JPH08300650A - インクジェット式印字ヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高集積度のものを低コストで提供できるイン
クジェット式印字ヘッド及びその製造方法を提供するこ
と。 【構成】 ドライバ回路２３の引出しパターン２４が形
成された基板２をアクチュエータプレート３に接着し、
この接合体に対してインク室４１となる多数の溝４０を
形成してこの溝間をアクチュエータとし、溝４０の側壁
の一部に基板２及びアクチュエータプレート３にわたっ
て駆動電極３０となる導電膜を斜め蒸着法と電解メッキ
法とにより引出しパターン２４と電気接続させて形成
し、ドライバ回路２３から駆動電極３０に直接電圧印加
できる高集積度のインクジェット式印字ヘッドを安価に
製造できるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多数の吐出口からイン
クを印字用紙に吐出して印字するインクジェット式印字
ヘッド及びその製造方法に関し、更に詳細には、各吐出
口に対応するアクチュエータの駆動電極と基板上に形成
されたドライバ回路の配線とを直接接続したインクジェ
ット式印字ヘッド及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリンタに使用されるオ
ンデマンド方式のインクジェット式印字ヘッドとして、
圧電素子をアクチュエータに用いるピエゾ方式のものが
実用化されている。この印字ヘッドは、発熱素子をアク
チュエータに用いたバブルジェット方式の印字ヘッドと
比較して、熱の発生を伴わないことから使用するインク
の制限が少なく、また耐久性に優れる等の利点を有して
いる。そして、従前ピエゾ式の短所とされていた集積度
・小型化の面においても、例えば特開平２−１５０３５
５号公報で開示されているように、圧電素子のせん断モ
ードの変形を利用することにより改善され、かなりの高
集積化及び小型化を達成したものが提案されるに至って
いる。

【０００３】このような従来のインクジェット式印字ヘ
ッドの概略構成を、その製造方法にも言及しつつ図面を
参照して説明する。図１０に分解斜視図で示すように、
この印字ヘッドは、圧電素子で形成されたセラミックス
プレート１０２と、その上部を覆うカバープレート１０
３と、インクを吐出するノズル１３２が形成されたノズ
ルプレート１３１と、セラミックスプレート１０２の下
面に接着される基板１４１とを有している。

【０００４】セラミックスプレート１０２は、強誘電性
のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の板に、多数の溝１
０８を平行に形成したものである。各溝１０８には、チ
ャンネル部１１７と浅溝部１１６とが設けられており、
その間にＲ部１１９が存在する。この溝１０８の形成
は、ダイヤモンドカッターブレードにより行われる。か
かるセラミックスプレート１０２には、矢印Ｐの方向に
分極処理が施されている。溝１０８間の側壁１１１をそ
の方向に分極させるためである。そして各溝１０８の側
面の深さ方向上半分には金属蒸着膜である電極１１３が
形成されている。この電極１１３は浅溝部１１６の底面
をも覆っている。かかる電極１１３の形成は、セラミッ
クスプレート１０２を蒸着源に対し適切な角度に傾けて
両側から計２回蒸着することにより行われる。

【０００５】カバープレート１０３は、セラミックス系
または樹脂系の材料を素材として用い、これにインク導
入口１２１及びマニホールド１２２を形成したものであ
る。これらは、研削または切削加工によって形成され
る。このカバープレート１０３は、マニホールド１２２
を形成した面をセラミックスプレート１０２の溝１０８
を形成した面に接着剤で接着して用いられる。

【０００６】ノズルプレート１３１は、セラミックスプ
レート１０２及びカバープレート１０３の端面に接着し
て用いられるプラスチック板であり、セラミックスプレ
ート１０２の各溝１０８に対応する位置にノズル１３２
が設けられている。基板１４１には、セラミックスプレ
ート１０２の各溝１０８に対応する位置に導電パターン
１４２が形成されており、この導電パターン１４２は対
応する溝１０８の電極１１３（浅溝部１１６の底面部
分）と導線１４３で接続されている。この接続はワイヤ
ボンディングによりなされる。或はワイヤボンディング
に替えてフレキシブル基板（ＦＰＣ基板）を用いて接続
することもある。その場合には電極１１３を浅溝部１１
６から平面部にまで引き出して形成し、これとＦＰＣ基
板の電極パターンとを位置合わせして半田接合する。

【０００７】組み立てた状態での印字ヘッドは、図１１
の断面図で示すように各溝１０８の上面がカバープレー
ト１０３で塞がれることにより、複数のインク室１１２
を有している。そして、各インク室１１２にカバープレ
ート１０３のインク導入口１２１及びマニホールド１２
２を経由してインクが供給され充填された状態で使用さ
れる。

