JP3697829B2 - インクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents

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Description

【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の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ファクシミリ装置等の通信装置やパーソナルコンピュータ等の情報処理装置は、通常、文字や図形からなるデータを視覚情報として記録するように、これらのデータを用紙に記録可能な記録装置を有している。この記録装置には、インパクト方式や感熱方式、インクジェット方式等の各種の印字方式が採用されているが、近年においては、静粛性に優れていると共に各種材質の用紙に印字可能なインクジェット方式を採用したインクジェット記録装置が注目されている。
【０００３】
インクジェット記録装置は、用紙に対してインクを噴射することで文字や図形からなるデータを印字するインクジェットヘッドを備えている。インクジェットヘッドは、図１５に示すように、圧電体であるアクチュエータ基板７２を備えており、アクチュエータ基板７２には互いに平行な圧電側壁７３と凹溝７４とが交互に現れるように複数形成されている。各圧電側壁７３は側壁の高さ方向に分極された圧電層により構成されており、各圧電側壁７３の表面には電極７５が形成されている。電極７５は圧電側壁７３の側面毎に独立して設けられており、凹溝７４の後端を閉鎖する各閉鎖部７４Ａに形成された導電層からなる導電パターン８７に導通している。各導電パターン８７には複数の導電線８５がハンダ付け等の手段で配線されており、各導電線８５はプリント基板８６の各プリント導線８６Ａにハンダ付け等の手段で配線されて記録装置の制御部８８に各電極７５を接続している。
【０００４】
アクチュエータ基板７２の溝加工側にはインク供給口７９を有するカバープレート８０が接着されており、このカバープレート８０と各凹溝７４とでインクが供給される噴射チャンネル８１を形成している。また、アクチュエータ基板７２とカバープレート８０の一端には各噴射チャンネル８１を閉塞するノズルプレート８２が接着されており、ノズルプレート８２には各噴射チャンネル８１に１対１で対応する複数のノズル８３が形成されている。尚、噴射チャンネル８１はインク供給口７９を経て図示しないインク貯蔵タンクに接続されている。
【０００５】
上述のように構成されるインクジェットヘッドは、以下に示す製造方法で製造される。
【０００６】
先ず、アクチュエータ基板７２に、その長手方向の一端のみに開口して他端近傍まで延びる溝加工を複数回繰り返すことで、互いに平行で長手方向に延びる凹溝７４と圧電側壁７３とを巾方向に交互に現れるように複数形成する。次に、真空蒸着により各圧電側壁７３の上面と両側面、各閉鎖部７４Ａの上面に金属薄膜の導電層を形成した後に、各圧電側壁７３の上面を研削加工（グラインド加工）して導電層を除去することで、各圧電側壁７３の各側面に独立した電極７５を形成する。この後に、各閉鎖部７４Ａの導電パターン８７に各導電線８５をハンダ付け等の手段によって溶着すると共に、カバープレート８０とノズルプレート８２とをアクチュエータ基板７２に接着することでインクが供給される複数の噴射チャンネル８１が形成されたインクジェットヘッド７１の製造を完了する。
【０００７】
このように製造されたインクジェットヘッド７１は、記録装置に装着され、カバープレート８０のインク供給口７９を介してインク貯蔵タンクに接続されて、各噴射チャンネル８１毎にインクが充填される。また、インクジェットヘッド７１の記録装置への装着に際して、各導電線８５をプリント基板８６の各導線８６Ａにハンダ付け等の手段によって溶着することで制御部８８に各電極７５を接続する。そして、インクジェットヘッド７１は、文字や図形からなるデータによって所定の噴射チャンネル８１が選択され、各導電パターン８７を介して隣り合う圧電側壁７３の電極７５に駆動電圧を印加するすることで、各圧電側壁７３を噴射チャンネル８１内の容積を小さくするように変形させて内部が正圧となる噴射エネルギーにより、噴射チャンネル８１からインクを噴射させる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のインクジェットの製造方法では、各圧電側壁７３の両側面に形成された各電極７５を、記録装置の制御部８８に接続するためには、複数の導電線８５を各導電パターン８７とプリント基板８６の導線８６Ａの２ヶ所にハンダ付け等の手段によって溶着することで行われるため、各電極７５の接続作業が煩雑になると共に、ハンダ付け部分が多くなると接続不良や混線して接続する等の不具合の発生が多くなり接続の信頼性とインク滴の噴射の信頼性が低下するという問題があった。
【０００９】
本発明は、この問題を解決するためになされたもので、エネルギー発生手段に接続された各電極の制御手段への接続作業を低減することで、各電極と制御手段の接続の信頼性を向上して、もって信頼性の高いインクジェットヘッドを製造することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
