(57)【要約】【課題】インクジェットヘッドにおいてインク吐出に直接寄与しない部分の、チャンネル溝の長手方向の長さを最小に抑える。【解決手段】インクジェットヘッド１０は、主表面において一端から他端まで延びるチャンネル溝を有し、圧電材料を含むアクチュエータ部材３０と、上記一端において上記チャンネル溝の内部を埋める絶縁性樹脂部１４と、上記チャンネル溝の内側の側壁面の少なくとも一部を覆うように形成された駆動用電極としてのインク室内電極１２と、上記絶縁性樹脂部１４の上面に形成された外部接続用電極としてのインク室外電極１６とを備える。インク室外電極１６は、インク室内電極１２に電気的に接続されている。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主表面において一端から他端まで延びるチャンネル溝を有し、圧電材料を含むアクチュエータ部材と、
前記一端において前記チャンネル溝の内部を埋める絶縁性樹脂部と、
前記チャンネル溝の内側の側壁面の少なくとも一部を覆うように形成された駆動用電極と、
前記駆動用電極に電気的に接続され、前記絶縁性樹脂部の上面に形成された外部接続用電極とを備える、インクジェットヘッド。
【請求項２】
前記絶縁性樹脂部を形成する樹脂は、８０℃以下の環境での弾性率が１０ＧＰａ以下であるかまたは８０℃以下の環境での線膨張係数が１００ｐｐｍ／℃以下である、請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記絶縁性樹脂部のうち前記他端に向く側の端面は前記チャンネル溝の底面に対して接する曲面となっている、請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
厚さ方向に分極処理を施した圧電材料ウエハの主表面に所定ピッチでチャンネル溝を形成する溝加工工程と、
前記チャンネル溝の内部に絶縁性樹脂を局所的に充填して硬化させ、絶縁性樹脂部を形成する樹脂硬化工程と、
前記チャンネル溝の内側の側壁面の少なくとも一部および前記絶縁性樹脂部の上面に導電性膜を形成する電極形成工程と、
前記導電性膜を各チャンネル溝ごとに電気的に独立したものにする電極分離工程とを含む、インクジェットヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記樹脂硬化工程は、前記絶縁性樹脂部が硬化後において前記チャンネル溝の両脇を挟む壁の上端よりも１μｍ以上低い状態になるように充填および硬化を行なう、請求項４に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記電極分離工程は、前記主表面を削り取ることによって行なう、請求項４に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記溝加工工程の前に、前記圧電材料ウエハの前記主表面にドライフィルムレジストを貼りつけるレジスト形成工程を含み、
前記レジスト形成工程の後で前記樹脂硬化工程の前に、前記ドライフィルムレジスト表面に撥水層を形成する工程を含み、
前記電極分離工程は、前記ドライフィルムレジストを剥離することによって行なう、請求項４に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットプリンタに用いられるインクジェットヘッドおよびその製造方法に関するものである。特に、インクジェットヘッドにおいて、インク室内から外部に電極を取り出す構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
（構成）
図１５、図１６を参照して、従来のインクジェットヘッドについて説明する。従来のインクジェットヘッド１００はアクチュエータ部材１とカバー部材２とを含み、アクチュエータ部材１は、その主表面にチャンネル壁３によって隔てられそれぞれ平行に延びるチャンネル溝４を備えている。各チャンネル溝４の内部の空間がインク室となる。各チャンネル壁３の側面の上半分には金属膜によってインク室内電極１０１が形成されている。図１６に示すように、インクジェットヘッド１００はベースプレート１０７の上面に配置されている。ベースプレート１０７の上面には、インクジェットヘッド１００以外に駆動用ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）３３が配置されている。
【０００３】
一般に、ベースプレートを含めた全体をインクジェットヘッドと称する場合もあるが、本明細書では、ベースプレートや駆動用ＩＣを除いた部分だけを「インクジェットヘッド」と呼び、ベースプレートや駆動用ＩＣを含めた全体を「インクジェットヘッドモジュール」と呼ぶものとする。
【０００４】
（動作）
このインクジェットヘッド１００でインク吐出を行なおうとする場合は、各チャンネル壁３を挟んで向い合うインク室内電極１０１同士に互いに逆位相の電位を印加することでチャンネル壁３にシェアモード変形を起こさせる。すなわち、チャンネル壁３の表裏のインク室内電極１０１間に電位差を生じさせることで、チャンネル壁３のうちインク室内電極１０１が形成された上半分とインク室内電極１０１が形成されていない下半分との境目を折れ目としてチャンネル壁３が「く」の字形に変形する。この変形によるインク室内の体積変化は、インク室内のインクに圧力変化をもたらす。この圧力変化を利用してインク室の先端部に配置した微小なノズル穴２２からインク液滴が吐出される。
【０００５】
（外部との接続方法）
