JP5720682B2 - インクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明はインクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法に関し、詳しくは、複数のチャネル列の各チャネルに対して駆動信号を印加した際のクロストークを簡単な方法で防止し得るようにしたインクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法に関する。
従来、チャネルを区画する駆動壁に形成された駆動電極に所定の駆動信号(駆動電圧)を印加することにより駆動壁を変形させ、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は、駆動電極がチャネル内に臨んでいて外部に露出していないため、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である。複数並設されるチャネル列のうち、外側に位置するチャネル列は、各チャネルからヘッドチップの端部にかけて駆動電極と導通する接続電極を形成することで、このヘッドチップの端部においてFPC等との電気的接続を行うことが容易であるのに対し、内側に位置するチャネル列の駆動電極に対する駆動信号の印加もヘッドチップの端部から行なおうとする場合、各駆動電極と導通する接続電極を外側のチャネル列を越えてヘッドチップの端部まで形成しなくてはならないためである。
従来、内側のチャネル列の駆動電極と導通する電極をヘッドチップの端部まで形成するものとして、特許文献1に示すものが知られている。これを図12に示す。図12Aはヘッドチップの背面図、図12Bは図12Aにおけるxi−xi線に沿う断面図である。ここではO−O線を中心とする4列のチャネル列のうちの片側の2列のみを示している。
このヘッドチップ100は、チャネル列101A、101Bのうちの内側のチャネル列101Bの各チャネル101内の駆動電極104と導通する接続電極102Bを、ヘッドチップ100の後面100aに対して、外側のチャネル列101Aの各チャネル101の間の駆動壁103上を通ってヘッドチップ100の端部100bまで形成している。これにより、ヘッドチップ100の端部100bには、外側のチャネル列101Aの各チャネル101から引き出された接続電極102Aと内側のチャネル列101Bの各チャネル101から引き出された接続電極102Bとが交互に配列され、このヘッドチップ100の端部100bにおいてFPC等との電気的接続を容易にしている。
また、同様に、内側のチャネル列の駆動電極と導通する電極をヘッドチップの端部まで形成するものとして、特許文献2に示すものが知られている。これを図13に示す。図13Aはヘッドチップの背面図、図13Bは図13Aにおけるxii−xii線に沿う断面図である。ここでもO−O線を中心とする4列のチャネル列のうちの片側の2列のみを示している。
このヘッドチップ200は、チャネル列201A、201Bのうちの内側のチャネル列201Bの各チャネル201内の駆動電極204と導通する接続電極を、該B列のチャネル201から引き出された第1の接続電極202Bと、ヘッドチップ200の端部200bに形成した第2の接続電極203Bとに分断して形成し、この第1の接続電極202Bと第2の接続電極203Bとの間に亘って積層体205を設けている。
積層体205は絶縁層205aと金属層205bとからなり、絶縁層205a側がヘッドチップ200の後面200a側となるように配置されている。積層体205において第1の接続電極202B及び第2の接続電極203Bと重なる部位は、金属層205bが絶縁層205aを貫通する貫通部205cによって第1の接続電極202B及び第2の接続電極203Bとそれぞれ導通している。これにより、ヘッドチップ200の端部200bには、外側のチャネル列201Aの各チャネル201から引き出された接続電極202Aと、積層体205を介して内側のチャネル列201Bの各駆動電極204と導通する第2の接続電極203Bとが交互に配列され、このヘッドチップ200の端部200bにおいてFPC等との電気的接続を容易にしている。
特開2002−283560号公報 特開2009−274328号公報
図12に示す特許文献1記載の技術は、ヘッドチップ100の後面100aに対して直接的に接続電極を密着形成することによって、比較的容易に内側のチャネル列101Bの駆動電極と導通する接続電極102Bを外側のチャネル列を越えてヘッドチップ100の端部100bまで形成することができるが、チャネル密度が高密度になるにつれて、接続電極102Bを通すべきチャネル間隔(駆動壁の厚み)はますます狭くなり、更にL長(チャネルの駆動長)が短くなるにつれ、接続電極102Bを密着形成させた駆動壁103を有するチャネル101とのクロストークが問題となってくる。
