(57)【要約】【課題】各チャネル部内の駆動電極と駆動回路からの配線との電気的接続を簡単に行うことのできる、生産性の高い高密度のインクジェットヘッドの提供。【解決手段】圧電素子からなる駆動壁とチャネル部１５１〜１５４とが交互に並設されると共に前面及び後面にそれぞれチャネル部１５１〜１５４の出口と入口とが対向状に配置され、且つ前記駆動壁と前記チャネル部１５１〜１５４とが上下方向に複数段に形成されてなるヘッドチップ１のうちの上下に隣り合う２段の各チャネル部の駆動電極と電気的に接続される第１の配線を、各段毎にヘッドチップ１の前面と後面とに振り分け、該前面及び後面を介してそれぞれ上面又は下面のいずれか一方の面まで引き出し、前記ヘッドチップ１の上下面に固着される上側基板３又は前記下側基板４に形成された第２の配線３１，３２，４１，４２と電気的に接続することによりインクジェットヘッドの後方に延ばす。【選択図】          図２
2005014322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子からなる駆動壁とチャネル部とが交互に並設されると共に前面及び後面にそれぞれチャネル部の出口と入口とが対向状に配置され、且つ前記駆動壁と前記チャネル部とが上下方向に複数段に形成されてなるヘッドチップの上面及び下面に、前記チャネル部の長さよりも長尺に形成された上側基板及び下側基板がそれぞれ固着されて前記チャネル部の後方側に延びており、
前記両基板の間に亘って前記ヘッドチップの後面に各チャネル部にインクを供給するインク供給室を形成するためのインク供給室形成部材が設けられてなり、
前記ヘッドチップの外面には、各チャネル部の駆動電極と電気的に接続される第１の配線がそれぞれ引き出されており、
前記各第１の配線のうち、前記ヘッドチップの上下に隣り合う２段の各チャネル部の駆動電極と電気的に接続される第１の配線は、各段毎にヘッドチップの前面と後面とに振り分けられ、該前面及び後面を介してそれぞれ上面又は下面のいずれか一方の面まで引き出されており、
前記各第１の配線が引き出された前記ヘッドチップの上面又は下面に固着される前記上側基板又は前記下側基板には、前記各第１の配線の各々と電気的に接続される第２の配線がそれぞれ形成されており、
前記各第２の配線のうち、一端が前記各第１の配線のうちの前記ヘッドチップの前面又は後面のいずれか一方の面を介して引き出された方と電気的に接続される第２の配線の他端は、前記ヘッドチップとの固着面から外面に引き出されていると共に、前記各第２の配線のうち、一端が前記各第１の配線のうちの前記ヘッドチップの前面又は後面のいずれか他方の面を介して引き出された方と電気的に接続される第２の配線の他端は、前記ヘッドチップとの固着面側において後方に延び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】
前記インク供給室形成部材には、一端が前記ヘッドチップとの固着面側において後方に延びている第２の配線の他端と電気的に接続される第３の配線が形成されてヘッド表面に露出し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】
前記インク供給室形成部材は、前記第２の配線が外面と前記ヘッドチップとの固着面側との両面に形成された前記上側基板又は前記下側基板よりも後方にはみ出したはみ出し部を有しており、前記第３の配線の他端は、前記はみ出し部においてヘッド表面に露出していることを特徴とする請求項２記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記インク供給室形成部材は、前記上側基板と前記下側基板との間に亘って前記ヘッドチップの後面を包囲するように設けられた壁部により形成され、前記両基板及び前記壁部で囲まれる空間によって、前記インク供給室を形成してな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】
前記駆動電極、前記インク供給室に臨む第１の配線及び前記第２の配線の表面に電極保護膜が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
前記ヘッドチップにおける駆動壁以外の部材、前記上側基板及び前記下側基板のうちの少なくとも一つが、窒化アルミを成分に含むセラミックス、圧電材料及び液晶ポリマーのうちから選ばれるいずれかの材料からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項７】
