(57)【要約】【課題】圧電基板の圧電特性のバラツキを最小限に抑えることができ、駆動電圧バラツキや吐出速度バラツキが小さく、吐出特性が安定するインクジェットヘッドを提供する。【解決手段】ヘッドチップ１０は、複数の第１個別インク溝３１、複数の第２個別インク溝３２および分離溝１４を設けた圧電基板１を含む。このため、圧電基板１上にダイシングマシンにより溝加工を行うだけで、第１個別インク溝３１を含む第１ヘッド１０ａと、第２個別インク溝３２を含む第２ヘッド１０ｂとが、１枚の圧電基板１上に形成された構成を得ることができる。【選択図】図５Ａ
2011167846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第１個別インク溝、複数の第２個別インク溝および分離溝を設けた圧電基板を含むヘッドチップと、
上記第１個別インク溝、上記第２個別インク溝および上記分離溝を覆うように上記ヘッドチップに配置されると共に、少なくとも一つの上記第１個別インク溝と少なくとも一つの上記第２個別インク溝とに連通するノズル孔を有するノズルプレートと
を備え、
上記複数の第１個別インク溝は、Ｘ方向に延在しＸ方向の両端が開口すると共にＸ方向に交差するＹ方向に互いに間隔をあけて配列され、
上記複数の第２個別インク溝は、上記複数の第１個別インク溝のＸ方向一方側に位置し、Ｘ方向に延在しＸ方向の両端が開口すると共にＹ方向に互いに間隔をあけて配列され、
上記分離溝は、Ｙ方向に延在すると共に、上記複数の第１個別インク溝と上記複数の第２個別インク溝との間に位置して、上記複数の第１個別インク溝のそれぞれのＸ方向一方側の開口部と上記複数の第２個別インク溝のそれぞれのＸ方向他方側の開口部とに連通し、
上記複数の第１個別インク溝のＸ方向他方側の開口部、上記複数の第２個別インク溝のＸ方向一方側の開口部、および、上記分離溝は、それぞれ、インク流路に連通し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】
請求項１に記載のインクジェットヘッドにおいて、
上記ヘッドチップに取り付けられるマニホールド部材を備え、
上記マニホールド部材は、上記複数の第１個別インク溝のＸ方向他方側の開口部に連通する第１共通インク溝と、上記複数の第２個別インク溝のＸ方向一方側の開口部に連通する第２共通インク溝とを有することを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項３】
請求項２に記載のインクジェットヘッドにおいて、
上記分離溝は、Ｙ方向の両端が開口し、
上記マニホールド部材は、上記分離溝のＹ方向一方側の開口部に連通する第３共通インク溝と、上記分離溝のＹ方向他方側の開口部に連通する第４共通インク溝とを有することを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項４】
請求項２または３に記載のインクジェットヘッドにおいて、
上記ノズルプレートは、上記ヘッドチップと上記マニホールド部材とに跨るように配置され、上記第１個別インク溝、上記第２個別インク溝、上記第１共通インク溝および上記第２共通インク溝を覆って、上記第１個別インク溝と共に第１個別インク室を定義し、上記第２個別インク溝と共に第２個別インク室を定義し、上記第１共通インク溝と共に第１共通インク室を定義し、上記第２共通インク溝と共に第２共通インク室を定義することを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項５】
請求項１から４の何れか一つに記載のインクジェットヘッドにおいて、
上記分離溝の深さは、上記第１個別インク溝の深さおよび上記第２個別インク溝の深さよりも、深いことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項６】
請求項１から５の何れか一つに記載のインクジェットヘッドにおいて、
上記第１個別インク溝および上記第２個別インク溝の内面に電極が設けられ、この電極は、上記圧電基板のＸ方向の両端面に導出していることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項７】
請求項６に記載のインクジェットヘッドにおいて、
上記電極における上記圧電基板の両端面に導出している部分に接続される配線基板を有することを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項８】
請求項１から７の何れか一つに記載のインクジェットヘッドにおいて、
Ｘ方向およびＹ方向を含む平面において、上記第１個別インク溝および上記第２個別インク溝が延在するＸ方向は、上記分離溝が延在するＹ方向に直交する方向に対して、一定角度傾いていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項９】
圧電基板に、Ｘ方向に延在しＸ方向の両端が開口する初期溝を、Ｘ方向に交差するＹ方向に互いに間隔をあけて複数形成する工程と、
上記初期溝の内面に電極としての導電体膜を形成する工程と、
上記圧電基板に、Ｙ方向に延在しＹ方向の両端が開口する分離溝を、上記初期溝に交差するように上記初期溝よりも深く形成して、上記初期溝を、上記分離溝を中心として、第１個別インク溝と第２個別インク溝とに分離する工程と、
上記第１個別インク溝、上記第２個別インク溝および上記分離溝を覆うように上記圧電基板にノズルプレートを配置して、このノズルプレートのノズル孔を少なくとも一つの上記第１個別インク溝と少なくとも一つの上記第２個別インク溝とに連通する工程と
を備えることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばプリンタなどに用いられるインクジェットヘッド、および、このインクジェットヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プリンタにおいては、インパクト印字装置に代わって、カラー化、多階調化に対応しやすいインクジェット方式などのノンインパクト印字装置が急速に普及している。これに用いるインク噴射装置としてのインクジェットヘッドとしては、特に、印字に必要なインク滴のみを噴射するというドロップ・オン・デマンド型が、噴射効率の良さ、低コスト化の容易さなどから注目されている。ドロップ・オン・デマンド型としては、カイザー（Kyser）方式やサーマルジェット方式が主流となっている。
【０００３】
しかし、カイザー方式は、小型化が困難で高密度化に不向きであるという欠点を有していた。また、サーマルジェット方式は、高密度化には適しているものの、ヒータでインクを加熱してインク内にバブル（泡）を生じさせて、そのバブルのエネルギーを利用して噴射させる方式であるため、インクの耐熱性が要求され、また、ヒータの長寿命化も困難であり、エネルギー効率が悪いため、消費電力も大きくなるという問題を有していた。
【０００４】
このような各方式の欠点を解決するものとして、圧電材料のシェアモード変形を利用したインクジェット方式が提案されている。この方式は、圧電材料からなるインクチャンネルの壁（以下、「チャンネル壁」という。）の両側面に形成した電極を用いて、圧電材料の分極方向と直交する方向に電界を生じさせることで、シェアモードでチャンネル壁を変形させ、その際に生じる圧力波変動を利用してインク滴を吐出するものであり、ノズルの高密度化、低消費電力化、高駆動周波数化に適している。
【０００５】
最近では、このシェアモード変形を利用したインクジェットヘッドで、以下のような構造も提案されている。
【０００６】
これらのインクジェットヘッド構造としては、圧電基板の上面に後にインク室となる両端開口の複数の流路溝部を平行に設け、圧電基板の流路溝部形成面にノズル孔を形成したカバープレートをかぶせて固着し、これらの流路溝部を閉鎖してインク流路作製する。圧電基板の両側部には、複数の流路溝部の両開口端に連通する共通インク室部を備えたマニホールド部材がそれぞれ固着してありインク流路の両開口端に設けてある共通インク室から流路溝部の中央部に設けてあるノズルにインクを供給する。
