JP2010131887A - 液滴吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】圧電素子は、互いに略平行に対向し、電極をそれぞれに備える第1主面と第1主面より面積が小さい第2主面とを有し分極方向が揃っている短冊状であり、振動板の配置に対応した上面の位置に窪みが設けられている配置プレートの窪みに圧電素子を入れて配置する圧電素子配置工程と、窪みに配置された圧電素子の第1主面に接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、振動板の外壁面と接着剤が塗布された第1主面とを対応させ、重ね合わせて接着する接着工程と、を有し、窪みは、第1主面が上面と同じ方向に向いて平面状に並び、圧電素子を位置決めするように前記圧電素子を保持する。
【選択図】図5
Description
前記圧電素子は、互いに略平行に対向し、電極をそれぞれに備える第1主面と前記第1主面より面積が小さい第2主面とを有し分極方向が揃っている短冊状であり、
前記振動板の配置に対応した上面の位置に窪みが設けられている配置プレートの前記窪みに前記圧電素子を入れて配置する圧電素子配置工程と、
前記窪みに配置された前記圧電素子の前記第1主面に接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、
前記振動板の外壁面と接着剤が塗布された前記第1主面とを対応させ、重ね合わせて接着する接着工程と、を有し、
前記窪みは、前記第1主面が前記上面と同じ方向に向いて平面状に並び、前記圧電素子を位置決めするように前記圧電素子を保持することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
前記上面から前記窪みの底面までの深さは、前記圧電素子の厚さより浅く、
前記上面における前記窪みの開口は、前記窪みの底面が前記第2主面を支持した前記圧電素子が前記上面と交差してなす断面形状と略同じであることを特徴とする前記1又は2に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
前記上面から前記窪みの底面までの深さは、前記圧電素子の厚さと同じであり、
前記上面における前記窪みの開口は、前記第1主面と同じであり、
前記窪みの深さ方向に対して垂直な面と前記窪みが交差してなす開口断面及び前記窪みの底面は、前記第1主面の大きさ未満であることを特徴とする前記1又は2に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
前記配置プレートの周囲は、前記圧電素子が前記上面から外れないように前記上面より突出している外周壁を備え、
前記上面の上に複数の圧電素子を任意に配置した後、前記配置プレートに振動を加える方法、前記配置プレートの上面を傾ける方法及び前記上面の上をへら状部材を移動させる方法の少なくとも何れか一つの方法により、前記上面の上の前記圧電素子を移動させ、前記窪みに前記圧電素子を入れて配置することを特徴とする前記1から4の何れか一項に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
前記配置プレートは、前記窪みの底面で前記第2主面の電極に接し、且つ前記配置プレートの外壁に露出部を有する検査用電極を備え、
前記検査工程は、前記検査用電極と前記第1主面の電極とを用いて、前記窪みに入っている圧電素子の静電容量、共振周波数及び変位量の少なくとも何れか一つを検査することを特徴とする前記1から5の何れか一項記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
図1に示す流路ユニットMを構成するノズルプレート1、中間プレート5、ボディプレート2をそれぞれ製造する。ノズルプレート1とボディプレート2を成す材料はSiとし、中間プレート5を成す材料は、可動イオンを含む硼珪酸ガラスが好ましい。各プレートをこれらの材料とすることで後述する陽極接合を容易に行うことができる。
準備したノズルプレート1、中間プレート5、ボディプレート2の3枚のプレートを重ね合わせ陽極接合により接合して圧力室24を形成する。
