JP3706034B2 - インクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、インクジェットヘッドの製造方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、パソコン等に接続される印刷装置では、インパクト方式に取って替わり、カラー化および多階調化に適したインクジェットプリンタ等のノンインパクト方式の印刷装置が急速に普及しつつある。中でも、印字に使用するインク滴のみを噴射するドロップ・オン・デマンド型が、噴射効率の良さ、低コスト化に有利である等の点から注目されており、カイザー方式やサーマルジェット方式が主流となっている。
【０００３】
しかしながら、カイザー方式は小型化が難しく、高密度化に適さないという点で構造的に不利であった。また、サーマルジェット方式は、インクを高温に熱して噴射させるため、インクの耐久性に対する要求が厳しく、また、省エネルギー化に適さなかった。
【０００４】
そこで、このような難点を解消する別の方式として、例えば、特開昭６３−２４７０５１号公報には、剪断モード方式が開示されている。この方式では、圧電材料からなるインクチャンネル壁を剪断モードで駆動させてその圧力波変動を利用してインク滴を吐出するものであり、ノズルの高密度化、省エネルギー化に適している。
【０００５】
剪断モード方式のインクジェットプリンタは、現在市販されているが、そのアクチュエータは、例えば、図１２に示すような横断面形状を有しており、その構造は、ノズルプレート３のある吐出方向から順に、まず、約４ｍｍの駆動チャンネル溝部分１００、次に溝加工時にダイシングブレードの直径に起因するＲ形状部分１０１、次にＲ部分の終端部から約３ｍｍの電極引き出し用の深さ数十μｍの浅溝部分１０２が続いている。そのＲ形状部分１０１の長さは、ダイシングブレードの直径が５２ｍｍのとき、約４ｍｍ程度となる。
【０００６】
電極１０３は、斜め蒸着により、駆動チャンネル壁高さの約半分、Ｒ形状部分１０１の溝側面と一部の底面、電極引き出し溝の底面および側面に形成されている。共通インク室１０４とインク供給孔１０５を有するカバー部材１０６は、アクチュエータの開口部側に接着され、インク供給孔１０５からインクが導入される。
【０００７】
この方式では、カバー部材１０６にサンドブラスト加工により長方形状の穴加工をおこなうことで、共通インク室１０４を形成し、チャンネル壁頂上部と共通インク室１０４の穴部分以外の平面部が接着された部分が駆動チャンネル溝部分１００となる。
【０００８】
しかしながら、この構造においては、チャンネル壁側面にある電極の電圧制御をおこなうために、インクジェットヘッド後部に電極を引き出しているので、インクジェットヘッドの全長が大となって、圧電材料の使用量が多くなり、コストアップになり、また、不要な静電容量が増加して消費電力を増加させ、かつ、熱発生量が増大するという問題があった。
【０００９】
さらに、インクジェットヘッドの静電容量が大である程印字入力信号を鈍らせるため、高周波数制御をおこなうことができず、印字スピードの向上やインク滴サイズの変調制御が困難となる。よって、できるだけ不要な静電容量を低減することが望まれていた。
【００１０】
このような要請に応えるべく、例えば、特開平９−９４９５４号公報には、駆動部のみからなるインクジェットヘッドの後端面に電極を屈曲させて引き出すように構成したインクジェット記録装置が提案されている。この装置では、圧電材料は駆動部のみに必要とされるため、不要な静電容量が少なく、また、材料コストも少なくて済む。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来技術（特開平９−９４９５４号公報）では、引き出し面に設けられた浅溝内に引き出し電極を形成しているため、外部回路との接続が難しくなるという難点があった。
【００１２】
また、この技術では、それぞれのヘッド形状に切り出したヘッドの全表面に一旦電極膜を形成して不要部分をレーザー照射もしくは機械的研磨により除去しているが、この方法では、それぞれマスク処理をおこなう必要があり、量産化に適さないという難点もあった。
【００１３】
本発明は、このような実情に鑑みてなされ、駆動部のみからなり、量産化に適し、かつ、外部との電気的接続が容易なインクジェットヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。
【００１５】
（１） 圧電材料に圧力室となる複数のインク流路が形成され、
圧力室内面の圧電材料を駆動するための第１の電極と、