【０００８】かかる構成の印字ヘッドにおいて、外部に
設けたドライバ回路により、ある特定のインク室１１２
ｂの電極１１３ｂに正の駆動電圧を印加し、その両隣の
インク室１１２ａ、ｃの電極１１３ａ、ｃを接地電位に
すると、図１２に示すように側壁１１１ａ、ｂに互いに
逆向きの電場が発生してインク室１１２ｂの容積を減少
させるように変形する。このためノズルプレート１３１
のインク室１１２ｂに連通するノズル１３２からインク
が噴射され印字がなされる。駆動電圧の印加を停止する
と、側壁１１１ａ、ｂが図１１の状態に戻り、インク室
１１２ｂにはインク導入口１２１及びマニホールド１２
２を経由してインクが補充される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来のインクジェット式印字ヘッド及びその製造方法に
は、以下に説明する問題点があった。即ち、各溝１０８
の電極１１３とドライバ回路とのコンタクトを基板１４
１の導電パターン１４２を介してワイヤボンディングで
とっているので、溝１０８の数だけボンディングが必要
となる。また、各溝１０８はインクを密封しつつ導線１
４３を通すために浅溝部１１６を有する複雑な形状とし
なければならない。従って、ワイヤボンディングの工作
工程や溝形成の加工工程が煩雑であるばかりか、高集積
化が進めば進むほど飛躍的にこれらのコストが上昇し
た。

【００１０】更に、各電極１１３の制御はワイヤボンデ
ィングされた導線１４３を経由せざるを得ないので、ド
ライバ回路をマトリックス化してもその効果が発揮でき
なかった。このため、個別ダイオードを多数用いてドラ
イバ回路を組んでおり部品点数が非常に多く、このこと
も高集積化を妨げる要因となっていた。

【００１１】そして、ワイヤボンディングに替えてＦＰ
Ｃ基板を用いた場合でも、高集積化するためにはセラミ
ックスプレート１０２の各溝１０８に併せてＦＰＣ基板
の電極パターンも狭ピッチ化しなければならず、同様に
コスト要因となっていた。このようにワイヤボンディン
グ、ＦＰＣ基板のいずれを用いた場合でも、高集積化に
要するコストが大きく、印字ヘッドの解像度向上に対す
る障壁となっていた。

【００１２】本発明は、このような従来技術の問題点を
解決し、アクチュエータの電極とドライバ回路の配線と
をワイヤボンディング等を介さず直接コンタクトさせる
ことにより、簡易な製造工程で高集積化を達成できるイ
ンクジェット式印字ヘッド及びその製造方法を提供する
ことを目的としてなされたものである。また、そのため
にドライバ回路を形成した半導体基板とアクチュエータ
とに一体に電極形成するインクジェット式印字ヘッドの
製造方法を提供することを目的とする。また、ドライバ
回路に導かれる配線パターンを形成した基板とアクチュ
エータとに一体に電極形成するインクジェット式印字ヘ
ッドの製造方法を提供することを目的とする。更に、そ
のドライバ回路をマトリックス化して部品点数を少なく
することをも目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のインクジェット式印字ヘッドは、インクを充
填する多数のインク室と、このインク室に各々設けられ
た吐出口と、前記インク室を各別に加圧する圧電アクチ
ュエータと、この圧電アクチュエータを駆動するドライ
バ回路とを有するインクジェット式印字ヘッドにおい
て、前記圧電アクチュエータに付設されるとともに前記
ドライバ回路への引出し配線が形成された基板と、前記
圧電アクチュエータ及び前記基板上に一体に形成される
とともに前記引出し配線に接続された駆動電極とを有す
ることをその要旨とする。

【００１４】ここで、前記基板として半導体基板を用
い、その半導体基板上に前記ドライバ回路が形成されて
いる構成とすることが好ましい。

【００１５】あるいは、前記ドライバ回路が集積回路と
して形成された構成としてもよい。

【００１６】また、本発明のインクジェット式印字ヘッ
ドの製造方法は、圧電アクチュエータによりインク室を
加圧して吐出口からインクを吐出するインクジェット式
印字ヘッドを製造する方法であって、前記圧電アクチュ
エータを駆動するドライバ回路用の引出し配線が形成さ
れた基板と圧電材料板とを貼り合わせる貼着工程と、こ
の貼り合わせられた基板及び圧電材料板にわたって前記
インク室となる多数の溝を形成するとともにこの溝間を
前記圧電アクチュエータとする溝形成工程と、前記溝の
側壁の一部に基板及び圧電材料板にわたって駆動電極と
なる導電膜を前記引出し配線と電気接続させて形成する
電極形成工程とを含むことをその要旨とする。

