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特開2022-90336液体噴射ヘッドチップの製造方法、液体噴射ヘッドチップ、液体噴射ヘッド及び液体噴射記録装置
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022090336
(43)【公開日】2022-06-17
(54)【発明の名称】液体噴射ヘッドチップの製造方法、液体噴射ヘッドチップ、液体噴射ヘッド及び液体噴射記録装置
(51)【国際特許分類】
   B41J 2/16 20060101AFI20220610BHJP
   B41J 2/14 20060101ALI20220610BHJP
【FI】
B41J2/16 303
B41J2/16 201
B41J2/16 517
B41J2/14 303
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2020202681
(22)【出願日】2020-12-07
(71)【出願人】
【識別番号】501167725
【氏名又は名称】エスアイアイ・プリンテック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100142837
【弁理士】
【氏名又は名称】内野 則彰
(74)【代理人】
【識別番号】100166305
【弁理士】
【氏名又は名称】谷川 徹
(74)【代理人】
【識別番号】100171251
【弁理士】
【氏名又は名称】篠田 拓也
(72)【発明者】
【氏名】中山 仁
【テーマコード(参考)】
2C057
【Fターム(参考)】
2C057AG29
2C057AG44
2C057AG45
2C057AP14
2C057AP51
2C057BA14
(57)【要約】
【課題】不要な箇所のポリパラキシリレン膜等の保護膜を除去する手間を低減する。
【解決手段】本開示の一態様に係るヘッドチップの製造方法は、インクを噴射するノズル孔に連通する噴射チャネルと、インクを噴射しない非噴射チャネルと、を有するアクチュエータプレート用基板を準備する基板準備工程と、基板準備工程の後、噴射チャネルが露出すると共に非噴射チャネルが覆われた状態で、噴射チャネルの内面に形成されている共通電極をインクから保護する保護膜を形成する保護膜形成工程と、を含む。
【選択図】図13
【特許請求の範囲】
【請求項1】
液体を噴射するノズル孔に連通する噴射チャネルと、前記液体を噴射しない非噴射チャネルと、を有するアクチュエータプレート用基板を準備する基板準備工程と、
前記基板準備工程の後、前記噴射チャネルが露出すると共に前記非噴射チャネルが覆われた状態で、前記噴射チャネルの内面に形成されている電極を前記液体から保護する保護膜を形成する保護膜形成工程と、を含む
液体噴射ヘッドチップの製造方法。
【請求項2】
前記アクチュエータプレート用基板は、前記噴射チャネルと連通するノズル孔を備えるノズルプレートが配置される第1面を有し、
前記保護膜形成工程では、前記噴射チャネルを露出させる開口部を有するマスクを前記アクチュエータプレート用基板の前記第1面に配置した後、前記開口部を通じて前記噴射チャネルに前記保護膜を形成する
請求項1に記載の液体噴射ヘッドチップの製造方法。
【請求項3】
前記アクチュエータプレート用基板は、前記第1面と交差する第2面を更に有し、
前記保護膜形成工程では、前記マスクを前記アクチュエータプレート用基板の前記第1面と前記第2面とに跨いで配置した後、前記開口部を通じて前記噴射チャネルに前記保護膜を形成する
請求項2に記載の液体噴射ヘッドチップの製造方法。
【請求項4】
前記保護膜形成工程では、前記マスクとして前記噴射チャネルに連通する連通孔を有する中間プレートを前記アクチュエータプレート用基板の前記第1面に接合した後、前記連通孔を通じて前記噴射チャネルに前記保護膜を形成する
請求項2または3に記載の液体噴射ヘッドチップの製造方法。
【請求項5】
前記アクチュエータプレート用基板の前記第1面は、前記ノズル孔の周辺のノズル周辺領域と、外部基板が接続される接続領域と、を有し、
前記保護膜形成工程では、前記マスクとしての前記中間プレートを前記ノズル周辺領域に配置し、かつ、前記接続領域を前記マスクとしての接続領域用マスクにより覆った状態で、前記連通孔を通じて前記噴射チャネルに前記保護膜を形成する
請求項4に記載の液体噴射ヘッドチップの製造方法。
【請求項6】
前記保護膜形成工程の前、前記中間プレートにおいて前記ノズル周辺領域と前記接続領域とを区画する部位に段部を形成する
請求項5に記載の液体噴射ヘッドチップの製造方法。
【請求項7】
液体を噴射するノズル孔に連通する噴射チャネルと、前記液体を噴射しない非噴射チャネルと、を有するアクチュエータプレートを備え、
前記アクチュエータプレートは、前記噴射チャネルの内面に形成されている電極を前記液体から保護する保護膜を有し、
前記保護膜は、以下の(A)または(B)のいずれかを満たす
液体噴射ヘッドチップ。
(A)前記保護膜は、前記非噴射チャネルには形成されていない。
(B)前記保護膜は、前記非噴射チャネルにも形成され、前記非噴射チャネルの前記保護膜の厚みは、前記噴射チャネルの前記保護膜の厚みよりも小さい。
【請求項8】
前記保護膜は、上記の(A)を満たす
請求項7に記載の液体噴射ヘッドチップ。
【請求項9】
前記アクチュエータプレートは、前記ノズル孔の周辺のノズル周辺領域と、外部基板が接続される接続領域と、を有し、
前記保護膜は、前記接続領域には形成されていない
請求項8に記載の液体噴射ヘッドチップ。
【請求項10】
前記アクチュエータプレートに接合され、前記噴射チャネルに連通する連通孔を有する中間プレートを更に備え、
前記中間プレートは、前記ノズル周辺領域と前記接続領域とを区画する部位に段部を有する
請求項9に記載の液体噴射ヘッドチップ。
【請求項11】
請求項7から10のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドチップを備える
液体噴射ヘッド。
【請求項12】
請求項11に記載の液体噴射ヘッドを備える
液体噴射記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、液体噴射ヘッドチップの製造方法、液体噴射ヘッドチップ、液体噴射ヘッド及び液体噴射記録装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、記録紙等の被記録媒体に液滴状のインクを噴射して、被記録媒体に画像や文字を記録する装置として、インクジェットヘッドを備えたインクジェットプリンタがある。
例えば、インクジェットヘッドには、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)等の圧電体に電圧をかけて変形させることでインクを噴射させる方式がある。より精細な印刷のためには、インクを噴射するノズル孔の密度を上げる方法が採用される。このときに、密度を向上させるため、アクチュエータプレートの複数のチャネル等(ヘッドチップの構造)も微細化される。
例えば、インクジェットヘッドにおいてインクに接液する部分には、ポリパラキシリレン(パリレン:登録商標)膜等の保護膜を形成して耐久性を担保している。例えば、チャネルにポリパラキシリレン膜を形成することで、チャネル内に形成された電極がインクによって腐食されることを抑制している。ポリパラキシリレン膜は、複雑な構造への付きまわりを利点とするため、チャネル内等の必要な箇所以外(不要な箇所)にも形成される場合がある。例えば、特開2005-153510号公報には、不要な箇所に形成されたポリパラキシリレン膜を酸素プラズマエッチング処理により除去する方法が開示されている。
一方、ポリパラキシリレン膜の成膜において、不要な箇所をテープ等のマスキング部材により覆い、ポリパラキシリレン膜の形成後にマスキング部材を物理的な方法で除去する方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2005-153510号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、不要な箇所に形成されたポリパラキシリレン膜を酸素プラズマエッチング処理により除去すると、除去する際にオゾンが発生し、必要な箇所に形成されたポリパラキシリレン膜に対して影響を及ぼす可能性がある。
一方、ポリパラキシリレン膜の形成後にマスキング部材を物理的な方法で除去すると、除去する際にポリパラキシリレン膜が破れ、毛羽立ちが生じる可能性がある。
上述の通り耐久性を担保するため、インクを噴射するノズル孔の周辺の領域はポリパラキシリレン膜等の保護膜が必要な箇所となる。一方、ノズル孔の周辺の領域以外は外部基板が接続される領域等を含むため、ポリパラキシリレン膜等の保護膜は不要な箇所となる。
