JP4590934B2 - Inkjet head manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、圧電素子からなる駆動壁とチャネル部とが交互に並設されると共に前面及び後面にそれぞれチャネル部の出口と入口とが対向状に配置されてなるヘッドチップを有するインクジェットヘッドの製造方法に関し、更に詳しくは、ヘッドチップの上面又は下面に、各チャネル部内の駆動壁に形成された電極と電気的に接続する電極を引き出すようにしたインクジェットヘッドの製造方法に関する。 The present invention manufactures an ink jet head having a head chip in which drive walls made of piezoelectric elements and channel portions are alternately arranged, and outlets and inlets of the channel portions are arranged oppositely on the front and rear surfaces, respectively. More particularly, the present invention relates to a method of manufacturing an ink jet head in which an electrode electrically connected to an electrode formed on a driving wall in each channel portion is drawn out on an upper surface or a lower surface of a head chip.
チャネル部を区画する駆動壁に電圧を印加することにより該駆動壁をせん断変形させてチャネル部内のインクを吐出させるようにしたシェアモード型のインクジェットヘッドとして、インクを吐出させるためのアクチュエータを、圧電素子からなる駆動壁とチャネル部とが交互に並設されると共に前面及び後面にそれぞれチャネル部の出口と入口とが対向状に配置される所謂ハーモニカ型のヘッドチップにより構成することで、1枚のウェハーからの取り数が多く、極めて生産性を向上させたインクジェットヘッドが知られている。 As a shear mode type ink jet head in which a voltage is applied to a drive wall that divides the channel portion to shear the drive wall to discharge ink in the channel portion, an actuator for discharging ink is piezoelectric. The drive wall and the channel portion made up of elements are alternately arranged in parallel, and the front and rear surfaces of the channel portion are arranged so as to be opposed to each other by a so-called harmonica type head chip. There are known ink jet heads that have a large number of wafers taken from a wafer and have extremely improved productivity.
このようなインクジェットヘッドのチャネル部は、その入口から出口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となるため、各チャネル部内の駆動壁に形成された電極に電圧を印加するための接続用の電極をヘッドチップの外面まで引き出す必要がある。 Since the channel part of such an ink jet head is a straight type whose size and shape are almost the same in the length direction from the inlet to the outlet, a voltage is applied to the electrodes formed on the drive walls in each channel part. It is necessary to pull out the connection electrode to the outer surface of the head chip.
従来、このような接続用の電極を形成する方法として、特許文献1に記載されているように、ヘッドチップの全面に電極用の金属をめっきした後、不要部分をYAGレーザー等のレーザー光を用いて除去することにより、チャネル部毎に独立した電極をヘッドチップの外面まで引き出す方法が知られている。
しかしながら、特許文献1に記載の方法では、めっきの不要部分を除去するために、微細なチャネル部間に沿ってトリミングしなくてはならないため、極めて作業困難である上に、高価なレーザートリミング装置を必要とするため、製造コストも増加する問題がある。
However, in the method described in
このため、各チャネル部の駆動壁に電極が形成されたヘッドチップの上面又は下面に、予め接続用の電極をめっき法等により各チャネル部に対応するように選択的に形成しておき、このヘッドチップの前面又は後面から、電極形成用金属を蒸着法又はスパッタ法により、角度を変えて複数回適用することで、各チャネル部内の電極とヘッドチップの上面又は下面の電極とを電気的に接続させる方法が考えられるが、各チャネル部内の電極とヘッドチップの上面又は下面の電極との位置合わせが困難である上に、ヘッドチップの上面又は下面に接続用の電極を形成する工程と、この接続用の電極を各チャネル部内の電極と電気的に接続させる工程とを要するため、工数が増加する問題がある。 For this reason, on the upper surface or the lower surface of the head chip on which the electrode is formed on the drive wall of each channel portion, a connection electrode is selectively formed in advance so as to correspond to each channel portion by plating or the like. By applying the electrode forming metal from the front surface or the rear surface of the head chip multiple times at different angles by vapor deposition or sputtering, the electrodes in each channel portion and the electrodes on the upper or lower surface of the head chip are electrically connected. Although a method of connecting is conceivable, it is difficult to align the electrode in each channel portion with the electrode on the upper surface or the lower surface of the head chip, and the step of forming an electrode for connection on the upper surface or the lower surface of the head chip; Since this connection electrode requires a step of electrically connecting the electrodes in each channel portion, there is a problem that man-hours increase.
