(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溝状のインク室を挟む１対の隔壁の各内側面に外部駆動回路に電気的に接続されたインク室内電極を形成し、前記外部駆動回路から前記インク室内電極に駆動パルスを印加することにより前記隔壁を変形させて前記インク室内のインクを吐出するインクジェットヘッドにおいて、
一方側面から他方側面に達するインク室用溝を形成することで構成される前記隔壁を有する基板を備え、
前記インク室用溝内にのみ位置する前記インク室内電極の端面が前記他方端面において露出しており、その露出した前記インク室内電極の端面において前記外部駆動回路と電気的に接続されており、
前記インク室用溝の内壁面に沿って形成された接続用導電層をさらに備え、
前記インク室内電極は前記インク室用溝内において前記接続用導電層に接しながら乗り上げるように形成され、
前記インク室用溝内にのみ位置する前記接続用導電層の端面が前記他方端面において露出しており、その露出した前記接続用導電層の端面において接着剤によって前記外部駆動回路と電気的に接続されていることを特徴とする、インクジェットヘッドの電極接続構造。
【請求項２】
前記他方端面から露出する前記インク室内電極の端面の断面積は、７×１０-5ｍｍ2以上であ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の電極接続構造。
【請求項３】
前記インク室内電極および前記接続用導電層の少なくともいずれかは、表面にメッキ金属膜を有していることを特徴とする、請求項１または２に記載のインクジェットヘッドの電極接続構造。
【請求項４】
前記インク室用溝の前記他方端面側において、前記１対の隔壁間を閉塞するように充填する充填材をさらに備え、
前記充填材は導電性樹脂および絶縁性樹脂のいずれかの材質を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のインクジェットヘッドの電極接続構造。
【請求項５】
前記充填材は、１００℃以下の環境下での弾性率が１０ＧＰａ以下、および１００℃以下の環境下での線膨張係数が５０ｐｐｍ／℃以下の少なくともいずれかの特性を有す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の電極接続構造。
【請求項６】
前記１対の隔壁の各内側面に形成された前記インク室内電極の各々は、前記インク室用溝の内壁面に沿って形成された前記接続用導電層により電気的に接続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の電極接続構造。
【請求項７】
厚さ方向に分極処理された圧電体のチャネルウェハの上面に所定ピッチで複数のインク室用溝を形成する工程と、
前記インク室用溝の内壁面に沿って接続用導電層を形成する工程と、
前記複数のインク室用溝の各々の対向面に互いに独立したインク室内電極を前記接続用導電層に接しながら乗り上げるように形成する工程と、
前記チャネルウェハの前記上面にカバーウェハを接着する工程と、
前記接着後の前記チャネルウェハと前記カバーウェハとを、前記インク室用溝の長手方向に交差する方向に切断して分割する工程とを備えた、インクジェットヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記複数のインク室用溝の各々内で互いに対向する前記インク室内電極間の所定領域を充填するよう充填材を形成する工程をさらに備え、
前記充填材を切断する位置で、前記接着後の前記チャネルウェハと前記カバーウェハとが切断され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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インク室内のインクを加圧して記録媒体上に吐出することによって画像形成を可能にするインクジェットヘッドの電極と外部駆動回路とを接続するための電極接続構造、および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】
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として、溝状のインク室を挟む１対の隔壁の各内側面に電極を形成し、その電極に外部駆動回路からの駆動パルスを印加することにより隔壁を変形させてインク室内のインクを吐出するようにしたものがある。このようなインクジェットヘッドにおいては、インク室内に形成された電極をインク室外に延出して取出用の室外電極を形成し、この室外電極と駆動用ＩＣ（Integrated Circuit）を含む外部駆動回路とを電気的に接続するようにしている。従来のインクジェットヘッドにおける室外電極と外部駆動回路との接続方法として、図１４〜図１６に示すように、ボンディングワイヤを用いる方法、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）リードを用いる方法、およびフレキシブル基板を用いる方法が知られている。
【０００３】
すなわち、駆動用ＩＣ１３０とともに支持体１１０上にアクチュエータ１００が配置されている。このアクチュエータ１００は、基板１０３と、カバープレート１２３と、ノズルプレート１２５と、インク室内電極１０１とを有している。基板１０３は、圧電素子からなり、図面に垂直な方向に配列する複数の隔壁１２７を有し、それぞれの隔壁１２７の間にインク室１２２を有している。カバープレート１２３は、各インク室１２２にインクを供給する供給口１２４を有しており、かつ基板１０３の上面に配置されている。ノズルプレート１２５は、各インク室１２２内からインクが吐出されるノズル１２６を有しており、かつ基板１０３の前面に配置されている。インク室内電極１０１は、各インク室１２２内において隔壁１２７の上側の略半分の範囲に形成されている。このインク室内電極１０１は、基板１０３の上面における背面側に延出して形成されており、この延出した部分が取出用のインク室外電極１０２を構成している。
【０００４】
ボンディングワイヤを用いる方法では、図１４に示すように、アクチュエータ１００のインク室外電極１０２と駆動用ＩＣ１３０の接続ポイントとの間がボンディングワイヤ１１１により電気的に接続されている。ボンディングワイヤ１１１の接続は、Ａｌ（アルミニウム）ウェッジワイヤボンディング技術やＡｕ（金）ワイヤボンディング技術により、平坦面であるインク室外電極１０２の上面および駆動用ＩＣ１３０の接続ポイントに対して上方からボンディングキャピラリを介してボンディングワイヤ１１１を押圧した状態で加熱超音波を印加して金属の固相拡散接合により行なわれる。
【０００５】
ＴＡＢリードを用いる方法では、図１５に示すように、ＴＡＢデバイスのアウターリード１１２がアクチュエータ１００のインク室外電極１０２に電気的に接続される。この接続は、ＴＡＢデバイスのアウターリード１１２をアクチュエータ１００のインク室外電極１０２と平行に位置決めした状態で上方から加熱加圧機構を有するリード押圧具を押圧し、アウターリード１１２の下面に予めメッキされているはんだを溶融させてはんだ接合により行なわれる。はんだに代えて、ＡＣＦ（異方性導電フィルム）またはＡＣＰ（異方性導電ペースト）を用いる場合もある。
【０００６】
フレキシブル基板を用いる方法では、図１６に示すように、駆動用ＩＣ１３０を実装したプリント基板１１４上に形成された接続用電極１１５とアクチュエータ１００のインク室外電極１０２とがフレキシブル基板１１３により電気的に接続される。この接続は、接続用電極１１５とインク室外電極１０２との各上面にフレキシブル基板１１３の両端部を載置し、図１５に示したＴＡＢリードを用いる場合と同様に、はんだ接合やＡＣＦまたはＡＣＰすることにより行なわれる。
【０００７】
次に、インクジェットヘッドを構成するアクチュエータの従来の製造方法を図１７を用いて説明する。