請求項１の発明は、アクチュエータ基板に形成されインクを噴射する複数の噴射チャンネル内のインクに噴射エネルギーを与える複数のエネルギー発生手段と、前記エネルギー発生手段に接続された複数の電極対と、その電極対のうち一方の電極のそれぞれを制御手段に接続する複数の個別導電パターンと、前記電極対のうち他方の電極のそれぞれに接続された共通導電パターンとを有し、前記制御手段からの電気信号を前記各導電パターンおよび電極を介して前記エネルギー発生手段に供給し、エネルギー発生手段を駆動して前記噴射チェンネルよりインクを噴射するインクジェットヘッドの製造方法であって、前記アクチュエータ基板に、前記噴射チャンネルを構成する第１凹溝と第２凹溝とを側壁を隔てて交互に複数形成するとともに、前記第２凹溝の前端において、前記第１凹溝及び前記第２凹溝のある面と反対側の裏面に接続する複数の縦溝を形成する第１工程と、前記側壁の側面、前記縦溝の側面、前記アクチュエータ基板の前記裏面、及び、前記第１凹溝及び第２凹溝の前記前端と反対側の前記アクチュエータ基板の後端面に、連続して導電層を形成する第２工程と、前記側壁の側面の導電層を前記第１凹溝と第２凹溝とで独立分割された前記電極対に形成する第３工程と、前記裏面に、前記複数の縦溝と接続する複数の第１の分割溝を形成し、これら複数の第１の分割溝により前記裏面の導電層を分割して、前記電極対の一方であって前記第１凹溝を挟む２つの前記第２凹溝内の電極に前記縦溝内の導電層を介して接続した複数の前記個別導電パターンを形成する第４工程と、前記裏面に、前記複数の第１の分割溝と直交する第２の分割溝を形成し、前記導電層の他の部分を、前記個別導電パターンと分割して、前記電極対の一方であって前記第１凹溝内の電極に前記後端面の導電層を介して接続した共通導電パターンを形成する第５工程とを備えたものである。これにより、電極対の全てに導通する導電層を、前記側壁の側面、前記縦溝の側面、前記アクチュエータ基板の前記裏面、及び、前記第１凹溝及び第２凹溝の前記前端と反対側の前記アクチュエータ基板の後端面に、連続して形成しておいて、側壁の側面の導電層を前記第１凹溝と第２凹溝とで独立分割された前記電極対に形成し、さらに、アクチュエータ基板の裏面に、複数の縦溝と接続する複数の第１の分割溝を形成し、これら複数の第１の分割溝により前記裏面の導電層を分割して、前記電極対の一方であって前記第１凹溝を挟む２つの前記第２凹溝内の電極に前記縦溝内の導電層を介して接続した複数の前記個別導電パターンを形成する。さらに、導電層の他の部分を、前記電極対の一方であって前記第１凹溝内の電極に前記後端面の導電層を介して接続した共通導電パターンに形成するから、複数の個別導電パターンがそれぞれ独立して一方の電極に接続され、また共通導電パターンもそれらとは独立して他方の電極に共通に接続される。したがって、共通導電パターンを電極ごとに独立させるものに比して導電パターンの数を少なくでき、結果、制御手段との接続作業を減らすことができ、上記の各導電パターンが独立していることと相まって、信頼性の高いインクジェットヘッドを製造することができる。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記第５工程における分割が、互いに平行な複数の前記第２の分割溝を形成することにより行われるものである。これにより、個別導電パターンと共通導電パターンとの分割形成が容易な工程で行われ、その分割を一層確実なものにできる。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記第２工程において、前記側壁の上端面及び前記後端面と反対側の前記アクチュエータ基板の前端面にも前記導電層を形成し、前記第３工程において、前記側壁の上端面及び前記前端面の導電層を除去するものである。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１〜３の何れかの発明において、前記第１工程において、前記第１凹溝を、前記アクチュエータ基板の前記後端面とその反対側の前端面の両方に開口して形成し、前記第２凹溝を、前記アクチュエータ基板の前記後端面側において閉塞し且つ前記前端面側において開口して形成するものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態におけるインクジェットヘッドの製造方法を図面を参照して説明する。
【００１８】
図１乃至図９に基づいて、実施形態におけるインクジェットヘッドの製造方法を、インクジェットヘッドの構成とともに説明する。
【００１９】
図１において、インクジェットヘッド１は、圧電体であるアクチュエータ基板２を備えており、アクチュエータ基板２には互いに平行な圧電側壁３（エネルギー発生手段）と凹溝４とが交互に現れるように複数形成されている。各圧電側壁３は側壁の高さ方向に分極された圧電層により構成されており、各圧電側壁３の表面には電極５が形成されている。各電極５は圧電側壁３の側面毎に独立して設けられており、図２及び図３に示すように、アクチュエータ基板２の後端面２Ｂと裏面２Ｃに亘って分割形成された複数の導電パターン７に、各凹溝４内で対向する２つの電極５，５の組毎に電気的に導通している。各導電パターン７は裏面２Ｂで互いに平行となるようにアクチュエータ基板２の前後方向に延びており、図２に示すように、フレキシブル基板６の各導電線６Ａを介して駆動電圧を給電する記録装置の制御部８に接続されている。
【００２０】
