JP4288399B2

JP4288399B2 - マルチノズルインクジェットヘッド及びその製造方法

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Publication number: JP4288399B2
Application number: JP2001572307A
Authority: JP
Inventors: 修司小池; 義明坂本; 知久新海
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2020-03-31
Also published as: US6824254B2; US7018024B2; US20050041069A1; US20030030705A1; WO2001074592A1

Description

【０００１】
【技術の分野】
本発明は、圧力室に圧力を与えて、ノズルからインク滴を噴射するためのマルチノズルインクジエットヘッド及びその製造方法に関し、特に、圧力エネルギー発生体列からの電極引き出しを改良するマルチノズルインクジエットヘッド及びその製造方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
インクジェット記録ヘッドは、ノズル，インク室，インク供給系，インクタンク，トランスジューサを備え、トランスジューサでインク室に圧力を発生することにより、ノズルからインク粒子を噴射させ、紙等の記録媒体上に文字や画像を記録する。
【０００３】
例えば、一般に良く知られている方式は、トランスジューサとして、発熱素子や、インク室の外壁に片面全体が接着された薄板状の圧電素子を用いる。圧電素子を用いる場合には、この圧電素子にパルス状の電圧を加え、圧電素子とインク室外壁からなる複合板を撓ませ、撓みによって生じた変位・圧力をインク室の外壁を介してインク室内に伝達するものである。
【０００４】
従来の圧電素子を用いたマルチノズルインクジェットヘッド１００の斜視断面図を図２０に示す。図２０に示すように、ヘッド１００は、１列の圧電体１１１と、該圧電体上に形成された個別電極１１２と、ノズル１１３が設けられたノズル板１１４と、ノズル板１１４と共にノズル１１３に各々対応するインク室１１５を形成する金属または樹脂からなるインク室壁１１７と、振動板１１６で構成されている。
【０００５】
各インク室１１５に対して、ノズル１１３および圧電体１１１が設けられ、インク室１１５の周辺と対応する振動板１１６の周辺は強固に接続されている。個別電極１１２に電圧の印加された圧電体１１１は、それぞれ対応する振動板１１６の部分を図中点線にて示す様に変形させる。これにより、ノズル１１３から、インク滴が噴射される。
【０００６】
個々の圧電体１１１への電圧印加は、印字装置本体からの電気信号をプリント基板を介して個別に行われる。図２１は、従来のヘッドとプリント基板との接続構成を示す図である。図２１の例では、ヘッド１００は、８列、８行のノズル１１３、即ち、圧電体１１１、個別電極１１２を有している。これに対し、装置のドライバ回路と、各個別電極１１２とを接続するため、フレキシブルプリント基板１１０が設けられている。
【０００７】
従来技術では、この各個別電極１１２と、プリント基板１１０の各端子を接続するため、ワイヤボンデイングにより、ワイヤ１２０で接続していた。又、ＦＰＣ配線板を直接接続したものも知られている。
【０００８】
一方、印刷解像度の向上の要求により、ヘッドのノズル配置の高密度化が要求されている。ノズル密度が高くなると、端子（個別電極）の接点間隔が近くなってくる。例えば、現在、圧電体を用いたヘッドのノズル密度は１５０ｄｐｉ程度であるが、１８０〜３００ｄｐｉ、更には３６０ｄｐｉに進んでおり、接点間隔が小さくなりつつある。
【０００９】
これに対し、現状では、半導体製造のワイヤーボンディングでの接点間隔は、１５０ｄｐｉが最高であり、ＦＰＣ接続でも３００ｄｐｉ接点を開発中である。このため、従来のように、圧電体１１１の上部もしくは近辺に接点１１１を設けて電気的接続を行う事は、隣接点との連結（短絡）の問題が生じる。又、多点を短時間に接続するには、圧電体１１１にかかる荷重が非常に高くなり、薄い膜の圧電体では、破壊の恐れがあり、接続が非常に困難になる。
【００１０】
又、ワイヤーボンデイングは、１ポイント約１秒かかるため、ポイント数が高密度化により増加すると、製造時間が増大し、コストの増加をもたらす。例えば、図１９の例では、４８ポイントあるため、４８秒かかることになる。更に、ＦＰＣ接続においても、ＦＰＣを駆動回路を搭載したプリント基板に接続する必要があり、コストの低減が困難である。
【００１１】
【発明の開示】
本発明の目的は、高密度にノズルが配置されても、容易に駆動回路との接続が可能なマルチノズルインクジエットヘッド及びその製造方法を提供することにある。
【００１２】
