(57)【要約】【課題】比較的容易に小型化することができ、且つコストを大幅に低減することができるヘッドチップ及びその製造方法並びにインクジェット式記録装置を提供する。【解決手段】複数の溝２２が一方面側に並設された基板２１と、基板２１の一方面側に接合されるカバープレート２９と、基板２１の一端面を封止すると共に溝２２のそれぞれに連通するノズル開口２７が設けられたノズルプレート３２とを具備し、溝２２内の側壁２３に設けられた電極２８に駆動電圧を印加することにより溝２２内の容積を変化させてその内部に充填されたインクをノズル開口２７から吐出するヘッドチップ２０において、一体的に形成された基板２１に、溝２２をノズル開口２７側である一端側から他端側に亘って複数設け、且つこれら各溝２２を画成する側壁２３の他端側に切り欠き２４を設け、この切り欠き２４により形成された側壁２３の端面に接合した封止部材２５により溝２２の他端側を封止することにより、ヘッドチップ２０を小型化することができると共に、コストを大幅に低減することができる。【選択図】　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の溝が一方面側に並設された基板と、該基板の前記一方面側に接合されるカバープレートと、前記基板の一端面を封止すると共に前記溝のそれぞれに連通するノズル開口が設けられたノズルプレートとを具備し、前記溝内の側壁に設けられた電極に駆動電圧を印加することにより当該溝内の容積を変化させてその内部に充填されたインクを前記ノズル開口から吐出するヘッドチップにおいて、
一体的に形成された基板に、前記溝を前記ノズル開口側である一端側から他端側に亘って複数設け、且つこれら各溝を画成する側壁の前記他端側に切り欠きを設け、この切り欠きにより形成された前記側壁端面に接合した封止部材により前記溝の他端面を封止したことを特徴とするヘッドチップ。
【請求項２】
請求項１において、前記切り欠きの深さは前記溝の深さよりも浅く形成され、且つ各溝の前記側壁に形成された前記電極が前記切り欠きを形成した領域の前記溝の底面及びその両側の側壁表面にまで延設されていることを特徴とするヘッドチップ。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記溝のそれぞれに連通するインク室が前記カバープレートに設けられており、前記溝のそれぞれは前記ノズル開口からインク滴を吐出させるために駆動する領域であるポンプ部と前記インク室に連通する領域である境界部とから構成され、且つ前記ポンプ部の長さに対する前記境界部の長さが１／２以下であることを特徴とするヘッドチップ。
【請求項４】
請求項１又は２において、前記溝のそれぞれに連通するインク室が前記封止部材に設けられており、前記溝のそれぞれは前記ノズル開口からインク滴を吐出させるために駆動する領域であるポンプ部と前記インク室に連通する領域である境界部とから構成され、且つ前記ポンプ部の長さに対する前記境界部の長さが１／２以下であることを特徴とするヘッドチップ。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかにおいて、前記側壁が前記溝の深さ方向の中央で分極方向が異なり、且つ前記電極が前記溝の側壁の全面に設けられていることを特徴とするヘッドチップ。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかのヘッドチップを具備することを特徴とするインクジェット式記録装置。
【請求項７】
複数の溝が一方面側に並設された基板と、該圧電セラミックプレートの前記一方面側に接合されるカバープレートと、前記基板の一端面を封止すると共に前記溝のそれぞれに連通するノズル開口が設けられたノズルプレートとを具備し、前記溝内の側壁に設けられた電極に駆動電圧を印加することにより当該溝内の容積を変化させてその内部に充填されたインクを前記ノズル開口から吐出するヘッドチップの製造方法において、
一体的に形成された基板の一端部から他端部側に亘って所定の深さで前記溝を形成する工程と、前記溝の側壁表面に電極を形成する工程と、前記基板の前記一方面側に前記カバープレートを接合する工程と、前記カバープレート及び前記側壁の上端部を前記溝の並設方向に亘って一部除去して当該側壁に切り欠きを形成する工程と、前記切り欠きにより形成された前記側壁端面に封止部材を接合して前記溝の他端面を封止する工程とを有することを特徴とするヘッドチップの製造方法。
【請求項８】
請求項７において、前記電極を形成する工程では、前記側壁の一部を前記溝の並設方向に亘って除去することにより前記切り欠きの深さと同一又はそれより浅いクロス溝を形成した後、前記溝の側壁表面と前記クロス溝が形成された領域の前記溝の底面及びその両側の側壁表面とに前記電極を形成することを特徴とするヘッドチップの製造方法。
【請求項９】
請求項７又は８において、前記切り欠きを形成する工程では、前記溝の側壁の上端部を除去することにより当該上端部の端面に形成された前記電極を各溝ごとに分離することを特徴とするヘッドチップの製造方法。
【請求項１０】
請求項９において、前記側壁が前記溝の深さ方向の中央で分極方向が異なると共に、前記電極を形成する工程では、前記溝の前記側壁の全面に前記電極を形成することを特徴とするヘッドチップの製造方法。
【請求項１１】
請求項７〜１０の何れかにおいて、前記カバープレートに前記溝のそれぞれに連通するインク室が形成されており、前記溝のそれぞれは前記ノズル開口からインク滴を吐出させるために駆動する領域であるポンプ部と前記インク室に連通する領域である境界部とから構成され、且つ前記ポンプ部の長さに対する前記境界部の長さを１／２以下とすることを特徴とするヘッドチップの製造方法。
