JP4613704B2 - インクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明はインクジェットヘッドの製造方法に関し、詳しくは、多数のチャネルを有するチャネル基板を所定寸法に切断加工してヘッドチップを作成する際に精度良く切断加工することができるようにしたインクジェットヘッドの製造方法に関する。

多数のチャネルを並設し、該チャネル内のインクを圧電材料からなる側壁を駆動壁としてせん断変形させることによってノズルから吐出させるシェアモードタイプのインクジェットヘッドは、構造が簡単でノズルの高密度化が容易である等の優れた利点を有している。

このようなインクジェットヘッドは、通常、ＰＺＴ等の圧電基板の表面にチャネル加工用ブレードを用いて溝加工することで多数並列するチャネルを形成し、その上面にカバー基板を接合して基板間に多数のチャネルを有する大判のチャネル基板を作成した後、その外形を所定寸法となるように切り落とす切断工程を経てヘッドチップを作成し、このヘッドチップにノズルプレート、インクマニホールド、ＦＰＣ等を接合することによって製造される（例えば特許文献１、特許文献２参照）。２列のチャネル列を有するインクジェットヘッドの場合は、チャネル基板を２枚張り合わせた後に外形を所定寸法に切断加工することにより、２列のチャネル列を有するヘッドチップを作成する。
特開２０００−２２９４１４号公報 特開２００３−３４１０７３号公報

チャネル基板を切断加工してヘッドチップを作成する際は、外形寸法がチャネルに対して所定寸法となるように精度良く行う必要がある。例えば、ヘッドチップの幅寸法が所定寸法となるようにチャネル基板をチャネルと平行に切断加工する場合、切断位置がチャネルに対して精度良く位置決めされていないと、このヘッドチップから製造された製品の外形に対するインクの着弾位置が製品毎にばらついてしまう問題がある。これは各ヘッドを機体に対して取り付けた後にそれらの着弾位置を調整した際、ヘッド毎に取り付け位置が大きくばらついてしまう問題となる。

しかし、カバー基板を接合してチャネルの上面を覆ってしまうと、チャネルを基準として切断位置を決定することはできない。外部からはチャネルが見えないためである。従って、このこのような場合、以下のような方法で切断加工を行うことが考えられる。

まず、図２２に示すように、圧電基板１００の一面にチャネル加工用ブレードを用いて多数のチャネル１０１を並設した後、そのチャネル１０１の加工面と同一面からチャネル１０１の一側縁を基準位置Ａとして、チャネル１０１と平行に、基準位置Ａから所定距離おいたＤの位置で外形を切断加工する。ここで、チャネル１０１は極めて細密に加工する必要があるため、極薄の例えば８０μｍ厚のチャネル用ブレードを用いて微細加工するが、このようなチャネル加工用ブレードで切断加工できる基板厚さは８００μｍ以下であるため、このチャネル加工用ブレードをそのまま用いて圧電基板１００の切断加工まで行うことは不可能である。従って、切断加工時は、より厚い（例えば３００μｍ厚）切断加工用ブレード３００に切り替えて切断する必要がある。

しかし、切断加工用ブレード３００はチャネル加工用ブレードに比べて切断時の加工誤差大きいため、切断加工後の切断面は厳密に垂直面とはならず、図２３に示すように、切断面１００Ａのエッジ部分１００ａに例えば±５μｍ程度の誤差が発生してしまう。また、基準位置Ａを見て位置合わせをするため、位置合わせ誤差も発生する。

次いで、図２４に示すように、この圧電基板１００にチャネル１０１を覆うようにカバー基板２００を接合してチャネル基板４００を作成した後、これをひっくり返して、今度は圧電基板１００端部の切断面１００Ａのエッジ部分１００ａを基準位置Ｆとして、上記と同じ切断加工用ブレード３００を用いて圧電基板１００の側から、基準位置Ｆから所定距離おいたＧの位置で外形を切断加工することで、チャネル基板４００の幅寸法が所定寸法となるようにする。

しかし、このときも、切断加工後の切断面は垂直面とはならず、しかも、既に誤差を生じている切断面１００Ａのエッジ部分１００ａを基準位置Ｆとして切断加工を行っているため、±１０μｍ程度の誤差が発生し、結局、チャネル基板４００の幅寸法は、合計で±１５μｍ程度の大きな寸法誤差を有するものとなり、これによって得られるヘッドチップは、その外形寸法がチャネルに対して大きな寸法誤差を有するものとなってしまう。

そこで、本発明は、チャネルが外部から見えなくても、チャネルに対して基板を高精度に切断加工でき、寸法精度の高いヘッドチップを作成することのできるインクジェットヘッドの製造方法を提供することを課題とする。

本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。

上記課題は、以下の各発明によって解決される。

請求項１記載の発明は、多数並列するチャネルを加工した圧電基板にカバー基板を接合してなるチャネル基板を、所定寸法に切断加工してヘッドチップを作成する工程を有するインクジェットヘッドの製造方法において、前記圧電基板のチャネル加工面と同面にチャネル加工用ブレードを用いて位置合わせ用溝を加工しておき、前記チャネル基板を作成した後、該チャネル基板の表面から前記位置合わせ用溝が露出するようにざぐり加工を行い、そのざぐり加工によって露出した前記位置合わせ用溝を基準位置として、前記チャネル基板を該基準位置から所定寸法に切断加工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である。