又、本発明の他の目的は、ヘッド部分での接続作業を行わなくても、駆動回路との接続を可能とするマルチノズルインクジエットヘッド及びその製造方法を提供することにある。
【００１３】
更に、本発明の更に他の目的は、ヘッドの損傷を防止し、且つコストダウンが可能なマルチノズルインクジエットヘッド及びその製造方法を提供することにある。
【００１４】
この目的の達成のため、本発明は、ノズル板と本体部とインク室形成部材とエネルギー発生部とを積層接合したマルチノズルインクジエットヘッドにおいて、前記ノズル板は、インクを噴出する複数のノズルが形成され、前記本体部は、前記複数のノズルにそれぞれ連通する複数のインク導通路と、インク供給路とが形成され、前記インク室形成部材は、前記複数のインク導通路にそれぞれ連通するとともに、前記インク供給路に連通する複数のインク室が形成され、前記エネルギー発生部は、前記各インク室に前記ノズルからインクを噴出するためのエネルギーを付与するものであり、前記インク室形成部材には、前記本体部および前記エネルギー発生部のうち少なくとも一方との接合面に沿って、前記エネルギー発生部に駆動信号を与えるための配線パターンが埋め込まれており、前記配線パターンに電気的に接続する導電路が前記配線パターンと略直交して形成されていることを特徴とするマルチノズルインクジエットヘッドを提供する。
【００１５】
又、本発明者等は、１９９９年１２月１０日付けのＰＣＴ出願（ＰＣＴ／ＪＰ９９／０６９６０）で、圧力室以外の領域にも圧電体層を設け、この上に個別電極からの配線部を形成し、圧力室の圧電体列より離れた位置で、ヘッド外部と接続を行うことを可能とするヘッドを提案しているが、この提案でも、外部回路との接続に、接続ケーブルを必要とする。
【００１６】
本発明は、接続ケーブルを不要とするものであり、これにより、外部回路との接続をより容易且つ簡略化するものである。
【００１７】
又、本発明のマルチノズルインクジエットヘッドの一態様では、前記インク室形成部材は、前記本体部から外にはみ出し、そのはみ出し部分において前記配線パターンと当該マルチノズルインクジエットヘッドの前記本体部および前記インク室形成部材の外部の回路基板とが電気的に接続される。
【００１８】
又、本発明のマルチノズルインクジエットヘッドの一態様では、前記インク室形成部材がＦＰＣ（フレキシブルプリント配線板）である。
【００１９】
又、本発明のマルチノズルインクジエットヘッドの一態様では、前記インク室形成部材の前記はみ出し部分には駆動回路、コネクタ及び補強板が設けられ、該はみ出し部分が折り曲げられている。これにより、ヘッド自体に、駆動回路が直結しているため、配線のためのコンタクトプロセスが不要となり、更に、コストを低減できる。又、ヘッド製造時に、各素子の状態を、前記駆動回路で検査できるため、検査のための一時接続が必要なく、検査にかかるコスト低減に極めて有効である。
【００２１】
又、本発明のマルチノズルインクジェットヘッドの一態様では、前記複数のインク室が千鳥状に配置され、前記インク室形成部材の前記接合面であって前記インク室の四方に、前記配線パターンおよびダミー配線部のうち少なくともいずれかが埋め込まれている。これにより、全てのインク室の壁を補強できる。
【００２２】
又、本発明のマルチノズルインクジエットヘッドは、前記エネルギー発生部は、共通電極と、前記共通電極上に、前記各インク室に対応して設けられるエネルギー発生層と、前記エネルギー発生層上に設けられ、前記インク室に対応した個別電極部とを有し、前記配線パターンは、前記個別電極部のための配線パターンと、前記共通電極のための配線パターンとを有することができる。これにより、高密度ノズルでも、外部回路により、容易に多数のノズルを駆動でき、容易に外部回路との接続が可能となる。
【００２３】
又、本発明のマルチノズルインクジエットヘッドでは、前記エネルギー発生層が、圧電体層である。
【００２４】
又、本発明のマルチノズルインクジエットヘッドの一態様では、前記導電路は、前記エネルギー発生層を前記共通電極が存在しない領域で貫通し、前記配線パターンと前記個別電極とを電気的に接続する。
【００２５】
このため、インク室形成部材に配線パターンを設けても、容易に個別電極と接続できる。
【００２６】
又、本発明のマルチノズルインクジエットヘッドは、前記インク室形成部材に、前記配線パターンに接続される制御回路を設けた。これにより、更に接続が容易になり、且つ簡略化できる。
【００２７】
又、本発明のマルチノズルインクジエットヘッドの一態様では、前記インク室形成部材の前記本体部との前記接合面に設けられ、前記インク室形成部材に前記インク室をエッチングで形成するための少なくとも前記インク室に対応する開口部を有する金属マスク層と、前記インク室の壁面に設けられ、前記金属マスク層と前記共通電極とを電気的に接続する導電層とを有する。
【００２８】