つまり、図12Bに示すように、内側のチャネル列101Bの各チャネル101を駆動させるために、ヘッドチップ100の後面100aにおける外側のチャネル列101Aの駆動壁103上に密着形成された接続電極102Bに駆動信号を印加した場合、その駆動壁103に本来設けられている駆動電極104との間で電圧差が生じてしまうと、図中に破線で示す部分の駆動壁103が予期せぬタイミングで変形してしまい、最悪の場合、その外側のチャネル列101Aのチャネル101からインク滴を吐出させてしまう問題がある。
一方、図13に示す特許文献2記載の技術によれば、外側のチャネル列201Aの駆動壁上には直接電極が密着形成されないため、クロストークの問題はない。
しかしながら、第1の接続電極202Bと第2の接続電極203Bとをつなげるために、ヘッドチップ200の後面200aに対して積層体205を別途形成する必要があり、生産性の観点で問題を残している。しかも、積層体205は、金属層205bが第1の接続電極202Bと第2の接続電極203Bの部位において絶縁層205aを貫通する必要があるため、絶縁層205aにスルーホールやランドを形成しなくてはならない。これらスルーホールやランドは小径化が難しく、チャネルが高密度化されるにつれ、チャネル間の幅が狭小になり、且つ、接続電極のピッチも狭小になり、ヘッドチップの後面に形成することが難しくなる問題があった。
そこで、本発明は、各チャネルの駆動電極と導通する接続電極を、他のチャネル列におけるチャネル間の駆動壁上を通ってヘッドチップの端部まで形成しても、クロストークを発生させることがなく、チャネルの高密度化にも容易に対応可能なインクジェットヘッドを提供することを課題とする。
また、本発明は、チャネルの駆動電極と導通する接続電極を、他のチャネル列におけるチャネル間の駆動壁上を通ってヘッドチップの端部まで形成しても、クロストークを発生させることがなく、チャネルの高密度化にも容易に対応可能なインクジェットヘッドを簡単に作成することが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、チャネルと圧電素子からなる駆動壁とが交互に配置されてなるチャネル列が複数並設されると共に、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、前記チャネル内に臨む前記駆動壁に駆動電極が形成されてなるヘッドチップを有し、
前記ヘッドチップの後面に、前記ヘッドチップの一端側の端部に対して相対的に遠い一のチャネル列の前記チャネルから前記端部に対して相対的に近い他のチャネル列における前記チャネル間の駆動壁上を通って前記端部にかけて連続する単線状の接続電極がそれぞれ形成され、該接続電極を介して前記駆動電極に駆動信号を印加することにより、前記駆動壁を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であって、
前記ヘッドチップの後面において、前記他のチャネル列の駆動壁上を通るように形成される前記接続電極と前記駆動壁表面との間に、絶縁膜が介設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、前記絶縁膜は、無機絶縁材料からな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、前記無機絶縁材料は、SiO又はAlであることを特徴とする請求項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、前記絶縁膜は、有機絶縁材料からな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5記載の発明は、前記有機絶縁材料は、感光性樹脂材料であ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である。
請求項6記載の発明は、前記有機絶縁材料は、ポリイミドであることを特徴とする請求項4又は5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、チャネルと圧電素子からなる駆動壁とが交互に配置されてなるチャネル列が複数並設されると共に、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、前記チャネル内に臨む前記駆動壁に駆動電極が形成されてなるヘッドチップを有し、