そのため、不要な箇所のポリパラキシリレン膜等の保護膜を除去する手間を低減することが要求されている。
【0005】
本開示は、不要な箇所のポリパラキシリレン膜等の保護膜を除去する手間を低減することができる液体噴射ヘッドチップの製造方法、液体噴射ヘッドチップ、液体噴射ヘッド及び液体噴射記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために、本開示は以下の態様を採用した。
(1)本開示の一態様に係る液体噴射ヘッドチップの製造方法は、液体を噴射するノズル孔に連通する噴射チャネルと、前記液体を噴射しない非噴射チャネルと、を有するアクチュエータプレート用基板を準備する基板準備工程と、前記基板準備工程の後、前記噴射チャネルが露出すると共に前記非噴射チャネルが覆われた状態で、前記噴射チャネルの内面に形成されている電極を前記液体から保護する保護膜を形成する保護膜形成工程と、を含む。
【0007】
本態様によれば、非噴射チャネルが覆われた状態で露出した噴射チャネルに保護膜を形成することで、非噴射チャネルに保護膜が形成されることを抑制することができる。非噴射チャネルは保護膜が不要な個所であるため、不要な個所の保護膜を除去する手間を低減することができる。
【0008】
(2)上記(1)の態様の液体噴射ヘッドチップの製造方法において、前記アクチュエータプレート用基板は、前記噴射チャネルと連通するノズル孔を備えるノズルプレートが配置される第1面を有し、前記保護膜形成工程では、前記噴射チャネルを露出させる開口部を有するマスクを前記アクチュエータプレート用基板の前記第1面に配置した後、前記開口部を通じて前記噴射チャネルに前記保護膜を形成することが好ましい。
本態様によれば、マスクを用いた簡易な方法で非噴射チャネルに保護膜が形成されることを抑制することができる。
【0009】
(3)上記(2)の態様の液体噴射ヘッドチップの製造方法において、前記アクチュエータプレート用基板は、前記第1面と交差する第2面を更に有し、前記保護膜形成工程では、前記マスクを前記アクチュエータプレート用基板の前記第1面と前記第2面とに跨いで配置した後、前記開口部を通じて前記噴射チャネルに前記保護膜を形成することが好ましい。
仮にマスクをアクチュエータプレート用基板の第1面のみに配置した場合、マスクと第1面との隙間を通じて不要箇所に保護膜が形成される可能性がある。これに対し本態様によれば、マスクをアクチュエータプレート用基板の第1面と第2面とに跨いで配置することで、前記隙間がマスクにより覆われるため、不要箇所に保護膜が形成されることを抑制することができる。
【0010】
(4)上記(2)または(3)の態様の液体噴射ヘッドチップの製造方法において、前記保護膜形成工程では、前記マスクとして前記噴射チャネルに連通する連通孔を有する中間プレートを前記アクチュエータプレート用基板の前記第1面に接合した後、前記連通孔を通じて前記噴射チャネルに前記保護膜を形成することが好ましい。
本態様によれば、中間プレートは液体噴射ヘッドチップの構成要素であり、保護膜形成工程の後に中間プレートをそのまま残すことができるため、より簡易な方法で非噴射チャネルに保護膜が形成されることを抑制することができる。
【0011】
(5)上記(4)の態様の液体噴射ヘッドチップの製造方法において、前記アクチュエータプレート用基板の前記第1面は、前記ノズル孔の周辺のノズル周辺領域と、外部基板が接続される接続領域と、を有し、前記保護膜形成工程では、前記マスクとしての前記中間プレートを前記ノズル周辺領域に配置し、かつ、前記接続領域を前記マスクとしての接続領域用マスクにより覆った状態で、前記連通孔を通じて前記噴射チャネルに前記保護膜を形成することが好ましい。
本態様によれば、接続領域は保護膜の形成が抑制されているため、外部基板の接続不良を抑制することができる。
【0012】
(6)上記(5)の態様の液体噴射ヘッドチップの製造方法において、前記保護膜形成工程の前、前記中間プレートにおいて前記ノズル周辺領域と前記接続領域とを区画する部位に段部を形成することが好ましい。
本態様によれば、段部により接続領域用マスクの位置合わせを行うことができる。加えて、接続領域用マスクを除去した際に保護膜の毛羽立ちが生じた場合であっても、毛羽立ちがノズル周辺領域に及ぶことを抑制することができる。加えて、液体噴射ヘッドを製造する場合、段部によりノズルプレートの位置合わせを行うことができる。
【0013】
(7)本開示の一態様に係る液体噴射ヘッドチップは、液体を噴射するノズル孔に連通する噴射チャネルと、前記液体を噴射しない非噴射チャネルと、を有するアクチュエータプレートを備え、前記アクチュエータプレートは、前記噴射チャネルの内面に形成されている電極を前記液体から保護する保護膜を有し、前記保護膜は、以下の(A)または(B)のいずれかを満たす。
(A)前記保護膜は、前記非噴射チャネルには形成されていない。
(B)前記保護膜は、前記非噴射チャネルにも形成され、前記非噴射チャネルの前記保護膜の厚みは、前記噴射チャネルの前記保護膜の厚みよりも小さい。
【0014】
本態様によれば、非噴射チャネルは保護膜が不要な個所であるため、不要な個所の保護膜を除去する手間を低減することができる。
【0015】
(8)上記(7)の態様の液体噴射ヘッドチップにおいて、前記保護膜は、上記の(A)を満たすことが好ましい。
本態様によれば、不要な個所の保護膜を除去する手間がかからない。加えて、保護膜の毛羽立ちの問題も生じない。
【0016】
(9)上記(8)の態様の液体噴射ヘッドチップにおいて、前記アクチュエータプレートは、前記ノズル孔の周辺のノズル周辺領域と、外部基板が接続される接続領域と、を有し、前記保護膜は、前記接続領域には形成されていないことが好ましい。
本態様によれば、外部基板の接続不良を抑制することができる。
【0017】
(10)上記(9)の態様の液体噴射ヘッドチップにおいて、前記アクチュエータプレートに接合され、前記噴射チャネルに連通する連通孔を有する中間プレートを更に備え、前記中間プレートは、前記ノズル周辺領域と前記接続領域とを区画する部位に段部を有することが好ましい。
本態様によれば、液体噴射ヘッドを製造する場合、段部によりノズルプレートの位置合わせを行うことができる。
【0018】
(11)本開示の一態様に係る液体噴射ヘッドは、上記(7)から(10)のいずれかの態様の液体噴射ヘッドチップを備える。
本態様によれば、上記態様の液体噴射ヘッドチップを備えるため、不要な個所の保護膜を除去する手間を低減することができる液体噴射ヘッドを提供することができる。
【0019】
(12)本開示の一態様に係る液体噴射記録装置は、上記(11)の態様の液体噴射ヘッドを備える。
本態様によれば、上記態様の液体噴射ヘッドを備えるため、不要な個所の保護膜を除去する手間を低減することができる液体噴射記録装置を提供することができる。
【発明の効果】
【0020】
本開示の一態様によれば、不要な箇所のポリパラキシリレン膜等の保護膜を除去する手間を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
図1】実施形態に係るインクジェットプリンタの概略構成図。
図2】実施形態に係るインクジェットヘッド及びインク循環機構の概略構成図。
図3】実施形態に係るアクチュエータプレート、カバープレート及びノズルプレートの分解斜視図。
図4】実施形態に係るアクチュエータプレートの上面図。
図5】実施形態に係るアクチュエータプレート及び中間プレートの上面図。
図6図4のVI-VI断面図。
図7】実施形態に係るアクチュエータプレートの下面図。
図8図7のVIII-VIII線に沿うインクジェットヘッドの断面図。
図9図7のIX-IX線に沿うインクジェットヘッドの断面図。
図10図7のX-X線に沿うアクチュエータプレート及びカバープレートの断面図。
図11】実施形態に係る中間プレートの下面図。
図12図11のXII-XII断面図。
図13】実施形態に係るインクジェットヘッドの製造方法のフローチャート。
図14】実施形態に係るマスク配置工程の説明図。
図15図14のXV-XV断面図。
図16】実施形態に係るノズルプレートの下面図。
図17】比較例に係るマスク配置工程の説明図。
図18図17のXVIII-XVIII断面図。
図19図18のマスク除去後の断面図。
図20図14のXX-XX断面図。
図21図20のマスク除去後の断面図。
