WO2004080720A1 - インクジェットヘッド、インクジェットヘッドモジュール及びその製造方法 - Google Patents

インクジェットヘッド、インクジェットヘッドモジュール及びその製造方法 Download PDF

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Yasuhiro Sakamoto
Tomoyuki Sagara
Shigeaki Kakiwaki
Hirotsugu Matoba
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    • B41J2202/01Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/11Embodiments of or processes related to ink-jet heads characterised by specific geometrical characteristics

Definitions

  • the present invention relates to an inkjet head, an inkjet head module, and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a structure around an external electrode and a method for manufacturing the same.
  • An ink jet head that discharges ink by using a shear mode of a piezoelectric material has been conventionally proposed (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. H04-2595953 (see paragraph "0118"). ”And Figure 4)).
  • Such a conventional ink jet head is, for example, as shown in FIG. 13, a piezoelectric material that has been subjected to polarization processing in the thickness direction and bonded to a piezoelectric material in which the polarization directions are opposite to each other.
  • An actuating member 100 having a plurality of grooves formed therein, a cover member 110 having an ink supply port 111 and a common ink chamber 112 formed therein, and a nozzle hole 121 are formed.
  • An ink chamber 112 is formed by a plurality of grooves by laminating the nozzle plate 120 with the nozzle plate 120, and in each of the ink chambers 112, an electric field is applied to a partition partitioning the ink chamber.
  • An electrode 101 for application is formed.
  • the rear half 102 of the ink chamber 112 has an R-shaped bottom surface, and a flat portion 103 is formed as an electrode lead-out portion for connection to an external circuit.
  • the ink jet head and the driving IC 130 disposed on the support substrate 140 are connected to the electrodes 104 formed on the flat portion 103 by an aluminum wire 133 by wire bonding technology. Is making electrical connection.
  • the frame to which the driving IC 130 is connected is connected.
  • An external electrode formed on a kibble substrate or the like can be connected by an ACF (anisotropic conductive film) connection technology.
  • ACF anisotropic conductive film
  • a method for extending the ink chamber electrode of a conventional ink jet head to a flat portion will be described with reference to FIGS. 14A and 14B.
  • a dry film resist 150 is laminated on the main surface of the actuating member 100 and cured.
  • the piezoelectric material was half-diced to form a groove that later became an ink chamber, and the dicing blade 160 was raised to correspond to the diameter of the dicing blade.
  • An R-shaped portion is formed in the rear half portion 102 of the ink chamber, and then only dry film resist 150 is applied to the flat portion.
  • a metal electrode material such as A1 or Cu is formed in the ink chamber by using a sputtering technique or a plating technique. Also, the metal film is formed on the R-shaped portion of the ink chamber rear half 102 and the opening of the dry film resist 150 in the flat portion in the same manner, and becomes a connection electrode with an external circuit.
  • the actuator member 100 formed in this manner performs share mode driving by applying an opposite-phase potential to an electrode formed on a partition partitioning the ink chamber and facing the electrode via the partition. . That is, at the boundary where the ink chamber partitions are bonded symmetrically in the thickness direction with respect to the polarization direction, the ink chamber partitions are deformed into the shape of a "ku", thereby changing the volume of the ink chamber. Then, ink droplets are ejected from minute nozzles arranged at the tip of the ink chamber due to the change in the ink pressure in the ink chamber accompanying the change.
  • a so-called active area that contributes to the ink ejection operation is located at the front end of the ink supply hole 111 and the common ink chamber 112. (First half) only, and the rear end (second half) including the ink supply holes 1 1 1 is the area for ink supply.
  • the larger R portion and flat portion 103 are used as extraction electrodes for connecting the electrode 101 in the ink chamber to an external circuit.
  • the flat portion 103 is a region for making an electrical connection with the electrode that is electrically connected to the driving IC 130.
  • Such an ink-jet head configuration has a problem in that the portion other than the active area that originally contributes to ink ejection is very large, which increases material costs and makes it impossible to manufacture ink jet heads at low cost.
  • the dullness of the applied drive waveform can be improved by increasing the applied voltage.
  • the applied voltage by increasing the applied voltage, the amount of heat generated by driving the actuator is increased, and the temperature of the actuator is increased. For this reason, there is a problem that the ink viscosity changes, and stable and high-precision printing cannot be performed.
  • a driving IC that can apply a high voltage increases in cost, and a high voltage is applied. There were problems such as durability due to early deterioration of piezoelectric material characteristics and difficulty in reducing power consumption.
  • a structure in which the ink supply hole and the area for extending the ink chamber electrode are not required in the longitudinal direction of the piezoelectric element See, for example, Japanese Patent Application Publication No. 09-094954 (Paragraph “008”, FIG. 1).)
  • an ink supply hole is provided at the rear end of the active area of the piezoelectric material, and the electrode 101 in the ink chamber 112 is extended to the ink supply side surface or the ink discharge side surface.
  • an electrical connection is made with the electrode 171, which is electrically connected to the driving IC 170.
  • the material cost of the piezoelectric material can be reduced, but the electrode 101 in the ink chamber 112 is placed on the side of the actuator.
  • the electrode must be drawn out at a substantially right angle.
  • an electrode separation step using a dicing YAG laser after resist patterning or solid electrode extraction beforehand is required, which makes the process extremely complicated and lowers productivity.
  • the production yield is reduced and the production cost is increased.
  • the electrode that is drawn out is a bent part that is drawn out from the ink chamber 1 12 to the side of the actuator, and is likely to be disconnected (broken) in later processes and transport, which lowers the production yield.
  • FIG. 16 shows the ink jet head, FIG. 16A is a front sectional view, FIG. 16B is an XX sectional view, and FIG. 16C is a Y—Y It is sectional drawing.
  • the electrodes for external connection are formed of a conductive material 105 filled in the ink chamber. Since there is no need to draw it out, almost all parts other than the activator of Actuyue 100 are not required, and material costs can be reduced.
  • the driving frequency can be increased by reducing the capacitance, high-speed printing can be performed, and the driving voltage can be reduced, so that the withstanding voltage of the driving IC can be reduced. Power consumption can also be reduced.
  • the present invention has been made in view of such circumstances. Even if the pitch of the ink chamber array is reduced, the ink chamber array can be stably connected to an external circuit with low connection resistance, and is excellent in environmental reliability and high-speed printing. The purpose is to provide an inexpensive ink jet head. Disclosure of the invention n
  • the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems.
  • a driving electrode provided on the partition wall and exposed to each of the plurality of ink chambers
  • An external circuit connection electrode provided in each of the plurality of ink chambers for connecting the drive electrode to an external circuit
  • Each of the external circuit connection electrodes is formed on each exposed surface of the conductive material, and each of the exposed surfaces has a cross-sectional area in a groove width direction in each of the plurality of ink chambers. It is set to a wider area.
  • each of the external circuit connection electrodes for connection to the external circuit has a cross-sectional area larger than the cross-sectional area of the ink chamber in the groove width direction, and the conductive material filled in the groove communicating with the ink chamber. It is formed on the exposed surface at the rear end of the head.
  • the capacitance of the ink jet head is reduced due to a significant decrease in portions other than the active area.
  • the driving frequency can be increased, and high-speed printing can be realized.
  • the drive voltage can be reduced, the withstand voltage of the drive IC can be reduced, and the drive IC cost and drive power consumption can be reduced.
  • the external circuit connecting electrode of the filled conductive material has a cross-sectional area larger than the ink chamber cross-sectional area, even if it is a narrow pitch jet head, it is wide. ⁇
  • Electrical connection with external circuit electrodes can be made in a small area, and stable connection can be achieved with low connection resistance. As a result, excellent environmental reliability can be ensured, and a high-frequency and stable driving waveform can be sent to the driving electrode, thereby enabling high-speed printing.
  • the conductive material is filled in a deep groove formed partially deep in the rear end of the head in the ink chamber. Further, by forming a wide groove partially at the rear end of the head, the wide groove may be filled with the conductive material.
  • FIG. 1 is a sectional view of an ink jet head according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the ink jet head module connected to the driving IC.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of a method for manufacturing the inkjet head.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of the same.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of the same.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of an ink jet head according to the different embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of an inkjet head module according to another embodiment connected to the driving IC.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing an ink jet head according to another embodiment.
  • FIG. 9 is a sectional view of an ink jet head module according to another embodiment connected to the driving IC.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of a method for manufacturing an ink jet head according to another embodiment.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram of the same.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram of the same.
  • FIG. 13 is a sectional view showing an example of a conventional ink jet head.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram of the same manufacturing method.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing a different example of the same ink jet head.
  • FIG. 16 is a sectional view showing another example of the ink jet head.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the inkjet head.
  • 1A is a front sectional view
  • FIG. 1B is an XX sectional view
  • FIG. 1C is a XY sectional view.
  • This ink jet head is made of a conductive material containing Ag conductive filler in a groove 23 leading to the ink chamber 22 of the rear end (head rear end) 21 of the actuator 20 made of a PZT piezoelectric material. Resin 10 is filled.
  • the exposed portion (exposed surface) of the conductive resin 10 on the end surface where the conductive resin 10 is cut off at the rear end 21 of the actuator 20 is a conductive resin electrode serving as an external circuit connection electrode. It is 1 1
  • the groove depth of the ink chamber 22 is deep at the rear end of the actuator 20 (see FIG. 1C), and the groove depth of the deep groove portion 23 is the ink chamber depth 100.
  • the rear end 21 is set to 1102 m with respect to m.
  • the width of the ink chamber 22 is set to 36 m. Therefore, the exposed area of the conductive resin 10 is 3960 nm 2.
  • the PZT piezoelectric materials are polarized in opposite directions to each other.
  • a chevron-type piezoelectric material wafer to which a PZT substrate is bonded is used.
  • the depth of the ink chambers 22 is 100 m, and the pitch of each ink chamber 22 is 84.65 m pitch (300 m). (Equivalent to DPI), and the polarization direction is reversed in the upper half (50 nm) and lower half (50 nm) of the ink chamber 22.
  • an electrode for driving the actuator is provided in the ink chamber 22, that is, on the surface of the ink chamber of the ink chamber partition wall 24 that partitions the ink chamber 22 of the ink chamber 22 and the bottom of the groove of the ink chamber 22, an electrode for driving the actuator is provided.
  • the drive electrode 25 is formed, and the filled conductive resin 10 and the actuator drive electrode 25 are connected in a conductive state.
  • a nozzle plate 41 having fine nozzles 40 is adhered to the ink discharge surface 26 of the actuator 20 and a cover is provided above the rear end 21 of the actuator 20.