前記ヘッドチップにおける駆動壁以外の部材、前記上側基板及び前記下側基板のうちの少なくとも一つの熱膨張係数が、前記圧電素子の熱膨張係数の±２×１０−６／℃であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【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ヘッドに関し、詳しくは、圧電素子からなる駆動壁とチャネル部とが交互に並設されると共に前面及び後面にそれぞれチャネル部の出口と入口とが対向状に配置され、前記駆動壁に電圧を印加することにより該駆動壁をせん断変形させてチャネル部内のインクを吐出させるようにしたヘッドチップを有するインクジェットヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、チャネル部を区画する駆動壁に電圧を印加することにより該駆動壁をせん断変形させてチャネル部内のインクを吐出させるようにしたシェアモード型のインクジェットヘッドとして、インクを吐出させるためのアクチュエータを、圧電素子からなる駆動壁とチャネル部とが交互に並設されると共に前面及び後面にそれぞれチャネル部の出口と入口とが対向状に配置される所謂ハーモニカ型のヘッドチップにより構成することで、１枚のウェハーからの取り数が多く、極めて生産性を向上させたインクジェットヘッドが公知である（特許文献１〜３）。
【０００３】
このようなインクジェットヘッドのチャネル部は、その入口から出口に亘る長さ方向で大きさと形状がほぼ変わらないストレートタイプとなり、その後方側には、チャネル部にインクを供給するためのインク供給室を構成するインク供給室形成部材としてのインクマニホールドが固着されるため、各駆動壁に形成された駆動電極に電圧を印加するための配線を駆動回路と電気的に接続させることが困難である。
【０００４】
特に、近年、より高画質、高精細の画像を記録するために、ノズルの高密度化が進んでおり、駆動壁とチャネル部とを上下方向に多段状に形成することで、ノズル面に複数のノズル列を形成して高密度化を図ったヘッドチップ構造を有するインクジェットヘッドも考えられており、特に上下方向に３段以上に構成されたヘッドチップの場合、その中程に位置する各駆動電極に電圧を印加するための配線を駆動回路と電気的に接続させることがますます困難となる問題があった。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１０３６１２号公報
【特許文献２】特開２００２−１０３６１４号公報
【特許文献３】特開２００２−２１０９５５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の課題は、各チャネル部内の駆動電極と駆動回路からの配線との電気的接続を簡単に行うことのできる、生産性の高い高密度のインクジェットヘッドを提供することにある。
【０００７】
本発明の他の課題は、本明細書の以下の記載により明らかになる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、圧電素子からなる駆動壁とチャネル部とが交互に並設されると共に前面及び後面にそれぞれチャネル部の出口と入口とが対向状に配置され、且つ前記駆動壁と前記チャネル部とが上下方向に複数段に形成されてなるヘッドチップの上面及び下面に、前記チャネル部の長さよりも長尺に形成された上側基板及び下側基板がそれぞれ固着されて前記チャネル部の後方側に延びており、前記両基板の間に亘って前記ヘッドチップの後面に各チャネル部にインクを供給するインク供給室を形成するためのインク供給室形成部材が設けられてなり、前記ヘッドチップの外面には、各チャネル部の駆動電極と電気的に接続される第１の配線がそれぞれ引き出されており、前記各第１の配線のうち、前記ヘッドチップの上下に隣り合う２段の各チャネル部の駆動電極と電気的に接続される第１の配線は、各段毎にヘッドチップの前面と後面とに振り分けられ、該前面及び後面を介してそれぞれ上面又は下面のいずれか一方の面まで引き出されており、前記各第１の配線が引き出された前記ヘッドチップの上面又は下面に固着される前記上側基板又は前記下側基板には、前記各第１の配線の各々と電気的に接続される第２の配線がそれぞれ形成されており、前記各第２の配線のうち、一端が前記各第１の配線のうちの前記ヘッドチップの前面又は後面のいずれか一方の面を介して引き出された方と電気的に接続される第２の配線の他端は、前記ヘッドチップとの固着面から外面に引き出されていると共に、前記各第２の配線のうち、一端が前記各第１の配線のうちの前記ヘッドチップの前面又は後面のいずれか他方の面を介して引き出された方と電気的に接続される第２の配線の他端は、前記ヘッドチップとの固着面側において後方に延びていることを特徴とするインクジェットヘッドである。
