JP4586428B2 - インクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明はインクジェットヘッドの製造方法に関し、詳しくは、チャネル基板とカバー基板との熱膨張率の差に起因する歪みの発生を抑制し、全チャネルに亘って均一な射出特性を得ることのできるインクジェットヘッドの製造方法に関する。

駆動壁に形成された駆動電極に電界を印加することにより駆動壁をせん断変形させてチャネル内のインクをノズルから吐出させるシェアモードインクジェットヘッドは、分極処理された圧電素子からなる基板に複数の溝を平行に加工することにより駆動壁とチャネルとを交互に並設すると共に、その駆動壁に駆動電極を形成してチャネル基板を作製した後、カバー基板を被せて熱硬化型接着剤を用いて接着することでチャネルの上部を塞いでいる（特許文献１）。

このようなインクジェットヘッドにおいて、チャネル基板とカバー基板とを接着する工程は、それによって作製されるインクジェットヘッドの性能を引き出す上で非常に重要である。すなわち、チャネル基板とカバー基板との接着は、両者を張り合わせた後に加熱して両者間に塗布した接着剤を硬化させることによって行われるため、この加熱硬化時の熱がチャネル基板及びカバー基板にそれぞれ作用することで各々に熱膨張が生じる。このとき、チャネル基板とカバー基板とのそれぞれの熱膨張率が等しければ問題はないが、これが異なると、加熱接着後に内部応力が発生して歪みが発生し、これが原因となってチャネル間に射出特性のばらつきを発生させる。特に多チャネルのヘッド及びめっきにより形成された駆動電極を備えたヘッドの場合にこのような問題が顕著であり、各チャネルから射出されるインク滴の速度分布が悪化する問題があった。

このため、カバー基板の材料としてチャネル基板に使用される材料と同一のもの、もしくは熱膨張率の差が小さいセラミックス等を使用することで、熱膨張率の差に起因する歪みの発生を抑えることが試みられているが、基板材料の選択だけでは上記問題を十分に解決するには至っていない。多チャネルのヘッドの場合は、僅かな歪みがヘッドの両端側のチャネルにおいてインク滴の射出速度の低下となって現れる。また、めっきにより形成した駆動電極を有する場合は、駆動壁にめっき膜が密着形成されているため、このめっき膜による引っ張り応力がチャネル基板に作用して接着剤硬化後に内部応力を発生させ、これが熱膨張率に影響を及ぼすこととなる。従って、単に基板材料自体の熱膨張率を合わせるようにしても、歪みの発生を十分に抑えることができない。
特開昭６３−２４７０５１号公報

そこで、本発明は、加熱接着時におけるカバー基板の熱膨張率をチャネル基板の熱膨張率と実質的に同一とすることにより、加熱接着後の内部応力の発生を抑え、全チャネルに亘って均一な射出特性を得ることのできるインクジェットヘッドの製造方法を提供することを課題とする。

本発明の他の課題は以下の記載により明らかとなる。

上記課題は、以下の各発明によって解決される。

請求項１記載の発明は、圧電素子からなる駆動壁とチャネルとが交互に並設されると共に、前記駆動壁に駆動電極が形成されたチャネル基板と、前記チャネル基板に熱硬化型接着剤により接着されたカバー基板とを備え、前記駆動電極に電界を印加することにより前記駆動壁をせん断変形させて前記チャネル内のインクをノズルから吐出させるインクジェットヘッドの製造方法において、
前記カバー基板を、基板に、金属材料、膜厚、形成面積及び形成条件を選択することによって前記基板の加熱接着時の熱膨張率が前記チャネル基板と実質的に同一となるように金属膜を形成して作製した後、該カバー基板を前記駆動電極が形成されたチャネル基板と加熱接着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。

請求項２記載の発明は、前記駆動電極はめっきにより形成されていることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッドの製造方法である。

請求項３記載の発明は、前記金属膜を、前記チャネル基板との接着面と反対面に形成することを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェットヘッドの製造方法である。

請求項４記載の発明は、２枚の平板状の基板のうちの少なくともいずれか一方の基板の一面に前記金属膜を形成し、該２枚の基板同士を前記金属膜を間に挟むように接着して前記カバー基板を作製することを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェットヘッドの製造方法である。

請求項５記載の発明は、２つのチャネル基板を、前記カバー基板の両面にそれぞれチャネル同士が向き合うように配置して接着することを特徴とする請求項４記載のインクジェットヘッドの製造方法である。

請求項６記載の発明は、前記チャネルは、インクを吐出しない空チャネルを一つおきに有する独立駆動モードのチャネルであり、前記カバー基板と前記チャネル基板とを接着した後、前記カバー基板に、前記空チャネル内の駆動壁に形成された各電極と前記金属膜とを電気的に接続する引き出し電極を形成し、前記金属膜を前記空チャネル内の電極を接地するための共通電極とすることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法である。