【００１７】ここで、前記貼着工程で圧電材料板と貼り
合わせられる基板としては半導体基板を用い、この半導
体基板上に予め前記ドライバ回路を形成しておくことが
好ましい。

【００１８】そして、前記電極形成工程は、斜め蒸着法
により下地膜を形成する第１工程と電解メッキ法により
主膜を形成する第２工程とに分けて実施することが好ま
しい。

【００１９】

【作用】かかる構成を有する本発明のインクジェット式
印字ヘッドでは、ドライバ回路が発生する駆動電圧は、
基板に形成された引出し配線から駆動電極に直接印加さ
れる。すると、駆動電圧が印加された駆動電極に対応す
る圧電アクチュエータがインク室に加圧して、そのイン
ク室に設けられた吐出口からインクが吐出され印字がな
される。このように引出し配線と駆動電極とが直接接続
されているので、高集積化及び小型化がしやすい。ま
た、半導体基板上にドライバ回路を形成すれば、ドライ
バ回路から駆動電極に直接駆動電圧を印加できる。ま
た、ドライバ回路を集積回路として形成すれば、部品点
数の大幅な減少が図られる。

【００２０】また、本発明のインクジェット式印字ヘッ
ドの製造方法では、まず貼着工程において、基板と圧電
材料板とを貼り合わせる。この基板は、圧電アクチュエ
ータの駆動電極とドライバ回路とを連絡する引出し配線
を提供するものであり、その配線パターンは予め基板上
に形成しておく。基板として半導体基板を用いることが
でき、その場合には引出し配線だけでなくドライバ回路
をも基板上に形成しておくのがよい。そして圧電材料板
は、強誘電性を有し、インクジェット式印字ヘッドのア
クチュエータとなるものである。かかる材料としては、
チタン酸塩、ジルコン酸塩、もしくはこれらの混合体等
があり、代表的なものはＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸
鉛）である。

【００２１】次に溝形成工程において、貼り合わせられ
た基板及び圧電材料板にわたって多数の溝を形成する。
この溝はインクを充填するインク室となるものであり、
また溝と溝との間の突起部分がインク室を加圧する圧電
アクチュエータとなる。そして、インク室はインクジェ
ット式印字ヘッドの吐出口の数だけ必要なので、それに
合わせて多数の溝を形成しなければならない。

【００２２】そして電極形成工程においては、溝の側壁
の一部に基板及び圧電材料板にわたって導電膜を形成す
る。この導電膜は、圧電アクチュエータの駆動電極とな
るものである。また導電膜は、基板上の引出し配線と電
気接続されるように形成しなければならない。ドライバ
回路から引出し配線に印加された駆動電圧を直接に駆動
電極に伝達し、圧電アクチュエータにインク室の加圧作
用を行わせるためである。

【００２３】この電極形成工程は、下地膜を形成する第
１工程と主膜を形成する第２工程とに大別して実施する
のがよい。第１工程では、斜め蒸着法により溝の側壁の
うち上端から所定の深さまでの部分に導電性の下地膜を
形成する。蒸着を斜めに行う理由は、溝間の突起部分に
よるシャドウイングを利用して溝の側壁のうち所定の深
さより深い部分に下地膜を形成させないためと、基板上
の引出し配線との電気コンタクトをとるためである。こ
の下地膜の材質は、導電性のあるものであれば特に制限
はないが、通常はニッケル等の金属が用いられる。この
薄膜は、駆動電極形成のための下地膜となるものであ
る。

【００２４】そして第２工程では、下地膜をカソードと
して電解メッキ法により主膜を形成する。このとき、導
電性のある下地膜上にのみメッキ層が形成され、駆動電
極となる。メッキ層の材質は、電解メッキ可能なもので
あれば特に制限はないが、なるべく電気抵抗の低いもの
がよく、例えば金が良好である。

【００２５】

【実施例】以下、本発明をインクジェットプリンタに搭
載するインクジェット式印字ヘッドとして具体化した実
施例について、図面を参照して詳細に説明する。

【００２６】まず、第１の実施例に係るインクジェット
式印字ヘッド１とその製造方法について説明する。図１
に分解斜視図で示すこのインクジェット式印字ヘッド１
は、基本的に、アクチュエータプレート３とシリコン基
板２とを接合し、これに更にノズルプレート８０、目止
めプレート８１、及びカバープレート８２を接合してな
るものである。

