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JP4192298B2 - Inkjet head manufacturing method - Google Patents
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクをノズル孔から噴射させて文字や図形を記録するインクジェットヘッドおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
インクジェットヘッドは、通常、ノズル孔に連通された噴射溝で、圧電材料を変形させたり、インクを局部的に加熱して気化させる等して、インクに圧力を作用させることによりインクをノズル孔から噴射させるように構成されている。
【0003】
従来、圧電材料を使用したインクジェットヘッドとしては、圧電材料からなるアクチュエータ基板の上面に平行な複数の溝を、また裏面に複数の接続端子を備え、各接続端子から各溝側面の電極に選択的に電圧を印加し、溝間の隔壁を変形させるものがある。このようなインクジェットヘッドを製造する場合には、まず、圧電材料からなるアクチュエータ基板の上面に複数の溝を平行に形成した後、溝内を含めたアクチュエータ基板の全表面に無電解メッキ等で導電層を形成する。そして、導電層を溝ごとに、研削やレーザ加工により分割加工することによって、各溝の隔壁に導電層からなる電極を形成し、またアクチュエータ基板の前端面から裏面の導電層に対して分割加工をすることによって、各溝の電極に個々に接続された複数の接続端子を形成する。そして、接続端子に、フレキシブル印刷配線基板等の配線材を接続することで、インクジェット記録装置の駆動制御部に接続され、記録データにもとづいて駆動制御部から出力された駆動電圧をフレキシブル印刷配線基板、各接続端子を介して各隔壁に印加して変形させ、各溝内のインクをノズル孔から噴出させる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来のインクジェットヘッドでは、圧電材料製のアクチュエータ基板の全表面に導電層としてのニッケル層を無電解メッキ等で形成し、そのニッケル層の上に金を電解メッキで被覆し、さらにその上に絶縁保護膜をスピンコート法またはCVD法等により形成している。これは、ニッケルに対しては配線材をろう付けしにくいため、金を介在させることで、ろう付け性をよくするものである。また、ニッケル自体はインクに対して耐食性が高いが、ニッケルの上に金がのっていると、ニッケルがイオン化されやすくなり、インクに接触する(圧電材料の凹凸の影響により金でニッケルを完全に覆うことができず、その隙間からインクがニッケルに接触する)と腐食されやすくなるため、絶縁保護膜で覆っている。
【0005】
また、従来の製造方法では、レーザ光をアクチュエータ基板に照射して導電層を分割することで複数の接続端子を形成しているので、その分割加工時に除去させる導電成分が飛散して各接続端子に付着する。したがって、この飛散した導電成分により接続端子間の絶縁性が低下するとともに、各接続端子が汚染されてフレキシブル印刷配線基板等の配線材を強度よくろう付けできない。また、ろう付け工程に至るまでの工程において、ろう付け面に付着した有機あるいは無機の異物の残留成分によっても、同様に強度よくろう付けできないことがある。
【0006】
本発明は、この問題を解決するもので、接続端子に対する配線材のろう付け強度を向上させ、またインクに対する電極の耐食性、および接続端子間の絶縁性を確保することの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する。
【0007】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記問題を解決するため、請求項1のインクジェットヘッドの製造方法は、アクチュエータ基板と、前記アクチュエータ基板の一表面に形成された、インクを噴射するための複数の噴射溝と、前記複数の噴射溝内に露出するように配置されており、前記噴射溝内のインクに噴射エネルギーを与える複数の電極と、前記アクチュエータ基板の前記複数の噴射溝と反対側の面に配置されており、前記複数の電極に接続される複数の接続端子とを備えており、前記接続端子に配線材がろう付けされるインクジェットヘッドの製造方法であって、前記アクチュエータ基板に、前記複数の噴射溝を含む複数のインク通路を形成する工程と、前記複数のインク通路が形成された前記アクチュエータ基板に導電層を形成する工程と、第1レンズが取り付けられたレーザ加工装置を用いてレーザ加工を行うことにより前記導電層を分割して、各インク通路に対応した前記電極及び前記接続端子を形成する工程と、前記第1レンズを前記第1レンズよりも集光率が低い第2レンズに取り替えた前記レーザ加工装置を用いてレーザ加工を行うことにより、前記接続端子に対応する部分の導電層にエッチング処理をする工程とを有する。
【0008】
これにより、接続端子においてろう付けする部分の有機あるいは無機の異物の残留成分を除去し、接続端子と配線材とを強固にろう付けすることができる。導電層を分割加工によって複数の接続端子に形成した場合には、導電成分が周囲に飛散しても、エッチング処理をすることで、飛散した導電成分が除去され、接続端子間の電気絶縁性を確保することができる。
また、この製造方法においては、噴射溝を含む前記アクチュエータ基板に相互につながった導電層を形成して、そのあと、各噴射溝と接続端子に対応する部分に分割し、接続端 子に対応する部分にエッチング処理をすることで、複数の電極と接続端子との相互の接続の信頼性を上げ、かつ容易に製作することができる。
【0009】
好ましくは、請求項2に記載のように、前記複数の電極と前記複数の接続端子とが1つの連続したインクに対する耐食性の高い導電材料で構成されている。つまり1つの材料からなる簡単な構成で、インクに対する耐食性と、上記のろう付け性が同時に達成される。特に、この場合、請求項3に記載のように、メッキ、蒸着等によってアクチュエータ基板上に容易に形成することができる。
【0010】
また、請求項4のように前記アクチュエータ基板が、前記各噴射溝の両側を、すくなくとも一部が分極された圧電材料の隔壁で構成し、前記電極をその隔壁の側面に形成し構成のものにおいて、噴射溝からそれと反対側のアクチュエータ基板の裏面にわたって、連続した導電材料の層を形成することができ、製作が容易となる。
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面にもとづいて説明する。
【0015】
