インクジェットヘッド
【課題】ヘッドチップが大型化することなく、ヘッドチップ上の限られたスペースに電流密度の小さな共通電極を備えた独立駆動型のインクジェットヘッドの提供。
【解決手段】ヘッドチップ１は、後面に、駆動チャネル１１Ａ、１１Ｂ内の駆動電極と導通する接続電極が形成され、前面に、複数のダミーチャネル１２Ａ、１２Ｂ内の駆動電極と共通に導通する共通電極１７Ａ、１７Ｂが形成されていると共に、駆動チャネル１１Ａ、１１Ｂ及びダミーチャネル１２Ａ、１２Ｂの他に、前面から後面に貫通する貫通孔１６Ａ、１６Ｂを有しており、共通電極１７Ａ、１７Ｂは、貫通孔１６Ａ、１６Ｂ内を通ってヘッドチップ１の後面に引き出されている。
【解決手段】ヘッドチップ１は、後面に、駆動チャネル１１Ａ、１１Ｂ内の駆動電極と導通する接続電極が形成され、前面に、複数のダミーチャネル１２Ａ、１２Ｂ内の駆動電極と共通に導通する共通電極１７Ａ、１７Ｂが形成されていると共に、駆動チャネル１１Ａ、１１Ｂ及びダミーチャネル１２Ａ、１２Ｂの他に、前面から後面に貫通する貫通孔１６Ａ、１６Ｂを有しており、共通電極１７Ａ、１７Ｂは、貫通孔１６Ａ、１６Ｂ内を通ってヘッドチップ１の後面に引き出されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクジェットヘッドに関し、詳しくは、インク吐出を行わないダミーチャネル内の駆動電極と共通に導通する共通電極の電流密度を小さくすることができるインクジェットヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
チャネルを区画する駆動壁に形成された駆動電極に所定電圧の駆動信号を印加することにより駆動壁を変形させ、そのとき発生する圧力を利用してチャネル内のインクをノズルから吐出させるようにしたインクジェットヘッドとして、前面及び後面にそれぞれチャネルの開口部が配置されたいわゆるハーモニカ型のヘッドチップを有するものが知られている。その中でも、チャネル列内の各チャネルをインク吐出を行う駆動チャネルとインク吐出を行わないダミーチャネルとに分け、これらを交互に配置することによってチャネル列を構成した独立駆動タイプのヘッドチップを有するインクジェットヘッドがある。駆動チャネルとダミーチャネルとを交互に配置することにより、全ての駆動チャネルから同時にインクを吐出することが可能である。
【０００３】
独立駆動タイプのヘッドチップを有するインクジェットヘッドでは、各ダミーチャネル内の駆動電極は共通に接地又は共通の駆動信号を印加することができるため、従来では、同一チャネル列内の各ダミーチャネルの駆動電極を、ヘッドチップのチャネルが開口する面上で、１本の電極（共通電極）にまとめることで、駆動ＩＣの数を低減させると共に、駆動回路との電気的接続の簡略化を図っている。この面と同一面上には、各駆動チャネルの駆動電極とそれぞれ導通する接続電極も個別に形成されている（特許文献１の図１５、特許文献２、特許文献３の図２、図１６）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２７４３２７号公報
【特許文献２】特開２００８−１４３１６７号公報
【特許文献３】特開平８−１９７７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、インクジェットヘッドは更なるコンパクト化、高密度化が要望されるようになり、ヘッドチップはより一層の小型化、薄型化が要請されている。このため、特許文献１の図１５や特許文献２に記載のように、ヘッドチップの面上にチャネル列と平行に延びる共通電極を形成する場合、そのスペースは限られ、極めて細幅の共通電極しか形成することができなくなってきている。特に、複数のチャネル列を平行に有するヘッドチップの場合、チャネル列間のスペースは極めて狭小となり、この間に広幅の共通電極を形成することは困難である。
【０００６】
共通電極の電極幅が小さい場合、そこを流れる電流密度が大きくなってしまい、過剰な電流が流れて、駆動チャネルから吐出される液滴速度が遅くなる等、射出特性に影響が出てしまう。特に、駆動電極に印加する駆動信号としてパルス信号を使用する場合、瞬間的に流れる電流量が非常に大きくなる性質があり、電流密度の増大化は大きな問題となる。
【０００７】
ヘッドチップの面上において、共通電極の電極幅を大きくせずに電流密度を下げる方法として、共通電極の厚みを厚くする方法が考えられるが、例えばヘッドチップに使用される電極金属として一般的なアルミニウムの場合、通常は表面から５μｍ程度の厚みで形成される。これを更に厚く、例えば１０μｍ以上に形成することは困難であり、ヘッドチップの面上に形成する共通電極の厚みを制御することによって電流密度を低下させることは現実的な方法ではない。
【０００８】
そこで、本発明は、ヘッドチップが大型化することなく、ヘッドチップ上の限られたスペースに電流密度の小さな共通電極を備えた独立駆動型のインクジェットヘッドを提供することを課題とする。
【０００９】
本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題は、以下の各発明によって解決される。
【００１１】
請求項１記載の発明は、チャネルと圧電素子からなる駆動壁とが交互に配置されたチャネル列を有し、前面及び後面にそれぞれ前記チャネルの開口部が配置され、前記チャネル内に臨む前記駆動壁に駆動電極が形成されると共に、前記チャネル列がインク吐出を行う駆動チャネルとインク吐出を行わないダミーチャネルとが交互に配置されて構成されてなるヘッドチップを有し、前記駆動電極に電圧を印加することによって、前記駆動チャネル内のインクを前記ヘッドチップの前面に配置されたノズルから吐出させるインクジェットヘッドであって、
前記ヘッドチップは、後面に、前記駆動チャネル内の前記駆動電極と導通する接続電極が形成され、前面に、複数の前記ダミーチャネル内の前記駆動電極と共通に導通する共通電極が形成されていると共に、前記駆動チャネル及び前記ダミーチャネルの他に、前面から後面に貫通する貫通孔を有しており、
前記共通電極は、前記貫通孔内を通って前記ヘッドチップの後面に引き出されていることを特徴とするインクジェットヘッドである。
【００１２】
請求項２記載の発明は、前記貫通孔は、前記ヘッドチップに複数設けられており、
前記共通電極は、複数の前記貫通孔を通って前記ヘッドチップの後面に引き出されていることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッドである。
【００１３】
請求項３記載の発明は、前記貫通孔は、前記チャネル列よりも該チャネル列方向の外側に配置されてい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である。
【００１４】
請求項４記載の発明は、前記ヘッドチップは、複数並設されたチャネル列を有しており、
前記貫通孔及び前記共通電極は、前記チャネル列毎にそれぞれ設けられてい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である。
【００１５】
請求項５記載の発明は、前記インクジェットヘッドは、更に前記ヘッドチップの後面に接合される配線基板を有し、前記配線基板は、前記接続電極と前記後面に引き出された前記共通電極とに各々対応して接続される複数の配線電極を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のインクジェットヘッドである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ヘッドチップが大型化することなく、ヘッドチップ上の限られたスペースに電流密度の小さな共通電極を備えた独立駆動型のインクジェットヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るインクジェットヘッドの分解斜視図
【図２】ヘッドチップの部分正面図
【図３】ヘッドチップの部分背面図
【図４】図２の(iv)−(iv)線に沿う断面図