【００２７】アクチュエータプレート３は、強誘電性の
チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の板であり、そのサイ
ズは５ｍｍ＊１０ｍｍ＊２ｍｍである。このアクチュエ
ータプレート３は、矢印Ｐで示す方向に分極処理が施さ
れている。

【００２８】このアクチュエータプレート３の５ｍｍ＊
１０ｍｍの面１１には、多数の溝４０が５ｍｍの辺と平
行に形成されている。溝４０は、図では４本しか描かれ
ていないが実際には、インク室となるチャンネル溝４１
が１２８本、そしてこれらと交互にインク室として用い
ないダミー溝４２が１２９本設けられる。溝４０のサイ
ズはチャンネル溝４１、ダミー溝４２共に、深さ４００
μｍ、幅７５μｍ、間隔７５μｍである。ダミー溝４２
を設ける理由は、隣接チャンネル間のいわゆるクロスト
ーク現象を避けるためである。そして、各溝４０の側壁
のうち深さ２００μｍ以内の部分には、駆動電極３０が
形成されている。アクチュエータプレート３の１０ｍｍ
＊２ｍｍの面の一方にはシリコン基板２が接着される。

【００２９】シリコン基板２はＬＳＩ製造に使用される
ものと同じシリコンウェハである。このシリコン基板２
の上端面２５は、アクチュエータプレート３の溝４０と
同様の形状にカットされ、また駆動電極３０はシリコン
基板２の断面上にも延設されている。そしてシリコン基
板２は、非鏡面研磨面２１がアクチュエータプレート３
に接着され、鏡面研磨面２２にはドライバ回路２３及び
引出しパターン２４が形成されている。

【００３０】ドライバ回路２３はダイオード、トランジ
スタ等をマトリックスとして組み込んだ回路であり、各
駆動電極３０に引出しパターン２４を介して電圧ライン
の電圧を印加し、または接地電位に落とすものである。
また各引出しパターン２４は、対応する駆動電極３０と
電気的にコンタクトされている。尚、ドライバ回路２３
とインクジェットプリンタ本体側の制御回路との接続
は、ワイヤボンディングによりなされる。

【００３１】カバープレート８２はアクチュエータプレ
ート３の溝４０を形成した面１１に接着される板であ
り、溝４０を塞いでインク室を画成するものである。カ
バープレート８２はシリコン基板２の上端面２５をも覆
うようになっており、その材質としてはアルミナが好適
である。

【００３２】ノズルプレート８０は、アクチュエータプ
レート３のシリコン基板２と反対側の１０ｍｍ＊２ｍｍ
の面に接着されるものであり、インクを吐出するノズル
穴７９が多数設けられている。ノズル穴７９はアクチュ
エータプレート３のチャンネル溝４１に対応する位置に
設けられ、従ってその実際の個数は１２８個であり、穴
径は約３５μｍである。このノズルプレート８０のイン
クに接する面には親水化処理が、反対側には撥水処理が
施されている。その素材は厚み１００μｍのポリイミド
シートである。ポリイミド以外の使用可能な材料として
は、ポリアルキレン（例えばエチレン）、テレフタレー
ト、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリエ
ーテルスルホン、ポリカーボネイト、酢酸セルロース等
が挙げられる。

【００３３】目止めプレート８１は、シリコン基板２の
引出しパターン２４等が形成された面に接着されるもの
であり、チャンネル溝４１に対応する位置にはインク供
給穴７８が形成されている。そして、目止めプレート８
１には更に、インクを内蔵したインクタンク２６が接合
される。このインクタンク２６から、目止めプレート８
１の各インク供給穴７８を経由してインクが供給され、
各インク室がインクで充填されるようになっている。

【００３４】この構成を有するインクジェット式印字ヘ
ッド１の印字動作を説明する。インクジェットプリンタ
に印字指令が入力されると、インクジェットプリンタ本
体側の制御回路からドライバ回路２３にその指令に基づ
く印字データが入力される。このためドライバ回路２３
は、印字データに対応するチャンネルのインク室の駆動
電極３０に正の駆動電圧を印加し、その両隣のダミー室
の駆動電極３０を接地電位にする。このためインク室を
挟む両側の圧電アクチュエータには駆動電極により分極
方向Ｐと直交する電場が印加され、かつ、その電場の向
きは両圧電アクチュエータで逆である。従って両圧電ア
クチュエータが電歪効果により当該チャンネルのインク
室の容積を減少させるように変形してそのインク室が加
圧され、そのインク室に対応するノズル穴７９からイン
クが吐出して印字がなされる。