アクチュエータ基板２の溝加工側にはインク供給口９を有するカバープレート１０が接着されており、このカバープレート１０と各凹溝４とでインクが供給される複数の噴射チャンネル１１を形成している。また、アクチュエータ基板２とカバープレート１０の一端には各噴射チャンネル１１を閉塞するノズルプレート１２が接着されており、ノズルプレート１２には各噴射チャンネル１１に１対１で対応する複数のノズル１３が形成されている。尚、各噴射チャンネル１１はインク供給口９を経て図示しないインク貯蔵タンクに接続されている。
【００２１】
上述の構成のインクジェットヘッド１は、以下に示す製造方法により製造され、図１乃至図４により製造方法を説明する。
【００２２】
図１において、厚さ方向に分極された圧電セラミックス材料により矩形状のアクチュエータ基板２を形成する。そして、アクチュエータ基板２に、その前後方向の一端のみに開口して他端近傍まで延びる溝加工を複数回繰り返すことで、互いに平行で前後方向に延びる凹溝４と圧電側壁３（エネルギー発生手段）とを巾方向に交互に現れるように複数形成する。溝加工の手段としては、各凹溝４を形成できる厚みを有するダイヤモンドブレードを使用して、ダイシング加工を施すことで行われる。なお、各凹溝４はアクチュエータ基板２の前端面２Ｄには開口しているが、後端面２Ｂまで達せず、その後端方向に対して閉鎖している。
【００２３】
次に、例えば、真空蒸着によりアクチュエータ基板２の後端面２Ｂと溝加工側と反対側の裏面２Ｃ、各圧電側壁３の上面３Ａと各側面の上半分、及び各凹溝４後端の閉鎖部４Ａに相互に連続した金属薄膜の導電層Ｄｓを形成する。導電層Ｄｓをアクチュエータ基板２に形成した後に、各圧電側壁３の上面３Ａを研削加工（グラインド加工）を施して導電層Ｄｓを除去することで、各圧電側壁３の各側面には独立分割された導電層Ｄｓからなる各電極５を形成して、これら電極５を各凹溝４の閉鎖部４Ａの導電層Ｄｓを介してアクチュエータ基板２の上面を除く各面２Ｂ，２Ｃに形成された導電層Ｄｓに導通する。（第１工程）。
【００２４】
尚、アクチュエータ基板２の導電層Ｄｓの形成は、真空蒸着に限らず、例えば、メッキ（例えば、ニッケルメッキ）等の表面処理によって、各凹溝４内を含むアクチュエータ基板２の全表面を金属薄膜の導電層Ｄｓで被覆した後に、各凹溝４が開口するアクチュエータ基板２の上面（各圧電側壁３の上面３Ａ）及び前端面２Ｄに研削加工（グラインド加工）を施すことで導電層Ｄｓを除去すると共に、ダイシング加工等を施すことで各凹溝４の底面から導電層Ｄｓを除去することで、各電極５をそれぞれ分割独立させてもよい。更に、アクチュエータ基板２の導電層Ｄｓが不要な部分（例えば、前端面２Ｄ及び各圧電側壁３の上面３Ａ等）においては、金属薄膜の導電層Ｄｓを形成する前にレジスト膜を形成しておき、導電層Ｄｓをメッキ等の表面処理で形成した後に、リフトオフ法によって不要な部分の導電層Ｄｓを化学的に除去してもよい。
【００２５】
そして、各圧電側壁３の各電極５を、記録装置の制御部８に接続するためにアクチュエータ基板２の後端面２Ｂと裏面２Ｃの導電層Ｄｓを分割して複数の導電パターン７を形成する（第２工程、第３工程）。各導電パターン７は、図２及び図３に示すように、アクチュエータ基板２の後端面２Ｂ、裏面２Ｃに亘って分割横溝１５Ａ，１５Ｂ、分割縦溝１６を形成しその溝に対応する部分の導電層Ｄｓを除去することで、残りの導電層Ｄｓを分割して形成する。さらに詳細には、図３に示すように、後端面２Ｂには、複数の分割横溝１５Ａを、その一端が各圧電側壁３の上面３Ａと接続し、他端がアクチュエータ基板２の裏面２Ｃへ延びるように形成する。裏面２Ｃには、複数の分割横溝１５Ｂを、その一端が後端面２Ｂの各溝１５Ａとそれぞれ接続し、各圧電側壁３と平行に延びる方向に形成する（第２工程）。さらに裏面２Ｃには、複数の分割横溝１５Ｂに直交する分割縦溝１６を形成することで、複数の分割横溝１５Ｂ間の各導電層Ｄｓの先端部分を相互に分離する（第３工程）。これにより、各横溝１５Ａ，１５Ｂと縦溝１６とで、アクチュエータ基板２の導電層Ｄｓがその巾方向に互いに平行に整列して後端面２Ｂと裏面２Ｃとで前後方向に延びる各導電パターン７に分割されると共に、各導電パターン７は各凹溝４内で対向する電極５，５の組毎に後端の閉鎖部４Ａ上の導電層Ｄｓを介して接続される。
【００２６】
各横溝１５Ａ，１５Ｂと縦溝１６の加工としては、図４（ａ）に示すように、所望の溝幅を形成できる厚みを有するダイヤモンドブレード１７を使用して、アクチュエータ基板２の後端面２Ｂ、裏面２Ｃ毎にそれぞれダイシング加工により１つの横溝１５Ａ，１５Ｂを形成した後に、アクチュエータ基板２の巾方向に平行移動させつつ複数回、ダイシング加工を繰り返すことで、互いに平行な複数の横溝１５Ａ，１５Ｂを形成する。そして、各横溝１５Ａ，１５Ｂに直交する縦溝１６をダイシング加工によって形成することで、導電層Ｄｓを各導電パターン７に分割する。また、各横溝１５Ａ，１５Ｂと縦溝１６の加工としては、図４（ｂ）に示すように、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザ発振器から出射されてｆ・θレンズ１８で集光されるＹＡＧレーザ光１９を使用して、アクチュエータ基板２の側面２Ｂ、裏面２Ｃ毎にそれぞれＹＡＧレーザ光１９を走査することで１つの横溝１５Ａ，１５Ｂを形成した後に、アクチュエータ基板２の巾方向に平行移動させつつ複数回、ＹＡＧレーザ光１９の走査を繰り返すことで、互いに平行な複数の横溝１５Ａ，１５Ｂを形成する。そして、各横溝１５Ａ，１５Ｂに直交する縦溝１６をＹＡＧレーザ光１９の走査によって形成することで、導電層Ｄｓを各導電パターン７に分割する。