【請求項１２】
請求項７〜１０の何れかにおいて、前記封止基板に前記溝のそれぞれに連通するインク室が形成されており、前記溝のそれぞれは前記ノズル開口からインク滴を吐出させるために駆動する領域であるポンプ部と前記インク室に連通する領域である境界部とから構成され、且つ前記ポンプ部の長さに対する前記境界部の長さを１／２以下とすることを特徴とするヘッドチップの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、プリンタ、ファックスなどに適用されるヘッドチップ及びその製造方法並びにインクジェット式記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複数のノズルからインクを吐出するヘッドチップユニットを用いて被記録媒体に文字や画像を記録するインクジェット式記録装置が知られている。かかるインクジェット式記録装置では、被記録媒体に対向するヘッドチップユニットはヘッドホルダに固定され、ヘッドホルダがキャリッジに搭載されて被記録媒体の搬送方向とは直交する方向に走査される。
【０００３】
このようなインクジェット式記録装置に用いられるヘッドチップユニットを構成するヘッドチップの一例の分解概略を図１１に、また、要部断面を図１２に示す。図１１及び図１２に示すように、圧電セラミックプレート１０１には、複数の溝１０２が並設され、各溝１０２は、側壁１０３で分離されている。各溝１０２の長手方向一端部は圧電セラミックプレート１０１の一端面まで延設されており、他端部は、他端面までは延びておらず、深さが徐々に浅くなっている。また、各溝１０２内の両側壁１０３の開口側表面には、長手方向に亘って、駆動電界印加用の電極１０５が形成されている。
【０００４】
圧電セラミックプレート１０１の溝１０２の開口側には、カバープレート１０７が接着剤１０９を介して接合されている。カバープレート１０７には、各溝１０２の浅くなった他端部と連通する凹部となるインク室１１１と、このインク室１１１の底部から溝１０２とは反対方向に貫通するインク供給口１１２とを有する。
【０００５】
また、圧電セラミックプレート１０１とカバープレート１０７との接合体の溝１０２が開口している端面には、ノズルプレート１１５が接合されており、ノズルプレート１１５の各溝１０２に対向する位置にはノズル開口１１７が形成されている。
【０００６】
なお、圧電セラミックプレート１０１のノズルプレート１１５とは反対側でカバープレート１０７とは反対側の面には、配線基板１２０が固着されている。配線基板１２０には、各電極１０５とボンディングワイヤ１２１等で接続された配線１２２が形成され、この配線１２２を介して電極１０５に駆動電圧を印加できるようになっている。
【０００７】
このように構成されるヘッドチップでは、インク供給口１１２から各溝１０２内にインクを充填し、所定の溝１０２の両側の側壁１０３に電極１０５を介して所定の駆動電界を作用させると、側壁１０３が変形して所定の溝１０２内の容積が変化し、これにより、溝１０２内のインクがノズル開口１１７から吐出する。
【０００８】
例えば、図１３に示すように、溝１０２ａに対応するノズル開口１１７からインクを吐出する場合には、その溝１０２ａ内の電極１０５ａ，１０５ｂに正の駆動電圧を印加すると共にそれぞれに対向する電極１０５ｃ，１０５ｄを接地するようにする。これにより、側壁１０３ａ，１０３ｂには溝１０２ａに向かう方向の駆動電界が作用し、これが圧電セラミックプレート１０１の分極方向と直交すれば、圧電厚みすべり効果により側壁１０３ａ，１０３ｂが溝１０２ａ方向に変形し、溝１０２ａ内の容積が減少して圧力が増加し、ノズル開口１１７からインクが吐出する。
【０００９】
ここで、図１４を参照して、上述したヘッドチップの製造方法、特に、溝１０２の形成方法について説明する。なお、図１４は、溝の形成方法を説明する図である。
【００１０】
図１４に示すように、圧電セラミックプレート１０１の一方面に、円盤状のダイスカッター（ダイシングブレード）Ａを面方向及び上下方向に移動させながら深溝２０２ａと浅溝２０２ｂとを交互に形成する。そして、深溝２０２ａはノズル開口１１７からインク滴を吐出させる際に駆動する領域となり、浅溝２０２ｂは溝１０２の側壁１０３に形成された電極１０５と配線基板１２０との接続を行う領域となる。
【００１１】
また、このようなヘッドチップの製造方法では、ダイスカッターＡを圧電セラミックプレート１０１の面方向に移動させ、さらに上下方向にも移動させているため、ダイスカッターＡの形状により深溝２０２ａの深さが除々に浅くなった領域が形成されてしまう。そして、このような深溝２０２ａの深さが除々に浅くなった領域がカバープレート１０７のインク室１１１と連通する各溝の境界部となり、この境界部からノズル開口１１７までの領域がポンプ部となる。なお、このようなポンプ部は、一般的に、ノズル開口１１７からインク滴を吐出させる際に駆動する領域、すなわち、インク吐出に寄与する領域となる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、各溝の境界部は、上述したポンプ部とは異なり、インク吐出に寄与しない領域となる。そして、従来のヘッドチップの構成では、ポンプ部の長さに対する境界部の長さの割合が比較的大きくなっている。例えば、φ５１．４ｍｍのダイスカッターを用いて深溝の全長を１１ｍｍ、深さを３６０ｎｍとした場合、ポンプ部の長さは６．７ｍｍとなり、境界部の長さは４．３ｍｍとなる。すなわち、境界部の長さは、ポンプ部の長さの半分よりも大きくなっている。このため、ヘッドチップを小型化することが比較的難しいという問題がある。