図22】実施形態の変形例に係る中間プレートの段部の断面図。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、本開示に係る実施形態について図面を参照して説明する。以下で説明する実施形態や変形例において、対応する構成については同一の符号を付して説明を省略する場合がある。なお、以下の説明において、例えば「平行」や「直交」、「中心」、「同軸」等の相対的又は絶対的な配置を示す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差や同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。以下の実施形態では、本開示の液体噴射ヘッドチップ(以下、単にヘッドチップという。)を備えた液体噴射ヘッドを具備する液体噴射記録装置の一例として、インク(液体)を利用して被記録媒体に記録を行うインクジェットプリンタ(以下、単にプリンタという。)を例に挙げて説明する。なお、以下の説明に用いる図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【0023】
[プリンタ]
図1はプリンタ1の概略構成図である。
図1に示すように、本実施形態のプリンタ1は、一対の搬送機構2,3と、インクタンク4と、インクジェットヘッド5(液体噴射ヘッド)と、インク循環機構6と、走査機構7と、を備える。なお、図1においては、プリンタ1の筐体を二点鎖線で示すことにより、筐体内部を示している。
【0024】
なお、以下の説明では、必要に応じてX,Y,Zの直交座標系を用いて説明する。X方向は、被記録媒体P(例えば、紙等)の搬送方向(副走査方向)と一致している。Y方向は、走査機構7の走査方向(主走査方向)と一致している。Z方向は、X方向及びY方向に直交する上下方向(重力方向)を示している。以下の説明では、X方向、Y方向及びZ方向のうち、図中矢印側をプラス(+)側とし、矢印とは反対側をマイナス(-)側として説明する。本明細書において、+Z側は重力方向の上方に相当し、-Z側は重力方向の下方に相当する。
【0025】
搬送機構2,3(第1搬送機構2及び第2搬送機構3)は、被記録媒体PをX方向(例えば+X側)に搬送する。具体的に、第1搬送機構2は、Y方向に延びる第1グリットローラ11と、第1グリットローラ11と平行に延びる第1ピンチローラ12と、第1グリットローラ11を軸回転させるモータ等の駆動機構(不図示)と、を備える。第2搬送機構3は、第1グリットローラ11と平行に延びる第2グリットローラ13と、第2グリットローラ13と平行に延びる第2ピンチローラ14と、第2グリットローラ13を軸回転させる駆動機構(不図示)と、を備える。
【0026】
インクタンク4は、X方向に並んで複数設けられている。実施形態において、複数のインクタンク4は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの四色のインクをそれぞれ収容するインクタンク4Y,4M,4C,4Kである。
【0027】
図2は、インクジェットヘッド及びインク循環機構の概略構成図である。
図2に示すように、インク循環機構6は、インクタンク4とインクジェットヘッド5との間でインクを循環させる。具体的に、インク循環機構6は、循環流路23を構成するインク供給管21及びインク排出管22と、インク供給管21に接続された加圧ポンプ24と、インク排出管22に接続された吸引ポンプ25と、を備える。例えば、インク供給管21及びインク排出管22は、インクジェットヘッド5を支持する走査機構7(図1参照)の動作に追従可能な程度に可撓性を有するフレキシブルホースにより構成されている。
【0028】
加圧ポンプ24は、インク供給管21内を加圧し、インク供給管21を通してインクジェットヘッド5にインクを送り出している。これにより、インクジェットヘッド5に対してインク供給管21側は正圧となっている。
【0029】
吸引ポンプ25は、インク排出管22内を減圧し、インク排出管22内を通してインクジェットヘッド5からインクを吸引している。これにより、インクジェットヘッド5に対してインク排出管22側は負圧となっている。インクは、加圧ポンプ24及び吸引ポンプ25の駆動により、インクジェットヘッド5とインクタンク4との間を、循環流路23を通して循環可能となっている。
【0030】
図1に示すように、走査機構7は、インクジェットヘッド5をY方向に往復走査させる。具体的に、走査機構7は、Y方向に延びる一対のガイドレール31,32と、一対のガイドレール31,32に移動可能に支持されたキャリッジ33と、キャリッジ33をY方向に移動させる駆動機構34と、を備える。なお、搬送機構2,3及び走査機構7は、インクジェットヘッド5と被記録媒体Pとを相対的に移動させる移動機構として機能する。
【0031】
駆動機構34は、X方向におけるガイドレール31,32の間に配置されている。駆動機構34は、Y方向に間隔をあけて配置された一対のプーリ35,36と、一対のプーリ35,36間に巻回された無端ベルト37と、一方のプーリ35を回転駆動させる駆動モータ38と、を備える。
【0032】
キャリッジ33は、無端ベルト37に連結されている。キャリッジ33には、Y方向に並んで複数のインクジェットヘッド5が搭載されている。実施形態において、複数のインクジェットヘッド5は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの四色のインクをそれぞれ噴射するインクジェットヘッド5Y,5M,5C,5Kである。
【0033】
[インクジェットヘッド]
図3は、アクチュエータプレート50、カバープレート60及びノズルプレート41の分解斜視図である。図4は、アクチュエータプレート50の上面図である。図5は、アクチュエータプレート50及び中間プレート42の上面図である。図6は、図4のVI-VI断面図である。なお、図3では、中間プレート42の図示を省略している。図4では、ノズル列Nr1,Nr2(第1ノズル列Nr1及び第2ノズル列Nr2)を破線で示している。図5では、第1ノズル列Nr1を破線で示している。
【0034】
図3に示すように、インクジェットヘッド5は、ヘッドチップ40及びノズルプレート41を備える。インクジェットヘッド5は、アクチュエータプレート50の厚さ方向、すなわち噴射チャネル51の深さ方向にインクが通過する、いわゆるサイドシュートタイプのインクジェットである。
【0035】
[ヘッドチップ]
ヘッドチップ40は、アクチュエータプレート50及びカバープレート60を備える。図示はしないが、ヘッドチップ40の表面(内部の表面を含む)の必要個所には、ポリパラキシリレン膜などの保護膜が形成されている。
【0036】
[アクチュエータプレート]
アクチュエータプレート50の外形は、X方向に長手を有しかつY方向に短手を有する矩形板状をなしている。アクチュエータプレート50の下面(-Z側面)は、中間プレート42(図6参照)を介してノズルプレート41が配置される面である。
【0037】
アクチュエータプレート50は、例えば、圧電材料のうちのいずれか1種類または2種類以上を含む。圧電材料の種類は、特に限定されないが、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)などである。実施形態のアクチュエータプレート50は、分極方向が厚さ方向(Z方向)で異なる2枚の圧電基板を積層した、いわゆるシェブロンタイプの積層基板である。
【0038】
アクチュエータプレート50は、Y方向において所定の間隔をおいて配列された複数(例えば本実施形態では2列)のチャネル列Ch1,Ch2を有している。以下、2列のチャネル列Ch1,Ch2のうちの一方を第1チャネル列Ch1、他方を第2チャネル列Ch2ともいう。なお、特に区別する必要がない場合は、2列のチャネル列Ch1,Ch2をチャネル列と称して説明する。
【0039】
図4に示すように、チャネル列は、X方向に延びている。チャネル列は、Y方向に延びると共にX方向に間隔をおいて配列された複数のチャネル51,52を含む。各チャネル51,52は、圧電体を含む駆動壁Wdにより画定されている。複数のチャネル51,52は、インクを噴射する噴射チャネル51と、インクを噴射しない非噴射チャネル52と、を含む。噴射チャネル51及び非噴射チャネル52は、X方向において交互に配置されている。
【0040】
第1チャネル列Ch1の噴射チャネル51及び非噴射チャネル52と、第2チャネル列Ch2の噴射チャネル51及び非噴射チャネル52とは、それぞれX方向において互い違いとなるように配列されている。すなわち、各チャネル列Ch1,Ch2の噴射チャネル51同士及び非噴射チャネル52同士は、X方向において千鳥状に配列されている。
【0041】
図7は、アクチュエータプレート50の下面図である。図8は、図7のVIII-VIII線に沿うインクジェットヘッド5の断面図である。図9は、図7のIX-IX線に沿うインクジェットヘッド5の断面図である。図10は、図7のX-X線に沿うアクチュエータプレート50及びカバープレート60の断面図である。
【0042】