【０００８】
まず、厚さ方向（図中上下方向）に分極した圧電素子からなる基板１０３の上面１０３ａにドライフィルムレジストをラミネートして硬化させる。この後、ダイサーのダイシングブレードを用いて上面１０３ａを前面１０３ｂ側から背面１０３ｃ側に向かってハーフダイシングし、隔壁１２７の間に挟まれたインク室１２２を形成する。このとき、基板１０３の前面１０３ｂと背面１０３ｃとの中間部でダイシングブレードを上昇させてインク室１２２の背面側にアール部１２２ａを形成し、さらに、背面１０３ｃまで上面１０３ａのドライフィルムレジストのみをカットして平坦部１２２ｂを形成する。
【０００９】
このダイシング処理を基板１０３の前面１０３ｂおよび背面１０３ｃに平行な方向に繰返し実行し、基板１０３にインク室アレイを形成する。この後に、インク室１２２の長手方向に対して基板１０３の上方からＡｌまたはＣｕ（銅）などの電極材料となる金属を斜方蒸着する。この作業をインク室１２２を挟んで対向する２方向（図中矢印で示す方法）から行なうことにより、インク室１２２を挟む両側の隔壁１２７にインク室内電極１０１を形成する。
【００１０】
このとき、インク室１２２内では、ドライフィルムレジストおよび隔壁１２７のシャドーイング効果により、隔壁１２７の上面１０３ａから隔壁１２７の厚さ方向の約１／２までの範囲に電極１０１が形成される。また、インク室１２２のアール部１２２ａおよび平坦部１２２ｂにも同時に電極材料の斜方蒸着が行なわれる。このとき、左右２方向から蒸着された金属膜が平坦部１２２ｂで重なり合うようにドライフィルムレジストの厚さおよび開口幅を設定する。これにより、平坦部１２２ｂにおいては開口部分の全面に電極（インク室外電極）１０２が形成される。またアール部１２２ａにおいてはインク室１２２内のインク室内電極１０１と平坦部１２２ｂのインク室外電極１０２とを接続する状態に電極が形成される。
【００１１】
この後、基板１０３の上面１０３ａに、図１４〜図１６に示すように供給口１２４を有するカバープレート１２３を接着し、基板１０３の前面１０３ｂにノズル１２６を有するノズルプレート１２５を接着することにより、アクチュエータ１００が完成する。
【００１２】
このようにして形成されたアクチュエータ１００は、隔壁１２７を挟んで隣接するインク室１２２内に形成されたインク室内電極１０１のそれぞれに、互いに逆位相の電位を印加することによりシェアモード駆動を行なう。すなわち、両側面のそれぞれに互いに逆極性の電位が印加された隔壁１２７はインク室内電極１０１の形成領域と未形成領域との境目で“く”の字あるいは逆“く”の字にせん断変形を生じる。この隔壁１２７のせん断変形によるインク室１２２の体積が変化し、これに伴ってインク室１２２内のインク圧力が変化してインク室１２２の前面１０３ｂ側に配置したノズル１２６からインク液滴が吐出される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように構成された従来のインクジェットヘッドでは、アクチュエータ１００に形成されたインク室１２２においてインクの吐出に直接寄与するアクティブ領域は供給口１２４よりも前面１０３ｂ側（ノズル形成側）の範囲のみである。供給口１２４を含む背面１０３ｃ側はインク室１２２内にインクを供給するための領域であり、アール部１２２ａおよび平坦部１２２ｂはインク室１２２内において互いに向かい合うインク室内電極１０１を接続して１つのインク室外電極１０２とし、そのインク室外電極１０２を駆動用ＩＣ１３０に導通した外部電極に電気的に接続するための領域である。このようなインクジェットヘッドの構成では、本来インクの吐出に寄与するアクティブ領域以外の部分が非常に大きく、材料コストが高く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。
【００１４】
また、誘電率の高いＰＺＴなどの圧電素子を素材とする基板１０３上に平坦部１２２ｂまでインク室内電極１０１を延出させる必要がある。このため、基板１０３の静電容量が大きくなり、アクチュエータ１００の駆動に際して印加すべき駆動電圧波形が鈍り、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。この印字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、印加電圧を上げることでアクチュエータ１００の駆動による発熱量が増大し、アクチュエータ１００の温度上昇によってインクの粘度が変化する。よって、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ＩＣ１３０はコスト高になるという問題と、低消費電力化が困難であるという問題とがあった。
【００１５】
そこで、アクチュエータ１００のインク室内電極１０１におけるアクティブ領域以外の部分では圧電素子とインク室内電極１０１との間に低誘電膜を予め製膜することで、アクティブ領域以外の部分における基板１０３の静電容量をほとんど無視できるレベルにすることが行なわれる。しかし、キュリー点が２００℃程度の低温度であるＰＺＴに対して低温度のプロセスで低誘電率のＳｉ−Ｎ膜を形成するためには高価なＥＣＲ−ＣＶＤ（Electron Cyclotron Resonance Chemical Vapor Deposition）装置が必要となり、製造コストが上昇して安価なインクジェットヘッドが製造できないという問題があった。
【００１６】
また、特開平９−９４９５４号公報には、図１８に示すように、供給口２１４ａおよびインク室内電極２１３を延出させるための領域を圧電素子の長手方向に形成しないようにした構成が開示されている。この構成では、インク室２１４に対するインクの供給は基板２１０のアクティブ領域の後端部に設けた供給口２１４ａから行なわれる。インク室２１４に形成されたインク室内電極２１３は吐出孔２１２側から供給口２１４ａ側へ伸びており、さらに基板２１０の後端部へ延出されたインク室外電極２１５と一体に形成されており、インク室外電極２１５において駆動用ＩＣ２１６に導通した電極２１７と電気的に接続されている。
【００１７】
この構成によれば、アクチュエータ２００のアクティブ領域以外の部分が存在しないために圧電素子の材料コストを低減することはできるが、基板２１０の静電容量が増加する問題が残る。また、インク室内電極２１３をアクチュエータ２００の側面に９０°屈曲させてインク室外電極２１５を延出するようにしているため、ウェハ状態ではインク室内電極２１３を形成する際の斜方蒸着によって同時にインク室外電極２１５を形成することができない。
【００１８】
このため、ウェハから個々のアクチュエータ２００を切出した（小片化した）後にインク室内電極２１３とアクチュエータ２００側面のインク室外電極２１５とを形成することになる。しかし、インク室２１４内で互いに向かい合う２つのインク室内電極２１３を確実に電気的に導通させた状態で延出させるためには、少なくともさらに２方向からの斜方蒸着が必要となる。また、アクチュエータ２００の側面に延出したインク室外電極２１５を各インク室２１４ごとに分離するためには、予めパターニングを施すか、またはパターニングを行なわない場合ではべた電極に引出した後にダイシングやＹＡＧレーザによる電極分離工程が必要となる。このように、製造工程が複雑化するため、生産性が悪く、生産歩留まりが低下し、生産コストが大きくなるという問題があった。
【００１９】
引出配線は、他にメッキ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もしくは電極分離工程を必要とするため、工程が煩雑になるという問題があった。また、引出した電極も、インク室２１４からアクチュエータ２００の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、生産歩留まりが落ちるといった問題や環境信頼性にも劣るという問題があった。