  • An ink supply port 42 formed in advance on the member 43 is provided.
  • each ink chamber 22 arranged in an array is partitioned by an ink chamber partition wall 24 made of a piezoelectric material, and is connected to an actuating drive electrode 25 formed on each partition wall 24.
  • Conducted conductive resin 10 is connected to an external circuit electrode (the external circuit of the present invention) in a later step as an external connection electrode. Since the upper half and the lower half of the ink chamber partition wall 24 are polarized in opposite directions in the thickness direction, by applying voltage of opposite phase to the electrodes facing each other on the front and back of the ink chamber partition wall 24, By controlling the ink pressure in the ink chamber 22 by acting as the function of the partition 24 being driven in the share mode, fine ink droplets can be ejected from the nozzle 40.
  • the ink jet head is composed of an outer lead 52 formed on a TAB tape 51 electrically connected to a driving IC 50 and a rear end 21 of an actuator 20.
  • a ⁇ 5 Hm It can be electrically and mechanically connected via an ACF (Anisotropic Conductive Film) 53 in which conductive particles having Ni and Au plating on the surface of the stick particles are dispersed and contained.
  • the exposed area of the conductive resin electrode 11 formed as an electrode for external circuit connection of the inkjet head was set to 3960 l as described above, and as shown in Table 1, it was inexpensive. Connection using an AC F such as FP16613 or FP13413 manufactured by Sony Chemical Co., Ltd. or AC-7073 manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd. In this case, stable electrical connection can be performed with low connection resistance at low cost, so that excellent environmental reliability can be secured. In addition, since a stable driving waveform at a high frequency can be sent to the driving electrode 25, an ink jet head capable of high-speed printing can be obtained.
  • connection resistance ( ⁇ ) is a sufficiently low value.
  • the connection using the inexpensive ACF containing the usual amount of dispersed conductive particles as described above uses the electrode for the external circuit connection of the inkjet head. A good connection is made because at least five or more conductive particles contained in the ACF electrically connect the exposed surface of a certain conductive resin electrode 11 to the external circuit electrode lead 52. It was found to show sex.
  • the area of the conductive resin electrode 11 in order to realize a low-cost head, it is necessary to design the area of the conductive resin electrode 11 to be equal to or more than 390 x m as a condition for obtaining the connection stability with an inexpensive ACF.
  • the area effective for connection in the external circuit electrode 52 is larger than the area of the conductive resin electrode 11 of the inkjet head.
  • the conductive resin electrode 11 is connected to the external circuit electrode 52 by making the electrode lead width of the external circuit electrode 52 wider than the pitch direction width (groove width) of the conductive resin electrode 11.
  • the electrical connection can be stably performed with low connection resistance at low cost.
  • excellent environmental reliability can be secured, and a stable driving waveform can be sent at a high frequency to the driving electrodes 25, realizing an ink jet head that can perform high-speed printing. can do.
  • the blade is lowered from just above the groove using the same dicing blade 60. Perform chopper grinding. At this time, when forming the ink chamber, the deep groove portion 23 can be formed simultaneously in a series of steps.
  • a metal film 73 serving as an electrode material such as Au, Ni, A1, Cu is formed on the entire surface of the ink chamber by a sputtering technique.
  • the liquid conductive resin 10 is dispensed in a direction perpendicular to the array of the ink chambers 22 of the piezoelectric material wafer 72 with a dispenser 61 so as to have a width of 0.5 mm. Apply and supply one character on 2 and ink chamber partition 24. At this time, by adjusting the viscosity of the conductive resin 10 to 500 to 150 cps, the ink is naturally filled to the bottom of the ink chamber 22.
  • the ink chamber 22 can be naturally filled up to the bottom.
  • the conductive resin 10 is cured by heating.
  • a conductive resin that uses a resin that reacts at room temperature without heating and curing as a binder can be cured by leaving it at room temperature.
  • the metal film 73 and the conductive resin 10 that are short-circuited on the ink chamber partition wall 24 are ground with a wrapping film or the like (not shown), so that the drive electrodes 25 and Electrical separation is performed for each of the ink chambers 22 of the filled conductive resin 10.
  • the cover wafer 74 uses the same material as the piezoelectric material forming the ink chamber 22 in order to improve the matching of the thermal expansion coefficient with the actuator forming the ink chamber 22.
  • a relatively close, inexpensive alumina ceramic may be used.
  • the ink chamber wafer 72 on which the ink chamber 22 array is formed and the cover wafer 74 are bonded with a commercially available adhesive.
  • the portion filled with the conductive resin 10 is positioned so as to come to the center of the Zaddari portion for the ink supply port 42 of the cover wafer 74, as shown in the sectional view of FIG.5B. Paste the two together.
  • the conductive resin-filled portion of the ink chamber wafer 72 at the dicing portion for the ink supply port of the cover wafer 74 is individually cut by a dicing blade of a dicer (not shown). It is fragmented in the evening (inkjet head).
  • the cut surface of the conductive resin 10 is exposed on one side of the actuator, and is electrically connected to the external circuit electrode that is connected to the driving IC to be connected later.
  • the connection electrode that is, the external circuit connection electrode 11 is formed.
  • the upper surface of the ink chamber 22 is sealed with a cover member 43 to serve as a driving part for controlling the pressure in the ink chamber. 1 is pasted to complete the above-mentioned factory (ink-jet head or ink-jet head module) shown in Fig. 1 and Fig. 2.
  • the external circuit connection electrode 11 has a cross-sectional area larger than the cross-sectional area of the ink chamber 22 in the direction perpendicular to the ink chamber array, and is filled in a groove communicating with the ink chamber 22.
  • conductive resin 10 Formed on the exposed surface at the rear end 21 of the gate.
  • the electrodes inside the ink chamber were conventionally drawn out of the ink chamber for mounting.However, this is no longer necessary, and parts other than the active area of the actuator are almost unnecessary, so that material cost can be greatly reduced. I can do it.
  • the capacitance is reduced, the driving frequency can be increased, high-speed printing is possible, and the driving voltage can be reduced, so that the withstand voltage of the driving IC can be reduced. Cost and drive power consumption can be reduced.
  • the external circuit connection electrode 11 formed on the cut surface of the filled conductive resin 10 has a cross-sectional area larger than the ink chamber cross-sectional area. Electrical connection with the external circuit electrode 52 can be made in a large area, and connection can be made stably with low connection resistance. As a result, it has excellent environmental reliability and can send a high-frequency and stable driving waveform to the ink jet head, thereby enabling high-speed printing.
  • the external circuit connection electrode 11 connected to the external circuit electrode 52 can secure an exposed area of the conductive resin 10 serving as the connection surface of 3960 iim 2 or more. Therefore, in the electrical connection between the inkjet head and the external circuit electrode 52, even when using an inexpensive ACF with a relatively small amount of conductive particles dispersed, a sufficient electrode area is provided, and the connection resistance is low and the connection resistance is low. Stable external circuit connection with little variation. As a result, excellent environmental reliability can be secured, and a high-frequency and stable driving waveform can be sent to the driving electrode 25, so that high-speed printing can be performed.
  • the ink jet head module which is a connection between the ink jet head and the external circuit electrode 52 connected to the driving IC 50, has an anisotropic connection between the ink jet head and the external circuit electrode 52.
  • the conductive material which is the electrode 11 for connecting an external circuit to the ink jet head via the conductive conductive material, is exposed.
  • the surface and the external circuit electrodes 52 are electrically connected by at least five or more conductive particles of an anisotropic conductive material.
  • connection resistance is low, the connection resistance variation is small, and the stable external connection is achieved.
  • Circuit connection can be made, which can ensure excellent environmental reliability, and can send a stable driving waveform at high frequency to the driving electrode 25, so that high-speed printing can be performed. It is possible.
  • the area of the connection portion of the external circuit electrode 52 of the ink jet head module is larger than the area of the external circuit connection electrode 11 of the ink jet head. Therefore, a large margin for connection position alignment can be secured, and the connection position accuracy is relaxed, so that the entire external circuit connection electrode of the ink jet head can be stably used for electrical connection. . Therefore, productivity is improved, connection resistance variation is low with low connection resistance, and stable external circuit connection can be performed. As a result, excellent environmental reliability can be secured, and a high-frequency and stable driving waveform can be sent to the driving electrode 25, so that high-speed printing can be performed.
  • the shape and area of the external circuit connection electrode 11 of the ink jet head and the shape of the external circuit electrode 52 are the same and the area is equal. In such a case, a high precision is required for positioning the connection between the external circuit connection electrode 11 and the external circuit electrode 52 of the inkjet head, so that the production yield is reduced.
  • Such an ink jet head can be manufactured by a manufacturing method including at least the following steps. That is, a step of forming ink chamber grooves at a predetermined pitch in the piezoelectric material wafer that has been subjected to the polarization process in the thickness direction, a step of forming a groove deeper than the ink chamber groove leading to the ink chamber groove, Forming a driving electrode in a groove formed in a groove formed in the cooling chamber and a groove deeper than the ink chamber. ⁇ ⁇
  • the ink jet head manufactured by such a manufacturing method has an external circuit connection electrode 11 made of a filled conductive material, which has a cross-sectional area larger than the ink chamber cross-sectional area. Electrical connection with the circuit electrode 52 can be stably performed. That is, even in the case of a narrow-pitch ink jet head, electrical connection with the external circuit electrode 11 can be made with a large-area connecting electrode, so that the connection can be stably performed with a low connection resistance. As a result, excellent environmental reliability can be ensured, and a high-frequency and stable driving waveform can be sent to the ink jet head, thereby enabling high-speed printing.
  • the groove 23 deeper than the ink chamber 22 is filled with the conductive resin 10, and the area of the conductive resin electrode 11 that is later exposed to the cut surface of the ink jet head is enlarged.
  • the same effect can be expected by forming the groove width wider than the ink chamber 22 to form the wide groove 27.
  • the depth of the ink chamber 22 shown in FIG. 6 is 100 xm
  • the cross-sectional shape of the conductive resin electrode 11 is processed to a depth of 90 / m
  • the width of the ink chamber is 36.
  • the rear end is machined to a groove width of 45 m, and the area of the conductive resin electrode 11 is larger than that of the ink chamber 22 and is set to 3960 zm2.
  • stable external circuit connection can be realized at low cost by using an inexpensive ACF 53 with the external circuit lead 52 connected to the driving IC 50. Further, since the groove width is wide, the filling property of the conductive resin 10 is good, and the production yield in the filling step of the conductive resin 10 can be improved.