【００１３】
また、１ウェハ（１枚のセラミックウェハ）内での１個のヘッドチップに使用する領域が大きくなるため、１ウェハからの取り個数が実質的に少なくなってしまう。このため、所定個数のヘッドチップを製造しようとすると、材料費が嵩んでしまい、コスト高となるという問題がある。
【００１４】
さらに、ダイスカッターを圧電セラミックプレートの面方向に移動させ、更に上下方向にも移動させることにより深溝及び浅溝を形成しているため、溝の加工時間が増大し、製造コストが増大するという問題がある。
【００１５】
なお、圧電セラミックプレートの一方面上に、複数の溝が予め形成された他の圧電セラミックプレートを接合する方法も考えられるが、このような方法では、部品点数が多くなり製造コストが増大してしまうという問題がある。また、複数の溝が予め形成された圧電セラミックプレートは、剛性が非常に小さくなっているため、製造時の取り扱いに細心の注意を払う必要があり、製造作業が煩雑化するという問題もある。
【００１６】
本発明は、このような事情に鑑み、比較的容易に小型化することができ、且つコストを大幅に低減することができるヘッドチップ及びその製造方法並びにインクジェット式記録装置を提供することを課題とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、複数の溝が一方面側に並設された基板と、該基板の前記一方面側に接合されるカバープレートと、前記基板の一端面を封止すると共に前記溝のそれぞれに連通するノズル開口が設けられたノズルプレートとを具備し、前記溝内の側壁に設けられた電極に駆動電圧を印加することにより当該溝内の容積を変化させてその内部に充填されたインクを前記ノズル開口から吐出するヘッドチップにおいて、一体的に形成された基板に、前記溝を前記ノズル開口側である一端側から他端側に亘って複数設け、且つこれら各溝を画成する側壁の前記他端側に切り欠きを設け、この切り欠きにより形成された前記側壁端面に接合した封止部材により前記溝の他端面を封止したことを特徴とするヘッドチップにある。
【００１８】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記切り欠きの深さは前記溝の深さよりも浅く形成され、且つ各溝の前記側壁に形成された前記電極が前記切り欠きを形成した領域の前記溝の底面及びその両側の側壁表面にまで延設されていることを特徴とするヘッドチップにある。
【００１９】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記溝のそれぞれに連通するインク室が前記カバープレートに設けられており、前記溝のそれぞれは前記ノズル開口からインク滴を吐出させるために駆動する領域であるポンプ部と前記インク室に連通する領域である境界部とから構成され、且つ前記ポンプ部の長さに対する前記境界部の長さが１／２以下であることを特徴とするヘッドチップにある。
【００２０】
本発明の第４の態様は、第１又は２の態様において、前記溝のそれぞれに連通するインク室が前記封止部材に設けられており、前記溝のそれぞれは前記ノズル開口からインク滴を吐出させるために駆動する領域であるポンプ部と前記インク室に連通する領域である境界部とから構成され、且つ前記ポンプ部の長さに対する前記境界部の長さが１／２以下であることを特徴とするヘッドチップにある。
【００２１】
本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様において、前記側壁が前記溝の深さ方向の中央で分極方向が異なり、且つ前記電極が前記溝の側壁の全面に設けられていることを特徴とするヘッドチップにある。
【００２２】
本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様のヘッドチップを具備することを特徴とするインクジェット式記録装置にある。
【００２３】
本発明の第７の態様は、複数の溝が一方面側に並設された基板と、該圧電セラミックプレートの前記一方面側に接合されるカバープレートと、前記基板の一端面を封止すると共に前記溝のそれぞれに連通するノズル開口が設けられたノズルプレートとを具備し、前記溝内の側壁に設けられた電極に駆動電圧を印加することにより当該溝内の容積を変化させてその内部に充填されたインクを前記ノズル開口から吐出するヘッドチップの製造方法において、一体的に形成された基板の一端部から他端部側に亘って所定の深さで前記溝を形成する工程と、前記溝の側壁表面に電極を形成する工程と、前記基板の前記一方面側に前記カバープレートを接合する工程と、前記カバープレート及び前記側壁の上端部を前記溝の並設方向に亘って一部除去して当該側壁に切り欠きを形成する工程と、前記切り欠きにより形成された前記側壁端面に封止部材を接合して前記溝の他端面を封止する工程とを有することを特徴とするヘッドチップの製造方法にある。
【００２４】
本発明の第８の態様は、第７の態様において、前記電極を形成する工程では、前記側壁の一部を前記溝の並設方向に亘って除去することにより前記切り欠きの深さと同一又はそれより浅いクロス溝を形成した後、前記溝の側壁表面と前記クロス溝が形成された領域の前記溝の底面及びその両側の側壁表面とに前記電極を形成することを特徴とするヘッドチップの製造方法にある。
【００２５】
本発明の第９の態様は、第７又は８の態様において、前記切り欠きを形成する工程では、前記溝の側壁の上端部を除去することにより当該上端部の端面に形成された前記電極を各溝ごとに分離することを特徴とするヘッドチップの製造方法にある。
