(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを噴射する複数の噴射チャンネルと、その噴射チャンネルの両側に設けられインクを噴射しない複数の非噴射チャンネルとが、分極された圧電材料で少なくとも一部が構成された隔壁によって、相互に隔てて形成されたアクチュエータ基板と、前記隔壁の両側面に形成された電極とを備え、その両電極をとおして前記隔壁に電圧を印加することにより、前記隔壁を変形させ前記噴射チャンネル内のインクに圧力を与えてそのインクを噴射するインクジェットヘッドにおいて、
前記アクチュエータ基板は、その一端に前記隔壁と連続して形成され、且つ前記非噴射チャンネルの一端を閉塞する立ち上がり部を有し、
前記隔壁および立ち上がり部をその高さ方向に積層した複数の材料により構成すると共に、その複数の材料間に、前記両側面のうち前記非噴射チャンネルに面した一方の前記側面に形成された電極に一端を接続し且つ前記隔壁および立ち上がり部の端面に他端を露出した導電性のあるコンタクト層を埋設しており、
前記隔壁および立ち上がり部の前記端面に露出した前記コンタクト層の前記他端と電気的に接続するように、印字データに基づく駆動電圧が印加される駆動電極を形成したことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記噴射チャンネル及び非噴射チャンネルが、前記アクチュエータ基板の一方の表面に溝状に形成されており、
前記駆動電極が、前記アクチュエータ基板の前記一方の表面に対向する他方の表面に沿って形成されており、
前記隔壁および立ち上がり部の前記端面と前記アクチュエータ基板の前記他方の表面とが互いに接する境界において前記駆動電極と一体に連続しており前記コンタクト層の前記他端と接触する導電層が前記端面に沿って形成されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記隔壁および立ち上がり部を構成する複数の材料は、それぞれ相互に反対方向に分極された圧電材料であることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記両側面のうち前記噴射チャンネルに面した他方の前記側面に形成された電極に接続するように前記駆動電極とは異なる接地電極が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記噴射チャンネル及び非噴射チャンネルが、前記アクチュエータ基板の一方の表面に溝状に形成されており、
前記接地電極が、前記アクチュエータ基板の前記一方の表面に対向する他方の表面に沿って形成されており、
前記両側面のうち前記他方の側面に形成された電極が、前記隔壁および立ち上がり部の前記端面に露出しており、
前記隔壁および立ち上がり部の前記端面と前記アクチュエータ基板の前記他方の表面とが互いに接する境界において前記接地電極と一体に連続しており前記他方の側面に形成された電極と前記端面において接触する導電層が前記端面に沿って形成されていることを特徴とする請求項４に記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
インクを噴射する複数の噴射チャンネル、及び、その噴射チャンネルの両側に設けられインクを噴射しない複数の非噴射チャンネルを、分極された圧電材料で少なくとも一部が構成された隔壁によって、相互に隔てて形成したアクチュエータ基板と、前記隔壁の両側面に形成された電極と、前記両側面に形成された両電極の一方に電気的に接続された駆動電極とを備え、
前記アクチュエータ基板は、その一端に前記隔壁と連続して形成され、且つ前記非噴射チャンネルの一端を閉塞する立ち上がり部を有し、
印字データに基づく駆動電圧を前記駆動電極に印加して前記隔壁に電圧を印加することにより、前記隔壁を変形させ前記噴射チャンネル内のインクに圧力を与えてそのインクを噴射するインクジェットヘッドの製造方法において、
前記アクチュエータ基板を構成する複数の材料の間に導電性のあるコンタクト層を、前記隔壁および立ち上がり部の端面に前記コンタクト層の一端が露出するように介在させつつ、前記複数の材料を積層する工程と、
前記アクチュエータ基板に、その複数の材料にわたって、前記噴射チャンネルおよび非噴射チャンネルとなる溝を、前記噴射チャンネルとなる溝は前記コンタクト層と離れた位置に、前記非噴射チャンネルとなる溝は前記コンタクト層がその溝内に露出する位置にそれぞれ加工する工程と、
前記噴射チャンネルおよび非噴射チャンネルとなる溝の内面に電極を形成する工程と、
前記隔壁および立ち上がり部の前記端面に露出した前記コンタクト層の前記他端と電気的に接続するように前記駆動電極を形成する工程とを有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記溝の内面に電極を形成する工程は、前記隔壁および立ち上がり部の上端を含め全溝にわたって導電層を形成した後、前記隔壁および立ち上がり部の上端の導電層を除去して、各溝毎の導電層をそれぞれ独立した電極とし、さらに前記他方の溝内で対向する両電極を、その溝内の両側に露出する前記コンタクト層にそれぞれ独立して接続するように、その溝底に沿って相互に分離することを特徴とする請求項６に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項８】
さらに、前記隔壁および立ち上がり部の非噴射チャンネルと反対側端面に、前記一方の溝の内面に形成された電極と、他方の溝の内面に形成された電極に接続した前記コンタクト層とに、それぞれ接続した導電層を形成する工程と、
その導電層を、前記一方の溝の内面に形成された電極に接続した部分と、前記コンタクト層に接続した部分とに分離する工程とを有することを特徴とする請求項７に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項９】