前記第１の電極を圧力室外に引き出すためにヘッド後端部側に形成される第２の電極と、を具備し、前記第２の電極は、ヘッド後端面に形成される第１引き出し電極部と、ヘッド後端面近傍の圧力室内にある前記第１の電極の一部に積層されている第２引き出し電極部とを備え、前記第１引き出し電極部と第２引き出し電極部は同一工程で形成された金属蒸着層であるインクジェットヘッドにおいて、
圧力室開口部の短辺幅をＴ、圧力室内にある前記第２の電極の圧力室方向の最大幅をＨとしたとき、前記端面内の凹形状の溝の幅ｔと深さｄの比率ｔ／ｄをＴ／Ｈ以下に設定し、かつ、凹形状の溝を刻設した後、前記第２の電極を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。
この構成によれば、駆動部のみで構成されるアクチュエータにおいて、駆動電極である第１の電極を、外部回路を接続するためにノズル接着面の反対面である引き出し面に電極を引き出す際に、第１の電極の一部と引き出し面を覆うように、引き出し電極である第２の電極を前記第１引き出し電極部と同一工程で形成することにより、両電極の電気的接合を確実にすることができる。
一方、仮に、引き出し面全面に第２の電極を形成した後にダイシングブレードを用いた機械加工により電極分離溝を形成した場合、以下の問題があった。即ち、表層にある数μｍの金属膜を同時に切削する必要があるため、ブレード摩耗が大きい。このことは、加工中に分離溝の深さが減少して確実に分離が行えない等の不具合が生じるおそれがある。また、切削された金属膜のエッジではバリが生じ電極間を短絡させる可能性があるため、バリを除去する必要がある。また、金属膜を切削するため、ブレードの摩耗及び変形が大きく、頻繁にブレードを交換する必要がある。また、ダイシング加工では切削水を使用し、外部接続が必要な引き出し電極部分を長時間に渡って水にさらすため、金属膜の表面層の変質により外部接続に支障が生じるおそれがあった。
上述した本発明の方法によれば、分離溝を形成した後で、第２の電極を形成するため、上記のような問題が発生せず、第１の電極を、第２の電極によって、確実に引き出し面に引き出すことが可能となる。
（２）前記インクジェットヘッドは、圧力室開口面には、前記第１の電極に対して略平行となるように、圧力室壁上を連通する凹形状の溝が刻設されている上記 ( １ ) の構成である。
【００１６】
この構成によれば、圧力室壁上を連通する凹形状の溝を圧力室開口面に刻設することにより、各圧力室毎に第２の電極を電気的に分離することができ、引き出された電極は、ヘッド後端面に凸状に形成される。従って、ワイヤーボンディング若しくは異方性導電膜を用いた外部駆動回路との接続が容易となる。
【００１７】
（３）前記インクジェットヘッドは、圧力室内の両側面に対向する前記第１の電極を、圧力室底面もしくは天板面に設けられた前記第２の電極により、電気的に短絡している上記のいずれかの構成である。
この構成によれば、第１の電極をより確実に引き出し面に引き出すことが可能となる。例えば、引き出し面と圧力室内の電気的接合部分は、機械的、熱的ダメージにより切断されやすいが、本発明の構成では、たとえ一方が切断されたとしても、圧力室内で対向している第１の電極は短絡しているため、もう一方を介して導通を保つことができるので、引き出しの歩留まりと耐久性が向上する。
【００１８】
さらに、電極分離溝の加工精度が悪く、片方の接合部分を切断したとしても、もう一方を介して導通を保つことが可能であるため、第２の電極の分離の際に厳しい加工精度が要求されず、低コスト化が可能となる。また、圧力室の底面側に第２の電極を形成すると、第１の電極間を短絡する電極の導通信頼性が高いインクジェットヘッドを製作することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドおよびその製造方法について図面を参照しつつ説明する。
【００２０】
［第１の実施形態］
（構成）
図１はインクジェットヘッドの縦断面図、図２はその背面図（図１のＺ方向から見た図）で、図２のＸＡ−ＸＢ矢視断面図が図１である。また、図３は引き出し面側から見た斜視図である。これらの図にて、符号１はアクチュエータで、深さ３００μｍ、幅７０μｍ、１４１μｍピッチの溝を計１４本配列したチャンネル基板２と、その溝の底面に対向する開口に接着したカバープレート３とで構成され、長方形状の切断面が１ｍｍに渡って連なる圧力室２０を有している。
【００２１】
チャンネル基板２およびカバープレート３は、圧電材料からなり、本実施形態では、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（以後ＰＺＴという）を用いている。このチャンネル基板２は、基板の厚み方向（紙面の上下方向）に分極しているが、カバープレート３は分極していない。圧力室２０の内部には、図１に示すように、圧力室壁２３の上半部に駆動電極２１が形成されている。