【図５】図４中のＥ１領域の部分拡大断面図
【図６】図４中のＥ２領域の部分拡大断面図
【図７】図４中のＥ３領域の部分拡大断面図
【図８】本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法の一例の説明図
【図９】本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法の一例の説明図
【図１０】本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法の一例の説明図
【図１１】本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法の一例の説明図
【図１２】本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法の一例の説明図
【図１３】本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法の一例の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明におけるヘッドチップは、チャネルと圧電素子からなる駆動壁とが交互に配置されてなるチャネル列を有している。ヘッドチップは、前面及び後面にそれぞれチャネルの開口部が対向して配置される。各チャネルは、後面の開口部（チャネルの入口）から前面の開口部（チャネルの出口）にかけて断面形状が変化しないストレート状に形成され、各チャネル内に臨む駆動壁の表面には駆動電極が形成される。このようなヘッドチップは、六面体からなるいわゆるハーモニカ型のヘッドチップであり、駆動壁両面の各駆動電極に、駆動回路から送られる所定電圧の駆動信号を印加することによって駆動壁をせん断変形させ、チャネル内に供給されたインクに吐出のための圧力変化を与え、ヘッドチップの前面に配置されたノズルからインク滴として吐出させる。
【００１９】
本発明では、このような六面体のハーモニカ型のヘッドチップにおいて、ノズルが配置されてインクが吐出される側の面を「前面」、その反対側の面を「後面」と定義する。また、ヘッドチップの前面又は後面と平行な方向であって該ヘッドチップから離れる方向をヘッドチップの「側方」と定義する。
【００２０】
本発明におけるチャネル列は、駆動チャネルとダミーチャネルとが交互に配置される独立駆動型のヘッドチップである。ヘッドチップの後面には、駆動チャネル内の駆動電極と導通する駆動チャネル用接続電極が個別に形成され、前面には、複数のダミーチャネル内の駆動電極のみに共通に導通する共通電極が形成されている。
【００２１】
駆動チャネルとは、画像記録時に画像データに応じてノズルからインク吐出を行うチャネルであり、ダミーチャネルとは、画像データに関わらず、常にインク吐出を行わないチャネルである。ダミーチャネルはインク吐出を行う必要がないため、一般に入口側の開口部が閉塞されてインク充填されないか、ノズルプレートにダミーチャネルに対応するノズルが形成されない。
【００２２】
ヘッドチップには、駆動チャネル及びダミーチャネルの他に、前面から後面に貫通する貫通孔を有している。貫通孔はチャネル構造であることが好ましい。ヘッドチップの作製時に、駆動チャネル及びダミーチャネルと同時に溝加工することによって簡単に形成することができるためである。チャネル構造の貫通孔は、ダミーチャネルと同様、インク吐出を行わないチャネルである。
【００２３】
ヘッドチップの前面に形成される共通電極は、この貫通孔内を通ってヘッドチップの後面に電気的に引き出されている。従って、ヘッドチップの前面には、駆動チャネルの接続電極は存在せず、共通電極だけを形成できるので、この前面を利用して十分に広幅な大面積の電流密度の小さい共通電極を形成することができる。このため、共通電極の抵抗を十分小さくすることが可能で、安定した射出が可能となる。
【００２４】
また、ヘッドチップの面には、駆動チャネルに対応する接続電極が配列されると共に、共通電極の一端が貫通孔を通って配置されるので、ヘッドチップの後面において各接続電極と共通電極とに対する駆動信号の印加を行うことが可能となる。ヘッドチップの後面に引き出された共通電極の一端には、駆動信号の印加のための接続部が形成される。
【００２５】
共通電極は貫通孔内を通るので、電極部分が表面に露出せず、埃やインク等の水分の付着に起因する短絡等の心配がない。しかも、貫通孔の内面の例えば底面と側面といった具合に２面以上を利用することができるので、ヘッドチップの表面の１面のみを利用して平面的に電極を配線して導通させるよりも多くの電気的接続領域をとることができる。従って、高信頼性である。しかも、余計な部品を使って電極を引き回す必要がないため、インクジェットヘッドのコンパクト化を阻害することもない。
【００２６】
また、駆動チャネルやダミーチャネルと同様のチャネル構造とすることで、通常の貫通電極用穴あけ加工のようにアスペクト比の制約もないため、Ｌ長（インク吐出方向のチャネルの駆動部分の長さ）が長くても対応可能である。
【００２７】
共通電極が貫通孔内を通るために、貫通孔の内面には共通電極と導通する金属膜からなる貫通電極が形成される。また、貫通孔の内部全体を導電性ペースト等の金属材料で埋めて共通電極と導通させるようにしてもよく、更に、貫通孔内にＡｌ線やＣｕ線等の金属線を埋め込むことで共通電極と導通させるようにしてもよい。貫通孔の内部を金属材料や金属線で埋めるようにすることで、貫通孔の部分での抵抗値を下げることができる。
【００２８】
貫通孔をチャネル構造とした場合は、駆動チャネル及びダミーチャネル内に駆動電極を形成するのと同時に貫通孔内に金属膜からなる貫通電極を形成することができる。
【００２９】
貫通孔はヘッドチップに複数設けることが好ましい。この場合、共通電極は、複数の貫通孔を通ってヘッドチップの後面に引き出される。このように複数の貫通孔を利用して共通電極をヘッドチップの後面まで引き出すようにしても、貫通孔の部分での抵抗値を下げることができる。
【００３０】
貫通孔は、チャネル列よりも該チャネル列方向の外側（ヘッドチップのチャネル方向の端部側）に配置されることが好ましい。これにより、ヘッドチップの後面に接続電極と、この後面に配置される共通電極の接続部とを交差（短絡）することなく区別して配置させることが容易となる。貫通孔はチャネル列方向のいずれか一方の外側にあればよい。
【００３１】
本発明において、ヘッドチップは複数並設されたチャネル列を有していてもよい。各チャネル列は、それぞれ駆動チャネルとダミーチャネルとを交互に有する。この場合、貫通孔はチャネル列毎に設けられ、共通電極はチャネル列間で短絡しないようにそれぞれ設けられる。
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００３３】
図１は本発明に係るインクジェットヘッドの分解斜視図、図２はそのヘッドチップの部分正面図、図３はそのヘッドチップの部分背面図、図４は図２の(iv)−(iv)線に沿う断面図、図５は図４中のＥ１領域の部分拡大断面図、図６は図４中のＥ２領域の部分拡大断面図、図７は図４中のＥ３領域の部分拡大断面図である。
【００３４】
図１において、１はハーモニカ型のヘッドチップ、２はノズルプレート、３は配線基板、４は電気配線部材である。
【００３５】
ヘッドチップ１は、Ａ列、Ｂ列の２列のチャネル列を有している。ここでは、図２、図３中の下側のチャネル列をＡ列、上側のチャネル列をＢ列とする。各チャネル列は、それぞれ駆動チャネル１１Ａ、１１Ｂとダミーチャネル１２Ａ、１２Ｂとが交互に配置されている。隣接する駆動チャネル１１Ａ又は１１Ｂとダミーチャネル１２Ａ又は１２Ｂとの間は圧電素子からなる駆動壁１３Ａ又は１３Ｂとなっている。各駆動チャネル１１Ａ、１１Ｂと各ダミーチャネル１２Ａ、１２Ｂは、ヘッドチップ１の前面１ａと後面１ｂとにそれぞれ開口しており、その内面には駆動電極１４Ａ、１４Ｂがそれぞれ密着形成されている。
【００３６】