請求項７記載の発明は、圧電素子からなる駆動壁とチャネルとが交互に並設されると共に、前記駆動壁に駆動電極が形成されたチャネル基板と、前記チャネル基板に熱硬化型接着剤により接着されたカバー基板とを備え、前記駆動電極に電界を印加することにより前記駆動壁をせん断変形させて前記チャネル内のインクをノズルから吐出させるインクジェットヘッドの製造方法において、
前記カバー基板を、前記チャネル基板と同一材料且つ同一厚みの基板を用い、該チャネル基板との接着面と反対面に、該チャネル基板の駆動壁、チャネル及び駆動電極とそれぞれ同一構造の壁部、溝部及び金属膜を形成することにより作製した後、該カバー基板を前記駆動電極が形成されたチャネル基板と加熱接着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。

請求項１記載の発明によれば、加熱接着時のカバー基板の熱膨張率が、金属膜の形成によってチャネル基板と実質的に同一となるように調整されているため、加熱接着後の内部応力による歪みの発生が抑制され、長尺ヘッドであっても、ヘッドの端部まで速度分布を良好にすることができ、全チャネルに亘って均一な射出特性を得ることのできるインクジェットヘッドとすることができる。

請求項２記載の発明によれば、駆動電極のめっき膜による引っ張り応力がチャネル基板の熱膨張率に影響を与えても、加熱接着時のカバー基板の熱膨張率をチャネル基板と実質的に同一となるように調整することにより、加熱接着後の内部応力による歪みの発生を抑制でき、ヘッドの端部まで速度分布を良好にすることができて、全チャネルに亘って均一な射出特性を得ることのできるインクジェットヘッドとすることができる。

請求項３記載の発明によれば、カバー基板の金属膜がチャネル基板との接着面と反対面にあることにより、金属膜がチャネル基板のチャネルや駆動電極に影響を与える問題がない。

請求項４記載の発明によれば、カバー基板自体に金属膜を形成することによって反りが発生することを防止でき、チャネル基板との接着作業性に優れるようになる。

請求項５記載の発明によれば、熱膨張率の差に起因する歪みの問題がなく、２列のノズル列を有するインクジェットヘッドを得ることができる。

請求項６記載の発明によれば、カバー基板の金属膜を独立駆動モードの場合の空チャネルを接地するための共通電極として利用することができるので、インクを吐出するチャネルの駆動電極と電気的に接続するための接続電極のピッチを倍にすることができ、短絡の危険性を低減することができると共に、駆動回路との接続も容易となる。

請求項７記載の発明によれば、加熱接着時のカバー基板とチャネル基板との熱膨張率を容易に同一とすることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１はインクジェットヘッドの一例を示す分解斜視図、図２はインクジェットヘッドを組立てた状態の縦断面図である。

このインクジェットヘッドにおいて、１Ａはインク滴を吐出するためのアクチュエータとして機能するヘッドチップ、２はヘッドチップ１Ａの前面に貼着されるノズルプレート、３はヘッドチップ１Ａの下面に貼着される配線基板、４はヘッドチップ１Ａの上面に貼着される流路基板、５は配線基板３と流路基板４の間に亘って設けられる囲い壁部である。

なお、本明細書において「前面」とは、インク滴が吐出される側の面をいい、「後面」とは、その反対側の面をいう。また、「上面」及び「下面」とは、それぞれ並設されるチャネルを挟んで位置する外側面をいう。

ヘッドチップ１Ａは、圧電素子からなる駆動壁１１とチャネル１２とが交互に並設されたチャネル基板１０と、このチャネル基板１０の各駆動壁１１の上部に、チャネル１２の上方を塞ぐようにカバー基板１４が熱硬化型接着剤によって接着されて構成されている。図示例では、６つの駆動壁１１と５つのチャネル１２が形成されるものを示しているが、その数は限定されない。チャネル１２の形状は、両側壁が垂直方向に向いており、そして互いに平行である。また、チャネル１２の入口（図２における右端）から出口（図２における左端）に亘る長さ方向で大きさと形状がほぼ変わらないストレートタイプである。これによりヘッドチップ１Ａは所謂ハーモニカタイプとなり、ストレートなチャネル構造によって、泡抜けが良く、電力効率が高く、発熱が少なく、高速応答性が良いインクジェットヘッドを構成することができる。

チャネル基板１０の圧電素子に用いられる圧電材料としては、電圧を加えることにより変形を生じる公知の圧電材料を用いることができるが、特にチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）が好ましい。

各駆動壁１１には、チャネル１２内に臨んで駆動電極１３が形成されている。駆動電極１３を構成する金属は、Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌ等があるが、ＮｉやＡｌが好ましく、特に好ましくはＮｉである。

