JP5029760B2

JP5029760B2 - インクジェットヘッド

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Publication number: JP5029760B2
Application number: JP2010511936A
Authority: JP
Inventors: 慎一川口
Original assignee: Konica Minolta IJ Technologies Inc
Current assignee: Konica Minolta IJ Technologies Inc
Priority date: 2008-05-15
Filing date: 2009-04-21
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2029-04-21
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Description

本発明はインクジェットヘッドに関し、詳しくは、チャネル内の駆動電極と駆動回路との間の電気的接続を容易に行い得るようにしたインクジェットヘッドに関する。

従来、チャネルを区画する駆動壁に形成した電極に電圧を印加することにより駆動壁をせん断変形させ、そのとき発生する圧力を利用してチャネル内のインクをノズルから吐出させるようにしたインクジェットヘッドとして、前面及び後面にそれぞれチャネルの開口部が配置された所謂ハーモニカ型のヘッドチップを有するものが知られている。

このようなハーモニカ型のヘッドチップでは、如何にして各駆動電極と駆動回路との電気的接続を行うかが課題となる。

例えば、従来、チャネルの上部を閉蓋するヘッドチップのカバー基板に貫通電極を設けることにより、各チャネル内の駆動電極をヘッドチップのカバー基板表面に引き出し、このカバー基板の表面においてＦＰＣ等によって各駆動電極と駆動回路との電気的接続を図るようにしたインクジェットヘッドが提案されている（特許文献１）。

しかし、カバー基板に貫通電極を設けることは、貫通孔の開設作業、貫通孔内への導電材の埋設作業等といった困難な作業を必要とする。このため、インクが吐出される面と反対側の面であるヘッドチップ後面に各駆動電極と導通する接続電極を引き出し形成し、このヘッドチップ後面に配線基板を接合させ、配線基板の端部にＦＰＣを接合することにより、各駆動電極と駆動回路との電気的接続を行うようにしたインクジェットヘッドも提案されている（特許文献２）。

このようにヘッドチップの後面に駆動電極と導通する接続電極を各チャネルから引き出し形成することは、一般的な金属薄膜のパターニング方法を用いて行うことができるため、カバー基板に貫通電極を設けるものに比べ、簡単且つ高精度に接続電極を形成することが可能である。

特開２００４−９０３７４号公報特開２００６−８２３９６号公報

しかし、複数のチャネルによって構成されるチャネル列が２列以上並設されることにより高密度化が図られたヘッドチップの場合、チャネル列が隣接しているために、接続電極をヘッドチップの端部まで引き出すことが難しい問題がある。例えばＡ列及びＢ列の２列のチャネル列を有するヘッドチップの場合、Ｂ列のチャネルからの接続電極は、Ａ列を越えた側のヘッドチップの端部に引き出すことが難しい。Ａ列のチャネル列を越えなくてはならないためである。

この場合、Ｂ列のチャネルの接続電極をＡ列の各チャネルの間を通すようにパターニングすることも考えられるが、極めて微細なチャネルの間を通し、且つ、Ａ列の各チャネル内の駆動電極とショートしないようにパターニングすることが難しい問題がある。特に、チャネルが微細ピッチで高密度に配設されたものでは、隣接する２つのチャネルの隙間は極めて狭小であり、Ｂ列のチャネルの接続電極をショートや断線のおそれなくＡ列のチャネル間を通ってヘッドチップの端部まで引き出すことは極めて困難を要する。

従って、チャネル列が複数列設けられたハーモニカ型のヘッドチップにおいても、チャネル内の駆動電極と導通する接続電極をヘッドチップ後面の端部にまとめて並設させることにより、駆動回路からの駆動信号を印加するための配線との電気的接続時の容易化を図ることが望まれている。

そこで、本発明は、チャネル列が複数列設けられたハーモニカ型のヘッドチップ後面の端部に、チャネル内の駆動電極と導通する接続電極を並設させることにより、駆動回路からの駆動信号を印加するための配線との電気的接続時の容易化を図ることができ、また、該配線との接続領域をヘッドチップ後面において広く確保することができるインクジェットヘッド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、チャネルと圧電素子からなる駆動壁が交互に並設されたチャネル列を複数有し、前面及び後面にそれぞれ前記チャネルの開口部が配置されてなるヘッドチップを有し、前記チャネル内に形成された駆動電極に電圧を印加することによって前記駆動壁を変形させ、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であって、前記複数のチャネル列のうちの前記ヘッドチップの端部側に位置するいずれかのチャネル列をＡ列、該Ａ列に隣接するチャネル列をＢ列とするとき、前記ヘッドチップの後面に、前記Ａ列のチャネルの駆動電極と導通するＡ列用接続電極が該チャネルから前記ヘッドチップの端部にかけて配列されると共に、前記Ｂ列のチャネルの駆動電極と導通するＢ列用接続電極が該チャネルから前記Ａ列のチャネル列を跨いで前記ヘッドチップの端部にかけて前記Ａ列用接続電極と並列するように配列されており、前記Ａ列用接続電極及び前記Ｂ列用接続電極は、絶縁層の表裏の一方の面に金属膜層が形成され該絶縁層の表裏の導通を取ることのできる積層体を用いて、前記Ａ列のチャネル列と前記ヘッドチップの端部との間において前記金属膜層が表面に露出するように配列され、該金属膜層の露出部分が駆動回路からの駆動信号を印加するための配線の接続領域とされていることを特徴とするインクジェットヘッドである。

請求項２記載の発明は、前記接続領域に、駆動回路からの駆動信号を印加するための配線が形成された配線基板が接着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である。

請求項３記載の発明は、前記チャネル列は４列であり、前記ヘッドチップの端部側に位置する２つのチャネル列をそれぞれＡ列、内側に位置する２つのチャネル列をそれぞれＢ列と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である。