請求項２記載の発明は、前記位置合わせ用溝を、前記チャネルの深さよりも深く加工す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である。

請求項３記載の発明は、前記位置合わせ用溝を、チャネル列の両端部に位置するチャネルで兼用することを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェットヘッドの製造方法である。

請求項４記載の発明は、前記位置合わせ用溝を、前記チャネルと平行に加工することを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェットヘッドの製造方法である。

請求項５記載の発明は、前記位置合わせ用溝を、前記チャネルと交叉するように加工することを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェットヘッドの製造方法である。

請求項６記載の発明は、前記ざぐり加工を、前記位置合わせ用溝に沿うように加工することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法である。

請求項７記載の発明は、前記ざぐり加工を、前記位置合わせ用溝と交叉するように加工することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法である。

請求項８記載の発明は、前記チャネルは、その入口と出口が前記ヘッドチップの前面と後面に対向状となるように加工することを特徴とする請求項１〜４、６、７のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法である。

請求項９記載の発明は、前記チャネルは前記圧電基板の中途部に、該チャネルの両端がそれぞれ浅溝状となるように加工し、前記チャネル基板は、前記チャネルの上面の中央付近にカバー基板を介して、２枚の圧電基板の各チャネル同士を対向させて接合して作成することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法である。

請求項１記載の発明によれば、チャネルが外部から見えなくても、チャネルに対して基板を高精度に切断加工でき、寸法精度の高いヘッドチップを作成することのできるインクジェットヘッドの製造方法を提供することができる。

請求項２記載の発明によれば、ざぐり加工時にチャネルを露出させてしまうことなく、位置合わせ用溝だけを露出させることができる。

請求項３記載の発明によれば、チャネル基板の幅寸法に余裕がない場合に、チャネル基板に対するヘッドチップの幅寸法を大きくとることができる。

請求項４記載の発明によれば、この位置合わせ用溝を基準位置とすることで、チャネル基板の幅寸法を、所定寸法に高精度に切断加工することができる。

請求項５記載の発明によれば、この位置合わせ用溝を基準位置とすることで、チャネルとほぼ直交する方向の寸法を、所定寸法に高精度に切断加工することができる。

請求項６記載の発明によれば、ざぐり加工によって露出する位置合わせ用溝を基準位置とすることで、チャネル基板を、所定寸法に高精度に切断加工することができる。

請求項７記載の発明によれば、ざぐり加工をチャネル基板のどの位置で行っても必ずその底部に位置合わせ用溝の一部が露出するので、ざぐり加工の加工位置を精度良く位置決めする必要がなく、ざぐり加工によって一部露出する位置合わせ用溝を基準位置とすることで、チャネル基板を、所定寸法に高精度に切断加工することができる。

請求項８記載の発明によれば、チャネルの入口と出口をヘッドチップの前面と後面に対向状に有するヘッドチップを、チャネル基板から精度良く切断加工することができる。

請求項９記載の発明によれば、チャネルの入口側の端部に浅溝部を有するヘッドチップを、チャネル基板から精度良く切断加工することができる。

以下、図面に基づいて本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法の一例について詳細に説明する。

まず、ヘッドチップの作成方法について説明する。図１は、所定サイズの圧電基板にチャネルを加工する様子を示す斜視図、図２は、チャネル加工された後の圧電基板を示す斜視図である。

圧電基板１０は、電圧を加えることにより変形を生じる分極処理された圧電材料を少なくとも含んでいる。圧電材料には一般にＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）が好ましく用いられる。圧電材料は圧電基板１０の全体であってもよいし、非圧電材料からなる基板上に圧電材料からなる１枚の基板又は分極方向を互いに反対に向けた２枚の基板を積層することにより圧電基板１０を構成してもよい。

この圧電基板１０上に、チャネル加工用ブレードＢ１を用いて該圧電基板１０の一方の端から他方の端に亘って複数の平行なチャネル１１と位置合わせ用溝１２を平行に溝加工する。このチャネル１１の加工により、図２に示すように、各チャネル１１間には圧電材料を含む駆動壁１３が該チャネル１１と交互に形成される。

チャネル１１と位置合わせ用溝１２は、それぞれ圧電基板１０の一方の端から他方の端に亘ってほぼ同じ一定の深さで研削することで、長さ方向で大きさと形状がほぼ変わらないストレート状に形成する。チャネル１１と位置合わせ用溝１２の加工順序は特に問わない。ここでは、後工程においてチャネル１１と平行に両端部をフルカットするため、圧電基板１０の両端部付近にそれぞれ１本ずつの位置合わせ用溝１２をチャネル１１と平行に加工したものを示している。この位置合わせ用溝１２は、チャネル加工用ブレードＢ１によって加工されるため、チャネル１１の加工と同一シーケンス内の加工であり、チャネル１１と同様に極めて良好な加工精度で形成することができる。各位置合わせ用溝１２は、両端に位置するチャネル１１からそれぞれ所定寸法離れた位置に加工する。