このため、金属マスクにより、インク室を精度良く形成でき、且つインク室の強度を高めることが出来る。更に、導電層により、金属マスクを利用して、共通電極を配線パターンに接続できる。
【００２９】
又、本発明のマルチノズルインクジエットヘッドの製造方法は、各インク室に前記ノズルからインクを噴射するためのエネルギーを付与するエネルギー発生部を形成する工程と、前記エネルギー発生部に駆動信号を与えるための配線パターンを有するインク室形成部材を、前記エネルギー発生部に設ける工程と、前記インク室形成部材に、前記ノズルと連通する複数のインク室を形成する工程と、前記複数のノズルを形成したノズル板を前記インク室形成部材に設ける工程とを有する。本発明では、インク室形成部材に配線パターンを設けることにより、インク室形成部材を、接続ケーブルにも利用するようにした。このため、ヘッド部分での接続が不要となるため、高密度ノズルでも、ヘッドと駆動回路との接続が容易となり、ヘッドの損傷を防止し、且つヘッドのコストダウンが可能となる。
【００３０】
又、本発明のマルチノズルインクジエットヘッドの製造方法は、前記エネルギー発生部を形成する工程は、基板上に複数の個別電極と、複数のエネルギー発生層を設ける工程と、前記発生層上に共通電極を設ける工程とを有し、前記複数のインク室を形成する工程は、前記個別電極と前記配線パターンとの電気的接続のための導電部材を形成する工程を有する。
【００３１】
本発明の他の目的、形態は、以下の発明の実施の形態の説明及び図面の記載から明らかとなる。
【００３２】
【発明を実施するための最良の形態】
次に、本発明の実施の形態について、図と共に説明する。
【００３３】
図１は、インクジエットヘッドを用いたインクジェット記録装置の側面図である。図中、１は、記録媒体であり、インクジェット記録装置によって印字等の処理が施される。２は、インクジェット記録ヘッドであり記録媒体１にインクを噴射する。３は、インクタンクであり、インクジェット記録ヘッド２にインクを供給する。４は、キャリッジであり、インクジェット記録ヘッド２とインクタンク３を搭載している。
【００３４】
５は、送りローラ、６は、ピンチローラであり、記録媒体１を挟持して、インクジェット記録ヘッド２へと搬送する。７は、排出ローラ、８は、ピンチローラであり、記録媒体１を挟持して、排出方向へと搬送する。９は、スタッカであり、排出された記録媒体１を収納する。１０は、プラテンであり、記録媒体１を押さえる。
【００３５】
この実施の形態では、インクジェット記録ヘッド２は、電圧を印加して圧電素子を伸縮させることにより生じた圧力によってインクを噴射することにより、媒体に印字等の処理を行っている。
【００３６】
図２は、図１のヘッドの周辺部の構成図である。ヘッド２の本体２２は、インクタンク３の支持枠２０を有している。支持枠２０には、インク供給穴が設けられている。ヘッド本体２２の支持枠２０に、インクタンク３をセットすることにより、インクタンク３のインクが、ヘッド本体２２に供給される。従って、インクタンク３は、ヘッド本体２２に対し、交換可能である。
【００３７】
ヘッド本体２２は、多数のノズルを有している。ここでは、ヘッド本体２２には、ノズルの個別電極２１が示されている。この個別電極２１は、前述の支持枠２０内に設けられている。ヘッド本体２２の後述する圧力室形成部材４２には、各個別電極２１及び共通電極と接続する配線パターンが設けられている。
【００３８】
この圧力室形成部材４２は、後述の本体部３４から外にはみ出ている。そして、圧力室形成部材４２は、キャリッジ４内に設けられたプリント基板１１に接続している。この基板１１には、ヘッド駆動回路１２が設けられている。この基板１１は、ＦＰＣ１３を介して、プリンタ本体の主制御回路に接続される。
【００３９】
従って、圧力室形成部材４２に、配線パターンを設けることにより、駆動回路１２の基板１１に、ＦＰＣ等のケーブルを設けずに、接続できる。即ち、圧力室形成部材４２は、圧力室を形成するとともに、基板１１への配線ケーブルの機能を果す。このため、ヘッド本体２２への接触を行わないで、ヘッドの各個別電極２１と、外部回路との接続が可能となり、しかもケーブルが必要ない。これにより、ヘッドのコストダウンが可能となる。このため、ノズル密度が高くなり、端子間隔が小さくなっても、ノズル部に影響を与えずに、接続が可能である。
【００４０】
図６は、図２の変形例であり、４列の千鳥配列のヘッド２への適用を示している。このヘッド２では、更に配線数が多くなるため、図２と同様に、本発明の適用が極めて有効である。
【００４１】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００４２】
［第１の実施の形態］
図３は、本発明の第１実施の形態のインクジェットヘッド２の構成斜視図であり、図４は、図３のヘッドの要部断面図であり、図５は、図３のヘッドの配線パターンの説明図であり、図７及び図８は、本発明による効果を説明する図であり、図９乃至図１２は、本発明の第１実施の形態のインクジェットヘッドの製造方法を説明するための工程図である。