前記噴射チャンネルおよび非噴射チャンネルとなる溝を形成する工程において前記溝が形成された前記アクチュエータ基板の一方の表面と対向する他方の表面に沿って、前記駆動電極及び前記駆動電極と異なる接地電極を、前記導電層を分離する工程において分離された導電層のうち前記一方の溝の内面に形成された電極に接続した部分が前記接地電極と接続され且つ前記コンタクト層に接続した部分が前記駆動電極と接続されるように形成する工程をさらに有することを特徴とする請求項８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、噴射チャンネル内のインクに圧力を作用させることによりインクをノズルから噴射させ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。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録装置は、用紙に文字や図形を印字するように、インク滴を噴射する多数のノズルを有したインクジェットヘッドを有している。インクジェットヘッドは、通常、インクを噴射するようにノズルに連通された噴射チャンネルと、インクを噴射しない非噴射チャンネルとを交互に備え、両チャンネル間の隔壁を駆動電界により屈曲させて噴射チャンネルの容積を変化させることによって、インク噴射を行うように構成されている。
【０００３】
従来、このようなインクジェットヘッドを製造する場合には、先ず、図１１に示すように、圧電材料からなるアクチュエータ基板１０１の上面にインク噴射チャンネルとなる溝１０２を両端面にかけて形成すると共に、非噴射チャンネルとなる溝１０３を一端面から他端側の近傍まで形成する。そして、これらインク溝１０２・１０３を交互に平行に形成した後、溝１０３の一端部をダイシング加工により厚さ方向に切除して縦溝１０４を形成する。この後、両溝１０２・１０３内も含めたアクチュエータ基板の全表面に導電層を成膜する。そして、アクチュエータ基板１０１の一端面１０１ｂおよび上面１０１ａの導電層を除去して、両溝１０２・１０３内面の導電層をそれぞれ独立させる。さらに非噴射チャンネル用の溝１０３の底から縦溝１０４にかけて導電層を線状に除去する分割溝１１１を形成することによって、その溝１０３内の両側面の導電層をそれぞれ独立した電極とするとともに、アクチュエータ基板の裏面に、その電極にそれぞれ独立して接続した電極パターン１０９を形成する。噴射チャンネル用の溝１０２の内面の電極は、アクチュエータ基板１０１の他端面１０１ｃの導電層を介して電極パターン１０９の周囲の電極パターン１１０に接続している。
【０００４】
次に、アクチュエータ基板１０１の一端面１０１ｂ、他端面１０１ｃおよび上面１０１ａにノズルプレート１０５、マニホールド部材１０６およびプレート部材１０７をそれぞれ接合し、さらに、図１２に示すように、アクチュエータ基板１０１の裏面に形成された電極パターン１０９・１０１にフレキシブルプリント基板１０８を接合して、インクジェットヘッドとする。溝１０２の電極を接地し、その溝１０２の両側の溝１０３の電極に駆動電圧を印加することで、溝１０２内のインクを噴射することができる。
このように、非噴射チャンネル用の溝１０３の後端部が閉塞され、しかも両溝１０２・１０３の電極を独立させなければならないため、溝１０２の電極を他端部１０１ｃを介して、また溝１０３の電極を縦溝１０４を介してそれぞれ導出させる構成をとっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の製造方法により製造されたインクジェットヘッドは、アクチュエータ基板１０１の裏面に形成された電極パターン１０９と非噴射チャンネル用の溝１０３内の電極とを接続するために、アクチュエータ基板１０１の一部を切り欠いた縦溝１０４を形成しなければならず、アクチュエータ基板１０１の剛性が低下して破損し易いという問題がある。さらには、アクチュエータ基板１０１をダイシング加工して縦溝１０４を形成する際に、ダミーインク溝１０３の一端部が欠けることによって、圧力リークになったり、電気的に断線やショートを起こしたりして所定の噴射性能が得られないことがあるという問題もある。
【０００６】
そこで、本発明は、縦溝を不要にすることによって、アクチュエータ基板の剛性を高めることができると共に、非噴射チャンネル用の溝の一端部が欠けるという不具合を防止することが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しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、インクを噴射する複数の噴射チャンネルと、その噴射チャンネルの両側に設けられインクを噴射しない複数の非噴射チャンネルとが、分極された圧電材料で少なくとも一部が構成された隔壁によって、相互に隔てて形成されたアクチュエータ基板と、前記隔壁の両側面に形成された電極とを備え、その両電極をとおして前記隔壁に電圧を印加することにより、前記隔壁を変形させ前記噴射チャンネル内のインクに圧力を与えてそのインクを噴射するインクジェットヘッドにおいて、前記アクチュエータ基板は、その一端に前記隔壁と連続して形成され、且つ前記非噴射チャンネルの一端を閉塞する立ち上がり部を有し、前記隔壁および立ち上がり部をその高さ方向に積層した複数の材料により構成すると共に、その複数の材料間に、前記両側面のうち前記非噴射チャンネルに面した一方の前記側面に形成された電極に一端を接続し且つ前記隔壁および立ち上がり部の端面に他端を露出した導電性のあるコンタクト層を埋設しており、前記隔壁および立ち上がり部の前記端面に露出した前記コンタクト層の前記他端と電気的に接続するように、印字データに基づく駆動電圧が印加される駆動電極を形成した特徴としている。
【０００８】