【０００７】
以上の構成にすることにより、吐出されたインクの補充を迅速化することができ、ノズルの高密度化を行うことができる。また、ノズル孔は流路溝部の中央部に設けており、流路溝部を構成しているチャンネル壁を変形させその際に生じる圧力波変動を利用してインク滴を吐出する構成となるため、従来のシェアモード型インクジェットヘッドの２倍のチャンネル壁によりインク滴を吐出させることが可能であり、このためチャンネル壁の変形が小さくても吐出可能となり、より低消費電力化が可能となる。
【０００８】
このシェアモード変形を利用したインクジェットヘッドを産業用途に利用することが盛んに行われるようになり始めている。たとえば、インクとして導電材料を吐出させることによって配線を描画したり、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色のインクを吐出させることによってカラーフィルタを作製したり、熱硬化性または紫外線（ＵＶ）硬化性のインクを吐出させることによって、マイクロレンズやスペーサなどのような３次元構造物を作製したり、といった応用が進められている。
【０００９】
産業用途においては特に、指定されたアドレスに規定量の液滴を着弾させることが要求され、着弾精度、液滴量のコントロールを厳しく要求される。したがって、１つのインクジェットヘッドの中において、本来吐出可能であるべきインクチャンネルが何らかの障害によって吐出不可能となってしまうことは、それが民生用途では問題にならないレベルの発生率であっても、産業用途としてインクジェットヘッドを利用する際には重大な問題となる。
【００１０】
着弾精度としては、装置のステージ精度を含めた装置上でのトータルの着弾精度を副走査方向で±１０μｍ程度が要求され、インクジェットヘッド単体では半分の精度である副走査方向で±５μｍ程度が要求されている。なお、主走査方向については、吐出タイミングを調整することにより装置上で±１０μｍを達成することが可能である。
【００１１】
また、産業用途においては、更なるノズルの高密度化が要求されている。これに対してインクジェットヘッドを２列に並べ、ノズル孔ピッチを半ピッチずらして高密度化を行うことも検討されているが、２列にならべた場合、相対位置誤差が必ず生じるため、２列ヘッドでの着弾精度、副走査方向で±５μｍを満足することができない。
【００１２】
更に、インクジェットヘッドを２列に並べる際に、圧電基板上で直近のインクジェットヘッドを２列に並べる場合と、圧電基板自体が異なる基板から選んだインクジェットヘッドを２列に並べた場合とでは、圧電特性が異なり、駆動電圧バラツキ、吐出速度バラツキを生じる恐れがある。
【００１３】
そこで、２列のインクジェットヘッドの相対位置誤差を無くす手段としては、２列のインクジェットヘッドに対して１枚のノズルプレートを接着することで相対位置誤差をキャンセルすることができる。
【００１４】
特表２０００-５１２２３３号公報に記載のインクジェットヘッドは、基板の全長にわたって伸びている１つのノズル板内に形成された２列のノズルを持っており、対応する２列のボディを基板上に実装した後、ベースを取り付けた構造となっている。
【００１５】
このインクジェットヘッドは、ノズル孔である開口部が形成された基板に２列のボディを実装することで２列ヘッド間の相対位置誤差をキャンセルしている。
【００１６】
しかしながら、このインクジェットヘッドは、圧電ボディと駆動チップが基板上に実装された構成となっており、インクジェットヘッド幅が大きくなっている。
【００１７】
このヘッドを使用して例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色のインクを吐出させる装置を作製した場合、ヘッド幅方向に上記２列ヘッドを３つ並べ、Ｒ，Ｇ，Ｂインクを吐出させるが、インクジェットヘッド幅が大きいと、ヘッド部、または着弾基板の走査距離が大きくなり、往復印刷では特にロスが大きい。
【００１８】
インクジェットヘッドは、上記のように２列ヘッドを複数個使用した用途が多く、この場合、ヘッド幅方向をいかに小さくすることができるかが走査距離を小さくでき、産業用途におけるタクト短縮に貢献できる。
【００１９】
特開２００９−１１３５０１号公報に記載のインクジェットヘッドは、絶縁性の基板本体の一方向側に基準方向に延びる圧電セラミックを埋め込んだ基板を使用し、溝を基準方向と直交する方向から所定角度傾斜させた構造である。溝を傾斜させることによりノズル孔ピッチを半分のピッチにすることが可能となり、高密度印刷が可能となる。
【００２０】
しかしながら、このインクジェットヘッドは基板に形成された溝の側壁の一部を圧電セラミクスで形成している構成となっているため、吐出性能および信頼性に課題がある。
【００２１】
このインクジェットヘッドの側壁のインク吐出に寄与する領域は圧電セラミクスであるが、それ以外の側壁領域は絶縁性のセラミクス等で構成されている。したがって、側壁の一部である圧電セラミクスが、インクを吐出させるために変形する場合、側壁の圧電セラミクスの両端は絶縁性のセラミクス等に接着されているため、変形を阻害されるので、インクの吐出効率が劣化する。
【００２２】
また、絶縁性のセラミクス等に圧電セラミクスを接着している場合、接着剤の厚みバラツキによっても圧電セラミクスの変形バラツキに影響を及ぼすことから、チャンネルごとに吐出特性がばらつく事が予想される。
【００２３】
さらに、溝を加工する場合、接着剤部と圧電セラミクスと絶縁性のセラミクスとでは加工性が異なることにより、段差が生じる場合があり、この段差により電極形成時に導通が得られない場合があり、信頼性に課題を有している。
【００２４】
このインクジェットヘッドのインク吐出に寄与する領域は、圧電セラミックで構成された領域であり、インク吐出に寄与しない絶縁性のセラミクス等で構成されている基板本体の幅が大きい。
【００２５】
このヘッドを使用して例えば、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色のインクを吐出させる装置を作製した場合、ヘッド幅方向に上記２列ヘッドを３つ並べ、Ｒ，Ｇ，Ｂインクを吐出させるが、インクジェットヘッド幅が大きいと、ヘッド部、または着弾基板の走査距離が大きくなり、往復印刷では特にロスが大きい。
【００２６】
インクジェットヘッドを産業用途に使用する場合に重要視されるのは、コストであり、タクトタイムである。タクトタイムを短縮するためには、ステージ速度の向上、吐出周波数の向上、ヘッド部、または着弾基板の空走距離の短縮等が考えられ、ヘッドの搭載列が増加するほどインクジェットヘッド幅の影響が大きいためインクジェットヘッド幅を可能な限り小さくすることが望ましい。
【００２７】
したがって、高密度化されたノズル配列であって、着弾精度が良く、インクジェット幅の小さいことが産業用途へは求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２８】
【特許文献１】特表２０００-５１２２３３号公報
【特許文献２】特開２００９−１１３５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２９】
そこで、この発明の課題は、圧電基板の圧電特性のバラツキを最小限に抑えることができ、駆動電圧バラツキや吐出速度バラツキが小さく、吐出特性が安定するインクジェットヘッド、および、このインクジェットヘッドの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
上記課題を解決するため、この発明のインクジェットヘッドは、
