JP2006239958A - 液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 製造プロセスが簡易で、寸法精度の良い圧電素子を備えた液体吐出ヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】 複数のノズルと、それに各々連通する圧力室と、複数の圧力室の壁面を構成する振動板と、振動板上の圧力室対応位置に配置され少なくとも圧電材料と電極を積層して成る圧電素子とを備えた液体吐出ヘッドの製造方法であって、振動板となる基板上全面に下部電極を形成する工程と、下部電極上全面にスクリーン印刷で圧電材料を形成する工程と、圧電材料上全面に上部電極を形成する工程と、上部電極上に所定パターンを有するマスクを形成する工程と、マスクを介してサンドブラスト処理を行い圧電材料及び上部電極を個別化する工程と、個別化された圧電材料及び上部電極と共に基板を焼成する工程とを含む液体吐出ヘッドの製造方法を提供することにより、前記課題を解決する。
【選択図】 図５

Description

本発明は液体吐出ヘッドの製造方法に係り、特に、圧電方式の液体吐出ヘッドの製造方法に関する。

インクジェットプリンタ等の画像形成装置には、例えば、圧電素子の変位を利用して、圧力室の体積を変化させることにより、圧力室に充填されるインクに圧力を加え、ノズルよりインク滴を吐出する圧電方式の印字ヘッド（液体吐出ヘッド）を備えたものが知られている。

近年、このような画像形成装置によって形成される画像の高画質化が要求されている。そのためには、印字ヘッドのノズルから吐出するインク滴をより小さくし、ノズルを高密度化（高集積化）することが必要であり、それに伴って各圧力室の面積（サイズ）を小さくしなければならない。特に、圧電方式の印字ヘッドにおいては、小サイズ化された圧力室において所望の変位体積を得るために、圧電素子を構成する圧電体を薄膜化することが必要となる。

ところで従来より、圧電体を形成する方法として、バルク材を用いる方法やスクリーン印刷を用いる方法が知られている。バルク材を用いた方法の場合、圧電体を薄膜化するためにはバルク材を研磨することが必要だが、ハンドリング上の制約があり、厚さ３０μｍ以下に形成することは困難である。これに対して、スクリーン印刷を用いる方法の場合、圧電体を薄く形成できるが、スクリーンを介して圧力室に対応する位置に圧電体を印刷しようとすると、エッジ部のだれ等によって複数の圧電体の膜厚管理が難しいという問題がある。

そこで特許文献１には、基板上の圧力室に対応する位置にスクリーン印刷等で形成された下部電極を覆うようにして基板上の全面に圧電体（圧電膜）を形成し、フォトリソグラフィ技術を用いて圧電体上にマスクを形成し、サンドブラスト処理を行ってマスクにより覆われていない圧電体を除去して個別化し、焼成後、個別化された圧電体上にそれぞれ上部電極をスクリーン印刷等で形成する方法が提案されている。

また特許文献２には、基板上の圧力室に対応する位置に下部電極、圧電体、上部電極を特許文献１と同様の方法で形成した後、さらに、上部電極をサンドブラスト処理等で複数に分割して、１つの圧力室に対して複数の加圧手段を設ける方法が提案されている。
特開２００３−６９１０６号公報 特開平１１−２０７９７０号公報

しかしながら、特許文献１や特許文献２のように、下部電極及び上部電極は基板上の圧力室に対応する位置にスクリーン印刷等で個別に形成されるのに対して、圧電体は基板上の全面に形成されてからフォトリソグラフィ技術及びサンドブラスト処理を用いて基板上の圧力室に対応する位置に個別化されている。すなわち、下部電極及び上部電極と圧電体とは、基板上の圧力室に対応する位置に異なる方法で形成されており、圧電素子の製造プロセスが複雑となっている。また、下部電極、圧電体及び上部電極の間で位置ずれが生じやすく、ノズルから吐出されるインク滴の量や飛翔速度等の吐出性能にばらつきが生じるおそれがある。