【００３５】そしてドライバ回路２３による駆動電圧の
印加が停止されると、圧電アクチュエータが元の状態に
戻り、当該インク室は目止めプレート８１の各インク供
給穴７８を介してインクタンク２６からインクの補充を
受けて次回の印字に備える。この戻り動作の際に、イン
ク吐出をしたチャンネルの隣のチャンネルからインクが
漏れる、いわゆるクロストーク現象が、各インク室と交
互に設けられたダミー室の存在により排除されている。

【００３６】尚、ドライバ回路２３を介して上記駆動制
御を行うインクジェットプリンタ本体側の制御回路で
は、入力された印字データに応じて所定のクロックパル
スに基づき電圧ラインの電圧またはアースラインの電圧
をドライバ回路２３に送る。この電圧が所定の駆動電極
３０に印加される。

【００３７】この印字動作自体は、インク吐出後のクロ
ストーク防止以外は先に説明した従来技術のものとほぼ
同じであるが、ドライバ回路２３が出力する駆動電圧や
接地電位が、ワイヤボンディング等を介さず、直接に駆
動電極３０に印加される点で異なる。

【００３８】次にこのインクジェット式印字ヘッド１の
製造方法を説明する。まず、５ｍｍ＊１０ｍｍ＊２ｍｍ
のアクチュエータプレート３と、シリコン基板２と、カ
バープレート８２と、ノズルプレート８０と、目止めプ
レート８１と、インクタンク２６と、を用意する。

【００３９】アクチュエータプレート３には矢印Ｐ方向
の分極処理を施し、そして５ｍｍ＊１０ｍｍの面１１に
はフィルムレジストをラミネータを用いて熱圧着してお
く。後の電極形成で余分な蒸着膜を剥離するためであ
る。一方シリコン基板２には、鏡面研磨面２２にドライ
バ回路２３及び引出しパターン２４を公知の半導体集積
回路製造技術、即ち成膜、フォトリソグラフィ、エッチ
ング等により作製する。

【００４０】そして、アクチュエータプレート３とシリ
コン基板２とをエポキシ系接着剤を用いて強固に接着す
る。この接着は、アクチュエータプレート３の１０ｍｍ
＊２ｍｍの面とシリコン基板２の非鏡面研磨面２１とが
貼り合わせられるようにし、アクチュエータプレート３
のフィルムレジストを圧着した面１１とシリコン基板２
の上端面２５とが同一面になるようにする。

【００４１】次に、このアクチュエータプレート３とシ
リコン基板２との接合体１０に、インク室及びダミーチ
ャンネルとなる溝４０を形成する。この溝４０は、ダイ
ヤモンドカッターブレードを用いて、シリコン基板２と
アクチュエータプレート３とを貫通して形成する。溝４
０は、幅、間隔を共に７５μｍとし、深さ４００μｍで
２５７本形成する。これらは交互に１２８個のインク室
と１２９個のダミーチャンネルとなる。

【００４２】続いて、駆動電極３０の形成を行う。この
形成は、まず斜め蒸着法で溝４０の側壁の一部の部分の
みに下地膜を形成し、次いで電解メッキ法で下地膜上に
のみ主膜を形成するようにする。

【００４３】シリコン基板２の鏡面研磨面２２と上端面
２５にレジストを塗布してから、接合体１０を図２に示
すように斜めに配置し、この斜め下方に置いたニッケル
蒸着源５０、５０から蒸着を行う。ここでニッケル蒸着
源５０、５０から接合体１０への入射角５３、５３を２
０゜とし、接合体１０の配置の水平角５４を３０゜とす
る。水平角５４を３０゜とするのは、蒸着膜とシリコン
基板２の引出しパターン２４とのコンタクトをとるため
である。

【００４４】入射角５３、５３を２０゜とするのは、溝
４０の側壁の一部分にのみ蒸着膜を形成するためであ
る。即ち、溝４０の側壁のうち深い部分にはシャドウイ
ング効果により蒸着膜が形成されない。溝幅が７５μｍ
であるため、７５／tan２０゜≒ ２１０（μｍ）より深
さ２１０μｍ以内の部分にのみ蒸着がなされることにな
る。ただしこれにはレジスト上に蒸着される部分も含ま
れるので、レジスト厚が３０μｍ程度であることを考慮
すると実際には約１８０μｍとなる。これは溝４０の深
さの約半分である。