  • Such an ink jet head can be manufactured by a manufacturing method including at least the following steps. That is, polarization processing is performed in the thickness direction. 1 o
  • the external circuit connection electrode 11 of the filled conductive material has a cross-sectional area larger than the cross-sectional area of the ink chamber 22, an external circuit electrode 5 2 Electrical connection with the device can be performed more stably.
  • electrical connection with the external circuit electrode 52 can be made with a large-area connection electrode, and a stable connection can be made with a low connection resistance.
  • high-speed printing is possible because of excellent environmental reliability and stable transmission of the drive waveform to the inkjet head at a high frequency.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the inkjet head.
  • a conductive resin 10 containing an Ag conductive filler is filled at a rear end of an actuator 28 made of a PZT piezoelectric material, and a rear end of the actuator 28 is formed.
  • the portion where the conductive resin 10 is exposed on the upper surface of the portion filled with the conductive resin 10 is defined as an external circuit connection electrode 12.
  • the ink chamber 22 has a shallow groove depth at the rear end side of the actuator 28, but is unnecessary because the electrode area sandwiching the ink chamber partition is smaller than the deep and uniform ink chamber shape.
  • the capacitance can be reduced. As a result, drive power consumption can be reduced and drive waveform dulling can be more effectively prevented.
  • the flow of the ink can be made smooth.
  • the groove depth is set to 50 urn and the ink chamber width is set to 36 xm at the rear end where the conductive resin 10 is filled with respect to the depth of the ink chamber 22 of 100 m.
  • the dimensions of the exposed surface of the conductive resin 10 in the upper portion 29 of the conductive resin 10 are 36 m in width and 600 ⁇ in length. In the connection, if the length is 1 10 or more, a connection area of 3 960 2 1 T 12 or more can be secured, and as described in Embodiment 1, low-cost and stable electric connection can be performed. it can.
  • two actuator driving electrodes 30, 30 are formed to face each other in the ink chamber 22, and through the filled conductive resin 10, In one ink chamber 22, two electrodes are in a conductive state.
  • a nozzle plate 41 having fine nozzles 40 is adhered to the ink ejection surface of the actuator 28, and a cover member 45 is provided above the rear end of the actuator 28.
  • a preformed ink supply port 44 is provided.
  • the ink chambers 22 arranged in an array are partitioned by an ink chamber partition made of a piezoelectric material, and the upper half of each partition (50 / m depth near the rear end of the actuator). Electrodes are formed on the entire surface of the partition wall up to the bottom of the groove because of the shallow groove).
  • the upper surface of the rear end of the actuator unit where the conductive resin 10 is integrated as one external connection electrode 9 A voltage is applied to the conductive resin electrode 12 exposed to the outside, and an opposite-phase voltage is applied to the electrodes facing each other on the front and back of the ink chamber partition 32, so that the partition 32 forms the ink chamber electrode at the boundary. Drive in share mode to bend.
  • the ink-jet head of the present embodiment has a card lead 52 formed on a TAB tape 51 electrically connected to a driving IC 50 and a rear end of a box 28.
  • the conductive resin electrode 12 on the upper surface can be electrically and mechanically connected via an ACF 53 or the like to form an inkjet head module.
  • a groove having a width of 36 m is formed on a piezoelectric material wafer 75 by using a dicing blade 60 of a dicer.
  • the portion to be filled with the conductive resin 10 later is made shallower than the portion of the ink chamber 22 so that the filling of the conductive resin 10 becomes good, Since a margin in the resin 10 filling step can be increased, production management is facilitated, and an improvement in production yield can be realized.
  • the metal which becomes the electrode material such as A1 or Cu is diagonally obliquely upward from the longitudinal direction of the ink chamber 22. Oblique deposition.
  • a metal electrode 76 is formed on the surface of the ink chamber partition 32, and due to the shadowing effect of each ink chamber partition 32, The metal film 76 is formed up to about 12 in the depth direction of the ink chamber 22, and the electrode is formed to the bottom of the groove in the shallow groove region where the conductive resin 10 is filled later.
  • the electrodes 30 and 31 facing each other in the ink chamber 22 are the driving electrodes.
  • a liquid conductive resin is applied in a direction perpendicular to the ink chamber 22 of the piezoelectric material wafer 75 by using a dispenser 61 to have a width of 2.0 mm.
  • the ink is applied and supplied on the ink chamber 22 and the ink chamber partition 32 in a single character, and then the conductive resin 10 is cured.
  • a relief portion 78 was formed so as not to cover all of the conductive resin 10 which becomes the conductive resin electrode 12 after passing through the hole 77 for the ink supply port 44 and the filled upper surface 29.
  • a force bar 79 made of a piezoelectric material is prepared. This force base wafer 79 later seals the upper part of the ink chamber 22 when it is fragmented into an ink jet head, and removes the conductive resin electrode 12 at the rear end of the actuator. It becomes a cover member that seals the rear end.
  • the ink chamber wafer 75 having the ink chamber array and the cover wafer 79 are bonded together using a commercially available adhesive.
  • a part of the upper surface 29 filled with the conductive resin 10 inside the rear end portion of the ink chamber is sealed with the cover wafer 79 (cover member 45) to seal the ink chamber 22.
  • ink is supplied from the through hole 7 7 (ink supply port 4 4) of the cover member 4 5, and the ink is bonded between the cover member 4 5 and the top surface 29 filled with the conductive resin 10.
  • the upper surface of the conductive resin 10 excluding the part 2 will be connected to the external circuit electrode later in the part 9 Then, avoid the conductive resin electrode 12 with the dicing line shown by the broken line in Fig. 12B.
  • Dicing removes only the Zardari 78 part set at the position set right, and opens the part immediately above the electrode 12 for external circuit connection, and at the same time, the Zardari 78 part of the bar wafer 79 and the ink chamber indicated by the thick broken line part. 2 At the center of the ink chamber drive section where the top of The service one dicing da blade, shredding into individual Akuchiyue Isseki 2 8, Akuchiyue Isseki 2 8 is completed formed.
  • the external circuit connection electrode of the ink jet head is formed on the exposed surface of the conductive material filling upper portion filled in the ink chamber array.
  • the material cost can be reduced, the driving frequency can be increased by reducing the capacitance, and high-speed printing can be performed.
  • the driving voltage can be reduced, and the withstand voltage of the driving IC can be reduced. As a result, it is possible to reduce the cost of the driving IC and the driving power consumption.
  • an ink jet head is at least as follows. It can be manufactured by a manufacturing method including the following steps.
  • the ink jet head manufactured by such a manufacturing method uses an exposed surface of the conductive material, which is filled with the conductive material filled in the ink chamber array, as an electrode for connecting an external circuit.
  • a desired electrode area can be secured in the longitudinal direction. Therefore, even in the case of a narrow-pitch ink jet head, electrical connection to an external circuit can be made with a large-area connection electrode, and a stable and low connection resistance is obtained. Can be connected with a stake. As a result, excellent environmental reliability can be ensured, and a high-frequency and stable drive waveform can be sent to the drive electrode, thereby enabling high-speed printing.
  • the ink chamber electrode was conventionally drawn out of the ink chamber to mount the ink chamber electrode.However, the necessity is eliminated, and almost all parts other than the active area of Actu Yue are eliminated. Therefore, it is possible to reduce the size of the factory and reduce material costs.
  • the capacitance of the ink jet head is reduced due to a significant decrease in portions other than the active area.
  • the driving frequency can be increased, and high-speed printing can be realized.
  • the drive voltage can be reduced, the withstand voltage of the drive IC can be reduced, and the drive IC cost and drive power consumption can be reduced.
  • the external circuit connection electrode of the filled conductive material has a larger cross-sectional area than the ink chamber cross-sectional area, even if it is a narrow pitch ink jet head, it has a large area to electrically connect to the external circuit electrode. Connections can be made and stable connections can be made with low connection resistance. As a result, excellent environmental reliability can be ensured, and a high-frequency and stable driving waveform can be sent to the driving electrode, thereby enabling high-speed printing.
  • connection between the ink jet head and the external circuit is made via the anisotropic conductive material and the exposed surface of the conductive material which is the electrode for connecting the external circuit to the external circuit.
  • the circuit is electrically connected with at least five or more conductive particles of an anisotropic conductive material.
  • connection portion of the inkjet head module to the external circuit is larger than the area of the external circuit connection electrode of the ink jet head, a large margin for connection alignment can be ensured.
  • the entire connection electrode can be stably used for electrical connection.
  • productivity can be improved, and a stable external circuit connection with low connection resistance and little variation can be performed.
  • excellent environmental reliability can be ensured, and a high-frequency and stable driving waveform can be sent to the driving electrodes, thereby enabling high-speed printing.
  • the external circuit connection electrode for connecting to the external circuit has a cross-sectional area larger than the ink chamber cross-sectional area in the groove width direction.
  • the conductive material filled in the groove leading to the ink chamber is formed on the exposed surface at the rear end of the head.Therefore, conventionally, the conductive material was drawn out of the ink chamber in order to mount the ink chamber electrode. However, there is no need to do so, and parts other than the active area of the factory are almost unnecessary, so that the factory can be made more compact and material costs can be reduced.
  • the capacitance can be reduced. Since the drive frequency can be increased by reducing the capacitance, high-speed printing is possible. Further, since the driving voltage can be reduced and the withstand voltage of the driving IC can be reduced, the driving IC cost and the driving power consumption can be reduced.
  • the method includes the steps of forming a deep groove formed partially deeply and filling the deep groove with a conductive material
  • the external circuit connection electrode of the conductive material filled in the deep groove is Since it has a larger cross-sectional area than the ink chamber cross-sectional area, it is possible to make more stable electrical connection with external circuits to be performed later. Electrical connection can be made.