そこで、本発明は、所謂ハーモニカタイプのヘッドチップの上面又は下面に、各チャネル部内の駆動壁に形成された電極と電気的に接続する電極を、工数を格別増加させることなく、簡易な方法で容易に引き出す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。 Therefore, the present invention provides a simple method without significantly increasing the number of man-hours on the upper or lower surface of a so-called harmonica type head chip, which is electrically connected to the electrode formed on the drive wall in each channel portion. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an inkjet head that can be easily pulled out.
本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。 Other problems of the present invention will become apparent from the following description.
上記課題は、以下の各発明によって解決される。 The above problems are solved by the following inventions.
請求項1記載の発明は、上部基板と下部基板とを有し、圧電素子からなる駆動壁とチャネル部とが交互に並設されると共に前面及び後面にそれぞれチャネル部の出口と入口とが対向状に配置されてなるヘッドチップを有するインクジェットヘッドの製造方法であって、 圧電素子を含む前記下部基板に前記圧電素子側から溝を加工することにより前記チャネル部と前記駆動壁とを形成する工程と、
前記溝が加工された前記下部基板の前記駆動壁を含む前記溝の内面全体に駆動電極を形成する工程と、
前記駆動電極が形成された前記下部基板の前記駆動壁の上面に前記上部基板を固着して前記ヘッドチップを作製する工程と、
前記ヘッドチップにおける前記下部基板の外側面に、前記各チャネル部とほぼ同一幅、同一ピッチの凹部が前記各チャネル部と同数並列されたスペーサーを、前記凹部が前記ヘッドチップ側となるように重ね合わせる工程と、
前記ヘッドチップの前記各チャネル部の前面又は後面に対し、金属膜を形成しない領域をマスクした後、少なくとも斜め方向から蒸着又はスパッタ法により金属膜を選択的に形成することにより、前記溝の底部側から前記ヘッドチップの前面又は後面と前記スペーサーの前記凹部内の前記下部基板の外側面とに亘って、前記各チャネル部内の前記駆動電極と電気的に接続する接続用電極を形成する工程とを有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。
The invention described in
Forming a drive electrode on the entire inner surface of the groove including the drive wall of the lower substrate in which the groove is processed ;
Attaching the upper substrate to an upper surface of the drive wall of the lower substrate on which the drive electrode is formed, and producing the head chip;
On the outer surface of the lower substrate of the head chip, a spacer having approximately the same width and the same number of recesses as the channel portions arranged in parallel with the channel portions is overlapped so that the recesses are on the head chip side. Combining the steps,
By masking a region where the metal film is not formed on the front surface or the rear surface of each channel portion of the head chip, the metal film is selectively formed at least in an oblique direction by vapor deposition or sputtering, thereby forming the bottom of the groove. over from the side on the outer surface of the lower substrate in the recess of the spacer and the front or rear surface of the head chip, and forming the drive electrodes and the connecting electrodes electrically connected within the respective channel portions It is a manufacturing method of the inkjet head characterized by having.
請求項2記載の発明は、上部基板と下部基板とを有し、圧電素子からなる駆動壁とチャネル部とが交互に並設されると共に前面及び後面にそれぞれチャネル部の出口と入口とが対向状に配置されてなるヘッドチップを有するインクジェットヘッドの製造方法であって、
圧電素子を含む前記下部基板に前記圧電素子側から溝を加工することにより前記チャネル部と前記駆動壁とを形成する工程と、
前記溝が加工された前記下部基板の前記駆動壁を含む前記溝の内面全体に駆動電極を形成する工程と、
前記駆動電極が形成された前記下部基板の前記駆動壁の上面に前記上部基板を固着して前記ヘッドチップを作製する工程と、
前記ヘッドチップにおける前記下部基板の外側面に、前記各チャネル部とほぼ同一幅、同一ピッチの凹部が前記各チャネル部と同数並列されたスペーサーを、前記凹部が前記ヘッドチップ側となるように重ね合わせる工程と、
前記ヘッドチップの前記各チャネル部の前面又は後面に対し、金属膜を形成しない領域をマスクするための選択的に開口が形成されてなる感光性ドライフィルムを貼着した後、少なくとも斜め方向から蒸着又はスパッタ法により金属膜を選択的に形成することにより、前記溝の底部側から前記ヘッドチップの前面又は後面と前記スペーサーの前記凹部内の前記下部基板の外側面とに亘って、前記各チャネル部内の前記駆動電極と電気的に接続する接続用電極を形成する工程とを有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。
The invention described in
Forming the channel portion and the drive wall by processing a groove from the piezoelectric element side in the lower substrate including the piezoelectric element;
Forming a drive electrode on the entire inner surface of the groove including the drive wall of the lower substrate in which the groove is processed ;
Attaching the upper substrate to an upper surface of the drive wall of the lower substrate on which the drive electrode is formed, and producing the head chip;
On the outer surface of the lower substrate of the head chip, a spacer having approximately the same width and the same number of recesses as the channel portions arranged in parallel with the channel portions is overlapped so that the recesses are on the head chip side. Combining the steps,
After adhering a photosensitive dry film in which openings are selectively formed for masking a region where a metal film is not formed on the front surface or the rear surface of each channel portion of the head chip, vapor deposition is performed at least from an oblique direction. Alternatively, by selectively forming a metal film by a sputtering method, each channel extends from the bottom side of the groove to the front or rear surface of the head chip and the outer surface of the lower substrate in the recess of the spacer. And a step of forming a connection electrode that is electrically connected to the drive electrode in the section.