またサンドブラスト処理によってマスクにより覆われていない圧電体を除去する際、圧電体が積層される基板がブラストストップ面となるため、砥粒によって基板が傷んで劣化してしまう恐れがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、製造プロセスが簡易で、寸法精度の良い圧電素子を備えた液体吐出ヘッドの製造方法を提供することを目的する。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、液体を吐出する複数のノズルと、前記複数のノズルにそれぞれ連通する圧力室と、前記複数の圧力室の壁面を構成する振動板と、前記振動板上の前記圧力室に対応する位置に配置され、少なくとも圧電材料及び電極を積層して構成される圧電素子と、を備えた液体吐出ヘッドの製造方法であって、前記振動板となる基板上の全面に下部電極を形成する工程と、前記下部電極上の全面にスクリーン印刷により圧電材料を形成する工程と、前記圧電材料上の全面に上部電極を形成する工程と、前記上部電極上に所定のパターンを有するマスクを形成する工程と、前記マスクを介してサンドブラスト処理を行い、前記圧電材料及び前記上部電極を個別化する工程と、個別化された前記圧電材料及び前記上部電極と共に前記基板を焼成する工程と、を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法を提供する。

本発明によれば、振動板となる基板上の全面に下部電極、圧電材料及び上部電極を積層形成し、所定のパターンを有するマスクを介してサンドブラスト処理を行い、圧電材料及び上部電極を一度に個別化しているので、基板上の圧力室に対応する位置に圧電体や各電極を異なる方法で個々に形成する場合に比べて、製造プロセスが簡易化すると共に、圧電材料及び上部電極の位置ずれによるばらつきや厚みムラが少なく、寸法精度の良い圧電素子を備えた液体吐出ヘッドを製造することができる。また、焼成前に基板上の圧電材料及び上部電極を個別化するため、焼成後に個別化する場合に比べて、圧電材料の熱収縮による影響が分散し、基板の反りが低減する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法であって、前記下部電極の硬度は、前記上部電極の硬度より高いことを特徴とする。

請求項２の態様によれば、下部電極の硬度を上部電極の硬度より高くすることにより、振動板となる基板上の全面に形成された下部電極をサンドブラスト処理におけるブラストストップ層とすることができ、サンドブラスト処理によって振動板が劣化するのを防止することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法であって、前記下部電極の材質は、ＳＵＳ、Ｗ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金のいずれかであることを特徴とする。

下部電極の材質として、ＳＵＳ、Ｗ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金がサンドブラスト処理におけるブラストストップ層に好適である。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法であって、個別化された前記圧電材料及び前記上部電極は、略正方形の平面形状を有し、２次元的に配列されていることを特徴とする。

請求項４の態様によれば、圧電材料が焼成時に略等方的に収縮するため、振動板の反りをさらに低減することができる。

本発明によれば、振動板となる基板上の全面に下部電極、圧電材料及び上部電極を積層形成し、所定のパターンを有するマスクを介してサンドブラスト処理を行い、圧電材料及び上部電極を一度に個別化しているので、基板上の圧力室に対応する位置に圧電体や各電極を異なる方法で個々に形成する場合に比べて、製造プロセスが簡易化すると共に、圧電材料及び上部電極の位置ずれによるばらつきや厚みムラが少なく、寸法精度の良い圧電素子を備えた液体吐出ヘッドを製造することができる。また、焼成前に基板上の圧電材料及び上部電極を個別化するため、焼成後に個別化する場合に比べて、圧電材料の熱収縮による影響が分散し、基板の反りが低減する。

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。

〔インクジェット記録装置の全体構成〕
図１は、本発明が適用される画像形成装置の一実施形態であるインクジェット記録装置の全体概略図である。図１に示すように、このインクジェット記録装置１０は、インクの色毎に設けられた複数の印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙを有する印字部１２と、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、記録紙１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、前記印字部１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１６の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送する吸着ベルト搬送部２２と、印字部１２による印字結果を読み取る印字検出部２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６と、を備えている。

