JP2011167947A - 液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】圧電層のクラックとバンプとが接触するのを抑制する。
【解決手段】アクチュエータユニット２１が圧電シート１４１〜１４３を含んでいる。圧電シート１４１の表面には、流路ユニット９の圧力室１１０と対向する電極本体１３５ａと電極本体１３５ａに接続された個別ランド１３６とを含む個別電極１３５が形成されている。個別ランド１３６上にバンプ７１が載置されている。圧電シート１４１と圧電シート１４２との間には共通電極１３４が介在している。圧電シート１４１の表面において、個別ランド１３６を全周に亘って包囲する環状保護層６１が形成されている。樹脂層６２が、環状保護層６１の内側の側壁面と、個別ランド１３６の外側の側壁面とが画定している環状領域を全周に亘って覆っている。
【選択図】図６

Description

本発明は、圧電層、駆動電圧が供給される個別電極、及び、個別電極との間で圧電層を挟持する共通電極を含むアクチュエータが吐出エネルギーを発生させることによって、ノズルから液滴を吐出させる液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドの製造方法に関する。

圧力室からノズルに至る複数の個別インク流路が形成された流路ユニットの表面に、各圧力室と対向する複数の個別電極と共通電極との間で圧電シートを挟持する圧電アクチュエータが固定されたインクジェットヘッドが知られている（例えば、特許文献１参照）。この圧電アクチュエータにおいては、表面に配置されたＡｕ（金）の個別電極のランド上にＡｇ（銀）のバンプが形成されており、共通電極にグランド電位を付与しつつ、バンプを介して個別電極にパルス状の駆動電圧を供給する。このとき、圧電シートの個別電極と共通電極との間で挟持された領域が変形し、圧力室のインクに吐出エネルギーが付与される。

特開２００５−３０５８４７号公報（図８）

上述のインクジェットヘッドの製造工程において、流路ユニットに圧電アクチュエータを貼り付けるとき、圧電アクチュエータの表面から突出している個別電極のランドを押圧することが行われている。このとき、圧電アクチュエータ表面のランド周辺にクラックが発生しやすく、発生したクラックが圧電アクチュエータの表面から共通電極まで到達することがある。高湿度下でこのようなクラックとバンプとが接していると、バンプに駆動電圧が印加されたときに共通電極との間で電界が発生し、バンプの形成材料であるＡｇがイオン化すると共に、イオン化されたＡｇ（Ａｇイオン）が電界に沿って移動する。これにより、Ａｇイオンが当該クラック内に侵入して共通電極に到達し、個別電極と共通電極とを短絡させてしまう（マイグレーション）。

そこで、本発明の目的は、圧電層のクラックとバンプとが接触するのを抑制することができる液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドの製造方法を提供することである。

本発明の液体吐出ヘッドは、圧力室を経てノズルに至る個別液体流路を有する流路ユニットと、圧電層、前記圧力室と対向するように前記圧電層の表面に配置されていると共に外部から駆動電圧が供給される個別電極、及び、前記個別電極との間で前記圧電層を挟持する共通電極を含む、前記流路ユニットに固定されたアクチュエータとを備えている。前記表面に、前記個別電極と電気的に接続されたバンプと、前記バンプの周囲に配置された保護層とが形成されている。

本発明に液体吐出ヘッドの製造方法は、圧力室を経てノズルに至る個別液体流路を有する流路ユニットを形成する流路ユニット形成工程と、圧電層、前記圧電層の表面に配置されていると共に外部から駆動電圧が供給される個別電極、及び、前記個別電極との間で前記圧電層を挟持する共通電極を含むアクチュエータを形成するアクチュエータ形成工程と、前記アクチュエータに係る前記表面における、前記個別電極と電気的に接続されるバンプが形成されるべき領域の周囲に保護層を形成する保護層形成工程と、前記個別電極と前記圧力室とを対向させつつ前記保護層を押圧することによって、前記アクチュエータを前記流路ユニットに固定する固定工程と、前記流路ユニットに固定された前記アクチュエータに係る前記表面に、前記バンプを形成するバンプ形成工程とを備えている。

本発明によると、アクチュエータを流路ユニットに固定する際に、バンプが形成されるべき領域の周囲に配置された保護層を押圧することができるため、圧電層の表面におけるバンプが形成されるべき領域にクラックが発生するのを抑制することができる。これにより、圧電層のクラックとバンプとが接触するのが抑制され、バンプの形成材料がイオン化してクラック内に侵入するのを防止することができる。