【００２０】
本発明の目的は、高価な製造装置の使用、製造工程の複雑化、および電極の断線による歩留まりの低下などに起因するコストの高騰を招くことなく、基板面積の増加を防止することができ、材料コストの高騰を防止することができるとともに、基板の静電容量の増加を防止してアクチュエータにおける発熱量の増加を伴なうことなく高精度で安定した高速印字を行なうことができるインクジェットヘッドの電極接続構造および製造方法を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明のインクジェットヘッドの電極接続構造は、溝状のインク室を挟む１対の隔壁の各内側面に外部駆動回路に電気的に接続されたインク室内電極を形成し、外部駆動回路からインク室内電極に駆動パルスを印加することにより隔壁を変形させてインク室内のインクを吐出するインクジェットヘッドにおいて、一方側面から他方側面に達するインク室用溝を形成することで構成される隔壁を有する基板を備え、インク室用溝内にのみ位置するインク室内電極の端面が他方端面において露出しており、その露出したインク室内電極の端面において外部駆動回路と電気的に接続されており、インク室用溝の内壁面に沿って形成された接続用導電層をさらに備え、インク室内電極はインク室用溝内において接続用導電層に接しながら乗り上げるように形成され、インク室用溝内にのみ位置する接続用導電層の端面が他方端面において露出しており、その露出した接続用導電層の端面において接着剤によって外部駆動回路と電気的に接続されている。
【００２２】
インク室内電極がインク室用溝内にのみ位置し、その端面が基板の他方端面において露出している。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用の溝外へ引出していたが、本発明ではその必要がなく、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であり、材料コストの削減を実現することができる。また、静電容量の低減により、駆動周波数を向上することができるため高速印字が実現でき、駆動電圧を低減できるため駆動用ＩＣの低耐電圧化が行なえることから、駆動用ＩＣのコスト低減および駆動消費電力の削減を実現することができる。
【００２４】
また、これにより、インク室用溝を挟んで対向する１対のインク室内電極の一方に外部駆動回路を接続するだけでその１対のインク室内電極の双方に電気的に接続することが可能となる。
【００２５】
上記のインクジェットヘッドの電極接続構造において好ましくは、他方端面から露出するインク室内電極の端面の断面積は、７×１０-5ｍｍ2以上である。
【００２６】
これにより、後に行なわれるインクジェットヘッド駆動用ＩＣに導通した電極との接続の際にＡＣＡ（Anisotropic Conductive Adhesive：異方性導電接着剤）もしくはＮＣＡ（Non-Conductive Adhersive：非導電性接着剤）による電極接続において十分な信頼性が得られる。
【００２７】
上記のインクジェットヘッドの電極接続構造において好ましくは、インク室内電極および接続用導電層の少なくともいずれかは、表面にメッキ金属膜を有している。
【００２８】
インク室内電極および接続用導電層は外部駆動回路との接続用電極として用いられるため、十分な電極厚さを確保する必要があり、蒸着やスパッタリングなどの真空プロセスによる金属膜形成ではスループットが遅くて生産性に問題があったが、メッキ用シード層のみを薄く真空プロセスで形成して、所望の金属膜厚さまでメッキによって形成することで、生産性が向上し、また金属膜自体の膜質も均一で内部応力も軽減できる金属膜剥離の不良が低減し、安価で品質安定性、信頼性の高いインクジェットヘッドを実現することができる。
【００２９】
上記のインクジェットヘッドの電極接続構造において好ましくは、インク室用溝の他方端面側において、１対の隔壁間を閉塞するように充填する充填材がさらに備えられている。その充填材は導電性樹脂および絶縁性樹脂のいずれかの材質を含んでいる。
【００３０】
これにより、後に行なうダイシングによる小片化工程において、導電性樹脂もしくは絶縁性樹脂がインク室用溝内の所定領域に充填されているため、チャネルウェハは強度が増してダイシング時のダメージを軽減できて生産歩留まりが向上し、安価なインクジェットヘッドを実現することができる。
【００３１】
また、導電性樹脂の場合は、同一インク室用溝内の１対のインク室内電極を導電性樹脂により電気的に接続することができ、しかも外部駆動回路との接続用電極としてその導電性樹脂断面を利用することができるため、容易に接続面積を大きく取ることができ、接続安定性が良好となる。また、絶縁性樹脂の場合は、樹脂への添加剤にシリカフィラーやアルミナフィラーなど比較的低線膨張率のものを多く分散することができるため、圧電素子の低膨張率とのマッチングを容易に行なうことができ、熱応力などによる圧電素子の破損を防止することができ、環境信頼性が良好となる。
【００３２】
上記のインクジェットヘッドの電極接続構造において好ましくは、充填材は、１００℃以下の環境下での弾性率が１０ＧＰａ以下、および１００℃以下の環境下での線膨張係数が５０ｐｐｍ／℃以下の少なくともいずれかの特性を有している。
【００３３】
これにより、圧電素子と充填部材との熱応力を充填部材の弾性率が１０ＧＰａ以下の場合は充填材の弾性変形により緩和することができ、充填材の線膨張係数が５０ｐｐｍ／℃以下の場合は発生する熱応力を低減することができるため、環境信頼性に優れるインクジェットヘッドを提供することができる。
【００３４】
上記のインクジェットヘッドの電極接続構造において好ましくは、１対の隔壁の各内側面に形成されたインク室内電極の各々は、インク室用溝の内壁面に沿って形成された接続用導電層により電気的に接続されている。
【００３５】
１対の隔壁の各内側面に形成されたインク室内電極の各々が、接続用導電層によって電気的に接続されておらず、電気的に分離している場合には、内部駆動回路に導通した電極とＡＣＡでの接続を行なう際には、外部駆動回路に導通した外部電極を各々のインク室内電極の端面に接続する必要がある。しかし、上記１対のインク室内電極の各々が接続用導電層によって電気的に接続されていれば、外部駆動回路に導通した外部電極とのＡＣＡでの電極接続では、外部駆動回路の外部電極を最低１個のＡＣＡ導電粒子でいずれか一方のインク室内電極の端面と接続できればよい。これにより、ＡＣＡの分散する導電粒子密度を低減させることができるため、ＡＣＡ材料コスト低減および隣接するインク室用溝内のインク室内電極との絶縁性に有利であり、狭ピッチ化が容易になり、安価で高精細印字が可能なインクジェットヘッドを提供することができる。
【００３６】
本発明の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された圧電体のチャネルウェハの上面に所定ピッチで複数のインク室用溝を形成する工程と、インク室用溝の内壁面に沿って接続用導電層を形成する工程と、複数のインク室用溝の各々の対向面に互いに独立したインク室内電極を接続用導電層に接しながら乗り上げるように形成する工程と、チャネルウェハの上面にカバーウェハを接着する工程と、接着後のチャネルウェハとカバーウェハとを、インク室用溝の長手方向に交差する方向に切断して分割する工程とを備えている。
【００３７】
従来、アクチュエータは大きな寸法で複雑な構成を有しており、かつインク室内電極は外部駆動回路との接続のためインク室用溝内からインク室用溝外へ引出していた。これに対して本発明の製造方法によれば、インク室用溝内にインク室内電極を形成した後にチャネルウェハとカバーウェハとを切断することで、切断面においてインク室内電極の端面を露出させることができる。このため、インク室内電極をインク室用溝内からインク室用溝外に引出すことなく、その露出した端面に外部駆動回路を電気的に接続することが可能となる。
