(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電性基板の表面において一端から他端まで延びるようにインク室を形成する工程と、
前記インク室内に駆動用電極を形成する工程と、
前記駆動用電極に接続されるとともに、外部に設けられた外部電極に接続される外部接続用電極を形成する工程と備え、
前記外部接続用電極を形成する工程においては、前記インク室の一端部の前記インク室内および前記インク室を形作る壁の突出面上に前記複数のインク室を垂直に横切る一直線状に導電性材料を塗布する工程と、
前記圧電性基板の突出面上に塗布された導電性材料を除去する工程とを含み、
前記導電性材料を除去する工程においては、前記突出面上に塗布された導電性材料の部分が選択的に研磨加工または研削加工され、
前記選択的な研磨加工または研削加工は、ブレードを上下方向に移動させるチョッパ加工によって前記インク室が延びる方向と平行な方向に前記突出面が切り込まれるように行われる、インクジェットヘッドの製造方法。
【請求項２】
圧電性基板の表面において一端から他端まで延びるようにインク室を形成する工程と、
前記インク室内に駆動用電極を形成する工程と、
前記駆動用電極に接続されるとともに、外部に設けられた外部電極に接続される外部接続用電極を形成する工程と備え、
前記外部接続用電極を形成する工程においては、前記インク室の一端部の前記インク室内および前記インク室を形作る壁の突出面上に前記複数のインク室を垂直に横切る一直線状に導電性材料を塗布する工程と、
前記圧電性基板の突出面上に塗布された導電性材料を除去する工程とを含み、
前記導電性材料を除去する工程においては、前記突出面上に塗布された導電性材料の部分が選択的に研磨加工または研削加工され、
前記選択的な研磨加工または研削加工は、前記インク室が延びる方向と垂直な前記導電性樹脂の塗布方向にブレードを移動させ、前記突出面を切り込むように行なわれる、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のインクジェットヘッドの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のインクジェットヘッドは、インク室内に形成されたインク室内電極からインク室外に延出された外部取出電極が形成され、その外部取出電極が外部回路と接続されることにより、インク室内電極と外部回路との電気的接続を行なっている。
【０００３】
従来のインクジェットヘッドのインク室内電極をインク室の外部に延出する方法について図１４を用いて説明する。
【０００４】
まず、厚さ方向に分極させた圧電素子の一方の主表面にドライフィルムレジストがラミネートされる。次に、ダイサーのダイシングブレードを用いて圧電素子をハーフダイスする。それにより、ハーフダイスされた部分にインク室２５０が形成される。また、ハーフダイスされている圧電素子からダイシングブレードを離すと、インク室後端部のＲ部分２５１が形成されていることが確認できる。さらに、複数のインク室２５０が互いに平行に延びるように複数回ハーフダイスを繰返する。その後、複数のインク室２５０を隔てるインク室隔壁３００の上面の平坦部３１０に設けられているドライフィルムレジストのみを除去する。
【０００５】
このようにして、複数のインク室２５０が形成されるインク室アレイ４００を形成した後に、複数のインク室２５０が延びる方向に対して垂直方向であって、インク室アレイ４００の表面に対して斜め方向からＡｌやＣｕなどの電極材料になる金属を斜め蒸着する。この作業をインク室２５０が延びる方向に対して両斜め２方向から行なう。それにより、インク室隔壁３００の表面に金属膜３５０からかる金属電極としてのインク室内電極が形成される。このとき、ドライフィルムレジストおよび各々のインク室２５０のインク室隔壁３００のシャドーイング効果により、インク室２５０の内側面には、金属膜３５０が、インク室２５０の厚さ方向の約１／２以下の高さで形成される。
【０００６】
また、インク室２５０の後端部の曲面部分（Ｒ部分）２５１および平坦部２６０のドライフィルムレジスト開口部分にも金属膜３５０の成膜が行なわれる。それにより、Ｒ部分２５１においてインク室２５０内で互いに向かい合う金属膜３５０を電気的に接続することできる。
【０００７】
その後、図１５に示すように、インク供給孔２０９を有するカバー２１０を接着し、さらにノズル２１２を有するノズルプレート２１１を接着して、アクチュエータ２００を完成する。
【０００８】
このように形成されたアクチュエータ２００は、インク室２５０を隔てるインク室隔壁３００の両内側面に形成された金属膜３５０からなるインク室内電極において、インク室隔壁３００を介した向かい合うインク室内電極に逆位相の電位が印加されることでシェアモード駆動が行なわれる。それにより、インク室内電極が形成された領域とインク室内電極が形成されていない領域との境目でインク室隔壁３００が「く」の字または山型に変形し、インク室２５０内の体積変化、それに伴うインク室２５０内のインク圧力変化を利用してインク室２５０の先端部に配置した微小なノズル２１２からインク液滴が吐出される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のインクジェットヘッドの構造では、インク吐出に寄与するアクティブエリア２５２はインク供給孔２０９より先端側のみであり、インク供給孔２０９を含む後ろ側はインクを吐出するために寄与しない領域である。さらに、Ｒ部分２５１および平坦部２６０に形成された金属膜３５０は、インク室２５０内で向かい合う２つのインク室内電極を接続することにより、駆動用ＩＣ１１５に導通した電極との電気的接続を行なうための領域である。