インクジェットヘッドは、アクチュエータ基板1とプレート部材4とノズルプレート6とマニホールド部材7とを有している。アクチュエータ基板1は、チタン酸ジルコン酸鉛系(PZT)またはチタン酸鉛系(PT)等のセラミックスからなる複数の圧電材料を積層して構成されており、各層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、図1の矢印27)に分極処理されている。そして、アクチュエータ基板1の上面には、各層にわたって切削加工された複数の溝14,15が形成されている。その複数の溝のうち、1つおきのものをインクを噴射するための噴射溝14とし、両端のものと噴射溝14間の1つおきのものをダミー溝15としている。
【0016】
各噴射溝14は、アクチュエータ基板1の先端1a(図中左端)から後端1d(図中右端)にわたって所定深さで貫通形成されている。各ダミー溝15は、アクチュエータ基板1の先端から後端側の近傍まで所定深さとなるように形成され、そのダミー溝の後端部は、アクチュエータ基板1の上面と面一となるように立ち上げられて閉塞されている。また、アクチュエータ基板1の先端部には、ダミー溝15に対応した位置に縦溝40が形成されている。そして、各噴射溝14とダミー溝15は、アクチュエータ隔壁20を介して交互に平行に配列されており、アクチュエータ隔壁20は互いに反対方向に分極された複数層の圧電材料により構成されている。
【0017】
アクチュエータ基板1の各噴射溝14、各ダミー溝15、後端面1d及び裏面1cを含む全表面には、Ni(ニッケル)の導電層41が蒸着や無電解メッキにより形成される。アクチュエータ基板1の先端面1aおよび上面1bは、面状に切削または研削することにより導電層が除去されている。そして、各ダミー溝15の底面における中央には、第1分割溝44aが先端側から後端上面の導電層のない面にわたって形成されている。その結果、各噴射溝14の内面には、それぞれ1つの電極23が形成され、各ダミー溝15の内面には、2つの独立した電極22,22が形成される。そして、ダミー溝15に連通した各縦溝40には、第1分割溝44aに連続する第2分割溝44bが形成されている。さらに、アクチュエータ基板1の裏面1cには、図2に示すように、各第2分割溝44aに接続された複数の第3分割溝44cが先端側から後端近傍まで各ダミー溝15と平行に形成されており、各第3分割溝44cの後端側には第3分割溝44cに直交するように第4分割溝44dが形成されている。
【0018】
これにより、各分割溝44c〜44dは、アクチュエータ基板1の裏面に複数の接続端子43を平行に形成させ、そのまわりに共通電位側の接続端子46を形成させている。噴射溝14とそれを挟んで隣接する2つのアクチュエータ隔壁20とを1組のアクチュエータとして、各接続端子43は、その両アクチュエータ隔壁20の各ダミー溝15側の電極22,22に、縦溝40内の導電層41を介してそれぞれ電気的に接続され、他の組のアクチュエータとは、分割溝44a〜44cによって分離独立している。共通電位側の接続端子46は、アクチュエータ基板1後端面1dの導電層41を介して噴射溝14内の電極23に接続されている。
【0019】
また、図2に示すように、各接続端子43,46が形成されたアクチュエータ基板1の裏面1cには、配線材すなわちフレキシブル印刷配線基板32がろう付け(例えば半田付け等)により接続される。接続端子43,46には、エッチング処理されたろう付け面49が設けられ、そのろう付け面49に対応して、フレキシブル印刷配線基板32には、端子64,67が形成されている。端子64,67は、図示しないインクジェット記録装置の駆動制御部に接続されている。
【0020】
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、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がエポキシ系の接着剤等により液密状態に接合されている。これにより、各噴射溝14は、プレート部材4で覆われることによって、先端および後端のみを開口する。また、各ダミー溝15は、プレート部材4で覆われることによって、先端のみを開口する。
【0021】
アクチュエータ基板1およびプレート部材4の先端には、ノズルプレート6がエポキシ系の接着剤等を用いて液密状態に接合されている。ノズルプレート6には、噴射溝14からインク滴を噴射させるように、各噴射溝14に対応して複数のノズル孔30が形成されている。
【0022】
アクチュエータ基板1およびプレート部材4の後端には、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、図示しないインクタンクと接続するインク供給口31が形成され、全噴射溝14にインクを分配する。
【0023】
図6は、各分割溝44a〜44cを形成するための加工装置、例えばYAGレーザ等のレーザ加工装置を示す。レーザ加工装置は、レーザ光82を出射するレーザ発振器81と、レーザ光を反射してX軸方向(溝の配列方向)に走査させる反射鏡83を有する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(溝の長手方向)に走査させる反射鏡85を有するY軸用ガルバノメータ86と、レーザ光82を光する集光レンズ87とを備えている。そして、レーザ光82を、導電層に沿って走査し照射することで、導電層を線状に除去して各分割溝44a〜44dを形成する。
【0024】
次に、インクジェットヘッドの製造方法について説明する。
【0025】
まず、積層した圧電材料からなる平板を帯状にスライス加工することで、アクチュエータ基板1を形成した後、ダイヤモンドブレード等により、複数の噴射溝14、ダミー溝15、および縦溝40を形成する。この後、アクチュエータ基板1の各溝14,15,40を含む全表面にNi等の導電層41を蒸着や無電解メッキにより形成する。そののち、アクチュエータ基板1の上面1bを面状に切削または研削することによりその上面の導電層を除去し、各溝14,15内の導電層を上面において独立させる。
【0026】
アクチュエータ基板1を、図6に示すように、レーザ加工装置80の下方に装着し、導電層41の分割加工を行う。まず、ダミー溝15の底面を走査してその導電層を線状に除去することによって、第1分割溝44aを形成する。順次隣のダミー溝15の底面にも同様の加工を行う。縦溝40の底面に対しても、同様に走査して導電層を線状に除去して第2の分割溝44bを形成する。さらに、アクチュエータ基板1の裏面1cにおいてもレーザ光82を照射して導電層を線状に除去し、第3、4の分割溝44c、44dを形成する。この分割加工における第1〜第4分割溝44a〜44dの形成、及びアクチュエータ基板1の上面1b、前端面1aの切削または研削(前端面の加工については後述する)によって、導電層41が各アクチュエータごとに、ダミー溝15内、裏面1cにおいて独立化される。