これにより、隔壁および立ち上がり部を構成する複数の積層材料間に、一端を前記両側面の電極のうち一方に接続し且つ他端を前記隔壁および立ち上がり部の端面に露出したコンタクト層を埋設するので、従来のように縦溝を形成する必要がなく、アクチュエータ基板の剛性を高めることができると共に、チャンネルの端部が欠けるという不具合を生じることもなくなる。また、隔壁および立ち上がり部をその高さ方向に積層した複数の材料により構成することで、コンタクト層の端部を隔壁および立ち上がり部の端面に露出させることが容易にでき、従来のように一端が閉塞された非噴射チャンネルの他端から電極を引き出すことなく、駆動回路と信頼性の高い接続を行うことができる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１記載のインクジェットヘッドであって、前記噴射チャンネル及び非噴射チャンネルが、前記アクチュエータ基板の一方の表面に溝状に形成されており、前記駆動電極が、前記アクチュエータ基板の前記一方の表面に対向する他方の表面に沿って形成されており、前記隔壁および立ち上がり部の前記端面と前記アクチュエータ基板の前記他方の表面とが互いに接する境界において前記駆動電極と一体に連続しており前記コンタクト層の前記他端と接触する導電層が前記端面に沿って形成されていることを特徴としている。また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のインクジェットヘッドであって、前記隔壁および立ち上がり部を構成する複数の材料は、それぞれ相互に反対方向に分極された圧電材料であることを特徴としている。
【００１０】
請求項３によると、電圧を印加することにより、隔壁を構成する複数の材料は相互に反対方向に変形し、噴射チャンネルに対して大きな容積変化を与え、効率よくインクを噴射することができる。その複数の材料の積層を利用してコンタクト層を配置できるから、小型で且つ安価に製作することができる。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドであって、前記両側面のうち前記噴射チャンネルに面した他方の前記側面に形成された電極に接続するように前記駆動電極とは異なる接地電極が形成されていることを特徴としている。
【００１２】
これにより、隔壁の一方の側面の電極は、コンタクト層を介して端面の導電層に、隔壁の他方の側面の電極は、駆動電極とは異なる接地電極にそれぞれ接続しているから、駆動回路と容易に且つ信頼性の高い接続を行うことができる。また、請求項５の発明は、請求項４に記載のインクジェットヘッドであって、前記噴射チャンネル及び非噴射チャンネルが、前記アクチュエータ基板の一方の表面に溝状に形成されており、前記接地電極が、前記アクチュエータ基板の前記一方の表面に対向する他方の表面に沿って形成されており、前記両側面のうち前記他方の側面に形成された電極が、前記隔壁および立ち上がり部の前記端面に露出しており、前記隔壁および立ち上がり部の前記端面と前記アクチュエータ基板の前記他方の表面とが互いに接する境界において前記接地電極と一体に連続しており前記他方の側面に形成された電極と前記端面において接触する導電層が前記端面に沿って形成されていることを特徴としている。
【００１３】
請求項６の発明は、インクを噴射する複数の噴射チャンネル、及び、その噴射チャンネルの両側に設けられインクを噴射しない複数の非噴射チャンネルを、分極された圧電材料で少なくとも一部が構成された隔壁によって、相互に隔てて形成したアクチュエータ基板と、前記隔壁の両側面に形成された電極と、前記両側面に形成された両電極の一方に電気的に接続された駆動電極とを備え、前記アクチュエータ基板は、その一端に前記隔壁と連続して形成され、且つ前記非噴射チャンネルの一端を閉塞する立ち上がり部を有し、印字データに基づく駆動電圧を前記駆動電極に印加して前記隔壁に電圧を印加することにより、前記隔壁を変形させ前記噴射チャンネル内のインクに圧力を与えてそのインクを噴射するインクジェットヘッドの製造方法において、前記アクチュエータ基板を構成する複数の材料の間に導電性のあるコンタクト層を、前記隔壁および立ち上がり部の端面に前記コンタクト層の一端が露出するように介在させつつ、前記複数の材料を積層する工程と、前記アクチュエータ基板に、その複数の材料にわたって、前記噴射チャンネルおよび非噴射チャンネルとなる溝を、前記噴射チャンネルとなる溝は前記コンタクト層と離れた位置に、前記非噴射チャンネルとなる溝は前記コンタクト層がその溝内に露出する位置にそれぞれ加工する工程と、前記噴射チャンネルおよび非噴射チャンネルとなる溝の内面に電極を形成する工程と、前記隔壁および立ち上がり部の前記端面に露出した前記コンタクト層の前記他端と電気的に接続するように前記駆動電極を形成する工程とを有することを特徴としている。これにより、非噴射チャンネルとなる溝の内面の電極にのみコンタクト層が接触した構成のアクチュエータ基板を容易に作成することができ、また、従来のように縦溝を用いることなく、その溝の電極をコンタクト層を介して導出させることができるので、アクチュエータ基板の剛性が低下し、わずかの外力で基板が割れたり、チャンネルの端部が欠けたりするということもなくアクチュエータ基板を作成することができる。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項６に記載のインクジェットヘッドの製造方法であって、前記溝の内面に電極を形成する工程は、前記隔壁および立ち上がり部の上端を含め全溝にわたって導電層を形成した後、前記隔壁および立ち上がり部の上端の導電層を除去して、各溝毎の導電層をそれぞれ独立した電極とし、さらに前記他方の溝内で対向する両電極を、その溝内の両側に露出する前記コンタクト層にそれぞれ独立して接続するように、その溝底に沿って相互に分離することを特徴としている。
これにより、噴射チャンネル内の電極と非噴射チャンネル内の電極とが独立し、しかも非噴射チャンネル内の両側面の電極は、それに隣接する噴射チャンネル毎に独立するとともに、それぞれコンタクト層に接続して容易に形成することができる。