請求項3記載の発明は、前記接続用電極は、前記金属膜によって前記各チャネル部の幅よりも幅広状に形成することにより、前記チャネル部内の前記駆動電極のうちの前記駆動壁に形成された部分と前記下部基板側の部分とに繋がるよう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。
According to a third aspect of the present invention, the connection electrode is formed on the drive wall of the drive electrodes in the channel portion by forming the connection electrode wider than the width of each channel portion by the metal film. 3. The method of manufacturing an ink jet head according to
請求項4記載の発明は、前記接続用電極は、前記金属膜によって前記各チャネル部よりも幅狭状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。 A fourth aspect of the present invention is the method of manufacturing an ink jet head according to the first or second aspect, wherein the connecting electrode is formed narrower than the channel portions by the metal film.
請求項5記載の発明は、前記駆動電極が、Niを少なくとも含む金属を有し、前記接続用電極が、Alを少なくとも含む金属を有することを特徴とする請求項1〜4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。 According to a fifth aspect of the invention, the drive electrodes has at least containing metal Ni, the connecting electrodes, according to claim 1-4 for, characterized in that it comprises at least comprising metal Al This is a method for manufacturing the inkjet head.
請求項6記載の発明は、前記駆動電極が、2種以上の金属層からなる積層構造であり、最上層がAuを少なくとも含む金属であることを特徴とする請求項1〜4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。 According to a sixth aspect of the invention, the drive electrodes is a laminated structure consisting of two or more metal layers, to claim 1-4 for, characterized in that the top layer is at least including metal Au It is a manufacturing method of the described inkjet head.
請求項7記載の発明は、それぞれ1列のチャネル部を有する駆動電極を形成した後のヘッドチップ同士を2段に重ね合わせることにより、2列のチャネル部を有する一つのヘッドチップを形成する工程を有することを特徴とする請求項1〜6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。 The invention according to claim 7 is a process of forming one head chip having two rows of channel portions by superimposing the head chips after forming the drive electrodes each having one row of channel portions in two stages. It is a manufacturing method of the inkjet head in any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned.
本発明によれば、所謂ハーモニカタイプのヘッドチップの上面又は下面に、各チャネル部内の駆動壁に形成された電極と電気的に接続する電極を、電極形成のための工数を格別増加させることなく、また、レーザーを用いて金属を微細に除去する必要もなく、簡易な方法で容易に引き出し形成することができる。 According to the present invention, an electrode that is electrically connected to an electrode formed on a drive wall in each channel portion on the upper surface or the lower surface of a so-called harmonica type head chip without significantly increasing the man-hour for electrode formation. Moreover, it is not necessary to remove the metal finely using a laser, and it can be easily drawn out by a simple method.
以下、本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法の一例について図面に基づいて説明する。 Hereinafter, an example of a method for manufacturing an inkjet head according to the present invention will be described with reference to the drawings.