図7に示すように、アクチュエータプレート50の下面は、ノズル孔41a(図8参照)の周辺のノズル周辺領域Raと、外部基板45(図3参照)が接続される接続領域Rcと、を有する。
【0043】
ノズル周辺領域Raは、アクチュエータプレート50の下面のうちノズルプレート41(図8参照)と対向する領域である。接続領域Rcは、アクチュエータプレート50の下面のうちノズルプレート41と対向しない領域である。接続領域Rcは、Y方向においてノズル周辺領域Raよりも外側に配置されている。接続領域Rcは、アクチュエータプレート50のY方向の端部(以下、尾部50Yともいう。)に設けられている。なお、保護膜は、接続領域Rcには形成されていない。
【0044】
噴射チャネル51は、ノズル周辺領域Raに設けられている。噴射チャネル51は、接続領域Rcには設けられていない。噴射チャネル51は、Z方向から見てY方向に延びる矩形状を有する。例えば、保護膜70は、噴射チャネル51の内面に形成されている。
【0045】
図8の断面視で、噴射チャネル51は、Y方向に延びる延在部51aと、延在部51aからY方向に連なる切り上がり部51bと、を有する。延在部51aは、Y方向の全体にわたって一様な溝深さを有する。切り上がり部51bは、延在部51aの両端からY方向の外側に向かうに従って溝深さが漸次浅くなっている。
【0046】
図7に示すように、非噴射チャネル52は、ノズル周辺領域Raと接続領域Rcとに跨って設けられている。非噴射チャネル52は、アクチュエータプレート50のY方向の全体にわたって延びている。図9の断面視で、非噴射チャネル52は、Y方向の全体にわたって一様な溝深さを有する。なお、保護膜70(図7参照)は、非噴射チャネル52には形成されていない。
【0047】
図6に示すように、複数の駆動壁Wdのそれぞれの側面には、Y方向に延びる駆動電極55が設けられている。駆動電極55は、複数の噴射チャネル51を圧力室として機能させるために、駆動壁Wdを電気的に駆動(変形)させる電極である。駆動電極55は、噴射チャネル51を画定する駆動壁Wdの側面(噴射チャネル51の内面)に設けられた一対の共通電極56と、非噴射チャネル52を画定する駆動壁Wdの側面(非噴射チャネル52の内面)に設けられた一対の個別電極57と、を含む。
【0048】
同一の噴射チャネル51内で対向する一対の共通電極56は、互いに電気的に分離されている。図8に示すように、共通電極56は、駆動壁Wdの下面(-Z側面)から噴射チャネル51のZ方向の中央位置よりも+Z側の領域に形成されている。共通電極56は、例えば、分極方向が異なる2つの圧電基板の境界(接合面)よりも、+Z側の位置まで延びている。
【0049】
アクチュエータプレート50の下面には、共通電極56と電気的に接続された複数の共通パッド58が設けられている。共通パッド58は、同一の噴射チャネル51内で対向する一対の共通電極56同士を電気的に接続している。共通パッド58は、噴射チャネル51の周囲に設けられている。
【0050】
図6に示すように、同一の非噴射チャネル52内で対向する一対の個別電極57は、互いに電気的に分離されている。図9に示すように、個別電極57は、駆動壁Wdの下面から非噴射チャネル52のZ方向の中央位置よりも+Z側の領域に形成されている。個別電極57は、例えば、分極方向が異なる2つの圧電基板の境界(接合面)よりも、+Z側の位置まで延びている。
【0051】
アクチュエータプレート50の下面には、個別電極57と電気的に接続された複数の個別パッド59が設けられている。個別パッド59は、噴射チャネル51を介して対向する一対の個別電極57同士を電気的に接続している。図7に示すように、個別パッド59は、噴射チャネル51を間にして隣り合う非噴射チャネル52の間に配置されている。個別パッド59は、共通パッド58と電気的に分離して設けられている。個別パッド59は、Y方向において共通パッド58よりも外側に配置されている。個別パッド59は、X方向に隣り合う非噴射チャネル52に跨るように設けられている。
【0052】
アクチュエータプレート50の下面には、共通パッド58と個別パッド59とを電気的に分離する電極分離部Spが設けられている。電極分離部Spは、Y方向に沿って直線状に延びている。電極分離溝のY方向の一端は、溝部Diに接続されている。電極分離部SpのY方向の他端は、アクチュエータプレート50の下面において電極が形成されていない部分(電極非形成部50N)に接続されている。
【0053】
図3に示すように、尾部50Yには、駆動電極55とインクジェットヘッド5とを互いに電気的に接続させるための外部基板45が実装されている。例えば、外部基板45は、可撓性を有するフレキシブルプリント基板である。ただし、図3では、外部基板45の一部の外縁(輪郭)を破線で示している。外部基板45に形成されている配線パターンは、上記した共通パッド58及び個別パッド59(図7参照)のそれぞれに電気的に接続されている。これにより、外部基板45を介してインクジェットヘッド5から各駆動電極55に駆動電圧が印加される。
【0054】
図7に示すように、アクチュエータプレート50の下面における共通パッド58と個別パッド59との間には、X方向に沿って延びる溝部Diが設けられている。溝部DiのY方向の幅は、外部基板45に形成された不図示の接続配線のY方向の幅よりも大きい。これにより、外部基板45をアクチュエータプレート50に接続したとき、アクチュエータプレート50の溝部Diに対応する位置に、外部基板45の接続配線を配置することで、外部基板45の接続配線とアクチュエータプレート50の個別パッド59とが接触することを防止することができる。したがって、外部基板45の接続配線と、アクチュエータプレート50の個別パッド59及び個別パッド59に接続された個別電極57との電気的短絡を防止することができる。
【0055】
なお、図9に示すように、溝部DiのZ方向の長さ(深さ)は、駆動壁Wdの側面に設けられた各電極のZ方向の長さよりも小さいことが好ましい。これにより、駆動壁Wdの側面において各電極を分断することなく溝部Diを形成することができる。
【0056】
[カバープレート]
図3に示すように、カバープレート60の外形は、X方向に長手を有しかつY方向に短手を有する矩形板状をなしている。例えば、カバープレート60の長手及び短手の長さは、アクチュエータプレート50の長手及び短手の長さと略同じである。
【0057】
カバープレート60は、アクチュエータプレート50(複数の噴射チャネル51)にインクを導入すると共に、アクチュエータプレート50からインクを排出させるプレートである。図6に示すように、アクチュエータプレート50は、中間プレート42とカバープレート60との間に配置されている。カバープレート60の下面は、アクチュエータプレート50の上面に接合されている。
【0058】
図3に示すように、カバープレート60は、噴射チャネル51に連通するインク流路Lp1,Lp2(液体流路)を有する。なお、インク流路Lp1,Lp2は、非噴射チャネル52には連通していない(図9参照)。インク流路Lp1,Lp2は、第1チャネル列Ch1の噴射チャネル51に対応する第1流路Lp1と、第2チャネル列Ch2の噴射チャネル51に対応する第2流路Lp2と、の2組設けられている。
【0059】
インク流路Lp1,Lp2は、X方向に延びている。なお、特に区別する必要がない場合は、2組の流路をインク流路と称して説明する。図10に示すように、インク流路は、カバープレート60を+Z側に開口するマニホールド60aと、マニホールド60aに連通するとともに-Z側に開口するスリット60bと、を有する。マニホールド60aは、スリット60bを通じて噴射チャネル51と連通している。なお、マニホールド60aは、非噴射チャネル52には連通していない。
【0060】
図3に示すように、インク流路は、噴射チャネル51にインクを供給するインク供給流路61と、噴射チャネル51からインクを排出するインク排出流路62と、を有する。第1流路Lp1のインク供給流路61及び第2流路Lp2のインク供給流路61は、Y方向において互いに隣り合う位置に配置されていてもよい。
【0061】
図8に示すように、インク供給流路61は、噴射チャネル51のY方向の一端に連通している。インク供給流路61は、各噴射チャネル51のY方向の一端に跨ってX方向に延びている。インクは、インク供給流路61を経由して各噴射チャネル51に供給される。
【0062】
インク排出流路62は、噴射チャネル51のY方向の他端に連通している。インク排出流路62は、各噴射チャネル51のY方向の他端に跨ってX方向に延びている。インクは、インク排出流路62を経由して各噴射チャネル51から排出される。
【0063】