【００４３】
図３に示すように、インクジェットヘッド２は、大略すると基板２０、本体部４２，３４、ノズル板３８及びインク吐出エネルギー発生部３２Ａ等により構成されている。本体部４２は、後述するように、絶縁層と配線部を含んだ積層した構造を有しており、その内部に複数の圧力室（インク室）２９が形成されており、圧力室形成部を構成する。本体部３４には、インク導通路４１と、インクの供給路となるインク通路３３とが形成されている。また、この圧力室２９の図中上部は開放部とされると共に、下面はインク導通路４１に連通する。
【００４４】
また、本体部３４の図中下面には、ノズル板３８が配設され、圧力室形成部４２の上面には振動板２３が配設されている。ノズル板３８は、例えばステンレスによりなり、インク導通路４１と対向する位置にノズル３９が形成されている。
【００４５】
また、本実施例では、振動板２３はクロム（Ｃｒ）を用いており、その上部には、圧電体２７が配設され、エネルギー発生部３２Ａを構成している。基板２０は、例えば酸化マグネシウム（ＭｇＯ）により形成されており、その中央位置には開口部２４が形成されている。エネルギー発生部３２Ａは、この開口部２４により露出されている。
【００４６】
エネルギー発生部３２Ａは、前記した振動板２３（共通電極としても機能する），個別電極２６及び圧電体２７により構成されている。このエネルギー発生部３２Ａは、本体部４２に複数形成されている圧力室２９の形成位置と対応する位置に形成されている。
【００４７】
個別電極２６は、例えば白金（ｐｔ）よりなり、圧電体２７の上面に形成されている。また、圧電体２７は、圧電気を生じる結晶体であり、本実施例では、各圧力室２９の形成位置にそれぞれ独立して形成された構成となっている（即ち、隣接するエネルギー発生部は連続していない）。
【００４８】
また、本ヘッド２で特徴的な点は、圧力室形成部材４２が、絶縁性樹脂で形成され、その表面に、配線パターン４２Ａ，４２Ｂが形成されている。図５に示すように、配線パターン４２Ａは、各個別電極２６のための信号線であり、配線パターン４２Ｂは、共通電極（ここでは、振動板）２３のための信号線である。この圧力室形成部材４２は、ヘッド２の本体から延長して、伸びており、図２に示したように、外部の回路基板１１に接続される。
【００４９】
この配線パターン４２Ａの端部は、図３、図４に示すように、各個別電極２６に、圧力室形成部材４２及び圧電体層２７を貫通する導電部４２Ｃにより、電気的に接続されている。図４に示すように、配線パターン４２Ｂの端部は、圧力室形成部材４２を貫通する導電部４２Ｃにより、電気的に接続されている。
【００５０】
従って、ヘッド２の圧力室形成部材４２は、圧力室２９を形成するとともに、配線部材（ＦＰＣ）の機能を有する。又、配線パターン４２Ａ，４２Ｂは、圧力室形成部材４２の裏面（ノズル側）に設けられている。
【００５１】
又、上記構成とされたインクジェットヘッド２において、配線パターン４２Ａ，４２Ｂを介して、共通電極としても機能する振動板２３と個別電極２６との間に電圧印加をすると、圧電体２７は、圧電気現象により歪みを発生する。このように圧電体２７に歪みが発生するが、剛体である振動板２３はそのままの状態を保とうとする。このため、例えば電圧印加によって圧電体２７が縮む方向に歪んだ場合には、振動板２３側を凸とする変形が起こる。該振動板２３は、圧力室２９の周囲で固定されているため、振動板２３が、図中破線で示すよう、圧力室２９に向け、凸に変形する。
【００５２】
よって、圧電体２７の歪みに伴う振動板２３の変形により、圧力室２９内のインクは加圧され、インク導通路４１及びノズル３９を介して外部に吐出され、これにより記録媒体に印刷が行なわれる。
【００５３】
上記構成において、本実施例に係るインクジェットヘッド２は、振動板２３及びエネルギー発生部３２Ａである個別電極２６，圧電体２７を薄膜形成技術を用いて形成している（詳細な製造方法については、後述する）。
【００５４】
このように、振動板２３及びエネルギー発生部３２Ａを薄膜形成技術を用いて形成するにより、薄くかつ微細化されたエネルギー発生部を高精度にかつ高信頼性をもって形成することができる。よって、インクジェットヘッド２の低消費電力化を図ることができると共に、高解像度の印刷を可能とすることができる。
【００５５】
また、本実施例では、各エネルギー発生部３２Ａが圧力室２６に対応する位置で分割された構成としている。即ち、各エネルギー発生部は、隣接するエネルギー発生部に拘束されることなく変位することができる。よって、インク吐出に必要とされる印加電圧を低くするこができ、これによってもインクジェットヘッドの低消費電力化を図ることができる。
【００５６】