【００１０】
このようなインクジェットヘッドの構成では、本来インク吐出に寄与するアクティブエリア２５２以外の部分が非常に大きく、材料コストが高く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る。
【００１１】
また、高い誘電率を有するＰＺＴ（チタン酸ジルコ酸鉛）などの圧電性基板でインク室２５０内から平坦部２６０まで金属膜３５０を延出させる必要があるため、圧電性基板による静電容量が大きくなりアクチュエータ駆動に際して、アクチュエータに印加される駆動電圧が乱れ、電圧の周波数が小さくなるため、高速駆動による高速印字が困難になるという問題がある。
【００１２】
この印加される駆動電圧の波形の乱れは、アクチュエータに印加される電圧を大きくすることで改善できるが、印加される電圧を大きくすることでアクチュエータの駆動による発熱量が増大して、アクチュエータ自体の温度が上昇する。そのため、インク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、高い電圧が印加される駆動用ＩＣはコスト高になるという問題、および、消費電力を低減することが困難であるという問題がある。
【００１３】
このため、アクチュエータのインク室２５０内のインク室内電極のアクティブエリア２５２以外の部分では、圧電性基板とインク室内電極との間に低誘電膜を予め成膜することで、アクティブエリア２５０以外の部分での静電容量をほぼ無視できるレベルにすることが行なわれる。しかし、約２００℃という低温度のキュリー点を有する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（Electronic  Cyclotron  Resonance  ―  Chemical  Vapor  Deposition）装置が必要であり、製造コストが上昇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る。
【００１４】
また、上記のような問題に対処する技術として、図１６に示すようなインク供給孔１１０およびインク室内電極１１１を延出させるための領域を圧電性基板による形成されるインク室が延びる方向に設けない構造のものが特開平９−９４９５４号公報に公開されている。
【００１５】
その公報に記載の技術では、インク供給は圧電性基板のアクティブエリアの後端部にインク供給孔１１０を設け、インク室内の電極１１１はインク供給側外側面またはインク吐出側内側面に延長させ、駆動用ＩＣ１１５に導通した電極１１２との電気的な接続を図っている。この場合は、アクチュエータのアクティブエリア以外の部分がないため、圧電性基板の材料コスト低減は図られるが、インク室内の電極１１１はインク供給側外側面またはインク吐出側内側面に延長されているため、延長された部分に起因する静電容量の低減ができないという問題が残る。
【００１６】
また、インク室内電極１１１はアクチュエータを構成する圧電性基板の角部で９０°屈曲させて引出しを行なうことになる。そのため、インク室内のインク室隔壁の電極を、ウェハ状態で金属膜を斜方蒸着して圧電性基板の側面へインク室内電極１１１を引出すように形成することが困難である。
【００１７】
また、アクチュエータに小片化してからインク室内電極１１１とアクチュエータ側面とに同時に金属膜が蒸着して導通する必要があり、確実に２つのインク室内電極１１１をアクチュエータ側面に電気的に導通させた状態で延出するためには、少なくともさらに２つの側面に対して斜方蒸着する必要があるため、製造工程が増加する。
【００１８】
また、引出し電極同士を分離するためには、予めレジストパターニングまたはパターニングが行なわない場合では、電極を引出した後にダイシングやＹＡＧ（Yttrium  Aluminum  Garnet）レーザによる電極分離工程を必要とするため、工程が非常に煩雑となるとともに、生産歩留りが低下し、また、生産コストが大きくなるという問題がある。
【００１９】
また、引出し電極は、他にめっき技術により形成することもできるが、蒸着技術と同様にパターニング工程または電極分離工程を必要とするため、工程が煩雑となる問題がある。
【００２０】
また、上述の図１６に示す引出し電極は、インク室からアクチュエータ側面に引出される屈曲部分で、後の工程やハンドリングで断線する可能性が高く、生産歩留りが落ちるといった問題や環境信頼性におとるという問題がある。
【００２１】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、消費電力を低減でき、生産性および信頼性が高く、高速印字可能なインクジェットヘッドの製造方法を提供することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明の一の局面のインクジェットヘッドの製造方法は、圧電性基板の表面において一端から他端まで延びるようにインク室を形成する工程と、インク室内に駆動用電極を形成する工程と、駆動用電極に接続されるとともに、外部に設けられた外部電極に接続される外部接続用電極を形成する工程と備え、外部接続用電極を形成する工程においては、インク室の一端部のインク室内およびインク室を形作る壁の突出面上に複数のインク室を垂直に横切る一直線状に導電性材料を塗布する工程と、圧電性基板の突出面上に塗布された導電性材料を除去する工程とを含み、導電性材料を除去する工程においては、突出面上に塗布された導電性材料の部分が選択的に研磨加工または研削加工され、選択的な研磨加工または研削加工は、ブレードを上下方向に移動させるチョッパ加工によってインク室が延びる方向と平行な方向に前記突出面が切り込まれるように行われる。
