JP3697829B2 - インクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットヘッドの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ファクシミリ装置等の通信装置やパーソナルコンピュータ等の情報処理装置は、通常、文字や図形からなるデータを視覚情報として記録するように、これらのデータを用紙に記録可能な記録装置を有している。この記録装置には、インパクト方式や感熱方式、インクジェット方式等の各種の印字方式が採用されているが、近年においては、静粛性に優れていると共に各種材質の用紙に印字可能なインクジェット方式を採用したインクジェット記録装置が注目されている。
【0003】
インクジェット記録装置は、用紙に対してインクを噴射することで文字や図形からなるデータを印字するインクジェットヘッドを備えている。インクジェットヘッドは、図15に示すように、圧電体であるアクチュエータ基板72を備えており、アクチュエータ基板72には互いに平行な圧電側壁73と凹溝74とが交互に現れるように複数形成されている。各圧電側壁73は側壁の高さ方向に分極された圧電層により構成されており、各圧電側壁73の表面には電極75が形成されている。電極75は圧電側壁73の側面毎に独立して設けられており、凹溝74の後端を閉鎖する各閉鎖部74Aに形成された導電層からなる導電パターン87に導通している。各導電パターン87には複数の導電線85がハンダ付け等の手段で配線されており、各導電線85はプリント基板86の各プリント導線86Aにハンダ付け等の手段で配線されて記録装置の制御部88に各電極75を接続している。
【0004】
アクチュエータ基板72の溝加工側にはインク供給口79を有するカバープレート80が接着されており、このカバープレート80と各凹溝74とでインクが供給される噴射チャンネル81を形成している。また、アクチュエータ基板72とカバープレート80の一端には各噴射チャンネル81を閉塞するノズルプレート82が接着されており、ノズルプレート82には各噴射チャンネル81に1対1で対応する複数のノズル83が形成されている。尚、噴射チャンネル81はインク供給口79を経て図示しないインク貯蔵タンクに接続されている。
【0005】
上述のように構成されるインクジェットヘッドは、以下に示す製造方法で製造される。
【0006】
先ず、アクチュエータ基板72に、その長手方向の一端のみに開口して他端近傍まで延びる溝加工を複数回繰り返すことで、互いに平行で長手方向に延びる凹溝74と圧電側壁73とを巾方向に交互に現れるように複数形成する。次に、真空蒸着により各圧電側壁73の上面と両側面、各閉鎖部74Aの上面に金属薄膜の導電層を形成した後に、各圧電側壁73の上面を研削加工(グラインド加工)して導電層を除去することで、各圧電側壁73の各側面に独立した電極75を形成する。この後に、各閉鎖部74Aの導電パターン87に各導電線85をハンダ付け等の手段によって溶着すると共に、カバープレート80とノズルプレート82とをアクチュエータ基板72に接着することでインクが供給される複数の噴射チャンネル81が形成されたインクジェットヘッド71の製造を完了する。
【0007】
このように製造されたインクジェットヘッド71は、記録装置に装着され、カバープレート80のインク供給口79を介してインク貯蔵タンクに接続されて、各噴射チャンネル81毎にインクが充填される。また、インクジェットヘッド71の記録装置への装着に際して、各導電線85をプリント基板86の各導線86Aにハンダ付け等の手段によって溶着することで制御部88に各電極75を接続する。そして、インクジェットヘッド71は、文字や図形からなるデータによって所定の噴射チャンネル81が選択され、各導電パターン87を介して隣り合う圧電側壁73の電極75に駆動電圧を印加するすることで、各圧電側壁73を噴射チャンネル81内の容積を小さくするように変形させて内部が正圧となる噴射エネルギーにより、噴射チャンネル81からインクを噴射させる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のインクジェットの製造方法では、各圧電側壁73の両側面に形成された各電極75を、記録装置の制御部88に接続するためには、複数の導電線85を各導電パターン87とプリント基板86の導線86Aの2ヶ所にハンダ付け等の手段によって溶着することで行われるため、各電極75の接続作業が煩雑になると共に、ハンダ付け部分が多くなると接続不良や混線して接続する等の不具合の発生が多くなり接続の信頼性とインク滴の噴射の信頼性が低下するという問題があった。
【0009】
本発明は、この問題を解決するためになされたもので、エネルギー発生手段に接続された各電極の制御手段への接続作業を低減することで、各電極と制御手段の接続の信頼性を向上して、もって信頼性の高いインクジェットヘッドを製造することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
【0011】
【0012】
【0013】