ヘッドチップ１の後面１ｂには、一端が駆動チャネル１１Ａ、１１Ｂ内の駆動電極１４Ａ、１４Ｂと導通する接続電極１５Ａ、１５Ｂが形成されている。各接続電極１５Ａ、１５Ｂの他端は、Ａ列ではヘッドチップ１の後面１ｂにおけるチャネル列と平行な一方の端縁１ｃまで延び、該端縁１ｃに各駆動チャネル１１Ａと同ピッチで配列されている。Ｂ列ではＡ列において隣接する駆動チャネル１１Ａとダミーチャネル１２Ａとの間の駆動壁１３Ａ上を通って、同じく端縁１ｃまで延び、接続電極１５Ａと交互となるように配列されている。
【００３７】
Ａ列及びＢ列の各チャネル列の該チャネル列方向の外側には、それぞれヘッドチップ１の前面１ａから後面１ｂにかけて貫通する複数の貫通孔１６Ａ、１６Ｂが設けられている。各貫通孔１６Ａ、１６Ｂは、駆動チャネル１１Ａ、１１Ｂ及びダミーチャネル１２Ａ、１２Ｂと同様のチャネル構造である。
【００３８】
ヘッドチップ１の前面１ａには、それぞれチャネル列方向に延びる広幅の共通電極１７Ａ、１７Ｂがチャネル列毎に短絡しないように分かれて形成されている。各共通電極１７Ａ、１７Ｂは、対応するチャネル列を取り囲み、そのうちの駆動チャネル１１Ａ、１１Ｂの開口部の周囲からは離間しているが、各ダミーチャネル１２Ａ、１２Ｂの開口部から内部に侵入して、該ダミーチャネル１２Ａ、１２Ｂ内の駆動電極１４Ａ、１４Ｂのみと導通している（図５参照）。
【００３９】
共通電極１７Ａ、１７Ｂは、それぞれＡ列又はＢ列の対応する全ての貫通孔１６Ａ、１６Ｂを取り囲むように設けられている。貫通孔１６Ａ、１６Ｂの内面には、図５に示すように、金属膜からなる貫通電極１６１Ａ、１６１Ｂが形成されており、共通電極１７Ａ、１７Ｂは貫通孔１６Ａ、１６Ｂの前面１ａ側の開口部から内部に侵入して、貫通電極１６１Ａ、１６１Ｂと導通している（図６参照）。
【００４０】
なお、図２〜図４において、符号１８は、後述するヘッドチップ１の作製時に、余剰の接着剤を受け入れるための接着剤受け溝である。ここでは複数の接着剤受け溝１８が、Ａ列のチャネル列の最外端のチャネルと貫通孔１６Ａの間に、チャネル列方向に沿って配列されている。共通電極１７Ａは、これら接着剤受け溝１８の前面１ａ側の開口部の周囲からは離間するように設けられている。
【００４１】
ヘッドチップ１の前面１ａに設けられた共通電極１７Ａ、１７Ｂは、貫通孔１６Ａ、１６Ｂ内の貫通電極１６１Ａ、１６１Ｂを介してヘッドチップ１の後面１ｂに電気的に引き出されている。ヘッドチップ１の後面１ｂには、貫通孔１６Ａ、１６Ｂの開口部を取り囲むように共通電極１７Ａ、１７Ｂの後面１ｂ側の接続部１７１Ａ、１７１Ｂが設けられている。接続部１７１Ａ、１７１Ｂは、貫通孔１６Ａ、１６Ｂの後面１ｂ側の開口部から内部に侵入して、貫通電極１６１Ａ、１６１Ｂと導通している（図７参照）。
【００４２】
接続部１７１Ａは、全ての貫通孔１６Ａを取り囲む大きさの面積を有すると共に、各接続電極１５Ａ、１５Ｂと同様にヘッドチップ１の端面１ｃまで広幅のまま延びている。また、接続電極１７１Ｂは、全ての貫通孔１６Ｂを取り囲む大きさの面積を有すると共に、接着剤受け溝１８の後面１ｂ側の開口部を全て取り囲み、接続部１７１ＡとＡ列の最外端のチャネルとの間を通って、接続部１７１Ａと同様にヘッドチップ１の端面１ｃまで広幅のまま延びている。従って、ヘッドチップ１の後面１ｂの端縁１ｃには、各接続電極１５Ａ、１５Ｂに加えて、その外側に共通電極１７Ａ、１７Ｂの接続部１７１Ａ、１７１Ｂも配列されている。
【００４３】
なお、図５〜図７において、符号１９はヘッドチップ１の表面に形成されたパリレン膜等の絶縁保護膜である。絶縁保護膜１９は、駆動電極１４Ａ、１４Ｂ、接続電極１５Ａ、１５Ｂ、共通電極１７Ａ、１７Ｂ、その接続部１７１Ａ、１７１Ｂ及び貫通電極１６１Ａ、１６１Ｂのそれぞれの表面を覆ってインクとの接触から保護する。
【００４４】
ノズルプレート２は、ヘッドチップ１の前面１ａに接合されている。ノズルプレート２には、Ａ列及びＢ列の各駆動チャネル１２１に対応する位置にのみノズル２１が開設されている。
【００４５】
配線基板３は、ヘッドチップ１の後面１ｂに接着剤によって接合される。配線基板３は、例えばガラス、シリコン、セラミックス等によってヘッドチップ１の後面１ｂよりも大判な平板状に形成された基板である。ヘッドチップ１の後面１ｂと接合する接合領域（図１中の一点鎖線で示される領域）３１内には、ヘッドチップ１の後面１ｂに開口する駆動チャネル１１Ａ、１１Ｂに対応する位置のみに、配線基板３の背面側（ヘッドチップ１とは反対面側）に設けられる不図示の共通インク室から各駆動チャネル１１Ａ、１１Ｂ内に共通にインクを供給するためのインク供給口３２Ａ、３２Ｂが個別に開設されている。従って、ヘッドチップ１のダミーチャネル１２Ａ、１２Ｂの入口側の開口部は配線基板３によって閉塞され、共通インク室からインクが供給されないようになっている。また、貫通孔１６Ａ、１６Ｂ及び接着剤受け溝１８の後面１ｂ側も、配線基板３によって閉塞される。
【００４６】
配線基板３におけるヘッドチップ１と接合される側の面（以下、表面という。）には、ヘッドチップ１の後面１ｂに配列されている各接続電極１５Ａ、１５Ｂと電気的接続される配線電極３３Ａ、３３Ｂ及び共通電極１７Ａ、１７Ｂの接続部１７１Ａ、１７１Ｂと電気的接続される配線電極３４Ａ、３４Ｂが、配線基板３の表面上においてヘッドチップ１のチャネル列と直交する方向に延びるように、蒸着又はスパッタリング等によって形成されている。
【００４７】
配線電極３３Ａ、３３Ｂの一端は、ヘッドチップ１の各接続電極１５Ａ、１４１と接するべく接合領域３１内に位置し、他端は、該接合領域３１からヘッドチップ１のチャネル列と直交する側方に張り出した配線基板３の端部３ａまで延び、該端部３ａにおいて配列されている。また、同様に、配線電極３４Ａ、３４Ｂの一端は、ヘッドチップ１の各接続部１７１Ａ、１７１Ｂと接するべく接合領域３１内に位置し、他端は、同じく配線基板３の端部３ａまで延び、該端部３ａにおいて配列されている。
【００４８】
電気配線部材４は配線基板３の表面側の端部３ａに接合され、不図示の駆動回路からの駆動信号を、配線基板３の配線電極３３Ａ、３３Ｂ、３４Ａ、３４Ｂ、接続電極１５Ａ、１５Ｂ、共通電極１７Ａ、１７Ｂを利用して、それぞれ駆動電極１４Ａ、１４Ｂに印加する。電気配線部材４としては、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）が好ましく使用できる。
【００４９】
次に、このようなインクジェットヘッドの製造方法の一例について図８〜図１３を用いて説明する。
【００５０】
まず、それぞれ分極された圧電材料基板１０１、１０２を用意し、それらの分極方向（図８中の矢印で示す）を異ならせて積層し、エポキシ系接着剤によって接合することで積層基板１００を作製する。上側の圧電材料基板１０２の上面には、予めレジスト１０３を形成しておき、その上面側からダイシングソー４００を用いて、後に駆動チャネル及びダミーチャネルとなる複数のチャネル溝１０４と、後に貫通孔となる複数のチャネル溝１０５を加工する。なお、この工程では、チャネル溝１０４と１０５の間に、接着剤受け溝となる複数の溝１０６も加工される。各チャネル溝１０４、１０５は、いずれも積層基板１００の一端から他端にかけて、下側の圧電材料基板１０１の中途部に至る所定の深さで、平行な溝状に形成される。また、各溝１０６も、積層基板１００の一端から他端にかけて、所定の深さで、平行な溝状に形成される。（図８）。
【００５１】
次いで、チャネル溝１０４、１０５及び溝１０６が形成された積層基板１００に対し、その上面側から蒸着又はスパッタリングによって金属膜を形成した後、レジスト１０３を除去すると、駆動チャネル及びダミーチャネルとなる各チャネル溝１０４の内面全面（両側面及び底面）に残存する金属膜によって駆動電極１４が形成され、貫通孔となる各チャネル溝１０５の内面全面（両側面及び底面）に残存する金属膜によって貫通電極１６１が形成される（図９）。
【００５２】
また、このとき、接着剤受け溝となる各溝１０６の内面全面にも同様に金属膜が残存する。
【００５３】