駆動電極１３の形成方法としては、蒸着法、スパッタリング法、めっき法、ＣＶＤ（化学気相反応法）等の真空装置を用いた方法等が挙げられるが、本発明の効果をより顕著に発揮できる点でめっき法が好ましい。ここで、本発明におけるめっきとは、湿式めっきを指す。めっき法の中でも、本発明では無電解めっき法が好ましい。無電解めっきによれば、均一且つピンホールフリーの金属膜を形成することができる。ここでは、チャネル１２内の駆動電極１３は、チャネル１２内の両側壁（駆動壁１１の壁面）及び底部に形成されている。駆動電極１３の厚みは、０．５〜５μｍが好ましい。

カバー基板１４は、チャネル基板１０の全チャネル１２の上方を塞ぐ大きさの平板状の基板によって形成され、その上面（チャネル基板１０との接着面と反対面）に熱膨張率の調整部材としての金属膜１５が形成されている。カバー基板１４を形成する基板材料としては、後述するように、金属膜１５によって熱膨張率をチャネル基板と実質的に同一となるように調整できる範囲で適宜選択することができるが、調整を容易にする観点からは、チャネル基板１０を構成する圧電素子に用いられている圧電材料と同一のものを用いることが好ましい。

金属膜１５はめっきによって形成されている。めっきとしては無電解めっきが好ましい。カバー基板１４は、この金属膜１５によって、チャネル基板１０との加熱接着時における熱膨張率がチャネル基板１０の熱膨張率と実質的に同一となるように調整されている。ここで実質的に同一とは、金属膜１５を形成したカバー基板１４の熱膨張率が、チャネル１２及び駆動電極１３を形成済みのチャネル基板１０の熱膨張率に対して、±２ｐｐｍ／℃の範囲にあることをいう。

金属膜１５によってカバー基板１４の加熱接着時の熱膨張率を調整するには、金属膜１５を構成する金属材料、金属膜１５の膜厚、金属膜１５の形成面積、金属膜１５の形成条件を適宜選択することにより行うことができる。

金属膜１５の金属材料については、駆動電極１３を構成する金属と同じものを適宜選択して使用することができる。

金属膜１５の形成面積については、図１に示す例ではカバー基板１４の上面全体に形成されているが、何らこれに限定されるものではなく、金属材料、膜厚及び形成条件との関係で様々な態様を採ることができる。例えば、図３（ａ）は、金属膜１５をチャネル１２の長さ方向に沿う複数本の平行なストライプ状に形成した例である。図３（ｂ）は、金属膜１５をチャネル１２の長さ方向と直交する方向に沿う複数本の平行なストライプ状に形成した例である。図３（ｃ）は、金属膜１５を格子状に形成した例である。図３（ｄ）は、金属膜１５を市松状に形成した例である。また、金属膜１５は、カバー基板１４の上面の全体に亘って均等に形成するものに限らず、カバー基板１４の上面の一部分のみに形成することもできる。

金属膜の形成条件については、めっき液の温度、めっき液の処方等の条件を適宜調整することによって選択することができる。

チャネル基板１０には、図２に示すように、その後面から下面にかけて接続電極１６が引き出し形成されている。接続電極１６は、各チャネル１２と同一のピッチで、一端が各チャネル１２内の駆動電極１３とそれぞれ電気的に接続するように形成されている。図示例では、接続電極１６をチャネル基板１０の後面側から引き出しているが、前面側から引き出すようにしてもよく、また、前面及び後面の両方から引き出すようにしてもよい。

配線基板３は、ヘッドチップ１Ａの幅（チャネル１２の並設方向の長さ）とほぼ同幅で、且つヘッドチップ１Ａの長さ（ヘッドチップ１Ａの前面から後面に亘る長さ）よりも十分に長尺な基板からなり、その表面に、ヘッドチップ１Ａのチャネル１２と同じピッチで、図示しない駆動回路から供給される電圧を各チャネル１２内の駆動電極１３に印加するための駆動配線３１が形成されている。

この配線基板３は、その前端面がヘッドチップ１Ａの前面と面一となるように、且つ、その表面の駆動配線３１形成面をヘッドチップ１Ａの下面に形成されている接続電極１６と対向させ、各接続電極１６と各駆動配線３１とが電気的に接続するようにヘッドチップ１Ａの下面に固着されている。

流路基板４は、ヘッドチップ１Ａの幅とほぼ同幅で、且つ、上記配線基板３よりも若干短尺であるが、ヘッドチップ１Ａの長さよりも十分に長尺な基板により形成されており、その前端面がヘッドチップ１の前面と面一となるように、ヘッドチップ１Ａにおけるカバー基板１４の上面に固着されている。これによりヘッドチップ１Ａの後面は、該ヘッドチップ１の後面側にはみ出した配線基板３及び流路基板４によって上下が覆われる状態とされている。