【００１５】
請求項８の発明は、請求項７に記載のインクジェットヘッドの製造方法であって、さらに、前記隔壁および立ち上がり部の非噴射チャンネルと反対側端面に、前記一方の溝の内面に形成された電極と、他方の溝の内面に形成された電極に接続した前記コンタクト層とに、それぞれ接続した導電層を形成する工程と、その導電層を、前記一方の溝の内面に形成された電極に接続した部分と、前記コンタクト層に接続した部分とに分離する工程とを有することを特徴としている。
これにより、アクチュエータ基板の端面において、噴射チャンネルの電極を、および非噴射チャンネルの電極をコンタクト層を介してそれぞれ導電層に接続し、かつそれを相互に独立して容易に形成することができる。
また、請求項９の発明は、請求項８に記載のインクジェットヘッドの製造方法であって、前記噴射チャンネルおよび非噴射チャンネルとなる溝を形成する工程において前記溝が形成された前記アクチュエータ基板の一方の表面と対向する他方の表面に沿って、前記駆動電極及び前記駆動電極と異なる接地電極を、前記導電層を分離する工程において分離された導電層のうち前記一方の溝の内面に形成された電極に接続した部分が前記接地電極と接続され且つ前記コンタクト層に接続した部分が前記駆動電極と接続されるように形成する工程をさらに有することを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１ないし図１０に基づいて以下に説明する。
本実施の形態に係るインクジェットヘッドは、図８に示すように、一対のアクチュエータ基板１・１と、これらアクチュエータ基板１・１同士を接合するプレート部材４とを有している。各アクチュエータ基板１は、図２に示すように、チタン酸ジルコン酸鉛系（ＰＺＴ）のセラミックス材料からなる第１圧電部材２ａと第２圧電部材２ｂとを積層して有しており、各圧電部材２ａ・２ｂの圧電材料は、相互に反対方向（それぞれアクチュエータ基板１の厚さ方向）に分極処理されている。尚、両材料２ａ・２ｂのうち一方のみが分極された圧電材料であっても差し支えなく、また、３層以上の圧電材料が積層されたものであっても差し支えない。尚、上記の圧電材料には、チタン酸鉛系（ＰＴ）のセラミックス材料を用いることもできる。
【００１７】
また、第１圧電部材２ａおよび第２圧電部材２ｂの間には、中間部材３が設けられている。中間部材３は、導電性を有した複数のコンタクト層５と、中間部材３を一定の厚みに設定するようにコンタクト層５の周囲に充填された充填部材８とからなっている。充填部材８は、接着剤で構成される。コンタクト層５は、図２に示すように、後述の非噴射チャンネルとなる溝１５に対応した配設ピッチで平行配置されており、その溝１５の溝幅よりも大きな幅で第１圧電部材２ａの両端面にわたって形成されている。さらに、コンタクト層５の他端部には、コンタクト層５を他端面において２分岐させるように切欠部５ａが形成されている。
【００１８】
上記のように構成されたアクチュエータ基板１の上面には、図１に示すように、ダイヤモンドブレード等により各層２ｂ・３・２ａにわたってダイシング加工された複数の噴射チャンネルとなる溝１４および非噴射チャンネルとなる溝１５が形成されている。
【００１９】
上記の噴射チャンネル用溝１４は、壁面にコンタクト層５が露出しないようにコンタクト層５・５間に位置されており、アクチュエータ基板１の一端（図中左端）から他端（図中右端）にかけて第１及び第２の圧電部材２ａ，２ｂにわたる深度で形成されている。一方、非噴射チャンネル用溝１５は、壁面にコンタクト層５が露出するようにコンタクト層５の中心部に位置されており、アクチュエータ基板１の一端から他端側の近傍まで第１及び第２の圧電部材２ａ，２ｂにわたる深度で形成され、その後端において、図２の切欠部５ａよりも他端側において立ち上げられた立ち上がり部１５ａにより閉塞されている。そして、このように形成された噴射チャンネル用溝１４および非噴射チャンネル用溝１５は、各層２ｂ・３・２ａからなる隔壁２０を介して交互に平行に配列された状態になっている。隔壁２０は、相互に反対方向に分極された第１圧電部材２ａおよび第２圧電部材２ｂにより構成されている。立ち上がり部１５ａは、隔壁２０と一体に連続しかつ上面１ａを相互に面一となるように形成されている。
【００２０】
上記のアクチュエータ基板１における両溝１４・１５、他端面１ｃ、および裏面１ｄ等には、Ｎｉ等の導電層１６が蒸着やメッキにより形成されている。尚、アクチュエータ基板１の一端面１ｂおよび上面１ａは、面状に研削することにより導電層１６が除去され、各溝１４・１５の内面の導電層をそれぞれ独立させている。そして、図３（ａ）・（ｂ）にも示すように、非噴射チャンネル用溝１５の底面における中心部には、導電層を線状に除去する第１分割溝４４ａがアクチュエータ基板１の一端から他端側上面１ａの導電層のない面にかけて形成されており、第１分割溝４４ａは、非噴射チャンネル用溝１５内の導電層１６を２分割することによって、隔壁２０の側面に電極２２・２２を形成させるようになっている。
【００２１】
また、アクチュエータ基板１の他端面１ｃには、図１，７に示すように、コンタクト層５の切欠部５ａ内と、コンタクト層５および噴射チャンネル用溝１４間とに、他端面１ｃの導電層を線状に除去する第２分割溝４４ｂが上面から裏面にかけて形成されている。また、アクチュエータ基板１の裏面１ｄには、図７に示すように、裏面１ｄの導電層を線状に除去する第３分割溝４４ｃが第２分割溝４４ｂに接続されて非噴射チャンネル用溝１５の溝方向に沿って形成されていると共に、第３分割溝４４ｃに直交する第４分割溝４４ｄが隣接する噴射チャンネル用溝１４・１４間毎に裏面１ｄの導電層を破線状に除去して形成されている。
【００２２】