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Abstract

複数列の溝状に形成された各インク室(22)の両側を仕切る隔壁(24)に駆動用電極(25)が設けられ、この駆動用電極(25)を外部回路に接続するための外部回路接続用電極(11)が、各インク室(22)に充填された導電性材料(10)のヘッド後端部における露出面に形成され、かつ、前記露出面が、インク室アレイ直交方向のインク室断面積よりも広い面積を有する。

Description

,
明 細 書 インクジエツトへッド、 インクジエツトへッドモジユーノレ及びその製造方 法
技術分野
本宪明は、 インクジェットヘッド、 インクジェットヘッドモジユーノレ及 びその製造方法に係り、 特に、 外部取り出し電極まわりの構造及ぴその製 造方法に関する。 背景技術
圧電材料のシェアモードを利用してィンクを吐出するようにしたィン クジェットヘッドが従来より提案されている (例えば、 特開平 0 4— 2 5 9 5 6 3号公報 (段落 「0 0 1 8」 , 図 4 ) 参照) 。 このような従来のィ ンクジェットヘッドは、 例えば、 図 1 3に示すように、 厚さ方向に分極処 理を施した圧電材料を分極方向が相反する方向になるように貼り合わせた 圧電材料に複数の溝が形成されたァクチユエ一タ部材 1 0 0と、 インク供 給口 1 1 1及び共通インク室 1 1 2が形成されたカバー部材 1 1 0と、 ノ ズル孔 1 2 1が開けられたノズルプレート 1 2 0と、 を貼り合わせること で、 複数の溝によりインク室 1 1 2が形成されており、 その各インク室 1 1 2内には、 そのインク室を仕切る隔壁に、 電界を印加するための電極 1 0 1が形成されている。
インク室 1 1 2の後半部 1 0 2は、 その底面が R形状に加工されてお り、 さらに、 外部回路との接続のための電極引き出し部として平坦部 1 0 3が形成されている。 また、 支持基板 1 4 0上に配置されたインクジエツ トへッドと駆動用 I C 1 3 0は、 平坦部 1 0 3上に形成された電極 1 0 4 とワイヤボンディング技術によりアルミニウムワイヤ 1 3 1で電気的な接 続を行っている。 その他、 例えば駆動用 I C 1 3 0が接続されているフレ „
キシブル基板などに形成された外部電極と A C F ( Ani sot ropi c Conduc t i ve F i lm: 異方性導電フィルム) 接続技術により接続することも できる。
次に、 従来のインクジエツトへッドのインク室内電極を平坦部に延出 させる方法について、 図 1 4 A, 図 1 4 Bにより説明する。 まず、 ァクチ ユエ一タ部材 1 0 0の主表面にドライフィルムレジスト 1 5 0をラミネ一 トして硬化させる。 次に、 ダイサ一のダイシングプレード 1 6 0を用いて 圧電材料をハーフダイスすることにより、 後にィンク室になる溝を形成し 、 ダイシングブレード 1 6 0を上昇させてダイシングブレードの直径に対 応したインク室後半部 1 0 2の R形状部を形成し、 その後平坦部ではドラ ィフィルムレジスト 1 5 0のみを力ットする。
このようにして、 インク室アレイを形成した後に、 図 1 4 Bに示すよ うにィンク室内にスパッタリング技術やめつき技術を用いて A 1や C uな どの金属電極材料を形成する。 また、 インク室後半部 1 0 2の R形状部及 び平坦部のドライフィルムレジスト 1 5 0の開口部分にも同様に金属膜形 成が行われ、 外部回路との接続電極となる。
このように形成されたァクチユエ一タ部材 1 0 0は、 インク室を仕切 る隔壁に形成された電極において、 隔壁を介して向い合う電極に逆位相の 電位を印加することでシェアモード駆動を行う。 つまり、 厚さ方向で分極 方向を対称に貼り合わされたィンク室隔壁の貼り合わせた境目でィンク室 隔壁が "く" の字に変形し、 それによりインク室内の容積が変化する。 そ して、 それに伴うインク室内のィンク圧力変化によりィンク室先端部に配 置した微小なノズルからインク液滴が吐出される。
上記のような従来のィンクジエツトへッド構造では、 図 1 3に示すよ うに、 ィンクの吐出動作に寄与するいわゆるァクティブ領域は、 インク供 給孔 1 1 1及び共通インク室 1 1 2より先端側 (前半部) のみであり、 ィ ンク供給孔 1 1 1を含む後端側 (後半部) はインクを供給するための領域 „
であり、 さらに大きな R部分及び平坦部 1 0 3はインク室内の電極 1 0 1 を外部回路に接続するための取り出し電極として使用される。 つまり、 こ の平坦部 1 0 3は、 駆動用 I C 1 3 0に導通した電極との電気的接続を行 うための領域である。
このようなインクジェットヘッドの構成では、 本来インク吐出に寄与 するァクティブエリァ以外の部分が非常に大きく、 そのため、 材料コスト が高くなり、 インクジエツトへッドを安価に製造できないという問題があ つ /こ。
また、 高い誘電率を有する P Z Tなどの圧電材料上で平坦部分 1 0 3 までインク室内の電極 1 0 1を延出させる必要があるため、 インクジエツ トへッドの静電容量が大きくなり、 そのためァクチユエ一夕駆動に際して 、 印加駆動パルス波形が鈍ってしまい、 高速駆動による高速印字が困難に なるという問題があった。
この印加駆動波形の鈍りは、 印加電圧を上昇させることで改善できる が、 印加電圧を上げることでァクチユエ一夕の駆動による発熱量が増大し てァクチユエ一夕の温度が上昇する。 このため、 インク粘度が変化し、 安 定で高精度な印字が行えないという問題があり、 また、 高い電圧を印加で きる駆動用 I Cがコスト高になるという問題、 高電圧印加を原因とする早 期の圧電材料特性劣化による耐久性の問題、 低消費電力化が困難であると いう問題があった。
このため、 ァクチユエ一夕のインク室内電極 1 0 1のアクティブエリ ァ以外の部分では、 圧電材料と電極との間に低誘電膜を予め製膜すること で、 ァクティブエリァ以外の部分での静電容量をほぼ無視できるレベルに することが行われる。 しかし、 約 2 0 0 °Cという低温度のキューリ一点を 有ずる圧電材料である P Z Tに対して、 低温のプロセスで低誘電率の S i 一 N膜などを形成するためには非常に高価な E C R - C V D装置が必要で あり、 製造コストが上昇して安価なインクジエツトへッドを製造できなく Λ
なるという問題があった。
このような問題に対処するために、 例えば、 図 1 5に示すように、 ィ ンク供給孔及びインク室内電極を延出させるための領域を圧電素子の長手 方向に求めないようにした構造のものが提案されている (例えば、 '持開平 0 9 - 0 9 4 9 5 4号公報 (段落 「0 0 0 8」 , 図 1 ) 参照) 。 この提案 では、 ィンクを供給するために、 圧電材料のアクティブエリアの後端部に ィンク供給孔を設け、 インク室 1 1 2内の電極 1 0 1をインク供給側側面 もしくはィンク吐出側側面に延長させ、 駆動用 I C 1 7 0に導通する電極 1 7 1との電気的な接続を行っている。
この場合、 ァクチユエ一夕 1 0 0のアクティブエリア以外の部分が少 ないため、 圧電材料の材料コストの低減化は図られるが、 インク室 1 1 2 内の電極 1 0 1をァクチユエ一夕側面に略直角に折曲させて電極の引き出 しを行わなければならない。 そのためには、 個々のァクチユエ一夕 1 0 0 を小片化してからインク室 1 1 2内の電極 1 0 1に導通するようにァクチ ユエ一夕側面に金属膜を形成する必要がある。 このような金属膜の形成方 法は、 きわめて非能率である。
また、 引き出した電極間を分離するためには、 予めレジストパター二 ングもしくはベタ電極に引き出した後にダイシングゃ Y A Gレーザーによ る電極分離工程を必要とし、 工程が非常に煩雑となり、 生産性が低く、 生 産歩留りが低下し、 生産コストが高くなるという問題があった。 また、 引 き出した電極も、 インク室 1 1 2からァクチユエ一夕側面に引き出される 屈曲部分で、 後の工程や搬送で断線 (破断) する可能性が高く、 生産歩留 りが低下するという問題や環境信頼性が低いという問題があつた。
さらに、 このような難点を解消することを課題として、 本出願人によつ て、 外部接続用の電極がィンク室内に充填された導電性材料により形成さ れたィンクジエツトへッドも提案されている (例えば、 特開 2 0 0 2— 1 7 8 5 1 8号公報 (段落 「0 0 6 7」 〜 「0 0 7 2」 , 図 1 ) 参照) 。 図 1 6 (図 1 6 A〜図 1 6 C ) は、 そのインクジェットヘッドを示し、 図 1 6 Aは正面断面図、 図 1 6 Bは X— X断面図、 図 1 6 Cは、 Y— Y断面図 である。
この提案では、 図 1 6に示すように.. 外部接続用の電極がインク室内に 充填された導電性材料 1 0 5により形成されているため、 従来のようにィ ンク室内電極をィンク室外に引き出す必要がなくなり、 ァクチユエ一夕 1 0 0のァクティブェリァ以外の部分がほとんど不要となるため、 材料コス トの削減を実現できる。
また、 静電容量が低減することにより、 駆動周波数を高くできるため高 速印字が可能となり、 かつ、 駆動電圧を低減できるため駆動用 I Cの低耐 電圧化が可能となり、 駆動用 I Cコストと駆動消費電力の低減化を図るこ ともできる。
しかしながら、 さらなる材料コストの低減化及び高速印字の要求により 、 インクジェットへッドのィンク室アレイの狭ピッチ化が進展した結果、 それに伴い、 図 1 6に示すような構成では、 外部回路との電気的な接続の ための電極面積が小さくなる。
そのため、 インクジェットへッドとフレキシブル基板などの外部回路と の電気的接続において大きな接続抵抗の増加やばらつきを引き起こし、 環 境信頼性が低下するという問題、 及び、 ァクチユエ一夕駆動に際して、 印 加駆動波形が鈍り高速駆動による高速印字が困難になるという問題が発生 した。
本発明は、 このような実情に鑑みてなされ、 インク室アレイが狭ピッチ 化されても、 外部回路と低い接続抵抗で安定に接続することができ、 環境 信頼性に優れ、 高速印字が可能で安価なインクジエツトへッドを提供する ことを目的とする。 発明の開示 n
本発明は、 上述の課題を解決するために、