【００２７】
アクチュエータ基板２に、各電極５、各圧電側壁３（エネルギー発生手段）、各導電パターン７を形成した後に、各電極５や各導電パターン７の導電層Ｄｓ（金属薄膜）を保護するために、アクチェエータ基板２を例えば、金メッキで被覆すると共にＣＶＤ処理を施して金メッキを酸化膜（ＳｉＯ膜）で保護する。導電層Ｄｓを金メッキ、酸化膜で保護した後に、図１に示すように、アクチュエータ基板２の溝加工側にカバープレート１０を接着することで、カバープレート１０と各凹溝４とで各噴射チャンネル１１を形成すると共に、アクチュエータ基板２とカバープレート１０の前端面２Ｄを研削加工（グラインド加工）することで面を整える。そして、各噴射チャンネル１１にノズル１３が１対１で対応するように、ノズルプレート１２を前端面２Ｄに接着し、洗浄等を経てインクジェットヘッド１の製造を完了する。
【００２８】
このように製造されたインクジェットヘッド１は、記録装置に装着され、カバープレート１０のインク供給口９を介してインク貯蔵タンクに接続されて、各噴射チャンネル１１毎にインクが充填される。また、インクジェットヘッド１の記録装置への装着に際して、図２に示すように、フレキシブ基板６の導電線６Ａを介して各導電パターン７毎に記録装置の制御部８に接続する。
【００２９】
そして、インクジェットヘッド１は、図５に示すように、文字や図形からなるデータによって所定の噴射チャンネル１１が選択され、各導電パターン７を介して隣り合う圧電側壁３の電極５のうち噴射チャンネル１１内で対向する２つの電極５に負の駆動電圧（−電圧）が、この電極５に各圧電側壁３を介して対向する２つの電極５に正の駆動電圧（＋電圧）がそれぞれ印加されて、隣り合う圧電側壁３が噴射チャンネル１１内の容積を小さくするように変形して発生する噴射エネルギーにより、噴射チャンネル１１からノズル１３を通してインク滴が噴射される。また、電極５への駆動電圧の印加を断ち切ると、各圧電側壁３が、直線状態に復帰し、噴射された噴射チャンネル１１にインク供給口９を経てインクが供給される。そして、駆動電圧の印加の制御を、各噴射チャンネル１１別に行うことにより、各ノズル１３からインク滴の噴射を自由に制御して、用紙に対して文字や図形などのデータを印字する。また、分極方向を逆にするか、電圧印加方向を逆にすると、後述する図１３に示すものと同様に、両圧電側壁３を、噴射チャンネル１１が拡大する方向に変形させることができる。これによって、インク供給口９から噴射チャンネル１１にインクを供給し、その後、圧電側壁３に印加した電圧を解除すると、側壁が直線状に復帰して噴射チャンネル１１内のインクに圧力を加え、ノズル１３からインク滴を噴射させるように構成しても良い。また、必ずしも、正負２つの電圧を印加する必要はなく、いずれか一方を接地するようにしてもよい。
【００３０】
尚、上記実施形態においては、各凹溝４をアクチュエータ基板２の前後方向に貫通させないインクジェットッド１について説明したが、図６乃至図９に示すインクジェットヘッドであってもよい。尚、図６乃至図９において、図１乃至図４と同一の符号は同一の構成を示す。
【００３１】
図６に示すインクジェットヘッド２１の製造方法は、アクチュエータ基板２に、その前後方向に貫通する溝加工を複数回繰り返すことで、互いに平行な凹溝４と圧電側壁３とが交互に現れるように複数形成する。そして、例えば、真空蒸着によってアクチュエータ基板１の後端面２Ｂと裏面２Ｃ、各圧電側壁３の両側面に金属薄膜の導電層Ｄｓを形成する。導電層Ｄｓをアクチュエータ基板２に形成した後に、研削加工（グラインド加工）により各圧電側壁３の上面３Ａから導電層Ｄｓを除去することで、各圧電側壁３Ａの各側面には独立分割され、アクチュエータ基板２の各面２Ｂ，２Ｃに形成された導電層Ｄｓに導通される電極５を形成する。次いで、図４（ａ）及び（ｂ）に示すと同様なダイシング加工又はＹＡＧレーザ光１９により、図７及び図８に示すように、複数の分割横溝１５Ａ，１５Ｂ及び分割縦溝１６を形成することで、各凹溝４内で対向する電極５，５の組毎に接続される複数の導電パターン７を分割形成する。
【００３２】
アクチュエータ基板２に、各電極５、各圧電側壁３、各導電パターン７を形成した後に、導電層Ｄｓの保護のために金メッキ、酸化膜の処理を行う。そして、アクチュエータ基板２の溝加工側にカバープレート１０’を接着することで、カバープレート１０’と各凹溝４とで各噴射チェンネル１１を形成すると共に、アクチュエータ基板２の後端面２Ｂにインク共通空間Ｂに連通するインク供給孔２２Ａを有するマニホールド２２を接着する。そして、アクチュエータ基板２とカバープレート１０’の前端面２Ｄを研削加工（グラインド加工）することで面を整え、各噴射チャンネル１１にノズル１３が１対１で対向するように、ノズルプレート１２をアクチュエータ基板２とカバープレート１０’の前端面２Ｄに接着し、洗浄を経てインクジェットヘッド１の製造を完了する。
【００３３】