なお、本明細書においては、ヘッドチップ1からインクが吐出される側の面を「前面」といい、その反対側の面を「後面」という。また、ヘッドチップ1において並設されるチャネル部を挟んで上下に位置する外側面をそれぞれ「上面」及び「下面」という。本明細書では、図示されるヘッドチップ1の上側の面を上面とし、下側の面を下面とする。
In this specification, the surface on the side where ink is ejected from the
まず、図1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2枚の圧電材料基板12a、12bを積層した圧電素子12を、セラミック基板からなる下部基板11に貼り付けた積層体を形成する。
First, as shown in FIG. 1, a
このような圧電素子12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、特にチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)が好ましい。
As a piezoelectric material used for such a
なお、図示しないが、下部基板11と圧電材料基板12bは同一であってもよく、この場合は圧電材料基板12bを下部基板11に相当する分の厚みを有するものを使用することで、分極方向を異ならせた2枚の圧電材料基板により積層体を構成すればよい。
Although not shown, the
次に、図2に示すように、この積層体の上面にスピンコート法によりレジスト100をコーティングする。
Next, as shown in FIG. 2, a
その後、図3に示すように、上記圧電素子12の側から円盤状の砥石(ダイシングブレード)を用いて互いに平行な溝151、151・・・を研削加工する。この溝151は、その長さ方向に亘って略均一な深さであり、長さ方向に亘って溝151の断面形状がほぼ変わらないストレートな溝である。溝151の数は、図示例では4本を示しているが、その数は限定されない。加工する溝151の数は、例えば258本の加工を行うと、257本の駆動壁14と256本のチャネル部用の溝151及び両側に1本ずつの余りの溝151が形成される。
Then, as shown in FIG. 3,
その後、各溝151内に駆動壁14に電圧印加するための駆動電極となる金属膜を形成する。この金属膜用の金属としては、Ni(ニッケル)、Co(コバルト)、Cu(銅)、Al(アルミニウム)等があるが、NiやCuが好ましく、特に好ましくは低コスト且つ耐食性に優れる点でNiを少なくとも含む金属を用いることである。
Thereafter, a metal film serving as a drive electrode for applying a voltage to the
金属膜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)等が挙げられるが、めっき法によるものが好ましく、特に無電解めっきにより形成することが好ましい。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。また、無電解めっきは少なくともNiを含む金属膜を容易に形成することができる。特に無電解めっき後は、洗浄工程やレジスト除去工程等によって金属膜が洗浄水やアルカリに浸されることになるが、Niはこれらに対する耐食性にも優れている。 Examples of the method for forming the metal film include a vapor deposition method, a sputtering method, a plating method, a CVD (chemical vapor reaction method), and the like. A method using a plating method is preferable, and an electroless plating method is particularly preferable. By electroless plating, a uniform and pinhole-free metal film can be formed. Also, electroless plating can easily form a metal film containing at least Ni. In particular, after electroless plating, the metal film is immersed in cleaning water or alkali by a cleaning process, a resist removal process, or the like, but Ni is also excellent in corrosion resistance against these.
無電解めっきによる金属膜の形成においては、Ni−Pめっき又はNi−Bめっきを単独で使用してもよいし、あるいはNi−PとNi−Bを重層して積層構造としてもよい。更に、積層構造とする場合は、Ni−Pめっき又はNi−Pめっきを下層として、最上層にAu(金)を電解めっき、無電解めっき又は蒸着により形成してもよい。この場合は、金属膜の表面がAuとなるため、より耐食性に優れ、金属膜表面の酸化を防ぐことができると共に、後述する接続用電極との電気的接続を安定にすることができる。また、金属膜全体をAuとする場合に比べて低コストに金属膜を形成することができる。 In the formation of the metal film by electroless plating, Ni-P plating or Ni-B plating may be used alone, or Ni-P and Ni-B may be stacked to form a laminated structure. Further, in the case of a laminated structure, Ni—P plating or Ni—P plating may be used as a lower layer, and Au (gold) may be formed as an uppermost layer by electrolytic plating, electroless plating, or vapor deposition. In this case, since the surface of the metal film is Au, the corrosion resistance is further improved, oxidation of the surface of the metal film can be prevented, and electrical connection with a connection electrode described later can be stabilized. Also, the metal film can be formed at a lower cost than when the entire metal film is made of Au.
金属膜の厚みは0.5〜5μmの範囲が好ましい。 The thickness of the metal film is preferably in the range of 0.5 to 5 μm.