• 溝状に並設された複数のインク室と、
前記複数のインク室を仕切る隔壁と、
前記隔壁に設けられ、 前記複数のィンク室の各々に露出した駆動用電極 と、
前記駆動用電極を外部回路に接続するために前記複数のィンク室の各々 に設けられた外部回路接続用電極と、
前記複数のィンク室の各々のへッド後端部に充填された導電性材料と、 を備え、 '
前記外部回路接続用電極の各々は、 前記導電性材料の各々の露出面に形 成され、 かつ、 前記露出面の各々の断面積は、 前記複数のインク室の各々 における溝幅方向の断面積よりも広い面積に設定されている。
この構成においては、 外部回路と接続するための外部回路接続用電極の 各々は、 溝幅方向のインク室断面積よりも広い断面積を持ち、 かつインク 室に通ずる溝に充填された導電性材料のへッド後端部における露出面に形 成されている。
従って、 従来では、 インク室内電極を実装するためにその電極をインク 室外に引き出していたが、 その必要がなくなり、 ァクチユエ一夕のァクテ イブエリア以外の部分がほとんど不要となるため、 ァクチユエ一夕のコン パク卜化が可能となり、 材料コスト削減を実現できる。
また、 アクティブエリァ以外の部分の大幅な減少により、 インクジエツ 卜ヘッドの静電容量が低減する。 これにより、 駆動周波数を高くすること ができるため、 高速印字を実現することができる。 また、 駆動電圧を低減 できるため、 駆動用 I Cの低耐電圧化が可能となり、 駆動用 I Cコストの と駆動消費電力の低減化を実現できる。
さらに、 充填導電性材料の外部回路接続用電極は、 インク室断面積より も広い断面積を有するため、 狭ピッチィンクジエツトへッドであっても広 ―
い面積で外部回路電極との電気的接続を行え、 低い接続抵抗で安定して接 続することができる。 これにより、 優れた環境信頼性を確保することがで き、 かつ、 駆動用電極に対して高周波数で安定な駆動波形を送ることがで きるため、 高速印字が可能となる。
本発明では、 前記導電性材料は、 インク室におけるヘッド後端部に部分 的に深く形成された深溝部に充填される。 また、 ヘッド後端部に部分的に 幅広溝を形成することで、 この幅広溝に前記導電性材料を充填しても良い
図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の実施形態に係るインクジエツトへッドの断面図であ る。
図 2は、 同駆動用 I Cと接続されたインクジエツトへッドモジュール の断面図である。
図 3は、 同インクジェットヘッドの製造方法の説明図である。
図 4は、 同説明図である。
図 5は、 同説明図である。
図 6は、 同異なる実施形態に係るィンクジェットへッドの断面図であ る。
図 7は、 同駆動用 I Cと接続された異なる実施形態に係るインクジェ ットへッドモジュールの断面図である。
図 8は、 同別の実施の形態に係るインクジエツ卜へッドを示す断面図 である。
図 9は、 同駆動用 I Cと接続された別の実施の形態に係るィンクジ工 ットヘッドモジュールの断面図である。
図 1 0は、 同別の実施の形態に係るインクジエツトへッドの製造方法 の説明図である。 „
図 1 1は、 同説明図である。
図 1 2は、 同説明図である。
図 1 3は 従来例のインクジエツトヘッドの一例を示す断面図である 図 1 4は、 同製造方法の説明図である。
図 1 5は、 同ィンクジエツトへッドの異なる例を示す断面図である。 図 1 6は、 同ィンクジエツトへッドの別の例を示す断面図である。
発明を実施するための最良の形態
以下に、 本発明の実施の形態に係るインクジェットヘッド、 インクジェ ットへッドモジュール及びその製造方法について図面を参照しつつ詳細に 説明する。
《実施の形態 1》
図 1は、 インクジェットヘッドの断面図である。 図 1 Aは正面断面図、 図 1 Bは X— X断面図、 図 1 Cは Y— Y断面図である。 このインクジエツ トヘッドは、 P Z T圧電材料からなるァクチユエ一夕 2 0の後端部 (へッ ド後端部) 2 1のインク室 2 2に通ずる溝 2 3内に A g導電性フィラーを 含有する導電性樹脂 1 0が充填されている。 ァクチユエ一夕 2 0の後端部 2 1で導電性樹脂 1 0が切断された端面において導電性樹脂 1 0が露出し た部分 (露出面) が、 外部回路接続用電極としての導電性樹脂電極 1 1と なっている。
また、 インク室 2 2はァクチユエ一タ 2 0の後端側で溝深さが深くなつ ており (図 1 C参照) 、 その深溝部 2 3の溝深さは、 インク室深さ 1 0 0 mに対して後端部 2 1では 1 1 0 2 mに設定されている。 また、 インク 室 2 2の幅は 3 6 mに設定されている。 従って、 導電性樹脂 1 0の露出 面積は 3 9 6 0 n m 2 になる。
本実施の形態では、 P Z T圧電材料はお互いに逆向きに分極処理された n
P Z T基板を貼り合わせたシェブロンタイプの圧電材料ウェハを用いてお り、 インク室 2 2の深さは 1 0 0 mであり、 各インク室 2 2は 8 4 . 6 5 mピッチ (3 0 0 D P I相当) でアレイ状に形成され、 インク室 2 2 の上部半分 ( 5 0 n m) と下部半分 ( 5 0 u rn) で分極方向が逆向きにな つている。
インク室 2 2内、 つまりインク室 2 2アレイのインク室 2 2を仕切るィ ンク室隔壁 2 4のィンク室内表面及びインク室 2 2の溝底面には、 ァクチ ユエ一夕駆動用電極 (本発明の駆動用電極) 2 5が形成されており、 充填 された導電性樹脂 1 0と該ァクチユエ一夕駆動用電極 2 5は導通状態に接 続されている。
また、 ァクチユエ一夕 2 0のインク吐出面 2 6には、 微小なノズル 4 0 を有するノズルプレ一ト 4 1が接着されており、 ァクチユエ一夕 2 0の後 端部 2 1の上方にはカバー部材 4 3に予め形成されたインク供給口 4 2が 配設されている。
このような構成で、 アレイ状に並ぶ各インク室 2 2は圧電材料からなる インク室隔壁 2 4によって仕切られており、 各隔壁 2 4に形成されたァク チユエ一夕駆動用電極 2 5に導通した導電性樹脂 1 0が外部接続用電極と して後の工程において外部回路電極 (本発明の外部回路) と接続される。 インク室隔壁 2 4の上部半分と下部半分とが厚さ方向に逆向きに分極さ れているため、 インク室隔壁 2 4の表裏で対向する電極に逆位相の電圧印 加を行うことによって、 隔壁 2 4がシェアモードで駆動するァクチユエ一 夕の役目をしてィンク室 2 2内のィンク圧力をコントロールすることによ り、 ノズル 4 0からインク微小液滴を吐出させることができる。
そして、 図 2に示すように、 このィンクジエツトへッドは、 駆動用 I C 5 0に導通した T A Bテープ 5 1上に形成されたァウタリード 5 2とァク チユエ一夕 2 0の後端部 2 1の導電性樹脂電極 1 1において、 詳細を図示 しない Bステージで安定なエポキシ系樹脂バインダ一中に φ 5 H mのプラ スチック粒子の表面に N i及び Auめっきを施した導電粒子を分散含有し た ACF (Anisotropic Conductive Film:異方導電性フィルム ) 5 3を 介して、 電気的 機械的に接続することができる。
このとき、 インクジェットへッドの外部回路接続用電極として形成した 導電性樹脂電極 1 1の露出面積は、 前述したように、 3960 l に設 定しており、 表 1に示すように、 安価で市販されている通常の分散導電粒 子量を含有する、 例えばソニーケミカル株式会社製 F P 1 66 1 3や F P 1 341 3、 または日立化成工業株式会社製 AC— 7073などの AC F を用いた接続において、 低コストで、 低い接続抵抗で安定に電気的な接続 を行うことができるために、 優れた環境信頼性を確保することができる。 また、 駆動用電極 25に対して、 高周波数で安定な駆動波形を送ることが できるため高速印字が可能なインクジエツトへッドを得ることができる。
導電性樹脂電極面積と A C F接続抵抗の関係
Figure imgf000012_0001
表 1に示すように、 サンプル Aの場合には、 導電性樹脂電極 1 1の面積 が 3600 zm であるため、 接続抵抗 (Ω) はかなり高い値となってい るが、 サンプル B, C, Dの各場合には、 いずれも導電性樹脂電極 1 1の 面積が 3960. m2以上に設定されているため、 接続抵抗 (Ω) は充分に 低い値となっている。 また、 インクジェットヘッドと T A Bテープ 5 1の外部回路リード 5 2 との A C F接続において、 前述した通常の分散導電粒子量を含有する安価 な A C Fを用いた接続では、 インクジェットヘッドの外部回路接続用電極 である導電性樹脂電極 1 1の露出面と外部回路電極であるァゥ夕リード 5 2とを少なくとも 5個以上の A C F中に含まれる導電粒子で電気的接続が 行われているため、 良好な接続性を示すことが判つた。
これを受けて、 A C F中に分散する導電粒子数を通常の A C Fよりも多 く分散させた A C Fを作製して用いることで、 単位面積当りの電気的接続 において有効な導電粒子数を増加させることができ、 例えば、 表 2に示す ように、 導電性樹脂電極 1 1の面積で 3 9 6 0 n ml 以下であっても、 A C F接続における導電粒子数が 5個以上であれば、 安定な電気的接続を行 うことができ、 導電性樹脂電極 1 1の縮小化に対応する有効な手段である ことを確認することができる。
表 2
導電粒子数と A C F接続抵抗の関係
Figure imgf000013_0001
表 2において、 サンプル Eの場合には、 導電性樹脂電極 1 1の面積が 3 6 0 0 , m2 であるにもかかわらず、 導電粒子数を 6に設定しているため 、 接続抵抗 (Ω ) は充分に低い値となっていることを確認することができ ^ 2
る。 但し、 A C Fのコスト上昇により、 インクジェットヘッドのコスト上 昇を招くという問題がある力 特にハイエンド機種に関しては、 さらに高 信頼性化が要求されるため、 通常品よりも多くの導電粒子を分散した高価 な A C Fを利用して、 狭ピッチのインクジエツトへッドでの電極接続にお いて確実に 5個以上の A C F導電粒子で電気的接続を行うことが得策であ る。