上記の各分割溝４４ａ〜４４ｄは、アクチュエータ基板１の裏面に複数の駆動電極４３を平行に形成させているとともに、各駆動電極４３は、アクチュエータ基板１の他端面１ｃにおいてコンタクト層５と接触した導電層と一体に連続することによって、非噴射チャンネル用溝１５の一方の壁面の電極２２（導電層）に電気的に接続された状態にされている。また、第４分割溝４４ｄと第３分割溝４４ｃとに囲まれた駆動電極４３の外周には、共通接地電極４６が形成されており、その共通接地電極４６は、アクチュエータ基板１の他端面の導電層１６を介して噴射チャンネル用溝１４に面した隔壁２０の電極２３に接続されている。そして、隔壁２０の両側面に形成された一対の電極２３・２２は、隔壁２０の内部に裏面方向に対して直角方向の電界を生成させることによって、分極処理された隔壁２０を屈曲させるようになっている。例えば、図６に破線で示すように、隔壁２０の上下の圧電部材２ａ・２ｂが相互に反対方向に分極されていることで、上下の部材がそれぞれ反対方向に菱形に変形しかつ対向する隔壁において対称に変形し、噴射チャンネルに大きな容積変化を与えることができる。
【００２３】
また、図８に示すように、駆動電極４３が形成されたアクチュエータ基板１の裏面には、配線部材すなわちフレキシブルプリント基板３２が接続されるようになっている。フレキシブルプリント基板３２には、駆動電極４３および共通接地電極４６に対応して基板側駆動電極６４および基板側接地電極６７が形成されている。基板側駆動電極６４は、図示しない駆動回路に接続されており、印字データに基づいて駆動制御部から出力された駆動電圧を駆動電極４３を介して各電極２２に印加するようになっている。
【００２４】
上記のように構成された一対のアクチュエータ基板１・１は、一方のアクチュエータ基板１の噴射チャンネル用溝１４と他方のアクチュエータ基板１の非噴射チャンネル用溝１５とが対向するように、セラミックス材料や樹脂材料からなる平板状のプレート部材４を介して接合されている。プレート部材４は、一方面および他方面が各アクチュエータ基板１の上面にエポキシ系の接着剤により液密状態に接合されている。これにより、アクチュエータ基板１の噴射チャンネル用溝１４は、プレート部材４で覆われることによって、先端および後端を開口したインク流路となる噴射チャンネル１０を形成するようになっている。また、非噴射チャンネル用溝１５は、プレート部材４で覆われることによって、先端を開口する一方、後端部をアクチュエータ基板１の一方面とプレート部材４との当接により封止された非噴射チャンネル１１を形成するようになっている。
【００２５】
上記の噴射チャンネル１０および非噴射チャンネル１１を備えたアクチュエータ基板１およびプレート部材４の一端面には、ノズルプレート６が上述のエポキシ系の接着剤を用いて接合されている。ノズルプレート６には、噴射チャンネル１０からインク滴を噴射させるように、噴射チャンネル１０に対応してノズル３０が形成されている。尚、ノズルプレート６は、ポリアルキレンや（例えばエチレン）テレフタレート、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネイト、酢酸セルロース等のプラスチックにより形成されている。
【００２６】
一方、アクチュエータ基板１およびプレート部材４の他端面には、マニホールド部材７が接合されている。マニホールド部材７の中心部には、インク供給口３１が形成されており、図示しないインクタンクからインクが供給されるようになっている。そして、マニホールド部材７は、全噴射チャンネル１０に連通したインク供給路を形成している。
【００２７】
また、上述の分割溝４４ａ〜４４ｃは、例えばＹＡＧレーザ光等のレーザ加工装置においてレーザ光を照射して導電層１６を除去することにより形成されている。レーザ加工装置は、図７に示すように、レーザ光８２を出射するレーザ発振器８１と、レーザ光８２を反射してＸ軸方向に走査する反射鏡８３を備えたＸ軸用ガルバノメータ８４と、レーザ光８２を反射してＹ軸方向に走査する反射鏡８５を備えたＹ軸用ガルバノメータ８６と、レーザ光８２を集光する集光レンズ８７とを有している。
【００２８】
上記の構成において、インクジェットヘッドの製造方法について説明する。
先ず、図２に示すように、２種類の厚みを有したチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる平板を帯状にスライス加工することによって、アクチュエータ基板１の各チャンネル方向の幅を有した第１圧電部材２ａと第２圧電部材２ｂとを形成する。次に、第２圧電部材２ｂの上面に一端から他端にかけて連続した導電材料からなるコンタクト層５をリソグラフィや印刷により所定ピッチで形成した後、これらのコンタクト層５を埋設するように、電気絶縁性を有したエポキシ樹脂等の充填部材８を介在して第１圧電部材２ａと第２圧電部材２ｂを接合することによって、アクチュエータ基板１を形成する。
【００２９】
次に、上記のようにして形成されたアクチュエータ基板１をダイシング加工装置に装着する。尚、ダイシング加工装置は、複数のダイヤモンドブレードを備えており、ダイヤモンドブレードは、コンタクト層５の切欠部５ａよりも広く、コンタクト層５よりも狭いブレード幅を有している。そして、ダイシング加工装置への装着が完了すると、図３および図４に示すように、各ダイヤモンドブレードが各コンタクト層５の中心部にそれぞれ位置するようにブレード間のピッチを設定すると共に、ブレードの下端が第１圧電部材２ａの所定位置となるように上下方向の位置決めを行った後、ダイヤモンドブレードをアクチュエータ基板１の一端側から他端側にかけて進行させることによって、圧電部材２ａ・２ｂとともにコンタクト層５を切削し、両側面にコンタクト層５が露出した非噴射チャンネル用溝１５をアクチュエータ基板１の上面に形成する。この溝１５は、アクチュエータ基板１の他端面１ｃに達することなく立ち上がり部１５ａを残して形成されるが、コンタクト層５の切り欠き５ａが立ち上がり部１５ａよりも長いことによって、コンタクト層５は、溝１５の左右に完全に分断される。
【００３０】