次いで、駆動電極１４及び貫通電極１６１が形成された積層基板１００の上面に、同様にしてチャネル溝１０４、１０５及び溝１０６と駆動電極１４及び貫通電極１６１を形成した積層基板１００’を積層し、更にその積層基板１００’の上面に、圧電材料基板１０１、１０２と同じ圧電材料基板（非分極）等からなるカバー基板２００を被覆し、これらをエポキシ系接着剤によってそれぞれ接合する。これにより、積層基板１００の各チャネル溝１０４、１０５及び各溝１０６の上方は積層基板１００’によって閉塞されると共に、積層基板１００’の各チャネル溝１０４、１０５の上方はカバー基板２００によって閉塞され、駆動チャネル１１及びダミーチャネル１２が交互となる２列のチャネル列と複数の貫通孔１６と、積層基板１００と１００’間の複数の接着剤受け溝１８とが形成される（図１０）。
【００５４】
なお、ここでは上側の積層基板１００’には接着剤受け溝１８が形成される必要はない。この接着剤受け溝１８は、下側の積層基板１００と上側の積層基板１００’との間に形成される接着剤層の余剰の接着剤を受け入れると共に、接着剤層中の気泡の排出を行うことで、ヘッドチップ１の後面１ｂにおいて両積層基板１００、１００’間を跨るように形成される接続部１７１Ｂ（図３参照）が、両積層基板１００、１００’間で確実に導通し得るようにしている。
【００５５】
このように積層基板１００、１００’とカバー基板２００とを、各チャネル１１、１２の開口面が同一面となるように向きを合わせて積層することで、チャネル列が２列となるヘッド基板３００を作製する。得られたヘッド基板３００は、各チャネル１１、１２が長い長尺基板であるため、各チャネル１１、１２の長さが所望の長さ（Ｌ長）となるように、ダイシングソーを用いて、図１１中のｃ−ｃ線に沿うように、各チャネル１１、１２の長さ方向と直交する方向にフルカットすることによって、１枚のヘッド基板３００から複数のヘッドチップ１を作製する（図１１）。
【００５６】
次いで、ヘッドチップ１の前面１ａ及び後面１ｂに、それぞれドライフィルム５００を貼着し、露光現像によって、前面１ａにおいて共通電極を形成すべき領域５０１Ａ、５０１Ｂと、後面１ｂにおいて接続電極を形成すべき領域５０２Ａ、５０２Ｂ及び共通電極の接続部を形成すべき領域５０３Ａ、５０３Ｂのドライフィルム５００を除去する。これにより、これら各領域５０１Ａ、５０１Ｂではヘッドチップ１の前面１ａが露出し、各領域５０２Ａ、５０２Ｂ、５０３Ａ、５０３Ｂではヘッドチップ１の後面１ｂが露出する（図１２、図１３）。
【００５７】
前面１ａの領域５０１Ａ、５０１Ｂ内には、ダミーチャネル１２Ａ、１２Ｂの各開口部と貫通孔１６Ａ、１６Ｂの各開口部とが露出しているが、駆動チャネル１１Ａ、１１Ｂの各開口部と接着剤受け溝１８の各開口部とはドライフィルム５００によって塞がれている。
【００５８】
また、後面１ｂの領域５０２Ａ、５０２Ｂは、駆動チャネル１１Ａ、１１Ｂの各開口部と連設して露出しているが、ダミーチャネル１２Ａ、１２Ｂの各開口部はドライフィルム５００によって塞がれている。
【００５９】
更に、同じく後面１ｂの領域５０３Ａ、５０３Ｂ内には、ダミーチャネル１２Ａ、１２Ｂの各開口部と貫通孔１６Ａ、１６Ｂの各開口部と接着剤受け溝１８の各開口部とが露出している。
【００６０】
その後、このヘッドチップ１の前面１ａ及び後面１ｂに対し、蒸着又はスパッタリングによって金属膜を形成する。金属膜は前面１ａ側でダミーチャネル１２Ａ、１２Ｂの各開口部と貫通孔１６Ａ、１６Ｂの各開口部から内部に侵入し、駆動電極１４Ａ、１４Ｂ及び貫通電極１６１Ａ、１６１Ｂと導通する。
【００６１】
また、後面１ｂでは、金属膜は駆動チャネル１１Ａ、１１Ｂの各開口部と貫通孔１６Ａ、１６Ｂの各開口部から内部に侵入し、それぞれ駆動電極１４Ａ、１４Ｂ、貫通電極１６１Ａ、１６１Ｂと導通する。このとき、後面１ｂに露出する接着剤受け溝１８の内部にも金属膜が侵入するが、接着剤受け溝１８の前面１ａ側は、ドライフィルム５００で塞がれているため、接着剤受け溝１８内の金属膜を介して前面１ａ側の金属膜と短絡するようなことはない。
【００６２】
このようにして金属膜を形成した後、ドライフィルム５００を除去することで、図２、図３に示したように、前面１ａの領域５０１Ａ、５０１Ｂ内には金属膜によってそれぞれ共通電極１７Ａ、１７Ｂが形成され、後面１ｂの領域５０２Ａ、５０２Ｂ内にはそれぞれ接続電極１５Ａ、１５Ｂが形成され、同じく後面１ｂの領域５０３Ａ、５０３Ｂ内にはそれぞれ共通電極１７Ａ、１７Ｂの接続部１７１Ａ、１７１Ｂが形成される。
【００６３】
その後、ヘッドチップ１の後面１ｂ以外の外面と各駆動電極１４Ａ、１４Ｂの表面と各貫通電極１６１Ａ、１６１Ｂの表面に、各電極を保護するための絶縁保護膜１９を被覆形成する。
【００６４】
このようにして作製されたヘッドチップ１の前面１ａには、ノズル２１が形成されたノズルプレート２がエポキシ系接着剤によって接合され、後面１ｂには、インク供給口３２Ａ、３２Ｂ及び配線電極３３Ａ、３３Ｂ、３４Ａ、３４Ｂが形成された配線基板３をエポキシ系接着剤又は異方性導電性接着剤によって、各接続電極１５Ａ、１５Ｂ及び各接続部１７１Ａ、１７１Ｂと各配線電極３３Ａ、３３Ｂ、３４Ａ、３４Ｂとがそれぞれ電気的に接続されるように接合し、更に、配線基板３の背面側に不図示のマニホールドをエポキシ系接着剤によって接合する。
【００６５】
配線基板３の端部３ａには、不図示の駆動回路からの駆動信号を印加するための電気配線部材４が異方性導電性フィルム等を介して接合される。
【符号の説明】
【００６６】
１：ヘッドチップ
１ａ：前面
１ｂ：後面
１ｃ：端縁
１１Ａ、１１Ｂ：駆動チャネル
１２Ａ、１２Ｂ：ダミーチャネル
１３Ａ、１３Ｂ：駆動壁
１４Ａ、１４Ｂ：駆動電極
１５Ａ、１５Ｂ：接続電極
１６Ａ、１６Ｂ：貫通孔
１６１Ａ、１６１Ｂ：貫通電極
１７Ａ、１７Ｂ：共通電極
１７１Ａ、１７１Ｂ：共通電極の接続部
１８：接着剤受け溝
１９：絶縁保護膜
２：ノズルプレート
２１：ノズル
３：配線基板
３１：接合領域
３２Ａ、３２Ｂ：インク供給口
３３Ａ、３３Ｂ：配線電極
３４Ａ、３４Ｂ：配線電極
４：電気配線部材
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクジェットヘッドに関し、詳しくは、インク吐出を行わないダミーチャネル内の駆動電極と共通に導通する共通電極の電流密度を小さくすることができるインクジェットヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
チャネルを区画する駆動壁に形成された駆動電極に所定電圧の駆動信号を印加することにより駆動壁を変形させ、そのとき発生する圧力を利用してチャネル内のインクをノズルから吐出させるようにしたインクジェットヘッドとして、前面及び後面にそれぞれチャネルの開口部が配置されたいわゆるハーモニカ型のヘッドチップを有するものが知られている。その中でも、チャネル列内の各チャネルをインク吐出を行う駆動チャネルとインク吐出を行わないダミーチャネルとに分け、これらを交互に配置することによってチャネル列を構成した独立駆動タイプのヘッドチップを有するインクジェットヘッドがある。駆動チャネルとダミーチャネルとを交互に配置することにより、全ての駆動チャネルから同時にインクを吐出することが可能である。
【０００３】
独立駆動タイプのヘッドチップを有するインクジェットヘッドでは、各ダミーチャネル内の駆動電極は共通に接地又は共通の駆動信号を印加することができるため、従来では、同一チャネル列内の各ダミーチャネルの駆動電極を、ヘッドチップのチャネルが開口する面上で、１本の電極（共通電極）にまとめることで、駆動ＩＣの数を低減させると共に、駆動回路との電気的接続の簡略化を図っている。この面と同一面上には、各駆動チャネルの駆動電極とそれぞれ導通する接続電極も個別に形成されている（特許文献１の図１５、特許文献２、特許文献３の図２、図１６）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２７４３２７号公報
【特許文献２】特開２００８−１４３１６７号公報