上記の製法によれば、外部接続用電極となる導電性材料とインク室を形作る壁とを剥離させる方向に応力がかからないため、導電性材料とインク室内電極との導通の信頼性を向上させることができる。
本発明の他の局面のインクジェットヘッドの製造方法は、圧電性基板の表面において一端から他端まで延びるようにインク室を形成する工程と、インク室内に駆動用電極を形成する工程と、駆動用電極に接続されるとともに、外部に設けられた外部電極に接続される外部接続用電極を形成する工程と備え、外部接続用電極を形成する工程においては、インク室の一端部のインク室内およびインク室を形作る壁の突出面上に複数のインク室を垂直に横切る一直線状に導電性材料を塗布する工程と、圧電性基板の突出面上に塗布された導電性材料を除去する工程とを含み、導電性材料を除去する工程においては、突出面上に塗布された導電性材料の部分が選択的に研磨加工または研削加工され、選択的な研磨加工または研削加工は、インク室が延びる方向と垂直な導電性樹脂の塗布方向にブレードを移動させ、突出面を切り込むように行なわれる。
上記の製法によれば、研磨加工または研削加工が簡単となる。
【００５３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態のインクジェットヘッドおよびその製造方法を図を参照しながら説明する。
【００５４】
（実施の形態１）
実施の形態のインクジェットヘッドを、図１〜図３を用いて説明する。
【００５５】
本実施の形態のインクジェットヘッドは、図２に示すように、ＰＺＴ（チタン酸ジルコ酸鉛）圧電素子からなるアクチュエータ２０の後端面２１近傍のアクチュエータ駆動用電極２７，２８の間にＡｇ導電性フィラーを含有する導電性樹脂１０が充填されている。
【００５６】
また、図１に示すように、アクチュエータ２０の後端面２１側で導電性樹脂１０が切断された端面が露出している。また、図１のＡ−Ｂ断面である図２および図１のＣ−Ｄ断面である図３に示すように、導電性樹脂１０が充填されている部分のインク室２６の上端面２２側においても導電性樹脂１０が露出している。
【００５７】
また、インク室２６内には２つのアクチュエータ駆動用電極２７，２８がインク室２６内で向かい合った状態で形成されている。また、２つの電極２７，２８は充填された導電性樹脂１０により電気的に接続されている。
【００５８】
また、アクチュエータ２０のインク吐出面２３には、微小なノズル２４を有するノズルプレート２５が取付けられている。アクチュエータ２０の上端面２２の後側にインク供給孔３１を構成するためのカバー部材３０が設けられている。
【００５９】
また、アレイ状に並ぶ複数のインク室２６は圧電素子からなるインク室隔壁２９によって仕切られている。そのインク隔壁２９の上端面２２側に配置されたアクチュエータ駆動用電極２７，２８および導電性樹脂１０が１つの導電性樹脂電極１１として集約されている。その導電性樹脂電極１１に電圧が印加された場合、アクチュエータ駆動用電極２７，２８と導電性樹脂１０とは同電位となる。
【００６０】
また、アクチュエータ駆動用電極２７，２８とインク室隔壁２９の表裏で対向するアクチュエータ駆動用電極２７′，２８′に逆位相の電圧が印加されることによって、インク室隔壁２９がシェアモードで駆動するアクチュエータとして機能することにより、インク室２６内のインク圧力がコントロールされて、ノズル２４からインク微小液滴を吐出される。
【００６１】
また、本実施の形態のインクジェットヘッドは、図４〜図６に示すように、駆動用ＩＣ（Integration  Circuit）４０に導通したＴＡＢ（Tape  Automated  Bounding）テープ４１上に形成されたアウトリード４２に、アクチュエータ２０の上端面２２側の導電性樹脂１０の露出面が、ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film：異方性導電性フィルム）５０を介して、電気的に電気回路に接続されている。
【００６２】
また、インク室２６の後端面２１側の導電性樹脂１０の露出面でも同様の外部回路との電気的接続を行なうことができる。また、アウトリード４２上にＡｕめっきバンプ、Ａｕ転写バンプまたはＡｕウォールバンプを形成し、そのバンプ導電性樹脂１０に突き刺して導通をとることもできる。このようにすれば、アウトリードとバンプとの接触面積を大きくすることができるため、より安定な電気的接続を行なうことができる。
【００６３】
なお、本実施の形態のインクジェットヘッドにおいては、電気的な接続のパスとしては、アウトリード４２→導電性樹脂１０→アクチュエータ駆動用電極２７，２８というパスである。
【００６４】
また、駆動用ＩＣ４０上に形成された突起電極を直接アクチュエータの導電性樹脂１０に接続することもでき、この場合も突起電極を導電性樹脂１０に突き刺してもよく、ベアチップを直接アクチュエータに実装することからインクジェットヘッドの小型化および軽量化が実現される。また、駆動用ＩＣ４０の駆動に伴う発熱がインクに伝達されることにより駆動用ＩＣ４０を冷却することができるという効果も得られる。
