JP2006035453A - インクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】各インクチャネル内の駆動電極と導通する接続配線を簡単且つ安価にヘッドチップの裏面まで貫通形成して引き出すこと。
【解決手段】圧電素子からなる駆動壁とインクチャネルとを交互に並設し、インクチャネル内に駆動電極を形成し、インクチャネルの上方にカバー部材を接着し、各駆動電極と導通する接続配線がインクチャネル内の底部からヘッドチップの外面に貫通形成されて引き出され、接続配線を介して各駆動電極に電圧を印加するインクジェットヘッドのヘッドチップの作製工程が、感光性ガラス基板に露光工程及びエッチング工程を経て多数の貫通孔を形成する工程と、貫通孔内に導電性物質を充填する工程と、感光性ガラス基板の表面に分極処理された圧電素子基板を接着し、該圧電素子基板の側から、貫通孔に対応する位置にインクチャネルを該貫通孔内の導電性物質がインクチャネルの底部に露出する深さまで形成する工程と、インクチャネル内に前記導電性物質と導通する駆動電極を形成する工程と、インクチャネルの上方を覆うようにカバー部材を接着する工程と、を有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、インクジェットヘッドの製造方法に関し、詳しくは、各インクチャネル部内の駆動電極からの電極の取り出しが容易に行えるインクジェットヘッドの製造方法に関する。

圧電素子からなる駆動壁とインクチャネルとを交互に並設し、駆動壁に形成された駆動電極に電圧を印加して駆動壁をせん断変形させることにより、インクチャネル内のインクをノズルから吐出するようにしたシェアモードタイプのインクジェットヘッドでは、駆動電極と駆動回路とを電気的に接続するための接続配線を、インクチャネル内からヘッドチップの外面まで引き出し、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）等を接合できるように形成する必要がある。

従来、特許文献１には、圧電素子基板に対してストレートな多数のインクチャネルを平行に溝切りして形成した後、めっき触媒を吸着させて無電解めっきにより全体的に薄めっきを形成し、各インクチャネル間の不要箇所に付いためっき膜をヘッドチップの全面に亘ってレーザーで除去した後、再度めっき処理することにより、各駆動電極と導通する接続配線をヘッドチップの全面に亘って引き回すように形成する技術が開示されている。しかし、この場合、駆動電極と導通する接続配線は、インクチャネル内からヘッドチップの前面及び後面を通ってヘッドチップの裏面へ至るように３次元的に引き回されるように形成されるため、ヘッドチップの角部を経由する際に該角部で断線を引き起こし易く、導通の確実性に課題を残している。

このため、各インクチャネルの底部からヘッドチップの裏面に亘って駆動電極と導通する接続配線を貫通形成する技術が特許文献２において提案されている。これは、テープ状の感光性シートに貫通孔をスポット状に露光・現像して形成し、該貫通孔内に配線となる金属微粒子を含んだ導電性ペーストをスクリーン印刷で埋め込んだ後、多数枚の感光性シート同士を各貫通孔を位置合わせして多層に積層して加圧焼成することでベースとなる基板を成形し、この基板の上に圧電素子基板を接着して、上記貫通孔内の導電性ペーストを露出させる程度の深さまでインクチャネルを溝切りして形成した後、各インクチャネル内に駆動電極を形成して各駆動電極と各貫通孔内の導電性ペーストとを導通させることで、各駆動電極と導通する接続配線をヘッドチップの裏面まで引き出すようにしている。これによれば、各インクチャネル内の駆動電極からヘッドチップの裏面にかけてほぼ直線的に接続配線を引き出すことができ、ヘッドチップの角部を経由して引き回す必要がないため、特許文献１の場合に見られるような問題は解消される。

また、特許文献３には、インクチャネルの底部に貫通孔を設けて、ここに導電性物質を充填することで、インクチャネル内の駆動電極と導通する接続配線を外部まで引き出すことが開示されている。
特開２００２−２６４３４２号公報 特開２００１−３２８２６８号公報 特開平１０−７６６６９号公報