請求項４記載の発明は、前記Ａ列及びＢ列の各チャネル列は、インクを吐出する吐出チャネルとインクを吐出しない空気チャネルとが交互に配置されると共に、前記Ａ列のチャネル列と前記Ｂ列のチャネル列とで前記吐出チャネル及び前記空気チャネルが１ピッチずれて配置されており、前記Ａ列用接続電極及び前記Ｂ列用接続電極は、前記吐出チャネル内の駆動電極とそれぞれ導通しており、前記Ｂ列用接続電極は、前記Ａ列のチャネル列の前記空気チャネルの後面側の開口部を閉塞していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のインクジェットヘッドである。

請求項５記載の発明は、前記チャネルは、全てインクを吐出する吐出チャネルであり、前記Ａ列の各チャネルと前記Ｂ列の各チャネルとが半ピッチずれて配置されており、前記Ａ列用接続電極及び前記Ｂ列用接続電極は、全ての前記チャネル内の駆動電極と導通しており、前記Ｂ列用接続電極は、前記Ａ列のチャネルの間を通って前記Ａ列用接続電極と並列するように配列されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のインクジェットヘッドである。

請求項６記載の発明は、前記積層体は、前記絶縁層を貫通する貫通電極によって表裏の導通を取る構成であ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である。

請求項７記載の発明は、前記積層体の前記絶縁層は、ドライエッチング可能な有機フィルムからな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である。

請求項８記載の発明は、前記積層体は、表面がポリパラキシリレン又はその誘導体による膜によってコーティングされていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のインクジェットヘッドである。

本発明によれば、チャネル列が複数列設けられたハーモニカ型のヘッドチップ後面の端部に、チャネル内の駆動電極と導通する接続電極を並設させることにより、駆動回路からの駆動信号を印加するための配線との電気的接続時の容易化を図ることができ、また、該配線との接続領域をヘッドチップ後面において広く確保することができるインクジェットヘッドを提供することができる。

特に本発明によれば、４列のチャネル列を有するインクジェットヘッドでも、駆動回路からの駆動信号を印加するための配線との電気的接続時の容易化を図ることが可能であり、高解像度且つ高速記録が可能なインクジェットヘッドを提供することができる。

第１の実施形態に係るインクジェットヘッドを後面側から見た斜視図（ａ）は図１の(i)−(i)線断面図、（ｂ）は図１の(ii)−(ii)線断面図ヘッドチップの製造例を説明する図ヘッドチップの製造例を説明する図ヘッドチップの製造例を説明する図ヘッドチップの製造例を説明する図第２の実施形態に係るインクジェットヘッドの背面図（ａ）は図７の(iii)−(iii)線断面図、（ｂ）は図７の(iv)−(iv)線断面図第３の実施形態に係るインクジェットヘッドの背面図第４の実施形態に係るインクジェットヘッドの背面図図１０の(v)−(v)線断面図積層体の他の形態を示す断面図

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。
（第１の実施形態）
図１は、本発明に係るインクジェットヘッドを後面側から見た分解斜視図、図２（ａ）は、図１の(i)−(i)線断面図、図２（ｂ）は図１の(ii)−(ii)線断面図である。断面図において接着剤層は図示省略している。

図中、１はヘッドチップ、２はヘッドチップ１の前面に接合されたノズルプレート、２１はノズルプレート２に形成されたノズルである。

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を挟んで図示上下に位置する外側面をそれぞれ「上面」及び「下面」という。

ヘッドチップ１には、圧電素子からなる駆動壁１１とチャネル１２、１３とが交互に並設されたチャネル列が、図示上下に２列に並設されている。各チャネル列を構成するチャネル数は何ら限定されない。

ここでは、図示下側に位置するチャネル列をＡ列、上側に位置するチャネル列をＢ列とする。

このヘッドチップ１は、各チャネル列が、チャネル一つおきにインクを吐出する吐出チャネル１２とインクを吐出しない空気チャネル１３とが並設されることにより構成された独立チャネルタイプのヘッドチップである。各チャネル１２、１３の形状は、両側壁がヘッドチップ１の上面及び下面に対してほぼ垂直方向に延びており、そして互いに平行である。ヘッドチップ１の前面及び後面には、それぞれ各チャネル１２、１３の前面側の開口部１２１、１３１と後面側の開口部１２２、１３２とが対向している。各チャネル１２、１３は、その後面側の開口部１２２、１３２から前面側の開口部１２１、１３１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。

また、Ａ列のチャネル列とＢ列のチャネル列とは、各吐出チャネル１２と各空気チャネル１３とが１ピッチずれて形成されている。すなわち、図１及び図２に示されるように、ヘッドチップ１を図示上下方向に見た場合、Ａ列の吐出チャネル１２とＢ列の空気チャネル１３とが同一線上に配置され、Ａ列の空気チャネル１３とＢ列の吐出チャネル１２が同一線上に配置される関係となっている。

各チャネル１２、１３の内面全面には、それぞれＮｉ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌ等の金属膜からなる駆動電極１４が密着形成されている。

また、ヘッドチップ１の後面には、Ａ列の全ての空気チャネル１３内の駆動電極１４と導通する１つの共通電極１５Ａが、チャネル列と直交する方向（図示上下方向）のうちの図示上方のＢ列側に向けて引き出し形成され、Ａ列とＢ列との間においてチャネル列方向（図示左右方向）に沿うように延びていると共に、Ｂ列の全ての空気チャネル１３内の駆動電極１４と導通する１つの共通電極１５Ｂが、Ａ列の共通電極１５Ａの引き出し方向と同一方向である図示上方に向けて引き出し形成され、上端部との間においてチャネル列方向（図示左右方向）に沿うように延びている。