この後、同様にして、コンタクト層５・５間の中心部に噴射チャンネル用溝１４をアクチュエータ基板１の一端から他端に貫通した状態で形成する。この溝１４には、コンタクト層５が露出することなく充填部材８のみが露出する。噴射チャンネル用溝１４と非噴射チャンネル用溝１５とは、どちらを先に形成してもよい。
【００３１】
次に、図５に示すように、アクチュエータ基板１の各溝１４・１５を含む全表面にＮｉ等の導電層１６を蒸着やメッキにより形成した後、図６に示すように、アクチュエータ基板１の上面１ａを面状に研削し、上面から導電層１６を除去することによって、噴射チャンネル用溝１４および各非噴射チャンネル用溝１５の各壁面の導電層１６からなる電極２２・２３を平面において分離させる。次に、アクチュエータ基板１を図７のレーザ加工装置に装着し、各非噴射チャンネル用溝１５の底面に第１分割溝４４ａを形成することによって、非噴射チャンネル用溝１５の内面の電極２２を各側面ごとに分割する。
【００３２】
この後、上述の第１分割溝４４ａを形成した場合と同様にレーザ加工装置に装着し、アクチュエータ基板１・１の他端面および裏面に第２〜第４分割溝４４ｂ〜４４ｄを形成する。即ち、例えばアクチュエータ基板１の裏面側を電極分割加工する場合には、レーザ発振器８１から出射されたレーザ光８２を集光レンズ８７によりアクチュエータ基板１の裏面に集光させ、Ｘ軸用およびＹ軸用ガルバノメータ８４・８６を駆動してＸ軸方向およびＹ軸方向に走査して第３分割溝４４ｃおよび第４分割溝４４ｄを形成する。
【００３３】
上記の加工による第１〜第４分割溝４４ａ〜４４ｄの形成、およびアクチュエータの上面１ａ、一端面１ｂの研削（一端面１ｂの研削については後述する）によって、図８に示すように、非噴射チャンネル用溝１５の導電層１６が、対向する側面において、それぞれ独立した２つの電極２２として形成されると共に、噴射チャンネル用溝１４内には１つの電極２３が形成される。そして、アクチュエータ基板１の裏面の導電層が、各電極２２にコンタクト層５を介して接続した駆動電極４３、および電極２３に接続した接地電極４６として形成される。続いて、これらの電極２２・２３・４３・４６に金メッキを施した後、インクから電極２２・２３・４３・４６を保護するように保護膜をＣＶＤ法等により形成する。
【００３４】
そして、図７に示すように、一対のアクチュエータ基板１・１を用意し、両アクチュエータ基板１の噴射チャンネル用溝１４と非噴射チャンネル用溝１５とが対向するように、各アクチュエータ基板１・１の上面をプレート部材４の一方面および他方面にそれぞれ接合する。尚、第２〜第４分割溝４４ｂ〜４４ｄを形成する分割加工は、アクチュエータ基板１にプレート部材４を接合する前において、第１分割溝４４ａを形成した直後に行っても良い。
【００３５】
次いで、アクチュエータ基板１・１およびプレート部材４の一端面を研削して面一状にするとともに、アクチュエータ基板１・１の一端面１ｂの導電層１６を除去する。噴射チャンネル１０とノズル３０とが対応するように、一端面にノズルプレート６を接合すると共に、他端面にマニホールド部材７を接合する。この後、フレキシブルプリント基板３２の電極６４・６７とアクチュエータ基板１の電極４３・４６とが一致するように、アクチュエータ基板１にフレキシブルプリント基板３２を当接した後、半田付けすることによって、インクジェットヘッドとして組み立てる。尚、フレキシブルプリント基板３２の電極６８・６７には、加熱により溶融されるように、予め半田層が形成されている。
【００３６】
尚、上記実施形態においては、図２に示すように、アクチュエータ基板１のチャンネル方向の長さの幅を有した第１圧電部材２ａと第２圧電部材２ｂを用い、また、コンタクト層５をチャンネル方向の長さいっぱいに配置しているが、これに限定されることはない。
【００３７】
即ち、図９に示すように、アクチュエータ基板１の２列分の幅を有した第１圧電部材９０ａおよび第２圧電部材９０ｂを形成し、第２圧電部材９０ｂの上面における幅方向の一端部および他端部にのみコンタクト層９１をそれぞれ形成する。このコンタクト層９１は、コンタクト層９１の端面と第１圧電部材９０ａの端面とを一致させながら、非噴射チャンネル用溝９３の両側でかつ立ち上がり部９７に対応する位置に配置する。その後図示しない充填部材を第１圧電部材９０ａと第２圧電部材９０ｂとの間に介装して両者を接合することによって、２個分の幅を有するアクチュエータ基板１の集合体を形成する。
【００３８】
次に、上記のようにして形成されたアクチュエータ基板１の集合体をダイシング加工装置に装着し、コンタクト層９１・９１間の位置にアクチュエータ基板１の両端にかけて切削した噴射チャンネル用溝９２を形成すると共に、コンタクト層９１・９１の位置に両端部（即ち立ち上がり部９７）を残して切削した非噴射チャンネル用溝９３を形成する。噴射チャンネル用溝９２はその内面にコンタクト層９１が露出することはなく、非噴射チャンネル用溝９３は、コンタクト層９１・９１の一部を切削してその内面にコンタクト層を露出させている。
この後、アクチュエータ基板１の各溝９２・９３を含む表面にＮｉ等の導電層を形成した後、アクチュエータ基板１の上面を面状に研削することにより、噴射チャンネル用溝９２、および非噴射チャンネル用溝９３の内面に電極９５・９６をそれぞれ形成する。そして、アクチュエータ基板１を図７のレーザ加工装置に装着し、非噴射チャンネル用溝９３の底面に第１分割溝９４を形成することによって、非噴射チャンネル用溝９３の電極９５を各側面ごとに分割する。
【００３９】
次に、圧電部材９０ａ・９０ｂの両端面および裏面に、上記実施の形態と同様に、第２〜第４の分割溝を形成した後、圧電部材９０ａ・９０ｂを幅方向の中心線Ｃに沿って２つに分離することにより、個々のアクチュエータ基板１に分割する。そして、図８に示すように、２個のアクチュエータ基板１・１を、プレート部材を介して接合した後、噴射チャンネル１０とノズル３０とが対応するように、一端面にノズルプレート６を、他端面にマニホールド部材７を接合する。この後、フレキシブルプリント基板３２の電極６４・６７とアクチュエータ基板１の電極４３・４６とが一致するように、アクチュエータ基板１にフレキシブルプリント基板３２を半田付けする。