【００２６】
本発明の第１０の態様は、第９の態様において、前記側壁が前記溝の深さ方向の中央で分極方向が異なると共に、前記電極を形成する工程では、前記溝の前記側壁の全面に前記電極を形成することを特徴とするヘッドチップの製造方法にある。
【００２７】
本発明の第１１の態様は、第７〜１０の何れかの態様において、前記カバープレートに前記溝のそれぞれに連通するインク室が形成されており、前記溝のそれぞれは前記ノズル開口からインク滴を吐出させるために駆動する領域であるポンプ部と前記インク室に連通する領域である境界部とから構成され、且つ前記ポンプ部の長さに対する前記境界部の長さを１／２以下とすることを特徴とするヘッドチップの製造方法にある。
【００２８】
本発明の第１２の態様は、第７〜１０の何れかの態様において、前記封止基板に前記溝のそれぞれに連通するインク室が形成されており、前記溝のそれぞれは前記ノズル開口からインク滴を吐出させるために駆動する領域であるポンプ部と前記インク室に連通する領域である境界部とから構成され、且つ前記ポンプ部の長さに対する前記境界部の長さを１／２以下とすることを特徴とするヘッドチップの製造方法にある。
【００２９】
かかる本発明では、一体的に形成された基板の一方面側に複数の溝をノズル開口側である一端側から他端側に亘って設け、且つこれら各溝を画成する側壁の他端側に切り欠きを設け、この切り欠きにより形成された側壁端面に接合した封止部材によって溝の他端側を封止することにより、ヘッドチップを比較的容易に小型化することができる。これにより、コストを大幅に削減することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００３１】
（実施形態１）
図１は、本実施形態に係るヘッドチップユニットの分解斜視図であり、図２はヘッドチップの分解斜視図であり、図３は、ヘッドチップの断面図である。
【００３２】
図１に示すように、本実施形態のヘッドチップユニット１０は、ヘッドチップ２０と、このヘッドチップ２０の一方面側に設けられるベースプレート４０と、ヘッドチップ２０の他方面側に設けられるヘッドカバー５０と、ヘッドチップ２０を駆動するための駆動回路６１が搭載された配線基板６０とを有する。
【００３３】
ここで、ヘッドチップ２０について詳しく説明する。図２に示すように、ヘッドチップ２０を構成する圧電セラミックプレート２１は、一体的に形成されており、その一方面側には、複数の溝２２が並設され、各溝２２は、側壁２３でそれぞれ分離されている。具体的には、溝２２のそれぞれは、圧電セラミックプレート２１の一方面に、その一端側から他端側に亘って設けられている。そして、本実施形態では、圧電セラミックプレート２１の一方面に、従来のヘッドチップユニットの構造のような深溝及び浅溝からなる溝ではなく、所定の深さの溝２２が複数形成されている。なお、このような溝２２は、詳しくは後述するが、例えば、ダイスカッター（ダイシングブレード）等により形成される。
【００３４】
また、これら各溝２２を画成する側壁２３のそれぞれの他端側には、各溝２２の深さよりも浅く形成された切り欠き２４が設けられている。そして、本実施形態では、このような切り欠き２４により形成された側壁２３の各端面を各溝２２の並設方向に亘って連結するように板状の封止部材２５が接合されている。すなわち、封止部材２５は、圧電セラミックプレート２１の切り欠き２４と後述するカバープレート５０の端面とに接合されて、各溝２２の他端側の開口を封止している。これにより、各溝２２の他端側の開口からインクが漏洩してしまうのを防止することができる。なお、このような切り欠き２４も各溝２２と同じように、ダイスカッター等により形成される。
【００３５】
このような封止部材２５を形成する材料としては、耐インク性の材料を用いることが好ましく、例えば、プラスチック、樹脂及び金属等を挙げることができる。本実施形態では、プラスチックを用いた。なお、圧電セラミックプレート２１を形成している材料と同一のものを用いてもよい。また、封止部材２５の厚さｗは、例えば、１．０ｍｍ以下であることが好ましい（図３参照）。
【００３６】
なお、圧電セラミックプレート２１の切り欠き２４と封止部材２５との接合領域には、本実施形態では、例えば、接着剤２６ａが塗布されている。そして、この接着剤２６ａは、各溝２２の他端側の開口内部に埋設されている。これにより、各溝２２の他端側の開口を完全に塞ぐことができるが、インクが漏洩する虞がなけば、勿論、接着剤２６ａを設けなくてもよい。
【００３７】
ここで、各溝２２のそれぞれは、図３に示すように、後述するインク室３０と連通する領域である境界部２２ａと、この境界部２２ａからノズル開口２７までの領域であるポンプ部２２ｂとからなる。そして、ポンプ部２２ｂは、ノズル開口２７からインク滴を吐出させるために駆動する領域、すなわち、インク吐出に寄与する領域であり、境界部２２ａは反対にインク吐出に寄与しない領域である。また、ポンプ部２２ｂの長さ（ポンプ長）Ｘ、すなわち、境界部２２ａからノズル開口２７までの溝２２の長さは、一般的に、各種条件により設定されるものであり、一概に寸法を調整することは困難である。そこで、本実施形態では、境界部の長さＹを短くすることにより、ヘッドチップ２０の小型化を図った。
【００３８】
具体的には、本実施形態では、上述したように、圧電セラミックプレート２１の一方面側にノズル開口２７側である一端側から他端側に亘って複数の溝２２を設け且つこれら各溝２２を画成する側壁２３の他端側に切り欠き２４を設け、この切り欠き２４により形成された側壁２３の端面に接合した封止部材２５によって溝２２の他端側を封止した構造とすることにより、インク吐出に寄与しない領域である各溝２２の境界部２２ａの長さＹを短くするようにした。すなわち、ポンプ部２２ｂの長さＸに対する境界部２２ａの長さＹの割合を小さくした。これにより、ヘッドチップ２０を比較的容易に小型化することができる。