【００２２】
この駆動電極２１が本発明でいう第１の電極である。ヘッド後端部側（図１の左側）の圧力室２０内部の一部分と、ヘッド後端面の電極引き出し面には、引き出し電極２２が形成されている。
【００２３】
第２の電極である引き出し電極２２は、便宜上３種類に大別され、圧力室２０の後端部において駆動電極２１上に積層された引き出し電極２２Ａ、圧力室２０の後端部の駆動電極以外の部分に形成された引き出し電極２２Ｂ、ヘッド後端面の引き出し面上に形成された引き出し電極２２Ｃ、に区別されるが、いずれも一度の真空蒸着によって製作される。
【００２４】
駆動電極２１は、引き出し電極２２Ａ，２２Ｂを介して圧力室２０外の引き出し電極２２Ｃに導通している。なお、本実施形態では、駆動電極２１および引き出し電極２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの材質はいずれも純銅であり真空蒸着によって製作される。
【００２５】
インク吐出側の端面（図１の右側）には、直径２０μｍφ（吐出側）のインク吐出穴を有するポリイミドからなるノズルプレート４を接着している。また、ヘッド後端面には、射出成形等により製作した樹脂製のマニホールド５を接着剤を用いて固着し、インクを圧力室２０に導入している。引き出し電極２２Ｃとインク噴射装置を駆動制御する電気回路（図示省略）はワイヤーボンディング又は異方性導電膜を用いて電気的に接続されている。
【００２６】
図２に示すように、ヘッド後端面１０には、圧力室２０の内側面に形成された駆動電極２１に略平行で、圧力室２０を隔てる圧力室壁２３上を連通する複数の電極分離溝１１が刻設されている。電極分離溝１１は、深さ３０μｍ、幅２０μｍの溝であり、その電極分離溝１１の内壁には溝は形成されていない。ヘッド後端面１０上の電極分離溝１１以外の平坦な部分には、引き出し電極２２Ｃが形成されており、それぞれの圧力室２０内の駆動電極２１と導通している。
【００２７】
各部材の寸法については、チャンネル基板２およびカバープレート３は、共に、厚み０．９ｍｍ、チャンネルの深さ３００μｍ、幅７０μｍで、アクチュエータ１の全長は１ｍｍである。また、駆動電極２１の幅は１５０μｍであり、圧力室２０内に侵入している引き出し電極２２Ａ，２２Ｂの幅は約４０μｍである。
【００２８】
以上のような構成により、圧力室壁２３を介して対向している駆動電極２１，２１間に電位差を加えることが可能となり、圧力室壁２３は、分極方向に直交する電界が印加されて剪断モードで駆動する。この際に生じる圧力変動を利用してノズルプレート４からインクの吐出がおこなわれる。
【００２９】
（製造方法）
図４（ａ）〜（ｆ）は製造方法の概要を示し、各図（ａ）〜（ｆ）における上の図は縦断面図、下の図は溝加工方向側から見た上面（平面）図を示す。
第１の工程を図４（ａ）に基づいて説明する。この工程では、厚み方向に分極したＰＺＴからなるチャンネル基板２の溝加工を行う面に、レジスト膜を塗布する。本実施形態では、２０×７５ｍｍの長方形状で厚み０．９ｍｍのＰＺＴに、厚み２５μｍのドライレジスト膜２４をラミネータで固着させた。なお、レジスト膜は、液体状のレジストを用いても良く、この場合、スピンコートあるいはバーコーターを用いて所望の厚みに塗布することができる。
【００３０】
第２の工程を図４（ｂ）に基づいて説明する。この工程では、圧力室２０となるインク流路をダイシング等の切削加工により形成する。本実施形態では、ディスコ社製ダイシングソー「ＤＡＣ−２ＳＰ／８６」によりブレード外径５２ｍｍ厚み７０μｍのダイヤモンドブレードを用い、チャンネル基板２の長手方向（矢印方向）に平行に突っ切りで計１４０本のインク流路を等ピッチで形成した。なお、圧力室２０となるインク流路は凹形状をした溝で、溝ピッチＰ＝１４１μｍ（１８０ｄｐｉ）、溝幅Ｌ＝７０μｍ、ＰＺＴの上面に対して深さＤ＝３００μｍとなる条件で加工されている。
【００３１】
第３の工程を図４（ｃ）に基づいて説明する。この工程では、圧力室壁２３に剪断モード駆動させるための駆動電極２１を形成する。本実施形態では、電子ビーム蒸着装置を用いて、図中のｄ１及びｄ２方向から計２回の斜め蒸着をおこない、圧力室壁２３の両側面上半分に純銅の駆動電極２１を形成している。なお、蒸着方向ｄ１及びｄ２は溝長手方向に直交しており、かつ、チャンネル基板面の法線方向に対する傾斜角度を６６度としている。
【００３２】
この条件により、隣接する圧力室壁２３のシャドー効果で圧力室壁２３の上半分とドライレジスト膜２４にのみ電極２１が形成される。なお、斜め蒸着の最適条件は、溝幅、及び傾斜角度及びレジスト膜厚等をパラメータとして、実験的もしくは幾何学的計算により容易に得ることが可能である。