位置合わせ用溝１２の加工深さは、各チャネル１１と同程度とすることもできるが、図示するように各チャネル１１よりも深溝状とすることが、後述するざぐり加工時の作業性との関係では好ましい。

次いで、図３に示すように、各チャネル１１の内面に、蒸着法、スパッタリング法、めっき法、ＣＶＤ（化学気相反応法）等の真空装置を用いた方法等によって金属被膜を形成することで駆動電極１４を形成する。駆動電極１４はチャネル１１毎に独立させる必要があるため、駆動壁１３の上面には金属被膜が形成されないように、例えば各駆動壁１３の上面に予めドライフィルムを貼着したり、レジストを形成しておき、金属被膜を形成した後に除去することで、各駆動壁１３の側面及び各チャネル１１の底面に選択的に駆動電極１４を形成するとよい。

このようにして駆動電極１４を形成した後は、圧電基板１０の駆動壁１３の上面にカバー基板２０をエポキシ系接着剤を用いて接合することでチャネル基板３０を作成する。カバー基板２０には、圧電基板１０と同一の基板材料を脱分極して用いると、駆動時の熱の影響による熱膨張係数の差に起因する反りや変形を少なくすることができる。図４は圧電基板１０にカバー基板２０を接合した後、上下ひっくり返した状態のチャネル基板３０を示している。

次に、このチャネル基板３０の表面から、図５に示すように、位置合わせ用溝１２の位置に相当する付近を切断加工用ブレードＢ２を用いて溝状に掘り進んでいき、その底部に位置合わせ用溝１２が露出する深さとなるまで研削するざぐり加工を行う。ここで、ざぐり加工は、切断加工用ブレードＢ２とチャネル基板３０とを位置合わせ用溝１２と平行に相対移動させることで、該位置合わせ用溝１２に沿って加工している。図５では、圧電基板１０におけるチャネル１１の加工面の裏面となるチャネル基板３０の表面からざぐり加工を行っている。位置合わせ用溝１２が露出するまでの研削深さが浅くて済むからである。図５中の符号１５はざぐり加工によって形成されたざぐり溝である。

切断加工用ブレードＢ２には、チャネル基板３０を切断するためにチャネル加工用ブレードＢ１よりも厚みが厚いブレードが用いられる。このため、このざぐり加工によって形成されるざぐり溝１５は、チャネル加工用ブレードＢ１によって形成された位置合わせ用溝１２の溝幅よりも広い溝幅を有している。従って、位置合わせ溝１２に沿って、該位置合わせ用溝１２が露出するようにざぐり溝１５を加工すると、その底部に位置合わせ用溝１２の対向する２辺のエッジ部ｅ１、ｅ２が露呈する。

チャネル基板３０の幅寸法が所定寸法となるようにチャネル１１と平行にフルカットする場合、切断加工用ブレードＢ２をそのまま用いて、ざぐり溝１５内に露呈する位置合わせ用溝１２を顕微鏡等を用いて観察し、この位置合わせ用溝１２からの距離を測ることにより切断位置を決定する。図６は、位置合わせ用溝１２から所定距離だけ内側のチャネル１１側に離れた位置を切断位置Ｃとし、切断加工用ブレードＢ２をこの切断位置Ｃに合わせてチャネル基板３０を切断加工することで、チャネル基板３０の幅寸法が所定寸法となるように切断加工している。

位置合わせ用溝１２は、チャネル１１の加工時にチャネル加工用ブレードＢ１をそのまま用いて同一シーケンス内での加工でチャネル１１から所定寸法離れた位置に高精度に形成されているため、ざぐり溝１５から露呈するこの位置合わせ用溝１２を切断加工時の基準位置として利用することで、切断位置Ｃを高精度に位置決めすることができる。

例えば、チャネル加工用ブレードＢ１の厚みが８０μｍの場合、位置合わせ用溝１２の加工精度は±０．２μｍの極めて高精度に加工される。ざぐり加工及び切断加工時の切断加工用ブレードＢ２が３００μｍの厚みであっても、位置合わせ用溝１２の対向する２つのエッジ部ｅ１、ｅ２は顕微鏡の視野内に収まるため、両エッジ部ｅ１、ｅ２の中央位置Ｅを基準として切断位置Ｃを位置決めすることができ、この場合は±２μｍの極めて高精度な位置決めが可能である。従って、本発明によれば、チャネル１１に対して±２．２μｍの精度で切断加工を行うことができ、従来方法に比べて高精度な加工が可能となる。

次に、このようにして幅寸法が所定寸法に切断加工されたチャネル基板３０を、図７に示すように、チャネル１１の長さ方向と直交する方向に沿う複数の平行なカットラインＣに沿って切断加工用ブレード（図示せず）を用いて切断することにより複数のヘッドチップ１、１・・・を一度に製造する。得られたヘッドチップ１は、入口から出口にかけてストレート状となる多数のチャネル１１が一列に配列されたハーモニカタイプのヘッドチップとなる。