囲い壁部５は、これら配線基板３と流路基板４との間に亘って前記ヘッドチップ１Ａの後面を包囲するように設けられる平面視略コ字型を呈する側壁形成部材であり、ポリイミド、ポリカーボネート等のエンジニアリングプラスチックと呼ばれる高機能樹脂により形成されている。これによりヘッドチップ１Ａの後面側には、上下が流路基板４と配線基板３とによって覆われると共に側面が囲い壁部５によって閉鎖された空間が形成され、この空間によって各チャネル１２にインクを供給するためのインク供給室５１を形成している。５２はインク供給室５１内にインクを流入させるための流入口であり、これによりインク供給室５１はインクマニホールドとして機能する。このインク供給室５１は、図示しないが、ゴミの流入を防ぐためにフィルターを内蔵している。

ノズルプレート２は、上記流路基板４及び配線基板３それぞれの前端面に亘る大きさを有しており、上面及び下面に流路基板４及び配線基板３がそれぞれ固着されたヘッドチップ１Ａの前面側に固着されている。ノズルプレート２には、各チャネル１２に対応するノズル孔２１が開設されている。

このインクジェットヘッドには、配線基板３の各駆動配線３１に、図示しないフレキシブル基板等を接続することで、図示しない駆動ＩＣからの駆動電圧が、各駆動配線３１及び接続電極１６を介して各駆動電極１３に印加される。

次に、かかるインクジェットヘッドの製造方法の一例について、更に図４〜図９を用いて説明する。

まず、図４に示すように、分極方向（矢印で示す）を互いに反対方向に向けたＰＺＴからなる２枚の圧電材料基板１０ａ、１０ｂを固着して積層体を形成する。各圧電材料基板１０ａ、１０ｂは厚みが異なり、厚みの大きな圧電材料基板１０ｂの方を下側に配置する。この積層体の上下両面に、光が照射された部分が現像で溶解されるポジレジスト１００、１０１をスピンコート法によりコーティングし、その後、下面側のポジレジスト１０１をストライプ状のマスクを用いて露光・現像することにより、下面側のポジレジスト１０１がストライプ状に除去されたパターンを得る。

次いで、図５に示すように、ポジレジスト１００が形成された圧電材料基板１０ａの側から円盤状の砥石（ダイシングブレード）等を用いて互いに平行な溝状のチャネル１２を前面から後面に亘って研削加工する。各チャネル１２は、その長さ方向に亘って断面形状がほぼ変わらないストレートな溝であり、下面側にストライプ状に残存するポジレジスト１０１の間に位置するように形成する。加工するチャネル１２の数は、例えば２５８本の加工を行うと、２５７本の駆動壁１１と２５６本のチャネル１２及び両側に１本ずつの余りの溝が形成される。

その後、無電解めっき法により表面に金属膜を析出させた後、ポジレジスト１００及び１０１を除去すると、図６に示すように、ポジレジスト１００によって被覆されていない各チャネル１２内にそれぞれ駆動電極１３が形成されると共に、ストライプ状のポジレジスト１０１の間にそれぞれ接続電極の下面側部１６ａがストライプ状に形成されたチャネル基板１０が作製される。

一方、このチャネル基板１０の平面形状と同一形状のカバー基板１４を用意し、その一面に無電解めっきにより金属膜１５を形成することにより、該カバー基板１４の熱膨張率がチャネル基板１０の熱膨張率と実質的に同一となるように調整する。

熱膨張率の調整は、駆動電極１３を形成した後のチャネル基板１０と、金属膜１５を形成したカバー基板１４とのそれぞれについて、熱硬化型接着剤を用いて加熱接着する際の加熱温度と同温度に加熱した際の熱膨張率を測定し、両者が実質的に同一となるように、カバー基板１４の金属膜１５の金属材料、膜厚、形成面積、形成方法を適宜選択することによって行う。ここでは基板材料にチャネル基板１０と同一の材料を用いて、その一面全面に所定膜厚で金属膜１５を形成することで、チャネル基板１０の熱膨張率と実質的に同一となるように調整した場合を示す。また、図３（ａ）〜（ｄ）等のように基板材料の一面に所定パターンの金属膜１５を形成する場合は、前述したようにポジレジスト等を利用して選択的に行うようにすればよい。

ここで、チャネル基板１０及びカバー基板１４の熱膨張率の測定方法は、熱膨張率と弾性率等が公知な材料、例えばＳｉ基板とチャネル基板１０、Ｓｉ基板とカバー基板１４をそれぞれ実際の条件で接着し、接着後の貼り合わされた各基板の反りを測定し、そこから算出する方法で行った。

このようにしてカバー基板１４を作製した後、図７に示すように、金属膜１５を形成した面と反対面をチャネル基板１０の各チャネル１２の上方を覆うように配置させ、熱硬化型接着剤によってチャネル基板１０とカバー基板１４とを加熱接着し、ヘッド基板ａを作製する。このとき、カバー基板１４の加熱接着時の熱膨張率は、金属膜１５によってチャネル基板１０の熱膨張率と実質的に同一となるように調整されているので、加熱接着後に両者間に熱膨張率の差に起因する歪みが発生することはない。また、カバー基板１４の金属膜１５はチャネル基板１０との接着面と反対面に位置するので、金属膜１５と駆動電極１３との接触の問題はない。