【００３３】
第４の工程を図４（ｄ）に基づいて説明する。この工程では、レジスト膜２４を機械的もしくは化学的に除去する。本実施形態では、チャンネル基板２をアセトン浴に浸し、チャンネル基板２からドライレジスト膜２４を膨潤させて除去した。この際、レジスト上に蒸着された電極膜はチャンネル基板２から剥離され、圧力室壁２３および圧力室２０を介して対向する電極２１，２１同士は絶縁される。
【００３４】
第５の工程を図４（ｅ）に基づいて説明する。この工程では、インク流路基板の溝開口部側にカバープレート３を接着した後、ヘッドの大きさに切断する。本実施形態では、チャンネル基板２と、同サイズで厚みが０．９ｍｍの分極処理がおこなわれていないＰＺＴとチャンネル基板２をエイブルスティック社のエポキシ樹脂性接着剤を用いて接着した。１００℃に保ったオーブン中で１時間以上焼成させた後、溝進行方向に直交する方向（Ｘ４Ａ−Ｘ４Ｂ）に幅１ｍｍとなるように切断し、一つのアクチュエータ基板から複数のインクジェットヘッドを切り出す。
【００３５】
第６の工程を図４（ｆ）に基づいて説明する。この工程では、インクを吐出する側のノズル接着面の反対面である電極引き出し面に、駆動電極を制御可能な引き出し電極２２Ｃを形成する。本実施形態では、まず、図中のｄ３およびｄ４方向から２回蒸着をおこない、引き出し面に加えて駆動チャンネル側面の一部にまで電極が侵入するようにした。その後、ダイシングブレードを用いて圧力室壁２３上を通過し駆動電極２１に略平行な幅２０〜３０μｍ、深さ２０μｍの電極分離溝１１を形成した。これにより、各引き出し電極２２Ｃは、それぞれ電気的に分離された状態となる。
【００３６】
この工程を、図５および図６を用いてより具体的に説明する。図５（ａ）は引き出し面の上方図、（ｂ）は、Ｙ５ａ−Ｙ５ｂ線矢視断面図である。なお、この図は、構成を容易に理解できるように配慮して作成したものであり、寸法は忠実に再現していない。
【００３７】
図５（ｂ）に示すように、引き出し電極２２Ｃは、引き出し面１０に対して約６０度傾斜させた方向から斜め蒸着をおこなうことにより、引き出し面１０上と圧力室壁側面上半分にある駆動電極２１を覆うように形成される。駆動電極２１を覆う引き出し電極２２は、圧力室幅７０μｍ、斜め蒸着角度６０度では、引き出し面から圧力室方向に約４０μｍの幅で形成され駆動電極２１の端部（一部分）に積層状態にラップする。
【００３８】
引き出し面１０の全体を覆うように形成された引き出し電極２２は、ヘッド後端面１０側の圧力室壁上を通過するように幅３０μｍのブレードを用いてダイシング加工することにより、電極分離溝１１を形成し、それぞれの圧力室２０から引き出された電極は、チャンネル毎に電気的に分離される。
【００３９】
これにより、図６の太い矢印（Ａ）（Ｂ）で示す以下の電気的なパスが同時に形成される。
【００４０】
（Ａ）駆動電極２１→駆動電極２１と引き出し電極２２の積層部分２２Ａ→引 き出し面１０上の引き出し電極２２Ｃの順
（Ｂ）駆動電極２１→駆動電極２１と引き出し電極２２の積層部分２２Ａ→圧 力室２０内の引き出し電極２２Ｂ→引き出し面１０上の引き出し電極２２Ｃの順
以上により、駆動電極２１と引き出し電極２２は、圧力室側面の平坦な部分において積層され電気的に導通しており、圧力室壁両側面の駆動電極２１，２１は引き出し面１０内の引き出し電極２２により互いに短絡している。
【００４１】
また、引き出し面１０では、引き出し電極２２は、１つのインク流路（２０）の両側面の駆動電極２１，２1を短絡する一方、隣接する他のインク流路（ ２０）内の駆動電極２１−とは、電極分離溝１１により互いに絶縁されてい る 。
【００４２】
このような構成により、各インク流路（２０）壁の両側面の駆動電極２１，２１間に電位差を印加し、圧力室壁を剪断モードで個別に駆動することが可能となる。
【００４３】
（その他）
本実施形態の別の実施例として、分離溝に相当する箇所に櫛歯状の金属マスク、液体のレジスト若しくはマスキングテープ等によりパターニングをおこない、第２の電極形成をおこなってもよい。
【００４４】
また、本実施形態では、単色のインクからなるインクジェットヘッドについて説明しているが、マニホールドを分割し、複数のインクを噴射させることも可能である。
【００４５】
さらに、本実施形態では、第１及び第２の電極材料をいずれも純銅としているが、必ずしも両者が同一の材料である必要はなく、他の材料であっても可能である。電極材料としては、純銅以外にアルミニウム、金、銀、タンタル、ニッケル、炭素等の導電性物質の組み合わせであればよいが、接続を確実にするためには、第２の電極材料は純銅であることが望ましい。