ここで、前述の配線パターンは、圧電型ヘッドに更なる効果を奏する。図７は、圧電ヘッドの断面図であり、従来例を示している。図７に示すように、圧電素子２７及び振動板２３により、圧力室２９に圧力を与えると、圧力室壁４２が撓む。特に、圧力室形成部材４２に樹脂を用いる場合には、圧力室壁の剛性が弱い。更に、高密度ノズルヘッドでは、圧力室壁の厚みを十分にとれない。例えば、１５０ｄｐｉのヘッドで、圧力室壁の厚みは、７０μｍ程度であり、これによっても、剛性は低下する。この圧力室壁の撓みは、圧力の逃げを引き起こし、インク噴射圧力が低下する。特に、薄膜ヘッドでは、圧電素子２７が薄く、発生力が小さいため、圧力損失により、インク噴射が不可能となるおそれがある。
【００５７】
本発明のように、圧力室形成部材４２に、配線パターン４２Ａを設けると、図５に示したように、圧力室２９の両側に隣接圧力室の配線パターン４２Ａが位置する。即ち、図８に示すように、圧力室壁４２に、配線パターン４２Ａが存在し、配線パターン４２Ａは金属等の剛性の強い部材で構成されるため、圧力室壁４２の剛性が補強される。
【００５８】
このため、図７の圧力室壁４２の撓みを少なく出来、圧力損失を低減できる。又、図５に示すように、両側に配線パターン４２Ａの存在しない圧力室２９のために、ダミー配線部４３を設けることにより、全ての圧力室２９の壁を補強できる。
【００５９】
次に、上記構成のインクジェットヘッド２の製造方法について、図９〜図１２を用いて説明する。
【００６０】
インクジェットヘッド２を製造するには、先ず、図９（Ａ）に示されるように、基板２０を用意する。本実施例では、基板２０として厚さが０．３ｍｍの酸化マグネシウム（ＭｇＯ）単結晶体を用いている。この基板２０上には、薄膜形成技術であるスパッタリング法を用い、個別電極層２６（以下、単に電極層という），圧電体層２７を、図９（Ｂ），図９（Ｃ）に示すように、順次形成する。尚、本実施例では、電極層２６の材質として白金（ｐｔ）を用いている。
【００６１】
この後、上記積層体を後に形成する圧力室に対応する位置に分割するためのミリングパターンをドライフィルムレジスト（以下、ＤＦ−１と記す）５０にて形成する。図９（Ｄ）は，ＤＦ−１パターン５０を形成した状態を示しており、前記電極層２６と圧電体層２７の残す部分にＤＦ−１パターン５０を形成している。又、後で、電極層２６と配線部４２Ａのコンタクトをとるための貫通穴形成部５０Ａも形成される。
【００６２】
本実施例では、ＤＦ−１としてＦＩ−２１５（東京応化製；アルカリタイプレジスト、１５μｍ厚）を用い、２．５ｋｇｆ／ｃｍ・１ｍ／ｓ・１１５℃でラミネートした後、ガラスマスクで１２０ｍＪの露光を行ない、６０℃・１０ｍｉｎの予備加熱、室温までの冷却を行なった後、１ｗｔ．％のＮａ２ＣＯ３溶液での現像を行ないパターン形成した。
【００６３】
この基板を銅ホルダーに熱伝導性の良好なグリス（ＡＰＩＥＺＯＮＬＧｒｅａｓｅ）にて固着し、照射角度１５°でＡｒガスのみを用いて７００Ｖでミリングを行なった。その結果、図９（Ｅ）のような形状となり、ミリング部分５１の深さ方向のテーパ角は、面に対して８５°以上の垂直性となった。また、貫通穴４２Ｃも形成される。
【００６４】
更に、図１０（Ｆ）に示すように、レジスト層５０を剥離した後、図１０（Ｇ）に示すように、振動板２３を平坦に形成するためと、ミリング部分での上部電極（電極層２６）と共通電極である振動板２３との絶縁を行なうために、絶縁性を有する平坦化層５２をミリング部分に形成する。但し、貫通穴４２Ｃ内には形成しない。
【００６５】
その後、図１０（Ｈ）に示すように振動板２３をスパッタにて成膜を行なうことで、アクチュエータ部が形成できる。振動板２３は、Ｃｒを全面に１．５μｍスパッタにて形成した。振動板２３は、図１０（Ｈ）に示すように、貫通穴４２Ｃの領域を除いて設けられる。
【００６６】
上記のように、薄膜形成技術を用いた各層２６〜２３の形成処理が終了すると、続いて図１１（Ｉ）に示すように、ＦＰＣ（圧力室形成部材）４２を振動板２３上に接合する。このＦＰＣ４２は、ポリイミド樹脂で形成され、先端に接続用スルーホール穴を備えた配線パターン４２Ａ，４２Ｂが形成されている。
【００６７】
次に、ＦＰＣ４２に、各層２３〜２６の各圧電体に対応する位置に、圧力室開口部２９を形成する。本実施例では、図１１（Ｊ）に示すように、溶剤型のドライフィルムレジスト（以下、ＤＦ−２と記す）５３を用いて形成した。用いたＤＦ−２はＰＲ−１００シリーズ（東京応化製）で、２．５ｋｇｆ／ｃｍ・１ｍ／ｓ・３５℃でラミネートした後、ガラスマスクを用いて、１８０ｍＪの露光を行ない、６０℃・１０ｍｉｎの予備加熱、室温までの冷却を行なった。その後、Ｃ−３，Ｆ−５（東京応化製）溶液での現像を行ない、レジスト膜５３にパターン形成した。
【００６８】