複数の第１個別インク溝、複数の第２個別インク溝および分離溝を設けた圧電基板を含むヘッドチップと、
上記第１個別インク溝、上記第２個別インク溝および上記分離溝を覆うように上記ヘッドチップに配置されると共に、少なくとも一つの上記第１個別インク溝と少なくとも一つの上記第２個別インク溝とに連通するノズル孔を有するノズルプレートと
を備え、
上記複数の第１個別インク溝は、Ｘ方向に延在しＸ方向の両端が開口すると共にＸ方向に交差するＹ方向に互いに間隔をあけて配列され、
上記複数の第２個別インク溝は、上記複数の第１個別インク溝のＸ方向一方側に位置し、Ｘ方向に延在しＸ方向の両端が開口すると共にＹ方向に互いに間隔をあけて配列され、
上記分離溝は、Ｙ方向に延在すると共に、上記複数の第１個別インク溝と上記複数の第２個別インク溝との間に位置して、上記複数の第１個別インク溝のそれぞれのＸ方向一方側の開口部と上記複数の第２個別インク溝のそれぞれのＸ方向他方側の開口部とに連通し、
上記複数の第１個別インク溝のＸ方向他方側の開口部、上記複数の第２個別インク溝のＸ方向一方側の開口部、および、上記分離溝は、それぞれ、インク流路に連通していることを特徴としている。
【００３１】
この発明のインクジェットヘッドによれば、上記ヘッドチップは、上記複数の第１個別インク溝、上記複数の第２個別インク溝および上記分離溝を設けた圧電基板を含むので、圧電基板上にダイシングマシンにより溝加工を行うだけで、第１個別インク溝を含む第１ヘッドと、第２個別インク溝を含む第２ヘッドとが、１枚の圧電基板上に形成された構成を得ることができる。
【００３２】
このように、１枚の圧電基板上に第１ヘッドおよび第２ヘッドを形成しているため、圧電基板を他の基板に接着したりする必要がなく、圧電基板の変形を阻害する部分がない。このため、吐出特性が安定し、着弾精度、吐出量が安定する。
【００３３】
したがって、圧電基板の圧電特性のバラツキを最小限に抑えることができ、駆動電圧バラツキや吐出速度バラツキが小さく、吐出特性が安定する。
【００３４】
また、一実施形態のインクジェットヘッドでは、
上記ヘッドチップに取り付けられるマニホールド部材を備え、
上記マニホールド部材は、上記複数の第１個別インク溝のＸ方向他方側の開口部に連通する第１共通インク溝と、上記複数の第２個別インク溝のＸ方向一方側の開口部に連通する第２共通インク溝とを有する。
【００３５】
この実施形態のインクジェットヘッドによれば、上記マニホールド部材は、上記複数の第１個別インク溝に連通する第１共通インク溝と、上記複数の第２個別インク溝に連通する第２共通インク溝とを有するので、圧電基板上に形成されているのは、第１ヘッドおよび第２ヘッドを構成する第１、第２個別インク溝および分離溝だけであり、いわばインクの吐出に寄与する領域のみで構成されており、この圧電基板の両端面に、第１、第２共通インク溝を形成したマニホールド部材を接着することにより、圧電基板に対して高密度にインクジェットヘッドを形成することができる。また、第１、第２共通インク溝を形成したマニホールド部材は、インクジェットヘッドの熱膨張率が近いほうが良く、フィラーを添加したエンジニアリングプラスチック等を使用した成型により形成することが可能となり、コストダウンに貢献できる。
【００３６】
また、一実施形態のインクジェットヘッドでは、
上記分離溝は、Ｙ方向の両端が開口し、
上記マニホールド部材は、上記分離溝のＹ方向一方側の開口部に連通する第３共通インク溝と、上記分離溝のＹ方向他方側の開口部に連通する第４共通インク溝とを有する。
【００３７】
この実施形態のインクジェットヘッドによれば、上記分離溝は、Ｙ方向の両端が開口し、上記マニホールド部材は、上記分離溝に連通する第３共通インク溝と、上記分離溝に連通する第４共通インク溝とを有するので、分離溝を、第１ヘッド（第１個別インク溝）および第２ヘッド（第２個別インク溝）に対してインクを供給または排出する共通インク室とできる。また、分離溝の幅も簡単に変更することができる。
【００３８】
また、一実施形態のインクジェットヘッドでは、上記ノズルプレートは、上記ヘッドチップと上記マニホールド部材とに跨るように配置され、上記第１個別インク溝、上記第２個別インク溝、上記第１共通インク溝および上記第２共通インク溝を覆って、上記第１個別インク溝と共に第１個別インク室を定義し、上記第２個別インク溝と共に第２個別インク室を定義し、上記第１共通インク溝と共に第１共通インク室を定義し、上記第２共通インク溝と共に第２共通インク室を定義する。
【００３９】
この実施形態のインクジェットヘッドによれば、上記ノズルプレートは、上記ヘッドチップと上記マニホールド部材とに跨るように配置されているので、２列のヘッドに対して１枚のノズルプレートを接着することで、第１ヘッドと第２ヘッドとの間の相対位置誤差をキャンセルすることができる。すなわち、第１ヘッドおよび第２ヘッド間の相対位置は、１枚のノズルプレートのノズル孔の位置精度に依存することになるが、ノズル孔はレーザ加工により形成するため、ノズル孔の位置精度は、サブミクロンレベルの位置精度とできて、相対位置の誤差が問題にはならない。
【００４０】
また、一実施形態のインクジェットヘッドでは、上記分離溝の深さは、上記第１個別インク溝の深さおよび上記第２個別インク溝の深さよりも、深い。
【００４１】
この実施形態のインクジェットヘッドによれば、上記分離溝の深さは、上記第１個別インク溝の深さおよび上記第２個別インク溝の深さよりも、深いので、分離溝をダイシングマシンで加工する場合、第１個別インク溝および第２個別インク溝の内面に設けた電極を確実に分離することができる。
【００４２】
また、一実施形態のインクジェットヘッドでは、上記第１個別インク溝および上記第２個別インク溝の内面に電極が設けられ、この電極は、上記圧電基板のＸ方向の両端面に導出している。
【００４３】
この実施形態のインクジェットヘッドによれば、個別インク溝の内面に設けられた電極は、上記圧電基板のＸ方向の両端面に導出しているので、圧電基板を３次元的に利用して電極を設けた構成となる。電極のために圧電基板の表面部分を利用した２次元的な電極導出を行う必要がなく、圧電基板に対して高密度に個別インク溝を形成できる。
【００４４】
また、一実施形態のインクジェットヘッドでは、上記電極における上記圧電基板の両端面に導出している部分に接続される配線基板を有する。
【００４５】
この実施形態のインクジェットヘッドによれば、上記配線基板は、上記電極における上記圧電基板の両端面に導出している部分に接続されるので、配線基板を、圧電基板の厚さ方向に配置することが可能となる。このため、ヘッド幅を小さくすることが可能となりヘッド、または、着弾基板の走査距離を小さくすることができ、タクトタイムを短縮することができる。
【００４６】
また、一実施形態のインクジェットヘッドでは、Ｘ方向およびＹ方向を含む平面において、上記第１個別インク溝および上記第２個別インク溝が延在するＸ方向は、上記分離溝が延在するＹ方向に直交する方向に対して、一定角度傾いている。
【００４７】
この実施形態のインクジェットヘッドによれば、上記第１個別インク溝および上記第２個別インク溝が延在するＸ方向は、上記分離溝が延在するＹ方向に直交する方向に対して、一定角度傾いているので、インクジェットヘッドを回転させずに、吐出ピッチを高密度化できる。また、ヘッド幅は小さいままであるため、ヘッド、または、着弾基板の走査距離を小さくすることができ、タクトタイムを短縮することができる。また、メンテナンス領域についてもインクジェットヘッド自体を回転させる必要がないため、コンパクトに配置可能であり、装置の小型化へ貢献することが可能である。
【００４８】
これに対して、通常のインクジェットヘッドでは、吐出ピッチを高密度化するためには、インクジェットヘッドを一定角度回転させて、対応する必要がある。そして、インクジェットヘッドを一定角度回転させることは、実質上ヘッド幅が増加したのと同じとなり、ヘッド、または、着弾基板の走査距離が大きくなる。