【0027】
次いで、アクチュエータ基板1の上面にプレート部材4を接合し、アクチュエータ基板1およびプレート部材4の先端面を面状に切削または研削して面一状にするとともに、先端面1aの導電層41を除去する。
【0028】
アクチュエータ基板1の裏面に形成された接続端子43、46の各ろう付け面49に対して、エッチング処理が行われる。このエッチング処理は、上記のように接続端子43、46をレーザ加工した際、飛散して付着した導電成分や、これまでの工程で付着した有機あるいは無機の異物の残留成分を除去して、接続端子43、46間の絶縁を確保し、またろう付け性をよくするものである。
【0029】
図7は、エッチング処理をするためのレーザ加工装置で、レーザ光72を出射させるレーザ発振器71と、レーザ光72をアクチュエータ基板1に向けて反射させる反射鏡73と、低集光率に結像されたレーザ光72をアクチュエータ基板1に照射する結像レンズ74とを備えている。55はレーザ制御装置、56はアクチュエータ基板1が装着される位置決めステージ51、52のステージ制御装置であり、予め設定されたプログラムに基づいてレーザ光72の照射や位置決めステージ51、52の移動を制御する。アクチュエータ基板1の裏面をエッチング処理する際には、図8に示すように、真空チャンバ77内の位置決めステージ51、52上にアクチュエータ基板1を配置し、ガスノズル78から噴射されるエッチングガスをアクチュエータ基板1の裏面に吹き付けつつ真空チャンバ77の光学窓76から結像レーザ光72を照射することにより行われる。尚、アクチュエータ基板1に照射されるレーザ光72としてエキシマレーザを用いることが好ましく、エキシマレーザによる紫外領域の結像レーザ光72が照射されると、導電成分や異物の残留成分がエッチングガスとの化学変化により物性を変化されて分子間結合力を低下されるため、エキシマレーザによる分子間結合力を切ってエッチング処理する加工を効率よく行うことができる。
【0030】
なお、上記説明では、各分割溝44a〜44dを形成するレーザ加工装置と、エッチング処理するレーザ加工装置とを個々に設けたものについて説明したが、これに限定されるものでない。すなわち、各分割溝44a〜44dを形成するレーザ加工装置によりエッチング処理を共通して行わせるようにしたも良い。この場合、後者のレーザ加工装置でエッチング処理を行うためには、集光レンズ87に換えて結像レンズ74を用いることで適用でき、各分割溝44a〜44dを形成するレーザ光85をエッチング処理に共用することによって、設備コストを低減することができる。
【0031】
また、エッチング処理は、プラズマ処理によって行うこともできる。プラズマ処理装置は例えば図9のような平行平板型の方式の場合、真空チャンバ110と、上下に対向する電極130およびサンプルホルダ120とからなる。電極130は接地され、サンプルホルダ12にはRF電力が印加される。真空チャンバ内は排気管150を通じて真空ポンプにより減圧され、またガス供給管140を通じてArガスが供給される。
【0032】
サンプルホルダ120にRF電力を印加すると、Arガスがイオン、電子を含むプラズマとなる。一方サンプルホルダ120には自己バイアスが生じており、プラズマ中のイオンがサンプルホルダ120に引き寄せられ、加速される。そして、サンプルホルダ120上に載置されたアクチュエータ基板1の裏面の導電層が、加速されたイオンによって物理的にエッチングされる。それによって、飛散した導電成分や異物の残留成分が除去される。
【0033】
上記方式以外のプラズマ装置、例えばバレル型のものも使用可能である。
【0034】
そして、噴射溝14とノズル孔30とが対応するように、先端面にノズルプレート6を接合すると共に、後端面にマニホールド部材7を接合する。この後、フレキシブル印刷配線基板32とアクチュエータ基板1の各接続端子43、46とを接続する。この接続は、フレキシブル印刷配線基板32の各端子64、67を、アクチュエータ基板1の各接続端子43,46のろう付け面49に一致するように当接させた後、ろう付け(例えば、半田付け)することにより接続されてインクジェットヘッドとして組み立てられる。なお、フレキシブル印刷配線基板32の各端子64、67には、予め半田層が形成されており、加熱により溶融されて各接続端子43,46に固着される。
【0035】
このように、本実施形態のインクジェットヘッドによれば、図示しないインクジェット記録装置の駆動制御部からフレキシブル印刷配線基板32をとおして出力された駆動信号を各アクチュエータの一対の電極22,22印加し、電極23を接地することにより、一対の隔壁20に分極方向27に対して直角方向の電界を生成し、隔壁20をそれぞれ変形させて噴射溝14内のインクを噴射させるようになっている。
【0036】
噴射溝14内に形成された電極23およびアクチュエータ基板1裏面1cの各接続端子43,46は、Niで構成され、Ni自体はインクに対し耐食性が高い。また接続端子43,46は、上記のようにエッチング処理され、ろう付け性がよいから、フレキシブル印刷配線基板32の各端子64、67が良好に接合される。これにより、接続端子43,46に対するろう付け性をよくするために、Niの上にAu(金)の導電層を形成したり、インクに対する耐食性を上げるために絶縁保護膜を形成することは、本来省略することができるが、それらを併用することを妨げるものではない。
【0037】
なお、本発明は、導電層として、Niだけでなく、その他のインクに対する耐食性が高い材料を使用することができる。また、噴射溝14の隔壁を変形させてインクを噴射するものだけでなく、他の形式のヘッドにおいても、接続端子43,46をとおしてインク噴射用のアクチュエータに給電するものに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 インクジェットヘッドを上側から見た分解斜視図である。
【図2】 インクジェットヘッドを下側から見た分解斜視図である。
【図3】 図2のインクジェットヘッドの一部を溝列方向に断面にした拡大図である。
【図4】 図3のA−A線断面図である。
【図5】 図3のB−B線断面図である。
【図6】 レーザ加工装置によって分割溝を形成する状態を示す説明図である。
【図7】 レーザ加工装置によってエッチング処理する状態を示す説明図である。
【図8】 レーザ加工装置によってエッチング処理する状態を示す説明図である。
【図9】 プラズマ処理装置によってエッチング処理する状態を示す説明図である。
【符号の説明】
1 アクチュエータ基板
14 噴射溝
15 ダミー溝
20 アクチュエータ隔壁
22 電極
23 電極
32 配線材
41 Ni導電層
43 接続端子
46 接続端子