なお、以上の説明では、位置合わせ用溝１２に沿ってざぐり溝１５を加工するようにしたが、ざぐり溝１５は位置合わせ用溝１２と交叉する方向に加工するようにしてもよい。上記のようにざぐり溝１５を位置合わせ用溝１２に沿って加工する場合は、位置合わせ用溝１２の位置をある程度見当付けて行う必要があり、ざぐり加工時にある程度の精度が要求されるが、ざぐり溝１５を位置合わせ用溝１２と交叉する方向に加工する場合は、チャネル基板３０のどの位置で行っても必ずその底部に位置合わせ用溝１２の一部が露出するので、ざぐり溝１５の加工位置を精度良く位置決めする必要がない。

この例を図８に示す。図８はチャネル基板３０をざぐり加工面側から見た平面図である。位置合わせ用溝１２はチャネル１１よりも深く形成されており、圧電基板１０のチャネル加工面の裏面となるチャネル基板３０の表面からざぐり加工を行う。ざぐり溝１５を位置合わせ用溝１２と交叉する方向に加工すると、ざぐり溝１５の底部に位置合わせ用溝１２の一部が露呈する。切断加工用ブレードＢ２により切断加工する際は、この一部が露呈した位置合わせ用溝１２の各エッジ部ｅ１、ｅ２を観察することにより行えばよい。この場合、ざぐり溝１５は、図示するように、チャネル基板３０におけるチャネル１１の長さ方向の両端部付近にそれぞれ互いに距離をおいて２本（ざぐり溝１５Ａ、１５Ｂ）加工しておくことが好ましい。これにより、ざぐり溝１５Ａのエッジ部ｅ１、ｅ２の中間位置とざぐり溝１５Ｂのエッジ部ｅ１、ｅ２の中間位置との２点を結ぶ直線を切断加工時の基準位置とすることができ、切断加工位置を精度良く位置決めすることができる。

ところで、図６に示す態様では、チャネル基板３０の幅寸法を所定寸法に加工する際、位置合わせ用溝１２よりも内側を切断加工することにより該位置合わせ用溝１２を含む両端部分を分離する態様を示しているが、チャネル基板３０の幅寸法に余裕がないような場合は、位置合わせ用溝１２の外側を切断加工してもよい。

また、このように位置合わせ用溝１２の外側を切断加工する場合、図８に示したようにざぐり溝１５を位置合わせ用溝１２と交叉する方向に行うと、得られるヘッドチップ１にざぐり溝１５が残存しないようにすることができるためにより好ましい。すなわち、図９（ａ）に示すように、チャネル基板３０の両端部を位置合わせ用溝１２の外側のカットラインＣ１、Ｃ１で切断加工すれば、その後、図９（ｂ）に示すように、チャネル１１と直交する方向に沿うカットラインＣ２、Ｃ２…で切断加工して作成される複数のヘッドチップ１、１…の各々にはざぐり溝１５が残存しない。ざぐり溝１５を含む部分はヘッドチップ１を得る際に不要部分として分離してしまえばよい。

また、一般に、シェアモードタイプのインクジェットヘッドでは、チャネル１１の両側壁を駆動壁１３としてせん断変形させることにより内部のインクに吐出のためのエネルギーを付与するため、両端部に位置する２つのチャネルは使用しないダミーチャネルとなる。従って、これら２つのダミーチャネルを位置合わせ用溝１２として兼用させることもできる。特に、チャネル基板３０の幅寸法に余裕がない場合、このように２つのダミーチャネルを位置合わせ用溝１２として兼用させれば、チャネル基板３０に対するヘッドチップ１の幅寸法を大きくとることができるために好ましい。中でも、図９に示したように位置合わせ用溝１２の外側を切断加工すれば、チャネル基板３０に対するヘッドチップ１の幅寸法を極力大きくとることができる。

このとき、位置合わせ用溝１２となるダミーチャネルの深さをチャネル１１よりも深く形成しておけば、チャネル１１よりも幅広状のざぐり溝１５を加工しても、位置合わせ用溝１２だけを露出させることができ、チャネル１１に影響を与える心配はない。

次に、このようにして作成されたヘッドチップ１を用いてインクジェットヘッドを作成する場合、図１０に示すように、各チャネル１１内の駆動電極１４に駆動信号を印加するための接続電極１６をヘッドチップ１の外面に引き出し形成する。接続電極１６は、ヘッドチップ１の後面に、例えば接続電極１６となる開口部を有する感光性ドライフィルム等を貼着し、Ａｌ等の電極形成用の金属を蒸着、スパッタリング等によって選択的に行うことにより形成することができる。各接続電極１６は、各チャネル１１内の駆動電極１４と電気的に接続し、それぞれチャネル１１毎に独立して引き出される。

その後、図１１に示すように、ヘッドチップ１の前面に、ノズル２１を有するノズルプレート２を貼着すると共に、ヘッドチップ１の後面に、各チャネル１１の入口側を覆うように共通インク室３１が凹設された配線基板３を接合することでインクジェットヘッドＨ１を完成する。配線基板３の表面には、ヘッドチップ１の各接続電極１６に対応するように配線３２が形成されており、各接続電極１６と各配線３２とが電気的に接続するように異方性導電フィルムや導電性接着剤等を用いてヘッドチップ１の後面に対して接合する。配線基板３は、チャネル１１の並び方向と直交する方向の長さがヘッドチップ１よりも大きく形成され、そのはみ出した端部３３に位置する各配線３２にＦＰＣ４を接合することで、駆動回路からの駆動信号を各チャネル１１内の駆動電極１４に印加可能とする。