【００３８】
このようにインク室内電極をインク室用溝外へ引出す必要がないため、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であり、材料コスト削減を実現することができる。また、静電容量の低減により、駆動周波数を向上できるため高速印字が実現でき、駆動電圧の低減が可能となるため駆動用ＩＣの低耐電圧化が行なえることから駆動用ＩＣコストの低減および駆動消費電力の削減を実現することができる。
【００３９】
また、複雑な構造のアクチュエータを形成する必要がないため工程の簡素化を実現することもできる。
【００４１】
さらに、これにより、後に行なう外部駆動回路に導通した電極との接続において、別途形成する金属膜の厚さを厚く形成することで、高い実装信頼性が確保できると同時に、駆動用電極まで電極厚さを厚くする必要がないため、真空プロセスでのスループットが上がり生産性が向上し、かつシェアモード駆動させるインクジェットヘッドのアクティブエリアの駆動負荷が大きくなることはなく、低消費電力化が実現できる。
【００４２】
上記のインクジェットヘッドの製造方法において好ましくは、複数のインク室用溝の各々内で互いに対向するインク室内電極間の所定領域を充填するように充填材を形成する工程がさらに備えられており、その充填材を切断する位置で、接着後のチャネルウェハとカバーウェハとが切断されされる。
【００４３】
このように後に行なうダイシングによる小片化工程において、導電性樹脂もしくは絶縁性樹脂よりなる充填材がインク室内に充填されているため、チャネルウェハは強度が増してダイシング時のダメージを軽減できて生産歩留まりが向上し、安価なインクジェットヘッドを実現することができる。また、導電性樹脂の場合は、同一インク室の複数の駆動用電極をインク室内に充填する導電性樹脂により単一に集約でき、しかも外部回路接続用電極として導電性樹脂断面も利用することができるため、容易に接続面積を大きく取ることができ、接続安定性に優れる。また、絶縁性樹脂の場合は、樹脂への添加剤にシリカフィラーやアルミナフィラーなど比較的低線膨張率のものを多く分散することができるため、圧電素子の線膨張率とのマッチングを容易に行なうことができ、熱応力などによる圧電素子の破損を防止することができ、環境信頼性に優れるインクジェットヘッドの提供が実現できる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
【００４５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るインクジェットヘッドの構成を概略的に示す分解斜視図である。図２は、図１の矢印ＩＩ方向から見た端面図（ａ）、図２（ａ）のＩＩＢ−ＩＩＢ線に沿う概略断面図（ｂ）および図２（ａ）のＩＩＣ−ＩＩＣ線に沿う概略断面図（ｃ）である。
【００４６】
図１および図２を参照して、本実施の形態のインクジェットヘッド１は、アクチュエータ（基板）２０と、複数のアクチュエータ駆動用電極２７、２８と、絶縁性樹脂１０と、カバー部材３０と、ノズルプレート２５とを主に有している。
【００４７】
アクチュエータ２０は、たとえばＰＺＴなどの圧電素子よりなっている。このアクチュエータ２０には、複数のインク室用溝２６ａの各々が吐出面２３から後端面２１へ貫通するようにアレイ状に並んで形成されている。複数のインク室用溝２６ａに挟まれたアクチュエータ２０の各領域には隔壁２９が形成されている。インク室用溝２６ａ内には２つのアクチュエータ駆動用電極（インク室内電極）２７、２８の各々が互いに向かい合う状態で隔壁２９の内壁面に形成されている。
【００４８】
アクチュエータ駆動用電極２７、２８の各々は、隔壁２９の上部半分に形成されており、たとえば厚さ０．５μｍのＣｕ（銅）薄膜よりなっている。また、アクチュエータ駆動用電極２７、２８の長手方向の端面は後端面２１において露出しており、その露出した端面の幅が０．５μｍで、長さが１４０μｍに設定されているため、その端面の面積は７×１０-5ｍｍ2である。なお、アクチュエータ駆動用電極２７、２８の後端面２１において露出した端面の面積は７×１０-5ｍｍ2以上であることが好ましい。
【００４９】
絶縁性樹脂１０は、たとえばシリカフィラーを含有しており、インク室用溝２６ａの後端面２１側を閉塞するようにインク室用溝２６ａ内に充填されている。インク室用溝２６ａ内のアクチュエータ駆動用電極２７、２８および絶縁性樹脂１０を除いた部分がインクを満たすことのできるインク室２６となる。絶縁性樹脂１０は、このインク室２６から後端面２１側へインクが流出することを防止している。この絶縁性樹脂１０は、１００℃以下の環境下での弾性率が１０ＧＰａ以下、および１００℃以下の環境下での線膨張係数が５０ｐｐｍ／℃以下の少なくともいずれかの特性を有していることが好ましい。
【００５０】
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が貼り付けられている。またアクチュエータ２０の上面には、インク室２６の上部にインク供給口３１が位置するようにカバー部材３０が貼り付けられている。
【００５１】
このインクジェットヘッド１におけるインク液滴の吐出動作においては、まず同じインク室用溝２６ａ内に配置された２つのアクチュエータ駆動用電極２７、２８に同電位の電圧を印加し、隔壁２９の表裏で対向する２つのアクチュエータ駆動用電極２８、２７に逆位相の電圧を印加する。これによって、隔壁２９がシェアモードで駆動するアクチュエータの役目をし、インク室２６内のインク圧力をコントロールすることにより、ノズル２４からインク微小液滴を吐出させる。
【００５２】
本実施の形態のインクジェットヘッド１のアクチュエータ駆動用電極２７、２８には、図３に示すように駆動用ＩＣ４０が電気的に接続される。具体的には、アクチュエータ駆動用電極２７、２８の後端面２１から露出した各端面の双方に、駆動用ＩＣ４０に導通したＴＡＢテープ４１上のアウターリード４２が、ＡＣＦ５０を介して電気的に接続される。この接続により、アウターリード４２はアクチュエータ駆動用電極２７、２８の双方に電気的に集約して接続される。この接続においては、ＡＣＦ５０のＮｉ（ニッケル）導電粒子がアクチュエータ駆動用電極２７、２８の端面とアウターリード４２との間に介在している。このＡＣＦ５０の樹脂成分を硬化させることにより、インクジェットヘッド１にアウターリード４２を機械的に接続することもできる。
【００５３】
この接続において、アクチュエータ駆動用電極２７、２８の後端面２１から露出する各端面の面積は上述したように７×１０-5ｍｍ2に設計されているため、十分な接続安定性と接続信頼性とを確保することができる。
【００５４】
なお、アクチュエータ駆動用電極２７、２８の後端面２１から露出している端面に別途Ａｕメッキを施して、アウターリード４２との接続抵抗を低減することもでき、この場合には駆動パルスの鈍りや抵抗成分による発熱を低減することができる。また、アクチュエータ駆動用電極２７、２８のインク室上部における露出面２２でも、上記と同様、外部駆動回路との電気的接続を行なうことができる。このとき、絶縁性樹脂１０は、たとえばＡｇ（銀）フィラーを含有する導電性樹脂でもよく、この場合には同一のインク室２６内のアクチュエータ駆動用電極２７、２８を導電性樹脂１０によって電気的に集約することもできる。
【００５５】
また小片化切断面におけるアウターリード４２の接続に有効な電極面積として導電性樹脂１０の導電性粒子断面積も含まれるため、アクチュエータ駆動用電極２７、２８をさらに薄型化でき、生産性を向上させる効果がある。また、導電性樹脂１０中にシリカフィラーやカーボン粒子などの線膨張係数の小さな材料を分散させてもよく、この場合はアクチュエータ２０の材料のＰＺＴの線膨張係数に近付けることができる。このため、インク室用溝２６ａに充填した導電性樹脂１０とＰＺＴの線膨張係数のマッチングによって耐熱応力信頼性の向上に効果がある。