前記ヘッドチップの後面に、前記ヘッドチップの一端側の端部に対して相対的に遠い一のチャネル列の前記チャネルから前記端部に対して相対的に近い他のチャネル列における前記チャネル間の駆動壁上を通って前記端部にかけて連続する単線状の接続電極がそれぞれ形成され、該接続電極を介して前記駆動電極に駆動信号を印加することにより、前記駆動壁を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であって、
前記ヘッドチップの後面における少なくとも前記接続電極が通る前記駆動壁の表面に絶縁膜を形成した後、
前記絶縁膜が形成された前記ヘッドチップの後面に対して、前記接続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。
請求項8記載の発明は、前記絶縁膜を、無機絶縁材料を用いてスパッタリング法によってパターン形成することを特徴とする請求項7記載のインクジェットヘッドの製造方法である。
請求項9記載の発明は、前記絶縁膜は、SiO又はAlであることを特徴とする請求項8記載のインクジェットヘッドの製造方法である。
請求項10記載の発明は、前記絶縁膜を、有機絶縁材料を用いてインクジェット法によってパターン形成することを特徴とする請求項7記載のインクジェットヘッドの製造方法である。
請求項11記載の発明は、前記絶縁膜を、感光性樹脂材料を用いて露光、現像によってパターン形成することを特徴とする請求項7記載のインクジェットヘッドの製造方法である。
請求項12記載の発明は、前記絶縁膜は、ポリイミドであることを特徴とする請求項10又は11記載のインクジェットヘッドの製造方法である。
本発明によれば、各チャネルの駆動電極と導通する接続電極を、他のチャネル列におけるチャネル間の駆動壁上を通ってヘッドチップの端部まで形成しても、クロストークを発生させることがなく、チャネルの高密度化にも容易に対応可能なインクジェットヘッドを提供することができる。
また、本発明によれば、チャネルの駆動電極と導通する接続電極を、他のチャネル列におけるチャネル間の駆動壁上を通ってヘッドチップの端部まで形成しても、クロストークを発生させることがなく、チャネルの高密度化にも容易に対応可能なインクジェットヘッドを簡単に作成することが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ができる。
ヘッドチップの背面図 図1のii−ii線に沿う断面図 図1のiii−iii線に沿う断面図 本発明に係るインクジェットヘッドの分解斜視図 ヘッドチップへの絶縁膜の形成方法を説明する図 ヘッドチップへの絶縁膜の形成方法を説明する図 ヘッドチップへの絶縁膜の別の形成方法を説明する図 ヘッドチップへの絶縁膜の別の形成方法を説明する図 ヘッドチップへの絶縁膜の別の形成方法を説明する図 ヘッドチップへの絶縁膜の別の形成方法を説明する図 絶縁膜の他の態様に係るヘッドチップの背面図 絶縁膜の更に他の態様に係るヘッドチップの背面図 図9のx−x線に沿う断面図 6列のチャネル列を有するヘッドチップを示す背面図 従来のヘッドチップの背面図 図12Aのxi−xi線に沿う断面図 従来のヘッドチップの背面図 図13Aのxii−xii線に沿う断面図
本発明におけるヘッドチップは、チャネルと圧電素子からなる駆動壁とが交互に配置されてなるチャネル列が複数並設されている。ヘッドチップは、前面及び後面にそれぞれチャネルの開口部が配置され、各チャネル内に臨む駆動壁の表面には駆動電極が形成されている。
このようなヘッドチップは、六面体からなるいわゆるハーモニカ型のヘッドチップであり、駆動壁両面の各駆動電極に所定の駆動信号を印加するため、ヘッドチップの後面に、各チャネルから他のチャネル列におけるチャネル間の駆動壁上を通ってヘッドチップの端部にかけて連続する単線状の接続電極がそれぞれ形成されている。各駆動電極には、この接続電極を介して駆動信号を印加することによって該駆動壁をくの字状に変形させ、チャネル内に供給されたインクに吐出のための圧力変化を与え、ヘッドチップの前面に配置されたノズルからインク滴として吐出させる。
本発明では、このようなハーモニカ型のヘッドチップにおいて、ノズルが配置されてインクが吐出される側の面を「前面」、その反対側の面を「後面」と定義する。
各接続電極は、ヘッドチップの後面におけるチャネル列と平行な端部に配列される。各接続電極には、このヘッドチップの後面における端部を利用して駆動信号の印加がなされる。このため、接続電極が導通するチャネルとヘッドチップの端部との間に他の1又は2以上のチャネル列が配置される場合、その接続電極は、他のチャネル列のチャネル間の駆動壁上を通ってヘッドチップの端部に至るように連続する単線状に形成される。