以上の態様では、インクジェットヘッドＨ１を構成するヘッドチップ１のチャネル列が１列のものを例示したが、チャネル列は複数列であってもよい。この場合、チャネル基板３０をチャネル列数に合わせて複数枚積層した後、外側のチャネル基板３０にざぐり溝１５を加工して全チャネル基板に亘って一度に切断加工を行えばよい。

次に、別の態様に係るヘッドチップの作成方法について説明する。ここでは、チャネルの一端部が徐々に浅くなり、その浅溝部を通ってチャネルの長さ方向に対して交叉する側からインクが供給される所謂チョッパートラバースタイプのヘッドチップを作成する場合を示している。

図１２は、所定サイズの圧電基板にチャネルを加工する様子を示す斜視図、図１３（ａ）は、チャネル及び駆動電極を形成後の圧電基板を示す平面図、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図である。

圧電基板５０は、上記した圧電基板１０と同様に電圧を加えることにより変形を生じる分極処理された圧電材料を少なくとも含んでいる。圧電材料は圧電基板５０の全体であってもよいし、非圧電材料からなる基板上に圧電材料からなる基板を積層することにより圧電基板５０を構成してもよい。

この圧電基板５０上に、チャネル加工用ブレードＢ１を用いて該圧電基板５０の表面に複数の平行なチャネル５１を平行に溝加工する。チャネル５１は、チャネル加工用ブレードＢ１を圧電基板５０の一端部付近から下降させた後、他端部に向けて溝加工し、他端部付近で上昇させることで、各チャネル５１の長さ方向両端部に浅溝部５１ａを形成する。このチャネル５１の加工により、各チャネル５１間には圧電材料を含む駆動壁５３が該チャネル５１と交互に形成される。

このチャネル５１の加工と同時に、同様にチャネル加工用ブレードＢ１を用いて、チャネル５１と平行に位置合わせ用溝５２Ａを溝加工する。位置合わせ用溝５２Ａは、圧電基板５０の一方の端から他方の端に亘ってほぼ同じ一定の深さで研削する。ここでは、後工程においてチャネル５１と平行に両端部を切断加工するため、圧電基板５０の両端部付近にそれぞれ１本ずつの位置合わせ用溝５２Ａをチャネル５１と平行に加工したものを示している。この位置合わせ用溝５２Ａは、チャネル加工用ブレードＢ１によって加工されるため、チャネル５１の加工と同一シーケンス内の加工であり、チャネル５１と同様に極めて良好な加工精度で形成することができる。各位置合わせ用溝５２Ａは、両端に位置するチャネル５１からそれぞれ所定寸法離れた位置に加工する。

更に、これらチャネル５１及び位置合わせ用溝５２Ａの加工と同時に、チャネル加工用ブレードＢ１を用いて、チャネル５１と交叉する方向に位置合わせ用溝５２Ｂを溝加工する。位置合わせ用溝５２Ｂは、圧電基板５０の一方の端から他方の端に亘ってほぼ同じ一定の深さで研削する。ここでは、後工程においてチャネル５１と交叉する方向にチャネル基板５０のほぼ中央部を切断加工して２つのヘッドチップに分離するため、圧電基板５０におけるチャネル５１の長さ方向の両端部付近に、各チャネル５１とほぼ直交するように、それぞれ１本ずつの位置合わせ用溝５２Ｂを加工したものを示している。２本の位置合わせ用溝５２Ｂ、５２Ｂは互いに平行である。この位置合わせ用溝５２Ｂも、チャネル加工用ブレードＢ１によって加工されるため、チャネル５１と同様に極めて良好な加工精度で形成することができる。

なお、チャネル５１、位置合わせ用溝５２Ａ、５２Ｂの加工順序は特に問わない。

各位置合わせ用溝５２Ａ、５２Ｂの加工深さは、各チャネル５１と同程度とすることもできるが、図示するように各チャネル５１よりも深溝状とすることが、後述するざぐり加工時の作業性との関係では好ましい。

次いで、各チャネル５１の内面及び各チャネル５１の両端部の浅溝部５１ａを通って圧電基板５０の表面にかけて、蒸着法、スパッタリング法、めっき法、ＣＶＤ（化学気相反応法）等の真空装置を用いた方法等によって金属被膜を形成することで駆動電極５４及び接続電極５５を形成する。駆動電極５４及び接続電極５５はチャネル５１毎に独立させる必要があるため、隣接するチャネル５１間の圧電基板５０表面には金属被膜が形成されないように、例えば圧電基板５０の上面に予めドライフィルムを貼着したり、レジストを形成しておき、金属被膜を形成した後に除去することで、各駆動壁５３の側面、各チャネル５１の底面及び浅溝部５１ａを通って圧電基板５０の表面に選択的に駆動電極５４及び接続電極５５を形成するとよい。接続電極５５は、位置合わせ用溝５２Ｂよりも外側には形成する必要はない。