このように動作するシェアモード方式のインクジェットヘッドを使用するためには、駆動用ＩＣなどの外部回路と電気的に接続する必要がある。一般に、この電気的接続は、インクジェットヘッドのインク室の内部でチャンネル壁３の側面に形成されたインク室内電極１０１が何らかの形で電気的にインク室の外部に引き出されることによって外部取出し電極を形成し、外部回路と外部取出し電極とを接続することで行なわれる。具体的には、図１５、図１６の例では、インク室内電極１０１から平坦部に引き出されたインク室外電極１０２と、アクチュエータ１００の外部に配置された駆動用ＩＣ３３との間をボンデイングワイヤ１０３で結ぶことによって行なわれている。図１５、図１６に示したボンディングワイヤによる接続の場合では、平坦部に引き出されたインク室外電極１０２に対して、Ａｌウェッジワイヤボンディング技術やＡｕワイヤボンディング技術が用いられ、平坦な電極面の垂直方向にボンディングキャピラリでワイヤを押圧して加熱超音波印加により金属同士の固相拡散接合が行なわれる。
【０００６】
ワイヤボンディング以外の接続方法としては、たとえば、図１７に示す例のように、ＴＡＢリードによるアウタリードボンディングが挙げられる。平坦部まで引き出したインク室外電極１０２に対して、ＴＡＢデバイスである駆動用ＩＣ３３のアウタリード１０４が平行かつ同じ高さになるように何らかの手段で位置合わせして、平坦な電極面の垂直方向から加熱加圧機構を有するリード押圧具を用いて、アウタリード１０４の表面に予めめっき供給されているはんだを溶融させてはんだ接合を行なう。また、はんだ接合の代わりにＡＣＦ（異方性導電フィルム）やＡＣＰ（異方性導電ペースト）を介して電気的接続を行なうことも可能である。
【０００７】
さらに他の接続方法として、図１８に示す例のように、フレキシブル基板による接続も挙げられる。この例では、ベースプレート１０７の上面にプリント基板１０６が固定されており、プリント基板１０６のさらに上面に駆動用ＩＣ３３が固定されている。駆動用ＩＣ３３からプリント基板１０６の端部に引き出された電極と、インク室外電極１０２との間にフレキシブル基板１０５がまたがるように貼られて電気的接続を実現している。フレキシブル基板１０５による接続の場合でも、ＴＡＢリードによる接続の場合と同様に、はんだ接合やＡＣＦ、ＡＣＰによる接合が可能である。
【０００８】
（製造方法）
上述のいずれの接続方法を用いるにせよ、インク室内からインク室外への電極の引出しができていることが前提となっている。このように電極の引出しがなされたインクジェットヘッドの製造方法について、図１９〜図２３を参照して、説明する。
【０００９】
まず、図１９に示すように、厚さ方向に分極させた圧電材料ウエハ１０８の主表面にドライフィルムレジスト１０９をラミネートして硬化させる。次に、図２０において矢印で示すように、ダイサーのダイシングブレード１１０を圧電材料ウエハ１０８の主表面に垂直に接近させ、圧電材料ウエハ１０８の厚み方向の途中まで切り込んだ状態で側方に移動させることにより、のちにインク室となるチャンネル溝４を形成する。ダイシングブレード１１０を上昇させてインク室後端部のアール部１１２を形成し、図２１に示す構造を得る。その後、アール部１１２の後ろ側の平坦部となるべき部分はダイシングブレード１１０を浅く当てて研削することによって、図２２に示すように、ドライフィルムレジスト１０９のみを削り取る。なお、図２１、図２２に示すように各アール部１１２を先に全部形成してから各平坦部のドライフィルムレジスト１０９を削り取るのではなく、それぞれアール部１１２と平坦部とを連続して削り取っていってもよい。
【００１０】
この結果、インク室後端部のアール部１１２は、ダイシングブレード１１０の外形と同じ形状となる。このようにしてチャンネル溝４の列（アレイ）を形成した後に、図２３に示すように、チャンネル溝４の長手方向に対して直交する左右２方の斜め上方からＡｌやＣｕなどといった電極材料になる金属を斜め蒸着する。この結果、各チャンネル溝４を隔てるチャンネル壁３の上面に金属膜が形成される。ドライフィルムレジスト１０９および各々のチャンネル壁３のシャドーイング効果により金属膜形成は、チャンネル壁３の高さ方向の上から約１／２まで行われる。また、インク室後端部のアール部１１２および平坦部のドライフィルムレジストが既に削り取られた部分にも同様のシャドーイング効果のもとで金属膜形成が行なわれる。平坦部に関しては、左右２方向から金属蒸着を行った後にこの２回の工程で形成された金属膜同士が互いにつながるようにドライフィルムレジスト厚および開口幅、または斜方蒸着角度を設定することで、平坦部のドライフィルムレジストが削り取られた部分の全面に金属膜を形成することができ、アール部分１１２にはインク室内で互いに対向する金属膜同士をつなぐように連続した金属膜を形成することができる。その後、インク供給孔を有するカバー部材を上側から接着する。さらに、この構造体を各個体に切り分けることによってアクチュエータとしてのインクジェットヘッドは完成する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
図１６〜図１８に示したような従来のインクジェットヘッドでは、インク吐出に寄与する領域（以下、「アクティブ領域」という。）は、共通インク室１１３より前側（図中左側）のアクティブ領域１１４のみである。その後ろ側（図中右側）で共通インク室１１３の下方に当たる領域はアクティブ領域１１４に向けてインクを供給するために存在する領域である。さらに、アール部１１２および平坦部は、チャンネル溝４（図１５参照）内で互いに対向する２つのインク室内電極１０１同士を接続して一つの電極として集約し、インク室外電極１０２として外部に引き出すための領域である。
【００１２】