なお、Ａ列及びＢ列の各共通電極１５Ａ、１５Ｂは、図１のようにチャネル列毎に個別に形成せず、図示しないが、Ａ列及びＢ列に共通な１本の共通電極とすることもできる。この場合、Ａ列の共通電極をＢ列側に向けて引き出し形成すると共に、Ｂ列の共通電極をＡ列側に向けて引き出し形成し、互いの引き出し先を１つにまとめ、Ａ列とＢ列の間においてチャネル列方向（図示左右方向）に沿って１本の共通電極を形成すればよい。また、共通電極１５Ａ、１５Ｂは、図示左右のヘッドチップ１の端部側で接地用の配線と電気的接続を行えばよい。

更に、ヘッドチップ１の後面には、Ａ列の各吐出チャネル１２内の駆動電極１４と導通するＡ列用の第１の接続電極１６Ａ_１が、共通電極１５Ａの引き出し方向であるＢ列側とは反対方向である図示下方のヘッドチップ１の下端部にかけてそれぞれ個別に引き出し形成され、該下端部側においてＡ列の吐出チャネル１２と等ピッチで並列している。

また、各Ａ列用の第１の接続電極１６Ａ_１の表面には、更にＡ列用の第２の接続電極１６Ａ_２がそれぞれ個別に形成されている。このＡ列用の第２の接続電極１６Ａ_２は、絶縁層３１の一方の面に積層された金属膜層からなり、このＡ列用の第２の接続電極１６Ａ_２と絶縁層３１とで積層体３Ａを構成している。

各積層体３Ａには、絶縁層３１の下面に位置するＡ列用の第１の接続電極１６Ａ_１と上面に位置するＡ列用の第２の接続電極１６Ａ_２との間の導通を図るための貫通電極３２が形成されている。従って、各積層体３Ａは貫通電極３２によって表裏の導通を取ることができるようになっており、Ａ列用の第１の接続電極１６Ａ_１とＡ列用の第２の接続電極１６Ａ_２とを間に絶縁層３１を挟んで導通させている。このＡ列用の第２の接続電極１６Ａ_２の表面が、図示しない駆動回路からの駆動信号を印加するための配線の接続部となる。

一方、Ｂ列の各吐出チャネル１２には、内部の駆動電極１４と電気的に接続するＢ列用の第１の接続電極１６Ｂ_１が、共通電極１５Ｂの引き出し方向と反対方向である図示下方のＡ列側に向けて個別に引き出し形成され、該Ａ列の共通電極１５Ａの手前まで延びてＢ列の吐出チャネル１２と等ピッチで並列している。

また、Ａ列の各空気チャネル１３よりもヘッドチップ１の下端部側で、各Ａ列用の第１の接続電極１６Ａ_１の間に位置するように、高さ調整用金属膜１７が個別に形成されて該Ａ列用の第１の接続電極１６Ａ_１と並列している。この高さ調整用金属膜１７は、Ａ列用の第１の接続電極１６Ａ_１と同一厚さ（同一高さ）で、Ａ列の各空気チャネル１３の下端部近傍からヘッドチップ１の下端部にかけて形成されている。

ヘッドチップ１の後面の下端部側で、Ａ列及びＢ列の２列のチャネル列に対して図示しない駆動回路からの駆動信号を印加するための配線との電気的接続を行うためには、Ｂ列用の第１の接続電極１６Ｂ_１をヘッドチップ１の下端部側まで引き出し、Ａ列用の第２の接続電極１６Ａ_２と並列させる必要がある。このため、Ｂ列用の第１の接続電極１６Ｂ_１からＡ列の共通電極１５Ａ及びＡ列のチャネル列を跨ぎ、ヘッドチップの１の下端部にかけて、Ｂ列用の第２の接続電極１６Ｂ_２が形成されている。

Ｂ列用の第２の接続電極１６Ｂ_２は、絶縁層３１の一方の面に積層された金属膜層からなり、このＢ列用の第２の接続電極１６Ｂ_２と絶縁層３１とで積層体３Ｂを構成している。この絶縁層３１及び金属膜層の厚みは、上記の積層体３Ａを構成している絶縁層３１及び金属膜層とそれぞれ同一厚みに形成されている。積層体３Ｂは、Ｂ列用の第１の接続電極１６Ｂ_１からＡ列の共通電極１５Ａ及びＡ列の空気チャネル１３を跨いで、ヘッドチップ１の下端部に亘る長さを有しており、絶縁層３１側がヘッドチップ１の後面側に位置するようにして、Ｂ列用の第１の接続電極１６Ｂ_１の表面と高さ調整用金属膜１７の表面との間に亘って、それぞれ個別に接着されている。

このとき、各積層体３Ｂは、Ａ列の各空気チャネル１３の後面側の開口部１３２を完全に閉塞するように接着され、該Ａ列の各空気チャネル１３内へのインクの流入を阻止するように流路を規制している。従って、この積層体３Ｂによって、Ａ列の各空気チャネル１３内へのインク流入を規制する流路規制部材を兼ねることができる。

各積層体３Ｂには、Ｂ列用の第１の接続電極１６Ｂ_１と重なる領域において、それぞれ絶縁層３１を貫通する貫通電極３２が形成されている。従って、各積層体３Ｂは貫通電極３２によって表裏の導通を取ることができるようになっており、Ｂ列用の第１の接続電極１６Ｂ_１と積層体３Ｂに形成されたＢ列用の第２の接続電極１６Ｂ_２とを間に絶縁層３１を挟んで導通させている。この積層体３Ｂの表面において、Ａ列のチャネル列よりもヘッドチップ１の下端部側のＢ列用の第２の接続電極１６Ｂ_２の表面が、図示しない駆動回路からの駆動信号を印加するための配線の接続部となる。

この結果、ヘッドチップ１の後面には、Ａ列のチャネル列とヘッドチップ１の下端部との間の幅Ｌに亘って、図示しない駆動回路からの駆動信号を印加するための配線の接続部が、それぞれ積層体３Ａ、３Ｂの表面に形成されたＡ列用の第２の接続電極１６Ａ_２、Ｂ列用の第２の接続電極１６Ｂ_２が交互に並列して表面に露出することで形成される。