次いで、リムーバーでレジストを溶解除去することにより、各溝151の内面、すなわち、駆動壁14の両側面及び溝151の底面に金属膜による駆動電極16が形成され、各駆動壁14の上部には電極が形成されない図4の状態となる。各駆動壁14は、分極方向の異なる圧電素子12により形成されているため、この駆動壁14を間に挟んだ両駆動電極16から電圧を印加すると、各駆動壁14はくの字状にせん断変形する。この駆動壁14のせん断変形により、各溝151により構成される後述するチャネル部15内のインクに吐出のための圧力が付与される。
Next, by removing the resist with a remover, drive
なお、ここでは、駆動電極16の形成方法としてスピンコート法によってコーティングされる液状のレジストを用いて行う例を示したが、これに限定されるものではなく、他の方法として、液状のレジストの代わりにドライフィルムレジストを用い、真空蒸着によりAl層を全面に形成した後、溶剤でドライフィルムレジストと共に、ドライフィルムレジスト上のAl層を除去するリフトオフ法でも同様な駆動電極16をパターン形成することができる。このとき、望ましくはAl層の上に連続してAuを蒸着するとよい。
Here, an example in which a liquid resist coated by a spin coating method is used as a method of forming the
駆動電極16を形成した後、別途用意したセラミック基板からなる上部基板13をエポキシ系接着剤を用いて各駆動壁14の上面側に固着する。図5は上部基板13を固着した後の状態を示す。これにより、上部基板13と下部基板11との間に駆動壁14と溝151によって形成されたチャネル部15とが交互に並設されたヘッド基板aを形成する。
After the
次に、かかるヘッド基板aを、図5に示すように、チャネル部15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1、1、1・・・を作成する。
Next, as shown in FIG. 5, the head substrate a is cut along cut lines C1, C2, C3,... Substantially orthogonal to the length direction of the
このようにして得られたヘッドチップ1の外側面に各駆動電極16と電気的に接続する電極を形成するには、まず、一つのヘッドチップ1の上面又は下面に、図6に示すようにスペーサー200を重ね合わせる。ここではヘッドチップ1の下部基板11側に重ね合わせた場合を示している。これは、後述する接続用電極の形成時に、チャネル部15内に形成されている駆動電極16のうち、下部基板11側(図4に示す溝151の底部側)に形成された部分と接続用電極とを電気的に接続させるためである。図示するように、駆動電極16がチャネル部15内の下部基板11側にも形成されていると、この駆動用電極16と電気的に接続する接続用電極の取り出しを、駆動電極16の下部基板11側(図4に示す溝151の底部側)に形成された部分から下部基板11の前面側又は後面側の端面を介して引き出すだけで簡単に行うことができる。
In order to form electrodes that are electrically connected to the
なお、以降に図示するヘッドチップ1は、説明の便宜上、下部基板11側を図示上側に示している。
Note that the
スペーサー200は、セラミック、プラスチック等の適宜の材質により、ヘッドチップ1とほぼ同じ幅、且つヘッドチップ1のチャネル部15の長さとほぼ同じ長さに形成され、その一面に、ヘッドチップ1のチャネル部15とほぼ同一幅、同一ピッチの凹部201が各チャネル部15と同数並列に形成されている。従って、凹部201が形成された面をヘッドチップ1の下部基板11と接するように配置させ、更に、ヘッドチップ1の前面又は後面側を面一状に揃えて互いに重ね合わせると、ヘッドチップ1の各チャネル部15とスペーサー200の各凹部201との位置は、上下に合致するように配置される。ここでは、ヘッドチップ1の前面側を面一状に揃えた場合を示している。
The
次いで、このヘッドチップ1とスペーサー200とを重ね合せた物の前面から、接続用電極を形成するための金属膜を、スペーサー200を利用することで選択的に形成する。この接続用電極を形成するための金属膜を選択的に形成するには、蒸着法を用いることができる。この金属としては、駆動電極16を形成するための金属と同一の金属を用いることができるが、蒸着の容易性からはAl、Au等が好適である。
Next, a metal film for forming a connection electrode is selectively formed by using the
Alを用いる場合は、Al単独でもAl合金でもよい。また、2種以上の複数の金属による積層構造としてもよく、この場合は、低コストで耐食性に優れた接続用電極とするため、Al若しくはAl合金からなる層を下層とし、最上層にAuを形成した積層構造とすることが好ましい。 When Al is used, Al alone or an Al alloy may be used. In addition, in order to obtain a connection electrode with low cost and excellent corrosion resistance, a layer made of Al or an Al alloy is used as a lower layer, and Au is used as the uppermost layer. It is preferable to have a laminated structure formed.