つまり、 低コストへッドを実現するためには、 安価な A C Fで接続安定 性が得られる条件として、 3 9 6 0 x m 以上の導電性樹脂電極 1 1の面 積に設計すべきである。 そして、 コストよりも信頼性を最優先させて、 さ らなる狭ピッチインクジェットヘッドを実現するためには、 高価な高分散 導電粒子を含む A C Fを選択して接続に寄与する導電粒子を 5個以上確保 できるように電極面積の設計を行う必要がある。
また、 本実施の形態では、 インクジェットヘッドの導電性樹脂電極 1 1 の面積よりも外部回路電極 5 2における接続に有効な面積の方が大きい。 言い換えれば、 外部回路電極 5 2の電極リード幅を導電性樹脂電極 1 1の ピッチ方向の幅 (溝幅) よりも広くして導電性樹脂電極 1 1と外部回路電 極 5 2とを接続することで、 且つ、 導電性樹脂電極 1 1の溝深さ方向で平 行に外部回路電極 5 2のリードが接続される場合は導電性樹脂電極 1 1の 溝底部から溝上端まですべての領域で外部回路電極 5 2の長手方向で重な るように導電性樹脂電極 1 1と外部回路電極 5 2とを接続することで、 A C F接続プロセスでの位置合わせの精度が緩和されるため、 生産歩留まり が向上して低コストで、 低い接続抵抗で安定に電気的な接続を行うことが できる。 これにより、 優れた環境信頼性を確保することができ、 駆動用電 極 2 5に対して高周波数で安定な駆動波形を送ることができるため、 高速 印字が可能なインクジエツ卜へッドを実現することができる。
次に、 インクジェットへッドの製造方法について図 3により説明する。 まず、 図 3 Aに示すように、 ダイサ一のダイシングブレード 6 0を用いて 〗 g
相反する方向に分極処理した 5 0 厚の圧電材料 7 0及び 7 1を貼り合 わせたシエプロンタイプの圧電材料ウェハ 7 2をハーフダイスすることに より後にィンク室 2 2になる 1 0 0 x m深さの溝を形成する。
次いで、 図 3 Bに示すように、 後に導電性樹脂 1 0を供給する部分の溝 をさらに 1 0 mだけ深くするために、 同じダイシングブレード 6 0を用 いて、 溝直上からプレードを降下させてチョッパー研削加工を行う。 この とさ、 インク室形成時に深溝部 2 3を一連の工程で同時に形成することも できる。
さらに、 図 4 Aに示すように、 スパッ夕リング技術によって、 A uや N i , A 1 , C uなどの電極材料になる金属膜 7 3をインク室内全面に製膜 する。 そして、 図 4 Bに示すように、 圧電材料ウェハ 7 2のインク室 2 2 のアレイに対して直交方向に液状導電性樹脂 1 0をディスペンサー 6 1を 用いて 0 . 5 mm幅でインク室 2 2上及びインク室隔壁 2 4上に一文字に 塗布供給する。 このとき、 導電性樹脂 1 0の粘度を 5 0 0〜 1 5 0 0 c p sに調整することで、 自然にインク室 2 2の底部まで充填される。
また、 粘度の比較的高い導電性樹脂を使用しても、 デイスペンス後に硬 化反応があまり進行しない適当な温度に調整したホットプレート上で放置 することにより、 導電性樹脂 1 0の低粘度化に伴って自然にインク室 2 2 の底までの充填が可能である。
その後、 加熱して導電性樹脂 1 0を硬化させる。 このとき、 加熱硬化を 行わずに室温で反応が進行する樹脂をバインダーとした導電性樹脂では室 温放置にて硬化させることもできる。
そして、 図 5 Aに示すように、 インク室隔壁 2 4上で短絡している金属 膜 7 3と導電性樹脂 1 0を図示しないラッピングフィルム等で研削するこ とで、 駆動用電極 2 5及び充填された導電性樹脂 1 0のインク室 2 2毎の 電気的な分離を行う。
次に、 インク供給口 4 2用のザダリを形成した圧電材料から成る力パー ^
ウェハ 7 4を用意する。 これは、 後にインクジェットヘッドに構成された ときにインク供給口 4 2を形成し、 インク室 2 2の上部を封じるカバ一部 材 4 3になる。
通常、 カバ一ウェハ 7 4はインク室 2 2を形成するァクチユエ一夕との 熱膨張率のマッチングを良くするためにインク室 2 2を構成する圧電材料 と同じ材料を使うが、 熱膨張率が比較的近い安価なアルミナセラミックを 用いてもよい。
そして、 インク室 2 2アレイを形成したィンク室ウェハ 7 2とカバーゥ ェハ 7 4とを市販の接着剤で接着する。 このとき、 導電性樹脂 1 0が充填 された部分はカバーウェハ 7 4のィンク供給口 4 2のためのザダリ部分中 央部に来るように位置合わせを行い、 図 5 Bの断面図に示すように両者を 貼り合わせる。
その後、 図 5 Bに破線で示すダイシングラインで、 カバーウェハ 7 4の ィンク供給口用ザダリ部分でィンク室ウェハ 7 2の導電性樹脂充填部分を 図示しないダイサ一のダイシングブレードにより、 個々のァクチユエ一夕 (ィンクジエツ卜へッド) に小片化する。
切断されたァクチユエ一夕の切断面には、 導電性樹脂 1 0の切断面がァ クチユエ一タ.側面の片方に露出しおり、 後に接続される駆動用 I Cに導通 した外部回路電極との電気的接続用電極、 すなわち外部回路接続用電極 1 1となる。 導電性樹脂 1 0が露出しないもう一方の側面はインク室 2 2の 上面がカバー部材 4 3で封じられてィンク室内の圧力コントロールをする ための駆動部分となっており、 その側面にノズルプレート 4 1を貼り付け て、 先に説明した図 1, 図 2に示すァクチユエ一夕 (インクジェットへッ ド又はインクジエツトへッドモジュール) が完成する。
本実施の形態における構成では、 外部回路接続用電極 1 1は、 インク室 アレイ直交方向のインク室 2 2の断面積よりも広い断面積を持ち、 かつィ ンク室 2 2に通ずる溝に充填された導電性樹脂 1 0のインクジェットへッ ド後端部 2 1における露出面に形成される。
従って、 従来インク室内電極を実装のためにィンク室外に引き出してい たが、 その必要がなくなり、 ァクチユエ一夕のアクティブエリア以外の部 分がほとんど不要となるため、 材料コスト削減を大幅に実現することがで きる。
また、 静電容量が低減されるため、 駆動周波数を高くすることができる ため高速印字が可能となり、 駆動電圧を低減できるため駆動用 I Cの低耐 電圧化が可能となることから、 駆動用 I Cコスト及び駆動消費電力の低減 化が可能となる。
そして、 充填された導電性樹脂 1 0の切断面に形成される外部回路接続 用電極 1 1は、 インク室断面積よりも広い断面積を持っため、 狭ピッチィ ンクジェットへッドであっても大面積で外部回路電極 5 2との電気的接続 を行え、 安定して低い接続抵抗で接続することができる。 これにより、 優 れた環境信頼性を有し、 インクジエツトへッドに高周波数で安定な駆動波 形を送ることができるため、 高速印字が可能となる。
また、 外部回路電極 5 2と接続される外部回路接続用電極 1 1は、 その 接続面となる導電性樹脂 1 0の露出面積を 3 9 6 0 ii m 2 以上確保するこ とができる。 従って、 インクジェットヘッドと外部回路電極 5 2との電気 的な接続において、 導電粒子分散量が比較的少ない安価な A C Fを用いた 接続においても、 十分な電極面積を持っため、 低接続抵抗で接続抵抗ばら つきが少なく、 安定な外部回路接続を行うことができる。 これにより、 優 れた環境信頼性を確保することができ、 駆動用電極 2 5に対して高周波数 で安定な駆動波形を送ることができるため、 高速印字が可能となる。
一方、 インクジェットヘッドと、 駆動用 I C 5 0に接続した外部回路電 極 5 2との接続体であるインクジェットヘッドモジュールは、 インクジェ ットへッドと外部回路電極 5 2との接続において、 異方性導電材料を介し てインクジエツ卜へッドの外部回路接続用電極 1 1である導電性材料露出 , a
l b
面と外部回路電極 5 2とを少なくとも 5個以上の異方性導電材料の導電粒 子で電気的な接続が行われている。
従って、 インクジエツトへッドと外部回路電極 5 2との電気的な接続に おいて十分な異方性導電材料の導電粒子が介在するため、 低接続抵抗で接 続抵抗ばらつきが少なく、 安定な外部回路接続を行うことができ、 これに より、 優れた環境信頼性を確保することができ、 駆動用電極 2 5に対して 、 高周波数で安定した駆動波形を送ることができるため、 高速印字が可能 となる。
また、 インクジエツトへッドモジュールの外部回路電極 5 2の接続部の 面積は、 インクジェットヘッドの外部回路接続用電極 1 1の面積よりも大 きい。 従って、 接続位置合わせのマ一ジンを大きく確保することができ、 接続位置精度が緩和されるため、 インクジエツトへッドの外部回路接続用 電極全体を安定して電気的接続に利用することができる。 従って、 生産性 向上が実現し、 低接続抵抗で接続抵抗ばらつきが少なく、 安定な外部回路 接続を行うことができる。 これにより、 優れた環境信頼性を確保すること ができ、 駆動用電極 2 5に対して高周波数で安定な駆動波形を送ることが できるため、 高速印字が可能となる。
なお、 ィンクジエツトへッドと外部回路電極 5 2との電気的な接続にお いて、 インクジェットヘッドの外部回路接続用電極 1 1の形状及び面積と 外部回路電極 5 2の形状が同じで面積が等しい場合には、 インクジェット へッドの外部回路接続用電極 1 1と外部回路電極 5 2との接続位置合わせ に高い精度が必要とされるため、 生産歩留まりが低下する。
このようなインクジエツトへッドは、 少なくとも以下のような工程を含 む製造方法で製作することができる。 すなわち、 厚さ方向に分極処理が行 われた圧電材料ウェハを所定ピッチでインク室溝を形成する工程と、 前記 ィンク室溝に通ずるィンク室溝よりも深い溝を形成する工程と、 前記ィン ク室溝及び前記ィンク室溝よりも深い溝内部に駆動用電極を形成する工程 〗飞
と、 前記ィンク室溝内の電極に導通するように前記ィンク室溝よりも深い 溝に導電性材料を充填する工程と、 前記導電性材料を硬化する工程と、 前 記圧電材料ウェハとカバーウェハとを接着する工程と 前記接着された圧 電材料ウェハを小片化する工程と、 を含む製造工程で製作することができ る。