【００４６】
（効果）
以上のように、本実施形態では、駆動部のみで構成されるアクチュエータ１において、駆動電極である第１の電極２１の一部に、引き出し電極である第２の電極２２を、積層させる簡易な構成により、両電極２１，２２の電気的接合を確実にすることができる。
【００４７】
このような簡易な構成により、インクジェットヘッドを基本的にコンパクトに形成することができると共に、その生産を効率よくおこなうことが可能となる。例えば、電極分離溝１１の形成、第１の電極２１の形成及びカバープレート３の接着までを大面積基板上で一括して処理した後、各インクジェットヘッド毎に分断する。そして、第２の電極２２はヘッド後端面に凸状に形成されているため、ワイヤーボンディング若しくは異方性導電膜を用いて外部駆動回路（図示省略）との接続を容易におこなうことができる。
【００４８】
［第２の実施形態］
（構成）
本実施形態に示すアクチュエーターの形状及び材質は、第１の実施形態において説明したものと同一であるため重複する説明は省略する。図７はアクチュエータ１を圧力室開口部の上方から見た斜視図である。第１の実施形態と異なる点は、第２の電極２２が、引き出し面１０近傍の圧力室内のカバープレート３の部分にも形成されている点である。
【００４９】
第２の電極である引き出し電極２２は次の４種類に分類される。すなわち、駆動電極２１上に積層されたもの（図中の２２Ａ）、圧力室側面に形成されたもの（図中の２２Ｂ）、圧力室内のカバープレート３の側に形成されたもの （図中の２２Ｄ）、引き出し面１０に形成されたもの（図中の２２Ｃ）である。
【００５０】
以上の構成により、圧力室２０の両側面の２つの駆動電極２１，２１は圧力室内面で引き出し電極２２Ａ及び２２Ｄにより導通し、両電極２１，２１は同電位となる。さらに引き出し電極２２Ｄと圧力室内壁の電極２１，２１は、図中の矢印（Ａ）〜（Ｃ）に示すパスで導通する。
【００５１】
（製造方法）
本実施形態に示すアクチュエータ−の製造方法は、第１の実施形態において説明した第５の工程まで同一であるため、重複する説明は省略する。
【００５２】
第６の工程は、短冊状に切り出されたインクジェットヘッドに対して、第２の電極である引き出し電極２２を形成する工程であるが、本実施形態による引き出し電極形成について図８を用いて説明する。図８（ａ）は電極引き出し面を図示の状態で紙面上側としたヘッドの縦断面図であり、紙面左側がカバープレート３、右側がチャンネル基板２である。
【００５３】
引き出し電極２２の形成では、引き出し面１０の法線方向とは異なる２方向から蒸着する。蒸着方向は、まず第一に電極引き出し面１０からチャンネル基板側に角度θだけオフセットした面方向Ｘ−Ｘ'から蒸着を行うことを基本と し、そのときの角度θは約１０〜５０度が望ましい。
【００５４】
図８（ｂ）は電極引き出し面から見た平面図であり、図中のＹＡ−ＹＢ線は駆動電極２１と平行である。引き出し電極２２を形成するための蒸着は、前述した面方向Ｘ−Ｘ'内で、ＹＡ−ＹＢ線に対して角度φづつ左右に傾けた方向 から蒸着を２回行う。なお、角度φは３０〜６０度の範囲内に設定されることが望ましい。
以上の方法により、図７に示した引き出し電極２２（２２Ａ〜２２Ｄ）を形成することができる。
【００５５】
［第３の実施形態］
（構成）
本実施形態に示すアクチュエータ１の形状及び材質は、第１の実施形態において説明したものと同一であるため重複する説明を省略する。
【００５６】
図９は、圧力室開口部の上方から見たアクチュエータ１の斜視図である。本実施形態が、第１の実施形態と異なる点は、第２の電極２２が、引き出し面１０の近傍の圧力室内の底面にも形成されている点である。
【００５７】
第２の電極である引き出し電極２２は、次の４種類に分類される。駆動電極２１上に積層されたもの（図中の２２Ａ）、圧力室側面に形成されたもの（図中の２２Ｂ）、圧力室内の底面側に形成されたもの（図中の２２Ｄ）、そして、引き出し面１０に形成されたもの（図中の２２Ｃ）である。
【００５８】
以上の構成により、圧力室２０の両側面の２つの駆動電極２１，２１は圧力室内面で引き出し電極２２Ａ及び２２Ｄにより導通し、両電極２１，２１は同電位となる。さらに引き出し電極２２Ｄと圧力室内壁の駆動電極２１，２１は、図中の矢印（Ａ）〜（Ｃ）に示すパスで導通する。
【００５９】
（製造方法）
本実施形態に示すアクチュエーターの製造方法は、第１の実施形態において説明した第５の工程まで同一であるため、重複する説明は省く。
【００６０】