【０００９】
請求項２記載の発明は、前記インク供給室形成部材には、一端が前記ヘッドチップとの固着面側において後方に延びている第２の配線の他端と電気的に接続される第３の配線が形成されてヘッド表面に露出し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。
【００１０】
請求項３記載の発明は、前記インク供給室形成部材は、前記第２の配線が外面と前記ヘッドチップとの固着面側との両面に形成された前記上側基板又は前記下側基板よりも後方にはみ出したはみ出し部を有しており、前記第３の配線の他端は、前記はみ出し部においてヘッド表面に露出していることを特徴とする請求項２記載のインクジェットヘッドである。
【００１１】
請求項４記載の発明は、前記インク供給室形成部材は、前記上側基板と前記下側基板との間に亘って前記ヘッドチップの後面を包囲するように設けられた側壁部により形成され、前記両基板及び前記側壁部で囲まれる空間によって、前記インク供給室を形成してな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。
【００１２】
請求項５記載の発明は、前記駆動電極、前記インク供給室に臨む第１の配線及び前記第２の配線の表面に電極保護膜が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェットヘッドである。
【００１３】
請求項６記載の発明は、前記ヘッドチップにおける駆動壁以外の部材、前記上側基板及び前記下側基板のうちの少なくとも一つが、窒化アルミを成分に含むセラミックス、圧電材料及び液晶ポリマーのうちから選ばれるいずれかの材料からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のインクジェットヘッドである。
【００１４】
請求項７記載の発明は、前記ヘッドチップにおける駆動壁以外の部材、前記上側基板及び前記下側基板のうちの少なくとも一つの熱膨張係数が、前記圧電素子の熱膨張係数の±２×１０−６／℃であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のインクジェットヘッドである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００１６】
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は図１の（ｉｉ）−（ｉｉ）線に沿うインクジェットヘッドの縦断面図、図３（ａ）はヘッドチップの正面図、（ｂ）はヘッドチップの背面図である。
【００１７】
図中、Ａはインクジェットヘッド、１はヘッドチップ、２はヘッドチップ１の前面に固着されたノズルプレート、３はヘッドチップ１の上面に固着された上側基板、４はヘッドチップ１の下面に固着された下側基板、５はインク供給室形成部材である。
【００１８】
なお、本明細書においては、ヘッドチップからインクが吐出される側を「前」、その反対側を「後」とし、それぞれの面を「前面」、「後面」という。また、本明細書においては、ヘッドチップから見て上側基板が固着される側を「上」、下側基板が固着される側を「下」とし、ヘッドチップにおいて並設されるチャネル部を挟んで上下に位置する外側面をそれぞれ「上面」、「下面」という。
【００１９】
ヘッドチップ１は、詳細には図３に示すように、ヘッドチップ１を構成する上下２枚のカバー基板１１、１１の間に圧電素子１２からなる駆動壁１４（１４１〜１４４）とチャネル部１５（１５１〜１５４）とが図示左右方向に沿って交互に並設されることによって構成される段が、上下方向に複数段に形成されている。図示例では各段に４つのチャネル部１５と５つの駆動壁１４とが形成され、それらが上下方向に４段（ａ１〜ａ４）に形成されているものを例示している。なお、各チャネル部１５１〜１５４は、各段ａ１〜ａ４毎に半ピッチずつずれている。
【００２０】
圧電素子１２に用いられる圧電材料としては、電圧を加えることにより変形を生じる公知の圧電材料を用いることができ、有機材料からなる基板、非金属製の基板等がある。特に、非金属製の圧電材料基板が好ましく、成形、焼成等の工程を経て形成される圧電セラミックス基板、又は成形、焼成を必要としないで形成される基板等がある。
【００２１】