請求項1の発明は、アクチュエータ基板に形成されインクを噴射する複数の噴射チャンネル内のインクに噴射エネルギーを与える複数のエネルギー発生手段と、前記エネルギー発生手段に接続された複数の電極対と、その電極対のうち一方の電極のそれぞれを制御手段に接続する複数の個別導電パターンと、前記電極対のうち他方の電極のそれぞれに接続された共通導電パターンとを有し、前記制御手段からの電気信号を前記各導電パターンおよび電極を介して前記エネルギー発生手段に供給し、エネルギー発生手段を駆動して前記噴射チェンネルよりインクを噴射するインクジェットヘッドの製造方法であって、前記アクチュエータ基板に、前記噴射チャンネルを構成する第1凹溝と第2凹溝とを側壁を隔てて交互に複数形成するとともに、前記第2凹溝の前端において、前記第1凹溝及び前記第2凹溝のある面と反対側の裏面に接続する複数の縦溝を形成する第1工程と、前記側壁の側面、前記縦溝の側面、前記アクチュエータ基板の前記裏面、及び、前記第1凹溝及び第2凹溝の前記前端と反対側の前記アクチュエータ基板の後端面に、連続して導電層を形成する第2工程と、前記側壁の側面の導電層を前記第1凹溝と第2凹溝とで独立分割された前記電極対に形成する第3工程と、前記裏面に、前記複数の縦溝と接続する複数の第1の分割溝を形成し、これら複数の第1の分割溝により前記裏面の導電層を分割して、前記電極対の一方であって前記第1凹溝を挟む2つの前記第2凹溝内の電極に前記縦溝内の導電層を介して接続した複数の前記個別導電パターンを形成する第4工程と、前記裏面に、前記複数の第1の分割溝と直交する第2の分割溝を形成し、前記導電層の他の部分を、前記個別導電パターンと分割して、前記電極対の一方であって前記第1凹溝内の電極に前記後端面の導電層を介して接続した共通導電パターンを形成する第5工程とを備えたものである。これにより、電極対の全てに導通する導電層を、前記側壁の側面、前記縦溝の側面、前記アクチュエータ基板の前記裏面、及び、前記第1凹溝及び第2凹溝の前記前端と反対側の前記アクチュエータ基板の後端面に、連続して形成しておいて、側壁の側面の導電層を前記第1凹溝と第2凹溝とで独立分割された前記電極対に形成し、さらに、アクチュエータ基板の裏面に、複数の縦溝と接続する複数の第1の分割溝を形成し、これら複数の第1の分割溝により前記裏面の導電層を分割して、前記電極対の一方であって前記第1凹溝を挟む2つの前記第2凹溝内の電極に前記縦溝内の導電層を介して接続した複数の前記個別導電パターンを形成する。さらに、導電層の他の部分を、前記電極対の一方であって前記第1凹溝内の電極に前記後端面の導電層を介して接続した共通導電パターンに形成するから、複数の個別導電パターンがそれぞれ独立して一方の電極に接続され、また共通導電パターンもそれらとは独立して他方の電極に共通に接続される。したがって、共通導電パターンを電極ごとに独立させるものに比して導電パターンの数を少なくでき、結果、制御手段との接続作業を減らすことができ、上記の各導電パターンが独立していることと相まって、信頼性の高いインクジェットヘッドを製造することができる。
【0014】
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記第5工程における分割が、互いに平行な複数の前記第2の分割溝を形成することにより行われるものである。これにより、個別導電パターンと共通導電パターンとの分割形成が容易な工程で行われ、その分割を一層確実なものにできる。
【0015】
請求項3の発明は、請求項1又は2の発明において、前記第2工程において、前記側壁の上端面及び前記後端面と反対側の前記アクチュエータ基板の前端面にも前記導電層を形成し、前記第3工程において、前記側壁の上端面及び前記前端面の導電層を除去するものである。
【0016】
請求項4の発明は、請求項1〜3の何れかの発明において、前記第1工程において、前記第1凹溝を、前記アクチュエータ基板の前記後端面とその反対側の前端面の両方に開口して形成し、前記第2凹溝を、前記アクチュエータ基板の前記後端面側において閉塞し且つ前記前端面側において開口して形成するものである。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態におけるインクジェットヘッドの製造方法を図面を参照して説明する。
【0018】
図1乃至図9に基づいて、実施形態におけるインクジェットヘッドの製造方法を、インクジェットヘッドの構成とともに説明する。
【0019】
図1において、インクジェットヘッド1は、圧電体であるアクチュエータ基板2を備えており、アクチュエータ基板2には互いに平行な圧電側壁3(エネルギー発生手段)と凹溝4とが交互に現れるように複数形成されている。各圧電側壁3は側壁の高さ方向に分極された圧電層により構成されており、各圧電側壁3の表面には電極5が形成されている。各電極5は圧電側壁3の側面毎に独立して設けられており、図2及び図3に示すように、アクチュエータ基板2の後端面2Bと裏面2Cに亘って分割形成された複数の導電パターン7に、各凹溝4内で対向する2つの電極5,5の組毎に電気的に導通している。各導電パターン7は裏面2Bで互いに平行となるようにアクチュエータ基板2の前後方向に延びており、図2に示すように、フレキシブル基板6の各導電線6Aを介して駆動電圧を給電する記録装置の制御部8に接続されている。
【0020】
アクチュエータ基板2の溝加工側にはインク供給口9を有するカバープレート10が接着されており、このカバープレート10と各凹溝4とでインクが供給される複数の噴射チャンネル11を形成している。また、アクチュエータ基板2とカバープレート10の一端には各噴射チャンネル11を閉塞するノズルプレート12が接着されており、ノズルプレート12には各噴射チャンネル11に1対1で対応する複数のノズル13が形成されている。尚、各噴射チャンネル11はインク供給口9を経て図示しないインク貯蔵タンクに接続されている。