【００６５】
次に、上記インクジェットヘッドの製造方法について図７〜図１０を用いて説明する。まず、図７に示すように、厚さ方向に分極させた圧電性基板６０の一表面にドライフィルムレジスト７０をラミネートして硬化させる。
【００６６】
次に、ダイサーのダイシングブレードを用いて圧電性ウエハをハーフダイスすることによりインク室２６を形成する。このときダイシングブレード幅がインク室２６の幅に相当する。
【００６７】
このようにしてインク室アレイを形成した後に、複数のインク室２６が延びる方向に対して垂直方向であって、インク室アレイの主表面に対して斜め方向からＡｌおよびＣｕなどの電極材料になる金属を斜め蒸着する。
【００６８】
この金属の蒸着工程を、インク室２６が延びる方向と垂直な方向であってインク室が延びる方向を縦方向としたときの左右の斜め２方向から行なうことでインク室隔壁２９の両内側面に金属膜を成膜する。このとき、ドライフィルムレジスト膜および各々のインク室隔壁２９のシャドーイング効果により、金属膜はインク室２６の深さ方向で約１／２まで成膜され、その金属膜によりアクチュエータ駆動用電極２７，２８が構成される。
【００６９】
その後、ドライフィルムレジスト膜をリフトオフすることで、インク室２６のインク室隔壁２９上には上述した導電性樹脂１０が残存することはなく、各インク室２６間での電気的な分離を確実に行なうことができる。
【００７０】
次に、図８に示すように、圧電性基板６０の主表面に対して直交方向にディスペンサ等を用いて導電性樹脂１０を幅０．５ｍｍでインク室２６上およびインク室隔壁２９上にインク室隔壁２９それぞれを横切るように一直線状に塗布する。
【００７１】
それにより、導電性樹脂１０はインク室２６に流れ込み、インク室隔壁２９の上部側に配置された対向するアクチュエータ駆動用電極２７，２８同士が導通する。また、インク室隔壁２９上にも導電性樹脂１０は塗布されているため、すべてのアクチュエータ駆動用電極２７，２８が導通した状態となる。
【００７２】
導電性樹脂１０は、一般的に導電性フィラーと接着剤を混合させたものであり、導電性フィラーがアクチュエータ駆動用電極２７，２８の間に連続した状態で形成されることによりアクチュエータ駆動用電極２７，２８同士が導通した状態となる。
【００７３】
インク室２６に流れ込んだ導電性樹脂１０がインク室隔壁２９の上部側に配置されたアクチュエータ駆動用電極２７，２８同士を導通させるためには、多くの導電性フィラー同士が接触する必要がある。このため、導電性樹脂１０の導電性フィラー寸法として長手寸法が０．１μｍ以上で３０μｍ以下であることが望ましい。
【００７４】
導電性フィラー同士の接触抵抗は、フィラー材、フィラー径、接着剤粘度、インク室２６幅、塗布幅、導電性フィラー同士の連続性によって変わることが予想されるが、より確実に導電性フィラーが連続した状態となるように、導電性樹脂１０を塗布した後の圧電性基板６０に遠心力を加えて、より多くの導電性フィラーがインク室２６に流れ込むようにすることで、導電性樹脂１０とアクチュエータ駆動用電極２７，２８との間の電気的接続の信頼性を向上させることができる。
【００７５】
次に、塗布された導電性樹脂１０が加熱されて硬化する。その加熱条件は、導電性樹脂１０によるが、分極処理された圧電性基板６０の分極が加熱によって消失しないように圧電性基板６０のキュリー点温度以下の温度である。
【００７６】
また、一般的に、導電性樹脂１０の熱膨張係数は圧電性基板６０の熱膨張係数より大きいため、導電性樹脂１０がインク室２６に塗布されて硬化した後、インク室２６の溝が延びる方向と直交する断面において、圧電性基板６０に凹状の反りが生じてしまう。後の工程でその反りを矯正する方向に、導電性樹脂１０に力が加わった場合に、導電性樹脂１０とアクチュエータ駆動用電極２７，２８との間で剥離が生じ、導電性樹脂１０とアクチュエータ駆動用電極２７，２８とが非導通の状態となるという問題が生じる場合がある。
【００７７】
そのため、導電性樹脂１０の熱膨張係数は、圧電性基板６０の熱膨張係数に近いことが好ましく、導電フィラーと熱膨張係数が低い材料を混在させることにより、全体として導電性樹脂１０の熱膨張係数を、圧電性基板６０の熱膨張係数に近づけるように下げることが望ましい。
【００７８】
次に、図９に示すように、インク室隔壁２９上に塗布された導電性樹脂１０が研磨部材７０による研磨加工により除去され、各インク室内電極となる部材同士の電気的な分離が行なわれる。なお、研磨用の円盤がインク室２９の突出面（上面）と接触して研磨する方向がインク室２６が延びる方向と平行な方向になるように研磨用の円盤とアクチュエータウェハとの位置関係を設定すれば、アクチュエータ駆動用電極２７，２８とインク室隔壁２９との剥離を抑制することができる。
【００７９】
その研磨加工は、次のような工程により行なわれる。まず、圧電性基板６０に生じた反りを矯正する。次に、矯正された圧電性基板６０の裏面を平面度が高いプレートにワックスで貼り付ける。さらに、圧電性基板６０の上方向からラッピング定盤またはカップ砥石で研磨研削加工を施す。それにより、インク室隔壁２９上に塗布された導電性樹脂１０が取り除かれ、図１０に示す構造が得られる。
【００８０】