この接続用電極を形成するための金属膜を選択的に蒸着させる際には、図7に示すように、上記ヘッドチップ1とスペーサー200とを重ね合せた物の前面に感光性ドライフィルム300を貼着し、金属膜を形成しない領域をマスクすることが好ましい。感光性ドライフィルム300には、蒸着金属を適用させる領域、具体的には、ヘッドチップ1の前面におけるチャネル部15の開口部を含むその周辺から、該チャネル部15に対応するスペーサー200の凹部201の前面における開口部を含むその周辺とに亘る領域に相当する開口301が形成されており、各開口301をそれぞれヘッドチップ1のチャネル部15及びそれに対応するスペーサー200の凹部201に対応させて貼着する。開口301は、公知の感光性ドライフィルムの露光・現像プロセスによって作製した。
When the metal film for forming the connection electrode is selectively deposited, as shown in FIG. 7, a photosensitive
接続用電極を形成するための金属の蒸着は、この感光性ドライフィルム300側から行う。このとき、図8に示すように、ヘッドチップ1の前面と垂直方向に対してヘッドチップ1の上部基板13側に角度θだけ傾斜した斜め方向Aと、同じくヘッドチップ1の前面と垂直方向に対してスペーサー200側に角度θだけ傾斜した斜め方向Bとからそれぞれ行う。接続用電極を積層構造とする場合は、積層回数だけ上記の蒸着作業を繰り返せばよい。
The metal vapor deposition for forming the connection electrode is performed from the photosensitive
図8に示す斜め方向Aから金属の蒸着を行うと、感光性ドライフィルム300の開口301を通して、下部基板11の前面に金属膜17aが形成されると共に、蒸着金属がチャネル部15内に斜めに入り込むことによって、その下部基板11内面の駆動電極16における前面側近傍にも金属膜17bが形成され、次いで、図8に示す斜め方向Bから金属の蒸着を行うと、感光性ドライフィルム300の開口301を通して、上記金属膜17aの表面に金属膜18aが形成されると共に、蒸着金属がスペーサー200の凹部201内に斜めに入り込むことによって、その凹部201内に臨む下部基板11の上面における前面側近傍にも金属膜18bが形成される。
When metal is deposited from the oblique direction A shown in FIG. 8, the metal film 17 a is formed on the front surface of the
金属を蒸着する順序は、上記とは逆に、斜め方向Bの次に斜め方向Aから行うようにしてもよい。 The order of depositing the metal may be performed from the diagonal direction A next to the diagonal direction B, contrary to the above.
その後、感光性ドライフィルム300を剥離し、ヘッドチップ1からスペーサー200を取り外すと、図9に示すように、ヘッドチップ1の前面と上面とに亘って、各チャネル部15内の駆動電極16と電気的に接続する金属膜17a、17b、18a、18bからなる接続用電極19が形成される。ここでの接続用電極19は、チャネル部15の幅よりも若干幅広状の開口301により形成されるため、チャネル部15内の駆動電極16のうちの駆動壁14にそれぞれ密着形成された部分とこれらの部分を繋ぐように形成された下部基板11側の部分とで繋がるように形成されるので、駆動電極16との電気的接続が確実になる。
After that, when the photosensitive
このように、接続用電極19は、従来のように金属膜をレーザーを用いて微細に除去加工する必要がなく、また、ヘッドチップ1の上面又は下面に予め接続用電極を形成しておく必要もなく、金属の蒸着方向を工夫するだけで形成できるため、電極形成のための工数を格別増加させることもなく、簡易な方法で容易に各チャネル部15内から電極を引き出すことが可能である。
As described above, the
接続用電極19とするための金属膜の形成方法としては、蒸着以外にスパッタ法を用いることもできる。スパッタ法の場合、斜め方向を含むランダムな方向より金属膜形成原子が入射するので、蒸着のように角度を2回に分けて行う必要は必ずしもないが、凹部201の奥まで電極を形成したい場合、すなわちヘッドチップ1の上面における接続用電極19の長さを長くしたい場合は、蒸着同様に角度を変えてスパッタを行う方が好ましい。
As a method for forming a metal film for forming the
この接続用電極19のヘッドチップ1の上面における長さは、図示しないFPC(フレキシブルプリント基板)等を用いて駆動回路と電気的に接続する際の接続作業性を考慮して、50μm〜1000μmであることが好ましく、ヘッドチップ1の上面における接続用電極19の長さが上記範囲となるように、スペーサー200の凹部201の深さ及び斜め方向から蒸着する際の上記角度θを適宜調整すればよい。
The length of the
一例を挙げれば、スペーサー200の凹部201の深さを200μm、蒸着時の角度θを45°とした場合、ヘッドチップ1の上面における接続用電極19の長さは200μmとなり、FPC等を用いた駆動回路との電気的接続をこの接続用電極19を用いて行うことが可能となる。
For example, when the depth of the
なお、一つのヘッドチップ1毎に上述の通りにスペーサー200を重ね合わせた物を更に複数重ね合わせることにより、一度に複数のヘッドチップ1に対して同時に斜め方向A及びBから接続用電極を形成するための金属を蒸着するようにしてもよい。
In addition, by overlapping a plurality of the objects in which the
このようにして接続用電極19が形成されたヘッドチップ1には、図10に示すように、その前面に、各チャネル部15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を接合する。また、ヘッドチップ1の後面には、各チャネル部15にインクを分配するインク供給室を構成するインクマニホールド3を接合する。その後、図示しないが、接続用電極19にFPCを異方性導電フィルムを用いて接合することで、このFPCを介して駆動回路との電気的接続を行う。
As shown in FIG. 10, the
図11は、本発明に係る製造方法の別の態様を示している。同図は、接続用電極19を形成する際のヘッドチップ1とスペーサー200とを重ね合せた物を前面から見た図である。図7と同一符号は同一構成を示しているので、それらの詳細な説明は省略する。
FIG. 11 shows another embodiment of the manufacturing method according to the present invention. The figure is a view of the