この幅Ｌに亘って露出する接続部は、各積層体３Ａ、３Ｂの絶縁層３１及び金属膜層の厚みが同一であり、且つ、Ａ列用の第１の接続電極１６Ａ_１及び高さ調整用金属膜１７の厚みが同一であることによって、ヘッドチップ１の後面から同一高さで配列される。従って、例えば図２に示すように、駆動回路からの駆動信号を印加するための配線基板４を接続する場合、この幅Ｌに亘る接続部の全域を接続領域とすることができ、接続領域を広く確保することができ、電極同士の電気的接続の確実性及び配線基板４の強固な接続が可能となる。

この配線基板４の表面には、配線電極４１が、Ａ列用の第２の接続電極１６Ａ_２及びＢ列用の第２の接続電極１６Ｂ_２と同一ピッチで形成されている。配線基板４の下端は、ヘッドチップ１の下端部よりも更に下方に延びて大きく張り出す張り出し部４２を形成しており、この張り出し部４２に露出する配線電極４１に、駆動回路からの駆動信号を印加するためのＦＰＣ５の各配線５１が電気的に接続される。

なお、本実施形態では、Ｂ列の各空気チャネル１３の後面側の開口部１３２にも、それぞれ個別に積層体３Ｃが接着されて該開口部１３２を完全に閉塞しており、Ａ列の各空気チャネル１３と同様にインクの流入が阻止されている。この積層体３Ｃも、他の積層体３Ａ及び３Ｂと同様に、絶縁層３１とその表面の金属膜層３３とからなり、流路規制部材として機能している。

次に、このようなヘッドチップ１の製造例の一例を図３〜図６に基づいて以下に説明するが、何らこれに限定されるものではない。

まず、１枚の基板１００上に、分極処理（分極の方向を図中矢印で示す）されたＰＺＴ等からなる圧電素子基板１０１をエポキシ系接着剤を用いて接合し、更に、その圧電素子基板１０１の表面にドライフィルム１０２を貼着する（図３（ａ））。

次いで、そのドライフィルム１０２の側から、ダイシングブレード等を用いて複数の平行な溝１０３を研削する。各溝１０３は圧電素子基板１０１の一方の端から他方の端に亘り、且つ、基板１００にほぼ至る程度の一定の深さで研削することで、長さ方向で大きさと形状がほぼ変わらないストレート状に形成する（図３（ｂ））。

次いで、溝１０３を研削した側から、Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌ等の電極形成用金属をスパッタリング法、蒸着法等によって適用し、削り残されたドライフィルム１０２の上面及び各溝１０３の内面に金属膜１０４を形成する（図３（ｃ））。

その後、ドライフィルム１０２をその表面に形成された金属膜１０４と共に除去することにより、各溝１０３の内面のみに金属膜１０４が形成された基板１０５を得る。そして、同様に形成された基板１０５を２枚用意し、各基板１０５の溝１０３同士が互いに合致するように位置合わせして、エポキシ系接着剤等を用いて接合する（図３（ｄ））。

次いで、このようにして得られたヘッド基板１０６を２枚用意して重ね合わせて接着し、溝１０３の長さ方向と直交する方向に沿って切断することにより、２列のチャネル列を有する複数個のハーモニカ型のヘッドチップ１を一度に作成する。各溝１０３はチャネル１２又は１３となり、各溝１０３内の金属膜１０４は駆動電極１４となり、隣接する溝１０３の間は駆動壁１１となる。カットラインＣ、Ｃ…間の幅は、それによって作製されるヘッドチップ１、１…の吐出チャネル１２の駆動長（Ｌ長）を決定するものであり、この駆動長に応じて適宜決定される（図３（ｅ））。

次いで、これにより得られたヘッドチップ１の後面にドライフィルム２００を貼着し、共通電極１５Ａ、１５Ｂを形成するための開口２０１Ａ、２０１Ｂと、Ａ列用の第１の接続電極１６Ａ_１を形成するための開口２０２Ａと、Ｂ列用の第１の接続電極１６Ｂ_１を形成するための開口２０２Ｂと、高さ調整用金属膜１７を形成するための開口２０３Ｂとを露光、現像により形成する（図４）。

そして、このドライフィルム２００の側から、真空蒸着により電極形成用金属として例えばＡｌを適用し、各開口２０１Ａ、２０１Ｂ、２０２Ａ、２０２Ｂ、２０３Ｂ内にそれぞれＡｌ膜を選択的に形成する。このＡｌ膜により、ヘッドチップ１の後面に、それぞれ共通電極１５Ａ、１５Ｂ、Ａ列用の第１の接続電極１６Ａ_１、Ｂ列用の第１の接続電極１６Ｂ_１、高さ調整用金属膜１７がそれぞれ同一厚みで形成される。

各吐出チャネル１２内の駆動電極１４及び各空気チャネル１３内の駆動電極１４との接続を確実にするためには、蒸着は方向を変えて２度行うことが望ましい。具体的には、図示面に垂直な方向から、上下に各３０度の方向から行うことが望ましい。更に、図３（ｄ）に示すように上下に分かれている金属膜１０４同士の接続を確実にするためには、右又は左３０度の方向からの蒸着を行うことが望ましい。

また、金属膜の形成方法としては蒸着に限らず、一般の薄膜形成方法を採用することができる。また、導電性ペーストをインクジェットで塗布する方法を用いることもできる。特にスパッタ法が、飛来する金属粒子の方向がランダムなため、特に方向を変えなくてもチャネル内部まで金属膜を形成できるので好適である。金属膜の形成後、溶剤でドライフィルム２００を溶解剥離することで、ドライフィルム２００上に形成されていた金属膜は除去され、ヘッドチップ１の後面には、共通電極１５Ａ、１５Ｂ、Ａ列用の第１の接続電極１６Ａ_１、Ｂ列用の第１の接続電極１６Ｂ_１、高さ調整用金属膜１７のみが残存する（図５）。