【００５６】
次に、上述した本実施の形態のインクジェットヘッドの製造方法について説明する。
【００５７】
図４〜図６は、本発明の実施の形態１に係るインクジェットヘッドの製造方法を工程順に示す図であり、図４および図５は斜視図であり、図６は断面図である。
【００５８】
図４を参照して、まず厚さ方向に分極させた圧電素子ウェハ（チャネルウェハ）２０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。この後、ダイサーのダイシングブレードを用いてチャネルウェハ２０をハーフダイスすることによりインク室用溝２６ａを形成する。
【００５９】
このようにして複数のインク室用溝２６ａ（インク室アレイ）を形成した後に、インク室用溝２６ａの長手方向に対して垂直方向から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用溝２６ａの長手方向に対して左右２方向から行なうことで隔壁２９の表面に金属電極２７、２８が形成される。この金属電極２７、２８は、ドライフィルムレジスト７０および各々の隔壁２９のシャドーイング効果によりインク室用溝２６ａの深さ方向の約１／２の深さまで形成される。
【００６０】
この後、ドライフィルムレジスト７０をリフトオフすることで、隔壁２９の上面には電極が形成されることはなく、各インク室用溝２６ａ間での電気的な分離を確実に行なうことができる。
【００６１】
図５を参照して、インク室アレイに対して直交方向（つまりインク室用溝２６ａの長手方向に直交する方向）に液状の絶縁性樹脂１０を、ディスペンサなどを用いて１ｍｍ幅でインク室用溝２６ａ上および隔壁２９上に一文字に塗布供給する。このとき、絶縁性樹脂１０の粘度を１００００ｃｐｓ以下に設定しておけば、絶縁性樹脂１０は自然にインク室用溝２６ａ内に充填される。また、１００００００ｃｐｓ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、硬化反応前に充填されることがわかっている。このため、絶縁性樹脂１０として実質的には１００００００ｃｐｓ以下の充填材が使用可能である。
【００６２】
その後、１００℃のオーブンで１時間放置して、絶縁性樹脂１０を硬化させる。あるいは、ホットプレート上で樹脂硬化を行なってもよく、この場合、アクチュエータ２０のアクティブエリア部分は冷却できるようにホットプレート内に局所冷却できるようにペルチェ素子や冷却液が循環するようにして、アクティブエリアの強制冷却を行なうことにより、アクチュエータ２０への熱ダメージを低減させることが可能となる。また加熱硬化を行なわずに室温放置にて絶縁性樹脂１０を硬化させることもできる。
【００６３】
隔壁２９上に付着している絶縁性樹脂１０を６００番および１２００番のラッピングフィルムにより研磨して除去する。これにより、後に行なうウェハボンディング時にチャネルウェハ２０とカバーウェハ（図示せず）との平坦性を確保して良好なウェハボンディングを行なうことができる。
【００６４】
図６を参照して、インク供給口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３０を用意する。このカバーウェハ３０は、後にインクジェットヘッドに構成されたときにインク供給口３１を形成し、インク室２６の上部を封じるカバー部材になる。通常、カバーウェハ３０には、アクチュエータ２０との熱膨張率のマッチングをよくするために、アクチュエータ２０を構成する圧電素子と同じ材料が用いられるが、熱膨張率が比較的近い安価なアルミナセラミックスが用いられてもよい。
【００６５】
インク室アレイを形成したウェハ２０とカバーウェハ３０とを市販の接着剤で接着する。このとき、絶縁性樹脂１０が充填された部分はカバーウェハ３０のインク供給口３１のための座ぐり部分中央部に来るように位置合わせを行なう。この後、図中の破線で示したダイシングラインで、インク供給口３１用の座ぐり部分および絶縁性樹脂１０の充填部分にてダイサーのダイシングブレードによりチャネルウェハ２０とカバーウェハ３０とが分断して切断される（小片化される）。
【００６６】
このとき、切断面には絶縁性樹脂１０および電極２７、２８が露出しており、後に接続される駆動用ＩＣに導通した外部回路との電気的接続において、電極押圧荷重を外部回路電極全面で受けられ、局所的に押圧力が集中して外部回路電極が破損することを防止できる。
【００６７】
また、絶縁性樹脂１０は、シリカフィラーが分散されたエポキシ系樹脂で構成されており、線膨張係数を５０ｐｐｍ／℃に調整されている。そのため、フィラーが入っていない通常のエポキシ系樹脂で作製したアクチュエータ２０では、温度サイクル試験で早期に樹脂クラックが発生したのに比べ、本実施の形態で用いられたシリカフィラーの分散したエポキシ系樹脂では、アクチュエータとの接続信頼性において優れる。
【００６８】
本実施の形態では、アクチュエータ駆動用電極２７、２８がインク室用溝２６ａ内にのみ位置し、その端面が基板２０の後端面２１において露出している。したがって、従来アクチュエータ駆動用電極を実装のためにインク室用溝外へ引出していたが、本実施の形態ではその必要がなく、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であり、材料コストの削減を実現することができる。また、静電容量の低減により、駆動周波数を向上することができるため高速印字が実現でき、駆動電圧を低減できるため駆動用ＩＣの低耐電圧化が行なえることから、駆動用ＩＣのコスト低減および駆動消費電力の削減を実現することができる。
【００６９】
また、後端面２１から露出するアクチュエータ駆動用電極２７、２８の各端面の断面積は、７×１０-5ｍｍ2以上である。これにより、後に行なわれるインクジェットヘッド駆動用ＩＣに導通した電極との接続の際にＡＣＡもしくはＮＣＡによる電極接続において十分な信頼性が得られる。
【００７０】
また、アクチュエータ駆動用電極２７、２８の各々は、表面にメッキ金属膜を有している。アクチュエータ駆動用電極２７、２８は外部駆動回路との接続用電極として用いられるため、十分な電極厚さを確保する必要があり、蒸着やスパッタリングなどの真空プロセスによる金属膜形成ではスループットが遅くて生産性に問題があった。しかし、メッキ用シード層のみを薄く真空プロセスで形成して、所望の金属膜厚さまでメッキによって形成することで、生産性が向上し、また金属膜自体の膜質も均一で内部応力も軽減できて金属膜剥離の不良が低減し、安価で品質安定性および信頼性の高いインクジェットヘッドを実現することができる。
【００７１】
また、充填材１０は導電性樹脂および絶縁性樹脂のいずれかの材質を含んでいる。これにより、後に行なうダイシングによる小片化工程において、導電性樹脂もしくは絶縁性樹脂がインク室用溝２６ａ内の所定領域に充填されているため、チャネルウェハは強度が増してダイシング時のダメージを軽減できて生産歩留まりが向上し、安価なインクジェットヘッドを実現することができる。
【００７２】
また、導電性樹脂の場合は、同一インク室用溝２６ａ内の１対のアクチュエータ駆動用電極２７、２８を導電性樹脂により電気的に接続することができ、しかも外部駆動回路との接続用電極としてその導電性樹脂断面を利用することができるため、容易に接続面積を大きく取ることができ、接続安定性が良好となる。また、絶縁性樹脂の場合は、樹脂への添加剤にシリカフィラーやアルミナフィラーなど比較的低線膨張率のものを多く分散することができるため、圧電素子の低膨張率とのマッチングを容易に行なうことができ、熱応力などによる圧電素子の破損を防止することができ、環境信頼性が良好となる。
【００７３】