【００４５】蒸着膜は、溝４０の側壁の上に約０．２μ
ｍの膜厚が得られれば十分である。そして蒸着後に、ア
クチュエータプレート３上のフィルムレジストとシリコ
ン基板２上のレジストとを有機溶剤で除去すると、溝４
０の側壁のうち深さ１８０μｍ以内の部分にのみ、下地
膜３１が得られる。このニッケル蒸着により得られた下
地膜３１は、アクチュエータプレート３、シリコン基板
２、及びその間の接着剤層のいずれに対してもよく密着
している。

【００４６】次に主膜の形成を行う。下地膜３１の形成
がなされた接合体１０を金メッキ浴に浸漬し、下地膜３
１をカソードとして電解メッキすると、下地膜３１の上
にのみ金メッキ膜が形成される。金メッキ浴としてはシ
アン浴が一般的で、メッキ厚は０．２μｍ程度あれば十
分である。このメッキの際、接合体１０の下地膜３１に
対し、シリコン基板２の側とその反対側との両方から通
電をとると、より均一な膜厚を得ることができる。メッ
キ金属としては、メッキ可能なものであれば金以外のも
のを用いても良いが、電気抵抗の低さと付回り性の良さ
で金が優れている。付回り性の良さはメッキ膜とシリコ
ン基板２の引出しパターン２４とのコンタクトを確実に
とる上で重要である。また、メッキ方法としては電解メ
ッキ法に代えて置換メッキ法又は無電解メッキ法を用い
てもよい。

【００４７】かくして駆動電極３０を形成したら、アク
チュエータプレート３の面１１にカバープレート８２を
エポキシ系の接着剤で接着する。これにより各溝４０が
塞がれ、インク室及びダミーチャンネルが画成される。
カバープレート８２はアクチュエータプレート３の面１
１のみならずシリコン基板２の上端面２５をも覆うサイ
ズとする。その材質は何でもよいが、例えばアルミナ等
のセラミックスが好適である。

【００４８】そして、アクチュエータプレート３のシリ
コン基板２と反対側の面にノズルプレート８０をエポキ
シ系の接着剤により接着する。ノズルプレート８０には
予め、アクチュエータプレート３のチャンネル溝４１に
対応する位置にノズル穴７９を設けておく。この形成加
工はエキシマレーザにより行い、穴径は約３５μｍであ
る。またこのノズルプレート８０には予め、インクに接
する面に親水化処理を、反対側には撥水処理を施してお
くのがよい。親水化処理としてはオゾン雰囲気内での紫
外線照射があり、撥水処理としては疎水性基を持つ化合
物をスプレー、または塗布し、あるいはその後加温する
ことが挙げられる。疎水性基としては、フッ化メチル基
等が挙げられる。ノズルプレート８０の素材は厚み１０
０μｍのポリイミドシートである。

【００４９】そして、シリコン基板２の面２２の上端面
２５側に目止めプレート８１をエポキシ系の接着剤によ
り接着する。目止めプレート８１には予め、アクチュエ
ータプレート３のチャンネル溝４１に対応する位置にイ
ンク供給穴７８をエキシマレーザ加工により形成してお
く。そして更にインクタンク２６を接合すると、インク
ジェット式印字ヘッド１は完成し、インクジェットプリ
ンタの本体に搭載可能な状態となる。

【００５０】このインクジェット式印字ヘッドは多色ヘ
ッドユニットに応用することができる。即ち図３の正面
（ノズル側の面）図に示すように、４個のアクチュエー
タプレート３をひし形に配置してこれに１枚のシリコン
基板２を接合し、所定の溝形成や電極形成をして４個の
印字ヘッドを備えたユニットとなしたものである。この
４個の印字ヘッドにそれぞれ異なる色のインクを供給す
れば４色ヘッドユニットとして使用することができ、矢
印Ｄに示す方向を印字方向とする。

【００５１】この場合のシリコン基板２の表面２２上の
回路パターンは、図４の背面（基板側の面）図に示すよ
うに、ひし形のシリコン基板２の中央部に４個の圧電ア
クチュエータを駆動するドライバ回路２３を設け、これ
と各ヘッドの駆動電極とを結ぶ引出しパターン２４を各
々設けることとなる。そしてひし形の形状は、印字方向
Ｄに対するノズルピッチが所定の標準値（例えば１イン
チ当り３６０ドット）になるようにする。尚、各ヘッド
毎にマトリックス回路を設け、そしてこれらヘッド間に
もマトリックス回路を設けることによりドライバ回路２
３に替えてもよい。

【００５２】４色ヘッドユニットは、図５、６に示すよ
うな長方形としてもよい。あるいは図７、８に示すよう
に２色ずつをそれぞれ１枚のシリコン基板２に組み付
け、シリコン基板２同士はドライバ回路２３間をワイヤ
ボンディング６０で接続することとしてもよい。図７、
８のようにすると図５、６のものと比較して印字方向６
の全長が短くて済む。