圧電性基板６０の面積に対してインク室隔壁２９上に塗布された導電性樹脂１０の占める面積が圧電性基板６０の主表面の面積より小さいため、研磨加工が終了（すなわち、各インク室内電極同士の電気的な分離が終了）した時点で、研磨面積が極端に増大するにより、研磨レートが極端に遅くなる。したがって、研磨レートの変化を監視することにより研磨終了位置を管理することが可能である。
【００８１】
また、図１１に示すように、研磨面は後述するカバーウェハ６１を接着することを考慮して面粗度を決定する必要があり、本実施の形態のインクジェットの製造方法においては、最終的に♯４０００相当の砥石を使用して研磨加工が行なわれる。
【００８２】
以上の工程により、インク室２６の導電性樹脂１０それぞれが電気的な分離された状態となる。
【００８３】
本実施の形態のインクジェットの製造方法においては、研磨加工を行なうことでインク室２６の導電性樹脂１０それぞれが電気的に分離される。そのため、電極材料をインク室隔壁２９へ蒸着する際にドライフィルムレジスト７０を使用せずに成膜を行ない、インク室隔壁２９上にもアクチュエータ駆動用電極２７，２８が形成されるような工程であってもよい。
【００８４】
次に、図１１に示すように、インク供給孔３１用の座ぐりを形成した圧電素子からなるカバーウェハ６１を用意する。カバーウェハ６１は、後工程において、インクジェットヘッドが完成したときにインク供給孔３１として機能する空間を形成するとともに、インク室２６の上部を封じるカバー部材３０になる。
【００８５】
通常、カバーウェハ６１は、インク室２６を形成するアクチュエータとの熱膨張率のマッチングをよくするために、インク室２６を形成する圧電素子と同じ材料を使うことが望ましいが、熱膨張率がインク室２６を形成する圧電素子の熱膨張係数に比較的近いものであれば、アルミナセラミック等を用いてもよい。
【００８６】
次に、インク室アレイとした圧電性基板６０とカバーウェハ６１とを市販の接着剤で接着する。このとき、加圧部材の凸部１０２が埋設された部分はカバーウェハ６１に形成したインク供給孔３１のための座ぐり穴の中央部にくるように位置合わせを行なって、圧電性基板６０とカバーウェハ６１とを貼り合わせる。
【００８７】
その後、図１１の破線で示したダイシングラインで、カバーウェハ６１のインク供給孔用座ぐり穴部分、言いかえれば、圧電性基板６０の導電性樹脂１０からなる加圧部材の凸部１０２が埋設された部分に対して、ダイサーのダイシングブレードによりフルダイスを行ない、個々のアクチュエータに小片化する。
【００８８】
このとき、ダイサーによる切断面には導電性樹脂１０の切断面がアクチュエータ側面に露出しており、後に接続される駆動用ＩＣに導通した外部回路と接続される外部接続用電極が形成され、アクチュエータが完成する。
【００８９】
また、本実施の形態のインクジェットヘッドの製造方法では、アクチュエータ駆動用電極２７，２８の間に導電性樹脂１０を充填したが、導電性樹脂１０の代わりにはんだを充填してもよい。この場合、はんだは、駆動用ＩＣに導通したアクチュエータ駆動用電極２７，２８との接続において機械的特性が導電性樹脂より優れており、電気伝導率も導電性樹脂より優れているため、より高い信頼性で外部回路と接続することが可能となるとともに、電気抵抗のインク室間におけるばらつきが低減される。
【００９０】
インク室２６内のはんだ電極（図示せず）を形成するためには、まず、フラックスとはんだ粒子とを混練したはんだペーストを導電性樹脂同様にディスペンサなどで供給する。次に、レーザ光照射によるはんだ供給部分のみの局所加熱を行なう。その後、インク室内ではんだ溶融電気を起こさせる。そして、ダイシングした断面を用いて、はんだ電極の外部電極との接触面を形成する。
【００９１】
また、はんだをインク室２６内に充填する工程において、必要に応じてアクティブエリアの強制冷却を併用することで、アクティブエリアの熱付加による脱分極を防止することができる。
【００９２】
上述したような本実施の形態のインクジェットヘッドの構造においては、外部接続用電極がインク室内に充填された導電性樹脂と加圧部材またははんだと加圧部材により形成されている。したがって、従来インク室内電極を実装のためにインク室外に引出していたが、その必要がなく、また、アクチュエータのアクティブエリア以外の部分がほとんど不要となるため、材料コストを削減することができる。
【００９３】
また、外部接続用電極として圧電素子の表面に沿って引出す部分がないため、圧電素子の表面を引出す電極部分が長いことに起因する静電容量の増加を抑制することより、アクチュエータの駆動周波数を向上させることができるため高速印字が実現できる。また、駆動周波数を向上させるために高い電圧を印加する必要がないため、駆動用ＩＣの駆動電圧を低減させることができるので、駆動のための消費電力を削減することができる。
【００９４】
従来のインクジェットヘッドにおいては、シェアモード駆動をさせるアクチュエータにおけるインク室内の対向する独立した２以上の電極を、１つの駆動回路に集約する必要がある。そのため、大きな寸法で複雑な構造を有したアクチュエータになるとともに、インク室内の複数の電極をインク室ごとに１つに集約し、アクチュエータ上の平坦な領域にインク室内の電極に接続している電極を引き奪す必要がある。
【００９５】
しかしながら、本実施の形態のインクジェットヘッドの製造方法により製造されるアクチュエータは、インク室内に充填された導電性樹脂またははんだによってインク室外の複数の電極を１つに集約できるとともに、充填された導電性樹脂、はんだの小片化切断面または充填上面の露出した平坦部が外部回路との接続部になる。そのため、複雑な構造のアクチュエータを形成する必要がないことにより、アクチュエータの製造工程の簡素化を実現することができる。