【００３９】
例えば、境界部２２ａの溝２２の長さＹは、ポンプ長Ｘの１／２以下であり、本実施形態では、境界部２２ａの長さＹを１．３ｍｍとし、ポンプ長Ｘを６．７ｍｍとした。これにより、本実施形態のヘッドチップ２０では、従来品（境界部の長さが４．３ｍｍのヘッドチップ）と比べて、境界部２２ａの長さＹを３ｍｍも短くすることができる。したがって、ヘッドチップ２０全体としては、従来品の大きさと比較して約３０％程度小型化することができた。
【００４０】
また、本実施形態では、１ウェハ（１枚のセラミックウェハ）の１個のヘッドチップ２０に使用する領域を比較的小さくできるため、１ウェハからの取り個数を多くすることができる。これにより、材料コストを低く抑えることができる。
【００４１】
また、本実施形態では、一体的に形成された一枚の圧電セラミックプレート２１を用いたので、部品点数を最小限に抑えることができるため、コストの削減を図れるという効果もある。
【００４２】
ここで、上述した各溝２２の両側壁２３の開口側表面、すなわち、圧電セラミックプレート２１の一方面側の表面には、本実施形態では、各溝２２の長手方向に亘って、駆動電界印加用の電極２８が設けられている。すなわち、各溝２２の両側壁２３の表面には、圧電セラミックプレート２１の一方面側から溝２２の深さ方向に向かって半分程度まで電極２８が形成されている。また、このような電極２８は、切り欠き２４が設けられた領域の溝２２の後端部の内面、すなわち、溝２２の底面及びその両側の側壁２３の側面にまで延設されている。そして、切り欠き２４が形成された領域の側壁２３の上端面には電極２８は存在せず、このような電極２８は、隣接する各溝２２毎に分離して設けられている。なお、各溝２２に形成される電極２８は、例えば、公知の斜め方向からの蒸着により形成される。
【００４３】
また、圧電セラミックプレート２１の切り欠き２４が設けられた領域、すなわち、各溝２２の底面及びその両側の側壁２３の側面に設けられた電極２８には、導電性接着剤２６ｂを介して、例えば、フレキブルプリンテッドサーキット（ＦＰＣ）等からなる外部配線７０が接続される。
【００４４】
なお、圧電セラミックプレート２１は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電体材料で形成されており、本実施形態では、その分極方向が厚さ方向に向かって一方向となっているものを用いた。
【００４５】
また、このような圧電セラミックプレート２１の一方面側、すなわち、各溝２２の開口側には、カバープレート２９が接合されている。このカバープレート２９には、各溝２２の他端部と連通する凹部となるインク室３０と、このインク室３０の底部から溝２２とは反対方向に貫通するインク供給口３１とを有する。
【００４６】
ここで、本実施形態では、各溝２２は、インクカートリッジに保持されたブラック（Ｂ）、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色のインクに対応したグループに分かれており、インク室３０及びインク供給口３１は、それぞれ４つずつ設けられている。
【００４７】
なお、カバープレート２９は、例えば、セラミックプレート、金属プレート等で形成することができるが、圧電セラミックプレート２１との接合後の変形等を考えると、熱膨張率の近似したセラミックプレートを用いるのが好ましい。
【００４８】
また、圧電セラミックプレート２１とカバープレート２９との接合体の溝２２が開口している端面には、ノズルプレート３２が接合されており、ノズルプレート３２の各溝２２に対向する位置にはノズル開口２７が形成されている。
【００４９】
本実施形態では、ノズルプレート３２は、圧電セラミックプレート２１とカバープレート２９との接合体の溝２２が開口している端面の面積よりも大きくなっている。このノズルプレート３２は、ポリイミドフィルムなどに、例えば、エキシマレーザ装置を用いてノズル開口２７を形成したものである。また、図示しないが、ノズルプレート３２の被印刷物に対向する面には、インクの付着等を防止するために撥水性を有する撥水膜が設けられている。
【００５０】
なお、本実施形態では、圧電セラミックプレート２１とカバープレート２９との接合体の溝２２が開口している端部の周囲には、ノズル支持プレート３３が配置されている。このノズル支持プレート３３は、ノズルプレート３２の接合体端面の外側と接合されて、ノズルプレート３２を安定して保持するためのものである。勿論、このノズル支持プレート３３は設けなくてもよい。
【００５１】
そして、このような構成のヘッドチップ２０は、まず、圧電セラミックプレート２１とカバープレート２９とを接合し、その接合体の端面にノズルプレート３２を接合する。次いで、ノズルプレート３２の外側面、及び圧電セラミックプレート２１とカバープレート２９との接合体にノズル支持プレート３３を嵌合接着することにより形成される。
【００５２】
ここで、図４〜図６を参照して、本実施形態に係るヘッドチップ２０の製造方法について詳細に説明する。なお、図４〜図５は、ヘッドチップの製造工程を説明する図である。また、図６は、図５（ａ）の要部拡大斜視断面図である。
【００５３】