【００５３】以上説明した第１実施例に係るインクジェ
ット式印字ヘッド及びその製造方法によれば、ドライバ
回路２３から直接に駆動電極３０に電圧を印加して駆動
できる印字ヘッド１を簡易な方法で製造でき、また多色
ヘッドユニットへの応用も容易になしうるものである。
尚、ドライバ回路２３とインクジェットプリンタ本体側
の制御回路との接続にはワイヤボンディングを要する
が、その数（電圧端子用及びグランド端子用の２つを除
く）はヘッド１個当りのチャンネル数（ここでは１２
８）と同数をユニット全体について必要とするにすぎ
ず、ユニット全体のチャンネル数（４色ユニットでは５
１２）を要していた従来技術と比較し、特に多色ユニッ
トの場合に著しく少なくて済む。

【００５４】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。第２実施例に係る印字ヘッドは図９に示すよう
に、第１実施例の印字ヘッド１におけるシリコン基板２
をリジッド基板４で置き換え、ドライバ回路２３を基板
上に設ける代わりにＩＣチップ２７中に組み込んだもの
である。リジッド基板４とは、エポキシプリプレグに金
属箔を貼着したものであり、このリジッド基板４には引
出しパターン２４が形成されている。そして、ドライバ
回路２３を内蔵したＩＣチップ２７と引出しパターン２
４との接続はワイヤボンディングによりなされる。この
印字ヘッドの印字動作は第１実施例のものと同様であ
る。

【００５５】この場合の製造方法は、まずリジッド基板
４にエッチングにより引出しパターン２４を形成する。
そして、予め用意したＩＣチップ２７をリジッド基板４
に載置してワイヤボンディングにより引出しパターン２
４と接続する。この後のアクチュエータプレート３との
接着や溝形成、電極形成等は第１実施例の場合と同様で
ある。

【００５６】かかる第２実施例によれば、第１実施例の
場合と同様にドライバ回路２３から直接に駆動電極３０
に電圧を印加して駆動できる印字ヘッド１を簡易な方法
で製造できる。また多色ヘッドユニットへの応用も第１
実施例と同様に容易である。

【００５７】以上詳細に説明したように、前記第１実施
例によれば、アクチュエータプレート３とシリコン基板
２とを接着し、この接合体に溝形成、電極形成を行うよ
うにしたので、圧電アクチュエータの駆動電極３０に駆
動電圧が直接印加される構成のインクジェット式印字ヘ
ッドが実現されている。このため、各チャンネルごとの
ワイヤボンディングやあるいはＦＰＣ基板による電気コ
ンタクトを要さず、またシリコン基板２にドライバ回路
２３及び引出しパターン２４を予め形成しておくことが
でき、少ない部品点数及び簡易な製造工程で高集積度の
インクジェット式印字ヘッドを製造できるものである。

【００５８】更に、斜め蒸着法と電解金メッキ法とによ
り２層構造の駆動電極３０を形成することとしたので、
引出しパターン２４との電気コンタクトが確実でかつ電
気抵抗の小さい駆動電極３０が得らる。そして、複数の
アクチュエータプレート３を１枚のシリコン基板２に組
み付けることにより多色印字ヘッドユニットにも応用で
き、その場合にはドライバ回路２３とインクジェットプ
リンタ本体側の制御回路との接続点数も少なくて済む。

【００５９】また第２実施例によれば、アクチュエータ
プレート３とリジッド基板４とを接着し、この接合体に
溝形成、電極形成を行うようにしたので、第１実施例と
同様に圧電アクチュエータの駆動電極３０に駆動電圧が
直接印加される構成のインクジェット式印字ヘッドが実
現され、少ない部品点数及び簡易な製造工程で高集積度
のインクジェット式印字ヘッドを製造でき、多色印字ヘ
ッドユニットへの応用にも適している。特にシリコン基
板の使用量がＩＣチップ２７の分だけで済む点で優れて
いる。

【００６０】尚、前記各実施例は本発明を何ら限定する
ものでなく、特にその中の種々の数値や使用材料は単な
る例示にすぎない。従って本発明は、その要旨を逸脱し
ない範囲において種々の変形または改良が可能であるこ
とはもちろんである。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように本発
明によれば、圧電アクチュエータに付設する基板にドラ
イバ回路への引出し配線を形成し、この引出し配線に接
続された駆動電極で圧電アクチュエータを駆動するよう
にしたので、駆動電極に直接に駆動電圧が印加される高
集積度のインクジェット式印字ヘッドを提供できるもの
である。また、その基板を半導体基板とし、ドライバ回
路をも基板上に形成することとしたので、接続点数を大
幅に減少した安価なインクジェット式印字ヘッドを提供
できるものである。あるいはドライバ回路を集積回路と
して形成することとしたので、部品点数を大幅に減少し
た安価なインクジェット式印字ヘッドを提供できるもの
である。