【0021】
上述の構成のインクジェットヘッド1は、以下に示す製造方法により製造され、図1乃至図4により製造方法を説明する。
【0022】
図1において、厚さ方向に分極された圧電セラミックス材料により矩形状のアクチュエータ基板2を形成する。そして、アクチュエータ基板2に、その前後方向の一端のみに開口して他端近傍まで延びる溝加工を複数回繰り返すことで、互いに平行で前後方向に延びる凹溝4と圧電側壁3(エネルギー発生手段)とを巾方向に交互に現れるように複数形成する。溝加工の手段としては、各凹溝4を形成できる厚みを有するダイヤモンドブレードを使用して、ダイシング加工を施すことで行われる。なお、各凹溝4はアクチュエータ基板2の前端面2Dには開口しているが、後端面2Bまで達せず、その後端方向に対して閉鎖している。
【0023】
次に、例えば、真空蒸着によりアクチュエータ基板2の後端面2Bと溝加工側と反対側の裏面2C、各圧電側壁3の上面3Aと各側面の上半分、及び各凹溝4後端の閉鎖部4Aに相互に連続した金属薄膜の導電層Dsを形成する。導電層Dsをアクチュエータ基板2に形成した後に、各圧電側壁3の上面3Aを研削加工(グラインド加工)を施して導電層Dsを除去することで、各圧電側壁3の各側面には独立分割された導電層Dsからなる各電極5を形成して、これら電極5を各凹溝4の閉鎖部4Aの導電層Dsを介してアクチュエータ基板2の上面を除く各面2B,2Cに形成された導電層Dsに導通する。(第1工程)。
【0024】
尚、アクチュエータ基板2の導電層Dsの形成は、真空蒸着に限らず、例えば、メッキ(例えば、ニッケルメッキ)等の表面処理によって、各凹溝4内を含むアクチュエータ基板2の全表面を金属薄膜の導電層Dsで被覆した後に、各凹溝4が開口するアクチュエータ基板2の上面(各圧電側壁3の上面3A)及び前端面2Dに研削加工(グラインド加工)を施すことで導電層Dsを除去すると共に、ダイシング加工等を施すことで各凹溝4の底面から導電層Dsを除去することで、各電極5をそれぞれ分割独立させてもよい。更に、アクチュエータ基板2の導電層Dsが不要な部分(例えば、前端面2D及び各圧電側壁3の上面3A等)においては、金属薄膜の導電層Dsを形成する前にレジスト膜を形成しておき、導電層Dsをメッキ等の表面処理で形成した後に、リフトオフ法によって不要な部分の導電層Dsを化学的に除去してもよい。
【0025】
そして、各圧電側壁3の各電極5を、記録装置の制御部8に接続するためにアクチュエータ基板2の後端面2Bと裏面2Cの導電層Dsを分割して複数の導電パターン7を形成する(第2工程、第3工程)。各導電パターン7は、図2及び図3に示すように、アクチュエータ基板2の後端面2B、裏面2Cに亘って分割横溝15A,15B、分割縦溝16を形成しその溝に対応する部分の導電層Dsを除去することで、残りの導電層Dsを分割して形成する。さらに詳細には、図3に示すように、後端面2Bには、複数の分割横溝15Aを、その一端が各圧電側壁3の上面3Aと接続し、他端がアクチュエータ基板2の裏面2Cへ延びるように形成する。裏面2Cには、複数の分割横溝15Bを、その一端が後端面2Bの各溝15Aとそれぞれ接続し、各圧電側壁3と平行に延びる方向に形成する(第2工程)。さらに裏面2Cには、複数の分割横溝15Bに直交する分割縦溝16を形成することで、複数の分割横溝15B間の各導電層Dsの先端部分を相互に分離する(第3工程)。これにより、各横溝15A,15Bと縦溝16とで、アクチュエータ基板2の導電層Dsがその巾方向に互いに平行に整列して後端面2Bと裏面2Cとで前後方向に延びる各導電パターン7に分割されると共に、各導電パターン7は各凹溝4内で対向する電極5,5の組毎に後端の閉鎖部4A上の導電層Dsを介して接続される。
【0026】
各横溝15A,15Bと縦溝16の加工としては、図4(a)に示すように、所望の溝幅を形成できる厚みを有するダイヤモンドブレード17を使用して、アクチュエータ基板2の後端面2B、裏面2C毎にそれぞれダイシング加工により1つの横溝15A,15Bを形成した後に、アクチュエータ基板2の巾方向に平行移動させつつ複数回、ダイシング加工を繰り返すことで、互いに平行な複数の横溝15A,15Bを形成する。そして、各横溝15A,15Bに直交する縦溝16をダイシング加工によって形成することで、導電層Dsを各導電パターン7に分割する。また、各横溝15A,15Bと縦溝16の加工としては、図4(b)に示すように、YAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)レーザ発振器から出射されてf・θレンズ18で集光されるYAGレーザ光19を使用して、アクチュエータ基板2の側面2B、裏面2C毎にそれぞれYAGレーザ光19を走査することで1つの横溝15A,15Bを形成した後に、アクチュエータ基板2の巾方向に平行移動させつつ複数回、YAGレーザ光19の走査を繰り返すことで、互いに平行な複数の横溝15A,15Bを形成する。そして、各横溝15A,15Bに直交する縦溝16をYAGレーザ光19の走査によって形成することで、導電層Dsを各導電パターン7に分割する。
【0027】