まず、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、一体的に形成された圧電セラミックプレート２１（１枚のセラミックウェハ）を用意し、この圧電セラミックプレート２１の一方面にその一端部から他端部側に亘って所定の深さの溝２２を形成する。例えば、本実施形態では、圧電セラミックプレート２１の一方面に、円盤状のダイスカッターＡを用いて、所定の深さの溝２２を複数列形成する。
【００５４】
このように、本実施形態では、圧電セラミックプレート２１の一方面に、従来のヘッドチップのような深溝及び浅溝からなる溝ではなく、所定の深さの溝２２を形成するようにしたので、ダイスカッターＡを上下方向に移動させる必要はなく、従来の製法（例えば、ダイスカッターの面方向及び上下方向の併用）と比較して、圧電セラミックプレート２１に所定の溝２２を形成するのに要する加工時間を大幅に短縮、例えば、半分以下とすることができる。したがって、作業効率が飛躍的に向上し、製造コストを大幅に低減することができる。また、１チップ（１枚のセラミックウェハ）からの取り個数が実質的に増えて、材料コストを低く抑えることができる。これらのことから、製品及び製造のコストを大幅に低減することができる。
【００５５】
また、本実施形態では、一体的に形成された一枚の圧電セラミックプレート２１を用いたので、製造時の剛性を確保しつつ複数の溝２２を比較的容易に且つ確実に形成することができる。さらに、部品点数を最小限に抑えることができるため、コストの削減を図れるという効果もある。
【００５６】
次に、図４（ｃ）に示すように、圧電セラミックプレート２１の一方面に、ダイスカッター（図示なし）によって、各溝２２の並設方向に溝２２の深さよりも浅いクロス溝３４を形成する。例えば、本実施形態では、クロス溝３４は、後工程にて各溝２２の底面にも電極２８が形成されるように、各溝２２の深さよりも浅い所定の深さまで形成する。また、このようなクロス溝３４は、上述した切り欠き２４となり、後述するプロセスにて、封止部材２５が接合される領域となる。
【００５７】
なお、本実施形態のように、クロス溝３４を形成したのは、クロス溝３４が形成された領域の各溝２２の底面に電極２８を形成するためである。また、このようにして各溝２２の底面に形成された電極２８と、クロス溝３４が形成された領域以外の溝２２の側壁２３に形成された電極２８とを確実に導通させるためでもある。また、クロス溝３４の深さを各溝２２の深さよりも浅く形成したのは、後のプロセスにて、溝２２の側壁２３の上端面を削って電極２８を分離するためである。
【００５８】
次いで、図４（ｄ）に示すように、各溝２２の側壁２３の表面に電極２８を形成する。例えば、本実施形態では、斜め方向からの蒸着によって、各溝２２の両側壁２３の開口側表面に、電極２８を各溝２２の長手方向に亘って形成する。このような電極２８を形成する工程では、上述したように、クロス溝３４を所定の深さで形成したので、クロス溝３４の表面、すなわち、クロス溝３４が形成された領域の各溝２２の底面、側壁２３の上面及び側面に電極２８が形成される。
【００５９】
なお、実際には、予め圧電セラミックプレート２１の一方面にレジスト層（図示なし）を形成しておき、溝２２及びクロス溝３４を形成した後、レジスト層をマスクとして電極材料を成膜する。そして、レジスト層を除去（リフトオフ）することにより、所定形状の電極２８を形成する。
【００６０】
次に、図４（ｅ）に示すように、圧電セラミックプレート２１の一方面側に、インク室３０及びインク供給口３１が形成されたカバープレート２９を接合する。すなわち、各溝２２のクロス溝３４側とカバープレート２９のインク室３０とが連通するように、圧電セラミックプレート２１とカバープレート２９とを接合する。
【００６１】
次いで、図５（ａ）に示すように、クロス溝３４に対向するカバープレート２９の一部分と、クロス溝３４が形成された領域の側壁２３の上端部をダイスカッターにより取り除く。すなわち、圧電セラミックプレート２１のクロス溝３４が形成された領域を開口し、同時に、図６に示すように、隣接した側壁２３の上端面に形成された電極２８も除去することにより、各溝２２ごとに電極２８を分離する。これにより、各溝２２ごとの底面及びその両側の側壁２３の表面にだけ電極２８を残すことができる。そして、このように電極２８が分離されたクロス溝３４が、上述した切り欠き２４となる。
【００６２】
このように、本実施形態では、隣接した各溝２２の電極２８を分離し、且つ溝２２の底面及びその両側の側壁２３の表面に形成された電極２８だけを残すようにしたので、詳しくは後述するが、切り欠き２４が形成された領域の各溝２２の底面に形成された電極２８と外部配線７０とを個別に接続することができる。
【００６３】
なお、クロス溝３４が形成された領域の溝２２の上端面に、例えば、レジスト等のマスクパターンを形成して電極２８を形成しないようにすれば、側壁２３の上端部をダイスカッターにより取り除いて電極２８を分離する必要はない。したがって、この場合には、クロス溝３４が直接、切り欠き２４となる。
【００６４】
その後、図５（ｂ）に示すように、クロス溝３４に沿って、ダイスカッターにより圧電セラミックプレート２１を厚さ方向に分断する。すなわち、圧電セラミックプレート２１及びカバープレート２９との接合体を所定寸法に分割する。
【００６５】
次に、図５（ｃ）に示すように、切り欠き２４に、封止部材２５を接合する。例えば、本実施形態では、プラスチックからなる板状の封止部材２５を各溝２２の並設方向に亘ってクロス溝３４に接合する。
【００６６】
次いで、切り欠き２４と封止部材２５とを接合した領域には、本実施形態では、接着剤２６ａを塗布する。これにより、各溝２２の他端側の開口が接着剤２６ａにより完全に封止され、各溝２２からインクが漏洩してしまうのを確実に防止することができる。