【００４９】
また、この発明のインクジェットヘッドの製造方法は、
圧電基板に、Ｘ方向に延在しＸ方向の両端が開口する初期溝を、Ｘ方向に交差するＹ方向に互いに間隔をあけて複数形成する工程と、
上記初期溝の内面に電極としての導電体膜を形成する工程と、
上記圧電基板に、Ｙ方向に延在しＹ方向の両端が開口する分離溝を、上記初期溝に交差するように上記初期溝よりも深く形成して、上記初期溝を、上記分離溝を中心として、第１個別インク溝と第２個別インク溝とに分離する工程と、
上記第１個別インク溝、上記第２個別インク溝および上記分離溝を覆うように上記圧電基板にノズルプレートを配置して、このノズルプレートのノズル孔を少なくとも一つの上記第１個別インク溝と少なくとも一つの上記第２個別インク溝とに連通する工程と
を備えることを特徴としている。
【００５０】
この発明のインクジェットヘッドの製造方法によれば、上記圧電基板に上記分離溝を上記初期溝よりも深く形成して、上記初期溝を上記分離溝を中心として第１個別インク溝と第２個別インク溝とに分離するので、従来通りのプロセスである圧電基板への溝加工工程に、溝より深い分離溝の加工工程を加えることで、第１個別インク溝を含む第１ヘッドおよび第２個別インク溝を含む第２ヘッドを形成できる。
【００５１】
また、分離溝もダイシングマシンで加工でき、分離溝の深さを初期溝の深さよりも深くしているため、第１個別インク溝の電極と第２個別インク溝の電極とを、確実に分離できる。
【００５２】
さらに、ノズルプレートのノズル孔の形成において、ノズル孔形成用のマスクを変更するだけでよく、レーザ加工自体は、従来通りのプロセスで対応可能である。したがって、今までの加工プロセスを利用しながら、１枚の圧電基板に対して第１ヘッドおよび第２ヘッドをノズル孔の加工精度で形成することが可能であり、吐出特性が安定し、着弾精度、吐出量が安定するインクジェットヘッドを作製することが可能である。
【発明の効果】
【００５３】
この発明のインクジェットヘッドによれば、上記ヘッドチップは、上記複数の第１個別インク溝、上記複数の第２個別インク溝および上記分離溝を設けた圧電基板を含むので、第１個別インク溝を含む第１ヘッドと、第２個別インク溝を含む第２ヘッドとが、１枚の圧電基板上に形成された構成を得ることができて、圧電基板の圧電特性のバラツキを最小限に抑えることができ、駆動電圧バラツキや吐出速度バラツキが小さく、吐出特性が安定する。
【００５４】
この発明のインクジェットヘッドの製造方法によれば、上記圧電基板に上記分離溝を上記初期溝よりも深く形成して、上記初期溝を上記分離溝を中心として第１個別インク溝と第２個別インク溝とに分離するので、第１個別インク溝を含む第１ヘッドと、第２個別インク溝を含む第２ヘッドとが、１枚の圧電基板上に形成された構成を得ることができて、圧電基板の圧電特性のバラツキを最小限に抑えることができ、駆動電圧バラツキや吐出速度バラツキが小さく、吐出特性が安定する。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明のインクジェットヘッドの第１実施形態を示す斜視図である。
【図２】インクジェットヘッドのノズルプレートを外した状態の斜視図である。
【図３】ウエハ状の圧電基板を示す斜視図である。
【図４】第１ヘッドと第２ヘッドとを圧電基板上に形成した状態を示す斜視図である。
【図５Ａ】第１ヘッドと第２ヘッドとの間に分離溝を形成したヘッドチップの斜視図である。
【図５Ｂ】ヘッドチップの端面の拡大図である。
【図６】ヘッドチップに配線基板を接続した状態を示す斜視図である。
【図７】ヘッド保持部材にヘッドチップを搭載した状態の斜視図である。
【図８】ヘッド保持部材の斜視図である。
【図９】マニホールド部材の第２部分の斜視図である。
【図１０】ノズルプレートの斜視図である。
【図１１】本発明のインクジェットヘッドの第２実施形態を示すとともにヘッドチップの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００５７】
（第１の実施形態）
図１は、この発明のインクジェットヘッドの第１実施形態である斜視図を示す。図２は、インクジェットヘッドのノズルプレートを外した状態の斜視図を示す。このインクジェットヘッドは、例えばプリンタなどに用いられ、例えば液晶生産装置や太陽電池生産装置等の生産装置に利用される。
【００５８】
図１と図２に示すように、このインクジェットヘッド２５は、ヘッドチップ１０と、ヘッドチップ１０に配置されるノズルプレート２１と、ヘッドチップ１０に取り付けられるマニホールド部材１１とを有する。
【００５９】
上記ヘッドチップ１０は、複数の第１個別インク溝３１、複数の第２個別インク溝３２および分離溝１４を設けた圧電基板１を含む。
【００６０】
上記複数の第１個別インク溝３１は、Ｘ方向に延在しＸ方向の両端が開口すると共にＸ方向に交差するＹ方向に互いに間隔をあけて配列される。上記複数の第２個別インク溝３２は、複数の第１個別インク溝３１のＸ方向一方側に位置し、Ｘ方向に延在しＸ方向の両端が開口すると共にＹ方向に互いに間隔をあけて配列される。ここで、Ｘ方向とＹ方向とは、互いに直交する。Ｘ方向およびＹ方向に直交する方向を、Ｚ方向とする。
【００６１】
上記第１個別インク溝３１のＸ方向他方側の開口部は、圧電基板１のＸ方向他方側の端面８ｂに開口する。上記第２個別インク溝３２のＸ方向一方側の開口部は、圧電基板１のＸ方向一方側の端面８ａに開口する。
【００６２】
上記分離溝１４は、Ｙ方向に延在すると共に、Ｙ方向の両端が圧電基板１のＹ方向の両端面９ａ，９ｂに開口する。分離溝１４は、複数の第１個別インク溝３１と複数の第２個別インク溝３２との間に位置して、複数の第１個別インク溝３１のそれぞれのＸ方向一方側の開口部と複数の第２個別インク溝３２のそれぞれのＸ方向他方側の開口部とに連通する。
【００６３】
上記マニホールド部材１１は、ヘッドチップ１０に取り付けられる。マニホールド部材１１は、複数の第１個別インク溝３１のＸ方向他方側の開口部に連通する第１共通インク溝４１と、複数の第２個別インク溝３２のＸ方向一方側の開口部に連通する第２共通インク溝４２と、分離溝１４のＹ方向一方側の開口部に連通する第３共通インク溝４３と、分離溝１４のＹ方向他方側の開口部に連通する第４共通インク溝４４とを有する。
【００６４】
上記ノズルプレート２１は、第１個別インク溝３１、第２個別インク溝３２および分離溝１４を覆うようにヘッドチップ１０に配置されると共に、各第１個別インク溝３１と各第２個別インク溝３２とに連通するノズル孔２０を有する。
【００６５】
上記ノズルプレート２１は、ヘッドチップ１０とマニホールド部材１１とに跨るように配置され、第１個別インク溝３１、第２個別インク溝３２、第１共通インク溝４１、第２共通インク溝４２、第３共通インク溝４３および第４共通インク溝４４を覆って、第１個別インク溝３１と共に第１個別インク室を定義し、第２個別インク溝３２と共に第２個別インク室を定義し、第１共通インク溝４１と共に第１共通インク室を定義し、第２共通インク溝４２と共に第２共通インク室を定義し、第３共通インク溝４３と共に第３共通インク室を定義し、第４共通インク溝４４と共に第４共通インク室を定義する。
【００６６】
上記第１共通インク溝４１（第１共通インク室）および上記第２共通インク溝４２（第２共通インク室）は、インクが供給されるインク流路を構成する。上記第３共通インク溝４３（第３共通インク室）および上記第４共通インク溝４４（第４共通インク室）は、インクが排出されるインク流路を構成する。そして、上記複数の第１個別インク溝３１のＸ方向他方側の開口部、上記複数の第２個別インク溝３２のＸ方向一方側の開口部、および、上記分離溝１４は、それぞれ、インク流路に連通する。
【００６７】