第６の工程は、短冊状に切り出されたインクジェットヘッドに対して、第２の電極である引き出し電極２２を形成する工程であるが、本実施形態による引き出し電極２２の形成について図１０を用いて説明する。図１０（ａ）は電極引き出し面１０を図示の状態で紙面上側としたヘッドの縦断面図であり、紙面左側がカバープレート３、右側がチャンネル基板２である。
【００６１】
引き出し電極２２の形成では、引き出し面１０の法線方向とは異なる２方向から蒸着する。蒸着方向は、まず第一に電極引き出し面１０からカバープレート３側に角度θだけオフセットした面方向Ｘ−Ｘ'から蒸着を行うことを基本 とし、そのときの角度θは約１０〜５０度が望ましい。
【００６２】
図１０（ｂ）は電極引き出し面１０から見た平面図であり、図中のＹＡ−ＹＢ線は駆動電極と平行である。引き出し電極を形成するための蒸着は、前述した面方向Ｘ−Ｘ'内で、ＹＡ−ＹＢ線に対して角度φづつ左右に傾けた方向か ら蒸着を２回おこなう。なお、角度φは３０〜６０度の範囲に設定されることが望ましい。
以上の方法により図９に示した引き出し電極を形成することができる。
【００６３】
（その他）
第２，第３の実施形態では、電極分離溝１１が圧力室壁２３の中央を連通するものについて説明したが、「圧力室内の両側面に対向する前記第１の電極を、圧力室底面もしくは天板面に設けられた前記第２の電極により、電気的に短絡した」構成では、圧力室１０内の両駆動電極２１，２１は短絡されているため、電極分離溝１１の中心位置が圧力室壁２３の中心位置から圧力室壁厚みの１／２と電極分離溝１１の幅の１／２の和の範囲内にあれば良く、加工位置精度の許容範囲が広い。
【００６４】
（効果）
「圧力室内の両側面に対向する前記第１の電極を、圧力室底面もしくは天板面に設けら れた前記第２の電極により、電気的に短絡した」構成により、駆動電極２１，２１をより確実に引き出し面１０に引き出すことが可能となる。例えば、引き出し面１０と圧力室１０内の電気的接合部分は、機械的、熱的ダメージにより切断されやすいが、本発明に係る構成では、たとえ一方が切断されたとしても、圧力室１０内で対向している駆動電極２１，２１は短絡しているため、もう一方を介して導通を保つことができるので、引き出しの歩留まりと耐久性が向上する。
【００６５】
さらに、電極分離溝１１の加工精度が悪く、片方の接合部分を切断したとしても、もう一方を介して導通を保つことが可能であるため、引き出し電極２２の分離の際に厳しい加工精度をが要求されず、低コスト化が可能となる。
【００６６】
また、第２の実施形態で示したようにカバー側に引き出し電極２２を形成すると、第１の実施形態に比べ不要な静電容量が少なく、さらには駆動電極２１と引き出し電極２２の積層面積が広いインクジェットヘッドを製作することが可能となる。
【００６７】
また、本実施形態のように、圧力室１０の底面側に引き出し電極２２を形成すると、駆動電極２１，２１間を短絡する電極の導通信頼性が高いインクジェットヘッドを製作することが可能となる。
【００６８】
［第４の実施形態］
本実施形態は、「圧力室内の両側面に対向する前記第１の電極を、圧力室底面もしくは天板面に設けられた前記第２の電極により、電気的に短絡した」構成のインクジェットヘッドの製造方法に関するものであり、インクジェットヘッドの構成は、第２の実施形態または第３の実施形態で説明したものと同一である。本実施形態が、第２，第３の実施形態と異なる点は、第２の電極材料としてアルミニウムを用い、第６の工程である引き出し電極２２の形成において、イオンプレーティング法を用いている点である。
【００６９】
本実施形態では、駆動電極２１及び引き出し電極２２の材料として、アルミニウムを用いている。ヘッドの製作方法は、第５の工程まで同一であるが、引き出し電極２２を形成する工程で、イオンプレーティング法を用いている。イオンプレーティング法とは、真空蒸着の一種で、アルゴンイオン雰囲気中を通過させ高エネルギー状態とした蒸着粒子を蒸着する方法であり、通常の真空蒸着に比べ緻密な蒸着膜の形成が可能である。
【００７０】
本発明の出願人等は、第１の実施形態において説明した駆動部分のみからなるインクジェットヘッドの駆動電極２１を後端面に引き出す方法としてイオンプレーティング法による真空蒸着を用いることにより、引き出し電極２２の材質がアルミニウムであっても良好な引き出しが可能な条件があることを見出した。引き出し電極２２をアルミニウムとすることは外部電極と接続する際に、安価で信頼性の高いワイヤーボンディングを用いることができるという利点がある。
【００７１】
本実施形態では、第６の工程で、日本真空技術社製の真空蒸着装置ＥＢ−１０ＤＸを用いてアルミニウムからなる引き出し電極２２の形成を行った。なお、駆動電極２１の形成に当たっても同一の装置を用いてアルミニウムを蒸着している。本蒸着装置は、高真空に真空引きしたチャンバー内でソースを電子ビーム溶解させることにより真空蒸着を行う装置であるが、チャンバー内に螺旋状のコイルを設けイオンプレーティング法による蒸着を行うことも可能である。
