施形態では、被記録媒体Pが紙の場合について説明したが、この構成に限られない。被記録媒体Pは、紙に限らず、金属材料や樹脂材料であってもよく、食品等であってもよい。
上述した実施形態では、液体噴射ヘッドが液体噴射記録装置に搭載された構成について説明したが、この構成に限られない。すなわち、液体噴射ヘッドから噴射される液体は、被記録媒体に着弾させるものに限らず、例えば調剤中に配合する薬液や、食品に添加する調味料や香料等の食品添加物、空気中に噴射する芳香剤等であってもよい。
なお、本開示の技術範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上述した実施形態では、液体噴射記録装置の一例として、インクジェットプリンタ1を例に挙げて説明したが、プリンタに限られるものではない。例えば、ファックスやオンデマンド印刷機等であってもよい。
上述した実施形態では、印刷時にインクジェットヘッドが被記録媒体に対して移動する構成(いわゆる、シャトル機)を例にして説明をしたが、この構成に限られない。本開示に係る構成は、インクジェットヘッドを固定した状態で、インクジェットヘッドに対して被記録媒体を移動させる構成(いわゆる、固定ヘッド機)に採用してもよい。
上述した実施形態では、被記録媒体Pが紙の場合について説明したが、この構成に限られない。被記録媒体Pは、紙に限らず、金属材料や樹脂材料であってもよく、食品等であってもよい。
上述した実施形態では、液体噴射ヘッドが液体噴射記録装置に搭載された構成について説明したが、この構成に限られない。すなわち、液体噴射ヘッドから噴射される液体は、被記録媒体に着弾させるものに限らず、例えば調剤中に配合する薬液や、食品に添加する調味料や香料等の食品添加物、空気中に噴射する芳香剤等であってもよい。
上述した実施形態では、Z方向が重力方向に一致する構成について説明したが、この構成のみに限らず、Z方向を水平方向に沿わせてもよい。
上述した実施形態では、第1方向がZ方向に一致し、第2方向がX方向に一致する構成について説明したが、この構成に限られない。第1方向及び第2方向は、X方向及びZ方向とは別に定めてもよい。
上述した実施形態では、第1方向がZ方向に一致し、第2方向がX方向に一致する構成について説明したが、この構成に限られない。第1方向及び第2方向は、X方向及びZ方向とは別に定めてもよい。
上述した実施形態では、各チャネル61,62の内側面について、+Y側に位置する部分のみに低誘電膜118a,118b,116a,116bが形成された構成について説明したが、この構成に限られない。低誘電膜は、各チャネル61,62の内側面について、Y方向の全域に亘って設けられていてもよい。
上述した実施形態では、チャネルの内側面における+Y側及び-Y側に対し、電極(例えば、第1共通電極部123a及び第2共通電極部123b)を別工程で形成する構成について説明したが、この構成に限られない。チャネルの内側面におけるY方向の全域に亘って第1共通電極部123aや第1個別電極部130aが一括して形成されていてもよい。
上述した実施形態では、チャネルの内側面における+Y側及び-Y側に対し、電極(例えば、第1共通電極部123a及び第2共通電極部123b)を別工程で形成する構成について説明したが、この構成に限られない。チャネルの内側面におけるY方向の全域に亘って第1共通電極部123aや第1個別電極部130aが一括して形成されていてもよい。
上述した実施形態では、各チャネル61,62の内側面に低誘電膜118a,118b,116a,116bが形成された構成について説明したが、この構成に限られない。低誘電膜は、吐出チャネル61の内側面及び非吐出チャネル62の内側面のうち何れかの内側面のみに設けられていてもよい。
上述した実施形態では、吐出チャネル61と非吐出チャネル62とが交互に配列された構成について説明したが、これに限らない。例えば、全チャネルから順次インクを噴射する、いわゆる3サイクル方式のヘッドチップ50に本開示を適用しても構わない。
上述した実施形態では、吐出チャネル61と非吐出チャネル62とが交互に配列された構成について説明したが、これに限らない。例えば、全チャネルから順次インクを噴射する、いわゆる3サイクル方式のヘッドチップ50に本開示を適用しても構わない。
上述した実施形態では、アクチュエータプレート53として、分極方向がY方向で異なる2枚の圧電プレートが積層されたシェブロンタイプを例にして説明したが、この構成に限られない。アクチュエータプレート53として、分極方向がY方向(厚さ方向)の全域で一方向な一枚の圧電プレートで形成されていてもよい(いわゆるモノポールタイプ)。モノポールタイプのヘッドチップ50では、各チャネル61,62のうち、Y方向の中央部を含む少なくとも+Y側に各種電極が設けられる。