ここで、「連続する単線状に形成される」とは、ヘッドチップの後面に形成される接続電極が、対応するチャネルからヘッドチップの端部にかけて、途切れることなく1本の線状に形成されていることを意味する。従って、電気的にはつながっていても、離れた電極間を別の配線部材を用いて橋渡しするように接続する構成は含まれない。
ヘッドチップに設けられるチャネル列数は2列以上であればよいが、チャネル列数が多くなると、チャネル間の駆動壁の限られた幅内に配線すべき接続電極の本数が多くなるため、8列以下であることが好ましい。
このようなヘッドチップの後面において、チャネル列の駆動壁上を通るように形成される接続電極と駆動壁表面との間に、絶縁膜が介設される。従って、他のチャネル列のチャネル間の駆動壁上を通ってヘッドチップの端部にかけて形成される接続電極は、必ずこの絶縁膜の表面を通って形成される。
このため、他のチャネル列のチャネル間の駆動壁上を通る接続電極は、少なくともこの駆動壁上の部位において該駆動壁と直に接することはなく、この接続電極に所定電圧の駆動信号を印加しても電圧が駆動壁に漏れ出るおそれはなく、クロストークを発生させるおそれはない。しかも、接続電極は連続する単線状に形成されているため、従来の絶縁層と金属層とからなる積層体を用いる場合のように、スルーホールやランドを形成する必要がないので、チャネルが高密度化された場合の極めて狭小なチャネル間の幅や電極ピッチにも容易に対応可能である。
絶縁膜は、ヘッドチップの後面において接続電極が形成されるチャネル間の駆動壁表面のみに局所的に形成されていてもよいし、このチャネル間の駆動壁表面を含む他の領域、例えばヘッドチップの後面全面(但し、チャネルの開口部は除く。)に形成されていてもよい。
絶縁膜としては、無機絶縁材料、有機絶縁材料のいずれからなるものであってもよい。
また、絶縁膜の厚みは0.1〜20μmが適当である。
無機絶縁材料としては、SiO、Al、TiO、Si、ガラス等を用いることができる。中でもSiO、Alが好ましく、スパッタリング法を用いることにより、ヘッドチップの後面に対して、ドライフィルム等の適宜のマスク材を用いることにより、所望パターンの絶縁膜を容易に形成することができる。
また、有機絶縁材料としては、感光性樹脂材料が好ましく用いられる。感光性樹脂材料は、ヘッドチップの後面に対して貼着した後、露光、現像処理によって所望パターンの絶縁膜を容易に形成することができる。絶縁膜は、液状の有機絶縁材料を用いてインクジェット法によってヘッドチップの後面に対して積層することによって形成してもよく、この場合も所望パターンの絶縁膜を容易に形成することができる。これらの有機絶縁材料にはポリイミド等を用いることができる。
本発明に係る製造方法は、ヘッドチップの後面における少なくとも接続電極が通る駆動壁の表面に絶縁膜を形成した後、その絶縁膜が形成されたヘッドチップの後面に対して、接続電極を連続する単線状に形成する。
この方法によれば、ヘッドチップの後面に対して絶縁膜を形成した後に各接続電極を形成するだけでよいため、クロストークの発生を防止できると共に高密度化に対応可能なヘッドチップを容易に作製することができる。
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はヘッドチップの背面図、図2は図1のii−ii線に沿う断面図、図3は図1のiii−iii線に沿う断面図、図4は本発明に係るインクジェットヘッドの分解斜視図である。
ヘッドチップ1は、圧電素子からなる駆動壁11A、11Bとチャネル12A、12Bとが交互に並設されたチャネル列が、図示上下方向に複数並設されている。このヘッドチップ1において、図示下側に位置する最も外側の端部のチャネル列をA列、A列のチャネル列に隣接する一つ内側(図示上側)のチャネル列をB列とする。
なお、本実施形態に示すヘッドチップ1は図示上下方向に4列に並設されたチャネル列を有するものを想定しているが、4列のチャネル列を有するヘッドチップ1は図中のO−O線を中心にして上下対称形状であるため、ここでは下側の2列のチャネル列のみを図示している。従って、4列のチャネル列は、最も外側の端部に位置する2列のチャネル列がA列、その内側に位置する2列のチャネル列がB列とみなすことができる。チャネル列数が2列のみからなるヘッドチップの場合は、O−O線部分がヘッドチップの上端部に相当する。また、チャネル列数が3列からなるヘッドチップの場合は、O−O線側にもう1列のチャネル列が配置され、図示するA列のチャネル列と上下対称となる。
ヘッドチップ1の前面1a及び後面1bには、それぞれ各チャネル12A、12Bの開口部が対向している。ここでは、A列とB列とでは、各チャネル12A、12Bのピッチが半ピッチずれて形成されている。