アクチュエータ基板2に、各電極5、各圧電側壁3(エネルギー発生手段)、各導電パターン7を形成した後に、各電極5や各導電パターン7の導電層Ds(金属薄膜)を保護するために、アクチェエータ基板2を例えば、金メッキで被覆すると共にCVD処理を施して金メッキを酸化膜(SiO膜)で保護する。導電層Dsを金メッキ、酸化膜で保護した後に、図1に示すように、アクチュエータ基板2の溝加工側にカバープレート10を接着することで、カバープレート10と各凹溝4とで各噴射チャンネル11を形成すると共に、アクチュエータ基板2とカバープレート10の前端面2Dを研削加工(グラインド加工)することで面を整える。そして、各噴射チャンネル11にノズル13が1対1で対応するように、ノズルプレート12を前端面2Dに接着し、洗浄等を経てインクジェットヘッド1の製造を完了する。
【0028】
このように製造されたインクジェットヘッド1は、記録装置に装着され、カバープレート10のインク供給口9を介してインク貯蔵タンクに接続されて、各噴射チャンネル11毎にインクが充填される。また、インクジェットヘッド1の記録装置への装着に際して、図2に示すように、フレキシブ基板6の導電線6Aを介して各導電パターン7毎に記録装置の制御部8に接続する。
【0029】
そして、インクジェットヘッド1は、図5に示すように、文字や図形からなるデータによって所定の噴射チャンネル11が選択され、各導電パターン7を介して隣り合う圧電側壁3の電極5のうち噴射チャンネル11内で対向する2つの電極5に負の駆動電圧(−電圧)が、この電極5に各圧電側壁3を介して対向する2つの電極5に正の駆動電圧(+電圧)がそれぞれ印加されて、隣り合う圧電側壁3が噴射チャンネル11内の容積を小さくするように変形して発生する噴射エネルギーにより、噴射チャンネル11からノズル13を通してインク滴が噴射される。また、電極5への駆動電圧の印加を断ち切ると、各圧電側壁3が、直線状態に復帰し、噴射された噴射チャンネル11にインク供給口9を経てインクが供給される。そして、駆動電圧の印加の制御を、各噴射チャンネル11別に行うことにより、各ノズル13からインク滴の噴射を自由に制御して、用紙に対して文字や図形などのデータを印字する。また、分極方向を逆にするか、電圧印加方向を逆にすると、後述する図13に示すものと同様に、両圧電側壁3を、噴射チャンネル11が拡大する方向に変形させることができる。これによって、インク供給口9から噴射チャンネル11にインクを供給し、その後、圧電側壁3に印加した電圧を解除すると、側壁が直線状に復帰して噴射チャンネル11内のインクに圧力を加え、ノズル13からインク滴を噴射させるように構成しても良い。また、必ずしも、正負2つの電圧を印加する必要はなく、いずれか一方を接地するようにしてもよい。
【0030】
尚、上記実施形態においては、各凹溝4をアクチュエータ基板2の前後方向に貫通させないインクジェットッド1について説明したが、図6乃至図9に示すインクジェットヘッドであってもよい。尚、図6乃至図9において、図1乃至図4と同一の符号は同一の構成を示す。
【0031】
図6に示すインクジェットヘッド21の製造方法は、アクチュエータ基板2に、その前後方向に貫通する溝加工を複数回繰り返すことで、互いに平行な凹溝4と圧電側壁3とが交互に現れるように複数形成する。そして、例えば、真空蒸着によってアクチュエータ基板1の後端面2Bと裏面2C、各圧電側壁3の両側面に金属薄膜の導電層Dsを形成する。導電層Dsをアクチュエータ基板2に形成した後に、研削加工(グラインド加工)により各圧電側壁3の上面3Aから導電層Dsを除去することで、各圧電側壁3Aの各側面には独立分割され、アクチュエータ基板2の各面2B,2Cに形成された導電層Dsに導通される電極5を形成する。次いで、図4(a)及び(b)に示すと同様なダイシング加工又はYAGレーザ光19により、図7及び図8に示すように、複数の分割横溝15A,15B及び分割縦溝16を形成することで、各凹溝4内で対向する電極5,5の組毎に接続される複数の導電パターン7を分割形成する。
【0032】
アクチュエータ基板2に、各電極5、各圧電側壁3、各導電パターン7を形成した後に、導電層Dsの保護のために金メッキ、酸化膜の処理を行う。そして、アクチュエータ基板2の溝加工側にカバープレート10’を接着することで、カバープレート10’と各凹溝4とで各噴射チェンネル11を形成すると共に、アクチュエータ基板2の後端面2Bにインク共通空間Bに連通するインク供給孔22Aを有するマニホールド22を接着する。そして、アクチュエータ基板2とカバープレート10’の前端面2Dを研削加工(グラインド加工)することで面を整え、各噴射チャンネル11にノズル13が1対1で対向するように、ノズルプレート12をアクチュエータ基板2とカバープレート10’の前端面2Dに接着し、洗浄を経てインクジェットヘッド1の製造を完了する。
【0033】
図9に示すインクジェトヘッド31の製造は、図6のインクジェットヘッド21と同様の手順によって、アクチュエータ基板2に各電極5、各圧電側壁3(エネルギー発生手段)及び各導電パターン7を形成する。そして、アクチュエータ基板2の溝加工側にカバープレート10’を接着することで、カバープレート10’と各凹溝4とで複数の室を形成すると共に、アクチュエータ基板2の後端面2Bに複数の室を一つ置きに閉鎖するプレート25を接着する。また、マニホールド22をプレート25を覆うように接着する。これにより、アクチュエータ基板2の巾方向にインクが供給されないダミーチャンネル26とプレート25の開口25Aを通してインクが供給される噴射チャンネル11とが交互に形成される。更に、アクチュエータ基板2とカバープレート10’の前端面2Dを研削加工(グラインド加工)した後に、各噴射チャンネル11に1対1で対応する複数のノズル13を有するノズルプレート12を接着して、洗浄を経てインクジェットヘッド31の製造を完了する。