本発明の実施形態によるインクジェットプリンタの内部構成を示す概略図である。 図１に示すインクジェットヘッドの上面図である。 図２に示す一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。 図３に示すIV-IV線に係る断面図である。 図３に示すアクチュエータユニットの表面の部分拡大図である。 図５に示すVI-VI線に係る断面図である。 図１に示すインクジェットヘッドの製造工程を示すブロック図である。 図７に示すインクジェットヘッドの製造工程を説明するための図である。

以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

インクジェットプリンタ（以降、単にプリンタと記す）１は、ライン式のカラーインクジェットプリンタである。プリンタ１は、図１に示すように、直方体形状の筐体１ａを有している。筐体１ａの上部には、排紙部３１が設けられている。筐体１ａ内は、上から順に３つの空間Ａ、Ｂ、Ｃに区分できる。空間Ａ及びＢは、排紙部３１に連なる用紙の搬送経路が構成された空間である。空間Ａでは、用紙の搬送と用紙への画像形成とが行われる。空間Ｂでは、空間Ａに対して用紙が供給される。空間Ｃは、インク供給源が収容されており、インクの供給が行われる。

空間Ａには、４つのインクジェットヘッド（以降、単にヘッドと記す）２、用紙を搬送する搬送ユニット２０、用紙をガイドするガイド部等が配置されている。４つのヘッド２は、主走査方向に長尺なラインヘッドであって、略直方体の外形形状を有する。４つのヘッド２の下面から、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックのインク滴が吐出される。各ヘッド２は、副走査方向に所定ピッチで並んでいる。

搬送ユニット２０は、図１に示すように、ベルトローラ６、７および両ローラ６、７間に巻回されたエンドレスの搬送ベルト８に加え、搬送ベルト８の外側に配置されたニップローラ５及び剥離プレート１３、搬送ベルト８の内側に配置されたプラテン９、テンションローラ１０等を有している。ベルトローラ７は、駆動ローラであって、搬送モータＭによって、図１中時計回りに回転する。このとき、搬送ベルト８は、太矢印に沿って走行する。ベルトローラ６は、従動ローラであって、搬送ベルト８の走行に伴い、図１中時計回りに回転する。ニップローラ５は、ベルトローラ６に対向配置され、前段のガイド部から供給された用紙Ｐを搬送ベルト８の外周面８ａに押さえつける。外周面８ａには、弱粘着性のシリコン層が形成されている。剥離プレート１３は、ベルトローラ７に対向配置され、用紙Ｐを外周面８ａから剥離して後段のガイド部に導く。プラテン９は、４つのヘッド２に対向配置され、搬送ベルト８の上側ループを内側から支える。これにより、外周面８ａとヘッド２の吐出面２ａとの間には、画像形成に適した所定の間隙が形成される。テンションローラ１０は、下側ループを下方に付勢する。これにより、搬送ベルト８の弛みがなくなる。

ガイド部は、搬送ユニット２０を挟んで両側に配置されている。上流側のガイド部は、２つのガイド２７ａ、２７ｂ及び一対の送りローラ２６を有する。このガイド部は、給紙ユニット１ｂと搬送ユニット２０とを繋ぐ。下流側のガイド部は、２つのガイド２９ａ、２９ｂおよび二対の送りローラ２８を有する。このガイド部は、搬送ユニット２０と排紙部３１とを繋ぐ。

空間Ｂには、給紙ユニット１ｂが筐体１ａに対して着脱可能に配置されている。給紙ユニット１ｂは、給紙トレイ２３及び給紙ローラ２５を有する。給紙トレイ２３は、上方に開口した箱体であって、複数の用紙Ｐを収納する。給紙ローラ２５は、給紙トレイ２３内で最も上方にある用紙Ｐを送り出し、後段のガイド部（上流側のガイド部）に供給する。

上述したように、空間Ａ及び空間Ｂによって、給紙ユニット１ｂから搬送ユニット２０を介して排紙部３１に至る用紙搬送経路が形成されている。給紙トレイ２３から繰り出された用紙Ｐは、送りローラ２６によって搬送ユニット２０に供給される。用紙Ｐが各ヘッド２の真下を副走査方向に通過する際、順にヘッド２からインク滴が吐出されて、用紙Ｐ上にカラー画像が形成される。用紙Ｐは、搬送ベルト８の右端で剥離され、さらに２つの送りローラ２８によって上方に搬送される。各ガイド部における用紙Ｐの搬送は、各ガイド２７ａ、２８ｂ、２９ａ、２９ｂに沿う。さらに、用紙Ｐは、上方の開口３０から排紙部３１に排紙される。

ここで、副走査方向とは、搬送ユニット２０において用紙Ｐが搬送されるときの搬送方向に平行な方向であって、主走査方向とは、水平面に平行且つ副走査方向に直交する方向である。