特許文献２に記載の技術の場合、ベースとなる基板を作成するには、該基板が所定の厚みとなるように感光性シートを多数枚積層しなくてはならず、この多数枚の感光性シートを積層する際に、ヘッドチップ裏面までの導通を確保するために各貫通孔同士を高精度に位置合わせする必要がある。しかも、感光性シートを多数積層した後に焼成することによって基板成形するため、この焼成時に熱収縮による寸法ずれ等を発生させ、所定ピッチで形成されるインクチャネルとの位置ずれが生じ易く、また、この位置ずれを補正することも困難であり、実用上の課題を残している。

また、特許文献３に記載の技術においても、貫通孔をセラミックスを焼成する前のグリーンシートの状態で形成するため、正確な孔形成を行っても、高温で焼成する際に激しく膨張、収縮することから、各インクチャネルに合わせるように数十μｍ径の貫通孔を数μｍの精度で形成することは困難である。

また、このような貫通孔を、セラミックス等の基板に対してドリルやレーザーを用いて加工することも試みられているが、微細な貫通孔を各インクチャネルの微細なピッチで多数加工しなくてはならないため、加工コストが嵩む問題がある。

そこで、本発明は、各インクチャネル内の駆動電極と導通する配線を簡単且つ安価にヘッドチップの裏面まで貫通形成して引き出すことのできるインクジェットヘッドの製造方法を提供することを課題とする。

本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。

上記課題は以下の各発明によって解決される。

請求項１記載の発明は、圧電素子からなる駆動壁とインクチャネルとを交互に並設すると共に、前記インクチャネル内に駆動電極を形成し、前記インクチャネルの上方を塞ぐようにカバー部材を接着してなるヘッドチップを有し、該ヘッドチップの各駆動電極と導通する接続配線が前記インクチャネル内の底部からヘッドチップの外面に貫通形成されて引き出されてなり、前記接続配線を介して各駆動電極に電圧を印加することによって前記駆動壁をせん断変形させ、前記インクチャネル内のインクをノズルから吐出させるインクジェットヘッドの製造方法であって、前記ヘッドチップの作製工程は、感光性ガラス基板に露光工程及びエッチング工程を経て多数の貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔内に導電性物質を充填する工程と、感光性ガラス基板の表面に分極処理された圧電素子基板を接着し、該圧電素子基板の側から、前記貫通孔に対応する位置に前記インクチャネルを該貫通孔内の導電性物質がインクチャネルの底部に露出する深さまで形成する工程と、前記インクチャネル内に前記導電性物質と導通する駆動電極を形成する工程と、前記インクチャネルの上方を覆うようにカバー部材を接着する工程と、を有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法である。

請求項２記載の発明は、前記カバー部材を接着する工程の後、各インクチャネルが所定の駆動長となるように該インクチャネルの長さ方向と略直交する方向に沿って切断する工程を有す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である。

請求項３記載の発明は、前記感光性ガラス基板の前記圧電素子基板を接着する面と反対面に、前記貫通孔に充填した導電性物質と導通する接続電極を、前記圧電素子基板と接着する前又は後に形成する工程を有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である。

請求項４記載の発明は、前記感光性ガラス基板と前記圧電素子基板との接着は、接着剤を常温で硬化させることを特徴とする請求項１、２又は３記載のインクジェットヘッドの製造方法である。

請求項５記載の発明は、前記圧電素子基板は、互いに分極方向の異なる２枚の圧電素子基板同士を接着して形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法である。

請求項１記載の発明によれば、感光性ガラス基板を露光工程及びエッチング工程を経て多数の貫通孔を形成し、この貫通孔によって各インクチャネル内から引き出される接続配線を形成するので、各インクチャネル内の駆動電極と導通する接続配線を簡単且つ安価にヘッドチップの裏面まで引き出すことができる。また、感光性ガラス基板は所望の厚みとすることができるため、従来のように多数枚のシートを積層する必要がなく、貫通孔同士を高精度に位置合わせするような面倒な作業工程も不要となる。