なお、ドライフィルム２００の現像工程・水洗工程での作業性を考え、ドライフィルム２００はチャネル１２、１３の全面においても開口していることが望ましい。全面において開口していることにより、チャネル１２、１３内の現像液、洗浄水の除去が容易となる。

次いで、このヘッドチップ１の後面に、該後面全面を被覆し得る程度の大判のフィルム状の絶縁層３１を接着する。この絶縁層３１には、Ｂ列の各空気チャネル１３に対応する位置に、該空気チャネル１３を完全に塞ぐ大きさを有する金属膜層３３と、Ｂ列の各第１の接続電極１６Ｂ_１に対応する位置に、該第１の接続電極１６Ｂ_１からヘッドチップ１の下端部に亘る長さを有するＢ列用の第２の接続電極１６Ｂ_２と、この第２の接続電極１６Ｂ_２とＢ列用の第１の接続電極１６Ｂ_１とが重なる領域に該第２の接続電極１６Ｂ_２と導通する貫通電極３２と、Ａ列の各第１の接続電極１６Ａ_１に対応する位置に、Ａ列の各吐出チャネル１２からヘッドチップ１の下端部に亘る長さを有するＡ列用の第２の接続電極１６Ａ_２と、この第２の接続電極１６Ａ_２と導通する貫通電極３２とが予め形成されている。（図６）。

ここで、絶縁層３１となるフィルムとしては有機フィルムを用いることが好ましい。有機フィルムとしては、一般的なドライエッチングによってパターニングが可能な有機フィルムであることが好ましく、例えばポリイミド、液晶ポリマー、アラミド、ポリエチレンテレフタレート等の種々の樹脂からなるフィルムが挙げられる。中でも、エッチング性の良好なポリイミドフィルムが好ましい。また、ドライエッチングを容易にするためには、できるだけ薄いフィルムを用いることが望ましいが、強度が高くて薄くても強度を保つことができるアラミドフィルムを使用することも好ましい。また、ドライエッチング可能な絶縁層として、シリコン（ＳｉＯ_２）を用いることもできる。但し、シリコンのドライエッチングにはＣＦ_４やＳＦ_６等の特殊ガスを使用する必要があり、装置も特殊になるので一般的にはコスト高となる。絶縁層３１の厚さは、強度の確保とドライエッチングの容易性の観点から、３〜１００μｍとすることが好ましい。

この絶縁層３１の一面に形成される各金属膜層は、後工程であるドライエッチング工程時におけるマスク材としても機能する。これら金属膜層に使用可能な金属としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｗ、Ｔｉ、Ａｕ等が挙げられるが、中でも、Ｃｕは安価であり、パターニングも容易であることから好ましく、Ｃｕをスパッタで形成し、通常の薄膜パターニング技術によりパターニングを行うことで形成することができる。これら金属膜層の厚さは、耐ドライエッチング性とパターニングの容易性の観点から、０．１〜５０μｍとすることが好ましい。

ここでは、絶縁層３１として、予め貫通電極３２を形成した厚さ２５μｍのポリイミドフィルムにＣｕをスパッタ装置で５μｍ形成した。

貫通電極３２の形成方法としては、予め絶縁層３１にレーザードドリリングで貫通孔を形成しておき、スルーホールめっきすることにより形成することができる。

絶縁層３１の接着時における貫通電極３２とＡ列用の第１の接続電極１６Ａ_１、Ｂ列用の第１の接続電極１６Ｂ_１との導通は、金属膜同士を接着剤で加圧接着することにより電気的接続をとるＮＣＰ法（ＮｏｎＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＰａｓｔｅ：非導電性ペースト法）によってなされる。この場合、エポキシ系接着剤が、絶縁層３１の接着剤として機能すると共に、ＮＣＰとしても機能する。ＮＣＰ法の場合、金属膜の表面が酸化していると接続が困難な場合もあるので、Ａ列用の第１の接続電極１６Ａ_１、Ｂ列用の第１の接続電極１６Ｂ_１の表面はＡｕ、Ｐｔ等の金属であることが望ましく、金属膜を複層にすることで実現できる。

また、接着剤中に金属粒子を分散した接着剤を用いるＡＣＰ法（ＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＰａｓｔｅ：異方性導電ペースト法）を用いることもできる。この場合、金属粒子が金属膜の表面の酸化膜を突き破って接続を取るので、Ａ列用の第１の接続電極１６Ａ_１、Ｂ列用の第１の接続電極１６Ｂ_１の表面が酸化し易い金属でも、確実な電気的接続を取り易い。

特に、本発明は、絶縁層３１に貫通電極３２を形成し、接着剤として金属粒子（導電性粒子）を含有する接着剤を使用することによって、貫通電極３２とＡ列用の第１の接続電極１６Ａ_１、Ｂ列用の第１の接続電極１６Ｂ_１との間の導通を確保することが、両者の電気的接続の確実性を図る上で最も好ましい。

なお、このように各金属膜層を予めパターニングした後の絶縁層３１をヘッドチップ１の後面に接着する方法の他に、Ｃｕ等の金属膜が一面に形成されているパターニング前のポリイミドフィルム等の絶縁層３１をヘッドチップ１の後面に接着してから、金属膜をエッチングによりパターニングして各金属膜層を形成するようにしてもよい。この場合でも貫通電極３２は予め形成しておく。

この場合、フォトマスクを用いてパターンを転写するが、ヘッドチップ１に対するフォトマスクの位置合わせは、露光装置を用いて行い、数μの位置精度で合わせることが可能であり、他の方法では得られない高い精度が得られる。しかも、この方法によれば、一面に形成されている金属膜の存在によって、絶縁層３１の接着時の加熱、加圧によって該絶縁層３１に伸びが発生しても、その後に各金属膜層を所定位置にパターニングするので、位置ずれが生ずるおそれがない利点がある。