【特許文献３】特開平８−１９７７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、インクジェットヘッドは更なるコンパクト化、高密度化が要望されるようになり、ヘッドチップはより一層の小型化、薄型化が要請されている。このため、特許文献１の図１５や特許文献２に記載のように、ヘッドチップの面上にチャネル列と平行に延びる共通電極を形成する場合、そのスペースは限られ、極めて細幅の共通電極しか形成することができなくなってきている。特に、複数のチャネル列を平行に有するヘッドチップの場合、チャネル列間のスペースは極めて狭小となり、この間に広幅の共通電極を形成することは困難である。
【０００６】
共通電極の電極幅が小さい場合、そこを流れる電流密度が大きくなってしまい、過剰な電流が流れて、駆動チャネルから吐出される液滴速度が遅くなる等、射出特性に影響が出てしまう。特に、駆動電極に印加する駆動信号としてパルス信号を使用する場合、瞬間的に流れる電流量が非常に大きくなる性質があり、電流密度の増大化は大きな問題となる。
【０００７】
ヘッドチップの面上において、共通電極の電極幅を大きくせずに電流密度を下げる方法として、共通電極の厚みを厚くする方法が考えられるが、例えばヘッドチップに使用される電極金属として一般的なアルミニウムの場合、通常は表面から５μｍ程度の厚みで形成される。これを更に厚く、例えば１０μｍ以上に形成することは困難であり、ヘッドチップの面上に形成する共通電極の厚みを制御することによって電流密度を低下させることは現実的な方法ではない。
【０００８】
そこで、本発明は、ヘッドチップが大型化することなく、ヘッドチップ上の限られたスペースに電流密度の小さな共通電極を備えた独立駆動型のインクジェットヘッドを提供することを課題とする。
【０００９】
本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題は、以下の各発明によって解決される。
【００１１】
請求項１記載の発明は、チャネルと圧電素子からなる駆動壁とが交互に配置されたチャネル列を有し、前面及び後面にそれぞれ前記チャネルの開口部が配置され、前記チャネル内に臨む前記駆動壁に駆動電極が形成されると共に、前記チャネル列がインク吐出を行う駆動チャネルとインク吐出を行わないダミーチャネルとが交互に配置されて構成されてなるヘッドチップを有し、前記駆動電極に電圧を印加することによって、前記駆動チャネル内のインクを前記ヘッドチップの前面に配置されたノズルから吐出させるインクジェットヘッドであって、
前記ヘッドチップは、後面に、前記駆動チャネル内の前記駆動電極と導通する接続電極が形成され、前面に、複数の前記ダミーチャネル内の前記駆動電極と共通に導通する共通電極が形成されていると共に、前記駆動チャネル及び前記ダミーチャネルの他に、前面から後面に貫通する貫通孔を有しており、
前記共通電極は、前記貫通孔内を通って前記ヘッドチップの後面に引き出されていることを特徴とするインクジェットヘッドである。
【００１２】
請求項２記載の発明は、前記貫通孔は、前記ヘッドチップに複数設けられており、
前記共通電極は、複数の前記貫通孔を通って前記ヘッドチップの後面に引き出されていることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッドである。
【００１３】
請求項３記載の発明は、前記貫通孔は、前記チャネル列よりも該チャネル列方向の外側に配置されてい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である。
【００１４】
請求項４記載の発明は、前記ヘッドチップは、複数並設されたチャネル列を有しており、
前記貫通孔及び前記共通電極は、前記チャネル列毎にそれぞれ設けられてい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である。
【００１５】
請求項５記載の発明は、前記インクジェットヘッドは、更に前記ヘッドチップの後面に接合される配線基板を有し、前記配線基板は、前記接続電極と前記後面に引き出された前記共通電極とに各々対応して接続される複数の配線電極を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のインクジェットヘッドである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ヘッドチップが大型化することなく、ヘッドチップ上の限られたスペースに電流密度の小さな共通電極を備えた独立駆動型のインクジェットヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るインクジェットヘッドの分解斜視図
【図２】ヘッドチップの部分正面図
【図３】ヘッドチップの部分背面図
【図４】図２の(iv)−(iv)線に沿う断面図
【図５】図４中のＥ１領域の部分拡大断面図
【図６】図４中のＥ２領域の部分拡大断面図
【図７】図４中のＥ３領域の部分拡大断面図
【図８】本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法の一例の説明図
【図９】本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法の一例の説明図
【図１０】本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法の一例の説明図
【図１１】本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法の一例の説明図
【図１２】本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法の一例の説明図
【図１３】本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法の一例の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明におけるヘッドチップは、チャネルと圧電素子からなる駆動壁とが交互に配置されてなるチャネル列を有している。ヘッドチップは、前面及び後面にそれぞれチャネルの開口部が対向して配置される。各チャネルは、後面の開口部（チャネルの入口）から前面の開口部（チャネルの出口）にかけて断面形状が変化しないストレート状に形成され、各チャネル内に臨む駆動壁の表面には駆動電極が形成される。このようなヘッドチップは、六面体からなるいわゆるハーモニカ型のヘッドチップであり、駆動壁両面の各駆動電極に、駆動回路から送られる所定電圧の駆動信号を印加することによって駆動壁をせん断変形させ、チャネル内に供給されたインクに吐出のための圧力変化を与え、ヘッドチップの前面に配置されたノズルからインク滴として吐出させる。
【００１９】
本発明では、このような六面体のハーモニカ型のヘッドチップにおいて、ノズルが配置されてインクが吐出される側の面を「前面」、その反対側の面を「後面」と定義する。また、ヘッドチップの前面又は後面と平行な方向であって該ヘッドチップから離れる方向をヘッドチップの「側方」と定義する。
【００２０】
本発明におけるチャネル列は、駆動チャネルとダミーチャネルとが交互に配置される独立駆動型のヘッドチップである。ヘッドチップの後面には、駆動チャネル内の駆動電極と導通する駆動チャネル用接続電極が個別に形成され、前面には、複数のダミーチャネル内の駆動電極のみに共通に導通する共通電極が形成されている。
【００２１】
駆動チャネルとは、画像記録時に画像データに応じてノズルからインク吐出を行うチャネルであり、ダミーチャネルとは、画像データに関わらず、常にインク吐出を行わないチャネルである。ダミーチャネルはインク吐出を行う必要がないため、一般に入口側の開口部が閉塞されてインク充填されないか、ノズルプレートにダミーチャネルに対応するノズルが形成されない。
【００２２】