なお、カバープレート60は、絶縁性を有し、かつアクチュエータプレート50の形成材料の熱伝導率と同等以上の熱伝導率を有する材料により形成されているとよい。例えば、アクチュエータプレート50をPZTにより形成した場合、カバープレート60は、PZTまたはシリコンにより形成することが好ましい。これにより、アクチュエータプレート50での温度ばらつきを緩和し、インク温度の均一化を図ることができる。これにより、インクの噴射速度の均一化を図り、印字安定性を向上させることができる。
【0064】
[ノズルプレート]
図3に示すように、ノズルプレート41の外形は、X方向に長手を有しかつY方向に短手を有する矩形板状をなしている。図6に示すように、ノズルプレート41は、中間プレート42を介してアクチュエータプレート50に対向配置されている。図4に示すように、ノズルプレート41は、Y方向に所定の間隔をおいて配列された複数(例えば本実施形態では2列)のノズル列Nr1,Nr2を有する。インクジェットヘッド5は、いわゆる2列タイプのインクジェットヘッドでる。2列のノズル列Nr1,Nr2は、第1チャネル列Ch1に対応する第1ノズル列Nr1と、第2チャネル列Ch2に対応する第2ノズル列Nr2と、である。なお、特に区別する必要がない場合は、2列のノズル列をノズル列と称して説明する。
【0065】
ノズル列は、X方向に延びている。ノズル列は、X方向に所定の間隔をおいて配列された複数のノズル孔41aを有する。ノズル孔41aは、インクの噴射口である。ノズル孔41aは、ノズルプレート41をZ方向に貫通している。ノズル孔41aの開口形状(Z方向から見たノズル孔41aの形状)は、例えば、円形である。
【0066】
図6に示すように、ノズル孔41aからインクが噴射される方向(インクの噴射方向)は、-Z側である。言い換えると、インクの噴射方向は、アクチュエータプレート50からノズルプレート41に向かう方向である。ノズル孔41aの内径は、インクの噴射方向に向かって次第に小さくなっている。すなわち、ノズル孔41aは、-Z側に向かって縮径するテーパ状の貫通口である。
【0067】
ノズル孔41aは、連通孔42aを介して噴射チャネル51に連通している。これにより、各噴射チャネル51から供給されるインクは、各ノズル孔41aから噴射される。
一方、ノズル孔41aは、非噴射チャネル52には連通していない。非噴射チャネル52は、ノズルプレート41によって下方から覆われている。
【0068】
図5に示すように、ノズル孔41aは、噴射チャネル51のY方向の略中央領域に対応する位置に配置されている。X方向における複数のノズル孔41aのピッチ(互いに隣り合う2個のノズル孔41aの間の距離)は、X方向における複数の噴射チャネル51のピッチ(互いに隣り合う2個の噴射チャネル51の間の距離)と略同じである。図4に示すように、第1ノズル列Nr1のノズル孔41a及び第2ノズル列Nr2のノズル孔41aは、X方向において互い違いとなるように配列されている。すなわち、各ノズル列Nr1,Nr2のノズル孔41a同士は、X方向において千鳥状に配列されている。
【0069】
なお、ノズルプレート41は、導電性材料により形成されていてもよい。導電性材料の種類は、特に限定されないが、例えば、ステンレス(SUS)などの金属材料であることが好ましい。金属材料は高い擦過性を有するため、ノズルプレート41が金属材料を含むことにより、ノズルプレート41の物理的強度が向上する。なお、SUSの種類は、特に限定されないが、例えば、SUS316L及びSUS304などが挙げられる。
【0070】
[中間プレート]
図6に示すように、ヘッドチップ40は、中間プレート42を更に備える。中間プレート42の外形は、X方向に長手を有しかつY方向に短手を有する矩形板状をなしている。例えば、中間プレート42の外形は、ノズルプレート41の外形と略同じである。中間プレート42は、ノズルプレート41とアクチュエータプレート50との間に配置されている。中間プレート42は、ノズルプレート41とアクチュエータプレート50とを互いに位置合わせするためのプレートである。
【0071】
中間プレート42は、複数の噴射チャネル51及び複数のノズル孔41aのそれぞれに対応する位置に、複数の連通孔42aを有する。各連通孔42aは、各噴射チャネル51と同様に配置されている。図5に示すように、各連通孔42aは、Y方向に延びていると共に、X方向において所定の間隔をおいて配列されている。なお、連通孔42aは、Z方向から見て非噴射チャネル52と重なる位置には設けられていない。
【0072】
連通孔42aのX方向の幅は、噴射チャネル51のX方向の幅よりも大きいことが好ましい。これにより、噴射チャネル51からノズル孔41aに供給されるインクの流れがアクチュエータプレート50により阻害されにくくなる。そのため、例えばインクの噴射方向の偏向など、インクの噴射特性に関する不具合が発生しにくくなる。なお、より好ましくは、噴射チャネル51は、Z方向から見て連通孔42aの幅により画定される領域内に配置されているとよい。
【0073】
図11に示すように、中間プレート42は、ノズル周辺領域Raと接続領域Rcとを区画する部位に段部43を有する。図12の断面視で、段部43は、L字状に形成されている。段部43は、XY面に平行な第1壁面43aと、XZ面に平行な第2壁面43bと、を有する。第1壁面43aは、中間プレート42の上面と下面との間に配置されている。第2壁面43bは、第1壁面43aの-Y側端と中間プレート42の下面の+Y側端との間に配置されている。
【0074】
中間プレート42は、絶縁性材料により形成されていることが好ましい。絶縁性材料の種類は、特に限定されないが、例えば、ガラス、ポリイミド、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフターレートなどが挙げられる。例えば、中間プレート42の基材を上述の材料で形成した場合には、基材の周囲をポリパラキシリレンなどで覆う構造も可能である。
また、中間プレート42の材料としては、アルミナ等が挙げられる。なお、中間プレート42は、上述した材料に限らず、アクチュエータプレート50と同様にPZT等の圧電材料により形成されていてもよい。
【0075】
図6に示すように、ノズルプレート41及びアクチュエータプレート50は、中間プレート42を介して互いに貼り合わされている。これにより、導電性のノズルプレート41と導電性のアクチュエータプレート50とは、絶縁性の中間プレート42を介して電気的に分離(絶縁)されている。ノズルプレート41とアクチュエータプレート50とが中間プレート42を介して絶縁されていると、ノズルプレート41の形成材料として導電性材料を使用可能になると共に、アクチュエータプレート50の形成材料として圧電材料を使用可能になる。そのため、ノズルプレート41の形成材料として高擦過性を有する金属材料などを使用可能になる。これにより、ノズルプレート41とアクチュエータプレート50との短絡を抑制しつつ、ノズルプレート41が破損(摩耗など)しにくくなる。
【0076】
例えば、中間プレート42は、ノズルプレート41の線膨張率E2とアクチュエータプレート50の線膨張率E3との間の線膨張率E1(E2<E1<E3またはE3<E1<E2)を有することが好ましい。上記関係を満たすことにより、ノズルプレート41、中間プレート42及びアクチュエータプレート50のそれぞれが熱変形した際に、線膨張率(熱膨張率)の違いに起因するノズルプレート41及びアクチュエータプレート50のそれぞれの変位が中間プレート42により吸収される。そのため、ノズルプレート41とアクチュエータプレート50との間に中間プレート42が介在していない場合と比較して、熱変形に起因するノズルプレート41及びアクチュエータプレート50の剥離を抑制することができる。よって、インクの噴射時において偏向などの不具合が発生しにくくなる。
【0077】
[プリンタの動作]
図1に示すように、本実施形態のプリンタ1では、記録紙PがX方向に搬送されると共に、キャリッジ33がY方向に往復移動する。キャリッジ33上のインクジェットヘッド5がY方向に往復移動しながら記録紙Pにインクを噴射する。これにより、記録紙Pに画像などが記録される。
【0078】
[インクジェットヘッドの動作]
本実施形態のインクジェットヘッド5では、以下の手順により、せん断(シェア)モードを用いて記録紙Pにインクが噴射される。
【0079】
最初に、キャリッジ33が往復移動すると、外部基板45を介して、駆動電極55(共通電極56及び個別電極57)に駆動電圧が印加される。具体的には、噴射チャネル51を画定する一対の駆動壁Wdに設けられた各駆動電極55に駆動電圧が印加される。これにより、一対の駆動壁Wdのそれぞれは、噴射チャネル51に隣接された非噴射チャネル52に向かって突出するように変形する。
【0080】