このようなインクジェットヘッドのチャンネル溝４をダイシングブレードの形状に頼って形成すると、アール部１１２は、ダイシングブレードの外形と同じ形状となる。たとえば、図２０においてダイシングブレード１１０として３インチブレードを使用した場合は、チャンネル溝４の深さを３００μｍに設定すると、アール部１１２のチャンネル溝４の長手方向に沿った長さは６．７６ｍｍにもなる。この構成でインク吐出に寄与するアクティブ領域１１４（図１６〜図１８参照）が２ｍｍ、アール部１１２より後ろ側の平坦部（外部との接続のための露出部を含む。）が２ｍｍ必要だとすると全長は１０．７６ｍｍにもなる。しかし、実際問題として、共通インク室１１３から各チャンネル溝４内のインク室にインクを供給するという役割を果たすためにはアール部が占める領域はチャンネル溝４の長手方向に沿って２ｍｍもあれば十分である。これにアクティブ領域１１４の２ｍｍ、平坦部の２ｍｍを加えて、理想的には全長６ｍｍでインクジェットヘッドを構成できるはずである。ところが、全長が１０．７６ｍｍにもなっているということは、アール部１１２が存在するために全長が本来必要な長さの１．５倍以上になってしまっているということになる。とりわけ、共通インク室１１３の長さに注目すれば、本来必要な長さの３倍以上も持っていることになる。
【００１３】
このような構成では、本来インク吐出に寄与するアクティブ領域１１４以外の部分、すなわち無駄な部分が非常に大きい。そのため、材料コストが高くなり、安価なインクジェットヘッドを製造できないという問題があった。また、高い誘電率を有するＰＺＴなどの圧電材料の上面を利用して平坦部までインク室内の電極を引き出す必要があるため、電極間の静電容量が大きくなる。その結果、インクジェットヘッドのアクチュエータとしての駆動に際して、印加駆動波形が鈍る。この印加駆動波形の鈍りによって、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、印加電圧を上げれば、駆動による発熱量が増大してインクジェットヘッドの温度が上昇する。そうなると、インクの粘度が変化して、安定で高精度な印字が行なえないという問題と、高い電圧を印加できる駆動用ＩＣ３３を用意しなければならないため、部品コストが増してしまうという問題と、さらに低消費電力化が困難になるという問題とがあった。
【００１４】
この問題に対する対策として、アクチュエータとしてのインクジェットヘッドのインク室内電極１０１のアクティブ領域１１４以外の部分では、チャンネル壁３としての圧電材料と、インク室内電極１０１としての金属膜との間に、低誘電膜を予め形成することで、アクティブ領域１１４以外の部分での静電容量を低減させるという技術が提案されている。しかし、約２００℃という低温度のキューリー点を有する材料であるＰＺＴに対して、低温のプロセスで低誘電率のＳｉ−Ｎ膜を形成するためには、非常に高価なＥＣＲ−ＣＶＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ　Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置が必要となる。そうなると、製造コストが増大して、安価なインクジェットヘッドを製造できないという問題があった。
【００１５】
そこで、本発明は、インク吐出に直接寄与しない部分の、チャンネル溝の長手方向の長さを最小に抑えることのできるインクジェットヘッドおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に基づくインクジェットヘッドは、主表面において一端から他端まで延びるチャンネル溝を有し、圧電材料を含むアクチュエータ部材と、上記一端において上記チャンネル溝の内部を埋める絶縁性樹脂部と、上記チャンネル溝の内側の側壁面の少なくとも一部を覆うように形成された駆動用電極と、上記絶縁性樹脂部の上面に形成された外部接続用電極とを備える。上記外部接続用電極は、上記駆動用電極に電気的に接続されている。この構成を採用することにより、従来のようなダイシングブレードに頼った大きな曲率半径のアール部ではなく、絶縁性樹脂部の粘度によってアール部に相当する形状を作ることができるので、インク吐出に直接寄与しない部分の長さを短くすることができる。したがって、従来のインク吐出能力を維持したままインクジェットヘッドを小型化することができる。
【００１７】
上記発明において好ましくは、上記絶縁性樹脂部を形成する樹脂は、８０℃以下の環境での弾性率が１０ＧＰａ以下であるかまたは８０℃以下の環境での線膨張係数が１００ｐｐｍ／℃以下である。この構成を採用することにより、熱処理などを経ても圧電材料と樹脂との間でクラックが発生することを抑制することができる。
【００１８】
上記発明において好ましくは、上記絶縁性樹脂部のうち上記他端に向く側の端面は上記チャンネル溝の底面に対して接する曲面となっている。この構成を採用することにより、インク室内のインクの流れが円滑になり、気泡がインク室内に混入しても排出しやすくなる。無駄にインクを消費することがないのでランニングコストを低く抑えることができる。気泡がインク室内に滞留することがないので安定したインク供給が可能となり、印刷画質を高品位に保つことができる。
【００１９】
上記目的を達成するため、本発明に基づくインクジェットヘッドの製造方法は、厚さ方向に分極処理を施した圧電材料ウエハの主表面に所定ピッチでチャンネル溝を形成する溝加工工程と、上記チャンネル溝の内部に絶縁性樹脂を局所的に充填して硬化させ、絶縁性樹脂部を形成する樹脂硬化工程と、上記チャンネル溝の内側の側壁面の少なくとも一部および上記絶縁性樹脂部の上面に導電性膜を形成する電極形成工程と、上記導電性膜を各チャンネル溝ごとに電気的に独立したものにする電極分離工程とを含む。この方法を採用することにより、アクティブ領域以外の部分を大幅に削減し、材料コストを低く抑えたインクジェットヘッドを、効率良く得ることができる。