この場合、噴射チャンネル用溝９２と非噴射チャンネル用溝９３の幅および深さが一致するならば、図１０において、両溝を同一線上に形成して、中心線Ｃで分割後、プレート部材を介してそのまま向かい合わせて接合することができる。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１の発明は、インクを噴射する複数の噴射チャンネルと、その噴射チャンネルの両側に設けられインクを噴射しない複数の非噴射チャンネルとが、分極された圧電材料で少なくとも一部が構成された隔壁によって、相互に隔てて形成されたアクチュエータ基板と、前記隔壁の両側面に形成された電極とを備え、その両電極をとおして前記隔壁に電圧を印加することにより、前記隔壁を変形させ前記噴射チャンネル内のインクに圧力を与えてそのインクを噴射するインクジェットヘッドにおいて、前記アクチュエータ基板は、その一端に前記隔壁と連続して形成され、且つ前記非噴射チャンネルの一端を閉塞する立ち上がり部を有し、前記隔壁および立ち上がり部をその高さ方向に積層した複数の材料により構成すると共に、その複数の材料間に、前記両側面のうち前記非噴射チャンネルに面した一方の前記側面に形成された電極に一端を接続し且つ前記隔壁および立ち上がり部の端面に他端を露出した導電性のあるコンタクト層を埋設しており、前記隔壁および立ち上がり部の前記端面に露出した前記コンタクト層の前記他端と電気的に接続するように、印字データに基づく駆動電圧が印加される駆動電極を形成した構成である。
【００４１】
これにより、隔壁および立ち上がり部を構成する複数の積層材料間に、一端を前記両側面の電極のうち一方に接続し且つ他端を前記隔壁および立ち上がり部の端面に露出したコンタクト層を埋設するので、従来のように縦溝を形成する必要がなく、アクチュエータ基板の剛性を高め、基板の割れ等を防ぐことができると共に、縦溝のための微細加工がないのでチャンネルの端部が欠け易いという不具合を生じることもなくなる。また、隔壁および立ち上がり部をその高さ方向に積層した複数の材料により構成することで、コンタクト層の端部を隔壁および立ち上がり部の端面に露出させることが容易にでき、従来のように一端が閉塞された非噴射チャンネルの他端から電極を引き出すことなく、駆動回路と信頼性の高い接続を行うことができるという効果を奏する。
【００４２】
請求項２の発明は、請求項１記載のインクジェットヘッドであって、前記噴射チャンネル及び非噴射チャンネルが、前記アクチュエータ基板の一方の表面に溝状に形成されており、前記駆動電極が、前記アクチュエータ基板の前記一方の表面に対向する他方の表面に沿って形成されており、前記隔壁および立ち上がり部の前記端面と前記アクチュエータ基板の前記他方の表面とが互いに接する境界において前記駆動電極と一体に連続しており前記コンタクト層の前記他端と接触する導電層が前記端面に沿って形成されている構成である。また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のインクジェットヘッドであって、前記隔壁および立ち上がり部を構成する複数の材料は、それぞれ相互に反対方向に分極された圧電材料である構成である。
【００４３】
請求項３によると、電圧を印加することにより、隔壁を構成する複数の材料は相互に反対方向に変形し、噴射チャンネルに対して大きな容積変化を与え、効率よくインクを噴射することができる。その複数の材料の積層を利用してコンタクト層を配置できるから、小型且つ安価に製作することができるという効果を奏する。
【００４４】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドであって、前記両側面のうち前記噴射チャンネルに面した他方の前記側面に形成された電極に接続するように前記駆動電極とは異なる接地電極が形成されている構成である。
【００４５】
これにより、隔壁の一方の側面の電極は、コンタクト層を介して端面の導電層に、隔壁の他方の側面の電極は、駆動電極とは異なる接地電極にそれぞれ接続しているから、駆動回路と容易に且つ信頼性の高い接続を行うことができるという効果を奏する。また、請求項５の発明は、請求項４に記載のインクジェットヘッドであって、前記噴射チャンネル及び非噴射チャンネルが、前記アクチュエータ基板の一方の表面に溝状に形成されており、前記接地電極が、前記アクチュエータ基板の前記一方の表面に対向する他方の表面に沿って形成されており、前記両側面のうち前記他方の側面に形成された電極が、前記隔壁および立ち上がり部の前記端面に露出しており、前記隔壁および立ち上がり部の前記端面と前記アクチュエータ基板の前記他方の表面とが互いに接する境界において前記接地電極と一体に連続しており前記他方の側面に形成された電極と前記端面において接触する導電層が前記端面に沿って形成されている構成である。
【００４６】
請求項６の発明は、インクを噴射する複数の噴射チャンネル、及び、その噴射チャンネルの両側に設けられインクを噴射しない複数の非噴射チャンネルを、分極された圧電材料で少なくとも一部が構成された隔壁によって、相互に隔てて形成したアクチュエータ基板と、前記隔壁の両側面に形成された電極と、前記両側面に形成された両電極の一方に電気的に接続された駆動電極とを備え、前記アクチュエータ基板は、その一端に前記隔壁と連続して形成され、且つ前記非噴射チャンネルの一端を閉塞する立ち上がり部を有し、印字データに基づく駆動電圧を前記駆動電極に印加して前記隔壁に電圧を印加することにより、前記隔壁を変形させ前記噴射チャンネル内のインクに圧力を与えてそのインクを噴射するインクジェットヘッドの製造方法において、前記アクチュエータ基板を構成する複数の材料の間に導電性のあるコンタクト層を、前記隔壁および立ち上がり部の端面に前記コンタクト層の一端が露出するように介在させつつ、前記複数の材料を積層する工程と、前記アクチュエータ基板に、その複数の材料にわたって、前記噴射チャンネルおよび非噴射チャンネルとなる溝を、前記噴射チャンネルとなる溝は前記コンタクト層と離れた位置に、前記非噴射チャンネルとなる溝は前記コンタクト層がその溝内に露出する位置にそれぞれ加工する工程と、前記噴射チャンネルおよび非噴射チャンネルとなる溝の内面に電極を形成する工程と、前記隔壁および立ち上がり部の前記端面に露出した前記コンタクト層の前記他端と電気的に接続するように前記駆動電極を形成する工程とを有する構成である。