【0034】
このように、上記図1〜図9の実施形態によれば、各圧電側壁3の両側面に独立して設けられた電極5の全てに導通する導電層Dsを、各凹溝4が形成された面と対向するアクチュエータ基板2の裏面2Cに形成しておいて、その導電層Dsの一部を各分割横溝15で、各凹溝4内で対向する電極5,5の組毎に接続されてアクチュエータ基板2の巾方向に平行に整列する複数の導電パターン7に分割し、さらに各導電パターン7を分割縦溝16で導電層Dsの他の部分に対して分割するので、各導電パターン7をそれぞれ確実に独立させることができ、各導電パターン7毎にフレキシブル基板6の各導電線6Aを接続するだけで制御部8に接続できるので、接続作業を減らし接続の信頼性を向上できることから、インク滴噴射の信頼性も向上でき、もって信頼性の高いインクジェットヘッド1を製造することが可能となる。
【0035】
また、上記実施形態では、複数の導電パターン7は、ダイシング加工やYAG光レーザの走査を複数回平行に繰り返して行うことで、複数の横溝15を形成して分割しているので、各導電パターン7の分割形成が容易な工程で行われ、その分割を一層確実なものにできる。
【0036】
次に、図10乃至図13に基づいて、他の実施形態におけるインクジェットヘッドの製造方法を、インクジェットヘッドの構成とともに説明する。
【0037】
図10において、インクジェットヘッド51は、圧電体であるアクチュエータ基板52を備えており、アクチュエータ基板52には、その前端面52D及び後端面52B方向に延びる2種類の凹溝54と、凹溝64とが幅方向に交互に複数形成されており、各凹溝54,64間にそれぞれ圧電側壁53(エネルギー発生手段)を形成している。一方の凹溝54は、アクチュエータ基板52の前端52Dに一端を開口し、後端面52Bに対しては溝底を立ち上げて閉鎖部54Aとしている。他方の凹溝64は、両端を前後両端面52B,52Dに対して開口している。アクチュエータ基板52の前端面52Dには、各凹溝54の前端と接続してアクチュエータ基板52の厚さ方向に貫通した縦溝59が形成され、各凹溝54の前端は、各凹溝64の前端に対して段差を有している。各圧電側壁53は、図13に示すように、側壁の高さ方向に相互に反対方向に分極された上下2層の圧電層により構成されており、各圧電側壁53の表面には電極対55がそれぞれ形成されている。各電極対55は、1つの圧電側壁53の両面に相互に独立して設けられた2つの電極55A,55Bからなる。そのうち凹溝54側の電極55Aは、図11に示すように、縦溝59の側面59Fから裏面52Cにわたって形成された複数の個別導電パターン57にそれぞれ電気的に導通している。しかも隣接する両圧電側壁53,53において凹溝64から見て外側の2つの電極55A,55Aは、裏面52Cの同じ個別導電パターン57に導通しており、1つの組をなしている。また、凹溝64側の電極55Bは、図12に示すように、凹溝64の後端から後端面52Bを経て裏面52Cにわたって形成された共通導電パターン58に電気的に導通している。複数の個別導電パターン57と共通導電パターン58とは後述するように、溝65,66によって電気的に分離されている。各個別導電パターン57は裏面52Cで互いに平行となるようにアクチュエータ基板52の前後方向に延びており、図11に示すように、共通導電パターン58と共にフレキシブ基板56の導電線56Aを介して駆動電圧を給電する記録装置の制御部56Bに接続されている。
【0038】
アクチュエータ基板52の溝加工側にはカバープレート60が接着されており、このカバープレート60と各凹溝54とでインクが供給されないダミーチャンネル61が形成され、カバープレート60と凹溝64とでインクが供給される噴射チャンネル62が形成されている。アクチュエータ基板52とカバープレート60の前端面52Dには各噴射チャンネル62を閉塞するノズルプレート65が接着されており、ノズルプレート65には各噴射チャンネル62に1対1で対応する複数のノズル66が形成されている。また、アクチュエータ基板52の後端面52Bには共通インク室Bに連通するインク供給孔63を有するマニホールド63が接着されており、各噴射チャンネル62は共通インク室B、インク供給孔63Aを経て図示しないインク貯蔵タンクに接続されている。
【0039】
上述の構成のインクジェットヘッド51は、以下に示す製造方法により製造され、図10乃至図12によりその製造方法を説明する。
【0040】
図10において、互いに分極方向が反対方向にされた圧電セラミックス層を重ねて接着することで矩形状のアクチュエータ基板52を形成する。そして、アクチュエータ基板52に、その前後方向の一端のみに開口して他端近傍まで延びる凹溝54と前後方向に貫通するインク凹溝64とを、巾方向に交互に現れるように溝加工を複数回繰り返すことで、各凹溝54,64との間で前後方向に延びる複数の圧電側壁53を形成する。また、各凹溝54の前端において縦溝59を溝加工することで(第1工程)、各凹溝54は各インク凹溝64に対して内側に段差を有する短長に形成する。溝加工の手段としては、各凹溝54,64を形成できる厚みを有するダイヤモンドブレードを使用して、ダイシング加工を施すことで行われる。