ヘッドチップには、駆動チャネル及びダミーチャネルの他に、前面から後面に貫通する貫通孔を有している。貫通孔はチャネル構造であることが好ましい。ヘッドチップの作製時に、駆動チャネル及びダミーチャネルと同時に溝加工することによって簡単に形成することができるためである。チャネル構造の貫通孔は、ダミーチャネルと同様、インク吐出を行わないチャネルである。
【００２３】
ヘッドチップの前面に形成される共通電極は、この貫通孔内を通ってヘッドチップの後面に電気的に引き出されている。従って、ヘッドチップの前面には、駆動チャネルの接続電極は存在せず、共通電極だけを形成できるので、この前面を利用して十分に広幅な大面積の電流密度の小さい共通電極を形成することができる。このため、共通電極の抵抗を十分小さくすることが可能で、安定した射出が可能となる。
【００２４】
また、ヘッドチップの面には、駆動チャネルに対応する接続電極が配列されると共に、共通電極の一端が貫通孔を通って配置されるので、ヘッドチップの後面において各接続電極と共通電極とに対する駆動信号の印加を行うことが可能となる。ヘッドチップの後面に引き出された共通電極の一端には、駆動信号の印加のための接続部が形成される。
【００２５】
共通電極は貫通孔内を通るので、電極部分が表面に露出せず、埃やインク等の水分の付着に起因する短絡等の心配がない。しかも、貫通孔の内面の例えば底面と側面といった具合に２面以上を利用することができるので、ヘッドチップの表面の１面のみを利用して平面的に電極を配線して導通させるよりも多くの電気的接続領域をとることができる。従って、高信頼性である。しかも、余計な部品を使って電極を引き回す必要がないため、インクジェットヘッドのコンパクト化を阻害することもない。
【００２６】
また、駆動チャネルやダミーチャネルと同様のチャネル構造とすることで、通常の貫通電極用穴あけ加工のようにアスペクト比の制約もないため、Ｌ長（インク吐出方向のチャネルの駆動部分の長さ）が長くても対応可能である。
【００２７】
共通電極が貫通孔内を通るために、貫通孔の内面には共通電極と導通する金属膜からなる貫通電極が形成される。また、貫通孔の内部全体を導電性ペースト等の金属材料で埋めて共通電極と導通させるようにしてもよく、更に、貫通孔内にＡｌ線やＣｕ線等の金属線を埋め込むことで共通電極と導通させるようにしてもよい。貫通孔の内部を金属材料や金属線で埋めるようにすることで、貫通孔の部分での抵抗値を下げることができる。
【００２８】
貫通孔をチャネル構造とした場合は、駆動チャネル及びダミーチャネル内に駆動電極を形成するのと同時に貫通孔内に金属膜からなる貫通電極を形成することができる。
【００２９】
貫通孔はヘッドチップに複数設けることが好ましい。この場合、共通電極は、複数の貫通孔を通ってヘッドチップの後面に引き出される。このように複数の貫通孔を利用して共通電極をヘッドチップの後面まで引き出すようにしても、貫通孔の部分での抵抗値を下げることができる。
【００３０】
貫通孔は、チャネル列よりも該チャネル列方向の外側（ヘッドチップのチャネル方向の端部側）に配置されることが好ましい。これにより、ヘッドチップの後面に接続電極と、この後面に配置される共通電極の接続部とを交差（短絡）することなく区別して配置させることが容易となる。貫通孔はチャネル列方向のいずれか一方の外側にあればよい。
【００３１】
本発明において、ヘッドチップは複数並設されたチャネル列を有していてもよい。各チャネル列は、それぞれ駆動チャネルとダミーチャネルとを交互に有する。この場合、貫通孔はチャネル列毎に設けられ、共通電極はチャネル列間で短絡しないようにそれぞれ設けられる。
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００３３】
図１は本発明に係るインクジェットヘッドの分解斜視図、図２はそのヘッドチップの部分正面図、図３はそのヘッドチップの部分背面図、図４は図２の(iv)−(iv)線に沿う断面図、図５は図４中のＥ１領域の部分拡大断面図、図６は図４中のＥ２領域の部分拡大断面図、図７は図４中のＥ３領域の部分拡大断面図である。
【００３４】
図１において、１はハーモニカ型のヘッドチップ、２はノズルプレート、３は配線基板、４は電気配線部材である。
【００３５】
ヘッドチップ１は、Ａ列、Ｂ列の２列のチャネル列を有している。ここでは、図２、図３中の下側のチャネル列をＡ列、上側のチャネル列をＢ列とする。各チャネル列は、それぞれ駆動チャネル１１Ａ、１１Ｂとダミーチャネル１２Ａ、１２Ｂとが交互に配置されている。隣接する駆動チャネル１１Ａ又は１１Ｂとダミーチャネル１２Ａ又は１２Ｂとの間は圧電素子からなる駆動壁１３Ａ又は１３Ｂとなっている。各駆動チャネル１１Ａ、１１Ｂと各ダミーチャネル１２Ａ、１２Ｂは、ヘッドチップ１の前面１ａと後面１ｂとにそれぞれ開口しており、その内面には駆動電極１４Ａ、１４Ｂがそれぞれ密着形成されている。
【００３６】
ヘッドチップ１の後面１ｂには、一端が駆動チャネル１１Ａ、１１Ｂ内の駆動電極１４Ａ、１４Ｂと導通する接続電極１５Ａ、１５Ｂが形成されている。各接続電極１５Ａ、１５Ｂの他端は、Ａ列ではヘッドチップ１の後面１ｂにおけるチャネル列と平行な一方の端縁１ｃまで延び、該端縁１ｃに各駆動チャネル１１Ａと同ピッチで配列されている。Ｂ列ではＡ列において隣接する駆動チャネル１１Ａとダミーチャネル１２Ａとの間の駆動壁１３Ａ上を通って、同じく端縁１ｃまで延び、接続電極１５Ａと交互となるように配列されている。
【００３７】
Ａ列及びＢ列の各チャネル列の該チャネル列方向の外側には、それぞれヘッドチップ１の前面１ａから後面１ｂにかけて貫通する複数の貫通孔１６Ａ、１６Ｂが設けられている。各貫通孔１６Ａ、１６Ｂは、駆動チャネル１１Ａ、１１Ｂ及びダミーチャネル１２Ａ、１２Ｂと同様のチャネル構造である。
【００３８】
ヘッドチップ１の前面１ａには、それぞれチャネル列方向に延びる広幅の共通電極１７Ａ、１７Ｂがチャネル列毎に短絡しないように分かれて形成されている。各共通電極１７Ａ、１７Ｂは、対応するチャネル列を取り囲み、そのうちの駆動チャネル１１Ａ、１１Ｂの開口部の周囲からは離間しているが、各ダミーチャネル１２Ａ、１２Ｂの開口部から内部に侵入して、該ダミーチャネル１２Ａ、１２Ｂ内の駆動電極１４Ａ、１４Ｂのみと導通している（図５参照）。
【００３９】
共通電極１７Ａ、１７Ｂは、それぞれＡ列又はＢ列の対応する全ての貫通孔１６Ａ、１６Ｂを取り囲むように設けられている。貫通孔１６Ａ、１６Ｂの内面には、図５に示すように、金属膜からなる貫通電極１６１Ａ、１６１Ｂが形成されており、共通電極１７Ａ、１７Ｂは貫通孔１６Ａ、１６Ｂの前面１ａ側の開口部から内部に侵入して、貫通電極１６１Ａ、１６１Ｂと導通している（図６参照）。
【００４０】
なお、図２〜図４において、符号１８は、後述するヘッドチップ１の作製時に、余剰の接着剤を受け入れるための接着剤受け溝である。ここでは複数の接着剤受け溝１８が、Ａ列のチャネル列の最外端のチャネルと貫通孔１６Ａの間に、チャネル列方向に沿って配列されている。共通電極１７Ａは、これら接着剤受け溝１８の前面１ａ側の開口部の周囲からは離間するように設けられている。
【００４１】
ヘッドチップ１の前面１ａに設けられた共通電極１７Ａ、１７Ｂは、貫通孔１６Ａ、１６Ｂ内の貫通電極１６１Ａ、１６１Ｂを介してヘッドチップ１の後面１ｂに電気的に引き出されている。ヘッドチップ１の後面１ｂには、貫通孔１６Ａ、１６Ｂの開口部を取り囲むように共通電極１７Ａ、１７Ｂの後面１ｂ側の接続部１７１Ａ、１７１Ｂが設けられている。接続部１７１Ａ、１７１Ｂは、貫通孔１６Ａ、１６Ｂの後面１ｂ側の開口部から内部に侵入して、貫通電極１６１Ａ、１６１Ｂと導通している（図７参照）。
【００４２】
接続部１７１Ａは、全ての貫通孔１６Ａを取り囲む大きさの面積を有すると共に、各接続電極１５Ａ、１５Ｂと同様にヘッドチップ１の端面１ｃまで広幅のまま延びている。また、接続電極１７１Ｂは、全ての貫通孔１６Ｂを取り囲む大きさの面積を有すると共に、接着剤受け溝１８の後面１ｂ側の開口部を全て取り囲み、接続部１７１ＡとＡ列の最外端のチャネルとの間を通って、接続部１７１Ａと同様にヘッドチップ１の端面１ｃまで広幅のまま延びている。従って、ヘッドチップ１の後面１ｂの端縁１ｃには、各接続電極１５Ａ、１５Ｂに加えて、その外側に共通電極１７Ａ、１７Ｂの接続部１７１Ａ、１７１Ｂも配列されている。