ここで、上記したように、アクチュエータプレート50では、Z方向における分極方向が互いに異なる方向となるように設定された2枚の圧電基板が積層されている。加えて、駆動電極55は、駆動壁Wdの下面から駆動壁WdのZ方向の中央位置よりも+Z側の領域まで延びている。この場合には、駆動電極55に駆動電圧が印加されることにより、圧電厚み滑り効果によって、Z方向における駆動壁Wdの略中央位置を起点として、駆動壁Wdが屈曲変形する。これにより、各噴射チャネル51は、上記した駆動壁Wdの屈曲変形を利用して、あたかも膨らむように変形する。
【0081】
この圧電厚み滑り効果に基づく一対の駆動壁Wdの屈曲変形を利用して、各噴射チャネル51の容積が増大する。これにより、各インク供給流路61に供給されたインクは、各噴射チャネル51の内部に誘導される。
【0082】
続いて、各噴射チャネル51の内部に誘導されたインクは、圧力波として各噴射チャネル51の内部に伝播する。この場合には、ノズルプレート41に設けられたノズル孔41aに圧力波が到達したタイミングにおいて、駆動電極55に印加される駆動電圧がゼロ(0V)になる。これにより、屈曲変形した駆動壁Wdが元の状態に戻るため、各噴射チャネル51の容積が元に戻る。
【0083】
最後に、各噴射チャネル51の容積が元に戻ると、各噴射チャネル51の内部において圧力が増加するため、各噴射チャネル51の内部に誘導されたインクが加圧される。これにより、各ノズル孔41aから外部(記録紙P)に液滴状のインクが噴射される。
【0084】
この場合には、例えば、上記したように、ノズル孔41aの内径がインクの噴射方向に向かって次第に小さくなっているため、インクの噴射速度が増加すると共に、インクの直進性が向上する。これにより、記録紙Pに記録される画像などの品質が向上する。
【0085】
[インクジェットヘッドの製造方法]
図13は、インクジェットヘッドの製造方法のフローチャートである。
図13に示すように、本実施形態のインクジェットヘッド5の製造方法は、基板準備工程、カバープレート接合工程、チャネル形成工程、電極形成工程、電極分離工程、溝部形成工程、マスク配置工程、保護膜形成工程、接続領域用マスク除去工程、ノズルプレート接合工程及び外部基板接続工程を含む。
【0086】
基板準備工程(図13のステップS1)では、インクジェットヘッド5の構成要素を得るためのウエハ等を予め準備する。以下、アクチュエータプレート50を得るための基板(例えばウエハ)をアクチュエータプレート用基板AWとする。基板準備工程では、アクチュエータプレート用基板AWには複数のチャネルを含む溝を形成しておく。基板準備工程では、インク流路を有するカバープレート60(図3参照)を準備しておく。基板準備工程では、中間プレート42においてノズル周辺領域Raと接続領域Rcとを区画する部位に段部43を形成しておく(図11参照)。基板準備工程の後、カバープレート接合工程(図13のステップS2)に移る。
【0087】
カバープレート接合工程では、アクチュエータプレート用基板AWの上面にカバープレート60を接合する。これにより、アクチュエータプレート用基板AWとカバープレート60とを接合した接合ウエハを得る。カバープレート接合工程の後、チャネル形成工程(図13のステップS3)に移る。
【0088】
チャネル形成工程では、例えばグラインダーにより、アクチュエータプレート用基板AWの下面を研削する。これにより、アクチュエータプレート用基板AWの下面に各チャネル51,52(図7参照)を開口させる。なお、アクチュエータプレート用基板AWの下面(第1面)は、ノズルプレート41(図8参照)が配置される側の面である。チャネル形成工程の後、電極形成工程(図13のステップS4)に移る。
【0089】
電極形成工程では、例えば斜方蒸着法により、各チャネル51,52の内面及びアクチュエータプレート用基板AWの下面に導電膜を形成する。電極形成工程の後、電極分離工程(図13のステップS5)に移る。
【0090】
電極分離工程では、例えばレーザーパターニングにより、アクチュエータプレート用基板AWの下面において、導電膜を共通パッド58と個別パッド59とに分離する(図7参照)。電極分離工程の後、溝部形成工程(図13のステップS6)に移る。
【0091】
溝部形成工程では、例えばダイサーにより、X方向に延びる溝部Diを形成する(図7参照)。溝部形成工程の後、マスク配置工程(図13のステップS7)に移る。
【0092】
図14に示すように、マスク配置工程では、噴射チャネル51を露出させる開口部(連通孔42a)を有するマスク(中間プレート42及び接続領域用マスクMa)をアクチュエータプレート用基板AWの下面に配置する。
【0093】
具体的に、マスク配置工程では、先ず中間プレート42をアクチュエータプレート用基板AWの下面のノズル周辺領域Raに接合する。マスク配置工程では、中間プレート42をノズル周辺領域Raに接合した後、接続領域用マスクMaをアクチュエータプレート用基板AWの下面の接続領域Rcに配置する。例えば、接続領域用マスクMaとしては、テープ等のマスキング部材を用いる。マスク配置工程では、接続領域用マスクMaをアクチュエータプレート用基板AWの下面の尾部50Y(図7参照)に配置する。接続領域用マスクMaを配置する際は、接続領域用マスクMaの-Y端縁を中間プレート42の段部43(例えば第2壁面43b)に沿わせる。
【0094】
マスク配置工程では、接続領域用マスクMaをアクチュエータプレート用基板AWの下面とアクチュエータプレート用基板AWのX方向の両側面とに跨いで配置する。なお、アクチュエータプレート用基板AWのX方向の側面(第2面)は、アクチュエータプレート用基板AWの下面と直交(交差)する面である。
【0095】
例えば、図15に示すように、マスク配置工程では、接続領域用マスクMaを、アクチュエータプレート用基板AWの下面のX側端からアクチュエータプレート用基板AWとカバープレート60との接合面よりも+Z側の位置まで延ばす。なお、マスク配置工程では、接続領域用マスクMaをアクチュエータプレート用基板AWの下面とアクチュエータプレート用基板AWのY方向の側面とに跨いで配置してもよい。
【0096】
図14に示すように、マスク配置工程により、噴射チャネル51が中間プレート42の連通孔42a(開口部)から露出すると共に非噴射チャネル52が中間プレート42及び接続領域用マスクMaによって覆われた状態となる。マスク配置工程の後、保護膜形成工程(図13のステップS8)に移る。
【0097】
保護膜形成工程では、噴射チャネル51が露出すると共に非噴射チャネル52が覆われた状態で、噴射チャネル51の内面に形成されている共通電極56(図8参照)をインクから保護する保護膜70(図8参照)を形成する。保護膜形成工程では、中間プレート42をノズル周辺領域Raに配置し、かつ、接続領域Rcを接続領域用マスクMaにより覆った状態で、中間プレート42の連通孔42aを通じて噴射チャネル51に保護膜を形成する。
【0098】
保護膜形成工程では、噴射チャネル51に保護膜を形成するための流体を中間プレート42の連通孔42aとカバープレート60のインク流路Lp1,Lp2(図10参照)とを通じて噴射チャネル51に供給する。例えば、パラキシリレン系ダイマーを加熱してモノマー蒸気にし、モノマーを対象物である噴射チャネル51の内面で反応させることにより保護膜を形成する。保護膜形成工程の後、接続領域用マスク除去工程(図13のステップS9)に移る。
【0099】
接続領域用マスク除去工程では、アクチュエータプレート用基板AWの下面から接続領域用マスクMaを除去する。接続領域用マスク除去工程の後、ノズルプレート接合工程(図13のステップS10)に移る。
【0100】
ノズルプレート接合工程では、中間プレート42の下面にノズルプレート41を接合する(図8参照)。ノズルプレート41を配置する際は、ノズルプレート41(図16参照)の+Y端縁を中間プレート42の段部43(例えば第2壁面43b)に沿わせる。ノズルプレート接合工程の後、外部基板接続工程(図13のステップS11)に移る。
【0101】
外部基板接続工程では、アクチュエータプレート50の下面の接続領域Rc(図7参照)に外部基板45(図3参照)を接続する。
以上により、本実施形態のインクジェットヘッド5が完成する(図8参照)。
【0102】
なお、インクジェットヘッドの製造方法は上記の例に限らず、種々の方法を採用することができる。
例えば、インクジェットヘッドの製造方法は、以下の順序で行ってもよい。
まず、アクチュエータプレート用基板AWに各チャネル51,52を形成する。次に、各チャネル51,52の内面に電極を形成する。次に、アクチュエータプレート用基板AWにカバープレート用基板を貼り合わせ、接合ウエハとする。次に、接合ウエハを個片化する(チップ分割)。次に、個片化したウエハに対して必要個所に保護膜を形成する。次に、保護膜を形成したウエハに対してノズルプレート41を接合する。
【0103】
例えば、インクジェットヘッドの製造方法は、以下の順序で行ってもよい。