【0041】
次に、例えば、真空蒸着によりアクチュエータ基板52の後端面52Bと溝加工側に対向する裏面52C、各圧電側壁53の上面53Aと各側面(縦溝59の側面を含む)に金属薄膜の導電層Dsを形成する(第2工程)。導電層Dsをアクチュエータ基板52に形成した後に、各圧電側壁53の上面53Aを研削加工(グラインド加工)を施して導電層Dsを除去する。これにより、各圧電側壁53の各側面には独立分割された2つの電極55A,55Bからなる金属薄膜の電極対55が形成され、各凹溝64内で対向する電極55Bがアクチュエータ基板52の後端面52B、裏面52Cの導電層Dsに導通される。また、各凹溝54内で対向する電極55Aは各凹溝54と64の段差による側面59F、アクチュエータ基板52の裏面52Cの導電層Dsに導通される(第3工程)。
【0042】
尚、アクチュエータ基板52の導電層Dsの形成は、真空蒸着に限らず、例えば、メッキ(例えば、ニッケルメッキ)等の表面処理によって、各凹溝54,64を含むアクチュエータ基板52の全表面を金属薄膜の導電層Dsで被覆した後に、各圧電側壁3の上面、各凹溝54の閉鎖部54A、前端面52Dに研削加工(グラインド加工)を施すことで導電層Dsを除去すると共に、ダイシング加工等を施すことで各凹溝54の底面及び縦溝59の底面59Eから導電層を除去することで、各電極対55をそれぞれ分割独立させてもよい。また、レーザ光を使用して上記各部分の導電層を除去することもできる。更に、アクチュエータ基板52の導電層Dsが不要な部分(導電層を除去した上記各部分)においては、金属薄膜の導電層Dsを形成する前にレジスト膜を形成しておき、導電層Dsをメッキ等の表面処理で形成した後に、リフトオフ法によって不要な部分の導電層Dsを化学的に除去してもよい。
【0043】
そして、各圧電側壁53の各電極対55を、記録装置の制御部59に接続するためにアクチュエータ基板52の裏面52Cの導電層Dsを分割して複数の個別導電パターン57と共通導電パターン58を形成する(第4工程、第5工程)。さらに詳細には、図11に示すように、アクチュエータ基板52の裏面には、複数の分割横溝65を、その一端が各縦溝59の底面59Eと接続し、各凹溝54と平行に延びる方向に形成する(第4工程)。さらに裏面52Cには、複数の分割横溝65に直交する分割縦溝66を形成することで、複数の分割横溝65間の各個別導電パターン57の先端部分を相互に分離するとともに共通導電パターン58と分離する(第5工程)。尚、各横溝65と縦溝66の加工としては、図4(a)及び(b)に示したと同様にダイシング加工又はYAGレーザ光の走査により形成する。
【0044】
これにより、各横溝65と縦溝66とで、アクチュエータ基板52の導電層Dsがその巾方向に互いに平行に整列して裏面2Cで前後方向に延びる各個別導電パターン57と、各個別導電バターン57の他の部分の共通導電パターン58とに分割されると共に、各個別導電パターン57は各圧電側壁53の電極対55のうち凹溝64を挟んで隣接する2つの凹溝54内において凹溝64側の電極55A,55Aの組毎に、それぞれ縦溝59の側面59Fの導電層を介して接続され、共通導電パターン58は、各凹溝64内で対向する他方側の電極55Bに、後端面52Bの導電層を介して接続される。なお、前述のようにアクチュエータ基板52の全表面を導電層で被覆して、前端面52D、縦溝59の底面59Eの導電層を除去する場合、この除去作業によって縦溝59の側面59Fの導電層が他の部分と分割されるので、この部分の導電層の分割が各個別導電パターン57を分割形成する工程の一部をなす。また、後述する図13に示すように、凹溝64内の両電極55Bは、同じ共通導電パターン58に接続されるのであるから、その凹溝の底面で相互に分離している必要はない。
【0045】
アクチュエータ基板52に、各電極対55、各圧電側壁53(エネルギー発生手段)、各導電パターン57,58を形成した後に、各電極対55や各導電パターン57,58の導電層Ds(金属薄膜)を保護するために、アクチュエータ基板52を例えば、金メッキで被覆すると共にCVD処理を施して金メッキを酸化膜(SiO膜)で保護する。導電層Dsを金メッキ、酸化膜で保護した後に、図10に示すように、アクチュエータ基板52の溝加工側にカバープレート60を接着することで、カバープレート60と各凹溝54,64とでダミーチャンネル61と噴射チャンネル62とが交互に現れるように形成すると共に、アクチュエータ基板52とカバープレート60の側面52Dを研削加工(グラインド加工)することで面を整える。そして、各噴射チャンネル62にノズル66が1対1で対応するように、ノズルプレート65を前端面2Dに接着し、又アクチュエータ基板2の後端面52Bにマニホールド63を接着して、洗浄を経てインクジェットヘッド51の製造を完了する。
【0046】
このように製造されたインクジェットヘッド51は、記録装置に装着され、マニホールド63のインク供給孔63Aを介してインク貯蔵タンクに接続されて、各噴射チャンネル62毎にインクが充填される。また、インクジェットヘッド51の記録装置への装着に際して、図11に示すように、フレキシブル基板56の導電線56Aを介して各個別導電パターン57と共通導電パターン58毎に記録装置の制御部56Bに接続される。