このレジスト膜５３をマスクとし、ＦＰＣ４２をプラズマエッチングして、レジスト膜５３を剥離すると、図１１（Ｋ）に示すように、ＦＰＣ４２に、圧力室２９が形成される。又、配線パターン４２Ａ，４２Ｂの先端には、接続用スルーホールが形成される。この後、図示しない導電メッキを、スルーホール内に施し、個別電極２６、振動板２３と、配線パターン４２Ａ，４２Ｂの電気的接続を行う。即ち、この状態でのＡ−Ａ断面は、図４に示した通りであり、導電部４２が形成される。
【００６９】
一方、導通路４１を有した本体部３４及びノズル板３８は、上記した工程と別工程を実施することにより形成される。本体部３４は、ノズル板３８（図示しないアライメントマーク付）にドライフィルム（東京応化製溶剤型ドライフィルムＰＲシリーズ）をラミネート・露光を必要回数だけ現像することにより形成される。
【００７０】
具体的な本体部３４の形成方法は、次の通りである。即ち、ノズル板３８（厚さ２０μｍ）上に、ノズル３９（２０μｍ径、ストレート穴）まで圧力室２９からのインクを誘導し、且つインクの流れを一方向に揃えるためのインク導通路４１（６０μｍ径；深さ６０μｍ）のパターンを、ノズル板３８のアライメントマークを用いて露光し、その後１０分の自然放置（室温）と加熱硬化（６０℃，１０分）を行い、溶剤現像によりドライフィルムの不要部分を除去する。
【００７１】
上記のように形成されたノズル板３９が設けられた本体部３４は、図１２（Ｌ）に示すように、アクチュエータ部を有するもう一方の本体部４２に接合される（接合固定）。この際、圧力室２９の部分で本体部３４，４２が精度よく対向するよう接合処理される。接合は、圧電体部のアライメントマークとノズル板に形成したアライメントマークを用い、荷重１５ｋｇｆ／ｃｍ２で８０℃・１時間の予備加熱後、本接合を１５０℃・１４時間行い、自然冷却して行なう。
【００７２】
続いて、アクチュエータが振動できるように駆動部の基板除去を行なう。即ち、ノズル板３８が下側になるよう基板２０を上下反転すると共に、この基板２０の略中央部分をエッチングにより除去することにより開口部２４を形成する（除去工程）。
【００７３】
この開口部の形成位置は、少なくともエネルギー発生部３２Ａ（図３参照）により振動板２３が変形する変形領域と対応するよう選定されている。このように基板２０を除去して、開口部２４を形成することにより、図１２（Ｍ）に示すように、電極層２６は、開口部２４を介し基板２０から露出した構成となる。
【００７４】
上記のように本実施例によれば、基板２０上にスパッタリング法等の薄膜形成技術を用いて電極層２６，圧電体層２７，振動板２３を順次形成し、エネルギー発生部を形成するため、従来に比べて薄いエネルギー発生部を高精度（上部電極と同じ形状）にかつ高信頼性をもって形成することができる。
【００７５】
又、圧力室形成部材４２に、配線パターンを有するＦＰＣを用い、これに、圧力室２９を形成するため、配線も同時に行うことができる。
【００７６】
［第２の実施の形態］
図１３は、本発明の第２の実施の形態のヘッドの斜視断面図、図１４は、図１３R>３の接続部分の断面図、図１５は、図１４の拡大図、図１６は、そのヘッドの動作説明図、図１７及び図１８は、そのヘッドの製造工程の説明図である。
【００７７】
この実施の形態は、図３のヘッドの改良であり、図３で示したものと同一のものは、同一の記号で示してある。図１３、図１４に示すように、圧力室形成部材（ＦＰＣ）４２の表面（基板２０側）に、配線パターン４２Ａ，４２Ｂが形成されている。又、圧力室２９の形成のため、金属マスク４４を、ＦＰＣ４２に設けている。この金属マスク４４は、圧力室の壁の補強の役目を果す。更に、圧力室２９の壁面に、金属メッキ層４５がメッキされ、振動板２３と金属マスク４４とを電気的に接続している。
【００７８】
この構成を説明する前に、このヘッドの製造方法を、図１７及び図１８により、説明する。図１７及び図１８は、図１１（Ｉ）乃至図１１（Ｋ）の変形例であり、その他の工程は、第１の実施の形態と同一である。図１７（Ａ）に示すように、振動板２３の上に、ＦＰＣ４２を接合する。このＦＰＣ４２には、図の裏面に、配線パターン４２Ａ，４２Ｂが形成されており、表面には、圧力室形成用金属マスク４４と、導電部のスルーホール形成のための金属マスク４２ｄが形成されている。
【００７９】
図１７（Ｂ）に示すように、このＦＰＣ４２の上に、エッチング用レジスト層５６を形成する。このレジスト層５６には、開口部５７が設けられる。このレジスト層５６をマスクとし、ＦＰＣ４２をプラズマエッチングする。このとき、金属マスク４４，４２ｄがマスクとして機能するため、精度良い、圧力室２９が形成でき、スルーホールの精度も向上する。
【００８０】