ヘッド基板ａを作製した後は、各チャネル１２が所望の長さとなるように、チャネル１２の長さ方向と略直交するカットラインＣ１、Ｃ２、Ｃ３・・・に沿って切断し、１枚のヘッド基板ａから複数のヘッドチップ１Ａ、１Ａ、１Ａ・・・を得る。

次に、作製された一つのヘッドチップ１Ａの切断面の一面（ここでは後面）に、図８に示すように、各チャネル１２内と各接続電極の下面側部１６ａとを繋ぐように開設された開口部２０１を有するドライフィルム２００を貼着し、アルミニウムを蒸着することで接続電極の側面部１６ｂを形成し、これら下面側部１６ａと側面部１６ｂとにより駆動電極１３と電気的に接続する接続電極１６を構成する。蒸着は駆動電極１３と接続電極１６との電気的接続を確実にするため、方向を変えて２回行った。また、蒸着に代えてスパッタリングを行うようにしてもよい。図８では、図示左側の３つの開口部２０１に接続電極の側面部１６ｂを形成した状態が示されている。接続電極の側面部１６ｂが全て形成された後、ドライフィルム２００とその上に形成されたアルミニウムを除去すると、図９に示すように、各駆動電極１３と電気的に接続する接続電極１６（下面側部１６ａ及び側面部１６ｂ）が、ヘッドチップ１Ａの後面から下面に亘って形成される。

その後、このようにして作製されたヘッドチップ１Ａを、図１に示すように、予め各接続電極１６と同一ピッチで駆動配線３１がパターン形成された配線基板３の上面に接着剤を用いて固着する。ヘッドチップ１Ａの各接続電極１６と配線基板３の各駆動配線３１とは、接着剤の引っ張り応力で引き付けられ、良好な電気的接続をとることができる。この電気的接続には、通常の接着剤を用いる他に、異方性導電フィルムを用いる方法、はんだを用いる方法、導電性接着剤を用いる方法等を採用することもできる。

次いで、ヘッドチップ１Ａの上面に流路基板４を固着する。インクとして水系インクを使用する場合には、ヘッドチップ１Ａに配線基板３及び流路基板４が固着された状態で、電極保護膜として、例えばＣＶＤ法によってパリレン膜を形成する。

その後、ヘッドチップ１Ａの前面及び配線基板３と流路基板４の各前端面に亘って、各チャネル１２に対応する位置にノズル孔２１が形成されたノズルプレート２を固着し、ヘッドチップ１Ａの後面には、配線基板３と流路基板４との間に亘って、該ヘッドチップ１Ａの後面を包囲するように囲い壁部５を固着してインク供給室５１を形成する。その後は、駆動ＩＣからの駆動信号の印加を可能とするべく、配線基板３の各駆動配線３１に、図示しないフレキシブル基板等を接合する。

このようにして製造されるインクジェットヘッドによれば、ヘッドチップ１Ａに加熱接着後の内部応力による歪みの発生が抑制され、長尺ヘッドとしても、ヘッドの端部まで速度分布を良好にすることができ、全チャネルに亘って均一な射出特性を得ることができる。

また、このように駆動電極１３をめっきによって形成すると、そのめっき膜による引っ張り応力がチャネル基板１０の熱膨張率に影響を与えるが、金属膜１５によって加熱接着時のカバー基板１４の熱膨張率をチャネル基板１０と実質的に同一となるように調整できるので、上記同様に、加熱接着後の内部応力による歪みの発生を効果的に抑制できる。

図１０は、カバー基板の別の態様を示している。ここにはチャネル基板１０を前面側から見た状態が示されている。

カバー基板１４０は、同一の基板材料からなる２枚の平板状の基板１４１、１４２を、その間にめっきにより形成した金属膜１４３を挟むようにして接着することによって作製される。金属膜１４３は、２枚の基板１４１、１４２のうちの少なくとも一方の一面に形成することができるが、各基板１４１、１４２の一面にそれぞれ形成して各々の基板１４１、１４２で熱膨張率がチャネル基板１０と実質的に同一となるように調整した後、金属膜同士が接するように接着して作製した方が、熱膨張率が調整されたカバー基板１４０を作製することが容易となる。

金属膜１４３の詳細は、前述した金属膜１５の場合と同様であるため省略する。

このカバー基板１４０は、金属膜１４３を挟んで基板１４１、１４２を接着して１枚の積層体とした状態で、チャネル基板１０に対して加熱接着する。これにより、金属膜１４３を形成した際の引っ張り応力によるカバー基板１４０自体の反りの発生を抑え、カバー基板１４０をチャネル基板１０と加熱接着する際の作業性を向上させることができる。