請求項２記載の発明によれば、一枚の長尺な基板から多数個のヘッドチップを一度に作製することができ、量産性に優れ、生産効率の向上を図ることができる。

請求項３記載の発明によれば、ＦＰＣ等との電気的な接続性の良好なヘッドチップを作製することができる。

請求項４記載の発明によれば、接着時に加熱を行わないので、感光性ガラス基板と圧電素子基板との熱膨張率の相違に起因する基板の反りがなく、インクの出射特性のばらつきの少ないインクジェットヘッドとすることができる。

請求項５記載の発明によれば、インクチャネル内の駆動電極は駆動壁の側面全面に形成されるため、インクチャネル内の底部において貫通孔内の導電性物質との導通を容易に確保することができる。また、駆動壁全体が効率良く、大きな変形量でせん断変形するため、インクチャネル内のインクに高い圧力を付与することができ、インクの着弾ずれを抑えて画質の向上を図ることができる。

以下、本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。

図１はインクジェットヘッドの一例を示す分解斜視図である。

このインクジェットヘッドにおいて、１はインク滴を吐出するためのアクチュエータとして機能するヘッドチップであり、圧電素子からなる駆動壁１１とインクチャネル１２とが交互に並設されたインクチャネル基板１０と、このインクチャネル基板１０の各駆動壁１１の上部に、インクチャネル１２の上方を塞ぐようにカバー基板１４が接着されて構成されている。図示例では、６つの駆動壁１１と５つのインクチャネル１２が形成されるものを示しているが、その数は限定されない。図示するインクチャネル１２の形状は、両側壁が垂直方向に向いており、そして互いに平行である。また、インクチャネル１２の入口（図１における奥側）から出口（図１における手前側）に亘る長さ方向で大きさと形状がほぼ変わらないストレートタイプである。これによりヘッドチップ１は所謂ハーモニカタイプとなり、ストレートなインクチャネル構造によって、泡抜けが良く、電力効率が高く、発熱が少なく、高速応答性が良いインクジェットヘッドを構成することができる。

ヘッドチップ１の各インクチャネル１２内には駆動電極１３が形成され、その底部からこの駆動電極１３と導通する接続配線１５が下面まで引き出され、該下面に接続電極１６が形成されている。

２はヘッドチップ１の前面に貼着されるノズルプレートであり、各インクチャネル１２に対応する位置にそれぞれノズル２１が形成されている。

３はヘッドチップ１の下面に貼着されるＦＰＣであり、ヘッドチップ１の下面に形成されている接続電極１６と同ピッチ且つ同数の配線３１が平行に形成されている。

４はヘッドチップ１の後面に貼着される流路規制板であり、各インクチャネル１２に対応する位置にインク流通口４１が形成されている。

５は流路規制板４の更に後面に設けられるマニホールドであり、内部にインクが貯留されるインク供給室５１が形成され、このインク供給室５１内のインクが上記流路規制板４のインク流通口４１を通って各インクチャネル１２内に流入されるようになっている。５２はインク供給室５１内にインクを流入させるためのインク流入口である。

なお、本明細書において「前面」とは、インク滴が吐出される側の面をいい、「後面」とは、その反対側の面をいう。また、「上面」及び「下面」とは、それぞれ並設されるインクチャネルを挟んで位置する上下の外側面をいう。

次に、ヘッドチップ１の作製工程について説明する。

まず、図２（ａ）に示すように、ベースとなる基板として、所望の厚みの１枚の感光性ガラス基板１０１を用意する。

ここで、感光性ガラス基板１０１とは、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ等の感光性の金属成分と増感剤としてＣｅ（Ｃｅの酸化物）を含有する感光性ガラスからなる基板である。この感光性ガラス基板１０１に紫外線を照射することにより露光を行うと、露光された部分の感光性金属成分が金属原子へと変化する。すなわち、
Ｃｅ^３＋→Ｃｅ^４＋＋ｅ⁻
という光電子反応が起こり、Ｃｅ^３＋イオンから放出された光電子の一部が感光性イオンＭｅ^＋に捕らえられると、
Ｍｅ^＋＋ｅ⁻→Ｍｅ
という反応が起こる。