更に、図１７（Ｃ）に示すように、このレジスト層をマスクとして、全面に金属メッキを施し、金属メッキ層４５を形成する。この後、レジスト膜５６を剥離すると、図１８に示すように、ＦＰＣ４２の金属マスク４４による圧力室２９内に、金属メッキ層４５が形成され、スルーホール４２ｅ内に、金属メッキ層４５が形成される。従って、図１４、図１５の断面に示すように、個別電極２６と配線パターン４２Ａを接続する導電部４２Ｃが形成され、且つ振動板２３と金属マスク４４が電気的に接続され、金属マスク４４は、スルーホール４２ｅによる導電部４２Ｃにより配線パターン４２Ｂと接続する。この金属マスク４４は、図１６に示すように、圧力室壁４２を補強し、圧力室壁４２の剛性を高める。また、配線パターン４２Ａ、４２Ｂは、振動板２３側に設けられているため、振動板２３の固定支持部の強度を高め、振動板２３の不要な変形を防止できる。
【００８１】
即ち、配線パターン４２Ａ，４２ＢをＦＰＣ４２の表面に設けることにより、振動板の固定支持を強固にでき、振動板の不要な変形を防止できる。又、金属マスク４４により、圧力室壁の強度を増加できる。
【００８２】
特に、高密度ノズルにおいて、製造を容易にするため、圧力室形成部材４２に樹脂をもうけ、且つ圧力室壁が薄くても、圧電体の圧力損失を防止できる。この金属マスク４４は、圧力室２９を精度良く形成できる。
【００８３】
更に、金属メッキ層４５により、各配線パターンと電極との導電部を形成するとともに、圧力室内に、金属メッキ層４５を形成できる。このため、振動板２３と金属マスク４４との電気的接続が可能となる。又、この金属メッキ層４５は、圧力室壁をインクから保護する役目も果す。この金属メッキ層４５の厚みにより、圧力室壁を補強することもできる。
【００８４】
［第３の実施の形態］
図１９は、本発明の第３の実施の形態のヘッドの構成図であり、図２及び図６で示したものと同一のものは、同一の記号で示してある。
【００８５】
この実施の形態では、前述の圧力室形成部材４２であるＦＰＣに、駆動回路１２と、コネクタ７１と、補強板７０を設けた。これにより、ヘッド自体に、駆動回路１２が直結しているため、配線のためのコンタクトプロセスが不要となり、更に、コストを低減できる。又、ヘッド製造時に、各素子の状態を、回路で検査できるため、検査のための一時接続が必要なく、検査にかかるコスト低減に極めて有効である。
以上、本発明を実施の形態により説明したが、エネルギー発生層を圧電層の代わりに、発熱層等他のエネルギー発生層を使用しても良く、本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００８６】
【産業上の利用可能性】
上述の如く本発明によれば、インク室形成部をＦＰＣで構成するため、ヘッドに損傷を与えずに、外部回路との接続が可能となり、しかも、ＦＰＣを別に必要とせず、外部回路との接続ができるため、ヘッドの電気的接続機構を簡単にでき、コストダウンに寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマルチノズルインクジエットヘッドを用いたプリンタの構成図である。
【図２】本発明の一実施の形態のインクジエットヘッドの概観図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態のヘッドの斜視断面図である。
【図４】図３の要部断面図である。
【図５】図３のヘッドの配線パターン図である。
【図６】本発明の他の接続形態の外観図である。
【図７】比較例の説明図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態の効果の説明図である。
【図９】図３のヘッドの製造工程説明図（その１）である。
【図１０】図３のヘッドの製造工程説明図（その２）である。
【図１１】図３のヘッドの製造工程説明図（その３）である。
【図１２】図３のヘッドの製造工程説明図（その４）である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態のインクジエットヘッドの上面図である。
【図１４】図１３の要部断面図である。
【図１５】図１４の拡大図である。
【図１６】図１３の構成の動作説明図である。
【図１７】図１３のヘッドの製造工程説明図（その１）である。
【図１８】図１３のヘッドの製造工程説明図（その２）である。
【図１９】本発明の第３の実施の形態のインクジエットヘッドの構成図である。
【図２０】従来のマルチノズルインクジエットヘッドの構成図である。
【図２１】従来のインクジエットヘッドの接続機構図である。

Claims

ノズル板と本体部とインク室形成部材とエネルギー発生部とを積層接合したマルチノズルインクジエットヘッドにおいて、
前記ノズル板は、インクを噴出する複数のノズルが形成され、
前記本体部は、前記複数のノズルにそれぞれ連通する複数のインク導通路と、インク供給路とが形成され、
前記インク室形成部材は、前記複数のインク導通路にそれぞれ連通するとともに、前記インク供給路に連通する複数のインク室が形成され、
前記エネルギー発生部は、前記各インク室に前記ノズルからインクを噴出するためのエネルギーを付与するものであり、