このような製造方法で製作されたィンクジェットへッドは、 前述したよ うに、 充填導電性材料の外部回路接続用電極 1 1は、 インク室断面積より も広い断面積を持っため、 後に行う外部回路電極 5 2との電気的な接続を 安定に行える。 すなわち、 狭ピッチィンクジエツ卜へッドであっても大面 積の接続用電極で外部回路電極 1 1との電気的接続が行えるため、 安定し て低い接続抵抗で接続することができる。 これにより、 優れた環境信頼性 を確保することができ、 インクジエツトへッドに高周波数で安定な駆動波 形を送ることができるため、 高速印字が可能となる。
また、 インク室 2 2よりも深い溝 2 3に導電性樹脂 1 0を充填して、 後 にインクジエツ卜へッド小片化切断面に露出する導電性樹脂電極 1 1の面 積を拡大しているが、 図 6に示すように、 溝幅をインク室 2 2よりも広く して幅広溝 2 7に形成することでも同様の効果を期待することができる。 図 6に示すインク室 2 2の深さは 1 0 0 x mであり、 導電性樹脂電極 1 1の断面形状は深さ 9 0 / mに加工されており、 インク室幅 3 6 に対 して後端部では溝幅 4 5 mに加工されており、 導電性樹脂電極 1 1の面 積としてはインク室 2 2よりも大きく、 3 9 6 0 z m2 に設定しているた め、 図 7に示すように、 駆動用 I C 5 0に接続された外部回路リード 5 2 とを安価な A C F 5 3を用いて低コストで安定した外部回路接続が実現で きる。 また、 溝幅が広いため、 導電性樹脂 1 0の充填性も良好で、 導電性 樹脂 1 0の充填工程における生産歩留まり向上が実現できる。
このようなィンクジエツトへッドは、 少なくとも以下のような工程を含 む製造方法で製作することができる。 すなわち、 厚さ方向に分極処理が行 1 o
われた圧電材料ウェハを所定ピッチでインク室溝を形成する工程と、 前記 ィンク室溝に通ずるィンク室溝よりも幅広の溝を形成する工程と、 前記ィ ンク室溝及び前記ィンク室溝よりも幅広の溝内部に駆動用電極を形成する 工程と、 前記ィンク室溝内の電極に導通するように前記ィンク室溝よりも 幅広の溝に導電性材料を充填する工程と、 前記導電性材料を硬化する工程 と、 前記圧電材料ウェハとカバ一ウェハとを接着する工程と、 前記接着さ れた圧電材料ウェハを小片化する工程と、 を含む製造工程で製作すること ができる。
このような製造方法で製作されたインクジェットヘッドは、 充填導電性 材料の外部回路接続用電極 1 1は、 インク室 2 2の断面積よりも広い断面 積を持っため、 後に行う外部回路電極 5 2との電気的な接続をより安定に 行える。 すなわち、 狭ピッチインクジェットヘッドであっても大面積の接 続用電極で外部回路電極 5 2との電気的接続が行え、 安定して低い接続抵 杭で接続することができる。 これにより、 優れた環境信頼性を有し、 イン クジエツトへッドに高周波数で駆動波形を安定に送ることができるため、 高速印字が可能となる。
《実施の形態 2》
次いで、 本発明の別の実施の形態について図面を用いて説明する。
図 8は、 インクジェットヘッドの断面図である。 このインクジェットへ ッドは、 P Z T圧電材料からなるァクチユエ一夕 2 8の後端部に A g導電 性フイラ一を含有する導電性樹脂 1 0が充填されており、 ァクチユエ一夕 2 8の後端部の導電性樹脂 1 0が充填された上面において導電性樹脂 1 0 が露出している部分を外部回路接続用電極 1 2としている。
また、 インク室 2 2はァクチユエ一夕 2 8の後端側で溝深さが浅くなつ ているが、 深く均一なインク室形状よりもインク室隔壁を挟んだ電極面積 が小さくなるため、 不要な静電容量を小さくすることができる。 これによ り、 駆動消費電力の低減や駆動波形の鈍りをさらに効果的に防止でき、 か ^ g
つ、 ィンクがァクチユエ一夕後端部近傍のカバーウェハのィンク供給口 4 4から供給されるため、 ィンクの流れがスムーズにすることができる。 そして、 ィンク室 2 2の深さ 1 0 0 2 mに対して導電性樹脂 1 0が充填 される後端部では溝深さを 5 0 u rn , インク室幅を 3 6 x mに設定してい る。 また、 導電性樹脂 1 0の充填上部 2 9の導電性樹脂 1 0の露出面の寸 法は、 幅 3 6 mで長さ 6 0 0 μ πιであることから、 後に行う外部回路電 極との接続では、 長さが 1 1 0 以上あれば 3 9 6 0 2 1T12 以上の接続 面積を確保できるため、 実施の形態 1で説明したように、 低コストで安定 な電気的接続を行うことができる。
インク室 2 2内には二つのァクチユエ一夕駆動用電極 3 0 , 3 0がイン ク室 2 2内で向い合った状態で形成されており、 充填された導電性樹脂 1 0を介して、 一つのインク室 2 2内で二つの電極は導通状態が得られてい る。 また、 ァクチユエ一夕 2 8のインク吐出面には、 微小なノズル 4 0を 有するノズルプレート 4 1が接着されており、 ァクチユエ一夕 2 8の後端 部の上方には、 カバー部材 4 5に予め形成されたインク供給口 4 4が配設 されている。
このような構成で、 アレイ状に並ぶインク室 2 2は圧電材料からなるィ ンク室隔壁によって仕切られており、 各隔壁の上部半分 (ァクチユエ一夕 後端部近傍では 5 0 / m深さの浅溝であるため、 溝底部までの隔壁面全面 に電極が形成される) に配置した電極を導電性樹脂 1 0で一つの外部接続 用電極として集約させたァクチユエ一タ後端部上面 2 9に露出した導電性 樹脂電極 1 2に電圧を印加し、 インク室隔壁 3 2の表裏で対向する電極に 逆位相の電圧印加を行うことによって隔壁 3 2がィンク室内電極を形成し ている境目で折れ曲がるようにシェアモードで駆動する。 これにより、 ァ クチユエ一夕としての機能が発揮され、 インク室 2 2内のインク圧力をコ ントロールすることによって、 ノズル 4 0からインク微小液滴を吐出させ ることができる。 本実施の形態のインクジェットヘッドは、 図 9に示すように、 駆動用 I C 5 0に導通した T A Bテープ 5 1上に形成されたァゥ夕リード 5 2とァ クチユエ一夕 2 8の後端部上面の導電性樹脂電極 1 2とを、 A C F 5 3等 を介して、 電気的、 機械的に接続し、 インクジェットヘッドモジュールと することができる。
次いで、 上記ィンクジエツトへッドの製造方法について図 1 0を用いて 説明する。 まず、 図 1 O Aに示すように、 ダイサ一のダイシングブレード 6 0を用いて圧電材料ウェハ 7 5に、 後にインク室 2 2になる溝を 3 6 m幅で形成する。 このとき、 図 1 0 Bに示すように、 後に導電性樹脂 1 0 を充填する部分は、 インク室 2 2部分よりも浅くすることで、 導電性樹脂 1 0の充填性が良好となり、 導電性樹脂 1 0の充填工程のマージンを大き くとることができるため、 生産管理が容易になり、 生産歩留まりの向上を 実現することができる。
このようにして、 ィンク室アレイを形成した後に、 図 1 1 Aに示すよう に、 インク室 2 2の長手方向に対して直交方向斜め上方から A 1や C uな どの電極材料になる金属を斜め蒸着する。 この作業をインク室 2 2の長手 方向に対して左右二方向から行うことでィンク室隔壁 3 2の表面に金属電 極 7 6が形成され、 各々のインク室隔壁 3 2のシャドーイング効果により 、 インク室 2 2の深さ方向で約 1 2まで金属膜 7 6の形成が行われ、 後 に導電性樹脂 1 0を充填する浅溝領域は、 およそ溝底部まで電極形成が行 われる。 このとき、 インク室 2 2内で向かい合う電極 3 0及び 3 1が駆動 用電極となる。
次に、 図 1 1 Bに示すように、 圧電材料ウェハ 7 5のインク室 2 2ァレ ィに対して直交方向に液状導電性榭脂をディスペンサー 6 1を用いて、 2 . 0 mm幅でインク室 2 2上及びインク室隔壁 3 2上に一文字に塗布供給 し、 その後に導電性樹脂 1 0を硬化させる。
次に、 図 1 2 Aに示すように、 インク室隔壁 3 2上で斜方蒸着した金属 膜 7 6及び導電性樹脂 1 0が各インク室 2 2で短絡しているので、 インク 室隔壁 3 2上の金属膜 7 6及び導電性樹脂 1 0を図示しないエンドミル等 を利用して研削機械加工等によって取り除く。
次に、 インク供給口 4 4用の貫通穴 7 7及ぴ後に導電性樹脂電極 1 2に なる導電性樹脂 1 0充填上面 2 9部分の全てを覆わないように逃げザダリ 部 7 8を形成した圧電材料から成る力バーゥェ八 7 9を用意する。 この力 バ一ウェハ 7 9は、 後に、 インクジェットヘッドに小片化されたときに、 インク室 2 2の上部を封じ、 ァクチユエ一夕後端部の導電性樹脂電極 1 2 を除くインク室 2 2の後端を封じるカバー部材になる。
次に、 図 1 2 Bの断面図に示すように、 インク室アレイを形成したイン ク室ウェハ 7 5とカバ一ウェハ 7 9とを市販の接着剤を用いて、 両者を貼 り合わせる。 このとき、 インク室後端部内側で導電性樹脂 1 0充填上面 2 9の一部をカバーウェハ 7 9 (カバ一部材 4 5 ) でインク室 2 2を封じる ようにしており、 前述した実施の形態 1とは異なり、 インクはカバー部材 4 5の貫通穴 7 7 (インク供給口 4 4 ) から供給されることとなり、 カバ 一部材 4 5と導電性樹脂 1 0の充填上面 2 9との接着部分を除く導電性樹 脂 1 0の充填上面 2 9部分で後に外部回路電極との接続を行うこととなる その後、 図 1 2 Bの破線で示すダイシングラインで、 導電性樹脂電極 1 2を避けた位置に設定されているザダリ 7 8部分のみをダイシングで除去 して外部回路接続用電極 1 2の直上を開放し、 同時に太破線部で示した力 バーウェハ 7 9のザダリ 7 8部分及びインク室 2 2の上部が封じられてい るィンク室駆動部分の中央部で図示しないダイサ一のダイシンダブレード により、 個々のァクチユエ一夕 2 8に小片化し、 ァクチユエ一夕 2 8が完 成する。
本実施の形態では、 インクジエツトへッドの外部回路接続用電極は、 ィ ンク室アレイに充填された導電性材料充填上部の露出面に形成される。 従 つて、 材料コスト削減を実現でき、 また静電容量の低減により、 駆動周波 数を高くすることができるため高速印字が可能となり、 駆動電圧を低減で きるため駆動用 I Cの低耐電圧化が可能となり、 駆動用 I Cコスト及び駆 動消費電力の低減化を実現することができる。