この反応後、熱処理を加えることによって上記金属原子Ｍｅが集合して金属コロイドが生成される。そして、この金属コロイドが結晶核となり、部分的に結晶相を析出させる。この結晶化した部分とその他のガラスの部分とでは、エッチング液に対する溶解速度が異なり、結晶化した部分が速く溶解する。また、最初のＣｅ^３＋イオンの光電子反応が起こる場所を制御できるため、感光性ガラス基板１０１の上面にフォトマスク２００を用いて選択的な露光を行うことにより、高精度な貫通孔の形成が可能である。

フォトマスク２００には、作製されるヘッドチップ１の各インクチャネル１２と同ピッチで貫通孔形成用の開口２０１が設けられている。フォトマスク２００は、選択的な露光が可能であれば特に制限なく使用することができる。例えば、透明なガラス薄板に紫外線光を実質的な透過させないようなクロム膜等の遮光膜を、開口２０１を残してパターン形成したものを用いることができる。

このフォトマスク２００を感光性ガラス基板１０１の上面に載せた後、図２（ｂ）に示すように紫外線を照射する。紫外線は、フォトマスク２００の開口２０１のみを通して感光性ガラス基板１０１に照射される。従って、感光性ガラス基板１０１には、この紫外線の照射により、図２（ｃ）に示すように開口２０１に対応する部分にのみ、感光性ガラス基板１０１の厚み方向に沿って結晶化部１０１ａが形成される。

次に、この露光処理が施された感光性ガラス基板１０１を熱処理する。この熱処理は、感光性ガラス基板１０１中の露光によって生成された金属原子を金属コロイドに変化させるための処理であり、従来のように基板を成形するための焼成とは異なる。従って、この熱処理は、感光性ガラス基板１０１に用いられるガラスの転移点と屈伏点との間の温度で行われれば十分であり、また好ましい。転移点よりも低い温度では、熱処理による効果が十分に得られず、また、屈伏点よりも高い温度では、熱による収縮が発生して寸法精度に影響が出るおそれがある。一般には４５０℃〜６００℃の温度とすることが好ましい。また、熱処理の時間としては３０分〜５時間程度とすることが好ましい。

次いで、このように熱処理された感光性ガラス基板１０１をエッチング液に浸漬させ、露光された結晶化部１０１ａのみをエッチングする。エッチング液としては希フッ化水素酸等のフッ酸水溶液を好適に用いることができる。このエッチング処理により、図２（ｄ）に示すように感光性ガラス基板１０１から結晶化部１０１ａのみが選択的に溶解除去され、貫通孔１０１ｂが形成される。このような感光性ガラス基板１０１をベース基板として用い、上述のように露光処理、熱処理及びエッチング処理によって選択的に貫通孔１０１ｂを形成することにより、一度に多数の貫通孔１０１ｂを同時に形成することができ、貫通孔１０１ｂの加工時間の短縮化、加工の容易化及び加工コストの低減化を図ることができる。

貫通孔１０１ｂの大きさ（孔径）は、後工程において形成されるインクチャネル１２の幅と同等もしくは小さくすることが好ましく、インクチャネル１２の幅を３５〜９０μｍとする場合、３０〜４０μｍ程度とすることが好ましい。

このようにして感光性ガラス基板１０１に各インクチャネル１２に対応するように貫通孔１０１ｂを形成した後、図２（ｅ）に示すように各貫通孔１０１ｂに導電性物質１０１ｃを充填する。導電性物質１０１ｃとしては、金属微粒子を含有した導電性ペーストをスクリーン印刷等の適宜の手段によって充填する。これにより、導電性物質１０１ｃは、感光性ガラス基板１０１の厚み方向に沿って充填され、該感光性ガラス基板１０１の上面及び下面にそれぞれ露出する。

また、貫通孔１０１ｂには、導電性ペーストを充填する他、めっき処理することによって導電性物質（めっき金属）１０１ｃを充填することもできる。このめっき処理としては無電解めっき処理を用いることができる。無電解めっき処理することによって貫通孔１０１ｂ内にめっき金属を析出させると、析出しためっき金属はやがて貫通孔１０１ｂ内を埋めるようになり、貫通孔１０１ｂ内に導電性物質１０１ｃとしてのめっき金属を充填させることができる。無電解めっき処理時にめっき金属の析出が不要な部位は適宜マスクするか、めっき処理後に研磨処理することにより除去すればよい。