図１では、給紙部１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。

ロール紙を使用する装置構成の場合、図１のように、裁断用のカッター２８が設けられており、該カッター２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター２８は、記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、該固定刃２８Ａに沿って移動する丸刃２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２８Ｂが配置されている。なお、カット紙を使用する場合には、カッター２８は不要である。

複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコードあるいは無線タグ等の情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される用紙の種類を自動的に判別し、用紙の種類に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。

給紙部１８から送り出される記録紙１６はマガジンに装填されていたことによる巻き癖が残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部２０においてマガジンの巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム３０で記録紙１６に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。

デカール処理後、カットされた記録紙１６は、吸着ベルト搬送部２２へと送られる。吸着ベルト搬送部２２は、ローラー３１、３２間に無端状のベルト３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する部分が平面（フラット面）をなすように構成されている。

ベルト３３は、記録紙１６の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔（不図示）が形成されている。図１に示したとおり、ローラー３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側において印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバー３４が設けられており、この吸着チャンバー３４をファン３５で吸引して負圧にすることによってベルト３３上の記録紙１６が吸着保持される。

ベルト３３が巻かれているローラー３１、３２の少なくとも一方にモータ（不図示）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１において、時計回り方向に駆動され、ベルト３３上に保持された記録紙１６は、図１の左から右へと搬送される。

縁無しプリント等を印字するとベルト３３上にもインクが付着するので、ベルト３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部３６が設けられている。ベルト清掃部３６の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、あるいはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラー線速度を変えると清掃効果が大きい。

なお、吸着ベルト搬送部２２に代えて、ローラー・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラー・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面にローラーが接触するので、画像が滲み易いという問題がある。従って、本例のように、印字領域では画像面と接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。

吸着ベルト搬送部２２により形成される用紙搬送路上において印字部１２の上流側には、加熱ファン４０が設けられている。加熱ファン４０は、印字前の記録紙１６に加熱空気を吹きつけ、記録紙１６を加熱する。印字直前に記録紙１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。

印字部１２は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている。

すなわち、印字部１２を構成する各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙは、本インクジェット記録装置１０が対象とする最大サイズの記録紙１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインクの吐出口（ノズル）が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている。

記録紙１６の搬送方向（紙搬送方向）に沿って上流側（図１の左側）から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応した印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙが配置されている。記録紙１６を搬送しつつ各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより記録紙１６上にカラー画像を形成し得る。

このように、紙幅の全域をカバーするフルラインヘッドがインク色毎に設けられてなる印字部１２によれば、紙搬送方向（副走査方向）について記録紙１６と印字部１２を相対的に移動させる動作を一回行うだけで（すなわち、一回の副走査で）記録紙１６の全面に画像を記録することができる。これにより、印字ヘッドが紙搬送方向と直交する方向（主走査方向）に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。

なお、ここで主走査方向及び副走査方向とは、次に言うような意味で用いる。すなわち、記録紙の全幅に対応したノズル列を有するフルラインヘッドで、ノズルを駆動する時、（１）全ノズルを同時に駆動するか、（２）ノズルを片方から他方に向かって順次駆動するか、（３）ノズルをブロックに分割して、ブロックごとに片方から他方に向かって順次駆動するか、等のいずれかのノズルの駆動が行われ、用紙の幅方向（記録紙の搬送方向と直交する方向）に１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）の印字をするようなノズルの駆動を主走査と定義する。そして、この主走査によって記録される１ライン（帯状領域の長手方向）の示す方向を主走査方向という。

一方、上述したフルラインヘッドと記録紙とを相対移動することによって、上述した主走査で形成された１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）の印字を繰り返し行うことを副走査と定義する。そして、副走査を行う方向を副走査方向という。結局、記録紙の搬送方向が副走査方向であり、それに直交する方向が主走査方向ということになる。

また本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態には限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタ等のライト系インクを吐出する印字ヘッドを追加する構成も可能である。

図１に示したように、インク貯蔵／装填部１４は、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するタンクを有し、各タンクは図示を省略した管路を介して各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙと連通されている。また、インク貯蔵／装填部１４は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段等）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。