ここでも、図7及び図8に示したように、ヘッドチップ1とスペーサー200とを重ね合せた物の前面に感光性ドライフィルム400を貼着することによって斜め方向からの金属の蒸着を行うが、蒸着金属を適用させる領域に相当する感光性ドライフィルム400に形成された開口401は、チャネル部15よりも幅狭状に形成されている。これにより、図8と同様にして斜め方向A、Bから金属の蒸着を行うと、図12に示すように、チャネル部15よりも幅狭状の接続用電極19が形成できる。
Here, as shown in FIGS. 7 and 8, metal deposition from an oblique direction is performed by sticking a photosensitive
これは、チャネル部15内の駆動電極16のうち、下部基板11側(溝151の底部側)に形成されている部分から接続用電極19を取り出すだけで駆動電極16との電気的接続が行えるためである。このようにすれば接続用電極19をチャネル部15よりも幅狭状とすることができるため、隣接する接続用電極19間の短絡の危険性を低減することができると共に、電極の静電容量を小さくできる効果も得られるようになる。
This is because the
図13は、2列のチャネル部15を有するインクジェットヘッドを製造する態様を示しており、接続用電極19を形成する際のスペーサーと重ね合せた状態を示している。図6と同一符号は同一構成を示しているので、それらの詳細な説明は省略する。
FIG. 13 shows an aspect of manufacturing an ink jet head having two rows of
図5に示したヘッド基板aを2つ作製し、互いの上部基板13同士が接するように重ね合わせて固着する。そして、図5と同様にカットラインC1、C2、C3・・・に沿って切断することにより、図13に示されるようヘッドチップ1同士が積層された状態の2列のチャネル部15を持つ一つのヘッドチップ1’を得る。次に、各スペーサー200を、ヘッドチップ1’の下部基板11側にそれぞれ重ね合わせる。これにより、上述したように、各駆動電極16と接続する接続用電極19を、各チャネル部15内の駆動電極16のうちの下部基板11側(溝151の底部側)に形成されている部分と電気的に接続するように取り出すことができる。
Two head substrates a shown in FIG. 5 are produced, and are superposed and fixed so that the
この後、ヘッドチップ1’に対して、図8と同様にして斜め方向A、Bから金属の蒸着を行えば、図14に示すように、上部基板13同士の固着面とそれぞれ反対面側に接続用電極19が形成できる。ここでは、図11、12と同様にチャネル部15よりも幅狭状の接続用電極19を形成した。駆動回路との電気的接続を行うためのFPCは、上部基板13同士の固着面とそれぞれ反対面側で各接続用電極19と電気的に接続すればよい。
Thereafter, when metal is deposited on the head chip 1 'from the oblique directions A and B in the same manner as in FIG. 8, as shown in FIG. A
なお、この態様では、互いに固着される2枚の上部基板13は1枚の基板を上下で共用してもよい。
In this aspect, the two
1、1’:ヘッドチップ
11:下部基板
12:圧電素子
13:上部基板
14:駆動壁
15:チャネル部
16:駆動電極
17a、17b:金属膜
18a、18b:金属膜
19:接続用電極
2:ノズルプレート
21:ノズル孔
3:インクマニホールド
200:スペーサー
201:凹部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
圧電素子を含む前記下部基板に前記圧電素子側から溝を加工することにより前記チャネル部と前記駆動壁とを形成する工程と、
前記溝が加工された前記下部基板の前記駆動壁を含む前記溝の内面全体に駆動電極を形成する工程と、
前記駆動電極が形成された前記下部基板の前記駆動壁の上面に前記上部基板を固着して前記ヘッドチップを作製する工程と、
前記ヘッドチップにおける前記下部基板の外側面に、前記各チャネル部とほぼ同一幅、同一ピッチの凹部が前記各チャネル部と同数並列されたスペーサーを、前記凹部が前記ヘッドチップ側となるように重ね合わせる工程と、
前記ヘッドチップの前記各チャネル部の前面又は後面に対し、金属膜を形成しない領域をマスクした後、少なくとも斜め方向から蒸着又はスパッタ法により金属膜を選択的に形成することにより、前記溝の底部側から前記ヘッドチップの前面又は後面と前記スペーサーの前記凹部内の前記下部基板の外側面とに亘って、前記各チャネル部内の前記駆動電極と電気的に接続する接続用電極を形成する工程とを有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。 A head chip having an upper substrate and a lower substrate, in which drive walls made of piezoelectric elements and channel portions are alternately arranged, and outlets and inlets of the channel portions are arranged oppositely on the front and rear surfaces, respectively. A method of manufacturing an inkjet head having
Forming the channel portion and the drive wall by processing a groove from the piezoelectric element side in the lower substrate including the piezoelectric element;
Forming a drive electrode on the entire inner surface of the groove including the drive wall of the lower substrate in which the groove is processed ;
Attaching the upper substrate to an upper surface of the drive wall of the lower substrate on which the drive electrode is formed, and producing the head chip;