【００６２】また本発明によれば、圧電材料板と基板と
を貼り合わせて一体に溝形成や電極形成を行うこととし
たので、駆動電極と引出し配線とが直接接続された高集
積インクジェット式印字ヘッドを簡易に製造できるもの
である。また、引出し配線やドライバ回路を半導体基板
上に設けておくことによりかかる製造が可能となってい
るものである。更に、斜め蒸着法により下地膜を形成し
次いで電解メッキ法により主膜を形成して圧電アクチュ
エータの駆動電極となすこととしたので、駆動電極と引
出し配線との密着性を良好に維持しつつ低電気抵抗の駆
動電極を得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例のインクジェット式印字ヘッドの分
解斜視図である。

【図２】斜め蒸着法による駆動電極の形成を説明する図
である。

【図３】４色ヘッドユニットの正面図である。

【図４】図３の４色ヘッドユニットの背面図である。

【図５】別の４色ヘッドユニットの正面図である。

【図６】図５の４色ヘッドユニットの背面図である。

【図７】別の４色ヘッドユニットの正面図である。

【図８】図７の４色ヘッドユニットの背面図である。

【図９】第２実施例のインクジェット式印字ヘッドの主
要部を示す斜視図である。

【図１０】従来のインクジェットプリンタヘッドを示す
分解斜視図である。

【図１１】従来のインクジェットプリンタヘッドの断面
図である。

【図１２】従来のインクジェットプリンタヘッドの作動
状態を示す説明図である。

【符号の説明】

２ シリコン基板 ３ アクチュエータープレート ２４ 引出しパターン ２３ ドライバ回路 ２７ ＩＣチップ ３０ 駆動電極 ４０ 溝 ４１ インク室 ７９ ノズル

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクを充填する多数のインク室と、こ
   のインク室に各々設けられた吐出口と、前記インク室を
   各別に加圧する圧電アクチュエータと、この圧電アクチ
   ュエータを駆動するドライバ回路とを有するインクジェ
   ット式印字ヘッドにおいて、 前記圧電アクチュエータに付設されるとともに前記ドラ
   イバ回路への引出し配線が形成された基板と、 前記圧電アクチュエータ及び前記基板上に一体に形成さ
   れるとともに前記引出し配線に接続された駆動電極とを
   有することを特徴とするインクジェット式印字ヘッド。
2. 【請求項２】 前記基板が半導体基板であり、その半導
   体基板上に前記ドライバ回路が形成されていることを特
   徴とする請求項１に記載のインクジェット式印字ヘッ
   ド。
3. 【請求項３】 前記ドライバ回路が集積回路として形成
   されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジ
   ェット式印字ヘッド。
4. 【請求項４】 圧電アクチュエータによりインク室を加
   圧して吐出口からインクを吐出するインクジェット式印
   字ヘッドを製造する方法であって、 前記圧電アクチュエータを駆動するドライバ回路用の引
   出し配線が形成された基板と圧電材料板とを貼り合わせ
   る貼着工程と、 この貼り合わせられた基板及び圧電材料板にわたって前
   記インク室となる多数の溝を形成するとともにこの溝間
   を前記圧電アクチュエータとする溝形成工程と、 前記溝の側壁の一部に基板及び圧電材料板にわたって駆
   動電極となる導電膜を前記引出し配線と電気接続させて
   形成する電極形成工程とを含むことを特徴とするインク
   ジェット式印字ヘッドの製造方法。
5. 【請求項５】 請求項４に記載するインクジェット式印
   字ヘッドの製造方法であって、 前記貼着工程で圧電材料板と貼り合わせられる基板が半
   導体基板であり、この半導体基板上に予め前記ドライバ
   回路が形成されていることを特徴とするインクジェット
   式印字ヘッドの製造方法。
6. 【請求項６】 請求項４または請求項５に記載するイン
   クジェット式印字ヘッドの製造方法であって、 前記電極形成工程は、斜め蒸着法により下地膜を形成す
   る第１工程と電解メッキ法により主膜を形成する第２工
   程とを含むことを特徴とするインクジェット式印字ヘッ
   ドの製造方法。