図９に示すインクジェトヘッド３１の製造は、図６のインクジェットヘッド２１と同様の手順によって、アクチュエータ基板２に各電極５、各圧電側壁３（エネルギー発生手段）及び各導電パターン７を形成する。そして、アクチュエータ基板２の溝加工側にカバープレート１０’を接着することで、カバープレート１０’と各凹溝４とで複数の室を形成すると共に、アクチュエータ基板２の後端面２Ｂに複数の室を一つ置きに閉鎖するプレート２５を接着する。また、マニホールド２２をプレート２５を覆うように接着する。これにより、アクチュエータ基板２の巾方向にインクが供給されないダミーチャンネル２６とプレート２５の開口２５Ａを通してインクが供給される噴射チャンネル１１とが交互に形成される。更に、アクチュエータ基板２とカバープレート１０’の前端面２Ｄを研削加工（グラインド加工）した後に、各噴射チャンネル１１に１対１で対応する複数のノズル１３を有するノズルプレート１２を接着して、洗浄を経てインクジェットヘッド３１の製造を完了する。
【００３４】
このように、上記図１〜図９の実施形態によれば、各圧電側壁３の両側面に独立して設けられた電極５の全てに導通する導電層Ｄｓを、各凹溝４が形成された面と対向するアクチュエータ基板２の裏面２Ｃに形成しておいて、その導電層Ｄｓの一部を各分割横溝１５で、各凹溝４内で対向する電極５，５の組毎に接続されてアクチュエータ基板２の巾方向に平行に整列する複数の導電パターン７に分割し、さらに各導電パターン７を分割縦溝１６で導電層Ｄｓの他の部分に対して分割するので、各導電パターン７をそれぞれ確実に独立させることができ、各導電パターン７毎にフレキシブル基板６の各導電線６Ａを接続するだけで制御部８に接続できるので、接続作業を減らし接続の信頼性を向上できることから、インク滴噴射の信頼性も向上でき、もって信頼性の高いインクジェットヘッド１を製造することが可能となる。
【００３５】
また、上記実施形態では、複数の導電パターン７は、ダイシング加工やＹＡＧ光レーザの走査を複数回平行に繰り返して行うことで、複数の横溝１５を形成して分割しているので、各導電パターン７の分割形成が容易な工程で行われ、その分割を一層確実なものにできる。
【００３６】
次に、図１０乃至図１３に基づいて、他の実施形態におけるインクジェットヘッドの製造方法を、インクジェットヘッドの構成とともに説明する。
【００３７】
図１０において、インクジェットヘッド５１は、圧電体であるアクチュエータ基板５２を備えており、アクチュエータ基板５２には、その前端面５２Ｄ及び後端面５２Ｂ方向に延びる２種類の凹溝５４と、凹溝６４とが幅方向に交互に複数形成されており、各凹溝５４，６４間にそれぞれ圧電側壁５３（エネルギー発生手段）を形成している。一方の凹溝５４は、アクチュエータ基板５２の前端５２Ｄに一端を開口し、後端面５２Ｂに対しては溝底を立ち上げて閉鎖部５４Ａとしている。他方の凹溝６４は、両端を前後両端面５２Ｂ，５２Ｄに対して開口している。アクチュエータ基板５２の前端面５２Ｄには、各凹溝５４の前端と接続してアクチュエータ基板５２の厚さ方向に貫通した縦溝５９が形成され、各凹溝５４の前端は、各凹溝６４の前端に対して段差を有している。各圧電側壁５３は、図１３に示すように、側壁の高さ方向に相互に反対方向に分極された上下２層の圧電層により構成されており、各圧電側壁５３の表面には電極対５５がそれぞれ形成されている。各電極対５５は、１つの圧電側壁５３の両面に相互に独立して設けられた２つの電極５５Ａ，５５Ｂからなる。そのうち凹溝５４側の電極５５Ａは、図１１に示すように、縦溝５９の側面５９Ｆから裏面５２Ｃにわたって形成された複数の個別導電パターン５７にそれぞれ電気的に導通している。しかも隣接する両圧電側壁５３，５３において凹溝６４から見て外側の２つの電極５５Ａ，５５Ａは、裏面５２Ｃの同じ個別導電パターン５７に導通しており、１つの組をなしている。また、凹溝６４側の電極５５Ｂは、図１２に示すように、凹溝６４の後端から後端面５２Ｂを経て裏面５２Ｃにわたって形成された共通導電パターン５８に電気的に導通している。複数の個別導電パターン５７と共通導電パターン５８とは後述するように、溝６５，６６によって電気的に分離されている。各個別導電パターン５７は裏面５２Ｃで互いに平行となるようにアクチュエータ基板５２の前後方向に延びており、図１１に示すように、共通導電パターン５８と共にフレキシブ基板５６の導電線５６Ａを介して駆動電圧を給電する記録装置の制御部５６Ｂに接続されている。
【００３８】
アクチュエータ基板５２の溝加工側にはカバープレート６０が接着されており、このカバープレート６０と各凹溝５４とでインクが供給されないダミーチャンネル６１が形成され、カバープレート６０と凹溝６４とでインクが供給される噴射チャンネル６２が形成されている。アクチュエータ基板５２とカバープレート６０の前端面５２Ｄには各噴射チャンネル６２を閉塞するノズルプレート６５が接着されており、ノズルプレート６５には各噴射チャンネル６２に１対１で対応する複数のノズル６６が形成されている。また、アクチュエータ基板５２の後端面５２Ｂには共通インク室Ｂに連通するインク供給孔６３を有するマニホールド６３が接着されており、各噴射チャンネル６２は共通インク室Ｂ、インク供給孔６３Ａを経て図示しないインク貯蔵タンクに接続されている。
【００３９】
上述の構成のインクジェットヘッド５１は、以下に示す製造方法により製造され、図１０乃至図１２によりその製造方法を説明する。
【００４０】
図１０において、互いに分極方向が反対方向にされた圧電セラミックス層を重ねて接着することで矩形状のアクチュエータ基板５２を形成する。そして、アクチュエータ基板５２に、その前後方向の一端のみに開口して他端近傍まで延びる凹溝５４と前後方向に貫通するインク凹溝６４とを、巾方向に交互に現れるように溝加工を複数回繰り返すことで、各凹溝５４，６４との間で前後方向に延びる複数の圧電側壁５３を形成する。また、各凹溝５４の前端において縦溝５９を溝加工することで（第１工程）、各凹溝５４は各インク凹溝６４に対して内側に段差を有する短長に形成する。溝加工の手段としては、各凹溝５４，６４を形成できる厚みを有するダイヤモンドブレードを使用して、ダイシング加工を施すことで行われる。