各チャネル12A、12Bの内面(チャネル12A、12Bの内面に臨む駆動壁11A、11Bの表面を含む。)には、それぞれNi、Au、Cu、Al等の金属膜からなる駆動電極13が密着形成されている。
ヘッドチップ1の後面1bには、A列の全てのチャネル12A内の駆動電極13と導通するA列用接続電極14Aが、該チャネル12Aからチャネル列と直交する方向(図示上下方向)のうちの図示下方のヘッドチップ1の後面1bにおける下端部1cにかけてそれぞれ個別に引き出し形成されており、該下端部1cにおいてA列のチャネル12Aと同一ピッチで並列している。このA列用接続電極14Aは、チャネル12Aから下端部1cにかけてどこにも途切れのない連続する単線状の金属膜によって形成されている。
また、同じくヘッドチップ1の後面1bには、B列の各チャネル12B内の駆動電極13と導通するB列用接続電極14Bが、該チャネル12Bから、A列用接続電極14Aが形成された同じ下端部1cにかけてそれぞれ個別に引き出し形成されており、該下端部1cにおいてA列用接続電極14Aと交互となるように並列している。このB列用接続電極14Bも、チャネル12Bから下端部1cにかけてどこにも途切れのない連続する単線状の金属膜によって形成されており、ヘッドチップ1の後面1bにおいて、各チャネル12BからA列のチャネル12A間の駆動壁11A上を通って下端部1cまで延びている。
ここで、ヘッドチップ1の後面におけるA列の各チャネル12A間の駆動壁11A表面には、それぞれ個別に絶縁膜15が密着形成されている。このため、B列用接続電極14Bは、A列を跨ぐ部位において、この絶縁膜15の表面に載った状態となり(図2、3参照)、ヘッドチップ1の後面1bには直に接していない。従って、B列用接続電極14Bに印加された所定電圧の駆動信号が圧電素子からなる駆動壁11Aに漏れ出るおそれはなく、駆動壁11Aが予期せぬタイミングで動いてしまうクロストークの問題はない。
このように絶縁膜15が駆動壁11A表面に個別に設けられる場合、絶縁膜15は、駆動壁11Aの表面部分にB列用接続電極14Bが直に接触しないように設けられればよいが、クロストークの発生をより確実に防止する観点から、A列のチャネル12Aの高さ(チャネル12Aのチャネル列方向と直交する方向の長さ)をL1、絶縁膜15の長さ(チャネル列方向と直交する方向の長さ)をL2とした時(図2参照)、L1<L2とすることが好ましい。
ヘッドチップ1の前面1aには、ノズルプレート2が接合されている。ノズルプレート2には、A列及びB列の各チャネル12A、12Bに対応する位置にノズル21が開設されている。
また、ヘッドチップ1の後面1bには配線基板3が接合される。配線基板3は、少なくともヘッドチップ1の後面1bよりも大判な、例えばガラス、セラミックス等からなる板状部材であり、その中央部には、ヘッドチップ1の後面1bよりも小さく、且つ、該後面1bに開口する全てのチャネル12A、12Bを含む大きさの開口31を有している。
配線基板3におけるヘッドチップ1との接合面には、ヘッドチップ1の後面1bの両端部にそれぞれ配列されているA列用接続電極14AとB列用接続電極14Bにそれぞれ対応するように、開口31の周縁の対向する縁部から配線基板3の外縁にかけて配線電極32が形成されている。そして、この配線基板3が、ヘッドチップ1の後面1bに対して異方性導電性接着剤等を用いて接合されることで、A列用接続電極14AとB列用接続電極14Bがそれぞれ配線電極32と電気的に接続される。これにより、各チャネル12A、12B内の駆動電極13は、A列用接続電極14A又はB列用接続電極14B及び配線電極32を介して配線基板3の両端部3aまで引き出される。
この配線基板3の両端部3aは、FPC(フレキシブルプリント基板)等の電気配線部材4との接合部とされており、この電気配線部材4を介して不図示の駆動回路からの駆動信号が各駆動電極13に印加されるようになっている。
配線基板3の背面側には、不図示のインクマニホールドが設けられ、開口31を通して各チャネル12A、12Bに対して共通にインクが供給される。
次に、このヘッドチップ1の後面1bに対して絶縁膜15を形成する方法について、図5〜図7を用いて説明する。
図5は、絶縁膜15として有機絶縁材料であるポリイミド製の感光性樹脂材料(ドライフィルム)を用いた例である。
この場合、まず、ヘッドチップ1の後面1bにおけるA列のチャネル列を覆う程度の大きさのドライフィルム5を用意し、これをA列の各チャネル12A及び各駆動電極11Aを完全に被覆するように貼着する(図5A)。その後、公知の方法に従って、A列の各駆動壁11Aの表面のみにドライフィルム5が個別に残存するように該ドライフィルム5を露光、現像処理によってパターニングする。これによってヘッドチップ1の後面1bにおける各駆動壁11Aの表面のみに部分的にドライフィルムからなる絶縁膜15が形成される(図5B)。