なお、感光性ガラス基板１０１の長さは、作製されるヘッドチップ１のインクチャネル１２の長さ（インク吐出方向に沿う長さ）と同じ長さとすることもできるが、図３に示すように、ヘッドチップ１のインクチャネル１２の長さよりも十分に長尺な基板とすることが好ましい。この場合、導電性物質１０１ｃを充填した貫通孔１０１ｂは、インクチャネル１２の並設数に対応する列が長さ方向に沿って多数配列されるように形成することが好ましい。詳細については後述するが、これによって１枚の基板から多数個のヘッドチップ１を作製することができる。ここでは、この長尺状の感光性ガラス基板１０１を作製した場合について説明する。

各貫通孔１０１ｂ内に導電性物質１０１ｃを充填した感光性ガラス基板１０１を作製した後、図４に示すように、この感光性ガラス基板１０１の下面に、ＦＰＣ３の各配線３１と電気的接続を行うための接続電極１６を形成する。この接続電極１６は、感光性ガラス基板１０１において、後において作製されるインクチャネル１２と同ピッチで並設された各貫通孔１０１ｂ内の導電性物質１０１ｃと導通し、感光性ガラス基板１０１の長さ方向（インク吐出方向に沿う長さ方向）に沿って該貫通孔１０１ｂと同ピッチで平行に形成されている。なお、ここでは、各接続電極１６は、感光性ガラス基板１０１の長さ方向に沿って配列されている各インクチャネル１２と同ピッチとなる複数の貫通孔１０１ｂ内の導電性物質１０１ｃと導通している。

この接続電極１６の形成方法としては、蒸着法、スパッタリング法、めっき法等を用いて選択的に金属膜を形成することにより行うことができる。金属膜を選択的に形成するには、感光性ガラス基板１０１の下面に接続電極１６となる開口を有するマスクやレジスト等（図示せず）を貼着し、開口部分にのみ金属膜が形成されるようにすればよい。このように接続電極１６を形成することで、ＦＰＣ３との電気的な接続性の良好なヘッドチップ１を作製することができる。

続いて、図５に示すように、この感光性ガラス基板１０１の上面、すなわち接続電極１６が形成された面と反対面に、圧電素子基板を接着して積層する。ここでは２枚の圧電素子基板１０２、１０３を積層している。各圧電素子基板１０２、１０３に用いられる圧電素子材料としては、電圧を加えることにより変形を生じる公知の圧電材料を用いることができるが、特にチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）が好ましい。

２枚の圧電素子基板１０２、１０３は互いに分極方向（矢印で示す）を反対方向に向けて積層され、感光性ガラス基板１０１に接着剤を用いて接着されている。これにより、この圧電素子基板１０２、１０３によって形成される駆動壁１１全体が効率良く、大きな変形量でせん断変形するため、インクチャネル１２内のインクに高い圧力を付与することができ、インクの着弾ずれを抑えて画質の向上を図ることができる。

２枚の圧電素子基板１０２、１０３と感光性ガラス基板１０１とを接着する場合は、これら３枚の基板間にそれぞれ接着剤を塗布することによって、３枚を同時に接着することも可能であるが、一般に圧電素子基板１０２、１０３は薄く、ハンドリングに注意を有するため、まず感光性ガラス基板１０１に一方の圧電素子基板１０３を接着して積層した後、この積層体の上（圧電素子基板１０３の上）に残りの圧電素子基板１０２を接着するようにして作成することが好ましい。

各基板１０１〜１０３相互の接着は、塗布した接着剤を常温で硬化させることにより行うことが好ましい。これは、圧電素子基板１０２、１０３同士の接着は同一物質であるため物質間の特性の相違はないが、圧電素子基板１０２、１０３と感光性ガラス基板１０１とは異物質となるため、この異物質同士を加熱すると熱膨張率の違いによって接着剤硬化後の積層体に反りや歪みが発生するおそれがあるためである。