On the outer surface of the lower substrate of the head chip, a spacer having approximately the same width and the same number of recesses as the channel portions arranged in parallel with the channel portions is overlapped so that the recesses are on the head chip side. Combining the steps,
By masking a region where the metal film is not formed on the front surface or the rear surface of each channel portion of the head chip, the metal film is selectively formed at least in an oblique direction by vapor deposition or sputtering, thereby forming the bottom of the groove. over from the side on the outer surface of the lower substrate in the recess of the spacer and the front or rear surface of the head chip, and forming the drive electrodes and the connecting electrodes electrically connected within the respective channel portions A method of manufacturing an ink jet head, comprising:
圧電素子を含む前記下部基板に前記圧電素子側から溝を加工することにより前記チャネル部と前記駆動壁とを形成する工程と、
前記溝が加工された前記下部基板の前記駆動壁を含む前記溝の内面全体に駆動電極を形成する工程と、
前記駆動電極が形成された前記下部基板の前記駆動壁の上面に前記上部基板を固着して前記ヘッドチップを作製する工程と、
前記ヘッドチップにおける前記下部基板の外側面に、前記各チャネル部とほぼ同一幅、同一ピッチの凹部が前記各チャネル部と同数並列されたスペーサーを、前記凹部が前記ヘッドチップ側となるように重ね合わせる工程と、
前記ヘッドチップの前記各チャネル部の前面又は後面に対し、金属膜を形成しない領域をマスクするための選択的に開口が形成されてなる感光性ドライフィルムを貼着した後、少なくとも斜め方向から蒸着又はスパッタ法により金属膜を選択的に形成することにより、前記溝の底部側から前記ヘッドチップの前面又は後面と前記スペーサーの前記凹部内の前記下部基板の外側面とに亘って、前記各チャネル部内の前記駆動電極と電気的に接続する接続用電極を形成する工程とを有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。 A head chip having an upper substrate and a lower substrate, in which drive walls made of piezoelectric elements and channel portions are alternately arranged, and outlets and inlets of the channel portions are arranged oppositely on the front and rear surfaces, respectively. A method of manufacturing an inkjet head having
Forming the channel portion and the drive wall by processing a groove from the piezoelectric element side in the lower substrate including the piezoelectric element;
Forming a drive electrode on the entire inner surface of the groove including the drive wall of the lower substrate in which the groove is processed ;
Attaching the upper substrate to an upper surface of the drive wall of the lower substrate on which the drive electrode is formed, and producing the head chip;
On the outer surface of the lower substrate of the head chip, a spacer having approximately the same width and the same number of recesses as the channel portions arranged in parallel with the channel portions is overlapped so that the recesses are on the head chip side. Combining the steps,
After adhering a photosensitive dry film in which openings are selectively formed for masking a region where a metal film is not formed on the front surface or the rear surface of each channel portion of the head chip, vapor deposition is performed at least from an oblique direction. Alternatively, by selectively forming a metal film by a sputtering method, each channel extends from the bottom side of the groove to the front or rear surface of the head chip and the outer surface of the lower substrate in the recess of the spacer. Forming a connection electrode that is electrically connected to the drive electrode in the section.
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