【００９６】
また、導電性樹脂からなる外部接続用電極は、導電性樹脂の導電性フィラー材料として、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、カーボン、または、はんだで構成されている。そのため、導電性材料として、Ａｕ、Ａｇを用いた場合は、導電性樹脂の電気抵抗および駆動用ＩＣに導通した電極との接続抵抗を低く抑えることができる。その結果、アクチュエータ駆動のための電圧印加波形が乱れることがなく、駆動周波数を向上することができるため、高速印字を実現することができる。また、導電性樹脂の導電性フィラー材料として、ＮｉまたはＣｕを用いた場合は、導電性樹脂コストを低く抑えることができるため、高速印字は困難であるが、非常に安価なアクチュエータを提供することができる。
【００９７】
また、導電性樹脂の導電性フィラー材料として、はんだを用いた場合は、外部接続用電極と外部回路との電気的接続時にはんだフィラーを溶融させて金属拡散接合による外部回路電極との接続が行なわれるため、より信頼性が高く、低い接続抵抗値でインク室内電極同士の接続を行なうことができる。
【００９８】
また、インク室内電極がＡｌなどで構成される場合は、Ａｌにより構成されるインク室内電極の表面には酸化被膜が形成されているため、導電性フィラーが針状、フレーク状または金平糖状のように鋭角を有する構造のものを用いることが望ましい。鋭角を有する構造のものを用いることにより、導電性樹脂の充填工程において、Ａｌにより構成されるインク室電極に導電性フィラーが当接する部分で、局所的に酸化被膜を破壊できる。その結果、導電性樹脂とインク室内電極との接続抵抗を低減することができることにより、アクチュエータ駆動のために印加される電圧の波形が乱れることなく、印加される電圧の駆動周波数を向上させることができるため、高速印字を実現することができる。
【００９９】
また、導電性樹脂からなる外部接続用電極は、導電性樹脂の導電性フィラー形状としてほぼ球形状のものを用いれば、導電性樹脂内では、最も密に導電性フィラーが配置される。そのため、導電性樹脂の切断面での単位面積当りの導電性フィラー露出量が最も多く、外部接続用電極と外部回路との電気的接続に際しての接続抵抗値を低く抑えることができる。その結果、アクチュエータ駆動のための電圧印加波形が乱れることなく、駆動周波数を向上させることができるため高速印字を実現することができる。
【０１００】
また、導電性樹脂からなる外部接続用電極は、導電性樹脂のガラス転移点が６０℃以上であることが望ましい。この場合、インクジェットヘッドの保管温度および使用温度で十分な信頼性が得られる。
【０１０１】
また、外部接続用電極は、はんだ材料として最も入手が容易でかつ安価なＳｎ基はんだで接続するようにすれば、容易にかつ安価にインクジェットヘッドを提供することができる。
【０１０２】
また、外部接続用の電極にはんだを用いる本実施の形態のインクジェットヘッドによれば、はんだメーカにおいて、添加元素やその添加量を低減することが容易であり、外部回路との実装プロセス温度によりはんだ融点を上昇させたりするはんだの融点のコントロールが容易となるため、新規アクチュエータの早期開発や仕様変更等を容易に行なうことができる。また、外部接続用電極は、融点が８０℃以上のはんだ材料で構成するようにすれば、インクジェットヘッドの保管温度および使用温度において十分な信頼性が得られる。
【０１０３】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２のインクジェットヘッドの製造方法を図１２を用いて説明する。
【０１０４】
実施の形態１のインクジェットヘッドの製造方法と本実施の形態のインクジェットヘッドの製造方法の相違点は、インク室隔壁２９上に塗布された導電性樹脂１０の除去方法にある。実施の形態１のインクジェットヘッドの製造方法では、圧電性基板６０のインク室隔壁２９の突出面の全面を研磨または研削加工によりインク室隔壁２９上に塗布された導電性樹脂セルを除去していたのに対し、本実施の形態インクジェットのッドの製造方法では、インク室隔壁２９上に導電性樹脂１０が塗布された部分を選択的に平坦化研磨または研削加工することにより、導電性樹脂１０を除去する。
【０１０５】
本実施の形態のインクジェットヘッドの製造方法では、実施の形態１のインクジェットヘッドの製造方法と同様に、図８に示すように、圧電性基板６０のインク室２６が延びる方向と直交する方向に、ディスペンサ等を用いて導電性樹脂１０を０．５ｍｍ幅でインク室２６上およびインク室隔壁２９上に一直線状に塗布した後、硬化させる。その後、図１２に示すように、インク室隔壁２９上に塗布された導電性樹脂１０をダイシングマシンまたはスライシングマシンのブレード（砥石）を導電性樹脂１０の塗布方向に移動させて、導電性樹脂１０を選択的に除去する。
【０１０６】
インク室隔壁２９の突出面上の導電性樹脂１０が除去された後、導電性樹脂１０が一直線状に塗布された方向に、インク室隔壁２９を１０〜２０μｍ切込むようにブレードで研削加工を行なう。これにより各インク室２６同士の間の電気的な分離ができた状態となる。
【０１０７】