【００２０】
上記発明において好ましくは、上記樹脂硬化工程は、上記絶縁性樹脂部が硬化後において上記チャンネル溝の両脇を挟む壁の上端よりも１μｍ以上低い状態になるように充填および硬化を行なう。この方法を採用することにより、絶縁性樹脂部の上面に付着した導電性膜を損なわずにチャンネル壁の上面に付着した導電性膜を除去する加工が容易に行なえるようになる。
【００２１】
上記発明において好ましくは、上記電極分離工程は、上記主表面を削り取ることによって行なう。この方法を採用することにより、簡単に迅速に各チャンネル溝ごとの導電性膜を電気的に独立にすることができる。
【００２２】
上記発明において好ましくは、上記溝加工工程の前に、上記圧電材料ウエハの上記主表面にドライフィルムレジストを貼りつけるレジスト形成工程を含み、上記レジスト形成工程の後で上記樹脂硬化工程の前に、上記ドライフィルムレジスト表面に撥水層を形成する工程を含み、上記電極分離工程は、上記ドライフィルムレジストを剥離することによって行なう。この方法を採用することにより、圧電材料ウエハに機械的な負荷を与えることなく、容易に確実に各チャンネル溝ごとの導電性膜を電気的に独立にすることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
（構成）
図１を参照して、本発明に基づく実施の形態１におけるインクジェットヘッド１０について説明する。このインクジェットヘッド１０では、圧電材料であるところのＰＺＴ板からなるアクチュエータ部材３０の上面に、インク室となるチャンネル溝１１が平行に複数形成されており、各インク室の内部ではそれぞれ２つのインク室内電極（「駆動用電極」ともいう。）１２がインク室の内側に向いて互いに対向するように形成されている。インク室内電極１２は厚さ０．５μｍであって、Ａｌからなり、主にチャンネル壁の上半分に形成されている。また、チャンネル溝１１の後端部（図中右側）に局所的に、シリカフィラーを含有する絶縁性樹脂が充填されることで絶縁性樹脂部１４が形成されている。絶縁性樹脂部１４の前側（図中左側）の端面としては、チャンネル溝１１の上部から底部までで緩やかなアール形状を有する充填樹脂アール部１５が形成されている。充填樹脂アール部１５は、図１に示すようにチャンネル溝１１の底面に対して接する曲面となっていることが好ましい。充填樹脂アール部１５の表面において、各インク室内の互いに対向するインク室内電極１２は１本にまとまり、さらに電極は絶縁性樹脂部１４の上面である平坦部１７にまで引き出される。こうして、インク室内電極１２に導通する外部回路接続用電極としてインク室外電極１６が形成されている。
【００２４】
また、アクチュエータ部材３０は、カバー部材３１と接着されており、インク室の前側の接着部分がインク室内の圧力変動を発生させるアクティブ領域１８である。また、カバー部材３１の下面の一部には共通インク室１９、インク供給口２０および共通インク室後端封止部２１が形成されている。また、インクジェットヘッド１０の最も前側のインク吐出面には、微小なノズル穴２２を有するノズルプレート２３が接着されている。
【００２５】
このインクジェットヘッド１０は、ベースプレート３２の上面に駆動用ＩＣ３３と並んで接着固定されている。インクジェットヘッド１０と外部回路との接続としては、インクジェットヘッド１０の平坦部１７に形成されたインク室外電極１６と駆動用ＩＣ３３とが、ワイヤボンディング技術によりＡｌ製のボンディングワイヤ３４で結線されている。こうして図１に示す全体でインクジェットヘッドモジュールを構成している。
【００２６】
（動作）
各インク室においてインクを吐出させるには、各インク室の内側を向いて互いに対抗するインク室内電極１２同士は互いに同電位となり、各チャンネル壁の表裏で対向する電極同士は互いに逆位相となるように、電圧印加を行なう。こうすることによってアクティブ領域１８のチャンネル壁がシェアモードで駆動するアクチュエータの役割を果たし、インク室内のインク圧力がコントロールされ、ノズル穴２２からインクの微小な液滴が吐出される。
【００２７】
（作用・効果）
従来のインクジェットヘッドでは、インク室内電極を外部に引き出すために大きなアール部の表面を利用して引き出していた。そのために、たとえば、３インチブレードで加工した場合は、上述したように、インクジェットヘッドの全長が１０．７６ｍｍにもなっていた。
【００２８】
これに対して、本実施の形態のインクジェットヘッドでは、充填樹脂アール部１５を形成することによって、アクティブ領域１８の長さが２ｍｍ、共通インク室１９の長さ（充填樹脂アール部１５を含む）が２ｍｍ、平坦部が２ｍｍの、全長６ｍｍでアクチュエータとしてのインクジェットヘッドを構成することができる。すなわち、インクジェットヘッドの全長のうちアクティブ領域以外の部分を大幅に削減することができ、材料コスト低減を実現できる。また、インク室内の電極の長さが大幅に短くなり、インク室外電極１６も圧電材料からなるアクチュエータ部材３０の上面に直接形成するのではなく絶縁性樹脂部１４上に形成することとしているため、大幅な静電容量の低減が可能となる。したがって、駆動周波数を上げることが可能となるため、高速印字が実現できる。また、駆動電圧の低減が行なえることから駆動用ＩＣ３３の低耐電圧化が行なえる。したがって、駆動用ＩＣのコストの低減および駆動消費電力の削減を実現できる。
【００２９】
（実施の形態２）
（製造方法）