印字検出部２４は、印字部１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサ等）を含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする手段として機能する。

本例の印字検出部２４は、少なくとも各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙによるインク吐出幅（画像記録幅）よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤（Ｒ）の色フィルタが設けられた光電変換素子（画素）がライン状に配列されたＲセンサ列と、緑（Ｇ）の色フィルタが設けられたＧセンサ列と、青（Ｂ）の色フィルタが設けられたＢセンサ列とからなる色分解ラインＣＣＤセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が二次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。

印字検出部２４は、各色の印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙにより印字されたテストパターンを読み取り、各ヘッドの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定等で構成される。

印字検出部２４の後段には、後乾燥部４２が設けられている。後乾燥部４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹きつける方式が好ましい。

多孔質のペーパに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。

後乾燥部４２の後段には、加熱・加圧部４４が設けられている。加熱・加圧部４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラー４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。

このようにして生成されたプリント物は、排紙部２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える選別手段（不図示）が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター４８は、排紙部２６の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に、本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター４８の構造は前述した第１のカッター２８と同様であり、固定刃４８Ａと丸刃４８Ｂとから構成されている。

また、図示を省略したが、本画像の排出部２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられている。

〔印字ヘッドの構造〕
次に、印字ヘッドの構造について説明する。インク色毎に設けられている各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号５０によって印字ヘッドを表すものとする。

図２は、印字ヘッド５０の構造例を示す平面透視図である。同図では、ノズル５１、圧力室５２、インク供給口５４の平面的な配置構成に対する理解を容易にするために、これらの配置構成のみを表している。

本実施形態における印字ヘッド５０は、図２に示すように、インク滴を吐出するノズル５１と、各ノズル５１に対応する圧力室５２等からなる複数のインク室ユニット５３を千鳥でマトリクス状（２次元的）に配置させた構造を有し、これにより、印字ヘッド５０の長手方向（紙送り方向と直交する方向）に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔（投影ノズルピッチ）の高密度化を達成している。

各ノズル５１に対応して設けられている圧力室５２は、その平面形状が概略正方形となっており、対角線上の両隅部にノズル５１とインク供給口５４が設けられている。

図３は、図２中３−３線に沿う断面図である。図３に示すように、本実施形態における印字ヘッド５０は、複数のプレート部材を積層した構造となっている。すなわち、ノズル面（インク吐出面）５０Ａ側にノズル５１が形成されるノズルプレート６０が配置され、その上面（図３中上側の面）には、圧力室５２やインク供給口５４等のインク流路が選択的に形成される流路プレート６２、及び圧力室５２の上壁を構成する振動板７０が積層されている。

圧力室５２は一端部においてノズル５１と連通していると共に、他端部においてインク供給口５４を介して共通液室５５と連通している。共通液室５５は、インク供給源たるインクタンク（不図示）と連通しており、インクタンクから供給口（不図示）を介して供給されるインクが貯留される。

振動板７０上の全面（振動板７０の圧力室５２と反対側の表面全体）には、共通電極７２（下部電極）が積層形成されている。また共通電極７２を挟んで振動板７０上の圧力室５２に対応する位置には、圧電体７４（圧電材料）及び個別電極７６（上部電極）が積層形成されている。このように圧力室５２に対応して設けられる圧電体７４及びその両面に配置される共通電極７２ａ、個別電極７６は、圧力室５２に充填されたインクに対する加圧手段としての圧電素子７８を構成している。

図４は、振動板７０上の圧電体７４及び個別電極７６の配置関係を表した平面図である。同図に示すように、各圧電体７４及び個別電極７６は、図２に示した圧力室５２と同様に、概略正方形の平面形状であり、振動板７０上にその全面に形成される共通電極７２を介して千鳥でマトリクス状（２次元的）に配置されている。