この場合に用いられる接着剤としては、室温硬化型の接着剤を用いることができる。特にこの目的では、ABLESTIK社のエイブルボンド３４２−３や３４２−１３ＡＣＣ等のエポキシ系の室温硬化型接着剤が好適である。また、熱硬化型接着剤は、硬化工程を比較的長時間に設定することで、接着剤を加熱せずに常温で硬化させることが可能である。従って、これを利用して、熱硬化型接着剤を加熱せずに室温で硬化させるようにしてもよい。熱硬化型接着剤としては、エポキシテクノロジー社のエポテック３５３ＮＤ等が好適である。

このように、２枚の圧電素子基板１０２、１０３と感光性ガラス基板１０１との接着時に接着剤を常温で硬化させることで、熱膨張率の差に起因する反りや歪みの発生を抑え、インクの出射特性のばらつきの少ないインクジェットヘッドとすることができる。

また、２枚の圧電素子基板１０２、１０３と感光性ガラス基板１０１とを接着する場合の他の方法として、２枚の圧電素子基板１０２、１０３同士を接着して積層体を形成した後、この積層体を感光性ガラス基板１０１と接着するようにすることもできる。この場合、圧電素子基板１０２、１０３同士の接着は同一物質同士の接着となるため、物質間の特性の相違はなく、強固な接着を行うためにエポキシ系等の熱硬化型接着剤を用いて加熱接着することが可能となるが、この後、圧電素子基板１０２、１０３の積層体と感光性ガラス基板１０１とを接着する際は、異物質同士の接着となるため、上述したように、反りや歪みの発生を防止する観点から、接着剤を室温で硬化させることが好ましい。この接着剤には、上記同様に室温硬化型の接着剤や熱硬化型接着剤を加熱せずに室温で硬化させるようにすることができる。

このようにして感光性ガラス基板１０１と２枚の圧電素子基板１０２、１０３を接着した後、圧電素子基板１０２の上面にレジスト３００を積層する。このレジスト３００は、後工程において各インクチャネル１２内に駆動電極１３となる金属膜を選択的に形成するためのものである。

次いで、図６に示すように、レジスト３００が積層された側から、圧電素子基板１０２、１０３に対し、ダイシングブレード等を用いて凹溝状のインクチャネル１２を前面から後面に亘って研削加工する。インクチャネル１２の研削は、感光性ガラス基板１０１にインクチャネル１２と同ピッチとなるように並設された各貫通孔１０１ｂに対応するように、該感光性ガラス基板１０１の長さ方向に沿って平行に並設される。これにより、インクチャネル１２と切り残された駆動壁１１とが交互に形成される。各インクチャネル１２内には、その長さ方向に亘って複数の貫通孔１０１ｂが含まれるようになる。各インクチャネル１２は両側壁が垂直方向に向いており、インクチャネル１２の入口（図６における奥側）から出口（図６における手前側）に亘る長さ方向で大きさと形状（断面形状）がほぼ変わらないストレート状に形成される。

また、各インクチャネル１２は、圧電素子基板１０２の側から圧電素子基板１０３を経て、感光性ガラス基板１０１の表面を僅かに研削し、感光性ガラス基板１０１の貫通孔１０１ｂに充填された導電性物質１０１ｃの上端１０１ｄが、各インクチャネル１２内の底部に露出する程度の深さまで研削加工する。

このようにして多数のインクチャネル１２を形成した後、各インクチャネル１２内に駆動電極１３を形成する。駆動電極１３の形成方法としては、蒸着法、スパッタリング法、めっき法、ＣＶＤ（化学気相反応法）等の真空装置を用いた方法等が挙げられるが、ここでは蒸着法によりインクチャネル１２の上方から金属膜を形成することによって行った。その後、レジスト３００を除去すると、図７に示すように、インクチャネル１２内の両側壁と底面とに亘って駆動電極１３が形成される。また、このとき、各インクチャネル１２内の底部には、貫通孔１０１ｂに充填された導電性物質１０１ｃの上端１０１ｄが露出しているので、駆動電極１３と貫通孔１０１ｂ内の導電性物質１０１ｃは、この上端１０１ｄにおいて導通する。