【0047】
そして、インクジェットヘッド51は、図13に示すように、文字や図形などのデータによって所定の噴射チャンネル62が選択され、共通別導電パターン58により隣り合う各圧電側壁53の電極対55のうち噴射チャンネル62内で対向する2つの電極55B,55Bに負の駆動電圧(−電圧)が、各個別導電パターン57により電極対55のうちダミーチャンネル61内の2つの電極55A,55Aに正の駆動電圧(+電圧)がそれぞれ印加されて、隣り合う圧電側壁53がインクを噴射する噴射チャンネル62内の容積を拡大するように変形してマニホールド63からインクを補給し、各電極55への駆動電圧の印加を断ち切ると、各圧電側壁53が、直線状態に復帰し、拡大された噴射チャンネル62内のインクに圧力が加えられ、ノズル66からインク滴が噴射される。そして、駆動電圧の印加の制御を、各噴射チャンネル62別に行うことにより、各ノズル66からインク滴の噴射を自由に制御して、用紙に対して文字や図形などのデータを印字する。
【0048】
尚、この実施形態において、各個別導電パターン57と共通導電パターン58とを分割する際に、1本の縦溝66により行うものを示したが、図14に示すように、各横溝65に直交する2本の縦溝66を加工して各個別導電パターン57と共通導電パターン58とを分割してもよい。これにより、各個別導電パターン57と共通導電パターン58を確実に分割することができる。前述の実施形態においても、縦溝66を2本にするようにしてもよい。
【0049】
このように、図10乃至図12の実施形態によれば、電極対55の全てに導通する導電層Dsを、アクチュエータ基板52の溝加工側(噴射チャンネル62)の有る上面と異なる裏面52Cに形成しておいて、その導電層Dsの一部を、複数の分割横溝65によって電極対55のうちの一方の電極55A毎に独立した複数の個別導電パターン57に分割し、さらに、導電層Dsの他の部分を、分割縦溝66によって各個別導電パターン57と分割して複数の電極対55の他方の電極55Bと接続した共通導電パターン58に形成するから、複数の個別導電パターン57がそれぞれ独立して一方の電極55Aに接続され、また共通導電パターン58もそれらとは独立して他方の電極55Bに共通に接続される。したがって、共通導電パターンを電極毎に独立させるものに比して導電パターンの数を少なくでき、結果、制御部59との接続作業を減らすことができ、接続不良等を低減できるので、各個別導電パターン57と共通導電パターン58とが独立していることと相まって、信頼性の高いインクジェットヘッド51を製造することができる。
【0050】
また、この実施形態では、各個別導電パターン57と共通導電パターン58とを前後方向の各端に分割形成して、個別導電パターン57が、各噴射チャンネル62の長手方向の一端において電極対55のうちの一方の電極55Aと接続され、共通導電パターン58が、各噴射チャンネル62の前後方向の他端において電極対55のうちの他方の電極55Bと接続されるので、各導電パターン57,58を狭いピッチで配置する必要がなく、且つ確実に独立させることができ、信頼性の高いインクジェットヘッド51を製造することが可能となる。
【0051】
また、この実施形態では、噴射チャンネル62とダミーチャンネル61の間の圧電側壁53の両側面に、電極対55が形成されているから、各個別導電パターン57と共通導電パターン58とがそれぞれ確実に独立して電極対55の各電極55A又は55Bに接続される。
【0052】
更に、この実施形態では、各個別導電パターン57は、ダイイング加工やYAG光レーザの走査を複数回平行に繰り返して行うことで、複数の横溝65を形成して分割されるので、各個別導電パターン57の分割形成が容易な工程で行われ、その分割を一層確実なものにできる。
【0053】
【発明の効果】
【0054】
【0055】
【0056】
請求項1では、電極対の全てに導通する導電層を、前記側壁の側面、前記縦溝の側面、前記アクチュエータ基板の前記裏面、及び、前記第1凹溝及び第2凹溝の前記前端と反対側の前記アクチュエータ基板の後端面に、連続して形成しておいて、側壁の側面の導電層を前記第1凹溝と第2凹溝とで独立分割された前記電極対に形成し、さらに、アクチュエータ基板の裏面に、複数の縦溝と接続する複数の第1の分割溝を形成し、これら複数の第1の分割溝により前記裏面の導電層を分割して、前記電極対の一方であって前記第1凹溝を挟む2つの前記第2凹溝内の電極に前記縦溝内の導電層を介して接続した複数の前記個別導電パターンを形成する。さらに、導電層の他の部分を、前記電極対の一方であって前記第1凹溝内の電極に前記後端面の導電層を介して接続した共通導電パターンに形成するから、複数の個別導電パターンがそれぞれ独立して一方の電極に接続され、また共通導電パターンもそれらとは独立して他方の電極に共通に接続される。したがって、共通導電パターンを電極ごとに独立させるものに比して導電パターンの数を少なくでき、結果、制御手段との接続作業を減らすことができ、上記の各導電パターンが独立していることと相まって、信頼性の高いインクジェットヘッドを製造することができる。
【0057】
請求項2では、請求項1の効果に加えて、個別導電パターンと共通導電パターンとの分割形成が容易な工程で行われ、その分割を一層確実なものにできる。
【0058】