49 ろう付け面
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ink jet head that records characters and figures by ejecting ink from nozzle holes and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Ink jet heads are usually ejected grooves communicating with nozzle holes, and the ink is removed from the nozzle holes by applying pressure to the ink by deforming the piezoelectric material or locally heating and vaporizing the ink. It is comprised so that it may inject.
[0003]
Conventionally, as an inkjet head using a piezoelectric material, a plurality of grooves parallel to the upper surface of the actuator substrate made of a piezoelectric material and a plurality of connection terminals on the back surface are selectively provided from each connection terminal to an electrode on each side surface of each groove. In some cases, a voltage is applied to the electrode to deform the partition between the grooves. When manufacturing such an ink jet head, first, a plurality of grooves are formed in parallel on the upper surface of the actuator substrate made of a piezoelectric material, and then the entire surface of the actuator substrate including the inside of the grooves is electrically conductive by electroless plating or the like. Form a layer. Then, by dividing the conductive layer into grooves by grinding or laser processing, an electrode made of a conductive layer is formed on the partition walls of each groove, and the conductive layer on the back surface is divided from the front end surface of the actuator substrate. By doing so, a plurality of connection terminals individually connected to the electrodes of the respective grooves are formed. Then, by connecting a wiring material such as a flexible printed wiring board to the connection terminal, the flexible printed wiring board is connected to the drive control unit of the inkjet recording apparatus and the drive voltage output from the drive control unit based on the recording data. Then, the ink is applied to each partition wall via each connection terminal to be deformed, and the ink in each groove is ejected from the nozzle hole.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In a conventional inkjet head, a nickel layer as a conductive layer is formed on the entire surface of an actuator substrate made of piezoelectric material by electroless plating, etc., and gold is coated on the nickel layer by electrolytic plating, and further insulated on the nickel layer. The protective film is formed by spin coating or CVD. This is because it is difficult to braze the wiring material to nickel, so that the brazing property is improved by interposing gold. Nickel itself has high corrosion resistance to ink. However, if gold is placed on nickel, nickel is easily ionized and comes into contact with the ink. When the ink comes into contact with the nickel through the gap, the ink is easily corroded, so that it is covered with an insulating protective film.