次に、印字ヘッド５０の作用について図３を用いて説明する。インク吐出時には、駆動回路（不図示）から圧電素子７８の個別電極７６及び共通電極７２に電圧が印加されると、圧電横効果によって圧電体７４が変形し、振動板７０の圧電体７４に対応する部分が圧力室５２側に撓み変形する。これにより圧力室５２の体積は変位し、圧力室５２に充填されているインクが加圧され、圧力室５２に連通するノズル５１からインク滴が吐出される。インク吐出後は、圧電素子７８への印加電圧を元に戻すと、圧電体７４及び振動板７０は元の状態に戻り、インク供給口５４を介して共通液室５５から圧力室５２にインクが供給される。

〔印字ヘッドの製造方法〕
次に、印字ヘッド５０の製造方法について説明する。図５は、振動板７０上に圧電素子７８を形成する工程を示す説明図である。まず、図５（ａ）に示すように、振動板７０となる基板８０のいずれか一方の表面全体に、スパッタリング又はスクリーン印刷で共通電極７２を積層形成する。基板８０は、セラミックス等から成るものを使用する。次に、図５（ｂ）に示すように、共通電極７２の表面全体にスクリーン印刷で圧電体７４を積層形成する。さらに、図５（ｃ）に示すように、圧電体７４の表面全体にスパッタリング又はスクリーン印刷で個別電極７６を積層形成する。なお共通電極７２及び個別電極７６の材質については後で説明する。

本実施形態では、圧力室５２に対応する形状のスクリーンを介して各電極や圧電体を個々にスクリーン印刷する場合に比べて、基板８０の全面にわたってそれぞれ積層形成するため、共通電極７２、圧電体７４及び個別電極７６の厚みムラが少なく、膜厚管理が容易である。

次に、個別電極７６上の全面にレジスト（感光性樹脂）を形成し、公知のフォトリソグラフィ技術を用いて、露光・現像し、図５（ｄ）に示すように、所定のパターンを有するマスク（レジスト）８２を形成する。

図６は、個別電極７６上に形成されたマスク８２の平面図である。同図に示すように、各マスク８２は、図４に示した圧電体７４及び個別電極７６と同様に、概略正方形の平面形状を有し、個別電極７６上に千鳥でマトリクス状（２次元的）に配置されている。

このようにしてマスク８２を個別電極７６上に形成した後、サンドブラスト処理を行う。サンドブラスト処理とは、アルミナ、ＳＩＣ等の砥粒を高圧噴射等により吹き付けて加工を行う方法である。

ここで共通電極７２の材質について説明する。本実施形態では、共通電極７２がサンドブラスト処理におけるブラストストップ層となっている。そのため共通電極７２の材質には、ブラストされにくい材質として高硬度、高弾性の金属又は合金を使用する。これに対して、個別電極７６は、共通電極７２の材質より硬度の低い材質を使用する。

表１は、各金属の硬度（ビッカース硬さ）、及びブラストストップ層に対する適否を表している。

表１では、例えば、ＳＵＳ３０４はビッカース硬さ１５０Ｈｖ、縦弾性係数１９４Ｇｐａであり、ＳＵＳ３０４はブラストストップ層に適していることを表している。一方、金はビッカース硬さ２６Ｈｖであり、金はブラストストップ層に適さないことを表している。ブラストストップ層に適した金属は、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ３１０、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、コバルト（Ｃｏ）であり、これらのいずれもビッカース硬さが１００Ｈｖ以上である。すなわち、ビッカース硬さが１００Ｈｖ以上の金属を共通電極７２の材質として選択することが好ましく、さらに、弾性係数が高い方が望ましい。また金属に限らず、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金等の合金を共通電極７２の材質として選択してもよい。一方、個別電極７６の材質には、ビッカース硬さが１００Ｈｖ未満である材質として、例えば、金、銀、銅を選択すればよい。

また共通電極７２の厚さは、サンドブラスト処理におけるブラストストップ層として十分に作用させることを考慮すると、０．５μｍ以上であることが望ましい。

図５（ｅ）は、サンドブラスト処理後の状態を表している。上述したように共通電極７２はブラストストップ層となるため、同図に示すように、共通電極７２は除去されずに、マスク８２によって覆われていない個別電極７６及び圧電体７４が除去される。