ブレード幅Ｗｂは、塗布供給された導電性樹脂１０の幅Ｗより広く１．０ｍｍとする。ブレードにより導電性樹脂１０が塗布供給された部分のインク室隔壁２９の高さは他の部分のインク室隔壁２９の高さより１０μｍ〜２０μｍ程度が低くなっている。そのため、研削加工された１．０ｍｍ幅の部分はカバーウェハ６１を接着する際、その接着には寄与しない。したがって、研削加工された１．０ｍｍ幅の部分の面粗度を考慮する必要がなく、導電性樹脂１０を除去するときの加工性のみを考慮してブレードを選択することが可能となる。
【０１０８】
本実施の形態のインクジェットヘッドの製造方法では、ブレードとして♯６００相当のダイヤモンドブレードを使用して加工を行なうことで、導電性樹脂１０によるブレード目詰まりもなく、良好な研削加工を実現することができる。
【０１０９】
本実施の形態のインクジェットヘッドの製造方法では、圧電性基板６０のインク室隔壁２９の上面の全面に研磨加工または研削加工を施すのではなく、インク室隔壁２９上に塗布された導電性樹脂１０の部分のみを選択的に平坦化研磨または研削加工を施している。そのため、実施の形態１のインクジェットヘッドの製造方法である圧電性基板６０のインク室隔壁２９の上面の全面を研磨加工する場合に比較して、圧電性基板６０に生じた反りを矯正する必要もなく、通常のダイシング時のように真空吸着により圧電性基板６０をダイシングステージに固定するだけでよい。
【０１１０】
さらに、本実施の形態のインクジェットヘッドの製造方法では、インク室２６を加工するタイミングマシンまたはスライシングマシンを用いていることにより、ブレードを交換するだけで研削加工を施すことが可能となるため、新たな設備投資の必要がない。
【０１１１】
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３のインクジェットヘッドの製造方法を図１３を用いて説明する。実施の形態１および実施の形態２のインクジェットヘッドの製造方法と本実施の形態のインクジェットヘッドの製造方法との相違点は、導電性樹脂１０の除去方法にある。実施の形態２のインクジェットヘッドの製造方法では、インク室隔壁２９上にディスペンサにより一直線状に塗布供給された方向に、インク室隔壁２９を１０〜２０μｍ切込むようにブレードで研削加工を行なう。
【０１１２】
それに対して、本実施の形態のインクジェットヘッドの製造方法では、インク室隔壁２９上にディスペンサにより一直線状に塗布された導電性樹脂セルに対して直交方向（インク室２６が延びる方向）に、チョッパ加工でインク室隔壁２９上の導電性樹脂１０の部分を選択的に平坦化研磨または研削加工することにより、導電性樹脂１０を除去する。
【０１１３】
本実施の形態のインクジェットヘッドの製造方法は、まず、実施の形態１のインクジェットの製造方法と同様に、図８に示すように、圧電性基板６０のインク室２６のアレイに対して直交方向にディスペンサ等を用いて導電性樹脂１０を０．５ｍｍ幅でインク室２６上インク室隔壁２９上に一直線状に塗布して硬化させる。その後、図１３に示すように、インク室隔壁２９上に塗布された導電性樹脂１０をダイシングマシンまたはスライシングマシンのブレード（砥石）により、チョッパ加工で選択的に導電性樹脂１０を除去する。
【０１１４】
このチョッパ加工は、高速回転するブレードを上下させて加工を行なうものであり、加工された部分はブレードの外周のＲ部分の形状が転写された状態となる。
【０１１５】
また、チョッパ加工は、インク室隔壁２９上にディスペンサにより一直線状に塗布された導電性樹脂１０に対して直交方向（インク室２６が延びる方向）に、導電性樹脂１０の除去を行なって、ブレード幅分のインク室隔壁２９をさらに１０〜２０μｍ切込んだ後、一定ピッチ送りで、同様にチョッパ加工を繰返して導電性樹脂１０の部分を選択的に研削加工して、導電性樹脂１０を除去するものである。これにより、各インク室２６間での電気的な分離ができるようになる。
【０１１６】
また、ブレード幅が１回のチョッパ加工でのインク室隔壁２９上の導電性樹脂１０を除去することができることが望ましいため、ブレードのチョッパ加工面ができるだけ広い方が効率的である。
【０１１７】
また、ブレードの外径が除去部分に取出されるため、本実施の形態のインクジェットヘッドの製造方法では、チョッパ加工面の幅が２．５ｍｍで、径が２インチのブレードを用いる。
【０１１８】
チョッパ加工速度は、５ｍｍ／ｓであり。また、圧電性基板６０の主表面に対して垂直な方向にブレードを下降させ、インク室隔壁２９を１０〜２０μｍ切込む。そのため、チョッパ加工を行なうことにより特に加工時間が長くなることはない。
【０１１９】
また、ブレードにより導電性樹脂１０が除去されたインク室隔壁２９の部分は、他のインク室隔壁２９の部分より１０〜２０μｍ程度高さが低くなっているため、チョッパ加工により研削加工された部分はカバー６１を接着する際、接着には寄与しない。したがって、研削加工された部分の面粗度を考慮する必要はなく、導電性樹脂１０を除去するときの加工性のみを考慮してブレードを選択することが可能となる。
【０１２０】
また、本実施の形態のインクジェットヘッドの製造方法では、ブレードとして♯６００相当のダイヤモンドブレードを使用して研削加工を行なうことで、導電性樹脂１０によるブレードの目詰まりもなく良好な研削加工を実現することができる。
【０１２１】
本実施の形態のインクジェットヘッドの製造方法では、圧電性基板６０のインク室隔壁２９の上面の全面を研削加工するのではなく、インク室隔壁２９上に塗布された導電性樹脂１０の部分のみを選択的に平坦化研磨または研削加工する。そのため、圧電性基板６０のインク室隔壁２９の上面の全面を研磨または研削加工するときのように、圧電性基板６０に生じた反りを矯正する必要もなく、通常のダイシング時のように真空吸着で圧電性基板６０をダイシングステージに固定するだけでよい。