図２〜図７を参照して、本発明に基づく実施の形態２におけるインクジェットヘッドの製造方法について説明する。この製造方法は、実施の形態１で説明したインクジェットヘッド１０を得るための製造方法である。
【００３０】
まず、図２に示すように厚さ方向に分極させた圧電材料ウエハ１１８に対して、ダイサーのダイシングブレード４３を用いて厚み方向の途中まで切り込んだ状態で走行させることによりチャンネル溝４を形成する。チャンネル溝４は一端から他端まで貫通するように複数本平行に形成する。チャンネル溝４同士の間に形成される隔壁がチャンネル壁３となる。
【００３１】
図３に示すように、圧電材料ウエハ１１８の上側からディスペンサ４４などを用いて、液状絶縁性樹脂４５を約５ｍｍ幅で塗布供給する。この塗布は、複数のチャンネル溝４に対して直交して横切るように行なう。このとき、液状絶縁性樹脂４５の粘度を１０Ｐａ・ｓ以下に設定しておけば、液状絶縁性樹脂４５は自ずとチャンネル溝４内に充填される。また、１０００Ｐａ・ｓ以下の粘度であれば、硬化工程において温度上昇とともに粘度が低下し、硬化反応前に自ずと充填されることがわかっているため、実質的には１０００Ｐａ・ｓ以下の液状絶縁性樹脂４５が使用可能である。
【００３２】
その後、この圧電材料ウエハ１１８を１００℃のオーブン内に１時間放置することによって液状絶縁性樹脂４５を硬化させる。また、ホットプレート上で樹脂硬化を行なうこととしてもよい。この場合、のちにアクチュエータとして働かなければならない圧電材料への熱負荷をなるべく少なくするために、アクティブ領域１８となるべき部分を強制的に冷却する。たとえば、ホットプレート内で局所的な冷却が行なえるようにぺルチェ素子を配置したり、冷却液を循環させたりする。あるいは、加熱硬化を行わずに室温放置によって硬化させることとしてもよい。
【００３３】
このとき、液状絶縁性樹脂４５は、シリカフィラーを分散させたエポキシ系樹脂で構成されており、８０℃以下の環境での線膨張係数が１００ｐｐｍ／℃になるよう調整されている。液状絶縁性樹脂４５としてシリカフィラーが入っていない通常のエポキシ系樹脂を使用して作製したインクジェットヘッドでは、温度サイクル試験で早期に圧電材料との間に樹脂クラックが発生したが、本実施の形態で用いたシリカフィラーを分散させたエポキシ系樹脂では、圧電材料との接続の信頼性において優れる。
【００３４】
次に、図４に示すように、チャンネル溝４の長手方向に直交する斜め上方からＡｌやＣｕなどの電極材料となる金属を斜め蒸着する。この作業をチャンネル溝４の長手方向に対して左右２方向から行なうことでチャンネル壁３の上面および側面の一部に導電性膜として金属膜が形成される。各チャンネル壁３のシャドーイング効果により金属膜形成は、チャンネル溝４の深さ方向で約１／２の深さまで行われ、このうち一部は、のちにインク室内電極１２となる。この時点では、各チャンネル壁３の上面にも金属膜が形成されているので、チャンネル壁３を挟んでチャンネル壁３の表裏という関係で互いに対向するインク室内電極１２同士は、各チャンネル壁３の上面の金属膜を通じてつながっている。
【００３５】
しかし、その後、図５に示すように、圧電材料ウエハ１１８の上面に対してミリング加工を行うことで、チャンネル壁３上面の金属膜を除去する。その結果、チャンネル壁３を挟んで互いに対向するインク室内電極１２同士は、電気的に分離される。このミリング加工において、既に硬化した絶縁性樹脂がチャンネル溝４内に延びる斜面である充填樹脂アール部１５や、平坦部１７上に形成された金属膜は、除去されずに確実に残る。なぜなら、図３の時点で液状絶縁性樹脂４５は、チャンネル溝４上部でメニスカスを形成していたためにチャンネル壁３の上面よりも１μｍ以上凹んでいたからである。１つのチャンネル溝４内を向くインク室内電極１２同士は、充填樹脂アール部１５の表面に形成された金属膜によって電気的に１本に集約され、さらに平坦部１７にまで電気的に連続している。平坦部１７に形成されている金属膜は、のちにインク室外電極１６となる。このとき、ミリング加工の代わりに、６００番および１２００番のラッピングフィルムによるフィルム研磨加工を採用してもよい。このようなフィルム研磨加工によってもチャンネル壁３の上面にある金属膜および絶縁性樹脂を除去して図５に示す構造に至ることができる。
【００３６】
次に、図６に示すように、カバー部材３１を上側からかぶせ、市販の接着剤で接着する。カバー部材３１は、圧電材料のウエハを加工したものであり、のちにインクジェットヘッドとなったときにそれぞれ共通インク室１９およびインク供給口２０（図１参照）になる予定のザグリ３５および貫通加工部３６が設けられている。また、カバー部材３１には平坦部１７の一部を回避するようにザグリ３７が設けられている。絶縁性樹脂部１４の中央とカバー部材３１のザグリ３７の中央部とが一致するように位置合わせを行い、図６に示すように両者を貼り合わせる。
【００３７】
図５に示した構造では、既に述べたように平坦部１７は、チャンネル壁３の上面より低くなっていた。したがって、図６に示すようにカバー部材３１を接着しようとしても、共通インク室後端封止部２１においてカバー部材３１と平坦部１７との間に隙間が生じる。この隙間を接着剤により封止する。すなわち、アクティブ領域１８（図８参照）におけるチャンネル壁３とカバー部材３１との間に存在する接着剤の厚みよりも、共通インク室後端封止部２１におけるカバー部材３１と平坦部１７との間に存在する接着剤の厚みを厚くする。こうすることにより、隙間を接着剤によって封止することができ、この隙間からのインクの漏れを防止することができる。
【００３８】