【００４３】
なお、図５〜図７において、符号１９はヘッドチップ１の表面に形成されたパリレン膜等の絶縁保護膜である。絶縁保護膜１９は、駆動電極１４Ａ、１４Ｂ、接続電極１５Ａ、１５Ｂ、共通電極１７Ａ、１７Ｂ、その接続部１７１Ａ、１７１Ｂ及び貫通電極１６１Ａ、１６１Ｂのそれぞれの表面を覆ってインクとの接触から保護する。
【００４４】
ノズルプレート２は、ヘッドチップ１の前面１ａに接合されている。ノズルプレート２には、Ａ列及びＢ列の各駆動チャネル１２１に対応する位置にのみノズル２１が開設されている。
【００４５】
配線基板３は、ヘッドチップ１の後面１ｂに接着剤によって接合される。配線基板３は、例えばガラス、シリコン、セラミックス等によってヘッドチップ１の後面１ｂよりも大判な平板状に形成された基板である。ヘッドチップ１の後面１ｂと接合する接合領域（図１中の一点鎖線で示される領域）３１内には、ヘッドチップ１の後面１ｂに開口する駆動チャネル１１Ａ、１１Ｂに対応する位置のみに、配線基板３の背面側（ヘッドチップ１とは反対面側）に設けられる不図示の共通インク室から各駆動チャネル１１Ａ、１１Ｂ内に共通にインクを供給するためのインク供給口３２Ａ、３２Ｂが個別に開設されている。従って、ヘッドチップ１のダミーチャネル１２Ａ、１２Ｂの入口側の開口部は配線基板３によって閉塞され、共通インク室からインクが供給されないようになっている。また、貫通孔１６Ａ、１６Ｂ及び接着剤受け溝１８の後面１ｂ側も、配線基板３によって閉塞される。
【００４６】
配線基板３におけるヘッドチップ１と接合される側の面（以下、表面という。）には、ヘッドチップ１の後面１ｂに配列されている各接続電極１５Ａ、１５Ｂと電気的接続される配線電極３３Ａ、３３Ｂ及び共通電極１７Ａ、１７Ｂの接続部１７１Ａ、１７１Ｂと電気的接続される配線電極３４Ａ、３４Ｂが、配線基板３の表面上においてヘッドチップ１のチャネル列と直交する方向に延びるように、蒸着又はスパッタリング等によって形成されている。
【００４７】
配線電極３３Ａ、３３Ｂの一端は、ヘッドチップ１の各接続電極１５Ａ、１４１と接するべく接合領域３１内に位置し、他端は、該接合領域３１からヘッドチップ１のチャネル列と直交する側方に張り出した配線基板３の端部３ａまで延び、該端部３ａにおいて配列されている。また、同様に、配線電極３４Ａ、３４Ｂの一端は、ヘッドチップ１の各接続部１７１Ａ、１７１Ｂと接するべく接合領域３１内に位置し、他端は、同じく配線基板３の端部３ａまで延び、該端部３ａにおいて配列されている。
【００４８】
電気配線部材４は配線基板３の表面側の端部３ａに接合され、不図示の駆動回路からの駆動信号を、配線基板３の配線電極３３Ａ、３３Ｂ、３４Ａ、３４Ｂ、接続電極１５Ａ、１５Ｂ、共通電極１７Ａ、１７Ｂを利用して、それぞれ駆動電極１４Ａ、１４Ｂに印加する。電気配線部材４としては、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）が好ましく使用できる。
【００４９】
次に、このようなインクジェットヘッドの製造方法の一例について図８〜図１３を用いて説明する。
【００５０】
まず、それぞれ分極された圧電材料基板１０１、１０２を用意し、それらの分極方向（図８中の矢印で示す）を異ならせて積層し、エポキシ系接着剤によって接合することで積層基板１００を作製する。上側の圧電材料基板１０２の上面には、予めレジスト１０３を形成しておき、その上面側からダイシングソー４００を用いて、後に駆動チャネル及びダミーチャネルとなる複数のチャネル溝１０４と、後に貫通孔となる複数のチャネル溝１０５を加工する。なお、この工程では、チャネル溝１０４と１０５の間に、接着剤受け溝となる複数の溝１０６も加工される。各チャネル溝１０４、１０５は、いずれも積層基板１００の一端から他端にかけて、下側の圧電材料基板１０１の中途部に至る所定の深さで、平行な溝状に形成される。また、各溝１０６も、積層基板１００の一端から他端にかけて、所定の深さで、平行な溝状に形成される。（図８）。
【００５１】
次いで、チャネル溝１０４、１０５及び溝１０６が形成された積層基板１００に対し、その上面側から蒸着又はスパッタリングによって金属膜を形成した後、レジスト１０３を除去すると、駆動チャネル及びダミーチャネルとなる各チャネル溝１０４の内面全面（両側面及び底面）に残存する金属膜によって駆動電極１４が形成され、貫通孔となる各チャネル溝１０５の内面全面（両側面及び底面）に残存する金属膜によって貫通電極１６１が形成される（図９）。
【００５２】
また、このとき、接着剤受け溝となる各溝１０６の内面全面にも同様に金属膜が残存する。
【００５３】
次いで、駆動電極１４及び貫通電極１６１が形成された積層基板１００の上面に、同様にしてチャネル溝１０４、１０５及び溝１０６と駆動電極１４及び貫通電極１６１を形成した積層基板１００’を積層し、更にその積層基板１００’の上面に、圧電材料基板１０１、１０２と同じ圧電材料基板（非分極）等からなるカバー基板２００を被覆し、これらをエポキシ系接着剤によってそれぞれ接合する。これにより、積層基板１００の各チャネル溝１０４、１０５及び各溝１０６の上方は積層基板１００’によって閉塞されると共に、積層基板１００’の各チャネル溝１０４、１０５の上方はカバー基板２００によって閉塞され、駆動チャネル１１及びダミーチャネル１２が交互となる２列のチャネル列と複数の貫通孔１６と、積層基板１００と１００’間の複数の接着剤受け溝１８とが形成される（図１０）。
【００５４】
なお、ここでは上側の積層基板１００’には接着剤受け溝１８が形成される必要はない。この接着剤受け溝１８は、下側の積層基板１００と上側の積層基板１００’との間に形成される接着剤層の余剰の接着剤を受け入れると共に、接着剤層中の気泡の排出を行うことで、ヘッドチップ１の後面１ｂにおいて両積層基板１００、１００’間を跨るように形成される接続部１７１Ｂ（図３参照）が、両積層基板１００、１００’間で確実に導通し得るようにしている。
【００５５】
このように積層基板１００、１００’とカバー基板２００とを、各チャネル１１、１２の開口面が同一面となるように向きを合わせて積層することで、チャネル列が２列となるヘッド基板３００を作製する。得られたヘッド基板３００は、各チャネル１１、１２が長い長尺基板であるため、各チャネル１１、１２の長さが所望の長さ（Ｌ長）となるように、ダイシングソーを用いて、図１１中のｃ−ｃ線に沿うように、各チャネル１１、１２の長さ方向と直交する方向にフルカットすることによって、１枚のヘッド基板３００から複数のヘッドチップ１を作製する（図１１）。
【００５６】
次いで、ヘッドチップ１の前面１ａ及び後面１ｂに、それぞれドライフィルム５００を貼着し、露光現像によって、前面１ａにおいて共通電極を形成すべき領域５０１Ａ、５０１Ｂと、後面１ｂにおいて接続電極を形成すべき領域５０２Ａ、５０２Ｂ及び共通電極の接続部を形成すべき領域５０３Ａ、５０３Ｂのドライフィルム５００を除去する。これにより、これら各領域５０１Ａ、５０１Ｂではヘッドチップ１の前面１ａが露出し、各領域５０２Ａ、５０２Ｂ、５０３Ａ、５０３Ｂではヘッドチップ１の後面１ｂが露出する（図１２、図１３）。
【００５７】
前面１ａの領域５０１Ａ、５０１Ｂ内には、ダミーチャネル１２Ａ、１２Ｂの各開口部と貫通孔１６Ａ、１６Ｂの各開口部とが露出しているが、駆動チャネル１１Ａ、１１Ｂの各開口部と接着剤受け溝１８の各開口部とはドライフィルム５００によって塞がれている。
【００５８】
また、後面１ｂの領域５０２Ａ、５０２Ｂは、駆動チャネル１１Ａ、１１Ｂの各開口部と連設して露出しているが、ダミーチャネル１２Ａ、１２Ｂの各開口部はドライフィルム５００によって塞がれている。
【００５９】
更に、同じく後面１ｂの領域５０３Ａ、５０３Ｂ内には、ダミーチャネル１２Ａ、１２Ｂの各開口部と貫通孔１６Ａ、１６Ｂの各開口部と接着剤受け溝１８の各開口部とが露出している。
【００６０】