請求項3では、請求項1又は2の効果に加えて、前記第2工程において、前記側壁の上端面及び前記後端面と反対側の前記アクチュエータ基板の前端面にも前記導電層を形成し、前記第3工程において、前記側壁の上端面及び前記前端面の導電層を除去する。
【0059】
請求項4では、請求項1〜3の何れかの効果に加えて、前記第1工程において、前記第1凹溝を、前記アクチュエータ基板の前記後端面とその反対側の前端面の両方に開口して形成し、前記第2凹溝を、前記アクチュエータ基板の前記後端面側において閉塞し且つ前記前端面側において開口して形成する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1の実施形態におけるインクジェットヘッドを示す斜視図である。
【図2】 図1におけるD−D斜視図である。
【図3】 図1におけるE−E斜視図である。
【図4】 図1における分割横溝と縦溝を加工する手段を示す図であって、(a)はダイシング加工により加工する手段を示す斜視図、(b)はYAGレーザ光により加工する手段を示す斜視図である。
【図5】 図1におけるインクジェットヘッドの作動を説明する図であって、(a)は非作動状態を示す拡大断面図、(b)は作動状態を示す拡大断面図である。
【図6】 図1における変形例のインクジェットヘッドを示す斜視図である。
【図7】 図6におけるF−F斜視図である。
【図8】 図6におけるG−G斜視図である。
【図9】 図1における変形例のインクジェットヘッドを示す斜視図である。
【図10】 第2の実施形態におけるインクジェットヘッドを示す斜視図である。
【図11】 図10におけるH−H斜視図である。
【図12】 図10におけるI−I斜視図である。
【図13】 図10におけるインクジェットヘッドの作動を説明する図であって、(a)は非作動状態を示す拡大断面図、(b)は作動状態を示す拡大断面図である。
【図14】 図10における変形例を示す斜視図である。
【図15】 従来のインクジェットヘッドを示す斜視図である。
【符号の説明】
2,52 アクチュエータ基板
3,53 圧電側壁(エネルギー発生手段)
5 電極
8,59 制御部
7 導電パターン
55 電極対
55A,55B 電極
57 個別導電パターン
58 共通導電パターン
11,62 噴射チャンネル
61 ダミーチャンネル
Ds 導電層
Claims (4)
- アクチュエータ基板に形成されインクを噴射する複数の噴射チャンネル内のインクに噴射エネルギーを与える複数のエネルギー発生手段と、前記エネルギー発生手段に接続された複数の電極対と、その電極対のうち一方の電極のそれぞれを制御手段に接続する複数の個別導電パターンと、前記電極対のうち他方の電極のそれぞれに接続された共通導電パターンとを有し、前記制御手段からの電気信号を前記各導電パターンおよび電極を介して前記エネルギー発生手段に供給し、エネルギー発生手段を駆動して前記噴射チェンネルよりインクを噴射するインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記アクチュエータ基板に、前記噴射チャンネルを構成する第1凹溝と第2凹溝とを側壁を隔てて交互に複数形成するとともに、前記第2凹溝の前端において、前記第1凹溝及び前記第2凹溝のある面と反対側の裏面に接続する複数の縦溝を形成する第1工程と、
前記側壁の側面、前記縦溝の側面、前記アクチュエータ基板の前記裏面、及び、前記第1凹溝及び第2凹溝の前記前端と反対側の前記アクチュエータ基板の後端面に、連続して導電層を形成する第2工程と、
前記側壁の側面の導電層を前記第1凹溝と第2凹溝とで独立分割された前記電極対に形成する第3工程と、
前記裏面に、前記複数の縦溝と接続する複数の第1の分割溝を形成し、これら複数の第1の分割溝により前記裏面の導電層を分割して、前記電極対の一方であって前記第1凹溝を挟む2つの前記第2凹溝内の電極に前記縦溝内の導電層を介して接続した複数の前記個別導電パターンを形成する第4工程と、
前記裏面に、前記複数の第1の分割溝と直交する第2の分割溝を形成し、前記導電層の他の部分を、前記個別導電パターンと分割して、前記電極対の一方であって前記第1凹溝内の電極に前記後端面の導電層を介して接続した共通導電パターンを形成する第5工程と、
を備えたことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。 - 前記第5工程における分割が、互いに平行な複数の前記第2の分割溝を形成することにより行われ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の製造方法。
- 前記第2工程において、前記側壁の上端面及び前記後端面と反対側の前記アクチュエータ基板の前端面にも前記導電層を形成し、
前記第3工程において、前記側壁の上端面及び前記前端面の導電層を除去することを特徴とする請求項1又は2記載のインクジェットヘッドの製造方法。 - 前記第1工程において、前記第1凹溝を、前記アクチュエータ基板の前記後端面とその反対側の前端面の両方に開口して形成し、前記第2凹溝を、前記アクチュエータ基板の前記後端面側において閉塞し且つ前記前端面側において開口して形成することを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
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