【０１２２】
また、本実施の形態のインクジェットヘッドの製造方法では、導電性樹脂１０に対して直交方向（インク室２６が延びる方向）に研削加工を行なうため、各インク室２６内に塗布された導電性樹脂１０とインク室隔壁２９との接着を剥離させる方向に応力が加わらない。そのため、導電性樹脂１０とアクチュエータ駆動電極２７，２８と間の導通の信頼性を向上させることができる。
【０１２３】
ここで、ブレードおよび研削深さ等について説明する。
上記実験に用いたブレードはφ２〜３インチ、塗布した導電性樹脂１０の幅Ｗ（インク室隔壁２９の延びる方向）は、１．０ｍｍから１．５ｍｍであり、少なくともインク室隔壁２９上に塗布された導電性樹脂１０を研削する必要があるため、圧電性基板の平面度（±０．００５ｍｍ）を考慮するとブレードによる研削深さの最大値は、２０〜３０μｍとなる。
【０１２４】
また、上記した実施の形態１〜３のそれぞれのインクジェットヘッドの製造方法の対比を、以下に表１を用いて説明する。
【０１２５】
図９に示したように、圧電性基板の突出面の全面を研磨する場合、円盤の回転による研磨方向がインク室隔壁の突出面が延びる方向と略平行な方向になるように、円盤と圧電性性基板との配置関係を調整すると、吐出性能は劣るが、インク室隔壁と導電性樹脂との間での剥離はほどんど見られなかった。
【０１２６】
また、図１２に示したように、チョッパ加工がインク室隔壁の突出面が延びる方向と垂直な方向に導電性樹脂の除去のための研磨が行なわれる場合、吐出性能は良好であったが、インク室隔壁と導電性樹脂との間での剥離が生じる例が見られた。
【０１２７】
また、図１３に示したように、チョッパ加工がインク室隔壁の突出面が延びる方向と平行な方向に導電性樹脂の除去のための研磨が行なわれる場合、吐出性能は良好であり、かつ、インク室隔壁と導電性樹脂との間での剥離はほとんど生じなかった。
【０１２８】
したがって、図１３に示したような、インク室隔壁の突出面が延びる方向と平行な方向に導電性樹脂の除去のための研磨が行なわれることが望ましい。
【０１２９】
【表１】
0004353670.tif 000002
【０１３０】
なお、今回開示された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と考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく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が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態のインクジェットヘッドを説明するための図である。
【図２】  図１のＡ−Ｂ断面を示す図である。
【図３】  図１のＣ−Ｄ断面を示す図である。
【図４】  実施の形態の駆動ＩＣと接続されたインクジェットヘッドを示す断面図である。
【図５】  図４のＡ’−Ｂ’断面を示す図である。
【図６】  図４のＣ’−Ｄ’断面を示す図である。
【図７】  実施の形態１のインクジェットヘッドの製造方法を説明するための斜視図である。
【図８】  実施の形態１のインクジェットヘッドの製造方法を説明するための斜視図である。
【図９】  実施の形態１のインクジェットヘッドの製造方法を説明するための斜視図である。
【図１０】  実施の形態１のインクジェットヘッドの製造方法を説明するための斜視図である。
【図１１】  実施の形態１のインクジェットヘッドの製造方法を説明するための断面図である。
【図１２】  実施の形態２のインクジェットヘッドの製造方法を説明するための斜視図である。
【図１３】  実施の形態３のインクジェットヘッドの製造方法を説明するための斜視図である。
【図１４】  従来のインクジェットヘッドの圧電性基板の斜視図である。
【図１５】  従来の別のインクジェットヘッドを示す断面図である。
【図１６】  従来の別のインクジェットヘッドを示す断面図である。
【符号の説明】
１０  導電性樹脂、１１  導電性樹脂電極、２０  アクチュエータ、２１  インク室の後端面、２２  インク室の上端面、２３  インク吐出面、２４  ノズル、２５  ノズルプレート、２６  インク室、２７  アクチュエータ駆動用電極、２８  アクチュエータ駆動用電極、２９  インク室隔壁、３０  カバー部材、３１  インク供給孔、４０  アクチュエータ駆動用ＩＣ、４１  ＴＡＢテープ、４２  アウトリード、５０  ＡＣＦ、６０  圧電性基板、６１  カバー用ウェハ、７０  ドライフィルムレジスト膜、１１０  インク供給孔、１１１  インク室内電極、１１５  駆動用ＩＣ、２００  アクチュエータ。
【図１】
0004353670.tif 000003
【図２】
0004353670.tif 000004
【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】
0004353670.tif 000009
【図８】
0004353670.tif 000010
【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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