図１１は、図１０に示したカバー基板１４０の両面に、それぞれチャネル基板１０を接着することにより、２列のノズル列を有するヘッドチップ１Ｂを作製した態様を示している。この場合、両チャネル基板１０を同一のものとすることで、カバー基板１４０の加熱接着時の熱膨張率は両チャネル基板１０と実質的に同一となる。従って、熱膨張率の差に起因する歪みの問題なく、２列のノズル列を有するインクジェットヘッドを製造することができる。

この態様では、カバー基板１４０中の金属膜１４３を、基板１４１又は１４２のいずれかの一面にのみ形成した場合は、金属膜１４３を挟んだカバー基板１４０を作製した後、２つのチャネル基板１０と１枚のカバー基板１４０の３部材を一度に加熱接着することによって作製することができる。また、カバー基板１４０中の金属膜１４３を、基板１４１、１４２の両方に形成した場合は、カバー基板１４０を作製した後、上記同様に３部材を一度に加熱接着することもできるし、それぞれ一面に金属膜１４３を形成して熱膨張率を調整した基板１４１、１４２を作製した後、その各々をチャネル基板１０に加熱接着して、図９に示す状態の２つのヘッドチップを作成した後、各基板１４１、１４２の金属膜１４３同士が接するようにして接着することにより作製することもできる。

かかる２列のノズル列を有するヘッドチップ１Ｂによってインクジェットヘッドを構成する場合は、各チャネル基板１０の下面（カバー基板１４０との接着面と反対面）に、それぞれ配線基板３を固着し、両配線基板３間に囲い壁部５を設けるようにすればよい。この場合、流路基板４は不要である。

次に、インクを吐出しない空チャネルを一つおきに配置した独立駆動モードのインクジェットヘッドの場合に特に好ましい態様について説明する。

独立駆動モードの場合、インクを吐出するチャネルの両隣に位置するチャネル内の駆動電極はそれぞれ接地用に使用されるが、カバー基板１４、１４０に形成された金属膜１５、１４３を、この接地用の共通電極として利用することで、接地用電極の引き出し構造の簡易化を図ることができる。

図１２及び図１３はその一例をそれぞれ示している。図１２は図９に示したヘッドチップ１Ａを独立駆動モードとした場合（ヘッドチップ１Ａ’）である。また、図１３は図１１に示したヘッドチップ１Ｂを独立駆動モードとした場合（ヘッドチップ１Ｂ’）である。

これらのヘッドチップ１Ａ’、１Ｂ’には、吐出チャネル１２１と空チャネル１２２とが一つおきに配置されており、そのうちの吐出チャネル１２１には、前述したように、接続電極１６が各チャネル基板１０の下面側に引き出し形成されている。一方、空チャネル１２２には、カバー基板１４、１４０側に向けて接地用の引き出し電極１７が、空チャネル１２２内の駆動電極１３とカバー基板１４、１４０に形成されている金属膜１５、１４３とに亘って設けられている。引き出し電極１７は、ヘッドチップ１Ａ、１Ｂの前面側にあってもよく、また、前面と後面の両面にあってもよい。更に、図１２及び図１３に示されるように、接続電極１６を後面、引き出し電極１７を前面というように、各電極１６、１７を前面と後面とに振り分けて形成するようにしてもよい。

この引き出し電極１７は、図８に示したドライフィルム２００を用いて形成することができる。この場合、空チャネル１２２に対応する開口部を、空チャネル１２２からカバー基板１４、１４０の金属膜１５、１４３に亘って形成しておけばよい。このとき、空チャネル１２２内のカバー基板１４、１４０側には駆動電極１３が形成されていないため、駆動電極１３との電気的接続が確実となるように、開口部を空チャネル１２２よりも幅広状に形成することで、空チャネル１２２内の両駆動壁１１に形成されている駆動電極１３と電気的に接続させるようにすることが好ましい。

なお、図１３に示すヘッドチップ１Ｂ’において、金属膜１４３を基板１４１、１４２の両方にそれぞれ形成した場合は、各基板１４１、１４２の金属膜１４３同士が接するように接着して１枚のカバー基板１４０とする際、導電性接着剤を用いること等により、各基板１４１、１４２間で金属膜１４３同士の電気的接続がなされるようにすることが好ましい。

図１４は、カバー基板の更に別の態様を示している。ここにはチャネル基板１０を前面側から見た状態が示されている。

カバー基板１４００は、チャネル基板１０と同一材料且つ同一厚みの基板を用い、チャネル基板１０との接着面と反対面に、チャネル基板１０の駆動壁１１、チャネル１２及び駆動電極１３とそれぞれ同一構造の壁部１４０１、溝部１４０２及び金属膜１４０３を形成することにより作製されている。