【００７２】
イオンプレーティング法の各条件は、バックグランド圧５×１０-6（Ｔｏｒｒ）、イオンプレーティング時のアルゴン雰囲気ガス圧１×１０-3（Ｔｏｒｒ）として、高周波印加電圧１．５ｋＶ、周波数１３．５６ｋＨｚ、パワー１５０Ｗをコイルに印可した。なお、対比データとして、同一装置を用いて真空蒸着のみによる引き出し電極の形成を行った。
【００７３】
１４０チャンネルの圧力室を設けたインクジェットヘッドに対して、引き出し面からの傾斜角度θ、駆動電極の平行線ＹＡ−ＹＢからの傾きφを変えて引き出し電極の形成を行い、各駆動電極との導通の有無を確認し、最適条件を求めた。
【００７４】
その結果、駆動電極の平行線の傾きφが４５〜１３５度、引き出し面からの傾斜角度θが３０〜６０度の条件で、イオンプレーティングを用いることにより全ての電極の引き出しが可能であることを確認した。一方、真空蒸着のみでは同一の条件であっても引き出し率が１０％未満であった。
【００７５】
この差違についてさらに検討した結果、真空蒸着により形成したアルミニウム電極をＳＥＭで観察すると柱状成長しており、引き出し面と圧力室側面の端部において導通不良しているのが確認された。一方、イオンプレーティングにより作成したアルミニウム電極は表面がなめらかであり、該端部を電極が十分に被覆しているため、導通が確実になっている。
【００７６】
（効果）
引き出し電極としてアルミニウムを用いることができるため、安価で信頼性の高い電気接続であるワイヤーボンディングにより、アクチュエーターと外部回路を接続することができる。
【００７７】
［第５の実施形態］
本実施形態は、第１の実施形態と類似した構成であるが、第１の実施形態では、引き出し電極を形成後に機械加工により引き出し面上の電極を分離しているのに対して、本実施形態では、電極分離用の溝を形成した後、引き出し電極を形成する点で異なっている。
【００７８】
本実施形態のインクジェットヘッドの製造方法は、第１の実施形態の製造方法で説明した第５の工程までは同一であり、全長１ｍｍの短冊状に切り出された形状となっている。
【００７９】
本実施形態での第６の工程では、まず初めに、このヘッドの引き出し面に、厚み３０μｍのダイヤモンドブレードを用いて、圧力室壁２３の中央部分に電極分離溝１１を加工する。なお、その溝幅ｔは３０μｍ、溝深さｄは３０μｍとする。
【００８０】
次に、引き出し電極２２の形成を行う。図１１（ａ）に基づいて説明する。図１１（ａ）は、圧力室２０の横断面図であり、図５のＹ５ａ−Ｙ５ｂ線切断面に相当する。なお、本図では、ヘッド後端面電極引き出し面１０を紙面の上側にして後端部付近を抽出し、構成を判りやすくするために電極膜の厚み等を忠実に表現していない模式図である。
【００８１】
引き出し電極２２の形成は、純銅を材料とした真空蒸着で、蒸着方向は、第１の実施形態において説明したものと同一である。なお、蒸着角度は引き出し面１０から３０度で、図は２回行う蒸着の内一回目の蒸着が終わったあとの形状を示している。
【００８２】
圧力室２０については、溝幅Ｔは７０μｍ、駆動電極２１の厚みは１μｍであり、上記の条件で引き出し電極２２を形成した場合、圧力室２０の内側面において引き出し電極２２は厚み２μｍで引き出し面１０から圧力室深さ方向 （紙面上下方向）への引き出し電極２２の幅Ｈが４０μｍとなる。
【００８３】
また、電極分離溝１１の内側面にも電極が形成され、電極分離溝１１の幅が３０μｍの場合、側面電極ｈは１７μｍの深さとなるが、ダイシング加工により加工された溝深さは３０μｍであるため、溝底面まで達することはない。
【００８４】
同様にして、逆方向から２回目の蒸着を行うことにより図１１（ｂ）のような断面を有するインクジェットヘッドが製作される。図からも判るように、電極分離溝１１の底面には、電極は形成されないため電極分離溝１１の左右では電気的には絶縁されている。即ち圧力室αの両側面にある駆動電極２１α，２１αは引き出し電極２２αと導通している。しかながら、隣接する圧力室βの両側面にある駆動電極２１βと導通している引き出し電極２２βと引き出し電極２２αは電極分離溝１１を介して絶縁されている。
【００８５】
このように、電極分離溝１１を形成した後、引き出し電極２２を形成する方法において、引き出し面１０上の引き出し電極２２を電極分離溝１１により確実に分離するためには、電極分離溝１１の底面まで電極が形成されないことが望ましい。電極分離溝１１の底面に電極が形成されないための条件としては、分離溝側面に形成される電極の幅ｈが分離溝深さｄよりも小さいこと（ｈ＜ｄ）が必要とされる。