また、 インク室アレイに充填された導電性材料の上部の露出面を外部回 路接続用電極とするため、 ィンク室アレイの長手方向に所望の電極面積を 確保して、 外部回路電極との電気的な接続が行えるため、 狭ピッチインク ジエツトへッドであっても大面積の接続用電極で外部回路電極との電気的 接続が行え、 安定して低い接続抵抗で接続することができる。 これにより 、 優れた環境信頼性を確保することができ、 インクジェットヘッドに高周 波数で安定した駆動波形を送ることができるため、 高速印字が可能となる このようなィンクジエツトへッドは、 少なくとも以下のような工程を含 む製造方法で製作できる。 すなわち、 厚さ方向に分極処理が行われた圧電 材料ウェハを所定ピッチでインク室溝を形成する工程と、 前記インク室溝 内部に駆動用電極を形成する工程と、 前記ィンク室溝内の電極に導通する ように前記ィンク室溝に導電性材料を充填する工程と、 前記導電性材料を 硬化する工程と、 前記導電性材料充填上部の少なくとも一部が充填上部に 空間を有する状態で圧電材料ウェハとカバ一ウェハとを接着する工程と、 前記接着された圧電材料ウェハを前記導電性材料充填上部の少なくとも一 部のカバーウェハを削除して小片化する工程と、 を含む製造工程で製作す ることができる。
このような製造方法で製作されたインクジエツトへッドは、 インク室ァ レイに充填された導電性材料の充填上部の導電性材料露出面を外部回路接 続用電極とするため、 インク室アレイの長手方向に所望の電極面積を確保 することができる。 従って、 狭ピッチィンクジエツ卜へッドであっても大 面積の接続用電極で外部回路との電気的接続が行え、 安定して低い接続抵 杭で接続することができる。 これにより、 優れた環境信頼性を確保するこ とができ、 駆動用電極に高周波数で安定した駆動波形を送ることができる ため、 高速印字が可能となる。
なお、 本発明は- 上記各実施の形態によって限定されるものではなく、 本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、 設計変更や改良、 工程変更等は 自由である。
以上の説明から明らかなように、 本発明は、 従来では、 インク室内電極 を実装するためにィンク室外に引き出していたが、 その必要がなくなり、 ァクチユエ一夕のァクティブエリァ以外の部分がほとんど不要となるため 、 ァクチユエ一夕のコンパクト化が可能となり、 材料コスト削減を実現で ぎる。
また、 アクティブエリア以外の部分の大幅な減少により、 インクジエツ トヘッドの静電容量が低減する。 これにより、 駆動周波数を高くすること ができるため、 高速印字を実現することができる。 また、 駆動電圧を低減 できるため、 駆動用 I Cの低耐電圧化が可能となり、 駆動用 I Cコストの と駆動消費電力の低減化を実現できる。
さらに、 充填導電性材料の外部回路接続用電極は、 インク室断面積より も広い断面積を有するため、 狭ピッチィンクジエツトへッドであっても広 い面積で外部回路電極との電気的接続を行え、 低い接続抵抗で安定して接 続することができる。 これにより、 優れた環境信頼性を確保することがで き、 かつ、 駆動用電極に対して高周波数で安定な駆動波形を送ることがで きるため、 高速印字が可能となる。
また、 本発明のインクジェットヘッドモジュールにあっては、 インクジ エツトへッドと外部回路との接続は、 異方性導電材料を介して外部回路接 続用電極である導電性材料の露出面と外部回路とを少なくとも 5個以上の 異方性導電材料の導電粒子で電気的に接続するように行われる。
従って、 外部回路との電気的な接続において、 十分な異方性導電材料の ,
4
導電粒子が介在するため、 接続抵抗が低くばらつきの少ない安定な外部回 路接続を行うことができる。 これにより、 優れた環境信頼性を確保でき、 かつ 駆動用電極に対して高周波数で安定な駆動波形を送ることができる ため、 高速印字が可能となる。
また、 このインクジェットへッドモジュールの外部回路との接続部は、 インクジエツトへッドの外部回路接続用電極の面積よりも大きいため、 接 続位置合わせのマージンを大きく確保することができるため、 外部回路接 続用電極全体を安定して電気的接続に利用することができる。
これにより、 生産性の向上が実現し、 かつ、 接続抵抗が低くばらつきの 少ない安定した外部回路接続を行うことができる。 また、 優れた環境信頼 性を確保でき、 かつ、 駆動用電極に対して高周波数で安定な駆動波形を送 ることができるため、 高速印字が可能となる。
また、 本'発明のインクジエツトへッドの製造方法で製作されたインクジ エツトヘッドは、 外部回路と接続するための外部回路接続用電極が、 溝幅 方向のインク室断面積よりも広い断面積を持ち、 かつインク室に通ずる溝 に充填された導電性材料のへッド後端部における露出面に形成されている 従って、 従来では、 インク室内電極を実装するためにインク室外に引き 出していたが、 その必要がなくなり、 ァクチユエ一夕のァクティブエリァ 以外の部分がほとんど不要となるため、 ァクチユエ一夕のコンパクト化が 可能とり、 材料コスト削減を実現できる。
また、 アクティブエリア以外の部分がほとんど不要となるため、 静電容 量を低減することもできる。 静電容量の低減により、 駆動周波数を高くす ることができるため、 高速印字が可能となる。 また、 駆動電圧を低減でき 、 かつ、 駆動用 I Cの低耐電圧化が可能になるため、 駆動用 I Cコスト及 び駆動消費電力の低減化を図ることができる。
そして、 上述の工程は、 特に、 インク室のヘッド後端部となる部分に、 „「
b
部分的に深く形成された深溝部を形成する工程と、 その深溝部に導電性材 料を充填する工程と、 を含むため、 その深溝部に充填された導電性材料の 外部回路接続用電極は、 インク室断面積よりも広い断面積を持っため 後 に行う外部回路との電気的な接続をより安定に行うことができ、 狭ピッチ インクジェットへッドであっても大面積で外部回路との電気的接続が行え る。
これにより、 安定して低い接続抵抗で接続することができるため、 優れ た環境信頼性を確保することができ、 かつ、 駆動用電極に対して高周波数 で安定した駆動波形を送ることができるため、 高速印字が可能なィンクジ エツトへッドを提供することができる。

Claims

請 求 の 範 囲
( 1 ) 溝状に並設された複数のインク室と、
前記複数のィンク室を仕切る隔壁と、
前記隔壁に設けられ、 前記複数のインク室の各々に露出した駆動用電極 と、
前記駆動用電極を外部回路に接続するために前記複数のィンク室の各々 に設けられた外部回路接続用電極と、
前記複数のインク室の各々に充填された導電性材料と、
を備え、
前記外部回路接続用電極の各々は、 前記導電性材料の各々が露出するへッ ド後端部における露出面に形成され、 .かつ、 前記露出面の各々の断面積は 、 前記複数のィンク室の各々における溝幅方向の断面積よりも広い面積に 設定されているインクジェットへッド。
( 2 ) 前記導電性材料は、 前記インク室における前記ヘッド後端部に部 分的に深く形成された深溝部に充填される請求項 1記載のインクジェット ッド
( 3 ) 前記導電性材料は、 前記インク室における前記ヘッド後端部に部 分的に広く形成された形成された幅広溝に充填される請求項 1記載のイン クジェットへッド。
( 4 ) 前記外部回路接続用電極は、 前記インク室に充填された導電性材 料の前記露出面に形成される請求項 1に記載のインクジェットへッド。
( 5 ) 前記導電性材料の露出面の面積が 3 9 6 0 μ πι2 以上である請求 項 1に記載のィンクジェットへッド。
( 6 ) 溝状に並設された複数のインク室と、
前記複数のィンク室を仕切る隔壁と、
前記隔壁に設けられ、 前記複数のィンク室の各々に露出した駆動用電極 と、
前記駆動用電極を外部回路に接続するために前記複数のィンク室の各々 に設けられた外部回路接続用電極と、
前記複数のインク室の各々に充填された導電性材料と、
を備 、
前記外部回路接続用電極の各々は、 前記導電性材料の各々が露出するへ ッド後端部における露出面に形成され、 かつ、 前記露出面の各々の断面積 は、 前記複数のインク室の各々における溝幅方向の断面積よりも広い面積 に設定され、 また、
前記露出面に形成される前記外部回路接続用電極の各々は、 少なくとも 5つ以上の異方性導電材料の導電粒子を介して、 前記外部回路と電気的に 接続されるインクジェットへッドモジュール。
( 7 ) 前記外部回路との接続部の面積は、 前記外部回路接続用電極の面 積よりも大きく設定されている請求項 6に記載のインクジェットへッドモ ジュ—ノレ。
( 8 ) 厚さ方向に分極処理が行われた圧電材料ウェハに、 所定ピッチで 複数のインク室を形成する工程と、
前記複数のインク室の各々のへッド後端部となる部分に、 部分的に深く 形成された深溝部を形成する工程と、
前記複数のィンク室を仕切る隔壁内に駆動用電極を形成する工程と、 前記深溝部に導電性材料を充填する工程と、
前記導電性材料を硬化させる工程と、
前記圧電材料ウェハとカバーウェハとを接着する工程と、
前記接着された前記圧電材料ゥェハと前記カバーウェハを小片化するェ 程と、
を含むインクジエツトへッドの製造方法。
( 9 ) 厚さ方向に分極処理が行われた圧電材料ウェハに、 所定ピッチで 複数のインク室を形成する工程と、
前記複数のインク室の各々のへッド後端部となる部分に、 部分的に広く 形成された広溝部を形成する工程と、
前記複数のインク室を仕切る隔壁内に駆動用電極を形成する工程と、 前記広溝部に導電性材料を充填する工程と、
前記導電性材料を硬化させる工程と、
前記圧電材料ウェハとカバーウェハとを接着する工程と、
前記接着された前記圧電材料ウェハを小片化する工程と、
を含むインクジエツ トへッ ドの製造方法。
( 1 0 ) 厚さ方向に分極処理が行われた圧電材料ウェハに、 所定ピッチ で複数のィンク室を形成する工程と、
前記複数のインク室を仕切る隔壁内に駆動用電極を形成する工程と、 前記複数のィンク室の内部の駆動用電極に導通するように前記複数のィ ンク室の各々に導電性材料を充填する工程と、
前記導電性材料を硬化させる工程と、
充填された前記導電性材料の上部の少なくとも一部が空間を有する状態 で圧電材料ウェハとカバーウェハとを接着する工程と、
前記接着された圧電材料ウェハを前記導電性材料の上部の少なくとも一 部のカバーウェハを削除して小片化する工程と、
を含むことを特徴とするインクジヱットへッドの製造方法。
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