その他、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上述した各変形例を適宜組み合わせてもよい。
1…インクジェットプリンタ(液体噴射記録装置)
5…インクジェットヘッド(液体噴射ヘッド)
50…ヘッドチップ
51…ノズルプレート(噴射孔プレート)
53…アクチュエータプレート
51…ノズルプレート(噴射孔プレート)
54…カバープレート(流路部材)
61…吐出チャネル(噴射チャネル)
78:尾部
91:入口スリット(液体流路)
100:ポンプ部
101:連通部
102:ノズル孔(噴射孔)
110:低誘電膜
118a:第1低誘電膜
118b:第2低誘電膜
120:共通電極(電極)
121:共通端子(端子部)
123a:第1共通電極部(第1電極部)
123b:第2共通電極部(第2電極部)
128a:第1非形成領域
128b:第2非形成領域
221a:第1マスク開口
221b:第2マスク開口
222:被覆部
241:マスク開口(第3マスク開口)
5…インクジェットヘッド(液体噴射ヘッド)
50…ヘッドチップ
51…ノズルプレート(噴射孔プレート)
53…アクチュエータプレート
51…ノズルプレート(噴射孔プレート)
54…カバープレート(流路部材)
61…吐出チャネル(噴射チャネル)
78:尾部
91:入口スリット(液体流路)
100:ポンプ部
101:連通部
102:ノズル孔(噴射孔)
110:低誘電膜
118a:第1低誘電膜
118b:第2低誘電膜
120:共通電極(電極)
121:共通端子(端子部)
123a:第1共通電極部(第1電極部)
123b:第2共通電極部(第2電極部)
128a:第1非形成領域
128b:第2非形成領域
221a:第1マスク開口
221b:第2マスク開口
222:被覆部
241:マスク開口(第3マスク開口)
Claims (13)
- 第1方向に延びるとともに、前記第1方向に交差する第2方向に間隔をあけて設けられた噴射チャネルを有し、前記噴射チャネルにおける前記第1方向の第1側端部が開口する端面を有するアクチュエータプレートと、
前記噴射チャネルに連通する噴射孔を有し、前記端面に向かい合って設けられた噴射孔プレートと、を備え、
前記噴射チャネルの内面には、
前記第1方向における第1側端部に設けられた第1低誘電膜と、
前記第1方向における第2側端部に設けられた第2低誘電膜と、
前記第1方向における第1側端部から第2側端部に亘って設けられ、前記第1低誘電膜及び前記第2低誘電膜を覆う第1電極部と、が設けられているヘッドチップ。 - 前記第1低誘電膜及び前記第2低誘電膜間の前記第1方向での間隔は、複数の前記噴射チャネル間で一定になっている請求項1に記載のヘッドチップ。
- 前記噴射チャネルに対して前記第1方向の第2側端部で連通する液体流路を有し、前記第1方向から見て前記第2方向に交差する厚さ方向で前記アクチュエータプレートに向かい合って設けられたカバープレートを備え、
前記噴射チャネルは、
前記厚さ方向から見て前記液体流路に重なり合う連通部と、
前記連通部よりも前記第1方向の第1側に設けられたポンプ部と、を備え、
前記第1方向において、前記第1低誘電膜及び前記第2低誘電膜間の間隔は、前記ポンプ部の長さよりも短い請求項1又は請求項2に記載のヘッドチップ。 - 前記第1低誘電膜は、前記ポンプ部に位置し、
前記第2低誘電膜の一部は、前記ポンプ部と前記連通部との境界部分よりも前記第1方向の第1側に位置している請求項3に記載のヘッドチップ。 - 前記第1低誘電膜は、前記ポンプ部に位置し、
前記第2低誘電膜の全体が、前記ポンプ部と前記連通部との境界部分よりも前記第1方向の第2側に位置している請求項3に記載のヘッドチップ。 - 前記アクチュエータプレートは、前記噴射チャネルに対して前記第1方向の第2側に位置する尾部を備え、
前記第1電極部は、前記噴射チャネルの内面における前記厚さ方向の第1側に位置し、
前記尾部のうち前記厚さ方向の第1側を向く主面上に設けられるとともに、前記噴射チャネルの開口縁で前記第1電極部に連なる端子部と、
前記噴射チャネルの内面のうち、前記厚さ方向の第2側であって、前記第1方向の第1側端部及び第2側端部の内側に設けられ、前記噴射チャネルの内面において前記第1電極部に連なる第2電極部と、を備えている請求項3から請求項5の何れか1項に記載のヘッドチップ。 - 前記第2電極部における前記第1方向での寸法は、複数の前記噴射チャネル間で一定になっている請求項6に記載のヘッドチップ。
- 前記噴射チャネルの内面における前記厚さ方向の第2側のうち、前記第1方向における第1側端部は、前記第2電極部が形成されない第1非形成領域を構成し、