また、充填材１０は、１００℃以下の環境下での弾性率が１０ＧＰａ以下、および１００℃以下の環境下での線膨張係数が５０ｐｐｍ／℃以下の少なくともいずれかの特性を有している。これにより、圧電素子と充填部材との熱応力を、充填材１０の弾性率が１０ＧＰａ以下の場合は充填材１０の弾性変形により緩和することができ、充填材１０の線膨張係数が５０ｐｐｍ／℃以下の場合は発生する熱応力を低減することができるため、環境信頼性に優れるインクジェットヘッドを提供することができる。
【００７４】
また、本実施の形態の製造方法では、複雑な構造のアクチュエータ２０を形成する必要がないため工程の簡素化を実現することもできる。
【００７５】
また、複数のインク室用溝２６ａの各々内で互いに対向するアクチュエータ駆動用電極２７、２８間の所定領域を充填するように充填材１０が形成され、その充填材１０を切断する位置で、接着後のチャネルウェハ２０とカバーウェハ３０とが切断される。
【００７６】
このように後に行なうダイシングによる小片化工程において、導電性樹脂もしくは絶縁性樹脂よりなる充填材１０がインク室用溝２６ａ内に充填されているため、チャネルウェハ２０は強度が増してダイシング時のダメージを軽減できて生産歩留まりが向上し、安価なインクジェットヘッドを実現することができる。
【００７７】
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッドの構成を概略的に示す分解斜視図である。図８は、図７の矢印ＶＩＩＩ方向から見た端面図（ａ）、図８（ａ）のＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢ線に沿う概略断面図（ｂ）および図８（ａ）のＶＩＩＩＣ−ＶＩＩＩＣ線に沿う概略断面図（ｃ）である。
【００７８】
図７および図８を参照して、本実施の形態のインクジェットヘッドの構成は、実施の形態１の構成と比較して、金属膜（接続用導電層）８０が追加されている点において異なる。この金属膜８０は、インク室用溝２６ａの内壁面に沿って形成されており、アクチュエータ２０の後端面２１にその端面が露出するように形成されている。アクチュエータ駆動用電極２７、２８の各々は、インク室用溝２６ａ内においてこの金属膜８０に接しながら乗り上げるように形成されており、その端面もまた後端面２１ａから露出している。
【００７９】
アクチュエータ駆動用電極２７、２８はたとえば厚み０．１μｍのＡｌよりなっている。また、アクチュエータ駆動用電極２７、２８に導通した金属膜８０は、インク室用溝２６ａ内にスパッタリングによりＣｒ（クロム）密着層およびＣｕシード層を形成した後に１μｍ厚のＮｉ無電解メッキ層およびフラッシュＡｕメッキ層を形成した構成を有している。この金属膜８０は、後端面２１に露出した端面は、約１μｍ厚さで深さ２８０μｍ、幅４０μｍのインク室用溝２６ａの内壁部全域に形成されているため、金属膜８０の露出した端面の断面積は約６０×１０-5ｍｍ2である。
【００８０】
なお、これ以外の構成については上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一の部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００８１】
本実施の形態のインクジェットヘッドでは、アクチュエータ駆動用電極２７、２８のいずれか一方および金属膜８０の後端面２１から露出した端面に、図９に示すように駆動用ＩＣ４０に導通したＴＡＢテープ４１上のアウターリード４２が直接接続される。この接続においては、ＴＡＢテープ４１もしくはアウターリード４２とアクチュエータ２０との間にＮＣＦ５１を介在させて硬化させることにより、両者を機械的に接続することができる。
【００８２】
このとき、金属膜８０の端面の面積は６０×１０-5ｍｍ2に設計されているため、十分な接続安定性と接続信頼性とを確保することができる。また、インク室上部２２の電極端面でも、上記と同様にして、外部回路との電気的接続を行なうことができる。このとき、絶縁性樹脂１０は、たとえばＡｇフィラーを含有する導電性樹脂でもよく、この場合は小片化切断面でのアウターリード接続に有効な電極面積として導電性樹脂の導電性粒子断面積も含まれるため、さらに接続安定性、接続信頼性を向上させる効果がある。
【００８３】
次に、本実施の形態のインクジェットヘッドの製造方法について説明する。
図１０〜図１３は、本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘッドの製造方法を工程順に示す図であり、図１０および図１３は断面図であり、図１１および図１２は斜視図である。
【００８４】
図１０を参照して、実施の形態１と同様に、まず厚さ方向に分極させた圧電素子ウェハ（チャネルウェハ）２０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。この後、ダイサーのダイシングブレードを用いてチャネルウェハ２０をハーフダイスすることによりインク室用溝２６ａを形成する。
【００８５】
このようにして複数のインク室用溝２６ａ（インク室アレイ）を形成した後に、インク室用溝２６ａの後端部に該当する部分のみ開口したメタルマスク８２を配置して、スパッタリングによりＣｒ密着層を０．０５μｍの厚みで、およびＣｕシード層を０．０５μｍの厚みで、メタルマスク８２の開口した部分に成膜する。
【００８６】
次に、図示しない無電解Ｎｉメッキを１μｍの厚みで、およびフラッシュＡｕメッキを０．０５μｍの厚みでＣｕシード層が付着している部分に形成する。
【００８７】
図１１を参照して、インク室用溝２６ａの長手方向に対して垂直方向から０．１μｍの厚みでＡｌ電極を斜め蒸着する。この作業をインク室用溝２６ａの長手方向に対して左右２方向から行なうことで隔壁２９の表面に金属電極２７、２８が形成される。ドライフィルムレジスト７０および隔壁２９のシャドーイング効果により、金属電極２７、２８はインク室用溝２６ａの深さ方向の約１／２まで形成される。
【００８８】
この後、ドライフィルムレジスト７０をリフトオフすることで、隔壁２９の上面には電極が形成されることはなく、各インク室用溝２６ａ間での電気的な分離を確実に行なうことができる。
【００８９】
図１２を参照して、インク室アレイに対して直交方向（つまりインク室用溝２６ａの長手方向に直交する方向）に液状の絶縁性樹脂１０をディスペンサなどを用いて１ｍｍ幅でインク室用溝２６ａ上および隔壁２９上に一文字に塗布供給する。このとき、絶縁性樹脂１０の粘度を１００００ｃｐｓ以下に設定しておけば、絶縁性樹脂１０は自然にインク室用溝２６ａ内に充填される。
【００９０】
その後、１００℃のオーブンで１時間放置して、絶縁性樹脂１０を硬化させる。隔壁２９上に付着している絶縁性樹脂１０を６００番および１２００番のラッピングフィルムにより研磨して除去する。これにより、後に行なうウェハボンディング時にチャネルウェハ２０とカバーウェハ（図示せず）との平坦性を確保して良好なウェハボンディングを行なうことができる。
【００９１】
図１３を参照して、インク供給口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３０を用意する。このカバーウェハ３０は、後にインクジェットヘッドに構成されたときにインク供給口３１を形成し、インク室２６の上部を封じるカバー部材になる。通常、カバーウェハ３０には、アクチュエータ２０との熱膨張率のマッチングをよくするために、アクチュエータ２０を構成する圧電素子と同じ材料が用いられるが、熱膨張率が比較的近い安価なアルミナセラミックスが用いられてもよい。
【００９２】
インク室アレイを形成したウェハ２０とカバーウェハ３０とを市販の接着剤で接着する。このとき、絶縁性樹脂１０が充填された部分はカバーウェハ３０のインク供給口３１のための座ぐり部分中央部に来るように位置合わせを行ない、実施の形態１と同様に両者を貼り合わせる。その後、実施の形態１と同様に図１３の破線で示したダイシングラインで、インク供給口３１用の座ぐり部分および絶縁性樹脂１０の充填部分にてダイサーのダイシングブレードによりチャネルウェハ２０とカバーウェハ３０とが分断して切断され、個々のアクチュエータに小片化し、アクチュエータが完成する。