本実施形態では、駆動壁１１が分極方向の異なる圧電素子基板１０２、１０３により形成されるため、この駆動電極１３は駆動壁１１の全体をせん断変形させるために側面全面に形成される。従って、インクチャネル１２内の底部にも金属膜を形成することで、貫通孔１０１ｂ内の導電性物質１０１ｃとの導通を容易に確保することができる。

これにより、各貫通孔１０１ｂ内の導電性物質１０１ｃは、各インクチャネル１２内の駆動電極１３をインクチャネル基板１０の下面まで引き出すための接続配線１５として機能する。この導電性物質１０１ｃからなる接続配線１５は、感光性ガラス基板１０１を部分的に露光して貫通孔１０１ｂを形成し、この貫通孔１０１ｂによって各インクチャネル１２内から引き出されるので、各インクチャネル１２内の駆動電極１３と導通する接続配線１５を簡単且つ安価にヘッドチップ１の裏面まで引き出すことができる。また、感光性ガラス基板１０１は所望の厚みとすることができるため、従来のように多数枚のシートを積層する必要がなく、貫通孔１０１ｂ同士を高精度に位置合わせするような面倒な作業工程も不要となる。

なお、この駆動電極１３を無電解めっきにより形成する場合は、感光性ガラス基板１０１の接続電極１６が形成された下面を適宜レジスト等によりマスクした後、めっき液に浸漬して各インクチャネル１２内にめっき膜を析出させた後、各駆動壁１１上のレジスト３００と共に除去すればよい。

各インクチャネル１２内に駆動電極１３を形成してインクチャネル基板１０を作製した後、図８に示すように、これらインクチャネル１２の上方を覆うようにしてカバー部材１４を接着する。カバー部材１４は、セラミックス基板等の基板、好ましくは圧電素子基板１０２、１０３と同じ基板を分極せずに用い、インクチャネル基板１０と同一の大きさに形成されている。

カバー部材１４を接着した後は、図９の平面図に示すように、インクチャネル１２の長さ方向と略直交するカットラインＣ１、Ｃ２・・・に沿って切断し、複数個のヘッドチップ１、１・・・を作製する。これにより、一枚の長尺な基板から多数個のヘッドチップ１、１・・・を一度に作製することができ、量産性に優れ、生産効率の向上を図ることができる。なお、切断前の状態では、基板の前面又は後面に金属膜が形成されている場合があるが、この場合は不要部として予め切断して除去しておけばよい。

カットラインＣ１、Ｃ２・・・は、それによって作製されるヘッドチップ１のインクチャネル１２の駆動長さを決定するものであり、この駆動長に応じて適宜決定される。図９では、各インクチャネル１２に１個ずつの接続配線１５（貫通孔１０１ｂ及び導電性物質１０１ｃ）が含まれるようにカットラインＣ１、Ｃ２で切断される様子を示しているが、カットラインＣ１、Ｃ２・・・によって切断される各ヘッドチップ１、１・・・の各インクチャネル１２内には、少なくとも１個の接続配線１５が含まれるようにすればよく、２個以上の接続配線１５が含まれるようにしてもよい。

このようにしてヘッドチップ１を作製した後は、図１に示したように、その前面にノズルプレート２を貼着すると共に、後面に流路規制板４及びマニホールド５を貼着し、更に、下面に形成された接続電極１６に、駆動回路（図示せず）と電気的に接続するためのＦＰＣ３の配線３１をそれぞれ対応させて、異方性導電フィルムや導電性接着剤等によって接続する。このＦＰＣ３の接続により、各駆動電極１３には、ＦＰＣ３の配線３１、ヘッドチップ１の接続電極１６及び接続配線１５を介して駆動信号に基づく電圧が印加される。

なお、ヘッドチップ１の下面の接続電極１６について、ここでは圧電素子基板１０２、１０３を接着する前に感光性ガラス基板１０１に予め形成するようにしたが、接続電極１６を形成する場合は、圧電素子基板１０２、１０３を接着した後に形成してもよい。この場合、インクチャネル１２を研削加工する前でも後でもよく、更に、カバー部材１４を接着した後に形成するようにしてもよい。

また、以上説明したインクジェットヘッドは、１つのヘッドチップ１によって１列のノズル列を有するものを作製したが、２つのヘッドチップ１のカバー部材１４同士を接着することによって、２列のノズル列を有するインクジェットヘッドを作製するようにしてもよい。