その後、このヘッドチップ１の前面１ａ及び後面１ｂに対し、蒸着又はスパッタリングによって金属膜を形成する。金属膜は前面１ａ側でダミーチャネル１２Ａ、１２Ｂの各開口部と貫通孔１６Ａ、１６Ｂの各開口部から内部に侵入し、駆動電極１４Ａ、１４Ｂ及び貫通電極１６１Ａ、１６１Ｂと導通する。
【００６１】
また、後面１ｂでは、金属膜は駆動チャネル１１Ａ、１１Ｂの各開口部と貫通孔１６Ａ、１６Ｂの各開口部から内部に侵入し、それぞれ駆動電極１４Ａ、１４Ｂ、貫通電極１６１Ａ、１６１Ｂと導通する。このとき、後面１ｂに露出する接着剤受け溝１８の内部にも金属膜が侵入するが、接着剤受け溝１８の前面１ａ側は、ドライフィルム５００で塞がれているため、接着剤受け溝１８内の金属膜を介して前面１ａ側の金属膜と短絡するようなことはない。
【００６２】
このようにして金属膜を形成した後、ドライフィルム５００を除去することで、図２、図３に示したように、前面１ａの領域５０１Ａ、５０１Ｂ内には金属膜によってそれぞれ共通電極１７Ａ、１７Ｂが形成され、後面１ｂの領域５０２Ａ、５０２Ｂ内にはそれぞれ接続電極１５Ａ、１５Ｂが形成され、同じく後面１ｂの領域５０３Ａ、５０３Ｂ内にはそれぞれ共通電極１７Ａ、１７Ｂの接続部１７１Ａ、１７１Ｂが形成される。
【００６３】
その後、ヘッドチップ１の後面１ｂ以外の外面と各駆動電極１４Ａ、１４Ｂの表面と各貫通電極１６１Ａ、１６１Ｂの表面に、各電極を保護するための絶縁保護膜１９を被覆形成する。
【００６４】
このようにして作製されたヘッドチップ１の前面１ａには、ノズル２１が形成されたノズルプレート２がエポキシ系接着剤によって接合され、後面１ｂには、インク供給口３２Ａ、３２Ｂ及び配線電極３３Ａ、３３Ｂ、３４Ａ、３４Ｂが形成された配線基板３をエポキシ系接着剤又は異方性導電性接着剤によって、各接続電極１５Ａ、１５Ｂ及び各接続部１７１Ａ、１７１Ｂと各配線電極３３Ａ、３３Ｂ、３４Ａ、３４Ｂとがそれぞれ電気的に接続されるように接合し、更に、配線基板３の背面側に不図示のマニホールドをエポキシ系接着剤によって接合する。
【００６５】
配線基板３の端部３ａには、不図示の駆動回路からの駆動信号を印加するための電気配線部材４が異方性導電性フィルム等を介して接合される。
【符号の説明】
【００６６】
１：ヘッドチップ
１ａ：前面
１ｂ：後面
１ｃ：端縁
１１Ａ、１１Ｂ：駆動チャネル
１２Ａ、１２Ｂ：ダミーチャネル
１３Ａ、１３Ｂ：駆動壁
１４Ａ、１４Ｂ：駆動電極
１５Ａ、１５Ｂ：接続電極
１６Ａ、１６Ｂ：貫通孔
１６１Ａ、１６１Ｂ：貫通電極
１７Ａ、１７Ｂ：共通電極
１７１Ａ、１７１Ｂ：共通電極の接続部
１８：接着剤受け溝
１９：絶縁保護膜
２：ノズルプレート
２１：ノズル
３：配線基板
３１：接合領域
３２Ａ、３２Ｂ：インク供給口
３３Ａ、３３Ｂ：配線電極
３４Ａ、３４Ｂ：配線電極
４：電気配線部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャネルと圧電素子からなる駆動壁とが交互に配置されたチャネル列を有し、前面及び後面にそれぞれ前記チャネルの開口部が配置され、前記チャネル内に臨む前記駆動壁に駆動電極が形成されると共に、前記チャネル列がインク吐出を行う駆動チャネルとインク吐出を行わないダミーチャネルとが交互に配置されて構成されてなるヘッドチップを有し、前記駆動電極に電圧を印加することによって、前記駆動チャネル内のインクを前記ヘッドチップの前面に配置されたノズルから吐出させるインクジェットヘッドであって、
前記ヘッドチップは、後面に、前記駆動チャネル内の前記駆動電極と導通する接続電極が形成され、前面に、複数の前記ダミーチャネル内の前記駆動電極と共通に導通する共通電極が形成されていると共に、前記駆動チャネル及び前記ダミーチャネルの他に、前面から後面に貫通する貫通孔を有しており、
前記共通電極は、前記貫通孔内を通って前記ヘッドチップの後面に引き出されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記貫通孔は、前記ヘッドチップに複数設けられており、
前記共通電極は、複数の前記貫通孔を通って前記ヘッドチップの後面に引き出されてい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。
【請求項３】
前記貫通孔は、前記チャネル列よりも該チャネル列方向の外側に配置されてい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。
【請求項４】
前記ヘッドチップは、複数並設されたチャネル列を有しており、
前記貫通孔及び前記共通電極は、前記チャネル列毎にそれぞれ設けられてい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。
【請求項５】
前記インクジェットヘッドは、更に前記ヘッドチップの後面に接合される配線基板を有し、
前記配線基板は、前記接続電極と前記後面に引き出された前記共通電極とに各々対応して接続される複数の配線電極を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項１】
チャネルと圧電素子からなる駆動壁とが交互に配置されたチャネル列を有し、前面及び後面にそれぞれ前記チャネルの開口部が配置され、前記チャネル内に臨む前記駆動壁に駆動電極が形成されると共に、前記チャネル列がインク吐出を行う駆動チャネルとインク吐出を行わないダミーチャネルとが交互に配置されて構成されてなるヘッドチップを有し、前記駆動電極に電圧を印加することによって、前記駆動チャネル内のインクを前記ヘッドチップの前面に配置されたノズルから吐出させるインクジェットヘッドであって、
前記ヘッドチップは、後面に、前記駆動チャネル内の前記駆動電極と導通する接続電極が形成され、前面に、複数の前記ダミーチャネル内の前記駆動電極と共通に導通する共通電極が形成されていると共に、前記駆動チャネル及び前記ダミーチャネルの他に、前面から後面に貫通する貫通孔を有しており、
前記共通電極は、前記貫通孔内を通って前記ヘッドチップの後面に引き出されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記貫通孔は、前記ヘッドチップに複数設けられており、
前記共通電極は、複数の前記貫通孔を通って前記ヘッドチップの後面に引き出されてい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。
【請求項３】
前記貫通孔は、前記チャネル列よりも該チャネル列方向の外側に配置されてい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。
【請求項４】
前記ヘッドチップは、複数並設されたチャネル列を有しており、
前記貫通孔及び前記共通電極は、前記チャネル列毎にそれぞれ設けられてい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。
【請求項５】
前記インクジェットヘッドは、更に前記ヘッドチップの後面に接合される配線基板を有し、
前記配線基板は、前記接続電極と前記後面に引き出された前記共通電極とに各々対応して接続される複数の配線電極を備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２５１１９（Ｐ２０１２−２５１１９Ａ）
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６８４７０（Ｐ２０１０−１６８４７０）
【出願日】平成２２年７月２７日（２０１０．７．２７）
【出願人】（３０５００２３９４）コニカミノルタＩＪ株式会社 (317)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２７日（２０１０．７．２７）
【出願人】（３０５００２３９４）コニカミノルタＩＪ株式会社 (317)
【Ｆターム（参考）】
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