【００８６】
分離溝側面に形成される電極幅ｈは、蒸着角度θと分離溝幅ｔから幾何学的計算から容易に算出され、概ねｈ＝ｔ×ｔａｎθの関係が成り立つ。また、圧力室内に形成される引き出し電極の圧力室方向の電極幅Ｈも、同様にＨ＝Ｔ×ｔａｎθとなる。よって、分離溝の深さは、蒸着角度によらず、ｄ＞ｔ（Ｈ／Ｔ）の関係を満たせば良い。
【００８７】
なお、本発明は、第２の電極形成を記載した方法だけに限定されるものではなく、例えば第２ないし第４の実施形態において記載した電極形成方法に適用することもできる。
【００８８】
（効果）
引き出し面全面に引き出し電極を形成後にダイシングブレードを用いた機械加工により電極分離溝を形成した場合、表層にある数μｍの金属膜を同時に切削する必要があるため、ブレード摩耗が大きい。このことは、加工中に分離溝の深さが減少して確実に分離が行えない等の不具合が生じるおそれがある。
【００８９】
また、切削された金属膜のエッジではバリが生じ電極間を短絡させる可能性があるため、バリを除去する必要がある。
【００９０】
また、金属膜を切削するため、ブレードの摩耗及び変形が大きく、頻繁にブレードを交換する必要がある。
【００９１】
また、ダイシング加工では切削水を使用し、外部接続が必要な引き出し電極部分を長時間に渡って水にさらすため、金属膜の表面層の変質により外部接続に支障が生じるおそれがあった。
【００９２】
本実施形態の方法では、分離溝を形成したあとで引き出し電極を形成するため、上記の問題が発生せず、駆動電極を引き出し電極によって確実に引き出し面に引き出すことが可能となる。
【００９３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は、以下の効果を奏する。
【００９４】
即ち、分離溝を形成した後で、第２の電極を形成するため、第１の電極を、第２の電極によって、電気的接合を確実にして、引き出し面に引き出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るインクジェットヘッドの縦断面図である。
【図２】同背面図である。
【図３】同背面から見た斜視図である。
【図４】同製造方法の説明図である。
【図５】同詳細な工程説明図である。
【図６】同詳細な工程説明図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るインクジェットヘッドの斜視説明図である。
【図８】同工程説明図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係るインクジェットヘッドの斜視説明図である。
【図１０】同工程説明図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態に係るインクジェットヘッドの斜視説明図である。
【図１２】従来のインクジェットヘッドの要部構成の一例を示す図面である。
【符号の説明】
１１−溝
２０−圧力室
２１−第１の電極
２２−第２の電極

Claims (3)

1. 圧電材料に圧力室となる複数のインク流路が形成され、
   圧力室内面の圧電材料を駆動するための第１の電極と、
   前記第１の電極を圧力室外に引き出すためにヘッド後端部側に形成される 第２の電極と、を具備し、前記第２の電極は、ヘッド後端面に形成される第１引き出し電極部と、ヘッド後端面近傍の圧力室内にある前記第１の電極の一部に積層されている第２引き出し電極部とを備え、前記第１引き出し電極部と第２引き出し電極部は同一工程で形成された金属蒸着層であるインクジェットヘッドにおいて、
   圧力室開口部の短辺幅をＴ、圧力室内にある前記第２の電極の圧力室方向の最大幅をＨとしたとき、前記端面内の凹形状の溝の幅ｔと深さｄの比率ｔ／ｄをＴ／Ｈ以下に設定し、かつ、凹形状の溝を刻設した後、前記第２の電極を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。
2. 前記インクジェットヘッドは、圧力室開口面には、前記第１の電極に対して略平行となるように、圧力室壁上を連通する凹形状の溝が刻設されている請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
3. 前記インクジェットヘッドは、圧力室内の両側面に対向する前記第１の電極を、圧力室底面もしくは天板面に設けられた前記第２の電極により、電気的に短絡した請求項１または２に記載のインクジェットヘッドの製造方法。

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