この後は、適宜公知の方法に従って、絶縁膜15が形成されたヘッドチップ1の後面1bに対して金属膜をパターン形成することにより、図1に示すように、A列用接続電極14A及びB列用接続電極14Bを連続した単線状に形成する。これによりB列用接続電極14Bは、A列の各駆動壁11A上の部位において絶縁膜15の表面に形成され、ヘッドチップ1の後面1bとは直に接触しない。
絶縁膜15を有機絶縁材料を用いてインクジェット法によってパターン形成する場合、インクジェット法は任意のパターンをレジスト等のマスク材を用いることなく容易に形成することができるので、図5Bのようにヘッドチップ1の後面1bにおける各駆動壁11Aの表面のみに部分的に絶縁膜15が形成されるように、該後面1bに対してインクジェットヘッドから有機絶縁材料を直接吐出することにより、有機絶縁材料からなる塗膜によって絶縁膜15をパターン形成すればよい。
図6、図7は、絶縁膜15としてスパッタリングが可能な無機絶縁材料であるSiO又はAlを用いた例である。
この場合、まず、ヘッドチップ1の後面1bの全面にマスク材としてのレジスト6を製膜する(図6A)。その後、公知の方法に従って、このレジスト6をパターニングすることにより、後に絶縁膜15を形成すべき箇所、すなわちA列の各駆動壁11Aの表面の部位のみに部分的に開口61を形成する(図6B)。
次いで、開口61が形成されたレジスト6の表面に対し、無機絶縁材料をスパッタリング法によって適用し、後面1bの全面に無機絶縁材料からなる膜7を製膜する(図7A)。このとき、開口61の部位では、無機絶縁材料はヘッドチップ1の後面1bに直接密着形成される。
その後、レジスト6を剥離することにより、開口61を通してヘッドチップ1の後面1bに直接密着形成された膜7の部位によって、A列の各駆動壁11Aの表面のみに部分的に無機絶縁材料からなる絶縁膜15が形成される(図7B)。
この後は、蒸着法等の適宜公知の方法に従って、絶縁膜15が形成されたヘッドチップ1の後面1bに対して金属膜をパターン形成することにより、図1に示すように、A列用接続電極14A及びB列用接続電極14Bを連続した単線状に形成する。これによりB列用接続電極14Bは、A列の各駆動壁11A上の部位において絶縁膜15の表面に形成され、ヘッドチップ1の後面1bとは直に接触しない。
図8は、絶縁膜の別の態様を示している。図1と同一符号の部位は同一構成の部位であるため説明は省略する。
この絶縁膜16は、A列の全てのチャネル12Aを取り囲むように設けられている点で絶縁膜15とは異なっている。すなわち、絶縁膜16は、A列の全てのチャネル12Aを取り囲み、且つ、各チャネル12Aに対応する領域が開口した1つの膜状に形成されており、B列用接続電極14BがA列を跨ぐ部位の各駆動壁11Aの表面を被覆している。
このような絶縁膜16によれば、A列に沿う一続きの膜状に形成されているため、各駆動壁11Aの表面のみに個別に形成される絶縁膜15に比べ、絶縁膜16の剥離が生じにくい利点がある。
図9、図10は、絶縁膜の別の態様を示している。図10は図9のx−x線に沿う断面図である。図1、図2と同一符号の部位は同一構成の部位であるため説明は省略する。
この絶縁膜17は、ヘッドチップ1の後面1bのほぼ全面を覆うように設けられている点で絶縁膜15、16とは異なっている。すなわち、絶縁膜17は、ヘッドチップ1の後面1bのほぼ全面を覆い、且つ、各チャネル12A、12Bに対応する領域が開口した1つの膜状に形成されている。従って、B列用接続電極14BがA列を跨ぐ部位の各駆動壁11Aの表面も被覆している。
A列及びB列の各チャネル12A、12Bには、それぞれチャネル12A、12Bの開口とA列用接続電極14A、B列用接続電極14Bとの接続部位を囲む領域に、開口部171が個別に形成されている。従って、A列用接続電極14A及びB列用接続電極14Bは、この開口部171の部位においては、ヘッドチップ1の後面1bに対して直に密着形成されている。
このような絶縁膜17によれば、絶縁膜16と同様、各駆動壁11Aの表面のみに個別に形成される絶縁膜15に比べて剥離が生じにくい利点がある。しかも、絶縁膜17の開口部171において、A列用接続電極14A及びB列用接続電極14Bがヘッドチップ1の後面1bに対して直に密着するので、A列用接続電極14A及びB列用接続電極14Bと各駆動電極13との接続部位の周辺において絶縁膜17が介在せず、安定した導通状態を形成することができる。