非金属製の圧電材料基板において、成形、焼成等の工程を経て形成される圧電セラミックス基板としては、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）が好ましい。さらにＢａＴｉＯ３、ＺｎＯ、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３等を用いてもよい。
【００２２】
ＰＺＴとしては、ＰＺＴ（ＰｂＺｒＯ３−ＰｂＴｉＯ３）と、第三成分添加ＰＺＴがある。添加する第三成分としてはＰｂ（Ｍｇ１／２Ｎｂ２／３）Ｏ３、Ｐｂ（Ｍｎ１／３Ｓｂ２／３）Ｏ３、Ｐｂ（Ｃｏ１／３Ｎｂ２／３）Ｏ３等がある。
【００２３】
また、非金属製の圧電材料基板において、成形、焼成を必要としないで形成される基板としては、例えば、ゾル−ゲル法、積層基板コーティング法等で形成することができる。
【００２４】
圧電素子１２は、２枚の圧電材料基板１２ａ、１２ｂを分極方向を互いに反対に向けて接合してなる。これにより圧電素子１２に複数列の溝を並設することで、分極方向が互いに反対方向となる駆動壁１４が形成される。
【００２５】
圧電材料基板１２ａと１２ｂを接合する手段としては、接着剤を用いた接合を採用できるが、接合可能であれば、特にこれに限定されない。接着剤を用いて接合する場合、その接着剤層の硬化後の厚みは、１〜１０μｍの範囲が好ましい。
【００２６】
なお、図示していないが、カバー基板１１の代わりに圧電材料基板１２ａ又は１２ｂの一方を厚手のものとし、他方の圧電材料基板１２ａ又は１２ｂ側から一方の圧電材料基板１２ａ又は１２ｂの中途部までに亘って平行な複数列の溝を形成することで、上記同様の駆動壁１４を形成するようにしてもよい。
【００２７】
各チャネル部１５の形状は、両側壁が垂直方向（上下方向）に向いており、そして互いに平行である。また、その入口から出口に亘る長さ方向で大きさと形状がほぼ変わらないストレートタイプである。このようにチャネル部１５がストレートタイプであることにより、泡抜けが良く、電力効率が高く、発熱が少なく、高速応答性が良いインクジェットヘッドとすることができる。
【００２８】
各駆動壁１４には、各チャネル部１５内に臨んで駆動電極１６（１６１〜１６４）が形成されている。駆動電極１６を形成する金属は、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｏ（コバルト）、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）等があるが、ＮｉやＣｕが好ましく、特に好ましくはＮｉである。
【００２９】
駆動電極１６の形成は、蒸着法、スパッタリング法、めっき法、ＣＶＤ（化学気相反応法）等の真空装置を用いた方法等が挙げられるが、めっき法によるものが好ましく、特に無電解めっきにより形成されることが好ましい。無電解めっきによれば、均一且つピンホールフリーの金属被膜からなる電極を形成することができる。
【００３０】
無電解めっきによる電極形成においては、Ｎｉ−Ｐ（リン）めっき又はＮｉ−Ｂ（ホウ素）めっきを単独で使用してもよいし、あるいはＮｉ−ＰとＮｉ−Ｂを重層してもよい。Ｎｉ−ＰめっきはＰ含量が高くなると電気抵抗が増大するので、Ｐ含量が１〜数％程度がよい。Ｎｉ−ＢめっきのＢ含量は、普通１％以下なので、Ｎｉ−ＰよりＮｉ含量が多く、電気抵抗が低く、且つ、外部の配線との接続性が良いため、Ｎｉ−ＰよりＮｉ−Ｂの方が好ましいが、Ｎｉ−Ｂは高価なので、Ｎｉ−ＰとＮｉ−Ｂを組み合わせることも好ましい。更に、Ｎｉ−Ｐめっき又はＮｉ−Ｂめっきを下層として、その上層にＡｕ（金）を電解めっき又は蒸着により形成してもよい。めっき膜の厚みは０．５〜５μｍの範囲が好ましい。
【００３１】
ヘッドチップ１には、上面及び下面、すなわち上側基板３及び下側基板４との各固着面に、各駆動壁１４に形成された各駆動電極１６と電気的に接続される第１の配線１７１〜１７４が引き出されている。
【００３２】
各第１の配線１７１〜１７４は、複数段からなるヘッドチップ１のうち、上下に隣り合う２段の各チャネル部１５の各駆動電極１６と電気的に接続され、各段毎にヘッドチップ１の前面と後面とに振り分けられて、上側基板３及び下側基板４との固着面にまで引き出されている。図示例では、上側基板３側に位置する２段（ａ１、ａ２）の各駆動電極１６１と１６２のうち、最も上段（ａ１）の駆動電極１６１と電気的に接続される第１の配線１７１は、ヘッドチップ１の後面においてその直上のカバー基板１１の後端面を通って上面に引き出され、その下段（ａ２）の駆動電極１６２と電気的に接続される第１の配線１７２は、ヘッドチップ１の前面においてその上段（ａ１）の各駆動壁１４１の前端面を通って上面に引き出されている。また、下側基板４側に位置する２段（ａ３、ａ４）の駆動電極１６３と１６４のうち、最も下段（ａ４）の駆動電極１６４と電気的に接続される第１の配線１７４は、ヘッドチップ１の後面においてその直下のカバー基板１１の後端面を通って下面に引き出され、その上段（ａ３）の駆動電極１６３と電気的に接続される第１の配線１７３は、ヘッドチップ１の前面においてその下段（ａ４）の各駆動壁１４４の前端面を通って下面に引き出されている。