この後、圧電基板５０の上面にカバー基板６０をエポキシ系接着剤を用いて接合する。

図１４はカバー基板６０を接合した圧電基板５０の平面図である。カバー基板６０は、チャネル５１の長さ方向に沿う長さが該チャネル５１の長さよりも短く形成されている。このため、各チャネル５１は、その両端の浅溝部５１ａがカバー基板６０の両側に露呈する。このカバー基板６０には、圧電基板５０と同一の基板材料を脱分極して用いると、駆動時の熱の影響による熱膨張係数の差に起因する反りや変形を少なくすることができる。

ここで、カバー基板６０は、顕微鏡等を用いて観察することで、その対向する２辺６１、６１のエッジ部６１ｅ、６１ｅが、それぞれ位置合わせ用溝５２Ｂ、５２Ｂのエッジ部ｅ３、ｅ４に対して平行となるように位置決めして接合しておく。

また、圧電基板５０には、図１５に示すように、両面にチャネル５１から引き出された接続電極５５と同ピッチで配線７１が形成された配線基板７０を、該圧電基板５０の両端部に各接続電極５５と各配線７１とが電気的に接続するように異方性導電フィルムや導電性接着剤等を用いて接合する。

更に、これらカバー基板６０及び配線基板７０、７０を接合した圧電基板５０に、カバー基板６０及び配線基板７０、７０の側から、圧電基板５０と同様にチャネル５１、駆動壁５３、駆動電極５４及び接続電極５５が形成されたもう一枚の圧電基板５００をチャネル５１が向き合うようにして接合し、チャネル基板８０を構成する。もう一枚の圧電基板５００には、必ずしも位置合わせ用溝５２Ａ、５２Ｂを形成しておく必要はない。図１５は圧電基板５００を接合してチャネル基板８０とした後に上下をひっくり返した状態を示す断面図である。

このようにして形成されるチャネル基板８０も、外部からはチャネル５１を確認することができない。従って、このチャネル基板８０を所定寸法となるように切断加工する場合に、チャネル５１を基準として切断位置を決定することができない問題を有している。

そこで、このチャネル基板８０に、圧電基板５０におけるチャネル５１の加工面の裏面となるチャネル基板８０の表面から、図１６に示すように、位置合わせ用溝５２Ａの位置に相当する付近を切断加工用ブレードＢ２を用いて溝状に掘り進んでいき、その底部に位置合わせ用溝５２Ａが露出する深さとなるまで研削するざぐり加工を行う。ここで、ざぐり加工は、切断加工用ブレードＢ２とチャネル基板８０とを位置合わせ用溝５２Ａと平行に相対移動させることで、該位置合わせ用溝５２Ａに沿って加工している。図１６中の符号５６はざぐり加工によって形成されたざぐり溝である。

切断加工用ブレードＢ２には、チャネル基板８０を切断するためにチャネル加工用ブレードＢ１よりも厚みが厚いブレードが用いられる。このため、このざぐり加工によって形成されるざぐり溝５６は、チャネル加工用ブレードＢ１によって形成された位置合わせ用溝５２Ａの溝幅よりも広い溝幅を有している。従って、位置合わせ溝５２Ａに沿って、該位置合わせ用溝５２Ａが露出するようにざぐり溝５６を加工すると、その底部に位置合わせ用溝５２Ａの対向する２辺のエッジ部ｅ５、ｅ６が露呈する。

チャネル基板８０の幅寸法が所定寸法となるようにチャネル５１と平行に切断加工する場合、切断加工用ブレードＢ２をそのまま用いて、ざぐり溝５６内に露呈する位置合わせ用溝５２Ａを顕微鏡等を用いて観察し、この位置合わせ用溝５２Ａからの距離を測ることにより切断位置を決定する。図１７は、位置合わせ用溝５２Ａから所定距離だけ内側のチャネル５１側に離れた位置を切断位置Ｃとし、切断加工用ブレードＢ２をこの切断位置Ｃに合わせてチャネル基板８０を切断加工することで、チャネル基板８０の幅寸法が所定寸法となるように切断加工している。

位置合わせ用溝５２Ａは、チャネル５１の加工時にチャネル加工用ブレードＢ１をそのまま用いて同一シーケンス内での加工でチャネル５１から所定寸法離れた位置に高精度に形成されているため、ざぐり溝５６から露呈するこの位置合わせ用溝５２Ａを切断加工時の基準位置として利用することで、切断位置Ｃを高精度に位置決めすることができる。

次に、このようにして幅寸法が所定寸法に切断加工されたチャネル基板８０をチャネル５１とほぼ直交する方向に沿って切断加工することによって、１つのチャネル基板８０から２つのヘッドチップを作成する。