まず、アクチュエータプレート用基板AWに各チャネル51,52を形成する。次に、アクチュエータプレート用基板AWの上面側から各チャネル51,52の内面に電極を形成する。次に、アクチュエータプレート用基板AWにカバープレート用基板を貼り合わせ、接合ウエハとする。次に、接合ウエハの下面(アクチュエータプレート用基板AWの下面)を研削する。これにより、アクチュエータプレート用基板AWの下面に各チャネル51,52を開口させる。次に、アクチュエータプレート用基板AWの下面側から各チャネル51,52の内面に電極を形成する。次に、必要個所に保護膜を形成する。次に、保護膜を形成したウエハに対してノズルプレート41を接合する。
なお、アクチュエータプレート用基板AWに対する電極の形成方向は、アクチュエータプレート用基板AWの上面側から下面側へ向かう方向、またはアクチュエータプレート用基板AWの下面側から上面側へ向かう方向のいずれの方向であってもよい。
【0104】
以上説明したように、実施形態に係るヘッドチップ40の製造方法は、インクを噴射するノズル孔41aに連通する噴射チャネル51と、インクを噴射しない非噴射チャネル52と、を有するアクチュエータプレート用基板AWを準備する基板準備工程と、基板準備工程の後、噴射チャネル51が露出すると共に非噴射チャネル52が覆われた状態で、噴射チャネル51の内面に形成されている共通電極56をインクから保護する保護膜70を形成する保護膜形成工程と、を含む。
この方法によれば、非噴射チャネル52が覆われた状態で露出した噴射チャネル51に保護膜70を形成することで、非噴射チャネル52に保護膜70が形成されることを抑制することができる。非噴射チャネル52は保護膜70が不要な個所であるため、不要な個所の保護膜70を除去する手間を低減することができる。
【0105】
例えば、比較例として、図17に示すように、接続領域Rcのみをテープ等のマスキング部材Maにより覆い、ノズル周辺領域Raの噴射チャネル51及び非噴射チャネル52が露出した状態で、露出した噴射チャネル51に保護膜70(例えばポリパラキシリレン膜)を形成する例を挙げる。ポリパラキシリレン膜は複雑な構造への付きまわりを利点とするため、保護膜70は非噴射チャネル52にも形成される場合がある。例えば、比較例として、図18に示すように、保護膜70が接続領域Rcの非噴射チャネル52にも形成された例を挙げる。保護膜70は、接続領域Rcの非噴射チャネル52の内面及びマスキング部材Maの内面に跨って形成されている。例えば、比較例では、保護膜70の形成後にマスキング部材を物理的な方法で除去する(例えば剥がす)。すると、図19に示すように、マスキング部材Maを除去した際に保護膜70が破れ、毛羽立ちが生じる可能性がある
これに対し実施形態に係るヘッドチップ40の製造方法によれば、図14に示すように、非噴射チャネル52が覆われた状態で露出した噴射チャネル51に保護膜70を形成することで、図20に示すように、保護膜70が接続領域Rcの非噴射チャネル52に形成されることを抑制することができる。したがって、図21に示すように、マスキング部材Maを除去した際に保護膜70の毛羽立ちが生じることを抑制することができる。
【0106】
実施形態のアクチュエータプレート用基板AWは、噴射チャネル51と連通するノズル孔41aを備えるノズルプレート41が配置される下面を有する。保護膜形成工程では、噴射チャネル51を露出させる開口部(連通孔42a)を有するマスク(中間プレート42及び接続領域用マスクMa)をアクチュエータプレート用基板AWの下面に配置した後、連通孔42aを通じて噴射チャネル51に保護膜70を形成する。
この方法によれば、マスク(中間プレート42及び接続領域用マスクMa)を用いた簡易な方法で非噴射チャネル52に保護膜70が形成されることを抑制することができる。
【0107】
実施形態のアクチュエータプレート用基板AWは、アクチュエータプレート用基板AWの下面と交差する側面を有する。保護膜形成工程では、マスク(接続領域用マスクMa)をアクチュエータプレート用基板AWの下面と側面とに跨いで配置した後、連通孔42aを通じて噴射チャネル51に保護膜70を形成する。
仮にマスクをアクチュエータプレート用基板AWの下面のみに配置した場合、マスクとアクチュエータプレート用基板AWの下面との隙間を通じて不要箇所に保護膜70が形成される可能性がある。これに対し実施形態に係るヘッドチップ40の製造方法によれば、接続領域用マスクMaをアクチュエータプレート用基板AWの下面と側面とに跨いで配置することで、前記隙間が接続領域用マスクMaにより覆われるため、不要箇所に保護膜70が形成されることを抑制することができる。
【0108】
実施形態の保護膜形成工程では、マスクとして噴射チャネル51に連通する連通孔42aを有する中間プレート42をアクチュエータプレート用基板AWの下面に接合した後、連通孔42aを通じて噴射チャネル51に保護膜70を形成する。
この方法によれば、中間プレート42はヘッドチップ40の構成要素であり、保護膜形成工程の後に中間プレート42をそのまま残すことができるため、より簡易な方法で非噴射チャネル52に保護膜70が形成されることを抑制することができる。
【0109】
実施形態のアクチュエータプレート用基板AWの下面は、ノズル孔41aの周辺のノズル周辺領域Raと、外部基板45が接続される接続領域Rcと、を有する。保護膜形成工程では、中間プレート42をノズル周辺領域Raに配置し、かつ、接続領域Rcを接続領域用マスクMaにより覆った状態で、連通孔42aを通じて噴射チャネル52に保護膜70を形成する。
この方法によれば、接続領域Rcは保護膜70の形成が抑制されているため、外部基板45の接続不良を抑制することができる。
【0110】
実施形態の保護膜形成工程の前、中間プレート42においてノズル周辺領域Raと接続領域Rcとを区画する部位に段部43を形成する。
この方法によれば、段部43により接続領域用マスクMaの位置合わせを行うことができる。加えて、接続領域用マスクMaを除去した際に保護膜70の毛羽立ちが生じた場合であっても、毛羽立ちがノズル周辺領域Raに及ぶことを抑制することができる。加えて、インクジェットヘッド5を製造する場合、段部43によりノズルプレート41の位置合わせを行うことができる。
【0111】
実施形態のヘッドチップ40は、インクを噴射するノズル孔41aに連通する噴射チャネル51と、インクを噴射しない非噴射チャネル52と、を有するアクチュエータプレート50を備える。アクチュエータプレート50は、噴射チャネル51の内面に形成されている共通電極56をインクから保護する保護膜70を有する。保護膜70は、非噴射チャネル52には形成されていない。
この構成によれば、非噴射チャネル52は保護膜70が不要な個所であるため、不要な個所の保護膜70を除去する手間がかからない。加えて、上述した保護膜70の毛羽立ちの問題も生じない。
【0112】
実施形態のアクチュエータプレート50は、ノズル孔41aの周辺のノズル周辺領域Raと、外部基板45が接続される接続領域Rcと、を有する。保護膜70は、接続領域Rcには形成されていない。
この構成によれば、外部基板45の接続不良を抑制することができる。
【0113】
実施形態のヘッドチップ40は、アクチュエータプレート50に接合され、噴射チャネル51に連通する連通孔42aを有する中間プレート42を備える。中間プレート42は、ノズル周辺領域Raと接続領域Rcとを区画する部位に段部43を有する。
この構成によれば、インクジェットヘッド5を製造する場合、段部43によりノズルプレート41の位置合わせを行うことができる。
【0114】
実施形態のインクジェットヘッド5及びプリンタ1は、上述したヘッドチップ40を備えるため、不要な個所の保護膜を除去する手間を低減することができるインクジェットヘッド5及びプリンタ1を提供することができる。
【0115】
なお、本開示の技術範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【0116】
例えば、上述した実施形態では、液体噴射記録装置の一例として、インクジェットプリンタ1を例に挙げて説明したが、プリンタに限らない。例えば、液体噴射記録装置は、ファックスやオンデマンド印刷機等であっても構わない。
上述した実施形態では、被記録媒体Pが紙の場合について説明したが、この構成に限られない。被記録媒体Pは、紙に限らず、金属材料や樹脂材料であってもよく、食品等であってもよい。
上述した実施形態では、液体噴射ヘッドが液体噴射記録装置に搭載された構成について説明したが、この構成に限らない。すなわち、液体噴射ヘッドから噴射される液体は、被記録媒体に着弾させるものに限らず、例えば調剤中に配合する薬液や、食品に添加する調味料や香料等の食品添加物、空気中に噴射する芳香剤等であってもよい。
【0117】