【００９３】
このとき、切断面には、たとえばＡｌよりなるアクチュエータ駆動用電極２７、２８の端面、およびそれらに電気的に導通したＡｕ／Ｎｉ／Ｃｕ／Ｃｒよりなる金属膜８０の端面が露出している。後に行なわれる駆動用ＩＣに導通したリードとの接続には、この金属膜８０およびアクチュエータ駆動用電極２７、２８の各端面が外部回路接続用電極として構成されており、また外部回路接続時の押圧荷重をアクチュエータ切断面全面で受けられ、局所的に押圧力が集中して外部回路電極が破損することを防止できる。
【００９４】
また、絶縁性樹脂１０は、シリカフィラーが分散されたエポキシ系樹脂で構成されており、弾性率を１０ＧＰａに調整しているため、インク室内に充填された絶縁性樹脂と圧電素子との間に発生する熱応力を絶縁性樹脂の弾性変形で緩和できるため、接続信頼性において優れる。
【００９５】
本実施の形態においては、上述した実施の形態１と同様の効果が得られる。
また本実施の形態では、金属膜８０がアクチュエータ駆動用電極２７、２８に電気的に接続されている。これにより、インク室用溝２６ａを挟んで対向する１対のアクチュエータ駆動用電極２７、２８の一方に外部駆動回路を接続するだけでその１対のアクチュエータ駆動用電極２７、２８の双方に電気的に接続することが可能となる。
【００９６】
またアクチュエータ駆動用電極２７、２８および金属膜８０の少なくともいずれかは、表面にメッキ金属膜を有している。アクチュエータ駆動用電極２７、２８および金属膜８０は外部駆動回路との接続用電極として用いられるため、十分な電極厚さを確保する必要があり、蒸着やスパッタリングなどの真空プロセスによる金属膜形成ではスループットが遅くて生産性に問題があったが、メッキ用シード層のみを薄く真空プロセスで形成して、所望の金属膜厚さまでメッキによって形成することで、生産性が向上し、また金属膜自体の膜質も均一で内部応力も軽減できる金属膜剥離の不良が低減し、安価で品質安定性、信頼性の高いインクジェットヘッドを実現することができる。
【００９７】
また、１対の隔壁２９の各内側面に形成されたアクチュエータ駆動用電極２７、２８の各々は、インク室用溝２６ａの内壁面に沿って形成された金属膜８０により電気的に接続されている。１対の隔壁２９の各内側面に形成されたアクチュエータ駆動用電極２７、２８の各々が、金属膜８０によって電気的に接続されておらず、電気的に分離している場合には、内部駆動回路に導通した電極とＡＣＡでの接続を行なう際には、外部駆動回路に導通した外部電極を各々のアクチュエータ駆動用電極２７、２８の端面に接続する必要がある。
【００９８】
しかし、上記１対のアクチュエータ駆動用電極２７、２８の各々が金属膜８０によって電気的に接続されていれば、外部駆動回路に導通した外部電極とのＡＣＡでの電極接続では、外部駆動回路の外部電極を最低１個のＡＣＡ導電粒子でいずれか一方のアクチュエータ駆動用電極２７、２８の端面と接続できればよい。これにより、ＡＣＡの分散する導電粒子密度を低減させることができるため、ＡＣＡ材料コスト低減および隣接するインク室用溝２６ａ内のアクチュエータ駆動用電極２７、２８との絶縁性に有利であり、狭ピッチ化が容易になり、安価で高精細印字が可能なインクジェットヘッドを提供することができる。
【００９９】
また本実施の形態における製造方法では、インク室用溝２６ａの内壁面に沿って金属膜８０を形成する工程を有し、その金属膜８０に接するようにアクチュエータ駆動用電極２７、２８が形成される。これにより、後に行なう外部駆動回路に導通した電極との接続において、別途形成する金属膜の厚さを厚く形成することで、高い実装信頼性が確保できると同時に、アクチュエータ駆動用電極２７、２８まで電極厚さを厚くする必要がないため、真空プロセスでのスループットが上がり生産性が向上し、かつシェアモード駆動させるインクジェットヘッドのアクティブエリアの駆動負荷が大きくなることはなく、低消費電力化が実現できる。
【０１００】
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が含まれることが意図される。
【０１０１】
【発明の効果】
本発明のインクジェットヘッド電極接続構造では、従来のようにインク室内電極をインク室用溝外へ引出す必要がなく、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であり、材料コストの削減を実現することができる。また、静電容量の低減により、駆動周波数を向上することができるため高速印字が実現でき、駆動電圧を低減できるため駆動用ＩＣの低耐電圧化が行なえることから、駆動用ＩＣのコスト低減および駆動消費電力の削減を実現することができる。
【０１０２】
上記のインクジェットヘッドの電極接続構造においては、インク室内電極に電気的に接続された接続用導電層がさらに備えられている。インク室用溝内にのみ位置する接続用導電層の端面が他方端面において露出しており、その露出した接続用導電層の端面において外部駆動回路と電気的に接続されている。これにより、インク室用溝を挟んで対向する１対のインク室内電極の一方に外部駆動回路を接続するだけでその１対のインク室内電極の双方に電気的に接続することが可能となる。
【０１０３】
上記のインクジェットヘッドの電極接続構造において好ましくは、他方端面から露出するインク室内電極の端面の断面積は、７×１０-5ｍｍ2以上である。これにより、後に行なわれるインクジェットヘッド駆動用ＩＣに導通した電極との接続の際にＡＣＡもしくはＮＣＡによる電極接続において十分な信頼性が得られる。
【０１０４】
上記のインクジェットヘッドの電極接続構造において好ましくは、インク室内電極および接続用導電層の少なくともいずれかは、表面にメッキ金属膜を有している。インク室内電極および接続用導電層は外部駆動回路との接続用電極として用いられるため、十分な電極厚さを確保する必要があり、蒸着やスパッタリングなどの真空プロセスによる金属膜形成ではスループットが遅くて生産性に問題があったが、メッキ用シード層のみを薄く真空プロセスで形成して、所望の金属膜厚さまでメッキによって形成することで、生産性が向上し、また金属膜自体の膜質も均一で内部応力も軽減できる金属膜剥離の不良が低減し、安価で品質安定性、信頼性の高いインクジェットヘッドを実現することができる。
【０１０５】
上記のインクジェットヘッドの電極接続構造において好ましくは、インク室用溝の他方端面側において、１対の隔壁間を閉塞するように充填する充填材がさらに備えられている。その充填材は導電性樹脂および絶縁性樹脂のいずれかの材質を含んでいる。これにより、後に行なうダイシングによる小片化工程において、導電性樹脂もしくは絶縁性樹脂がインク室用溝内の所定領域に充填されているため、チャネルウェハは強度が増してダイシング時のダメージを軽減できて生産歩留まりが向上し、安価なインクジェットヘッドを実現することができる。
【０１０６】
また、導電性樹脂の場合は、同一インク室用溝内の１対のインク室内電極を導電性樹脂により電気的に接続することができ、しかも外部駆動回路との接続用電極としてその導電性樹脂断面を利用することができるため、容易に接続面積を大きく取ることができ、接続安定性が良好となる。また、絶縁性樹脂の場合は、樹脂への添加剤にシリカフィラーやアルミナフィラーなど比較的低線膨張率のものを多く分散することができるため、圧電素子の低膨張率とのマッチングを容易に行なうことができ、熱応力などによる圧電素子の破損を防止することができ、環境信頼性が良好となる。
【０１０７】
上記のインクジェットヘッドの電極接続構造において好ましくは、充填材は、１００℃以下の環境下での弾性率が１０ＧＰａ以下、および１００℃以下の環境下での線膨張係数が５０ｐｐｍ／℃以下の少なくともいずれかの特性を有している。これにより、圧電素子と充填部材との熱応力を充填部材の弾性率が１０ＧＰａ以下の場合は充填材の弾性変形により緩和することができ、充填材の線膨張係数が５０ｐｐｍ／℃以下の場合は発生する熱応力を低減することができるため、環境信頼性に優れるインクジェットヘッドを提供することができる。