なお、通常、カバー部材３１には、インク室を形成するアクチュエータ部材３０との熱膨張率のマッチングを良くするためにアクチュエータ部材３０と同じ圧電材料が用いられるが、同じ圧電材料でなくとも熱膨張率が比較的近くかつ安価なアルミナセラミックを用いても良い。
【００３９】
その後、図６の細い破線で示したダイシングラインで、ザグリ３７の部分に残っている部材のみをダイシングで除去する。この部分ではカバー部材３１は平坦部１７に接しない形になっていたので、ダイシング除去の結果、インク室外電極１６の直上が開放される。同時に、図示しないダイサーのダイシングブレードにより、カバー部材３１のザグリ３７およびアクティブ領域１８の中央部に太い破線で示したように切断を行ない、個々のインクジェットヘッド１０の大きさに小片化する。個別に分割されたものを図７に示す。
【００４０】
その後、図１にあるように、インクを吐出する側の端面にノズルプレート２３を接着剤で接着する。こうして、実施の形態１で説明したインクジェットヘッド１０を得ることができる。
【００４１】
（作用・効果）
本実施の形態におけるインクジェットヘッドの製造方法によれば、アクティブ領域以外の部分を大幅に削減し、材料コストを低く抑えたインクジェットヘッドを、効率良く得ることができる。
【００４２】
さらに、図１に示すように、このインクジェットヘッド１０と駆動用ＩＣ３３とをベースプレート３２に接着し、インク室外電極１６と駆動用ＩＣ３３とをワイヤボンディング技術によりＡｌ製のボンディングワイヤ３４で結線する。こうしてインクジェットヘッドモジュールが完成する。
【００４３】
このとき、ワイヤボンディング技術による接続方法に代えて、駆動用ＩＣ３３が実装されたプリント基板などとの間でフレキシブル基板とＡＣＦなどを用いた接続方法を採用してもよい。あるいは、駆動用ＩＣ３３が搭載されたテープキャリアパッケージをＡＣＦなどを用いてリード接続してインクジェットヘッドモジュールを完成させてもよい。
【００４４】
（実施の形態３）
（構成）
図８を参照して、本発明に基づく実施の形態３におけるインクジェットヘッド１０ａについて説明する。このインクジェットヘッド１０ａでは、アクチュエータ部材４０の上面に平行に複数のチャンネル溝が形成されている。アクチュエータ部材４０は、板厚方向に分極された２枚の圧電材料ウエハを分極方向が互いに相反する向きになるように重ね合わせて市販の接着剤を用いて張り合わせたＰＺＴ板である。チャンネル溝の内部空間として形成される各インク室の内面には、厚さ０．５μｍのＡｕからなるインク室内電極２５がチャンネル壁の全面に形成されている。チャンネル溝の深さは３００μｍに設定されており、チャンネル溝の側壁の上側１５０μｍと下側１５０μｍとは、互いに相反する向きに分極された材料同士が接着された構成になっている。すなわち、アクチュエータ部材４０は、圧電材料ウエハ３８と、これと相反する向きに分極された圧電材料ウエハ３９とが貼り合わされたシェブロン圧電材料ウエハから作製したものである。
【００４５】
また、インクジェットヘッド１０ａの後端部には、アルミナフィラーを含有する絶縁性樹脂が充填されることで絶縁性樹脂部１４が形成されている。絶縁性樹脂部１４の前側の端面としては、各チャンネル溝の上部から底部までで緩やかなアール形状を有する充填樹脂アール部１５が形成されている。充填樹脂アール部１５は、図８に示すようにチャンネル溝の底面に対して接する曲面となっていることが好ましい。充填樹脂アール部１５の存在により、各インク室内の互いに対向するインク室内電極２５はそれぞれ１本にまとまり、さらに電極は絶縁性樹脂部１４の上面である平坦部２７にまで引き出される。こうして、インク室内電極２５に導通する外部回路接続用電極としてインク室外電極１６が形成されている。
【００４６】
他の部分の構成は実施の形態１におけるインクジェットヘッドと同じである。こうして図８に示す全体でインクジェットヘッドモジュールを構成している。
【００４７】
（動作）
上述の構成で、インクを吐出させるには、各インク室の内壁全面に配置されたインク室内電極２５に電圧を印加し、チャンネル壁の表裏で対向する電極同士が逆位相となるようにする。上述したようにアクティブ領域１８のチャンネル壁の上半分と下半分とでは分極方向が違うため、この電圧印加を行なった場合、上半分と下半分とが同時に逆向きのシェアモード変形を引き起こす。その結果、チャンネル壁全体として見れば、結果的に「く」の字形に変形する。したがって、上半分と下半分との分極の向きの組み合わせや電圧印加の正負を適当に選ぶことによってこの変形がインク室を狭める向きになるようにすることができる。また、チャンネル壁の表裏に印加していた電位の組み合わせを逆にするとインク室を広げる方向に揃って「く」の字形に変形させることができる。この変形によるインク室内の体積変化は、インク室内のインクに圧力変化をもたらす。この圧力変化を利用してインク室の先端部に配置したノズルプレート２３のノズル穴２２からインク液滴が吐出される。
【００４８】
（作用・効果）
本実施の形態におけるインクジェットヘッド１０ａは、実施の形態１におけるインクジェットヘッド１０と、構成が一部異なるが、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００４９】
（実施の形態４）
（製造方法）
図９〜図１４を参照して、本発明に基づく実施の形態４におけるインクジェットヘッドの製造方法について説明する。この製造方法は、実施の形態３で説明したインクジェットヘッド１０ａを得るための製造方法である。