上記ヘッドチップ１０は、第１個別インク溝３１を含む第１ヘッド１０ａと、第２個別インク溝３２を含む第２ヘッド１０ｂとを、１枚の圧電基板１上に形成した構成である。ヘッドチップ１０の裏面は、ヘッド保持部材４上に接着されている。
【００６８】
上記複数の第１個別インク溝３１および上記複数の第２個別インク溝３２は、それぞれ、隔壁３によって互いに隔てられている。第１個別インク溝３１および第２個別インク溝３２の内面には、電極が設けられている。
【００６９】
上記分離溝１４の深さは、上記第１個別インク溝３１の深さおよび上記第２個別インク溝３２の深さよりも、深い。したがって、分離溝１４をダイシングマシンで加工する場合、第１個別インク溝３１および第２個別インク溝３２の内面に設けた電極を確実に分離することができる。
【００７０】
上記マニホールド部材１１は、第１部分１１ａと第２部分１１ｂとを有する。第１部分１１ａおよび第２部分１１ｂは、それぞれ、略Ｌ字状に形成され、ヘッドチップ１０の外周を覆うように配置されている。
【００７１】
上記第１部分１１ａには、第１共通インク溝４１および第３共通インク溝４３が設けられ、第１共通インク溝４１の底面には、インクを供給するための供給孔５ｃを形成し、第３共通インク溝４３の底面には、インクを排出するための排出孔（図示せず）を形成している。
【００７２】
上記第２部分１１ｂには、第２共通インク溝４２および第４共通インク溝４４が設けられ、第２共通インク溝４２の底面には、インクを供給するための供給孔６ｃを形成し、第４共通インク溝４４の底面には、インクを排出するための排出孔（図示せず）を形成している。
【００７３】
上記第３共通インク溝４３および上記第４共通インク溝４４の排出孔には、ニップル（図示せず）を介して、インクチューブ（図示せず）に接続されている。
【００７４】
上記第１個別インク溝３１および上記第２個別インク溝３２の内面に設けられた電極８（図５Ｂ参照）は、圧電基板１のＸ方向の両端面８ａ，８ｂに導出している。つまり、圧電基板１を３次元的に利用して電極８を設けた構成となる。したがって、電極８のために圧電基板１の表面部分を利用した２次元的な電極導出を行う必要がなく、圧電基板１に対して高密度に個別インク溝を形成できる。
【００７５】
上記電極８における圧電基板１の両端面８ａ，８ｂに導出している導出部分８ａ（図５Ｂ参照）には、異方性導電フィルム（以下「ＡＣＦ」という。）を介して、配線基板（外部引き出し用回路基板）２４ａ，２４ｂが接続されている。つまり、配線基板２４ａ，２４ｂを、圧電基板１の厚さ方向に配置することが可能となる。このため、ヘッド幅を小さくすることが可能となりヘッド、または、着弾基板の走査距離を小さくすることができ、タクトタイムを短縮することができる。
【００７６】
次に、インクの流れについて説明する。
【００７７】
図２に示すように、（図示しない）第１のインクタンクからインクジェットヘッド２５に供給されたインクは、インクチューブ（図示せず）を通り、ニップル（図示せず）から供給孔５ｃ、６ｃを通過して、第１共通インク溝４１および第２共通インク溝４２へと流入する。
【００７８】
上記第１共通インク溝４１に至ったインクは、引き続き、ヘッドチップ１０の第１ヘッド１０ａの複数の第１個別インク溝３１のいずれかを通過し、分離溝１４を通過して、第３共通インク溝４３または第４共通インク溝４４へと流れ込む。
【００７９】
上記第２共通インク溝４２に至ったインクは、ヘッドチップ１０の第２ヘッド１０ｂの複数の第２個別インク溝３２のいずれかを通過し、分離溝１４を通過して、第３共通インク溝４３または第４共通インク溝４４へと流れ込む。
【００８０】
インクが第１、第２個別インク溝３１，３２を通過する際には、ノズル孔２０に連通している第１、第２個別インク溝３１，３２のすべてが、インク流路として用いられる。さらに、第３共通インク溝４３および第４共通インク溝４４に至ったインクは、排出孔（図示せず）を通過してニップル（図示せず）からインクチューブ（図示せず）を通過して、図示しない第２のインクタンクへと排出される。
【００８１】
上記インクジェットヘッド２５の構成によれば、インクは、第１共通インク溝４１および第２共通インク溝４２から第３共通インク溝４３および第４共通インク溝４４へと移動する際に、第１個別インク溝３１または第２個別インク溝３２に分かれて流れる。
【００８２】
複数の第１、第２個別インク溝３１，３２のうちノズル孔２０に連通している第１、第２個別インク溝３１，３２を通ったインクの一部は、ノズル孔２０から吐出されることによって消費されるが、第１、第２個別インク溝３１，３２を通ったインクのうちノズル孔２０から吐出されなかったインクは、全て第３共通インク溝４３または第４共通インク溝４４へと円滑に流れる。
【００８３】
したがって、インクを円滑に循環させることが可能となり、ノズル孔２０の直近の空間である第１、第２個別インク溝３１，３２の内部においても通過するインク流れを積極的に形成することが可能となる。このことにより、インク中に微粒子が含まれている場合であってもその微粒子が沈殿または浮遊することが抑制され、吐出時の液滴中に含まれる微粒子数を安定させることができる。なお、インクの流れは上述の向きに限定されるものではなく、逆向きであってもよい。
【００８４】
次に、インクジェットヘッドの製造方法について説明する。
【００８５】
まず、図３に示すように、分極方向の異なる２枚のウエハ状の基板１ａ，１ｂを貼り合わせて、ウエハ状の圧電基板１を作成する。
【００８６】
その後、圧電基板１に、Ｘ方向に延在しＸ方向の両端が開口する初期溝３０を、Ｘ方向に交差するＹ方向に互いに間隔をあけて複数形成する。一般的なダイシングマシンに使用されるダイシングを繰返し走行させて溝加工することによって、初期溝３０を形成することができる。この１枚の圧電基板１は、後に分割されて、多数の圧電基板１となる。
【００８７】
隣り合う初期溝３０，３０は、互いに平行に並ぶ複数の細長い隔壁３によって隔てられている。初期溝３０は、所定の幅と深さを有する細長い溝であればよく、溝加工は一直線状に行われる。
【００８８】
その後、溝加工を行ったウエハ状圧電基板１をダイシングブレード４０で分割し、図４に示すように、第１ヘッド１０ａと第２ヘッド１０ｂとが繋がったサイズの圧電基板１とする。続いて、初期溝３０の内面に電極としての導電体膜を形成する。ここで、形成される電極は、インクジェットヘッド完成後に隔壁３をシェアモードで駆動させるための電極である。電極は、銅の膜であり、ＲＦ（Radio Frequency）マグネトロンスパッタ装置を用いて、スパッタリング法により成膜される。成膜により、電極は、隔壁３の両端面のみならず、隔壁３の上面、圧電基板１の端面および上面も覆うように形成される。したがって、第１ヘッド１０ａの端面８ｂおよび第２ヘッド１０ｂの端面８ａにも、導電体膜が形成される。
【００８９】
そして、圧電基板１の上面に対してダイシングブレード４０によって除去量が１０μｍになるように研削して、圧電基板１の上面を覆う不要な電極を除去する。このとき、各隔壁３の上面を覆っていた電極も同時に除去されるので、上から見た状態としては初期溝３０ごとに電極が分離される。
【００９０】
その後、第１ヘッド１０ａと第２ヘッド１０ｂとの間の仮想線Ｄに沿ってダイシングブレード４０を走行させ、図５Ａに示すように、圧電基板１に、Ｙ方向に延在しＹ方向の両端が開口する分離溝１４を、初期溝３０に交差するように初期溝３０よりも深く形成して、初期溝３０を、分離溝１４を中心として、第１個別インク溝３１と第２個別インク溝３２とに分離する。
【００９１】
分離溝１４は、第１個別インク溝３１および第２個別インク溝３２の内面に成膜した電極としての導電体膜を分離するための役割と、第１個別インク溝３１および第２個別インク溝３２に供給されたインクを排出するための共通インク室の役割を担っている。このため、分離溝１４は、少なくとも個別インク溝３１，３２よりも深く、かつ、インク循環させるために流路抵抗は、できるだけ小さいほうが望ましい。例えば、分離溝１４の深さを０．８ｍｍとし、分離溝１４の幅を１ｍｍとする。なお、分離溝１４の深さ、幅は、これに限定されるものではなく、少なくとも個別インク溝３１，３２よりも深ければよく、幅に関しては、インクの流れを阻害しない範囲で自由である。