カバー基板１４００の壁部１４０１、溝部１４０２及び金属膜１４０３の形成方法は、チャネル基板１０の駆動壁１１、チャネル１２及び駆動電極１３の形成方法と全く同一である。すなわち、この態様では、チャネル基板１０そのものをカバー基板１４００として使用する。

このカバー基板１４００を有するヘッドチップ１Ｃは、図６で示したようにチャネル基板１０を２組作製した後、一方のチャネル基板１０を他方のチャネル基板１０の上面に各チャネル１２の上方を塞ぐように配置させて熱硬化型接着剤を用いて加熱接着し、図７と同様のカットラインに沿って切断することにより行うことができる。カバー基板１４００となる基板の接続電極の下面側部１６ａが邪魔となるような場合は、加熱接着に先立って研磨処理等によって除去してもよいし、チャネル基板１０を作製する際の下面側のポジレジスト１０１を露光現像することなくそのまま残しておき、下面側には金属膜が形成されないようにしてもよい。

この態様では、カバー基板１４００はチャネル基板１０と全く同一構造となるため、加熱接着時の熱膨張率に差が生じることはなく、歪みの発生を抑える効果が高い。

なお、この態様では、カバー基板１４００内の金属膜１４０３の形成方法についてもチャネル基板１０の駆動電極１３の形成方法と同一とするため、駆動電極１３が例えば蒸着により形成される場合には、カバー基板１４００の金属膜１４０３も同様に蒸着により形成する。

また、カバー基板１４００は必ずしも分極処理する必要はないが、チャネル基板１０との条件を一致させるため、チャネル基板１０と同様に分極処理することが好ましい。

以上の説明では、インクジェットヘッドとして所謂ハーモニカタイプのヘッドチップを有するものを例示したが、本発明はこれに限らず、チャネル構造が後端に行くに従って徐々に浅溝状になるタイプのヘッドチップを有するインクジェットヘッドであってもよい。

図１５に、このようなインクジェットヘッドの分解斜視図を示す。同図において、６はインク滴を吐出するためのアクチュエータとして機能するヘッドチップ、７はヘッドチップ６の前面に貼着されるノズルプレート、７１はノズル孔である。

ヘッドチップ６におけるチャネル基板６０は、圧電素子からなる駆動壁６１とチャネル６２とが交互に並設され、前述したチャネル基板１０と同様に分極方向を反対方向に向けて接着された２枚の圧電材料基板６０ａ、６０ｂにより形成されている。駆動壁６１及びチャネル６２は、圧電材料基板６０ａの側からチャネル６２となる複数の溝を平行に研削することで形成されており、この溝は、前端から後端に向けて深溝状に形成されると共に後端側が徐々に浅く形成されて浅溝部６２ａとされ、やがて消滅するように形成されている。ここでも６つの駆動壁６１と５つのチャネル６２が形成されるものを示しているが、その数は限定されない。

各駆動壁６１には、前述した駆動電極１３と同様の駆動電極６３がチャネル６２内に臨んで形成されている。この駆動電極６３は、チャネル６２の浅溝部６２ａを介してチャネル基板６０の上面に引き出され、チャネル基板６０の後端側の上面において接続電極６６を形成している。

この態様において、カバー基板６４は、前述したカバー基板１４の金属膜１５と同様に熱膨張率の調整部材としての金属膜６５が設けられ、チャネル基板６０との加熱接着時における熱膨張率がチャネル基板６０の熱膨張率と実質的に同一となるように調整されている。

カバー基板６４は、チャネル基板６０の各駆動壁６１の上部に、チャネル６２の浅溝部６２ａの上方を残して塞ぐように熱硬化型接着剤によって接着されている。カバー基板６４の前端面はチャネル基板６０の前端面と面一となるように接着されており、両基板６０、６４の前端面に亘ってノズルプレート７が接着される。なお、図示しないが、カバー基板６４によって覆われないチャネル６２の浅溝部６２ａの上方にはマニホールドが設けられると共に、チャネル基板６０の後端側の各接続電極６６は、フレキシブル基板等によって駆動ＩＣと電気的に接続される。

このカバー基板６４における熱膨張率の調整部材としての金属膜６５も、全面に形成するものに限らず、チャネル基板６０との加熱接着時における熱膨張率がチャネル基板６０の熱膨張率と実質的に同一となるように調整するために、前述したカバー基板１４、１４０と同様の態様を採ることができる。

また、このタイプのインクジェットヘッドは、カバー基板として、図１６に示すように、図１４に示したカバー基板１４００と同様のカバー基板６４０を用いることもできる。

すなわち、チャネル基板６０と同一材料且つ同一厚みの基板を用い、チャネル基板６０との接着面と反対面に、該チャネル基板６０の駆動壁６１、チャネル６２及び駆動電極６３とそれぞれ同一構造の壁部６１０、溝部６２０及び金属膜６３０を形成することにより作製した後、該カバー基板６４０を駆動電極６３が形成されたチャネル基板６０と加熱接着することによって作製することもできる。