【００４１】
次に、例えば、真空蒸着によりアクチュエータ基板５２の後端面５２Ｂと溝加工側に対向する裏面５２Ｃ、各圧電側壁５３の上面５３Ａと各側面（縦溝５９の側面を含む）に金属薄膜の導電層Ｄｓを形成する（第２工程）。導電層Ｄｓをアクチュエータ基板５２に形成した後に、各圧電側壁５３の上面５３Ａを研削加工（グラインド加工）を施して導電層Ｄｓを除去する。これにより、各圧電側壁５３の各側面には独立分割された２つの電極５５Ａ，５５Ｂからなる金属薄膜の電極対５５が形成され、各凹溝６４内で対向する電極５５Ｂがアクチュエータ基板５２の後端面５２Ｂ、裏面５２Ｃの導電層Ｄｓに導通される。また、各凹溝５４内で対向する電極５５Ａは各凹溝５４と６４の段差による側面５９Ｆ、アクチュエータ基板５２の裏面５２Ｃの導電層Ｄｓに導通される（第３工程）。
【００４２】
尚、アクチュエータ基板５２の導電層Ｄｓの形成は、真空蒸着に限らず、例えば、メッキ（例えば、ニッケルメッキ）等の表面処理によって、各凹溝５４，６４を含むアクチュエータ基板５２の全表面を金属薄膜の導電層Ｄｓで被覆した後に、各圧電側壁３の上面、各凹溝５４の閉鎖部５４Ａ、前端面５２Ｄに研削加工（グラインド加工）を施すことで導電層Ｄｓを除去すると共に、ダイシング加工等を施すことで各凹溝５４の底面及び縦溝５９の底面５９Ｅから導電層を除去することで、各電極対５５をそれぞれ分割独立させてもよい。また、レーザ光を使用して上記各部分の導電層を除去することもできる。更に、アクチュエータ基板５２の導電層Ｄｓが不要な部分（導電層を除去した上記各部分）においては、金属薄膜の導電層Ｄｓを形成する前にレジスト膜を形成しておき、導電層Ｄｓをメッキ等の表面処理で形成した後に、リフトオフ法によって不要な部分の導電層Ｄｓを化学的に除去してもよい。
【００４３】
そして、各圧電側壁５３の各電極対５５を、記録装置の制御部５９に接続するためにアクチュエータ基板５２の裏面５２Ｃの導電層Ｄｓを分割して複数の個別導電パターン５７と共通導電パターン５８を形成する（第４工程、第５工程）。さらに詳細には、図１１に示すように、アクチュエータ基板５２の裏面には、複数の分割横溝６５を、その一端が各縦溝５９の底面５９Ｅと接続し、各凹溝５４と平行に延びる方向に形成する（第４工程）。さらに裏面５２Ｃには、複数の分割横溝６５に直交する分割縦溝６６を形成することで、複数の分割横溝６５間の各個別導電パターン５７の先端部分を相互に分離するとともに共通導電パターン５８と分離する（第５工程）。尚、各横溝６５と縦溝６６の加工としては、図４（ａ）及び（ｂ）に示したと同様にダイシング加工又はＹＡＧレーザ光の走査により形成する。
【００４４】
これにより、各横溝６５と縦溝６６とで、アクチュエータ基板５２の導電層Ｄｓがその巾方向に互いに平行に整列して裏面２Ｃで前後方向に延びる各個別導電パターン５７と、各個別導電バターン５７の他の部分の共通導電パターン５８とに分割されると共に、各個別導電パターン５７は各圧電側壁５３の電極対５５のうち凹溝６４を挟んで隣接する２つの凹溝５４内において凹溝６４側の電極５５Ａ，５５Ａの組毎に、それぞれ縦溝５９の側面５９Ｆの導電層を介して接続され、共通導電パターン５８は、各凹溝６４内で対向する他方側の電極５５Ｂに、後端面５２Ｂの導電層を介して接続される。なお、前述のようにアクチュエータ基板５２の全表面を導電層で被覆して、前端面５２Ｄ、縦溝５９の底面５９Ｅの導電層を除去する場合、この除去作業によって縦溝５９の側面５９Ｆの導電層が他の部分と分割されるので、この部分の導電層の分割が各個別導電パターン５７を分割形成する工程の一部をなす。また、後述する図１３に示すように、凹溝６４内の両電極５５Ｂは、同じ共通導電パターン５８に接続されるのであるから、その凹溝の底面で相互に分離している必要はない。
【００４５】
アクチュエータ基板５２に、各電極対５５、各圧電側壁５３（エネルギー発生手段）、各導電パターン５７，５８を形成した後に、各電極対５５や各導電パターン５７，５８の導電層Ｄｓ（金属薄膜）を保護するために、アクチュエータ基板５２を例えば、金メッキで被覆すると共にＣＶＤ処理を施して金メッキを酸化膜（ＳｉＯ膜）で保護する。導電層Ｄｓを金メッキ、酸化膜で保護した後に、図１０に示すように、アクチュエータ基板５２の溝加工側にカバープレート６０を接着することで、カバープレート６０と各凹溝５４，６４とでダミーチャンネル６１と噴射チャンネル６２とが交互に現れるように形成すると共に、アクチュエータ基板５２とカバープレート６０の側面５２Ｄを研削加工（グラインド加工）することで面を整える。そして、各噴射チャンネル６２にノズル６６が１対１で対応するように、ノズルプレート６５を前端面２Ｄに接着し、又アクチュエータ基板２の後端面５２Ｂにマニホールド６３を接着して、洗浄を経てインクジェットヘッド５１の製造を完了する。
【００４６】
このように製造されたインクジェットヘッド５１は、記録装置に装着され、マニホールド６３のインク供給孔６３Ａを介してインク貯蔵タンクに接続されて、各噴射チャンネル６２毎にインクが充填される。また、インクジェットヘッド５１の記録装置への装着に際して、図１１に示すように、フレキシブル基板５６の導電線５６Ａを介して各個別導電パターン５７と共通導電パターン５８毎に記録装置の制御部５６Ｂに接続される。