【００９２】
続いて、第２ヘッド１０ｂの端面８ａが上向きになるように圧電基板１を固定し、図５Ｂに示すように、この端面８ａの電極８における、隔壁３の中心線に対応する部分を、ダイシングブレード４０によって、線状に研削除去する。このため、第２個別インク溝３２の電極８に接続される導出部８１は、隣り合う第２個別インク溝３２，３２において、除去部８２によって分離される。なお、図５Ｂでは、分かりやすくするために、電極８（導出部８１を含む）をハッチングにて示している。
【００９３】
同様に、第１ヘッド１０ａの端面８ｂが上向きになるように圧電基板１を固定し、ダイシングブレード４０によって、端面８ｂの隔壁３の中心線に対応する部分の電極８をそれぞれ線状に研削除去する。このため、第１個別インク溝３１の電極８に接続される導出部８１は、隣り合う第１個別インク溝３１，３１において、除去部８２によって分離される。
【００９４】
この時点で、第１、第２個別インク溝３１，３２内の電極は、それぞれ、完全に個別に電気的に分離された状態となる。端面８ａ、８ｂの第１、第２個別インク溝３１，３２に対応する部分では電極８が研削除去されておらず、残っている。この残った電極８が導出部８１となる。このような除去方法以外に、レーザで端面８ａ、８ｂの隔壁３の中心線に対応する部分をそれぞれ線状にスキャンさせることで、電極８の除去加工を行うことも可能である。それ以外の方法として、フォトリソにより、エッチングを行う方法等が挙げられる。
【００９５】
その後、図６に示すように、ヘッドチップ１０の端面８ａ、８ｂの電極８（導出部８１）に、ＡＣＦ（図示せず）を介して、配線基板２４ａ、２４ｂを接続する。これにより、配線基板２４ａ、２４ｂを通じて、第１ヘッド１０ａの第１個別インク溝３１の両側の隔壁３、および、第２ヘッド１０ｂの第２個別インク溝３２の両側の隔壁３に、画像データに基づいた電圧を印加することが可能となり、外部から第１ヘッド１０ａおよび第２ヘッド１０ｂのインクチャンネルを独立して駆動することが可能となる。
【００９６】
ヘッドチップ１０の端面、すなわち第１ヘッド１０ａの端面８ｂおよび第２ヘッド１０ｂの端面８ａには、後述するマニホールド部材１１も接着固定されるため、電極８の導出部８１に対して、配線基板２４ａ、２４ｂは、約１ｍｍ程度の接続幅で接続する必要がある。そして、配線基板２４ａ、２４ｂとヘッドチップ１０の端面８ａ、８ｂとを接着剤で補強する。
【００９７】
本発明では、電極８の導出部８１がヘッドチップ１０の端面８ａ、８ｂに形成されており、ヘッドチップ１０の投影面積を増加させないため、インクジェットヘッド２５は、インクを吐出させるために必要な駆動部分のみで構成することが可能となり、ヘッドチップ１０の取れ数を最大にすることが可能となり、コストダウンに貢献できる。
【００９８】
なお、配線基板２４ａ、２４ｂとの接続方法としては、上述のＡＣＦ（図示せず）を用いた接続方法以外にも、配線基板２４ａ、２４ｂのリードを圧電基板１の端面８ａ、８ｂに直接接続する方法や、配線基板２４ａ、２４ｂのリードを圧電基板１の電極８の導出部８１にワイヤボンディングする方法などがある。
【００９９】
その後、圧電基板１の第１、第２個別インク溝３１，３２の内面に形成された電極８を保護するために、電極保護膜（図示せず）を約１０μｍの厚さで形成する。この電極保護膜は、その形成工程においては圧電基板１および配線基板２４ａ、２４ｂの露出するあらゆる表面に付着するため、付着させる必要のない配線基板２４には予めマスキングテープなどでマスクすることによって、電極保護膜が付着しないようにしておく。
【０１００】
配線基板２４ａ、２４ｂとヘッドチップ１０の端面８ａ、８ｂを接着剤で補強しており、有機保護膜の成膜に伴う洗浄工程、成膜工程等では被成膜面を保持したりすると、ダストの付着や、汚染の問題があるため、被成膜面以外を保持して作業を行う必要があり、配線基板２４ａ、２４ｂを保持して作業を行う。しかし、配線基板２４ａ、２４ｂとヘッドチップ１０の端面８ａ、８ｂとの接続幅が狭く、付着強度が弱いため、接続部分が剥離し、電気的な導通が得られなくなったり、接続抵抗のバラツキが生じたりする問題がある。そこで、接着剤による補強を行うことで、有機保護膜の成膜に伴う洗浄工程、成膜工程等に耐え得る付着強度を得ることができる。
【０１０１】
また、配線基板２４ａ、２４ｂを保持して作業を行うことで、ダストの付着や、汚染の問題を排除することができる。端面８ａ、８ｂと配線基板２４ａ、２４ｂとの接続部分も有機保護膜が付着するため、仮にこの接続部分にインクが付着しても、有機保護膜により、接続部分のショートが発生せず、安全面でも有利である。有機保護膜は、ヘッドチップ１０表面や、配線基板２４ａ、２４ｂ表面に付着するため、配線基板２４ａ、２４ｂの制御回路との接続電極部にマスキングを行うことで、有機保護膜の付着を防止する。
【０１０２】
その後、図７に示すように、ヘッドチップ１０をヘッド保持部材４に接着する。このヘッド保持部材４は、図８に示すように、インクジェットヘッド２５をプリンタや描画装置に搭載するための取り付け部２６を有しており、この取り付け部２６には、基準である（孔やピンなどの）位置決め部７を形成する。この位置決め部７により、インクジェットヘッド２５のＸＹ方向の位置決めを行っている。また、取り付け部２６には、取り付け用ネジが通る貫通穴２８を形成しており、プリンタや描画装置にネジ止めし、搭載する。
【０１０３】
ヘッドチップ１０をヘッド保持部材４に接着する際に位置決め部７を基準にヘッドチップ１０を位置決めすることで、インクジェットヘッド２５をプリンタや描画装置に搭載後の位置決め部７に対するノズル孔２０の位置を高精度に管理することができる。
【０１０４】
これにより、インク吐出後の着弾位置を予想することができ、指定アドレスに着弾できるように着弾位置補正をスムーズに行うことができる。また、インクジェットヘッド２５の交換においても同様に位置決め部７に対するノズル孔２０の位置を高精度に管理することができるため、インクジェットヘッド２５の交換、着弾補正に時間がかからず、生産装置への応用においても生産ロスを最小限に抑えることができる。
【０１０５】
ヘッド保持部材４は、上述のように研削加工を行い精度向上を図るため、金属、セラミックス等で作製するのが望ましく、熱膨張率が圧電基板１に近い方がよい。また、価格的に安価なほうが望ましいことから、ＳＵＳ４１０を選択している。
【０１０６】
ヘッド保持部材４の接着面４ａに接着剤を塗布し、ヘッドチップ１０の裏面と接着する。この際、位置決め部７を利用してヘッド保持部材４に対してヘッドチップ１０を高精度に位置決めを行い接着することが可能である。
【０１０７】
その後、図２に示すように、ヘッドチップ１０にマニホールド部材１１を取り付ける。マニホールド部材１１は、第１部分１１ａと第２部分１１ｂとからなる２ピース構造となっている。第１部分１１ａと第２部分１１ｂとは、同一形状である。
【０１０８】
ヘッドチップ１０に対してマニホールド部材１１を接着する場合、部品点数は少ないほど作業効率は良いが、本発明では、ヘッドチップ１０を介して相対するように第１共通インク溝４１および第２共通インク溝４２を配置している。また、ヘッドチップ１０の投影面積を増加させないため、電極８の導出部８１をヘッドチップ１０の端面８ａ，８ｂに形成しこの電極８の導出部８１に対して配線基板２４ａ，２４ｂを接続している。この結果、マニホールド部材１１を接着するときには配線基板２４ａ、２４ｂがヘッドチップ１０の端面８ａ，８ｂに形成された状態となっており、配線基板２４ａ、２４ｂをかわすようにマニホールド部材１１を取り付ける必要がある。このため、マニホールド部材１１を第１部分１１ａおよび第２部分１１ｂで構成し、第１部分１１ａに第１共通インク溝４１および第３共通インク溝４３を設け、第２部分１１ｂに第２共通インク溝４２および第４共通インク溝４４を設けた構成にすることで、ヘッドチップ１０の１端面ずつ、第１部分１１ａおよび第２部分１１ｂをヘッドチップ１０の裏面基準で位置合わせを行い、接着することにより、配線基板２４ａ、２４ｂをかわしながら接着を行うことができる。