[0005]
Further, in the conventional manufacturing method, since the plurality of connection terminals are formed by dividing the conductive layer by irradiating the actuator substrate with laser light, the conductive components to be removed during the division processing are scattered and each connection terminal Adhere to. Therefore, the scattered conductive component reduces the insulation between the connection terminals, and the connection terminals are contaminated, and the wiring material such as the flexible printed wiring board cannot be brazed with high strength. Further, in the process up to the brazing process, brazing with high strength may not be achieved due to residual components of organic or inorganic foreign matters adhering to the brazing surface.
[0006]
The present invention solves this problem, and improves the brazing strength of the wiring material to the connection terminals, and can ensure the corrosion resistance of the electrodes to the ink and the insulation between the connection terminals, and the manufacture thereof Provide a method.
[0007]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
In order to solve the above problem, an inkjet head manufacturing method according to claim 1 is an actuator substrate, a plurality of ejection grooves for ejecting ink formed on one surface of the actuator substrate, and the plurality of ejection grooves. A plurality of electrodes for applying ejection energy to the ink in the ejection grooves, and disposed on a surface opposite to the plurality of ejection grooves of the actuator substrate. An inkjet head manufacturing method comprising: a plurality of connection terminals connected to electrodes; and a wiring material brazed to the connection terminals, wherein the actuator substrate includes a plurality of inks including the plurality of ejection grooves. A step of forming a passage, a step of forming a conductive layer on the actuator substrate on which the plurality of ink passages are formed, and a first lens attached. A step of dividing the conductive layer by performing laser processing using a laser processing apparatus to form the electrode and the connection terminal corresponding to each ink passage, and the first lens is made to be more than the first lens. And performing a laser processing using the laser processing apparatus replaced with the second lens having a low light collection rate, thereby performing an etching process on a portion of the conductive layer corresponding to the connection terminal.
[0008]
Thereby, the residual component of the organic or inorganic foreign material of the part to braze in a connection terminal can be removed, and a connection terminal and wiring material can be brazed firmly. When the conductive layer is formed on a plurality of connection terminals by split processing, even if the conductive component scatters to the surroundings, the scattered conductive component is removed by etching, and the electrical insulation between the connection terminals is improved. Can be secured.
Further, in this manufacturing method, by forming a conductive layer interconnected to the actuator substrate comprising an injection groove, after which, divided into portions corresponding to the connecting terminal and each injection groove, corresponding to the connection pin By performing the etching process on the portion, the reliability of mutual connection between the plurality of electrodes and the connection terminal can be increased, and it can be easily manufactured.
[0009]
Preferably, as described in claim 2, the plurality of electrodes and the plurality of connection terminals are made of a conductive material having high corrosion resistance against one continuous ink. That is, with a simple configuration made of one material, the corrosion resistance to the ink and the above-described brazing property can be achieved at the same time. In particular, in this case, as described in claim 3, it can be easily formed on the actuator substrate by plating, vapor deposition or the like.
[0010]
Further, according to a fourth aspect of the present invention, the actuator substrate has a structure in which at least both sides of each of the injection grooves are formed of a partition made of a piezoelectric material polarized at least partially, and the electrode is formed on a side surface of the partition. In this case, a continuous conductive material layer can be formed from the ejection groove to the back surface of the actuator substrate opposite to the ejection groove, which facilitates manufacture.
[0011]
[0012]
[0013]
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0015]
The ink-jet head has an actuator substrate 1, a plate member 4, a nozzle plate 6, and a manifold member 7. The actuator substrate 1 is configured by laminating a plurality of piezoelectric materials made of ceramics such as lead zirconate titanate (PZT) or lead titanate (PT), and the piezoelectric materials of the respective layers are in opposite directions ( Each is polarized in the direction of the thickness of the actuator substrate 1 (arrow 27 in FIG. 1). A plurality of grooves 14 and 15 are formed on the upper surface of the actuator substrate 1 by cutting over each layer. Of the plurality of grooves, every other groove is used as an ejection groove 14 for ejecting ink, and every other groove between both ends and the ejection groove 14 is used as a dummy groove 15.
[0016]
Each injection groove 14 is formed through the actuator substrate 1 from the front end 1a (left end in the figure) to the rear end 1d (right end in the figure) at a predetermined depth. Each dummy groove 15 is formed to have a predetermined depth from the front end of the actuator substrate 1 to the vicinity of the rear end side, and the rear end portion of the dummy groove is raised so as to be flush with the upper surface of the actuator substrate 1. Has been blocked. Further, a longitudinal groove 40 is formed at a position corresponding to the dummy groove 15 at the tip of the actuator substrate 1. The injection grooves 14 and the dummy grooves 15 are alternately arranged in parallel via the actuator partition walls 20, and the actuator partition walls 20 are composed of a plurality of layers of piezoelectric materials polarized in opposite directions.