ノズルプレート1、中間プレート5、ボディプレート2を陽極接合した流路ユニットMの洗浄を行う。洗浄により清浄した吐出面13に後述の撥液膜45を形成することで、吐出面13に対する撥液膜45の密着力を十分に確保でき、耐久性を向上することができる。また、後述のベース電極35を形成する場合も、上記と同様に、流路ユニットMの底部25の外壁面にベース電極35の密着力を十分に確保することができる。
ノズルプレート1の吐出面13に撥液膜45を設ける。撥液膜45を設けることで、ノズル孔11から液体が吐出面13に馴染むことによる染み出しや広がりを抑制することができる。撥液膜45は、例えば液体が水性であれば撥水性を有する材料が用いられ、液体が油性であれば撥油性を有する材料が用いられる。一般に、FEP(四フッ化エチレン、六フッ化プロピレン)、PTFE(ポリテトラフロロエチレン)、フッ素化シロキサン、フルオロアルキルシラン、アモルファスパーフルオロ樹脂等のフッ素樹脂等が用いられることが多く、塗布方法、真空蒸着方法、浸漬方法で吐出面13に成膜する。撥液膜45の厚みは、撥液膜45の材料、形成方法により適宜決めればよい。
流路ユニットMの背面(ノズルプレート1がある側と反対側の面)の圧力室24の位置に該当する部分(所謂振動板として機能する部分)にベース電極35を設ける(図2、図3参照)。ベース電極35は、この上に設ける全ての圧電素子3に電圧を印加して駆動するための共通電極として機能する。このベース電極35の材料は、電極となる材料であれば特に限定することはなく、例えば、Al、Au、Cu、Agが挙げられ、密着性を良くするためのCr等の下地層を設けてもよい。ベース電極35を形成する方法は、特に限定はなく、例えば公知のスパッタリングや真空蒸着がある。
振動板として機能する底部25の外壁面に設けられたベース電極35の上に圧電素子3を固定することに関して説明するが、説明を容易にするためベース電極35を省いて底部25の外壁面に圧電素子3を固定するものとして以降の説明を行う。
圧電素子3は、分極方向が揃っており、直交方向の断面形状の少なくとも一方は略台形であるのが好ましく、図2、図3に示す様に直交する両方向の断面形状が略台形であるのがより好ましい。圧電素子3の断面形状が略台形であると、分極処理されたバルク型圧電素子部材を切り離して形成される圧電素子3の分極方向(極性)を容易に判別でき、また、後述する配置プレートの窪みに圧電素子3を入れて配置する際、圧電素子3の分極方向を揃えて窪みに容易に入れることができる。圧電素子3の配置プレートへ窪みに入れることに関しては、後で詳細に説明する。
配置プレート60の窪み62に配置された圧電素子3の第1主面310に導電性接着剤、例えば、銀ペースト、カーボンペースト等を塗布し、圧電素子3を配置した配置プレート60に流路ユニットMを各圧力室24の底部25に対応するように重ね合わせて接着する。これらに関して、図14を用いて説明する。
圧電素子3は、バルク型圧電素子部材から分極が揃っている台形台の形状で切り出されるため、電極を備えている第1主面310と第2主面320とから分極方向を容易に判別することができる。このため、流路ユニットMに圧電素子3を固定する前に、個々の圧電素子3対して静電容量、共振周波数及び変位量等の特性を容易に検査することができ、流路ユニットMに固定する前に不良の圧電素子3を取り除くことが容易にできる。よって、流路ユニットMに組み付けられた圧電素子3は不良が発生せず、効率良く組み立てを行うことができる。
次に、流路ユニットMに固定した各圧電素子3に電力を供給する配線をする。図3に示す様なFPC42を流路ユニットMの背面に接着剤等で固定する。流路ユニットMの背面にFPC42が固定され、ベース電極35及び各圧電素子3とFPC42と接続されている様子を図17に示す。FPC42は、ベース電極35に接続する共通配線CLと各圧電素子3に接続する個別配線Li(i=1、2、・・・)とを含んでいる。共通配線CLは、銀ペースト等の導電性接着剤CPでベース電極35と電気的に接続し、各圧電素子3の電極202と個別配線Liとは、例えばAu線をワイヤWとしたワイヤボンディングにて接続する。
流路ユニットMに開口しているインク供給口21にインクを供給するためのパイプ接続部30を接着剤等で固定する。パイプ接続部30を流路ユニットMに設けることで、パイプ接続部30と別途設けるインク貯蔵部(図示しない)とをパイプで接続することができ、流路ユニットMにインクを供給することができる。