【０１０８】
上記のインクジェットヘッドの電極接続構造において好ましくは、１対の隔壁の各内側面に形成されたインク室内電極の各々は、インク室用溝の内壁面に沿って形成された接続用導電層により電気的に接続されている。１対の隔壁の各内側面に形成されたインク室内電極の各々が、接続用導電層によって電気的に接続されておらず、電気的に分離している場合には、内部駆動回路に導通した電極とＡＣＡでの接続を行なう際には、外部駆動回路に導通した外部電極を各々のインク室内電極の端面に接続する必要がある。しかし、上記１対のインク室内電極の各々が接続用導電層によって電気的に接続されていれば、外部駆動回路に導通した外部電極とのＡＣＡでの電極接続では、外部駆動回路の外部電極を最低１個のＡＣＡ導電粒子でいずれか一方のインク室内電極の端面と接続できればよい。これにより、ＡＣＡの分散する導電粒子密度を低減させることができるため、ＡＣＡ材料コスト低減および隣接するインク室用溝内のインク室内電極との絶縁性に有利であり、狭ピッチ化が容易になり、安価で高精細印字が可能なインクジェットヘッドを提供することができる。
【０１０９】
本発明のインクジェットヘッドの製造方法によれば、インク室用溝内にインク室内電極を形成した後にチャネルウェハとカバーウェハとを切断することで、切断面においてインク室内電極の端面を露出させることができる。このため、インク室内電極をインク室用溝内からインク室用溝外に引出すことなく、その露出した端面に外部駆動回路を電気的に接続することが可能となる。
【０１１０】
このようにインク室内電極をインク室用溝外へ引出す必要がないため、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であり、材料コスト削減を実現することができる。また、静電容量の低減により、駆動周波数を向上できるため高速印字が実現でき、駆動電圧の低減が可能となるため駆動用ＩＣの低耐電圧化が行なえることから駆動用ＩＣコストの低減および駆動消費電力の削減を実現することができる。
【０１１１】
また、複雑な構造のアクチュエータを形成する必要がないため工程の簡素化を実現することもできる。
【０１１２】
上記のインクジェットヘッドの製造方法においては、インク室用溝の内壁面に沿って接続用導電層を形成する工程がさらに備えられている。その接続用導電層に接するようにインク室内電極が形成される。これにより、後に行なう外部駆動回路に導通した電極との接続において、別途形成する金属膜の厚さを厚く形成することで、高い実装信頼性が確保できると同時に、駆動用電極まで電極厚さを厚くする必要がないため、真空プロセスでのスループットが上がり生産性が向上し、かつシェアモード駆動させるインクジェットヘッドのアクティブエリアの駆動負荷が大きくなることはなく、低消費電力化が実現できる。
【０１１３】
上記のインクジェットヘッドの製造方法において好ましくは、複数のインク室用溝の各々内で互いに対向するインク室内電極間の所定領域を充填するように充填材を形成する工程がさらに備えられており、その充填材を切断する位置で、接着後のチャネルウェハとカバーウェハとが切断されされる。このように後に行なうダイシングによる小片化工程において、導電性樹脂もしくは絶縁性樹脂よりなる充填材がインク室内に充填されているため、チャネルウェハは強度が増してダイシング時のダメージを軽減できて生産歩留まりが向上し、安価なインクジェットヘッドを実現することができる。また、導電性樹脂の場合は、同一インク室の複数の駆動用電極をインク室内に充填する導電性樹脂により単一に集約でき、しかも外部回路接続用電極として導電性樹脂断面も利用することができるため、容易に接続面積を大きく取ることができ、接続安定性に優れる。また、絶縁性樹脂の場合は、樹脂への添加剤にシリカフィラーやアルミナフィラーなど比較的低線膨張率のものを多く分散することができるため、圧電素子の線膨張率とのマッチングを容易に行なうことができ、熱応力などによる圧電素子の破損を防止することができ、環境信頼性に優れるインクジェットヘッドの提供が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１におけるインクジェットヘッドの構成を概略的に示す分解斜視図である。
【図２】  （ａ）は図１の矢印ＩＩ方向から見た端面図であり、（ｂ）は（ａ）のＩＩＢ−ＩＩＢ線に沿う概略断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＩＩＣ−ＩＩＣ線に沿う概略断面図である。
【図３】  図２のインクジェットヘッドに外部駆動回路を接続した様子を示す図であり、（ａ）は図１のＩＩ方向から見た端面図に対応し、（ｂ）は（ａ）のＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線に沿う概略断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＩＩＩＣ−ＩＩＩＣ線に沿う概略断面図である。
【図４】  本発明の実施の形態１におけるインクジェットヘッドの製造方法の第１工程を示す概略斜視図である。
【図５】  本発明の実施の形態１におけるインクジェットヘッドの製造方法の第２工程を示す概略斜視図である。
【図６】  本発明の実施の形態１におけるインクジェットヘッドの製造方法の第３工程を示す概略断面図である。
【図７】  本発明の実施の形態２におけるインクジェットヘッドの構成を概略的に示す分解斜視図である。
【図８】  （ａ）は図７の矢印ＶＩＩＩ方向から見た端面図であり、（ｂ）は（ａ）のＶＩＩＩＢ−ＶＩＩＩＢ線に沿う概略断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＶＩＩＩＣ−ＶＩＩＩＣ線に沿う概略断面図である。
【図９】  図８のインクジェットヘッドに外部駆動回路を接続した様子を示す図であり、（ａ）は図７のＶＩＩＩ方向から見た端面図に対応し、（ｂ）は（ａ）のＩＸＢ−ＩＸＢ線に沿う概略断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＩＸＣ−ＩＸＣ線に沿う概略断面図である。
【図１０】  本発明の実施の形態２におけるインクジェットヘッドの製造方法の第１工程を示す概略断面図である。
【図１１】  本発明の実施の形態２におけるインクジェットヘッドの製造方法の第２工程を示す概略斜視図である。
【図１２】  本発明の実施の形態２におけるインクジェットヘッドの製造方法の第３工程を示す概略斜視図である。
【図１３】  本発明の実施の形態２におけるインクジェットヘッドの製造方法の第４工程を示す概略断面図である。
【図１４】  従来のインクジェットヘッドの電極接続構造の第１の例を示す側面断面図である。
【図１５】  従来のインクジェットヘッドの電極接続構造の第２の例を示す側面断面図である。
【図１６】  従来のインクジェットヘッドの電極接続構造の第３の例を示す側面断面図である。
【図１７】  従来のインクジェットヘッドの製造方法の要部を示す斜視図である。
【図１８】  従来のインクジェットヘッドの電極接続構造の第４の例を示す側面断面図である。
【符号の説明】
１  インクジェットヘッド、１０  絶縁性樹脂、２０  アクチュエータ、２４ノズル孔、２５  ノズルプレート、２６  インク室、２７，２８  電極、２９隔壁、３０  カバープレート、３１  インク供給部、４０  駆動用ＩＣ（外部駆動回路）、４１  ＴＡＢテープ、４２  アウターリード。
【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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