[0017]
A conductive layer 41 of Ni (nickel) is formed by vapor deposition or electroless plating on the entire surface of the actuator substrate 1 including each injection groove 14, each dummy groove 15, the rear end surface 1d, and the back surface 1c. The front end surface 1a and the upper surface 1b of the actuator substrate 1 are cut or ground into a planar shape to remove the conductive layer. In the center of the bottom surface of each dummy groove 15, a first dividing groove 44 a is formed from the front end side to the surface without the conductive layer on the rear end upper surface. As a result, one electrode 23 is formed on the inner surface of each injection groove 14, and two independent electrodes 22, 22 are formed on the inner surface of each dummy groove 15. Each vertical groove 40 communicating with the dummy groove 15 is formed with a second divided groove 44b that is continuous with the first divided groove 44a. Furthermore, on the back surface 1c of the actuator substrate 1, as shown in FIG. 2, a plurality of third divided grooves 44c connected to the second divided grooves 44a are parallel to the dummy grooves 15 from the front end side to the vicinity of the rear end. A fourth divided groove 44d is formed on the rear end side of each third divided groove 44c so as to be orthogonal to the third divided groove 44c.
[0018]
Thus, each of the divided grooves 44c to 44d has a plurality of connection terminals 43 formed in parallel on the back surface of the actuator substrate 1, and a connection terminal 46 on the common potential side formed around the connection terminals 43. The connecting groove 43 is connected to the electrodes 22 and 22 on the side of the dummy grooves 15 of the two actuator partitions 20 with the vertical grooves 40. The injection grooves 14 and the two actuator partitions 20 adjacent to each other are used as a set of actuators. They are electrically connected to each other via the inner conductive layer 41, and are separated and independent from other sets of actuators by dividing grooves 44a to 44c. The connection terminal 46 on the common potential side is connected to the electrode 23 in the ejection groove 14 via the conductive layer 41 on the actuator substrate 1 rear end face 1d.
[0019]
Further, as shown in FIG. 2, a wiring material, that is, a flexible printed wiring board 32 is connected to the back surface 1c of the actuator substrate 1 on which the connection terminals 43 and 46 are formed by brazing (for example, soldering). The connection terminals 43 and 46 are provided with an etched brazing surface 49, and terminals 64 and 67 are formed on the flexible printed wiring board 32 corresponding to the brazing surface 49. The terminals 64 and 67 are connected to a drive control unit of an inkjet recording apparatus (not shown).
[0020]
On the upper surface of the actuator substrate 1 configured as described above, a flat plate member 4 made of a ceramic material or a resin material is bonded in a liquid-tight state with an epoxy-based adhesive or the like. Thus, each injection groove 14 is covered with the plate member 4 to open only the front end and the rear end. Each dummy groove 15 is covered with the plate member 4 so that only the tip is opened.
[0021]
A nozzle plate 6 is joined to the tips of the actuator substrate 1 and the plate member 4 in a liquid-tight state using an epoxy adhesive or the like. In the nozzle plate 6, a plurality of nozzle holes 30 are formed corresponding to each ejection groove 14 so that ink droplets are ejected from the ejection grooves 14.
[0022]
A manifold member 7 is joined to the rear ends of the actuator substrate 1 and the plate member 4. An ink supply port 31 connected to an ink tank (not shown) is formed at the center of the manifold member 7 and distributes ink to all the ejection grooves 14.
[0023]
FIG. 6 shows a processing apparatus for forming the divided grooves 44a to 44c, for example, a laser processing apparatus such as a YAG laser. The laser processing apparatus includes a laser oscillator 81 that emits laser light 82, an X-axis galvanometer 84 that includes a reflecting mirror 83 that reflects the laser light and scans it in the X-axis direction (groove arrangement direction), and laser light 82. A Y-axis galvanometer 86 having a reflecting mirror 85 that reflects and scans in the Y-axis direction (longitudinal direction of the groove) and a condensing lens 87 that emits laser light 82 are provided. Then, the laser beam 82 is scanned and irradiated along the conductive layer, so that the conductive layer is linearly removed to form the respective divided grooves 44a to 44d.
[0024]
Next, a method for manufacturing the ink jet head will be described.
[0025]
First, the actuator substrate 1 is formed by slicing a flat plate made of laminated piezoelectric material into a strip shape, and then a plurality of injection grooves 14, dummy grooves 15, and vertical grooves 40 are formed by a diamond blade or the like. Thereafter, a conductive layer 41 of Ni or the like is formed on the entire surface including the grooves 14, 15, 40 of the actuator substrate 1 by vapor deposition or electroless plating. After that, the upper surface 1b of the actuator substrate 1 is cut or ground into a planar shape to remove the conductive layer on the upper surface, and the conductive layers in the grooves 14, 15 are made independent on the upper surface.