【００３３】
また、反対に、第１の配線１７２、１７３がヘッドチップ１の後面を通り、第２の配線１７１、１７４がヘッドチップ１の前面を通るようにしてもよい。
【００３４】
なお、ヘッドチップ１の前面及び後面を通って上面及び下面にまで引き出された各第１の配線１７１〜１７４は、図１に示すように、上面及び下面の各面において互いに接することのないように離間している。
【００３５】
ヘッドチップ１の上面及び下面にそれぞれ固着される上側基板３及び下側基板４は、ヘッドチップ１の幅（チャネル部１５の並設方向の長さ）とほぼ同幅で、且つヘッドチップ１の長さ（ヘッドチップ１の前面から後面に亘る長さ）よりも十分に長尺な基板からなり、その表面には、ヘッドチップ１の上面及び下面にまで引き出された各第１の配線１７１〜１７４に対応して同ピッチで、それぞれ第２の配線３１、３２、４１、４２が平行に形成されている。
【００３６】
すなわち、上側基板３において、第１の配線１７１と電気的に接続される第２の配線３１は、ヘッドチップ１との固着面側である上側基板３の下面（内面）に、各第１の配線１７１に対応して同数、同ピッチで、該上側基板３の後方に延び、後端にまで形成されており、第１の配線１７２と電気的に接続される第２の配線３２は、同じく上側基板３の下面（内面）に各第１の配線１７１に対応して同数、同ピッチで形成され、それが上側基板３の前端面を通って上面に引き出され、ヘッドチップ１との固着面の反対面側である上側基板３の上面（外面）の後方に延び、後端にまで形成されている。
【００３７】
更に、下側基板４において、第１の配線１７３と電気的に接続される第２の配線４１は、ヘッドチップ１との固着面側である下側基板４の上面（内面）に、各第１の配線１７３に対応して同数、同ピッチで形成され、それが下側基板４の前端面を通ってヘッドチップ１との固着面の反対面側である下面（外面）に引き出され、該下側基板４の下面（外面）の後方に延び、後端にまで形成されており、第１の配線１７４と電気的に接続される第２の配線４２は、同じく下側基板４の上面（内面）に各第１の配線１７４に対応して同数、同ピッチで、該下側基板４の後方に延び、後端にまで形成されている。
【００３８】
これら各上側基板３及び下側基板４は、その前端面がヘッドチップ１の前面と面一となるように、且つ、各第２の配線３１、３２、４１、４２をヘッドチップ１の各第１の配線１７１〜１７４と対向させ、第１の配線１７１〜１７４とそれに対応する第２の配線３１、３２、４１、４２とが電気的に接続するようにヘッドチップ１の上面及び下面に接着剤や異方性導電フィルム等を用いて固着されている。
【００３９】
これによりヘッドチップ１は、該ヘッドチップ１の後方側に張り出した上側基板３及び下側基板４によって上下から挟み付けられた状態とされ、これら上側基板３及び下側基板４によって、各駆動電極１６１〜１６４と電気的に接続される配線が、ヘッドチップ１からその後方側まで引き出されている。
【００４０】
ノズルプレート２は、上側基板３及び下側基板４がそれぞれ固着されたヘッドチップ１の前面側に固着されている。ノズルプレート２には、各チャネル部１５に対応するノズル孔２１が開設されている。
【００４１】
インク供給室形成部材５は、上側基板３と下側基板４との間においてヘッドチップ１の後面に設けられ、該ヘッドチップ１の後面側において各チャネル部１５にインクを供給するためのインク供給室を構成している。ここでは、インク供給室形成部材５は、ポリイミド、ポリカーボネート等のエンジニアリングプラスチックと呼ばれる高機能樹脂またはセラミック材料により、上側基板３と下側基板４との間に亘って前記ヘッドチップ１の後面を包囲するように設けられた平面視略コ字型を呈する囲い壁部（側壁５ａ、５ｂ及び後壁５ｃ）によって形成されている。これによりヘッドチップ１の後面側には、上下が上側基板３と下側基板４とによって覆われると共に側面がこのインク供給室形成部材５を構成する囲い壁部の側壁５ａ、５ｂ及び後壁５ｃによって閉鎖された空間が形成され、この空間によって各チャネル部１５にインクを供給するためのインク供給室５１が構成される。
【００４２】