2 ボディプレート
3 圧電素子
5 中間プレート
11 ノズル孔
12 貫通孔
21 インク供給口
22 共通インク室(溝)
23 インク供給路(溝)
24 圧力室(溝)
25 底部
35 ベース電極
45 撥液膜
50 駆動回路
60 配置プレート
61 上面
62 窪み
621 底面
90 検査用電極
200 バルク型圧電素子部材
201、202 電極
205 圧電素子母体
310 第1主面
320 第2主面
A 記録ヘッド
M 流路ユニット
CL 共通配線
L1、L2 個別配線
Claims (6)
- 液体を液滴として吐出する複数のノズル孔に連通する圧力室と、前記圧力室の一部の壁面を形成している振動板と、前記振動板の外壁面に固定される圧電素子と、を備えた液滴吐出ヘッドの製造方法において、
前記圧電素子は、互いに略平行に対向し、電極をそれぞれに備える第1主面と前記第1主面より面積が小さい第2主面とを有し分極方向が揃っている短冊状であり、
前記振動板の配置に対応した上面の位置に窪みが設けられている配置プレートの前記窪みに前記圧電素子を入れて配置する圧電素子配置工程と、
前記窪みに配置された前記圧電素子の前記第1主面に接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、
前記振動板の外壁面と接着剤が塗布された前記第1主面とを対応させ、重ね合わせて接着する接着工程と、を有し、
前記窪みは、前記第1主面が前記上面と同じ方向に向いて平面状に並び、前記圧電素子を位置決めするように前記圧電素子を保持することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 - 前記圧電素子は、少なくとも1方向の断面形状が略台形であることを特徴とする請求項1に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
- 前記窪みの底面は、前記第2主面と接して前記第2主面を前記上面に対して略平行に支持し、
前記上面から前記窪みの底面までの深さは、前記圧電素子の厚さより浅く、
前記上面における前記窪みの開口は、前記窪みの底面が前記第2主面を支持した前記圧電素子が前記上面と交差してなす断面形状と略同じであることを特徴とする請求項1又は2に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。 - 前記窪みの底面は、前記第2主面と接して前記第2主面を前記上面に対して略平行に支持し、
前記上面から前記窪みの底面までの深さは、前記圧電素子の厚さと同じであり、
前記上面における前記窪みの開口は、前記第1主面と同じであり、
前記窪みの深さ方向に対して垂直な面と前記窪みが交差してなす開口断面及び前記窪みの底面は、前記第1主面の大きさ未満であることを特徴とする請求項1又は2に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。 - 前記圧電素子配置工程において、
前記配置プレートの周囲は、前記圧電素子が前記上面から外れないように前記上面より突出している外周壁を備え、
前記上面の上に複数の圧電素子を任意に配置した後、前記配置プレートに振動を加える方法、前記配置プレートの上面を傾ける方法及び前記上面の上をへら状部材を移動させる方法の少なくとも何れか一つの方法により、前記上面の上の前記圧電素子を移動させ、前記窪みに前記圧電素子を入れて配置することを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。 - 前記圧電素子配置工程の後、前記窪みに配置された前記圧電素子を検査する検査工程を有し、
前記配置プレートは、前記窪みの底面で前記第2主面の電極に接し、且つ前記配置プレートの外壁に露出部を有する検査用電極を備え、
前記検査工程は、前記検査用電極と前記第1主面の電極とを用いて、前記窪みに入っている圧電素子の静電容量、共振周波数及び変位量の少なくとも何れか一つを検査することを特徴とする請求項1から5の何れか一項記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。
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