また、絶縁膜17は、ヘッドチップ1の後面1bにおける下端部1c側が、該下端部1cまで達しておらず、下端部1cの手前までとなっている。このため、絶縁膜17と下端部1cとの間には、チャネル列に沿う方向に絶縁膜17が設けられていないことによってヘッドチップ1の後面1bが露出する露出部172が所定幅で形成されている。A列用接続電極14A及びB列用接続電極14Bは、下端部1cにおいて、この露出部172上に配列されており、この部分においてもヘッドチップ1の後面1bに対して直に密着している。
この露出部172の部位は、配線基板3との接合領域となる部位であり、このように露出部172においてA列用接続電極14A及びB列用接続電極14Bがヘッドチップ1の後面1bに直に密着し、間に絶縁層17が介在しないことで、配線基板3が接合されてインクジェットヘッドとされた際に受ける様々な剥がれ応力に対し、ヘッドチップ1とA列用接続電極14A及びB列用接続電極14Bと配線基板3との間の安定した接合状態を維持することができる。
図11は、ヘッドチップ1に6列のチャネル列が設けられている場合を示す背面図である。
ここでも、6列のチャネル列を有するヘッドチップ1は図中のO−O線を中心にして上下対称形状であるため、下側の3列のチャネル列のみを図示している。6列のチャネル列は、最も外側の端部に位置するチャネル列がそれぞれA列、その一つ内側に位置するチャネル列がそれぞれB列、更に一つ内側に位置するチャネル列がそれぞれC列とみなすことができる。
この6列のチャネル列の場合、B列の各チャネル12Bからヘッドチップ1の下端部1cにかけて形成されるB列用接続電極14Bが、A列の駆動壁11A表面の絶縁膜15を通ることは上述した通りであるが、B列の駆動壁11B上にも絶縁膜15が形成されており、C列の各チャネル12Cからヘッドチップ1の下端部1cにかけて形成されるC列用接続電極14Cが、B列の駆動壁11B表面の絶縁膜15上を通り、更にA列の駆動壁11A表面の絶縁膜15上を通ってヘッドチップ1の下端部1bに至るように形成される。
この場合は、C列用接続電極14Cを介してC列の各チャネル12Cに印加される駆動信号が、他のA列及びB列の各チャネル12A、12Bに影響を与えるおそれがない。
チャネル列数が5列からなるヘッドチップの場合は、O−O線を挟んで反対側に、図1に示した構造と同様の2列のチャネル列、A列用接続電極14A、B列用接続電極14B及び絶縁膜15が形成される。チャネル列数が7列又は8列からなるヘッドチップの場合は、C列よりも更にO−O線側にもう1列(D列)のチャネル列が配置され、そのD列用接続電極が、C列の駆動壁11C上、B列の駆動壁11B上、A列の駆動壁11A上を通って、ヘッドチップ1の下端部1cにかけて連続する単線状に形成されることになる。
このように5列以上のチャネル列とする場合も、絶縁膜は、図8又は図9に示した態様と同様の絶縁膜16、17によって形成してもよい。
以下、本発明によるクロストークの改善効果を実施例によって例証する。
ヘッドチップは、以下に示す仕様のハーモニカ型ヘッドチップを用いた。
チャネル:256チャネル×4列
L長:1.0mm
チャネル高さ(L1:図2参照):200μm
チャネル幅:82μm
チャネルピッチ:141μm
駆動壁幅:59μm
ノズル径:23μm
このヘッドチップの後面に対し、図1と同様のパターンで、最も外側に位置するチャネル列(A列)の各駆動壁表面のみに、絶縁材料を用いて個別に絶縁膜を形成した。絶縁膜の形成方法及び膜厚を表1に示す。
次いで、絶縁膜形成後のヘッドチップの後面に対し、電極金属としてAlを用い、図1同様のパターンでA列用接続電極及びB列用接続電極を蒸着法によって形成した。
クロストークの評価は、最も外側のチャネル列(A列)のノズルαのみを駆動させた時に、そのノズルαからインクが6m/secで射出される駆動電圧を用いて、ノズルαを駆動させる駆動壁上にB列用接続電極が配線されている内側のチャネル列(B列)のノズルβとA列のノズルαとを同時に駆動させ、その時のノズルαからインクが射出される速度の6m/secに対する比を求めることにより行なった。
なお、比較として、絶縁膜を形成しない以外は上記と全く同じ仕様のヘッドチップを用い、上記同様にしてA列とB列に同時に駆動電圧を印加した。このとき、A列のノズルから射出されるインク滴は、B列用接続電極を介してB列のノズルに印加された駆動電圧がA列の駆動壁に漏れ出てクロストークが発生することによって速度が低下し、6m/secに対して平均0.12m/sec(2%)の速度差が発生した。従って、A列とB列に同時に駆動電圧を印加した際にA列のノズルから射出されるインク滴の速度が、6m/secに対して小さな速度差となっていれば、クロストークは改善されたものとみなすことができる。