このように上側基板３と下側基板４との間に亘ってヘッドチップ１の後面を包囲するように設けられた側壁５ａ、５ｂ及び後壁５ｃからなる壁部によってインク供給室５１が構成されることで、インク供給室形成部材５とヘッドチップ１との固着部位は、側壁５ａ、５ｂの前端面と固着されるヘッドチップ１の両側端部との極く一部の領域のみで済む利点がある。
【００４３】
すなわち、従来一般に、インク供給室を構成するためのインク供給室形成部材（インクマニホールド）は、一面が開口する箱型状の部材を、該開口がヘッドチップの後面においてチャネル部の周囲を囲む全域に対して固着されるようになっているため、その固着面となる上下のカバー基板を含む全域に糊代を確保する必要がある。従って、この糊代の確保のために、カバー基板を余計に大きく形成しなくてはならず、ヘッドチップを無駄に大きくする必要がある。しかも、チャネル部にかからないようカバー基板の厚みに相当する極めて微小なスペースにも接着剤を塗布する必要があるため、塗布作業も面倒である上に、接着剤がチャネル部にはみ出すおそれすらもある。
【００４４】
しかし、本実施形態に示すように、上側基板３と下側基板４との間に亘って壁部（側壁５ａ、５ｂ及び後壁５ｃ）を設けることによってインク供給室５１を形成することで、チャネル部１５の周囲のカバー基板１１の全域にまで接着剤を塗布する必要がなく、このため、インク供給室５１を形成するためにヘッドチップ１を無駄に大きく形成する必要も、微小スペースへの接着剤の塗布作業もほとんど不要となり、生産性の向上を図ることができるようになり、本発明において好ましい態様である。
【００４５】
なお、５２はインク供給室５１内にインクを流入させるための流入口であり、これによりインク供給室５１はインクマニホールドとして機能する。このインク供給室５１は、図示しないが、ゴミの流入を防ぐためにフィルターを内蔵している。
【００４６】
本実施形態に示すインク供給室形成部材５は、その後壁５ｃが上側基板３及び下側基板４よりも後方にはみ出しており、はみ出し部５３が形成された好ましい態様を示している。インク供給室形成部材５の後方側には、上記上側基板３及び下側基板４との固着面と同一面が、該上側基板３及び下側基板４からはみ出して上方及び下方に一部露出している。
【００４７】
このインク供給室形成部材５には、一端が上記各第２の配線３１、３２、４１、４２のうち、上側基板３の下面及び下側基板４の上面、即ち上側基板３と下側基板４の各内面においてそれぞれ後端まで延びて形成された第２の配線３１、４２と電気的に接続されると共に、他端が該インク供給室形成部材５において外部に露出する面にまで引き出された第３の配線５４１、５４２が形成されている。ここでは、一方の第３の配線５４１は、インク供給室形成部材５の上面において、第２の配線３１と同数且つ同ピッチで、平行に形成され、該インク供給室形成部材５のはみ出し部５３の上面まで引き出されている。また、他方の第３の配線５４２は、インク供給室形成部材５の下面において、第２の配線４２と同数且つ同ピッチで、平行に形成され、該インク供給室形成部材５のはみ出し部５３の下面まで引き出されている。このような第３の配線５４１、５４２は、インク供給室形成部材５にパターニングを行い、無電解めっき法等を用いて金属を析出させることにより形成することができる。
【００４８】
これにより、ヘッドチップ１の各段の各駆動電極１６１〜１６４と電気的に接続される配線は、上側基板３の上面、下側基板４の下面、インク供給室形成部材５のはみ出し部５３の上面及び下面の各面においてヘッド表面に露出するため、ヘッドチップ１の上下方向の中程に位置する２段目、３段目の駆動電極であっても、インクジェットヘッドＡの外部において駆動回路と電気的に接続することが容易に可能となる。
【００４９】
すなわち、このインクジェットヘッドＡには、ヘッドチップ１の各段ａ１〜ａ４に対応して、各々駆動回路と電気的に接続している４枚の配線基板６１〜６４が接合される。配線基板６１は、上側基板３の上面において、その下面に形成された配線６１１と上側基板３の上面に引き出された第２の配線３２とが電気的に接続するように異方性導電フィルムにより接合され、インクジェットヘッドＡの後方に延びている。配線基板６２は、インク供給室形成部材５のはみ出し部５３の上面において、その下面に形成された配線６２１とインク供給室形成部材５のはみ出し部５３の上面に引き出された第３の配線５４１とが電気的に接続するように異方性導電フィルムにより接合され、インクジェットヘッドＡの後方に延びている。配線基板６３は、下側基板４の下面において、その上面に形成された配線６３１と下側基板４の下面に引き出された第２の配線４１とが電気的に接続するように異方性導電フィルムにより接合され、インクジェットヘッドＡの後方に延びている。配線基板６４は、インク供給室形成部材５のはみ出し部５３の下面において、その上面に形成された配線６４１とインク供給室形成部材５のはみ出し部５３の下面に引き出された第３の配線５４２とが電気的に接続するように異方性導電フィルムにより接合され、インクジェットヘッドＡの後方に延びている。