前記インク室形成部材には、前記本体部および前記エネルギー発生部のうち少なくとも一方との接合面に沿って、前記エネルギー発生部に駆動信号を与えるための配線パターンが埋め込まれており、
前記配線パターンに電気的に接続する導電路が前記配線パターンと略直交して形成されていることを特徴とするマルチノズルインクジエットヘッド。
請求項１に記載のマルチノズルインクジエットヘッドにおいて、
前記インク室形成部材は、前記本体部から外にはみ出し、そのはみ出し部分において前記配線パターンと当該マルチノズルインクジエットヘッドの前記本体部および前記インク室形成部材の外部の回路基板とが電気的に接続されることを特徴とするマルチノズルインクジエットヘッド。
請求項２に記載のマルチノズルインクジエットヘッドにおいて、
前記インク室形成部材がＦＰＣであることを特徴とするマルチノズルインクジエットヘッド。
請求項１に記載のマルチノズルインクジエットヘッドにおいて、
前記インク室形成部材は、前記本体部から外にはみ出し、そのはみ出し部分には駆動回路、コネクタ及び補強板が設けられ、該はみ出し部分が折り曲げられていることを特徴とするマルチノズルインクジエットヘッド。
請求項４に記載のマルチノズルインクジエットヘッドにおいて、
前記インク室形成部材がＦＰＣであることを特徴とするマルチノズルインクジエットヘッド。
請求項１に記載のマルチノズルインクジエットヘッドにおいて、
前記複数のインク室が千鳥状に配置され、
前記インク室形成部材の前記接合面であって前記インク室の四方に、前記配線パターンおよびダミー配線部のうち少なくともいずれかが埋め込まれていることを特徴とするマルチノズルインクジエットヘッド。
請求項１に記載のマルチノズルインクジエットヘッドにおいて、前記エネルギー発生部は、
共通電極と、
前記共通電極上に、前記各インク室に対応して設けられるエネルギー発生層と、
前記エネルギー発生層上に設けられ、前記インク室に対応した個別電極部とを有し、
前記配線パターンは、
前記個別電極部のための配線パターンと、
前記共通電極のための配線パターンとを有することを特徴とするマルチノズルインクジエットヘッド。
請求項７に記載のマルチノズルインクジエットヘッドにおいて、
前記エネルギー発生層が、圧電体層であることを特徴とするマルチノズルインクジエットヘッド。
請求項７に記載のマルチノズルインクジエットヘッドにおいて、
前記導電路は、前記エネルギー発生層を前記共通電極が存在しない領域で貫通し、前記配線パターンと前記個別電極とを電気的に接続することを特徴とするマルチノズルインクジエットヘッド。
請求項７に記載のマルチノズルインクジエットヘッドにおいて、
前記インク室形成部材に、前記配線パターンに接続される制御回路を設けたことを特徴とするマルチノズルインクジエットヘッド。
請求項７に記載のマルチノズルインクジエットヘッドにおいて、
前記インク室形成部材の前記本体部との前記接合面に設けられ、前記インク室形成部材に前記インク室をエッチングで形成するための少なくとも前記インク室に対応する開口部を有する金属マスク層と、
前記インク室の壁面に設けられ、前記金属マスク層と前記共通電極とを電気的に接続する導電層と、
を有することを特徴とするマルチノズルインクジエットヘッド。
インクを噴出する複数のノズルを有するマルチノズルインクジエットヘッドの製造方法において、
各インク室に前記ノズルからインクを噴射するためのエネルギーを付与するエネルギー発生部を形成する工程と、
前記エネルギー発生部に駆動信号を与えるための配線パターンを有するインク室形成部材を、前記エネルギー発生部に接合する工程と、
前記インク室形成部材に、前記ノズルと連通する複数のインク室を形成する工程と、
前記複数のノズルを形成したノズル板を前記インク室形成部材に接合する工程と、
を有することを特徴とするマルチノズルインクジエットヘッドの製造方法。
請求項１２に記載のマルチノズルインクジエットヘッドの製造方法において、
前記エネルギー発生部を形成する工程は、
基板上に複数の個別電極と、複数のエネルギー発生層を設ける工程と、
前記エネルギー発生層上に共通電極を設ける工程とを有し、
前記複数のインク室を形成する工程は、
前記個別電極と前記配線パターンとの電気的接続のための導電部材を形成する工程を有することを特徴とするマルチノズルインクジエットヘッドの製造方法。
請求項１３に記載のマルチノズルインクジエットヘッドの製造方法において、
前記複数のインク室を形成する工程は、
前記インク室形成部材の前記エネルギー発生部との接合面とは反対側の面に、少なくとも前記インク室に対応する開口部を有する金属マスク層を設け、前記金属マスク層の前記開口部に対応する前記インク室形成部材の部分をエッチングすることで前記インク室を形成する工程と、
前記インク室の壁面に、前記金属マスクと前記共通電極とを電気的に接続する導電層を、メッキにより形成する工程と、
を有することを特徴とするマルチノズルインクジエットヘッドの製造方法。