【００６７】
その後は、圧電セラミックプレート２１及びカバープレートからなる接合体の各溝２２が開口する端面にノズルプレート３２を接合し、ノズルプレート３２の外側面、及び圧電セラミックプレート２１とカバープレート２９との接合体にノズル支持プレート３３を接合することで図１及び図２に示すようなヘッドチップ２０が完成する。
【００６８】
以下、図７を参照して、ヘッドチップユニット１０の製造方法について説明する。なお、図７は、ヘッドチップユニットの製造方法を説明する図である。
【００６９】
図７に示すように、このヘッドチップ２０と、ベースプレート４０、ヘッドカバー５０及び配線基板６０とを組み付けることによりヘッドチップユニット１０が形成される。
【００７０】
すなわち、図７（ａ）に示すように、上述した圧電セラミックプレート２１とカバープレート２９との接合体のノズル支持プレート３３の後端側には、圧電セラミックプレート２１側のアルミニウム製のベースプレート４０と、カバープレート２９側のヘッドカバー５０とが組み付けられる。ベースプレート４０とヘッドカバー５０とは、ベースプレート４０の係止孔４１にヘッドカバー５０の係止シャフト５１を係合することにより固定され（図１参照）、両者で圧電セラミックプレート２１とカバープレート２９との接合体を挟持する。なお、ヘッドカバー５０には、カバープレート２９のインク供給口３１のそれぞれに連通するインク導入路５２が設けられている。
【００７１】
そして、図７（ｂ）に示すように、圧電セラミックプレート２１の後端側に突出したベースプレート４０上には配線基板６０が固着される。ここで、配線基板６０上にはヘッドチップ２０を駆動するための駆動ＩＣを有する駆動回路６１が搭載され、この駆動回路６１が異方性導電膜６２を介して接続され、さらに、フレキブルプリンテッドサーキット（ＦＰＣ）等からなる外部配線７０を介してヘッドチップ２０の後端側の一方面上に引き出された各溝に対応する電極２８に接続され、これによってヘッドチップユニット１０が完成する。
【００７２】
以上、本実施形態に係るヘッドチップユニット１０について説明したが、このようなヘッドチップユニット１０は、実際には、例えば、インクカートリッジを保持するタンクホルダ８１に組み付けられてヘッドユニット８０が形成される。
【００７３】
このヘッドユニット８０を構成するタンクホルダ８１は、一方面が開口した略箱形形状をなし、インクカートリッジが着脱自在に保持可能なものである。また、底壁上面には、インクカートリッジの底部に形成された開口部と、インク導入路５２とを連結する連結部８２が設けられている。連結部８２は、例えば、ブラック（Ｂ）、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色のインク毎に設けられている。連結部８２内には図示しないインク流路が形成され、その開口となる連結部８２の先端には、フィルタ８３が設けられている。また、連結部８２内に形成されたインク流路は底壁の裏面側まで連通して形成され、各インク流路は、タンクホルダ８１の裏面側に設けられた流路基板８４内の図示しないインク流路を介して流路基板８４の側壁に開口するヘッド連結口８５に連通する。このヘッド連結口８５はタンクホルダ８１の側面側に開口し、当該側壁の底部には、上述したインクジェットヘッド１０を保持するヘッド保持部８６が設けられている。ヘッド保持部８６は、配線基板６０上に設けられた駆動回路６１を包囲する略コ字状に立設された包囲壁８７と、包囲壁８７内にあってインクジェットヘッド１０のベースプレート４０及び配線基板６０に設けられた係止孔４２と係合する係合シャフト８８が立設されている。
【００７４】
従って、このヘッド保持部８６にヘッドチップユニット１０を搭載してヘッドユニット８０が完成する。このとき、ヘッドカバー５０に形成されたインク導入路５２が流路基板８４のヘッド連結口８５に連結される。これにより、タンクホルダ８１の連結部８２を介してインクカートリッジから導入されたインクは、流路基板８４内のインク流路を通ってヘッドチップユニット１０のインク導入路５２に導入され、インク供給口３１を通りインク室３０及び溝２２内に充填される。
【００７５】
そして、このように形成されたヘッドユニット８０は、インクジェット式記録装置のキャリッジに搭載されて使用される。この使用態様の一例の概略を図９に示す。なお、図９は、本実施形態に係るインクジェット式記録装置の概略斜視図である。
【００７６】
図９に示すように、インクジェット式記録装置９０のキャリッジ９１は、一対のガイドレール９２ａ及び９２ｂ上に軸方向に移動自在に搭載されており、ガイドレール９２ａ、９２ｂの一端側に設けられてキャリッジ駆動モータ９３に連結されたプーリ９４ａと、他端側に設けられたプーリ９４ｂとに掛け渡されたタイミングベルト９５を介して搬送される。キャリッジ９１の搬送方向と直交する方向の両側には、ガイドレール９２ａ及び９２ｂに沿ってそれぞれ一対の搬送ローラ９６及び９７が設けられている。これらの搬送ローラ９６及び９７は、キャリッジ９１の下方に当該キャリッジ９１の搬送方向とは直交する方向に被記録媒体Ｓを搬送するものである。
【００７７】
キャリッジ９１上には、上述したヘッドユニット８０が搭載され、このヘッドユニット８０にはインクカートリッジが着脱自在に保持される。
【００７８】
このようなインクジェット式記録装置９０によると、被記録媒体Ｓを送りつつキャリッジ９１をその送り方向とは直交方向に走査することにより、ヘッドチップユニット１０によって被記録媒体Ｓ上に文字及び画像を記録することができる。
【００７９】
（他の実施形態）