【００５０】
このように配線基板６１、６３は上側基板３と下側基板４の各外面を利用して固着され、配線基板６２、６４は、インク供給室形成部材５のはみ出し部の上面及び下面を利用して固着されるため、全ての配線基板６１〜６４の引き出し方向を後方に揃えることができると共に、これら配線基板６１〜６４との電気的接続により、インクジェットヘッドＡは駆動回路と電気的に接続され、各駆動電極１６１〜１６４への電圧印加が可能とされる。
【００５１】
駆動回路との電気的接続を行うための配線基板６１〜６４はフレキシブル配線基板（ＦＰＣ）であることが好ましい。また、各配線基板６１〜６４には、図示しないが、駆動ＩＣが実装されていると、接続端子数の削減化を図れるために好ましい。
【００５２】
ヘッドチップ１における駆動壁１４以外の部材（本実施形態ではカバー基板１１）、上側基板３及び下側基板４のうちの少なくとも一つは、窒化アルミを成分に含むセラミックス、圧電材料及び液晶ポリマーのうちから選ばれるいずれかの材料からなることが好ましい。これにより放熱特性が優れ、また、温度変化に対して安定なインクジェットヘッドを得ることができる効果がある。
【００５３】
また、上記ヘッドチップ１における駆動壁１４以外の部材（本実施形態ではカバー基板１１）、上側基板３及び下側基板４のうちの少なくとも一つの熱膨張係数が、駆動壁１４を構成する圧電素子１２の熱膨張係数の±２×１０−６／℃であることが更に好ましい。熱膨張係数をこの範囲とすることで、各部材間に熱膨張係数の差による剥離等が起こらない。
【００５４】
更に、インク供給室５１には第１の配線１７及び第２の配線３１、４２の一部が臨むため、これらは各チャネル部１５内の駆動電極１６同様、インクと直に接触する。従って、インクとして水系インクを使用可能とするため、各チャネル部１５内の駆動電極１６、第１の配線１７及び第２の配線３１、４２の表面に電極保護膜を形成することが好ましい。電極保護膜としては、柔軟性を有すると共に剥離しにくく、駆動壁１４のせん断変形に追従し易く、また、駆動電極１６の耐久性をより向上させることができることから、パリレン膜等の有機絶縁膜が好ましい。
【００５５】
ここで、ヘッドチップ１の製造方法の一例について説明する。なお、以下に記載する数値はあくまで一例であり、本発明は以下の数値に限定されるものではない。
【００５６】
まず、図４に示すように、分極方向（矢印で示す）を互いに反対方向に向けた各厚さ０．１ｍｍの２枚の圧電材料基板（ＰＺＴ）１２ａ、１２ｂを積層した圧電素子１２を、厚さ０．６ｍｍのセラミック基板からなるカバー基板１１（大きさ５０ｍｍ角）に貼り付けた積層体を準備する。なお、前述したように、カバー基板１１と圧電材料基板１２ｂは同一であってもよく、この場合は分極方向を異ならせた２枚の圧電材料基板により積層体が構成される。
【００５７】
次に、図５に示すように、この積層体の上下両面にスピンコート法によりポジレジスト（光が照射された部分が現像で溶解される）１００、１０１をコーティングし、その後、図６に示すように、上記圧電素子１２の側から０．０８ｍｍ厚の円盤状の砥石（ダイシングブレード）を用いて０．１４１ｍｍピッチで互いに平行な溝１５０、１５０・・・を研削加工する。この溝１５０は、その長さ方向に亘って略均一な深さ（０．２０ｍｍ）であり、長さ方向に亘って溝１５０の断面形状がほぼ変わらないストレートな溝である。加工する溝１５０の数は、例えば２５８本の加工を行うと、２５７本の駆動壁１４と２５６本のチャネル部用の溝１５０及び両側に１本ずつの余りの溝１５０が形成される。
【００５８】
その後、無電解めっき法により各溝１５０内に０．５〜５μｍの膜厚となるように金属層を形成させる。例えば、金属層は下層がＮｉ−Ｂめっき層、上層がＡｕめっき層となる積層構造とする。このとき、無電解めっき処理の前処理を適切に行うことにより、レジスト上にはめっきが析出しない、いわゆる選択めっきを行うようにする。
【００５９】
次いで、リムーバーでレジストを溶解除去することにより、各溝１５０の内面にはめっき層が形成されて駆動電極１６が形成され、各駆動壁１４の上部及びカバー基板１１の下面にはめっき層が形成されない図７の状態となる。
【００６０】