【０１０９】
また、マニホールド部材１１を２部品で構成したことで、第１部分１１ａの第１共通インク溝４１および第２部分１１ｂの第２共通インク溝４２をヘッドチップ１０の端面８ａ、８ｂに密着させて接着することができ、第１部分１１ａの第３共通インク溝４３および第２部分１１ｂの第４共通インク溝４４をヘッドチップ１０の端面９ａ、９ｂに密着させて接着することができる。このため、接着剤の厚さを可能な限り薄くして、接着することができるため、接着剤の伸縮に伴うヘッドチップ１０への応力を抑え、安定した吐出特性を得ることができる。
【０１１０】
図２と図９に示すように、マニホールド部材１１のノズルプレート接着面１２に対して、圧電基板１の第１、第２個別インク溝３１，３２の深さよりも深い２ｍｍの深さで、圧電基板１の第１、第２個別インク溝３１，３２の形成幅以上の段差部を設け、第１、第２共通インク溝４１，４２を形成する。この第１、第２共通インク溝４１，４２は、ヘッドチップ１０の端面８ａ、８ｂと接着することで、ヘッドチップ１０の両端に開口した複数の第１、第２個別インク溝３１，３２と連通する。
【０１１１】
また、圧電基板１の分離溝１４の幅、分離溝１４の深さ以上の段差部を設け、第３、第４共通インク溝４３，４４を形成する。この第３、第４共通インク溝４３，４４は、ヘッドチップ１０の両端９ａ、９ｂに開口した分離溝１４と連通している。
【０１１２】
マニホールド部材１１とノズルプレート２１との位置決めは、マニホールド部材１１の位置調整部１３を圧電基板１の裏面に当接させることで高さ方向の位置決めを行うことができる。
【０１１３】
接着剤は、エポキシ系の接着剤で、粘度が約１５００ｃｐのものを使用しており、ヘッドチップ１０の端面８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂをマニホールド部材１１で挟み込むように配置した部分に対して、ヘッドチップ１０の裏面方向から接着剤を塗布すると、ヘッドチップ１０の端面８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂとマニホールド部材１１との間に毛細管力により接着剤が浸透していく。
【０１１４】
マニホールド部材１１にはインクを供給するための供給孔５ｃ、６ｃとインクを排出するための排出孔６ｄとを形成している。マニホールド部材１１の裏面側において、供給孔５ｃ、６ｃと排出孔６ｄとに、ニップル（図示せず）を介して、インクチューブ（図示せず）と接続されている。
【０１１５】
また、マニホールド部材１１のヘッドチップ１０の端面８ａ、８ｂに対向する部分には、側方から深さ０．２５ｍｍで、幅は配線基板２４と同程度でザグリ加工を行なって、配線基板用凹部２７を形成する。配線基板用凹部２７により配線基板２４ａ、２４ｂの接続部分がインクと直接接触せず、インクによる配線基板２４ａ、２４ｂの溶解、溶出を防止する。
【０１１６】
マニホールド部材１１は、厚さ５ｍｍのＰＰＳ材料にチタン酸カリウムからなる繊維を混入させた材料で形成する。本材料を射出成型によりマニホールド部材１１を形成することが可能である。
【０１１７】
チタン酸カリウムからなる繊維は、線径０．２〜０．６μｍ、長さ１０〜２０μｍの微細な繊維であり、これをＰＰＳに混入させることで熱膨張率を１０×１０−６／℃程度まで下げることが可能となり、熱膨張差による影響を抑えることが可能で、接着剤の剥離、部材のクラック等の問題を回避できる。また、フィラーサイズが小さく、成型時にフィラーが動きやすいため、フィラーがマニホールド部材１１の形状から外側に突出することがなく、フィラーの脱落等の問題を生じないため、ヘッドチップ直近であるマニホールド部材１１を作製してもインクに対して悪影響を及ぼさないことを確認している。
【０１１８】
その後、図１に示すように、ノズルプレート２１を、ヘッドチップ１０とマニホールド部材１１とに跨るように配置する。ノズルプレート２１により、第１個別インク溝３１、第２個別インク溝３２、第１共通インク溝４１、第２共通インク溝４２、第３共通インク溝４３および第４共通インク溝４４を覆って、第１個別インク溝３１と共に第１個別インク室を定義し、第２個別インク溝３２と共に第２個別インク室を定義し、第１共通インク溝４１と共に第１共通インク室を定義し、第２共通インク溝４２と共に第２共通インク室を定義し、第３共通インク溝４３と共に第３共通インク室を定義し、第４共通インク溝４４と共に第４共通インク室を定義する。ノズルプレート２１のノズル孔２０を、第１個別インク溝３１と第２個別インク溝３２とに連通させる。
【０１１９】
図１と図１０に示すように、ノズルプレート２１は、ポリイミドにより形成されており、ノズルプレート２１表面には、予めインクに対して撥液性の薄膜をコーティングした状態でヘッドチップ１０の第１、第２個別インク溝３１，３２の形成ピッチと同一になるようにエキシマレーザによりノズル孔２０を加工する。ノズルプレート２１の外形サイズは、ヘッドチップ１０の長さと同等でヘッドチップ１０とマニホールド部材１１を足し合わせた幅程度に加工を行う。
【０１２０】
ヘッド保持部材４に接着されたヘッドチップ１０に対してノズルプレート２１を接着する際、まず、ヘッドチップ１０に対して接着剤を転写する。接着剤は、ガラス基板上に接着剤を滴下し、スピンコートにより均一な接着剤層を得る。スピンコートの回転数、時間により所望の接着剤厚を調整することが可能である。そして、ガラス基板にコーティングされた接着剤層に対してヘッドチップ１０をスタンプすることで、ヘッドチップ１０の表面およびマニホールド部材１１の表面に接着剤を転写する。この際、ガラス基板にコーティングされた接着剤層の約半分がヘッドチップ１０の表面に転写される。ヘッドチップ１０に形成された第１、第２個別インク溝３１，３２とノズルプレート２１との相対位置を合わせて、接着を行う。以上の工程は、ＩＣチップを基板上に搭載するボンダーマシンを利用し、位置決め精度±５μｍ程度の精度でノズルプレート２１を接着することができる。
【０１２１】
以上の製造方法により、図１に示すようなインクジェットヘッド２５を作製することが可能である。
【０１２２】
上記構成のインクジェットヘッド２５によれば、上記ヘッドチップ１０は、上記複数の第１個別インク溝３１、上記複数の第２個別インク溝３２および上記分離溝１４を設けた圧電基板１を含むので、圧電基板１上にダイシングマシンにより溝加工を行うだけで、第１個別インク溝３１を含む第１ヘッド１０ａと、第２個別インク溝３２を含む第２ヘッド１０ｂとが、１枚の圧電基板１上に形成された構成を得ることができる。
【０１２３】
このように、１枚の圧電基板１上に第１ヘッド１０ａおよび第２ヘッド１０ｂを形成しているため、圧電基板１を他の基板に接着したりする必要がなく、圧電基板１の変形を阻害する部分がない。また、ヘッド１０ａ，１０ｂ間の相対位置は、これらのヘッド１０ａ，１０ｂに対して接着される１枚のノズルプレート２１のノズル孔２０の加工精度によって決まり、相対位置誤差をキャンセルすることができる。このため、吐出特性が安定し、着弾精度、吐出量が安定する。
【０１２４】
したがって、圧電基板１の圧電特性のバラツキを最小限に抑えることができ、駆動電圧バラツキや吐出速度バラツキが小さく、吐出特性が安定する。
【０１２５】