【００４７】
そして、インクジェットヘッド５１は、図１３に示すように、文字や図形などのデータによって所定の噴射チャンネル６２が選択され、共通別導電パターン５８により隣り合う各圧電側壁５３の電極対５５のうち噴射チャンネル６２内で対向する２つの電極５５Ｂ，５５Ｂに負の駆動電圧（−電圧）が、各個別導電パターン５７により電極対５５のうちダミーチャンネル６１内の２つの電極５５Ａ，５５Ａに正の駆動電圧（＋電圧）がそれぞれ印加されて、隣り合う圧電側壁５３がインクを噴射する噴射チャンネル６２内の容積を拡大するように変形してマニホールド６３からインクを補給し、各電極５５への駆動電圧の印加を断ち切ると、各圧電側壁５３が、直線状態に復帰し、拡大された噴射チャンネル６２内のインクに圧力が加えられ、ノズル６６からインク滴が噴射される。そして、駆動電圧の印加の制御を、各噴射チャンネル６２別に行うことにより、各ノズル６６からインク滴の噴射を自由に制御して、用紙に対して文字や図形などのデータを印字する。
【００４８】
尚、この実施形態において、各個別導電パターン５７と共通導電パターン５８とを分割する際に、１本の縦溝６６により行うものを示したが、図１４に示すように、各横溝６５に直交する２本の縦溝６６を加工して各個別導電パターン５７と共通導電パターン５８とを分割してもよい。これにより、各個別導電パターン５７と共通導電パターン５８を確実に分割することができる。前述の実施形態においても、縦溝６６を２本にするようにしてもよい。
【００４９】
このように、図１０乃至図１２の実施形態によれば、電極対５５の全てに導通する導電層Ｄｓを、アクチュエータ基板５２の溝加工側（噴射チャンネル６２）の有る上面と異なる裏面５２Ｃに形成しておいて、その導電層Ｄｓの一部を、複数の分割横溝６５によって電極対５５のうちの一方の電極５５Ａ毎に独立した複数の個別導電パターン５７に分割し、さらに、導電層Ｄｓの他の部分を、分割縦溝６６によって各個別導電パターン５７と分割して複数の電極対５５の他方の電極５５Ｂと接続した共通導電パターン５８に形成するから、複数の個別導電パターン５７がそれぞれ独立して一方の電極５５Ａに接続され、また共通導電パターン５８もそれらとは独立して他方の電極５５Ｂに共通に接続される。したがって、共通導電パターンを電極毎に独立させるものに比して導電パターンの数を少なくでき、結果、制御部５９との接続作業を減らすことができ、接続不良等を低減できるので、各個別導電パターン５７と共通導電パターン５８とが独立していることと相まって、信頼性の高いインクジェットヘッド５１を製造することができる。
【００５０】
また、この実施形態では、各個別導電パターン５７と共通導電パターン５８とを前後方向の各端に分割形成して、個別導電パターン５７が、各噴射チャンネル６２の長手方向の一端において電極対５５のうちの一方の電極５５Ａと接続され、共通導電パターン５８が、各噴射チャンネル６２の前後方向の他端において電極対５５のうちの他方の電極５５Ｂと接続されるので、各導電パターン５７，５８を狭いピッチで配置する必要がなく、且つ確実に独立させることができ、信頼性の高いインクジェットヘッド５１を製造することが可能となる。
【００５１】
また、この実施形態では、噴射チャンネル６２とダミーチャンネル６１の間の圧電側壁５３の両側面に、電極対５５が形成されているから、各個別導電パターン５７と共通導電パターン５８とがそれぞれ確実に独立して電極対５５の各電極５５Ａ又は５５Ｂに接続される。
【００５２】
更に、この実施形態では、各個別導電パターン５７は、ダイイング加工やＹＡＧ光レーザの走査を複数回平行に繰り返して行うことで、複数の横溝６５を形成して分割されるので、各個別導電パターン５７の分割形成が容易な工程で行われ、その分割を一層確実なものにできる。
【００５３】
【発明の効果】
【００５４】
【００５５】
【００５６】
請求項１では、電極対の全てに導通する導電層を、前記側壁の側面、前記縦溝の側面、前記アクチュエータ基板の前記裏面、及び、前記第１凹溝及び第２凹溝の前記前端と反対側の前記アクチュエータ基板の後端面に、連続して形成しておいて、側壁の側面の導電層を前記第１凹溝と第２凹溝とで独立分割された前記電極対に形成し、さらに、アクチュエータ基板の裏面に、複数の縦溝と接続する複数の第１の分割溝を形成し、これら複数の第１の分割溝により前記裏面の導電層を分割して、前記電極対の一方であって前記第１凹溝を挟む２つの前記第２凹溝内の電極に前記縦溝内の導電層を介して接続した複数の前記個別導電パターンを形成する。さらに、導電層の他の部分を、前記電極対の一方であって前記第１凹溝内の電極に前記後端面の導電層を介して接続した共通導電パターンに形成するから、複数の個別導電パターンがそれぞれ独立して一方の電極に接続され、また共通導電パターンもそれらとは独立して他方の電極に共通に接続される。したがって、共通導電パターンを電極ごとに独立させるものに比して導電パターンの数を少なくでき、結果、制御手段との接続作業を減らすことができ、上記の各導電パターンが独立していることと相まって、信頼性の高いインクジェットヘッドを製造することができる。
【００５７】
請求項２では、請求項１の効果に加えて、個別導電パターンと共通導電パターンとの分割形成が容易な工程で行われ、その分割を一層確実なものにできる。
【００５８】