まず、図９に示すように厚さ方向に分極させた基材としての圧電材料ウエハ３８と、これと分極の向きが逆向きになるように重ねて配置した別の圧電材料ウエハ３９とを市販のエポキシ系接着剤で貼り合わせることで形成したシェブロン圧電材料ウエハ１１９を用意する。このシェブロン圧電材料ウエハ１１９のうち圧電材料ウエハ３９が露出する側の表面（図９における上側表面）にドライフィルムレジスト４２を張り合わせて、加熱またはＵＶ露光によって硬化させる。その後、ドライフィルムレジスト４２の表面に図示しない撥水材料をスプレーコーティングし、必要に応じて加熱処理することによって撥水処理層を強固に付着させる。その後、図１０にあるように、ダイサーのダイシングブレード４３を厚み方向の途中まで切り込んだ状態で走行させることによりチャンネル溝４を形成する。チャンネル溝４は一端から他端まで貫通するように複数本平行に形成する。チャンネル溝４同士の間に形成される隔壁がチャンネル壁２４となる。この結果、チャンネル壁２４の上半分は元は圧電材料ウエハ３９であった材料からなり、下半分は元は圧電材料ウエハ３８であった材料からなることとなる。
図１１に示すように、圧電材料ウエハ１１９の上側からディスペンサ４４などを用いて、液状絶縁性樹脂４５を約５ｍｍ幅で塗布供給する。この塗布は、複数のチャンネル溝４に対して直交して横切るように行なう。このとき、液状絶縁性樹脂４５の粘度を１０Ｐａ・ｓ以下に設定しておけば、液状絶縁性樹脂４５は自ずとチャンネル溝４内に充填される。また、１０００Ｐａ・ｓ以下の粘度であれば、硬化工程において温度上昇とともに粘度が低下し、硬化反応前に自ずと充填されることがわかっているため、実質的には１０００Ｐａ・ｓ以下の液状絶縁性樹脂４５が使用可能である。
【００５０】
また、このとき、ドライフィルムレジスト４２の表面は、撥水処理層が形成されているため、チャンネル壁２４の上面に液状絶縁性樹脂４５が塗布されても撥水処理層によってはじかれ、液状絶縁性樹脂４５がチャンネル壁２４を境に途切れて各チャンネル溝４内に入っていく。液状絶縁性樹脂４５はチャンネル溝４の上部でメニスカスを形成することによって、ドライフィルムレジスト４２の上面よりは低くなるがチャンネル壁２４上面より１０μｍ突出した形状となる。液状絶縁性樹脂４５はチャンネル壁２４の上面に被さることはないので、後に行なうドライフィルムレジスト４２のリフトオフ工程でリフトオフ作業の障害となることはない。
その後、この圧電材料ウエハ１１９を１２０℃のオーブン内に２０分間放置して、液状絶縁性樹脂４５を硬化させ、図１２に示すように、絶縁性樹脂部１４とする。このとき、液状絶縁性樹脂４５は、アルミナフィラーが分散され、シリコーン骨格を若干付与したエポキシ系樹脂で構成されており、８０℃以下の環境での弾性率が１０ＧＰａになるように調整されているので、チャンネル溝４内に形成される絶縁性樹脂部１４とシェブロン圧電材料ウエハ１１９との間に発生する熱応力を絶縁性樹脂１４の弾性変形によって緩和することができる。したがって、接続信頼性において優れる。
次に、図１２に示すように、シェブロン圧電材料ウエハ１１９の直上に電極材料となる金属のターゲット（図示省略）を配置して、スパッタリング技術により蒸着する。本実施の形態では、Ａｕを蒸着する。こうして、チャンネル溝４内部、ドライフィルムレジスト４２表面および絶縁性樹脂部１４表面に導電性膜として金属膜が形成される。その後、ドライフィルムレジスト剥離液に浸漬して、チャンネル壁２４上にあるドライフィルムレジスト４２を剥離し、図１３に示すようになる。チャンネル溝４の内面に形成された金属膜はインク室内電極２５となる。絶縁性樹脂部１４の上面である平坦部２７に形成された金属膜はインク室外電極１６となる。このドライフィルムレジスト４２の剥離の際には、チャンネル壁２４上面に付着していたドライフィルムレジスト４２の表面の金属膜も同時に剥離されるので、チャンネル壁２４の上面には金属膜がない状態となり、チャンネル壁２４の表裏で互いに対向するインク室内電極２５同士は互いに電気的に独立させることができる。また、同時に、互いに隣接するチャンネル溝４にそれぞれ対応するインク室外電極１６同士の間の絶縁も確保することができる。
次に、図１４にあるように、カバー部材３１を市販の接着剤で接着する。カバー部材３１の形状は、実施の形態２で説明したものと同じである。
【００５１】
本実施の形態では、共通インク室後端封止部２１において絶縁性樹脂部１４がチャンネル壁２４より高く形成されているにもかかわらず、カバーウエハ３１の被接着面は平坦であるので、接着した場合に、段差の存在によって接着が良好に行われなかったり、また、隙間からインクが漏れ出たりするおそれがある。この問題点に対処するため、アクティブ領域１８におけるチャンネル壁２４とカバーウエハ３１との間に配置する接着剤の厚みを、共通インク室後端封止部２１におけるインク室外電極１６とカバーウエハ３１との間に存在する接着剤の厚みよりも厚くする。こうすることにより、隙間を接着剤によって封止することができ、この隙間からのインクの漏れを防止することができる。なお、平坦部２７のチャンネル壁２４からの突出量は、１０μｍであれば、接着強度、インク吐出性能の面で問題がない。
その後、この後の、ダイシングによる分割やノズルプレート２３の接着については、実施の形態２で説明した工程と同様である。
【００５２】
（作用・効果）
本実施の形態におけるインクジェットヘッドの製造方法によっても、実施の形態２と同様に、アクティブ領域以外の部分を大幅に削減し、材料コストを低く抑えたインクジェットヘッドを、効率良く得ることができる。得られるインクジェットヘッドの構造は実施の形態３で説明した通りである。
【００５３】
外部回路接続用電極１７と駆動用ＩＣ３３とをワイヤボンディング技術によりＡｕ製のボンディングワイヤ４１で結線する。こうして、図８に示すインクジェットヘッドモジュールが完成する。