ここでは、平均の速度差が0.06m/sec(1%)以下であればクロストークは改善されたとみなした。その結果を表1に示す。
Figure 0005720682
1:ヘッドチップ
1a:前面
1b:後面
1c:下端部
11A、11B、11C:駆動壁
12A、12B、12C:チャネル
13:駆動電極
14A:A列用接続電極
14B:B列用接続電極
14C:C列用接続電極
15、16、17:絶縁膜
171:開口部
172:露出部
2:ノズルプレート
21:ノズル
3:配線基板
31:開口
32:配線電極
4:電気配線部材
5:ドライフィルム
6:レジスト
61:開口
7:無機絶縁材料からなる膜

Claims (12)

  1. チャネルと圧電素子からなる駆動壁とが交互に配置されてなるチャネル列が複数並設されると共に、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、前記チャネル内に臨む前記駆動壁に駆動電極が形成されてなるヘッドチップを有し、
    前記ヘッドチップの後面に、前記ヘッドチップの一端側の端部に対して相対的に遠い一のチャネル列の前記チャネルから前記端部に対して相対的に近い他のチャネル列における前記チャネル間の駆動壁上を通って前記端部にかけて連続する単線状の接続電極がそれぞれ形成され、該接続電極を介して前記駆動電極に駆動信号を印加することにより、前記駆動壁を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であって、
    前記ヘッドチップの後面において、前記他のチャネル列の駆動壁上を通るように形成される前記接続電極と前記駆動壁表面との間に、絶縁膜が介設されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
  2. 前記絶縁膜は、無機絶縁材料からな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。
  3. 前記無機絶縁材料は、SiO又はAlであることを特徴とする請求項2記載のインクジェットヘッド。
  4. 前記絶縁膜は、有機絶縁材料からな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。
  5. 前記有機絶縁材料は、感光性樹脂材料であ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。
  6. 前記有機絶縁材料は、ポリイミドであることを特徴とする請求項4又は5記載のインクジェットヘッド。
  7. チャネルと圧電素子からなる駆動壁とが交互に配置されてなるチャネル列が複数並設されると共に、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、前記チャネル内に臨む前記駆動壁に駆動電極が形成されてなるヘッドチップを有し、
    前記ヘッドチップの後面に、前記ヘッドチップの一端側の端部に対して相対的に遠い一のチャネル列の前記チャネルから前記端部に対して相対的に近い他のチャネル列における前記チャネル間の駆動壁上を通って前記端部にかけて連続する単線状の接続電極がそれぞれ形成され、該接続電極を介して前記駆動電極に駆動信号を印加することにより、前記駆動壁を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であって、
    前記ヘッドチップの後面における少なくとも前記接続電極が通る前記駆動壁の表面に絶縁膜を形成した後、
    前記絶縁膜が形成された前記ヘッドチップの後面に対して、前記接続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。
  8. 前記絶縁膜を、無機絶縁材料を用いてスパッタリング法によってパターン形成することを特徴とする請求項7記載のインクジェットヘッドの製造方法。
  9. 前記絶縁膜は、SiO又はAlであることを特徴とする請求項8記載のインクジェットヘッドの製造方法。
  10. 前記絶縁膜を、有機絶縁材料を用いてインクジェット法によってパターン形成することを特徴とする請求項7記載のインクジェットヘッドの製造方法。
  11. 前記絶縁膜を、感光性樹脂材料を用いて露光、現像によってパターン形成することを特徴とする請求項7記載のインクジェットヘッドの製造方法。
  12. 前記絶縁膜は、ポリイミドであることを特徴とする請求項10又は11記載のインクジェットヘッドの製造方法。
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