そして、指定されたアドレスに規定量の液滴を着弾させることが要求され、着弾精度、液滴量のコントロールを厳しく要求される産業用途に適したインクジェットヘッド２５を作製することが可能である。また、インクジェットヘッド２５の幅を可能な限り小さくすることができるため、装置上でのインクジェット部、または着弾基板の空走距離の短縮が可能となり、産業用途で最も重要なタクトタイム短縮に大きく貢献することができる。
【０１２６】
また、上記構成のインクジェットヘッド２５によれば、上記マニホールド部材１１は、上記複数の第１個別インク溝３１に連通する第１共通インク溝４１と、上記複数の第２個別インク溝３２に連通する第２共通インク溝４２とを有するので、圧電基板１上に形成されているのは、第１ヘッド１０ａおよび第２ヘッド１０ｂを構成する第１、第２個別インク溝３１，３２および分離溝１４だけであり、いわばインクの吐出に寄与する領域のみで構成されており、この圧電基板１の両端面に、第１、第２共通インク溝４１，４２を形成したマニホールド部材１１を接着することにより、圧電基板１に対して高密度にインクジェットヘッドを形成することができる。また、第１、第２共通インク溝４１，４２を形成したマニホールド部材１１は、インクジェットヘッドの熱膨張率が近いほうが良く、フィラーを添加したエンジニアリングプラスチック等を使用した成型により形成することが可能となり、コストダウンに貢献できる。
【０１２７】
また、上記構成のインクジェットヘッド２５によれば、上記分離溝１４は、Ｙ方向の両端が開口し、上記マニホールド部材１１は、上記分離溝１４に連通する第３共通インク溝４３と、上記分離溝１４に連通する第４共通インク溝４４とを有するので、分離溝１４を、第１ヘッド１０ａ（第１個別インク溝３１）および第２ヘッド１０ｂ（第２個別インク溝３２）に対してインクを供給または排出する共通インク室とできる。また、分離溝１４の幅も簡単に変更することができる。
【０１２８】
また、上記構成のインクジェットヘッド２５によれば、上記ノズルプレート２１は、上記ヘッドチップ１０と上記マニホールド部材１１とに跨るように配置されているので、２列のヘッドに対して１枚のノズルプレート２１を接着することで、第１ヘッド１０ａと第２ヘッド１０ｂとの間の相対位置誤差をキャンセルすることができる。すなわち、第１ヘッド１０ａおよび第２ヘッド１０ｂ間の相対位置は、１枚のノズルプレート２１のノズル孔２０の位置精度に依存することになるが、ノズル孔２０はレーザ加工により形成するため、ノズル孔２０の位置精度は、サブミクロンレベルの位置精度とできて、相対位置の誤差が問題にはならない。
【０１２９】
また、上記構成のインクジェットヘッドの製造方法によれば、上記圧電基板１に上記分離溝１４を上記初期溝３０よりも深く形成して、上記初期溝３０を上記分離溝１４を中心として第１個別インク溝３１と第２個別インク溝３２とに分離するので、従来通りのプロセスである圧電基板１への初期溝３０の溝加工工程に、この初期溝３０より深い分離溝１４の加工工程を加えることで、第１個別インク溝３１を含む第１ヘッド１０ａおよび第２個別インク溝３２を含む第２ヘッド１０ｂを形成できる。
【０１３０】
また、分離溝１４もダイシングマシンで加工でき、分離溝１４の深さを初期溝３０の深さよりも深くしているため、第１個別インク溝３１の電極８と第２個別インク溝３２の電極８とを、確実に分離できる。
【０１３１】
さらに、ノズルプレート２１のノズル孔２０の形成において、ノズル孔２０形成用のマスクを変更するだけでよく、レーザ加工自体は、従来通りのプロセスで対応可能である。したがって、今までの加工プロセスを利用しながら、１枚の圧電基板１に対して第１ヘッド１０ａおよび第２ヘッド１０ｂをノズル孔２０の加工精度で形成することが可能であり、吐出特性が安定し、着弾精度、吐出量が安定するインクジェットヘッドを作製することが可能である。
【０１３２】
（第２の実施形態）
図１１は、この発明のインクジェットヘッドの第２の実施形態を示している。上記第１の実施形態（図５Ａ）と相違する点を説明すると、この第２の実施形態では、第１、第２個別インク溝の分離溝に対する傾きが相違する。なお、この第２の実施形態において、上記第１の実施形態と同一の部分には、同一の参照番号を付して、詳細な説明を省略する。
【０１３３】
図１１に示すヘッドチップ１０Ａでは、Ｘ方向およびＹ方向を含む平面において、第１個別インク溝３１Ａおよび第２個別インク溝３２Ａが延在するＸ方向は、分離溝１４が延在するＹ方向に直交する方向に対して、一定角度θ傾いている。
【０１３４】
この第１、第２個別インク溝３１Ａ，３２Ａは、圧電基板１の端面８ａに対し、角度θだけ斜め方向に溝加工を行なうことによって形成される。この角度θは、ノズルプレート２１の接着を行ったときのノズル孔２０のピッチが、第１ヘッド１０ａと第２ヘッド１０ｂとの間で半ピッチずれるような角度に設定される。
【０１３５】
上記構成のインクジェットヘッドによれば、第１個別インク溝３１Ａおよび第２個別インク溝３２Ａが延在するＸ方向は、分離溝１４が延在するＹ方向に直交する方向に対して、一定角度θ傾いているので、インクジェットヘッドを回転させずに、吐出ピッチを高密度化できる。また、ヘッド幅は小さいままであるため、ヘッド、または、着弾基板の走査距離を小さくすることができ、タクトタイムを短縮することができる。
【０１３６】
また、メンテナンス領域についてもインクジェットヘッド自体を回転させる必要がないため、コンパクトに配置可能であり、装置の小型化へ貢献することが可能である。
【０１３７】
これに対して、通常のインクジェットヘッドでは、吐出ピッチを高密度化するためには、インクジェットヘッドを一定角度回転させて、ノズル孔のピッチを半ピッチずらして対応する必要がある。そして、インクジェットヘッドを一定角度回転させることは、実質上ヘッド幅が増加したのと同じとなり、ヘッド、または、着弾基板の走査距離が大きくなる。
【０１３８】
なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、上記第１、上記第２の実施形態のそれぞれの特徴点を様々に組み合わせてもよい。ノズルプレートのノズル孔を、少なくとも一つの第１個別インク溝と少なくとも一つの第２個別インク溝とに連通するように、設けてもよい。
【０１３９】
また、分離溝は、少なくとも一端が開口し、この開口部にマニホールド部材の第３または第４共通インク溝が連通していればよい。また、分離溝の両端を開口せず、マニホールド部材に第３、第４共通インク溝を設けず、分離溝の底面にインク流路に連通する孔を設けてもよい。
【符号の説明】
【０１４０】
１  圧電基板
３  隔壁
４  ヘッド保持部材
５ｃ，６ｃ  供給孔
６ｄ  排出孔
８  電極
８１  導出部
８ａ，８ｂ  Ｘ方向の端面
９ａ，９ｂ  Ｙ方向の端面
１０，１０Ａ  ヘッドチップ
１０ａ  第１ヘッド
１０ｂ  第２ヘッド
１１  マニホールド部材
１１ａ  第１部分
１１ｂ  第２部分
１４  分離溝
２０  ノズル孔
２１  ノズルプレート
２４ａ，２４ｂ  配線基板
２５  インクジェットヘッド
３０  初期溝
３１，３１Ａ  第１個別インク溝
３２，３２Ａ  第２個別インク溝
４１  第１共通インク溝
４２  第２共通インク溝
４３  第３共通インク溝
４４  第４共通インク溝
【図１】
2011167846.tif 000003
【図２】
2011167846.tif 000004
【図３】
2011167846.tif 000005
【図４】
2011167846.tif 000006
【図５Ａ】
2011167846.tif 000007
【図５Ｂ】
2011167846.tif 000008
【図６】
2011167846.tif 000009
【図７】
2011167846.tif 000010
【図８】
2011167846.tif 000011
【図９】
2011167846.tif 000012
【図１０】
2011167846.tif 000013
【図１１】
2011167846.tif 000014