【００５４】
ワイヤボンディング技術以外の接続方法でもインクジェットヘッドモジュールを完成させることができる点については、実施の形態２で説明したのと同様である。
【００５５】
実施の形態１〜４のうち、実施の形態１，２では、チャンネル壁は一つの向きにのみ分極された圧電材料からなり、チャンネル壁の側面の上半分にのみインク室内電極１２を配置することとしているのに対して、実施の形態３，４では、チャンネル壁は互いに逆の向きに分極された圧電材料の接合体からなり、チャンネル壁の側面の全面にインク室内電極２５を配置することとした。この条件下で、実施の形態１，２では、Ａｌ製のボンディングワイヤ３４を用い、実施の形態３，４では、Ａｕ製のボンディングワイヤ４１を用いたが、ボンディングワイヤの種類はこれらの組合せに限定されるものではなく、適宜入れ替えてもよい。また、この条件下で、実施の形態１，２では、絶縁性樹脂部がチャンネル壁に比べて低く、実施の形態３，４では、絶縁性樹脂部がチャンネル壁に比べて高い構造としたが、絶縁性樹脂部とチャンネル壁との高低関係もこれらの組合せに限定されるものではなく、適宜入れ替えてもよい。
【００５６】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、従来のようなダイシングブレードに頼った大きな曲率半径のアール部ではなく、絶縁性樹脂部の粘度によってアール部に相当する形状を作ることができるので、インクジェットヘッドの全長のうちインク吐出に直接寄与しない部分の長さを短くすることができる。したがって、従来のインク吐出能力を維持したままインクジェットヘッドを小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく実施の形態１におけるインクジェットヘッドを備えるインクジェットヘッドモジュールの断面図である。
【図２】本発明に基づく実施の形態２におけるインクジェットヘッドの製造方法の第１の工程の説明図である。
【図３】本発明に基づく実施の形態２におけるインクジェットヘッドの製造方法の第２の工程の説明図である。
【図４】本発明に基づく実施の形態２におけるインクジェットヘッドの製造方法の第３の工程の説明図である。
【図５】本発明に基づく実施の形態２におけるインクジェットヘッドの製造方法の第４の工程の説明図である。
【図６】本発明に基づく実施の形態２におけるインクジェットヘッドの製造方法の第５の工程の説明図である。
【図７】本発明に基づく実施の形態２におけるインクジェットヘッドの製造方法の第６の工程の説明図である。
【図８】本発明に基づく実施の形態３におけるインクジェットヘッドを備えるインクジェットヘッドモジュールの断面図である。
【図９】本発明に基づく実施の形態４におけるインクジェットヘッドの製造方法の第１の工程の説明図である。
【図１０】本発明に基づく実施の形態４におけるインクジェットヘッドの製造方法の第２の工程の説明図である。
【図１１】本発明に基づく実施の形態４におけるインクジェットヘッドの製造方法の第３の工程の説明図である。
【図１２】本発明に基づく実施の形態４におけるインクジェットヘッドの製造方法の第４の工程の説明図である。
【図１３】本発明に基づく実施の形態４におけるインクジェットヘッドの製造方法の第５の工程の説明図である。
【図１４】本発明に基づく実施の形態４におけるインクジェットヘッドの製造方法の第６の工程の説明図である。
【図１５】従来技術に基づく第１のインクジェットヘッドの分解斜視図である。
【図１６】従来技術に基づく第１のインクジェットヘッドを備えるインクジェットヘッドモジュールの断面図である。
【図１７】従来技術に基づく第２のインクジェットヘッドを備えるインクジェットヘッドモジュールの断面図である。
【図１８】従来技術に基づく第３のインクジェットヘッドを備えるインクジェットヘッドモジュールの断面図である。
【図１９】従来技術に基づくインクジェットヘッドの製造方法の第１の工程の説明図である。
【図２０】従来技術に基づくインクジェットヘッドの製造方法の第２の工程の説明図である。
【図２１】従来技術に基づくインクジェットヘッドの製造方法の第３の工程の説明図である。
【図２２】従来技術に基づくインクジェットヘッドの製造方法の第４の工程の説明図である。
【図２３】従来技術に基づくインクジェットヘッドの製造方法の第５の工程の説明図である。
【符号の説明】
１，３０，４０　アクチュエータ部材、２，３１　カバー部材、３，２４　チャンネル壁、４，１１　チャンネル溝、１０，１０ａ，１００　インクジェットヘッド、１２，２５，１０１　インク室内電極、１４　絶縁性樹脂部、１５　充填樹脂アール部、１６　インク室外電極、１７，２７　平坦部、１８，１１４　アクティブ領域、１９，１１３　共通インク室、２０　インク供給口、２１　共通インク室後端封止部、２２　ノズル穴、２３　ノズルプレート、３２　ベースプレート、３３　駆動用ＩＣ、３４，４１，１０３　ボンディングワイヤ、３５，３７　ザグリ、３６　貫通加工部、３８，３９　圧電材料ウエハ、４２，１０９　ドライフィルムレジスト、４３，１１０　ダイシングブレード、４４　ディスペンサ、４５　液状絶縁性樹脂、１０２　インク室外電極、１０４　ＴＡＢリード、１０５　フレキシブル基板、１０６　プリント基板、１０７　ベースプレート、１０８，１１８　圧電材料ウエハ、１１２　アール部、１１９　シェブロン圧電材料ウエハ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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