これにより、非噴射チャンネルとなる溝の内面の電極にのみコンタクト層が接触した構成のアクチュエータ基板を容易に作成することができ、また、従来のように縦溝を用いることなく、その溝の電極をコンタクト層を介して導出させることができるので、アクチュエータ基板の剛性が低下したり、チャンネルの端部が欠けたりするということもなくアクチュエータ基板を容易に作成することができるという効果を奏する。
【００４７】
請求項７の発明は、請求項６に記載のインクジェットヘッドの製造方法であって、前記溝の内面に電極を形成する工程は、前記隔壁および立ち上がり部の上端を含め全溝にわたって導電層を形成した後、前記隔壁および立ち上がり部の上端の導電層を除去して、各溝毎の導電層をそれぞれ独立した電極とし、さらに前記他方の溝内で対向する両電極を、その溝内の両側に露出する前記コンタクト層にそれぞれ独立して接続するように、その溝底に沿って相互に分離するようになっている。
これにより、噴射チャンネル内の電極と非噴射チャンネル内の電極とが独立し、しかも非噴射チャンネル内の両側面の電極は、それに隣接する噴射チャンネル毎に独立するとともに、それぞれコンタクト層に接続して容易に形成することができるという効果を奏する。
【００４８】
請求項８の発明は、請求項７に記載のインクジェットヘッドの製造方法であって、さらに、前記隔壁および立ち上がり部の非噴射チャンネルと反対側端面に、前記一方の溝の内面に形成された電極と、他方の溝の内面に形成された電極に接続した前記コンタクト層とに、それぞれ接続した導電層を形成する工程と、その導電層を、前記一方の溝の内面に形成された電極に接続した部分と、前記コンタクト層に接続した部分とに分離する工程とを有する構成である。
これにより、アクチュエータ基板の端面において、噴射チャンネルの電極を、および非噴射チャンネルの電極をコンタクト層を介してそれぞれ導電層に接続し、かつそれを相互に独立して容易に形成することができるという効果を奏する。
また、請求項９の発明は、請求項８に記載のインクジェットヘッドの製造方法であって、前記噴射チャンネルおよび非噴射チャンネルとなる溝を形成する工程において前記溝が形成された前記アクチュエータ基板の一方の表面と対向する他方の表面に沿って、前記駆動電極及び前記駆動電極と異なる接地電極を、前記導電層を分離する工程において分離された導電層のうち前記一方の溝の内面に形成された電極に接続した部分が前記接地電極と接続され且つ前記コンタクト層に接続した部分が前記駆動電極と接続されるように形成する工程をさらに有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  インクジェットヘッドの要部を示す分解斜視図である。
【図２】  圧電部材にコンタクト層を形成した状態を示す説明図である。
【図３】  噴射チャンネル用溝および非噴射チャンネル用溝を形成する状態を示す説明図である。
【図４】  噴射チャンネル用溝および非噴射チャンネル用溝が形成されたアクチュエータ基板の斜視図である。
【図５】  アクチュエータ基板の表面に導電層を形成した状態を示す説明図である。
【図６】  アクチュエータ基板の上面および非噴射チャンネルの底面の導電層を除去した状態を示す説明図である。
【図７】  アクチュエータ基板をレーザ加工する状態を示す説明図である。
【図８】  アクチュエータ基板にフレキシブルプリント基板等を接合する状態を示す説明図である。
【図９】  他の実施形態の第１圧電部材に第２圧電部材を接合する状態を示す説明図である。
【図１０】  他の実施形態の噴射チャンネル用溝および非噴射チャンネル用溝を形成する状態を示す説明図である。
【図１１】  従来のインクジェットヘッドの要部を示す分解斜視図である。
【図１２】  従来のインクジェットヘッドの要部を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１  アクチュエータ基板
２ａ  第１圧電部材
２ｂ  第２圧電部材
３  中間部材
４  プレート部材
５  コンタクト層
６  ノズルプレート
７  マニホールド部材
８  充填部材
１０  噴射チャンネル
１１  非噴射チャンネル
１４  噴射チャンネル用溝
１５  非噴射チャンネル用溝
１５ａ  立ち上がり部
１６  導電層
２０  隔壁
２２  電極
２３  電極
３０  ノズル
３１  インク供給口
３２  フレキシブルプリント基板
９０ａ  第１圧電部材
９０ｂ  第２圧電部材
９１  コンタクト層
９２  噴射チャンネル用溝
９３  非噴射チャンネル用溝
９４  第１分割溝
９５  電極
９６  電極
【図１】
0003812089.tif 000002
【図２】
0003812089.tif 000003
【図３】
0003812089.tif 000004
【図４】
0003812089.tif 000005
【図５】
0003812089.tif 000006
【図６】
0003812089.tif 000007
【図７】
0003812089.tif 000008
【図８】
0003812089.tif 000009
【図９】
0003812089.tif 000010
【図１０】
0003812089.tif 000011
【図１１】
0003812089.tif 000012
【図１２】
0003812089.tif 000013