次に、このヘッドチップ１の後面に対してドライエッチングを行い、不要な絶縁層３１を除去する。具体的なドライエッチングの手段としては、絶縁層３１に用いられる樹脂に応じて適宜選択できる。例えば本実施形態のようにポリイミドフィルムを用いた場合は酸素プラズマを用いてドライエッチングすることが可能である。ここでは酸素プラズマ装置として平行平板型ＲＦプラズマ装置を用い、真空排気後、酸素ガスを５０ｓｃｃｍ導入し、バルブを調整して圧力を１０Ｐａにした。周波数１３．５６ＭＨｚ、パワー５００Ｗの高周波を投入し、発生する酸素プラズマによりポリイミドを分解し除去した。約１０分でポリイミドを除去することができる。このとき、表面の各金属膜層は酸素プラズマによっては分解されないため、これら金属膜層がマスクとなって、その下側の絶縁層３１はエッチングされないで残存する。

エッチングにはウェットエッチングも使用可能であるが、一般にウェットエッチング液は酸性やアルカリ性であり、駆動電極１４を侵すおそれがあるため、ドライエッチングが好ましい。しかも、万一、絶縁層３１の接着時に接着剤の滲み出し等が発生しても、ドライエッチングする際に同時に不要な接着剤も分解除去できるので、余剰の接着剤がチャネルを塞いだり、電極表面を覆ったりする問題も解消する。

また、金属膜層でマスクされた部位以外の絶縁層３１はドライエッチングによって全て除去されるため、ヘッドチップ１の後面に対して接着する段階では、絶縁層３１の外形はヘッドチップ１の後面よりも大きくすることが可能であり、格段に作業性に優れる利点がある。

更に、ドライエッチング方法は以上の方法に限定されず、適宜選択することができる。

かかるドライエッチングにより、ヘッドチップ１の後面には、残存した絶縁層３１と各金属膜層とにより、図１に示すように、各積層体３Ａ、３Ｂ、３Ｃがそれぞれ個別に形成され、ヘッドチップ１の下端部において幅Ｌに亘って、Ａ列用の第２の接続電極１６Ａ_２及びＢ列用の第２の接続電極１６Ｂ_２が交互に並列し、配線基板４との電気的接続を行うための接続領域が形成される。

この後、更にヘッドチップ１の後面には、図示しないインクマニホールド等を接合することによって各吐出チャネル１２内にインクを供給する。

このように本発明によれば、Ａ列、Ｂ列の２列のチャネル列の各吐出チャネル１２内の駆動電極１４から引き出し形成されるＡ列用の第２の接続電極１６Ａ_２、Ｂ列用の第２の接続電極１６Ｂ_２を、ヘッドチップ１の後面の一方端部に一列に配列させることができるので、駆動回路からの駆動信号を印加するための配線基板４の配線４１との電気的接続を、ヘッドチップ１の一方端部のみで容易に行うことが可能となる。

しかも、配線４１との接続領域は、ヘッドチップ１の後面におけるＡ列のチャネル列とヘッドチップ１の端部との間の幅Ｌの全域に確保することができるため、配線４１との電気的接続の確実性を高く維持することができると共に、広い接続領域の全面で配線基板４を強固に接合することができる。

ところで、ヘッドチップ１において、吐出チャネル１２内の駆動電極１４は、インクと直に接触するため、水系のインクを使用する場合は駆動電極１４の表面に保護膜が必要となる。また、共通電極１５Ａ、１５Ｂや積層体３Ａ、３ＢのＡ列用の第２の接続電極１６Ａ_２、Ｂ列用の第２の接続電極１６Ｂ_２も直にインクと接触するため、溶剤系のインクを使用する場合には、これらを溶剤から保護するために保護膜が必要となる。そこで、ヘッドチップ１の後面に積層体３Ａ〜３Ｃを接着した後は、ヘッドチップ１の全面、すなわち各駆動電極１４の表面、共通電極１５Ａ、１５Ｂや積層体３Ａ、３Ｂ、３ＣのＡ列用の第２の接続電極１６Ａ_２、Ｂ列用の第２の接続電極１６Ｂ_２、金属膜層３３の表面に対して保護膜を形成することが好ましい。

保護膜としては、ポリパラキシリレン又はその誘導体からなる被膜（以下、パリレン膜という。）を用いてコーティングすることが好ましい。パリレン膜は、ポリパラキシリレン樹脂及び／又はその誘導体樹脂からなる樹脂被膜であり、固体のジパラキシリレンダイマー又はその誘導体を蒸着源とする気相合成法（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｅｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ法）により形成する。すなわち、ジパラキシリレンダイマーが気化、熱分解して発生したパラキシリレンラジカルが、ヘッドチップ１の表面に吸着して重合反応し、被膜を形成する。

パリレン膜には、種々のパリレン膜があり、必要な性能等に応じて、各種のパリレン膜やそれら種々のパリレン膜を複数積層したような多層構成のパリレン膜等を所望のパリレン膜として適用することもできる。

このようなパリレン膜の膜厚は、１μｍ〜１０μｍとすることが好ましい。

パリレン膜は微細な領域にも浸透し、被膜を形成することができるので、ノズルプレート２を接合する前のヘッドチップ１に対して被覆形成することで、駆動電極１４はもちろんのこと、共通電極１５Ａ、１５Ｂや積層体３Ａ、３ＢのＡ列用の第２の接続電極１６Ａ_２、Ｂ列用の第２の接続電極１６Ｂ_２もパリレン膜によって被覆されてインクから保護される。