このとき、カバー基板６４０によって同一構造とされるチャネル基板６０の駆動壁６１、チャネル６２及び駆動電極６３の構造は、カバー基板６４０によって覆われる領域Ｌの範囲にある部分の駆動壁６１、チャネル６２及び駆動電極６３の構造である。

この態様でも、カバー基板６４０はチャネル基板６０と同様の構造となるため、加熱接着時の熱膨張率の差に起因する歪みの発生を抑えることができる。

インクジェットヘッドの分解斜視図 インクジェットヘッドの縦断面図 （ａ）は金属膜をチャネルの長さ方向に沿う複数本の平行なストライプ状に形成した例を示す平面図、（ｂ）は金属膜をチャネルの長さ方向と直交する方向に沿う複数本の平行なストライプ状に形成した例を示す平面図、（ｃ）は金属膜を格子状に形成した例を示す平面図、（ｄ）は金属膜を市松状に形成した例を示す平面図 インクジェットヘッドの製造方法の一例を説明する図 インクジェットヘッドの製造方法の一例を説明する図 インクジェットヘッドの製造方法の一例を説明する図 インクジェットヘッドの製造方法の一例を説明する図 インクジェットヘッドの製造方法の一例を説明する図 インクジェットヘッドの製造方法の一例を説明する図 他の態様に係るカバー基板をチャネル基板に接着する場合を説明する図 カバー基板の両面にチャネル基板を接着したヘッドチップの正面図 独立駆動モードのヘッドチップを後面側からみた図 独立駆動モードのヘッドチップを後面側からみた図 更に他の態様に係るカバー基板をチャネル基板に接着した場合を説明する図 他の態様に係るヘッドチップを有するインクジェットヘッドの分解斜視図 他の態様に係るカバー基板をチャネル基板に接着する場合を説明する図

符号の説明

１Ａ〜１Ｃ、６：ヘッドチップ
１０、６０：チャネル基板
１１、６１：駆動壁
１２、６２：チャネル
１３、６３：駆動電極
１４、６４、６４０：カバー基板
１５、６５、６３０：金属膜（調整部材）
１６、６６：接続電極
１７：引き出し電極
２、７：ノズルプレート
２１、７１：ノズル孔
３：配線基板
３１：駆動配線
４：流路基板
５：囲い壁部
５１：インク供給室
５２：流入口
ａ：ヘッド基板

Claims (7)

1. 圧電素子からなる駆動壁とチャネルとが交互に並設されると共に、前記駆動壁に駆動電極が形成されたチャネル基板と、前記チャネル基板に熱硬化型接着剤により接着されたカバー基板とを備え、前記駆動電極に電界を印加することにより前記駆動壁をせん断変形させて前記チャネル内のインクをノズルから吐出させるインクジェットヘッドの製造方法において、
   前記カバー基板を、基板に、金属材料、膜厚、形成面積及び形成条件を選択することによって前記基板の加熱接着時の熱膨張率が前記チャネル基板と実質的に同一となるように金属膜を形成して作製した後、該カバー基板を前記駆動電極が形成されたチャネル基板と加熱接着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. 前記駆動電極はめっきにより形成されてい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. 前記金属膜を、前記チャネル基板との接着面と反対面に形成することを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェットヘッドの製造方法。
4. ２枚の平板状の基板のうちの少なくともいずれか一方の基板の一面に前記金属膜を形成し、該２枚の基板同士を前記金属膜を間に挟むように接着して前記カバー基板を作製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。
5. ２つのチャネル基板を、前記カバー基板の両面にそれぞれチャネル同士が向き合うように配置して接着することを特徴とする請求項４記載のインクジェットヘッドの製造方法。
6. 前記チャネルは、インクを吐出しない空チャネルを一つおきに有する独立駆動モードのチャネルであり、前記カバー基板と前記チャネル基板とを接着した後、前記カバー基板に、前記空チャネル内の駆動壁に形成された各電極と前記金属膜とを電気的に接続する引き出し電極を形成し、前記金属膜を前記空チャネル内の電極を接地するための共通電極とすることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
7. 圧電素子からなる駆動壁とチャネルとが交互に並設されると共に、前記駆動壁に駆動電極が形成されたチャネル基板と、前記チャネル基板に熱硬化型接着剤により接着されたカバー基板とを備え、前記駆動電極に電界を印加することにより前記駆動壁をせん断変形させて前記チャネル内のインクをノズルから吐出させるインクジェットヘッドの製造方法において、
   前記カバー基板を、前記チャネル基板と同一材料且つ同一厚みの基板を用い、該チャネル基板との接着面と反対面に、該チャネル基板の駆動壁、チャネル及び駆動電極とそれぞれ同一構造の壁部、溝部及び金属膜を形成することにより作製した後、該カバー基板を前記駆動電極が形成されたチャネル基板と加熱接着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。

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