以上、実施形態１について説明したが、ヘッドチップユニットの基本的な構成は特に限定されるものではない。
【００８０】
例えば、上述した実施形態１では、分極方向が厚さ方向に向かって一方向の圧電セラミックプレート２１を例示して説明したが、これに限定されず、側壁の厚さ方向の略中央で分極方向が異なる圧電セラミックプレートであってもよい。この場合には、各溝の内壁表面、すなわち、各溝の底面及び側壁表面の全体に亘って電極が設けられている。そして、この電極に電圧を印加することで側壁に電界を印加すると、側壁の全体が同一方向に撓み変形する。これにより、側壁に溝の深さの略中央となる深さに電極を設けるのに比べて側壁の変形量を大きくすることができると共に同一の変形量とするのに低い電圧で駆動することができる。
【００８１】
また、このような圧電セラミックプレートを用いたヘッドチップの製造方法では、圧電セラミックプレートの一方面に複数の溝を形成した後、各溝の側壁の全面に電極を形成する際に一緒に溝の底面にも電極を形成する。このため、電極形成の前に、各溝の底面及びその両側の側壁の表面に電極を設けるためのクロス溝を形成する作業工程が不要となる。すなわち、上述した実施形態１で説明したクロス溝を形成する工程を省略できる。そして、このような製造方法では、例えば、カバープレートの一部を除去する際に、一緒に圧電セラミックプレートの一方面を除去して切り欠きを形成すればよい。なお、その他の工程については、上述した実施形態１と同一である。
【００８２】
このような構成としても、上述した実施形態１と同様の効果を得ることができる。また、クロス溝を形成する工程を省略できるため、製造工程を簡略化できる。これにより、コストを更に低減することもできる。
【００８３】
また、上述した実施形態１では、カバープレート２９にインク室３０及びインク供給口３１を設けるようにしたが、これに限定されず、例えば、図１０に示すように、圧電セラミックプレート２１Ａの切り欠き２４Ａに接合される封止部材２５Ａにインク室３０Ａ及びインク供給口３１Ａを設けるようにしてもよい。なお、図１０は、他の実施形態に係るヘッドチップの断面図である。
【００８４】
このような構造としても、上述した実施形態１と同様の効果を得ることができる。また、各溝２２Ａのノズル開口とは反対側でインク室３０Ａと連通するような構造とすることにより、各溝２２Ａの境界部となる領域を更に小さくすることができ、ヘッドチップ２０Ａを更に小型化することができる。なお、このようなヘッドチップ２０Ａの構造では、圧電セラミックプレート２１Ａの一方面にはインク室及びインク供給口が形成されていないカバープレート２９Ａが接合される。
【００８５】
さらに、上述した実施形態１では、板状の封止部材２５を切り欠き２４に接合するようにしたが、各溝の開口を確実に封止するものであれば特に限定されず、封止部材として、例えば、フィルムや接着剤等を切り欠きに接合するようにしてもよい。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、一体的に形成された基板の一方面側に複数の溝をノズル開口側である一端側から他端側に亘って設け、且つこれら各溝を画成する側壁の他端側には切り欠きを設け、この切り欠きにより形成された側壁端面に接合した封止部材によって溝の他端側を封止するようにしたので、ヘッドチップを比較的容易に小型化することができる。これにより、コストを大幅に削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係るヘッドチップユニットの分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係るヘッドチップの分解斜視図である。
【図３】本発明の実施形態１に係るヘッドチップの断面図である。
【図４】本発明の実施形態１に係るヘッドチップの製造方法を説明する図である。
【図５】本発明の実施形態１に係るヘッドチップの製造方法を説明する図である。
【図６】本発明の実施形態１に係る図５（ａ）の要部拡大斜視断面図である。
【図７】本発明の実施形態１に係るヘッドチップユニットの組み立て工程を示す斜視図である。
【図８】本発明の実施形態１に係るヘッドユニットの分解斜視図である。
【図９】本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録装置の概略斜視図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係るヘッドチップの断面図である。
【図１１】従来技術に係るヘッドチップの概要を示す分解斜視図である。
【図１２】従来技術に係るヘッドチップの概要を示す断面図である。
【図１３】従来技術に係るヘッドチップの概要を示す断面図である。
【図１４】従来技術に係る溝の形成方法を説明する図である。
【符号の説明】
１０　ヘッドチップユニット
２０　ヘッドチップ
２１　圧電セラミックプレート
２２　溝
２３　側壁
２４　切り欠き
２５　封止部材
２７　ノズル開口
３２　ノズルプレート
４０　ベースプレート
５０　ヘッドカバー
６０　配線基板
７０　外部配線
８０　ヘッドユニット
【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】
2004074735.tif 000012
【図１１】
2004074735.tif 000013
【図１２】
2004074735.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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