前記噴射チャネルの内面における前記厚さ方向の第2側のうち、前記第1方向における第2側端部は、前記第2電極部が形成されない第2非形成領域を構成し、
前記第1非形成領域は、前記ポンプ部に位置し、
前記第2非形成領域の一部は、前記ポンプ部と前記連通部との境界部分よりも前記第1方向の第1側に位置している請求項6又は請求項7に記載のヘッドチップ。 - 前記噴射チャネルの内面における厚さ方向の第2側のうち、前記第1方向における第1側端部は、前記第2電極部が形成されない第1非形成領域を構成し、
前記噴射チャネルの内面における厚さ方向の第2側のうち、前記第1方向における第2側端部は、前記第2電極部が形成されない第2非形成領域を構成し、
前記第1非形成領域は、前記ポンプ部に位置し、
前記第2非形成領域の全体が、前記ポンプ部と前記連通部との境界部分よりも前記第1方向の第2側に位置している請求項6又は請求項7に記載のヘッドチップ。 - 請求項1から請求項9の何れか1項に記載のヘッドチップを備えている液体噴射ヘッド。
- 請求項10に記載の液体噴射ヘッドを備えている液体噴射記録装置。
- 第1方向に延びるとともに、前記第1方向に交差する第2方向に間隔をあけて設けられた噴射チャネルを有するアクチュエータプレートに対して、前記噴射チャネルの内面に第1マスクを介して低誘電膜を形成する低誘電膜形成工程と、
前記噴射チャネルの内面に対して前記低誘電膜を覆うように電極を形成する電極形成工程と、
前記噴射チャネル内に連通する液体流路を有するカバープレートを、前記第1方向から見て前記第2方向に交差する厚さ方向で、前記アクチュエータプレートに重ね合わせる積層工程と、を有し、
前記噴射チャネルは、
前記厚さ方向から見て前記液体流路に重なり合う連通部と、
前記連通部よりも前記第1方向の第1側に設けられたポンプ部と、を備え、
前記第1マスクには、前記第1方向の間隔が前記第1方向における前記ポンプ部の寸法よりも短く設定された第1マスク開口及び第2マスク開口が形成され、
前記低誘電膜形成工程では、前記第1マスクのうち前記第1マスク開口及び前記第2マスク開口間に位置する被覆部を前記ポンプ部に重ね合わせた状態で、前記第1マスク開口及び前記第2マスク開口を通じて前記噴射チャネル内に前記低誘電膜の形成材料を導入するヘッドチップの製造方法。 - 前記アクチュエータプレートは、前記噴射チャネルに対して前記第1方向の第2側に位置する尾部を備え、
前記電極形成工程は、
前記噴射チャネル内に対して前記厚さ方向の第1側から前記電極の形成材料を導入する第1工程と、
前記噴射チャネル内に対して前記厚さ方向の第2側から第2マスクを介して前記電極の形成材料を導入する第2工程と、を備え、
前記第1工程では、前記噴射チャネルの内面において前記低誘電膜を覆うように前記電極を形成するとともに、前記尾部のうち前記厚さ方向の第1側を向く主面上に前記電極に連なる端子を形成し、
前記第2マスクには、前記第2方向の間隔が前記第1方向における前記ポンプ部の寸法よりも短く設定された第3マスク開口が形成され、
前記第2工程では、前記第3マスク開口を前記ポンプ部に重ね合わせた状態で、前記第3マスク開口を通じて前記噴射チャネル内に前記電極の形成材料を導入する請求項12に記載のヘッドチップの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021142564A JP2023035586A (ja) | 2021-09-01 | 2021-09-01 | ヘッドチップ、液体噴射ヘッド、液体噴射記録装置及びヘッドチップの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021142564A JP2023035586A (ja) | 2021-09-01 | 2021-09-01 | ヘッドチップ、液体噴射ヘッド、液体噴射記録装置及びヘッドチップの製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023035586A true JP2023035586A (ja) | 2023-03-13 |
Family
ID=85503785
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021142564A Pending JP2023035586A (ja) | 2021-09-01 | 2021-09-01 | ヘッドチップ、液体噴射ヘッド、液体噴射記録装置及びヘッドチップの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2023035586A (ja) |