請求項３では、請求項１又は２の効果に加えて、前記第２工程において、前記側壁の上端面及び前記後端面と反対側の前記アクチュエータ基板の前端面にも前記導電層を形成し、前記第３工程において、前記側壁の上端面及び前記前端面の導電層を除去する。
【００５９】
請求項４では、請求項１〜３の何れかの効果に加えて、前記第１工程において、前記第１凹溝を、前記アクチュエータ基板の前記後端面とその反対側の前端面の両方に開口して形成し、前記第２凹溝を、前記アクチュエータ基板の前記後端面側において閉塞し且つ前記前端面側において開口して形成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施形態におけるインクジェットヘッドを示す斜視図である。
【図２】 図１におけるＤ−Ｄ斜視図である。
【図３】 図１におけるＥ−Ｅ斜視図である。
【図４】 図１における分割横溝と縦溝を加工する手段を示す図であって、（ａ）はダイシング加工により加工する手段を示す斜視図、（ｂ）はＹＡＧレーザ光により加工する手段を示す斜視図である。
【図５】 図１におけるインクジェットヘッドの作動を説明する図であって、（ａ）は非作動状態を示す拡大断面図、（ｂ）は作動状態を示す拡大断面図である。
【図６】 図１における変形例のインクジェットヘッドを示す斜視図である。
【図７】 図６におけるＦ−Ｆ斜視図である。
【図８】 図６におけるＧ−Ｇ斜視図である。
【図９】 図１における変形例のインクジェットヘッドを示す斜視図である。
【図１０】 第２の実施形態におけるインクジェットヘッドを示す斜視図である。
【図１１】 図１０におけるＨ−Ｈ斜視図である。
【図１２】 図１０におけるＩ−Ｉ斜視図である。
【図１３】 図１０におけるインクジェットヘッドの作動を説明する図であって、（ａ）は非作動状態を示す拡大断面図、（ｂ）は作動状態を示す拡大断面図である。
【図１４】 図１０における変形例を示す斜視図である。
【図１５】 従来のインクジェットヘッドを示す斜視図である。
【符号の説明】
２，５２ アクチュエータ基板
３，５３ 圧電側壁（エネルギー発生手段）
５ 電極
８，５９ 制御部
７ 導電パターン
５５ 電極対
５５Ａ，５５Ｂ 電極
５７ 個別導電パターン
５８ 共通導電パターン
１１，６２ 噴射チャンネル
６１ ダミーチャンネル
Ｄｓ 導電層

Claims (4)

  1. アクチュエータ基板に形成されインクを噴射する複数の噴射チャンネル内のインクに噴射エネルギーを与える複数のエネルギー発生手段と、前記エネルギー発生手段に接続された複数の電極対と、その電極対のうち一方の電極のそれぞれを制御手段に接続する複数の個別導電パターンと、前記電極対のうち他方の電極のそれぞれに接続された共通導電パターンとを有し、前記制御手段からの電気信号を前記各導電パターンおよび電極を介して前記エネルギー発生手段に供給し、エネルギー発生手段を駆動して前記噴射チェンネルよりインクを噴射するインクジェットヘッドの製造方法であって、
    前記アクチュエータ基板に、前記噴射チャンネルを構成する第１凹溝と第２凹溝とを側壁を隔てて交互に複数形成するとともに、前記第２凹溝の前端において、前記第１凹溝及び前記第２凹溝のある面と反対側の裏面に接続する複数の縦溝を形成する第１工程と、
    前記側壁の側面、前記縦溝の側面、前記アクチュエータ基板の前記裏面、及び、前記第１凹溝及び第２凹溝の前記前端と反対側の前記アクチュエータ基板の後端面に、連続して導電層を形成する第２工程と、
    前記側壁の側面の導電層を前記第１凹溝と第２凹溝とで独立分割された前記電極対に形成する第３工程と、
    前記裏面に、前記複数の縦溝と接続する複数の第１の分割溝を形成し、これら複数の第１の分割溝により前記裏面の導電層を分割して、前記電極対の一方であって前記第１凹溝を挟む２つの前記第２凹溝内の電極に前記縦溝内の導電層を介して接続した複数の前記個別導電パターンを形成する第４工程と、
    前記裏面に、前記複数の第１の分割溝と直交する第２の分割溝を形成し、前記導電層の他の部分を、前記個別導電パターンと分割して、前記電極対の一方であって前記第１凹溝内の電極に前記後端面の導電層を介して接続した共通導電パターンを形成する第５工程と、
    を備えたことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
  2. 前記第５工程における分割が、互いに平行な複数の前記第２の分割溝を形成することにより行われ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。
  3. 前記第２工程において、前記側壁の上端面及び前記後端面と反対側の前記アクチュエータ基板の前端面にも前記導電層を形成し、
    前記第３工程において、前記側壁の上端面及び前記前端面の導電層を除去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。
  4. 前記第１工程において、前記第１凹溝を、前記アクチュエータ基板の前記後端面とその反対側の前端面の両方に開口して形成し、前記第２凹溝を、前記アクチュエータ基板の前記後端面側において閉塞し且つ前記前端面側において開口して形成することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
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