このようなチョッパートラバースタイプのヘッドチップを有するインクジェットヘッドは、チャネル５１のカバー基板６０によって覆われた部分の長さ（Ｌ長）がインクの射出特性に影響する。従って、一つのヘッドチップにおいて各チャネル５１の射出特性を均質化するため、ヘッドチップを作成するための切断加工は、カバー基板６０のエッジ部６１ｅ（図１４参照）に対して平行に精度良く位置決めして行う必要がある。このチャネル基板８０では、カバー基板６０も、各圧電基板５０、５００の間に位置し、外部から見ることはできず、このカバー基板６０を基準として切断位置を決定することができない問題を有している。

そこで、チャネル基板８０に、圧電基板５０におけるチャネル５１の加工面の裏面となるチャネル基板８０の表面から、図１８に示すように、位置合わせ用溝５２Ｂの位置に相当する付近を切断加工用ブレードＢ２を用いて溝状に掘り進んでいき、その底部に位置合わせ用溝５２Ｂが露出する深さとなるまで研削するざぐり加工を行う。ここで、ざぐり加工は、切断加工用ブレードＢ２とチャネル基板８０とを位置合わせ用溝５２Ｂと平行に相対移動させることで、該位置合わせ用溝５２Ｂに沿って加工している。図１８中の符号５７はざぐり加工によって形成されたざぐり溝である。

このざぐり溝５７も、チャネル加工用ブレードＢ１によって形成された位置合わせ用溝５２Ｂの溝幅よりも広い溝幅を有しているため、位置合わせ溝５２Ｂに沿って、該位置合わせ用溝５２Ｂが露出するように加工すると、その底部に位置合わせ用溝５２Ｂの対向する２辺のエッジ部ｅ７、ｅ８が露呈する。

チャネル基板８０から２つのヘッドチップ５、５を分離するためにチャネル５１とほぼ直交する方向に沿って切断加工する場合、図１９に示すように、切断加工用ブレードＢ２をそのまま用いて、ざぐり溝５７内に露呈する位置合わせ用溝５２Ｂを顕微鏡等を用いて観察し、この位置合わせ用溝５２Ｂからの距離を測ることにより切断位置を決定する。カバー基板６０は、エッジ部６１ｅ（図１４参照）がこの位置合わせ用溝５２Ｂと平行となるように位置決めされているので、ざぐり溝５７から露呈するこの位置合わせ用溝５２Ｂを切断加工時の基準位置とし、これに平行となるように切断位置Ｃを位置決めすることで、各チャネル５１のＬ長を均一化させることができ、これによって各ヘッドチップ５、５の射出特性を均質化させることができる。

なお、以上の説明では、各位置合わせ用溝５２Ａ、５２Ｂに沿ってそれぞれざぐり溝５６、５７を加工するようにしたが、ざくり溝は位置合わせ用溝５２Ｂのみに沿って加工するだけでもよい。

この例を図２０に示す。図２０はチャネル基板８０をざぐり加工面側から見た平面図である。位置合わせ用溝５２Ａ、５２Ｂのうち、位置合わせ用溝５２Ｂのみに沿うようにざぐり溝５９を加工すると、ざぐり溝５９の底部に位置合わせ用溝５２Ｂの全部と位置合わせ用溝５２Ａの一部とが露呈する。そこで、まず、チャネル基板８０をチャネル５１と平行に切断加工する際は、この一部が露呈した位置合わせ用溝５２Ａの各エッジ部ｅ５、ｅ６を観察することにより行えばよい。この場合、ざぐり溝５９は、図示するように、チャネル基板８０におけるチャネル５１の長さ方向の両端部付近にそれぞれ互いに距離をおいて２本（ざぐり溝５９Ａ、５９Ｂ）加工しておくことが好ましい。これにより、ざぐり溝５９Ａのエッジ部ｅ５、ｅ６の中間位置とざぐり溝５９Ｂのエッジ部ｅ５、ｅ６の中間位置との２点を結ぶ直線を切断加工時の基準位置とすることができ、切断加工位置を精度良く位置決めすることができ、また、チャネル基板８０をチャネル５１とほぼ直交する方向に沿って切断加工する際は、全部露呈した位置合わせ用溝５２Ｂの各エッジ部ｅ７、ｅ８を観察することにより行えばよい。従って、ざぐり加工がざぐり溝５９Ａ、５９Ｂだけで済むため、加工作業が省力化できる。

このチャネル基板８０においても、チャネル基板８０の幅寸法を所定寸法に加工する際、位置合わせ用溝５２Ａよりも内側を切断加工することにより該位置合わせ用溝５２Ａを含む両端部分を分離する態様を示しているが、チャネル基板８０の幅寸法に余裕がないような場合は、位置合わせ用溝５２Ａの外側を切断加工してもよい。

また、ヘッドチップ５の両端部に位置する２つのチャネルは使用しないダミーチャネルとなるため、これら２つのダミーチャネルを位置合わせ用溝５２Ａとして兼用させることもできる。特に、チャネル基板８０の幅寸法に余裕がない場合、このように２つのダミーチャネルを位置合わせ用溝５２Ａとして兼用させれば、位置合わせ用溝５２Ａの外側を切断加工することで、チャネル基板８０に対するヘッドチップ５の幅寸法を大きくとることができるためにより好ましい。中でも、位置合わせ用溝５２Ａの外側を切断加工すれば、チャネル基板８０に対するヘッドチップ５の幅寸法を極力大きくとることができる。