-
2021
- 2021-09-01 JP JP2021142564A patent/JP2023035586A/ja active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8714715B2 (en) | Liquid jet head, liquid jet apparatus, and method of manufacturing liquid jet head | |
JP5432064B2 (ja) | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 | |
US7950781B2 (en) | Inkjet head chip, manufacturing method for inkjet head chip, inkjet head, and inkjet recording apparatus | |
US10272681B2 (en) | Liquid jet head with plural rows of alternately arranged jet channels and dummy channels and liquid jet apparatus using same | |
JP6314056B2 (ja) | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 | |
US9365039B2 (en) | Liquid jet head, method for manufacturing liquid jet head, and liquid jet apparatus | |
JP2015120296A (ja) | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 | |
JP6333586B2 (ja) | 液体噴射ヘッド、及び液体噴射装置 | |
JP6872381B2 (ja) | 液体噴射ヘッドチップ、液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置 | |
JP2016203569A (ja) | 液体噴射ヘッド、液体噴射ヘッドの製造方法及び液体噴射装置 | |
EP4000933B1 (en) | Head chip, liquid jet head, liquid jet recording device, and method of manufacturing head chip | |
CN115972773A (zh) | 头芯片、液体喷射头、液体喷射记录装置和头芯片的制造方法 | |
JP6868410B2 (ja) | 液体噴射ヘッドチップ、液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置 | |
JP2023035586A (ja) | ヘッドチップ、液体噴射ヘッド、液体噴射記録装置及びヘッドチップの製造方法 | |
JP7248860B1 (ja) | ヘッドチップ、液体噴射ヘッド及び液体噴射記録装置 | |
JP2020100000A (ja) | ヘッドチップ、液体噴射ヘッドおよび液体噴射記録装置 | |
JP6314057B2 (ja) | 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 | |
US11760105B2 (en) | Head chip, liquid jet head, and liquid jet recording device | |
EP4023443B1 (en) | Head chip, liquid jet head, and liquid jet recording device | |
JP6081761B2 (ja) | 液体吐出ヘッド、およびそれを用いた記録装置 | |
JP2012218182A (ja) | ヘッドチップ、ヘッドチップの製造方法、液体噴射ヘッド、及び液体噴射装置 | |
JP7002012B2 (ja) | 液体吐出装置 | |
US20240100830A1 (en) | Head chip, liquid jet head, liquid jet recording device, and method of manufacturing head chip | |
JP2018094866A (ja) | 液体噴射ヘッド及び液体噴射記録装置 | |
JP2022097960A (ja) | ヘッドチップ、液体噴射ヘッド、液体噴射記録装置及びヘッドチップの製造方法 |