更に、以上説明したヘッドチップ１は、インクチャネル１２の形状が、両側壁が垂直方向に向いており、そして互いに平行で、インクチャネル１２の入口から出口に亘る長さ方向で大きさと形状がほぼ変わらないストレートタイプである所謂ハーモニカタイプのものを例示した。このようなヘッドチップ１は、駆動電極１３からの接続配線の引き出しが困難であるため、本発明を適用することにより、接続配線を容易且つ安価にヘッドチップ１の外面まで引き出すことができる顕著な効果を発揮するものとなるが、本発明は必ずしもこのようなヘッドチップを有するインクジェットヘッドの製造に限らず、インクチャネル構造が後端に行くに従って徐々に浅溝状になるタイプのヘッドチップを有するインクジェットヘッドの製造に適用することもできる。

インクジェットヘッドの分解斜視図 （ａ）〜（ｅ）は感光性ガラス基板に貫通孔を形成する工程を説明する説明図 貫通孔内に導電性物質を充填した感光性ガラス基板を示す斜視図 感光性ガラス基板の下面に接続電極を形成した状態を一部断面で示す斜視図 感光性ガラス基板に圧電素子基板を積層した状態を示す正面図 インクチャネルを形成した状態を一部断面で示す斜視図 インクチャネル内に駆動電極を形成した状態を示す断面図 インクチャネル基板にカバー部材を接着した状態を示す斜視図 カットラインに沿って切断する様子を示す平面図

符号の説明

１：ヘッドチップ
１０：インクチャネル基板
１１：駆動壁
１２：インクチャネル
１３：駆動電極
１４：カバー部材
１５：接続配線
１６：接続電極
２：ノズルプレート
２１：ノズル
３：ＦＰＣ
３１：配線
４：流路規制板
４１：インク流通口
５：マニホールド
５１：インク供給室
５２：インク流入口
１０１：感光性ガラス基板
１０１ａ：結晶化部
１０１ｂ：貫通孔
１０１ｃ：導電性物質

Claims (5)

1. 圧電素子からなる駆動壁とインクチャネルとを交互に並設すると共に、前記インクチャネル内に駆動電極を形成し、前記インクチャネルの上方を塞ぐようにカバー部材を接着してなるヘッドチップを有し、該ヘッドチップの各駆動電極と導通する接続配線が前記インクチャネル内の底部からヘッドチップの外面に貫通形成されて引き出されてなり、前記接続配線を介して各駆動電極に電圧を印加することによって前記駆動壁をせん断変形させ、前記インクチャネル内のインクをノズルから吐出させるインクジェットヘッドの製造方法であって、
   前記ヘッドチップの作製工程は、
   感光性ガラス基板に露光工程及びエッチング工程を経て多数の貫通孔を形成する工程と、
   前記貫通孔内に導電性物質を充填する工程と、
   感光性ガラス基板の表面に分極処理された圧電素子基板を接着し、該圧電素子基板の側から、前記貫通孔に対応する位置に前記インクチャネルを該貫通孔内の導電性物質がインクチャネルの底部に露出する深さまで形成する工程と、
   前記インクチャネル内に前記導電性物質と導通する駆動電極を形成する工程と、
   前記インクチャネルの上方を覆うようにカバー部材を接着する工程と、
   を有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
2. 前記カバー部材を接着する工程の後、各インクチャネルが所定の駆動長となるように該インクチャネルの長さ方向と略直交する方向に沿って切断する工程を有す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。
3. 前記感光性ガラス基板の前記圧電素子基板を接着する面と反対面に、前記貫通孔に充填した導電性物質と導通する接続電極を、前記圧電素子基板と接着する前又は後に形成する工程を有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。
4. 前記感光性ガラス基板と前記圧電素子基板との接着は、接着剤を常温で硬化させることを特徴とする請求項１、２又は３記載のインクジェットヘッドの製造方法。
5. 前記圧電素子基板は、互いに分極方向の異なる２枚の圧電素子基板同士を接着して形成することを特徴とする請求項１〜４のいず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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