上述した実施形態では、サイドシュートタイプのヘッドチップ40を例に挙げて説明したが、これに限らない。例えば、噴射チャネルにおけるチャネル延在方向の先端部からインクを噴射する、いわゆるエッジシュートタイプのヘッドチップに本開示を適用してもよい。
また、インクに加わる圧力の方向と、インクの吐出方向と、を同一方向とした、いわゆるルーフシュートタイプのヘッドチップに本開示を適用してもよい。
【0118】
上述した実施形態では、Z方向が重力方向に一致する構成について説明したが、この構成に限らない。例えば、Z方向を水平方向に沿わせてもよい。
【0119】
上述した実施形態では、ノズル孔41aが二列並んだ二列タイプのインクジェットヘッド5について説明したが、これに限らない。例えば、ノズル孔41aが三列以上のインクジェットヘッドとしてもよく、ノズル孔41aが一列のインクジェットヘッドとしてもよい。
【0120】
上述した実施形態では、噴射チャネル51と非噴射チャネル52とが交互に配列された構成について説明したが、これに限らない。例えば、全チャネルから順次インクを噴射する、いわゆる3サイクル方式のインクジェットヘッドに本開示を適用しても構わない。
【0121】
上述した実施形態では、アクチュエータプレート50としてシェブロンタイプを用いた構成について説明したが、これに限らない。すなわち、モノポールタイプ(分極方向が厚さ方向で一方向)のアクチュエータプレートを用いても構わない。
【0122】
上述した実施形態では、アクチュエータプレート50は、外部基板45が接続される接続領域Rcを含む構成について説明したが、これに限らない。例えば、アクチュエータプレート50は、接続領域Rcを含まなくてもよい。例えば、接続領域Rcは、カバープレート60等のアクチュエータプレート50以外の基板に設けられていてもよい。
【0123】
上述した実施形態では、ヘッドチップ40は、アクチュエータプレート50に接合され、噴射チャネル51に連通するインク流路Lp1,Lp2を有するカバープレート60を備える構成について説明したが、これに限らない。例えば、ヘッドチップ40は、カバープレート60を備えていなくてもよい。例えば、ヘッドチップ40は、アクチュエータプレート50に接合され、噴射チャネル51に連通するインク流路を有する流路プレートを備えていてもよい。
【0124】
上述した実施形態では、保護膜形成工程において、噴射チャネル51を露出させる連通孔42aを有する中間プレート42及び接続領域用マスクMaをアクチュエータプレート用基板AWの下面に配置した後、連通孔42aを通じて噴射チャネル51に保護膜70を形成する例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、保護膜形成工程において、噴射チャネル51を露出させる開口部を有するマスクをアクチュエータプレート用基板AWの下面に配置した後、開口部を通じて噴射チャネル51に保護膜70を形成してもよい。
【0125】
上述した実施形態では、保護膜形成工程において、接続領域用マスクMaをアクチュエータプレート用基板AWの下面と側面とに跨いで配置した後、連通孔42aを通じて噴射チャネル51に保護膜70を形成する例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、保護膜形成工程において、開口部を有するマスクをアクチュエータプレート用基板AWの下面のみに配置した後、開口部を通じて噴射チャネル51に保護膜を形成してもよい。
【0126】
上述した実施形態では、保護膜形成工程において、マスクとして噴射チャネル51に連通する連通孔42aを有する中間プレート42をアクチュエータプレート用基板AWの下面に接合した後、連通孔42aを通じて噴射チャネル51に保護膜70を形成する例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、保護膜形成工程において、中間プレート42以外のマスクをアクチュエータプレート用基板AWの下面に配置した後、マスクの開口部を通じて噴射チャネル51に保護膜70を形成してもよい。
【0127】
上述した実施形態では、保護膜形成工程において、中間プレート42をノズル周辺領域Raに配置し、かつ、接続領域Rcを接続領域用マスクMaにより覆った状態で、連通孔42aを通じて噴射チャネル52に保護膜70を形成する例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、保護膜形成工程において、中間プレート42をノズル周辺領域Raに配置し、かつ、接続領域Rcを露出させた状態で、連通孔42aを通じて噴射チャネル52に保護膜を形成してもよい。
【0128】
上述した実施形態では、保護膜形成工程の前、中間プレート42においてノズル周辺領域Raと接続領域Rcとを区画する部位に段部43を形成する例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、保護膜形成工程の前、中間プレート42に段部43を形成しなくてもよい。
【0129】
上述した実施形態では、保護膜70が以下の(A)を満たす例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、保護膜70は、以下の(B)を満たしてもよい。
(A)保護膜70は、非噴射チャネル52には形成されていない。
(B)保護膜70は、非噴射チャネル52にも形成され、非噴射チャネル52の保護膜70の厚みT2は、噴射チャネル51の保護膜70の厚みT1よりも小さい(T2<T1)。
この構成によれば、非噴射チャネル52は保護膜70が不要な個所であるため、不要な個所の保護膜70を除去する手間を低減することができる。加えて、上述したように保護膜70の毛羽立ちが生じることを抑制することができる。
例えば、ヘッドチップ40は、上記の(A)及び(B)の両方を満たす保護膜70を有するアクチュエータプレート50を備えていてもよい。
【0130】
上述した実施形態では、保護膜70が接続領域Rcには形成されていない例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、保護膜70は、接続領域Rcに形成されていてもよい。
【0131】
上述した実施形態では、ヘッドチップ40は、アクチュエータプレート50に接合され、噴射チャネル51に連通する連通孔42aを有する中間プレート42を備える例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、ヘッドチップ40は、中間プレート42を備えていなくてもよい。
【0132】
上述した実施形態では、中間プレート42は、ノズル周辺領域Raと接続領域Rcとを区画する部位に段部43を有する例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、中間プレート42は、段部43を有しなくてもよい。
【0133】
以下の変形例において、上記実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0134】
図22は、実施形態の変形例に係る中間プレート142の段部の断面図である。図22は、図12に相当する断面図である。
上述した実施形態では、段部43が、XY面に平行な第1壁面43aと、XZ面に平行な第2壁面43bと、を有する例(図12参照)を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、図22に示すように、段部143は、XY面に平行な第1壁面143aと、XZ面に平行な第2壁面143b及び第3壁面143cと、を有していてもよい。すなわち、段部143は、図22の断面視で-Z側に開口するU字状に形成されていてもよい。例えば、段部143は、中間プレート142の下面に形成されたX方向に延びる溝を区画していてもよい。
【0135】
その他、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは可能である。また、上述した各変形例を組み合わせても構わない。
【符号の説明】
【0136】
1…インクジェットプリンタ(液体噴射記録装置)
5,5K,5C,5M,5Y…インクジェットヘッド(液体噴射ヘッド)
40…ヘッドチップ(液体噴射ヘッドチップ)
41…ノズルプレート
41a…ノズル孔
42,142…中間プレート
42a…連通孔
43,143…段部
45…外部基板
50…アクチュエータプレート
51…噴射チャネル
52…非噴射チャネル
56…共通電極(電極)
70…保護膜
AW…アクチュエータプレート用基板
Ma…接続領域用マスク(マスク)
Ra…ノズル周辺領域
Rc…接続領域
図1
図2
図3
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