[0026]
As shown in FIG. 6, the actuator substrate 1 is mounted below the laser processing apparatus 80, and the conductive layer 41 is divided. First, the first divided groove 44a is formed by scanning the bottom surface of the dummy groove 15 and removing the conductive layer in a linear shape. The same processing is sequentially performed on the bottom surface of the adjacent dummy groove 15. Similarly, the bottom surface of the vertical groove 40 is scanned to remove the conductive layer in the form of a line to form the second divided groove 44b. Further, the back surface 1c of the actuator substrate 1 is also irradiated with the laser beam 82 to remove the conductive layer in a linear form, thereby forming third and fourth divided grooves 44c and 44d. By forming the first to fourth dividing grooves 44a to 44d in this division processing, and cutting or grinding the upper surface 1b and the front end surface 1a of the actuator substrate 1 (processing of the front end surface will be described later), the conductive layer 41 becomes each actuator. Every time, it is made independent in the dummy groove 15 on the back surface 1c.
[0027]
Next, the plate member 4 is joined to the upper surface of the actuator substrate 1, and the tip surfaces of the actuator substrate 1 and the plate member 4 are cut or ground into a flat surface, and the conductive layer 41 on the tip surface 1 a is removed. To do.
[0028]
An etching process is performed on each brazing surface 49 of the connection terminals 43 and 46 formed on the back surface of the actuator substrate 1. This etching process is performed by removing the conductive components scattered and adhered when the connection terminals 43 and 46 are laser-processed as described above and the residual components of organic or inorganic foreign matters adhering to the previous steps. This ensures insulation between the terminals 43 and 46 and improves brazing.
[0029]
FIG. 7 shows a laser processing apparatus for performing an etching process, a laser oscillator 71 for emitting a laser beam 72, a reflecting mirror 73 for reflecting the laser beam 72 toward the actuator substrate 1, and an image with a low light collection rate. And an imaging lens 74 that irradiates the actuator substrate 1 with the laser beam 72. 55 is a laser control device, and 56 is a stage control device for positioning stages 51 and 52 on which the actuator substrate 1 is mounted, and controls irradiation of the laser beam 72 and movement of the positioning stages 51 and 52 based on a preset program. To do. When etching the back surface of the actuator substrate 1, as shown in FIG. 8, the actuator substrate 1 is arranged on the positioning stages 51 and 52 in the vacuum chamber 77, and the etching gas sprayed from the gas nozzle 78 is used as the actuator substrate. This is performed by irradiating the imaging laser beam 72 from the optical window 76 of the vacuum chamber 77 while spraying on the back surface of 1. In addition, it is preferable to use an excimer laser as the laser beam 72 irradiated to the actuator substrate 1, and when the imaging laser beam 72 in the ultraviolet region by the excimer laser is irradiated, the conductive component and the residual component of the foreign matter are changed from the etching gas. Since the physical properties are changed by the chemical change and the intermolecular bonding force is reduced, it is possible to efficiently perform the etching process by cutting off the intermolecular bonding force by the excimer laser.
[0030]
In the above description, the laser processing apparatus for forming each of the divided grooves 44a to 44d and the laser processing apparatus for performing the etching process are individually described. However, the present invention is not limited to this. That is, the etching process may be commonly performed by a laser processing apparatus that forms each of the divided grooves 44a to 44d. In this case, in order to perform the etching process with the latter laser processing apparatus, it can be applied by using the imaging lens 74 instead of the condensing lens 87, and the laser beam 85 for forming the divided grooves 44a to 44d is etched. By sharing it with each other, the equipment cost can be reduced.
[0031]
The etching process can also be performed by a plasma process. For example, in the case of a parallel plate type as shown in FIG. 9, the plasma processing apparatus includes a vacuum chamber 110, an electrode 130 and a sample holder 120 facing vertically. The electrode 130 is grounded, and RF power is applied to the sample holder 12. The inside of the vacuum chamber is decompressed by a vacuum pump through an exhaust pipe 150, and Ar gas is supplied through a gas supply pipe 140.
[0032]
When RF power is applied to the sample holder 120, the Ar gas becomes plasma containing ions and electrons. On the other hand, the sample holder 120 is self-biased, and ions in the plasma are attracted to the sample holder 120 and accelerated. Then, the conductive layer on the back surface of the actuator substrate 1 placed on the sample holder 120 is physically etched by the accelerated ions. Thereby, the scattered conductive component and the residual component of the foreign matter are removed.
[0033]
Plasma devices other than those described above, for example, barrel type devices can also be used.
[0034]
Then, the nozzle plate 6 is joined to the front end face and the manifold member 7 is joined to the rear end face so that the injection groove 14 and the nozzle hole 30 correspond to each other. Thereafter, the flexible printed wiring board 32 and the connection terminals 43 and 46 of the actuator substrate 1 are connected. In this connection, the terminals 64 and 67 of the flexible printed circuit board 32 are brought into contact with the brazing surfaces 49 of the connection terminals 43 and 46 of the actuator substrate 1 and then brazed (for example, soldered). To be assembled as an inkjet head. Note that a solder layer is formed in advance on each of the terminals 64 and 67 of the flexible printed circuit board 32 and is melted by heating and fixed to the connection terminals 43 and 46.
[0035]
Thus, according to the ink jet head of this embodiment, the drive signal output through the flexible printed wiring board 32 from the drive control unit of the ink jet recording apparatus (not shown) is applied to the pair of electrodes 22 and 22 of each actuator, By grounding the electrode 23, an electric field perpendicular to the polarization direction 27 is generated in the pair of partition walls 20, and the partition walls 20 are deformed to eject the ink in the ejection grooves 14.