このように、ノズルプレート２の接合は、パリレン膜の形成工程の後に行うとチャネル内の駆動電極１４への被膜形成がし易くなり好ましい。

このパリレン膜の形成により、各積層体３Ａ〜３Ｃは両面から保護され、その耐久性を大きく向上させることができる。

このようにしてパリレン膜を形成する場合は、その後にノズルプレート２を接合する。

また、図２のように、ヘッドチップ１の後面に配線基板４を接合する場合は、ノズルプレート２をヘッドチップ１に接合する前であって、配線基板４をヘッドチップ１に接合した後に、上述したパリレン膜を形成することが好ましい。これにより、各電極同士の電気的接続を確保できると共に、配線基板４とヘッドチップ１の接着層を保護することができる。
（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態に係るインクジェットヘッドの背面図、図８（ａ）は、図７の(iii)−(iii)線断面図、図８（ｂ）は図７の(iv)−(iv)線断面図である。なお、断面図において接着剤層は図示省略している。図１、図２と同一符号は同一構成を示しているため、詳細な説明は省略する。

このヘッドチップ１’において、Ａ列及びＢ列の各チャネル列のチャネル１２は全てインクを吐出する吐出チャネルであり、Ａ列の各チャネル１２とＢ列の各チャネル１２は、ピッチが互いに半ピッチずれて配列されている。すなわち、ヘッドチップ１’を図示上下方向に見た場合、Ａ列のチャネル１２とＢ列のチャネル１２は同一線上にはなく、Ａ列の各チャネル１２の間とＢ列の各チャネル１２又はＡ列の各チャネルとＢ列の各チャネル１２の間とが同一線上に配置される関係となっている。

Ａ列の各チャネル１２内の駆動電極１４と導通するＡ列用の第１の接続電極１６Ａ_１及び第２の接続電極１６Ａ_２の構成は、第１の実施形態と同一であるが、全てのチャネル１２が吐出チャネルであるため、Ｂ列の各チャネル１２内の駆動電極１４から引き出されたＢ列用の第１の接続電極１６Ｂ_１に導通するＢ列用の第２の接続電極１６Ｂ_２は、該Ｂ列用の第１の接続電極１６Ｂ_１からＡ列の各チャネル１２の間を通って該Ａ列側のヘッドチップ１’の端部に亘って形成され、Ａ列用の第２の接続電極１６Ａ_２と交互に並列するように配列され、表面に各接続電極１６Ａ_２、１６Ｂ_２が露出する接続領域が、Ａ列のチャネル列とヘッドチップ１’の下端部との間の幅Ｌに亘って確保される。

従って、この第２の実施形態では、Ａ列及びＢ列の全てのチャネル１２内の駆動電極１４に駆動回路からの駆動信号を印加するための配線基板４の配線４１との電気的接続を、ヘッドチップ１’の下端部のみで、且つ、Ａ列のチャネル列からヘッドチップ１’の下端部に亘る幅Ｌの広い接続領域において行うことができる。
（第３の実施形態）
図９は、第３の実施形態に係るインクジェットヘッドの背面図である。図１と同一符号は同一構成を示しているため、詳細な説明は省略する。

このヘッドチップ１は、第１の実施形態と同一であるが、ヘッドチップ１の後面の積層体３は、エッチングによって個別に分離する工程を経ておらず、絶縁層３１が一枚の大判状のままの状態で接着されている。

このため、ヘッドチップ１の後面に開口する全ての吐出チャネル１２も、各空気チャネル１３と同様、大判状の積層体３の絶縁層３１によって閉塞されることになるが、各吐出チャネル１２内にインクを流入させるためのインク流入孔３４が、レーザー加工、エッチング加工等によってＡ列及びＢ列の各吐出チャネル１２毎に個別に開設されている。インク流入孔３４の大きさ、形状は特に問わない。インク流入孔３４の開口面積を吐出チャネル１２の開口面積よりも小さくすることによって、吐出チャネル１２内へのインクの流入を規制することができる。この場合のインク流入孔３４は、吐出チャネル１２内へのインクの流路を規制する流路規制孔としても機能させることができる。

この第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果に加えて、積層体３の絶縁層３１を利用して、各吐出チャネル１２へのインク流入を規制する流路規制孔を簡単に形成することができる利点がある。

このように積層体３の絶縁層３１をヘッドチップ１の後面に対して大判状のまま接着し、インクの供給を必要とするチャネル１２に対応する位置にのみ、インク流入孔３４を開設する構成は、図７、図８に示す第２の実施形態に係るヘッドチップ１’に対しても同様に適用することができる。この場合、Ａ列及びＢ列の全てのチャネル１２が吐出チャネルであるため、全てのチャネル１２に対応する位置にインク流入孔３４を開設すればよい。
（第４の実施形態）
図１０は、第４の実施形態に係るインクジェットヘッドの背面図、図１１は、図１０の（v）−（v）線に沿う断面図である。図１、図２と同一符号は同一構成を示しているため、詳細な説明は省略する。また、断面図において接着剤層は図示省略している。

この第４の実施形態に係るインクジェットヘッドのヘッドチップ１’’は、第１の実施形態に係るインクジェットヘッドのヘッドチップ１のチャネル列が４列に構成された態様である。４列のチャネル列の場合、外側に位置する２つのチャネル列がそれぞれＡ列、これら２つのＡ列のチャネル列に挟まれた内側に位置する２つのチャネル列がそれぞれＢ列となり、ヘッドチップ１’’の上下両端部に、それぞれ積層体３Ａ、３Ｂの表面に露出するＡ列用の第２の接続電極１６Ａ_２、Ｂ列用の第２の接続電極１６Ｂ_２が交互に並列するように配列される。

従って、各吐出チャネル１２内の駆動電極に対する駆動回路からの駆動電圧を印加するための配線基板４の配線４１の電気的接続は、ヘッドチップ１’’の上下両端部側でそれぞれ行うことができる。この場合、１枚の配線基板４には、ヘッドチップ１の上下から張り出す各張り出し部４２、４２にそれぞれ配線４１を形成することで、ＦＰＣ５との接続を配線基板４の上下両端部でそれぞれ行うことができる。