このように共通電極７２をブラストストップ層としたことにより、振動板７０となる基板８０は、サンドブラスト処理時に吹き付けられる砥粒によって傷まないので、その劣化を防止することができる。

次に、図５（ｆ）に示すように、個別電極７６上のマスク８２を除去し、基板８０、共通電極７２、及び個別化された圧電体７４、個別電極７６を一体で焼成する。

最後に、図３に示すように、振動板７０の裏面側（共通電極７２側と反対側）に、従来からよく知られている複数のプレート部材を積層して形成する方法や、Ｓｉをエッチングして形成する半導体技術を利用した方法等によって形成される流路プレート６２、ノズルプレート６０を積層し、接着剤等で接合することによって、印字ヘッド５０を製造することができる。

本実施形態では、振動板７０上の全面に共通電極７２、圧電体７４及び個別電極７６を積層形成し、所定のパターンを有するマスク８２を介して共通電極７２をブラストストップ面とするサンドブラスト処理を行い、圧電体７４及び個別電極７６を一度に個別化しているので、振動板７０上の圧力室に対応する位置に圧電体や各電極を異なる方法で個々に形成する場合に比べて、製造プロセスが簡易化すると共に、圧電体７４及び個別電極７６の位置ずれによるばらつきや厚みムラが少なく、寸法精度の良い圧電素子７８を備えた印字ヘッド５０を製造することができる。

また本実施形態では、焼成前に振動板７０上の圧電体７４及び個別電極７６を個別化するため、焼成後に個別化する場合に比べて、圧電体７４の熱収縮による影響が分散し、振動板７０の反りが低減する。

また本実施形態では、振動板７０上の共通電極７２がブラストストップ層となるので、サンドブラスト処理時に吹き付けられる砥粒によって、振動板７０が傷まず、その劣化を防止することができる。

また本実施形態では、個別化された圧電体７４及び個別電極７６は、概略正方形の平面形状であり、振動板７０上にその全面に形成される共通電極７２を介して千鳥でマトリクス状（２次元的）に配置され、焼成時において圧電体７４が略等方的に収縮するようになっている。そのため、振動板７０の反りをさらに低減することができる。

以上、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。

インクジェット記録装置の全体概略図である。 印字ヘッドの構造例を示す平面透視図である。 図２中３−３線に沿う断面図である。 振動板上の圧電体及び個別電極の配置関係を表した平面図である。 印字ヘッドの製造工程を示す説明図である。 個別電極上に形成されたマスクの平面図である。

符号の説明

１０…インクジェット記録装置、５０…印字ヘッド、５１…ノズル、５２…圧力室、５４…インク供給口、５５…共通液室、７０…振動板、７２…共通電極、７４…圧電体、７６…個別電極、７８…圧電素子、８２…マスク

Claims (4)

1. 液体を吐出する複数のノズルと、前記複数のノズルにそれぞれ連通する圧力室と、前記複数の圧力室の壁面を構成する振動板と、前記振動板上の前記圧力室に対応する位置に配置され、少なくとも圧電材料及び電極を積層して構成される圧電素子と、を備えた液体吐出ヘッドの製造方法であって、
   前記振動板となる基板上の全面に下部電極を形成する工程と、
   前記下部電極上の全面にスクリーン印刷により圧電材料を形成する工程と、
   前記圧電材料上の全面に上部電極を形成する工程と、
   前記上部電極上に所定のパターンを有するマスクを形成する工程と、
   前記マスクを介してサンドブラスト処理を行い、前記圧電材料及び前記上部電極を個別化する工程と、
   個別化された前記圧電材料及び前記上部電極と共に前記基板を焼成する工程と、を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
2. 前記下部電極の硬度は、前記上部電極の硬度より高いことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
3. 前記下部電極の材質は、ＳＵＳ、Ｗ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金のいずれかであることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
4. 個別化された前記圧電材料及び前記上部電極は、略正方形の平面形状を有し、２次元的に配列されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
   

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