[0036]
The electrode 23 formed in the ejection groove 14 and the connection terminals 43 and 46 on the back surface 1c of the actuator substrate 1 are made of Ni, and Ni itself has high corrosion resistance against ink. Further, since the connection terminals 43 and 46 are etched as described above and have good brazing properties, the terminals 64 and 67 of the flexible printed wiring board 32 are well bonded. Thus, in order to improve the brazing property to the connection terminals 43 and 46, an Au (gold) conductive layer is formed on Ni, or an insulating protective film is formed to increase the corrosion resistance against ink. Although it can be omitted originally, it does not prevent them from being used together.
[0037]
In the present invention, as the conductive layer, not only Ni but also other materials having high corrosion resistance against ink can be used. Further, the present invention can be applied not only to ejecting ink by deforming the partition wall of the ejection groove 14 but also to other types of heads that supply power to the actuator for ink ejection through the connection terminals 43 and 46. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view of an inkjet head as viewed from above.
FIG. 2 is an exploded perspective view of the inkjet head as viewed from below.
3 is an enlarged view in which a part of the ink jet head of FIG. 2 is sectioned in a groove row direction.
4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
5 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a state in which a division groove is formed by a laser processing apparatus.
FIG. 7 is an explanatory view showing a state in which an etching process is performed by a laser processing apparatus.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a state in which an etching process is performed by a laser processing apparatus.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a state in which an etching process is performed by a plasma processing apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Actuator board | substrate 14 Injection groove | channel 15 Dummy groove | channel 20 Actuator partition wall 22 Electrode 23 Electrode 32 Wiring material 41 Ni conductive layer 43 Connection terminal 46 Connection terminal 49 Brazing surface

Claims (4)

アクチュエータ基板と、  An actuator substrate;
前記アクチュエータ基板の一表面に形成された、インクを噴射するための複数の噴射溝と、  A plurality of ejection grooves formed on one surface of the actuator substrate for ejecting ink;
前記複数の噴射溝内に露出するように配置されており、前記噴射溝内のインクに噴射エネルギーを与える複数の電極と、  A plurality of electrodes that are disposed so as to be exposed in the plurality of ejection grooves, and that provide ejection energy to the ink in the ejection grooves;
前記アクチュエータ基板の前記複数の噴射溝と反対側の面に配置されており、前記複数の電極に接続される複数の接続端子とを備えており、  Arranged on the surface opposite to the plurality of ejection grooves of the actuator substrate, and provided with a plurality of connection terminals connected to the plurality of electrodes,
前記接続端子に配線材がろう付けされるインクジェットヘッドの製造方法であって、  A method of manufacturing an inkjet head, wherein a wiring material is brazed to the connection terminal,
前記アクチュエータ基板に、前記複数の噴射溝を含む複数のインク通路を形成する工程と、  Forming a plurality of ink passages including the plurality of ejection grooves in the actuator substrate;
前記複数のインク通路が形成された前記アクチュエータ基板に導電層を形成する工程と、  Forming a conductive layer on the actuator substrate in which the plurality of ink passages are formed;
第1レンズが取り付けられたレーザ加工装置を用いてレーザ加工を行うことにより前記導電層を分割して、各インク通路に対応した前記電極及び前記接続端子を形成する工程と、  Dividing the conductive layer by performing laser processing using a laser processing apparatus to which the first lens is attached, and forming the electrodes and the connection terminals corresponding to the respective ink paths;
前記第1レンズを前記第1レンズよりも集光率が低い第2レンズに取り替えた前記レーザ加工装置を用いてレーザ加工を行うことにより、前記接続端子に対応する部分の導電層にエッチング処理をする工程とを有する、  Etching is performed on a portion of the conductive layer corresponding to the connection terminal by performing laser processing using the laser processing apparatus in which the first lens is replaced with a second lens having a lower light collection rate than the first lens. And a step of
インクジェットヘッドの製造方法。  A method for manufacturing an inkjet head.
前記複数の電極と前記複数の接続端子とが1つの連続したインクに対する耐食性の高い導電材料で構成され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の製造方法 2. The method of manufacturing an ink jet head according to claim 1, wherein the plurality of electrodes and the plurality of connection terminals are made of a conductive material having high corrosion resistance against one continuous ink. 前記導電材料は、メッキ、蒸着等によってアクチュエータ基板上に形成され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の製造方法3. The method of manufacturing an ink jet head according to claim 2, wherein the conductive material is formed on the actuator substrate by plating, vapor deposition or the like. 前記アクチュエータ基板は、前記各噴射溝の両側を、すくなくとも一部が分極された圧電材料の隔壁で構成し、前記複数の電極をその隔壁の側面に形成しことを特徴とする請求項3記載のインクジェットヘッドの製造方法The actuator substrate, the both sides of each injection grooves, at least partially constituted by partition walls of piezoelectric material is polarized, according to claim 3, characterized in that the formation of the plurality of electrodes on the side surfaces of the partition wall Manufacturing method of the inkjet head.
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