なお、この配線基板４には、ヘッドチップ１’’の全てのチャネルを囲むことができる程度の幅を持った凹部４３が形成されており、この凹部４３が共通インク室として機能している。また、この凹部４３には開口４４が設けられ、この開口４４によって、配線基板４の背面側に接合されたインクマニホールド６からインクが供給されるようになっている。

なお、第２の実施形態に係るインクジェットヘッドについても、同様にして４列のチャネル列を構成することができる。
（積層体の他の形態）
図１２は、積層体の他の実施形態を示す断面図であり、ここでは積層体３Ｂを示している。

この積層体３Ｂは、絶縁層３１の表面にＢ列用の第２の接続電極１６Ｂ_２が積層形成されていると共に、裏面にも積層電極３５が積層形成されている。貫通電極３２は、これらＢ列用の第２の接続電極１６Ｂ_２と積層電極３５とを導通させている。積層電極３５は、ヘッドチップ１の後面のＢ列用の第１の接続電極１６Ｂ_１に対応する位置に形成されている。

従って、積層体３Ｂは、この積層電極３５とＢ列用の第１の接続電極１６Ｂ_１とが面接触するように接合されるので、貫通電極３２のみによってＢ列用の第１の接続電極１６Ｂ_１との導通を図る場合に比べて導通の確実性を高めることができる。

このような積層体３Ｂは、絶縁層３１の両面に金属膜層が形成された２層フレキを用いて、Ｂ列用の第２の接続電極１６Ｂ_２及び積層電極３５をパターニングすることによって得ることができる。

かかる積層電極３５を有する積層体は、他の積層体３、３Ａにも同様に適用することができる。

以上の各実施形態は、駆動壁１１をせん断変形させることによりチャネル内のインクを吐出するシェアモードタイプのインクジェットヘッドについて説明したが、本発明は駆動壁１１をせん断変形させるものに何ら限定されない。

１、１’、１’’ ヘッドチップ
１１駆動壁
１２チャネル（吐出チャネル）
１２１前面側の開口部
１２２後面側の開口部
１３チャネル（空気チャネル）
１３１前面側の開口部
１３２後面側の開口部
１４駆動電極
１５Ａ、１５Ｂ共通電極
１６Ａ_１Ａ列用の第１の接続電極
１６Ａ_２Ａ列用の第２の接続電極
１６Ｂ_１Ｂ列用の第１の接続電極
１６Ｂ_２Ｂ列用の第２の接続電極
１７高さ調整用金属膜
２ノズルプレート
２１ノズル
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ積層体
３１絶縁層
３２貫通電極
３３金属膜層
３４インク流入孔
３５積層電極
４配線基板
４１配線
４２張り出し部
４３凹部
４４開口
５ＦＰＣ
５１ＦＰＣの配線
６インクマニホールド

Claims

チャネルと圧電素子からなる駆動壁が交互に並設されたチャネル列を複数有し、前面及び後面にそれぞれ前記チャネルの開口部が配置されてなるヘッドチップを有し、前記チャネル内に形成された駆動電極に電圧を印加することによって前記駆動壁を変形させ、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であって、
前記複数のチャネル列のうちの前記ヘッドチップの端部側に位置するいずれかのチャネル列をＡ列、該Ａ列に隣接するチャネル列をＢ列とするとき、
前記ヘッドチップの後面に、前記Ａ列のチャネルの駆動電極と導通するＡ列用接続電極が該チャネルから前記ヘッドチップの端部にかけて配列されると共に、前記Ｂ列のチャネルの駆動電極と導通するＢ列用接続電極が該チャネルから前記Ａ列のチャネル列を跨いで前記ヘッドチップの端部にかけて前記Ａ列用接続電極と並列するように配列されており、
前記Ａ列用接続電極及び前記Ｂ列用接続電極は、絶縁層の表裏の一方の面に金属膜層が形成され該絶縁層の表裏の導通を取ることのできる積層体を用いて、前記Ａ列のチャネル列と前記ヘッドチップの端部との間において前記金属膜層が表面に露出するように配列され、該金属膜層の露出部分が駆動回路からの駆動信号を印加するための配線の接続領域とされていることを特徴とするインクジェットヘッド。
前記接続領域に、駆動回路からの駆動信号を印加するための配線が形成された配線基板が接着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。
前記チャネル列は４列であり、前記ヘッドチップの端部側に位置する２つのチャネル列をそれぞれＡ列、内側に位置する２つのチャネル列をそれぞれＢ列と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。
前記Ａ列及びＢ列の各チャネル列は、インクを吐出する吐出チャネルとインクを吐出しない空気チャネルとが交互に配置されると共に、前記Ａ列のチャネル列と前記Ｂ列のチャネル列とで前記吐出チャネル及び前記空気チャネルが１ピッチずれて配置されており、
前記Ａ列用接続電極及び前記Ｂ列用接続電極は、前記吐出チャネル内の駆動電極とそれぞれ導通しており、
前記Ｂ列用接続電極は、前記Ａ列のチャネル列の前記空気チャネルの後面側の開口部を閉塞していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
前記チャネルは、全てインクを吐出する吐出チャネルであり、前記Ａ列の各チャネルと前記Ｂ列の各チャネルとが半ピッチずれて配置されており、
前記Ａ列用接続電極及び前記Ｂ列用接続電極は、全ての前記チャネル内の駆動電極と導通しており、
前記Ｂ列用接続電極は、前記Ａ列のチャネルの間を通って前記Ａ列用接続電極と並列するように配列されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
前記積層体は、前記絶縁層を貫通する貫通電極によって表裏の導通を取る構成であ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。
前記積層体の前記絶縁層は、ドライエッチング可能な有機フィルムからな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。
前記積層体は、表面がポリパラキシリレン又はその誘導体による膜によってコーティングされていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のインクジェットヘッド。