以上のめっき法による駆動電極１６の形成方法としてレジストを用いた選択めっき法を行う例を示したが、これに限定されるものではなく、他の方法として、レジストの代わりにドライフィルムレジストを用い、真空蒸着によりアルミニウムを全面に形成した後、溶剤でドライフィルムレジストと共に、ドライフィルムレジスト上のアルミニウムを除去するリフトオフ法でも同様な駆動電極１６及び第１の配線１７をパターン形成することができる。このとき、アルミニウムの上に連続して金を蒸着するとよい。
【００６１】
このようにして駆動電極１６を形成した基板を２個作成し、各チャネル部１５が半ピッチずつずれるように積層し、上部に更にカバー基板１１を固着して、駆動壁１４及びチャネル部１５が上下２段に積層された基板を形成した後、この２段の基板を２個積層することにより、図８に示すように上下４段（ａ１〜ａ４）の基板ａを形成する。
【００６２】
次に、かかるカバー基板ａを、チャネル部１５の長さ方向と略直交するカットラインＣ１、Ｃ２、Ｃ３・・・に沿って切断し、１枚の基板ａから複数のヘッドチップ１、１、１・・・を作成する。
【００６３】
作成されたヘッドチップ１の切断面（ヘッドチップ１の前面及び後面）の各面には、図９に示すように、各チャネル部１５に対応する第１の配線形成用の開口２０１を有するドライフィルム２００でそれぞれパターニングを行い、その後アルミニウムを蒸着することで、第１の配線の一部、すなわち第１の配線のうちのヘッドチップ１の前面部分及び後面部分をそれぞれ形成する。
【００６４】
また、ヘッドチップ１の上面及び下面には、図１０に示すように、各チャネル部１５に対応する第１の配線形成用の開口３０１を有するドライフィルム３００でそれぞれパターニングを行い、その後アルミニウムを蒸着することで、ヘッドチップ１の前面及び後面に形成された第１の配線の一部と電気的に接続する第１の配線の残部をそれぞれ形成する。なお、ヘッドチップ１の上面及び下面に当たるカバー基板１１に、予め図１０に示すパターンで配線を形成しておいてもよい。
【００６５】
これらの配線形成方法としては、蒸着に限らず、スパッタリング法でもよい。
【００６６】
その後、溶剤でドライフィルムとその上に形成されたアルミニウムを除去すると、各駆動電極１６１〜１６４から各第１の配線１７１〜１７４がヘッドチップ１の前面及び後面を介して上面及び下面に引き出された図３の状態となる。
【００６７】
以上のインクジェットヘッドＡは、ヘッドチップ１がａ１〜ａ４の４段構成のものを例示したが、ヘッドチップ１は、駆動壁１４とチャネル部１５とが並設された段が上下方向に複数段に形成されていればよく、４段に限定されず、２段以上であればよい。但し、ヘッドチップの段数を５段以上とすると、各第１の配線間のピッチが狭くなり、また、配線基板との接合も困難となるため、ヘッドチップの段数は２段、３段又は４段とすることが好ましく、インクジェットヘッドの高密度化と作業効率とを考慮すると、４段構成とすることが最も好ましい。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば、各チャネル部内の駆動電極と駆動回路からの配線との電気的接続を簡単に行うことのできる、生産性の高い高密度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】
【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】図１の（ｉｉ）−（ｉｉ）線に沿うインクジェットヘッドの縦断面図
【図３】（ａ）はヘッドチップの正面図、（ｂ）はヘッドチップの背面図
【図４】インクジェットヘッドの製造方法の一工程を示す図
【図５】インクジェットヘッドの製造方法の一工程を示す図
【図６】インクジェットヘッドの製造方法の一工程を示す図
【図７】インクジェットヘッドの製造方法の一工程を示す図
【図８】インクジェットヘッドの製造方法の一工程を示す図
【図９】インクジェットヘッドの製造方法の一工程を示す図
【図１０】インクジェットヘッドの製造方法の一工程を示す図
【符号の説明】
Ａ：インクジェットヘッド
１：ヘッドチップ
１１：カバー基板
１２：圧電素子
１４（１４１〜１４４）：駆動壁
１５（１５１〜１５４）：チャネル部
１６：駆動電極
１７１〜１７４：第１の配線
２：ノズルプレート
２１：ノズル孔
３：上側基板
３１、３２：第２の配線
４：下側基板
４１、４２：第２の配線
５：インク供給室形成部材
５１：インク供給室
５２：流入口
５３：はみ出し部
５４：第３の配線
６１〜６４：配線基板
【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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