このとき、位置合わせ用溝５２Ａとなるダミーチャネルの深さをチャネル５１よりも深く形成しておけば、チャネル５１よりも幅広状のざぐり溝５６を加工しても、位置合わせ用溝５２Ａだけを露出させることができ、チャネル５１に影響を与える心配はない。

次に、このようにして作成されたヘッドチップ５を用いてインクジェットヘッドを作成する場合、図２１に示すように、ヘッドチップ５の前面に、ノズル２１を有するノズルプレート２を貼着することにより、２列のチャネル列を有するインクジェットヘッドＨ２が完成する。配線基板７０は、端部７２が圧電基板５０、５００から大きくはみ出しているため、そのはみ出した端部７２に露出している各配線７１にそれぞれＦＰＣ４、４を接合することで、駆動回路からの駆動信号を各チャネル５１内の駆動電極５４に印加可能とする。

なお、このヘッドチップ５ではざぐり溝５７が残存するが、このざぐり溝５７は、インクジェットヘッドＨ２の組み立て時に保持用治具に保持させて位置決めするために利用することもできる。

圧電基板にチャネルを加工する様子を示す斜視図 チャネル加工された後の圧電基板を示す斜視図 駆動電極を形成したチャネルの断面図 チャネル基板を示す斜視図 チャネル基板にざぐり加工する様子を示す斜視図 チャネル基板の幅を切断加工する様子を示す正面図 チャネル基板からヘッドチップを作成する様子を示す斜視図 チャネル基板をざぐり加工面側から見た平面図 （ａ）（ｂ）はざぐり加工を位置合わせ用溝と交叉するように行ったチャネル基板を示す平面図 接続電極を形成したヘッドチップの背面図 インクジェットヘッドの断面図 他の態様に係る圧電基板にチャネルを加工する様子を示す斜視図 （ａ）はチャネル加工及び駆動電極を形成後の圧電基板を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図 カバー基板を接合した圧電基板の平面図 カバー基板を介して２枚の圧電基板を接合してチャネル基板とした状態を示す断面図 チャネル基板にざぐり加工する様子を示す斜視図 チャネル基板の幅を切断加工する様子を示す正面図 チャネル基板に更にざぐり加工する様子を示す斜視図 チャネル基板からヘッドチップを作成する様子を示す側面図 チャネル基板をざぐり加工面側から見た平面図 他の態様に係るインクジェットヘッドの断面図 従来の圧電基板の幅を切断加工する様子を示す正面図 幅を切断加工した圧電基板を一部拡大して示す図 圧電基板にカバー基板を接合した後、更に幅を切断加工する様子を示す正面図

符号の説明

１、５：ヘッドチップ
１０、５０：圧電基板
１１、５１：チャネル
１２、５２Ａ、５２Ｂ：位置合わせ用溝
１３、５３：駆動壁
１４、５４：駆動電極
１５、１５Ａ、１５Ｂ、５６、５７、５９Ａ、５９Ｂ：ざぐり溝
１６、５５：接続電極
２０、６０：カバー基板
３０、８０：チャネル基板
２：ノズルプレート
２１：ノズル
３：配線基板
３１：インク室
３２：配線
３３：端部
４：ＦＰＣ
Ｂ１：チャネル加工用ブレード
Ｂ２：切断加工用ブレード
Ｈ１、Ｈ２：インクジェットヘッド

Claims (9)

1. 多数並列するチャネルを加工した圧電基板にカバー基板を接合してなるチャネル基板を、所定寸法に切断加工してヘッドチップを作成する工程を有するインクジェットヘッドの製造方法において、
   前記圧電基板のチャネル加工面と同面にチャネル加工用ブレードを用いて位置合わせ用溝を加工しておき、前記チャネル基板を作成した後、該チャネル基板の表面から前記位置合わせ用溝が露出するようにざぐり加工を行い、そのざぐり加工によって露出した前記位置合わせ用溝を基準位置として、前記チャネル基板を該基準位置から所定寸法に切断加工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。
2. 前記位置合わせ用溝を、前記チャネルの深さよりも深く加工す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。
3. 前記位置合わせ用溝を、チャネル列の両端部に位置するチャネルで兼用することを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェットヘッドの製造方法。
4. 前記位置合わせ用溝を、前記チャネルと平行に加工することを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェットヘッドの製造方法。
5. 前記位置合わせ用溝を、前記チャネルと交叉するように加工することを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェットヘッドの製造方法。
6. 前記ざぐり加工を、前記位置合わせ用溝に沿うように加工することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
7. 前記ざぐり加工を、前記位置合わせ用溝と交叉するように加工することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
8. 前記チャネルは、その入口と出口が前記ヘッドチップの前面と後面に対向状となるように加工することを特徴とする請求項１〜４、６、７のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
9. 前記チャネルは前記圧電基板の中途部に、該チャネルの両端がそれぞれ浅溝状となるように加工し、
   前記チャネル基板は、前記チャネルの上面の中央付近にカバー基板を介して、２枚の圧電基板の各チャネル同士を対向させて接合して作成することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
   

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