空間Ｃには、インクタンクユニット１ｃが筐体１ａに対して着脱可能に配置されている。インクタンクユニット１ｃには、４つのインクタンク４９が並んで収納されている。インクタンク４９内のインクは、対応するヘッド２に対してチューブ（図示せず）を介して供給される。

次に、ヘッド２について説明する。なお、図３では説明の都合上、アクチュエータユニット２１の下方にあって破線で描くべき圧力室１１０、アパーチャ１１２及びノズル１０８を実線で描いている。

ヘッド２は、主走査方向に長尺なライン型のヘッドである。ヘッド２は、流路構成部材に加え、図示しない電装部材及びカバー体から構成される。流路構成部材は、インク流路が内蔀に形成された積層体であって、インクタンク４９からのインクが充填されている。電装部材は、インク流路内のインクを吐出する動作に関与する。カバー体は、流路構成部材と共に電装部材を外部から保護する。

このうち、流路構成部材は、上方のリザーバユニットと下方のヘッド本体との積層体である。ヘッド本体には、流路ユニット９に加えて、電装部材でもあるアクチュエータユニット２１が含まれる。流路ユニット９の上面９ａには、リザーバユニット及びアクチュエータユニット２１が固定されている。ヘッド本体は、アクチュエータユニット２１がリザーバユニット及び流路ユニット９によって挟まれた３層構造を有している。

リザーバユニット(図示せず)は、全体として直方体形状を有しており、供給されたインクの濾過、一時的貯溜及び流路ユニット９への供給を行う。

流路ユニット９は、全体として直方体形状を有している。流路ユニット９は、図４に示すように、ステンレス等の９つの金属製プレート１２２〜１３０の積層体である。流路ユニット９（ノズルプレート１３０）の下面は、多数のノズル１０８が開口する吐出面２ａである。流路ユニット９の上面には、多数の圧力室１１０が開口し、１０個のインク供給口１０５ｂが形成されている。インク供給口１０５ｂに対応してリザーバユニットが接合され、インク供給口１０５ｂがリザーバユニット内のインク流路と接続されている。また、圧力室群（複数の圧力室１１０の集合）に対応してアクチュエータユニット２１が接合され、流路ユニット９のインク流路を構成している。このインク流路は、図２〜４に示すように、インク供給口１０５ｂに連通したマニホールド流路１０５、マニホールド流路１０５から分岐した副マニホールド流路１０５ａ、副マニホールド流路１０５ａの出口から圧力室１１０を経てノズル１０８に至る複数の個別インク流路１３２を含む。流路低抗調整用の絞り(アパーチャ)１１２によって、圧力室１１０と副マニホールド流路１０５ａとが結ばれている。なお、図３では、アクチュエータユニット２１の下側にあって点線で示すべき圧力室１１０、絞り１１２及びノズル１０８を実線で示している。

本実施形態では、図３に示すように、アクチュエータユニット２１と対向する領域において、主走査方向に配列された複数の圧力室１１０が形成する圧力室列が、副走査方向に互いに平行に１６列配列されている。各圧力室列に含まれる圧力室１１０の数は、アクチュエータユニット２１の外形形状（台形形状）に対応して、その長辺側から短辺側に向かって次第に少なくなるように配置されている。ノズル１０８もこれと同様の配置がされている。

次に、アクチュエータユニット２１について説明する。アクチュエータユニット２１は、各圧力室１１０に対応した複数のアクチュエータを含んでおり、圧力室１１０内のインクに選択的に吐出エネルギーを付与する機能を有する。図５及び図６に示すように、アクチュエータユニット２１は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス材料からなる３枚の圧電シート１４１〜１４３から構成されている。また、圧電シート１４１の上面には、圧力室１１０に対向して、複数の個別電極１３５が形成されている。圧電シート１４１と圧電シート１４２との間には、共通電極１３４がシート全面に形成されている。

個別電極１３５は、電極本体１３５ａと個別ランド１３６を含む。電極本体１３５ａは、圧力室１１０と相似の略菱形の平面形状を有し、鋭角部の一方が平面視で圧力室１１０外に延出されている。個別ランド１３６は、この延出部の先端に形成されている。さらに、個別ランド１３６上には、バンプ７１が形成されている。個別ランド１３６及びバンプ７１は、共に円形の平面形状を有しており、図５に示すように、共に、平面視で圧力室１１０と対向しない。バンプ７１は、個別ランド１３６より一回り小さい。延出部の先端部分では、個別ランド１３６が、電極本体１３５ａとバンプ７１とに挟まれている。本実施形態では、電極本体１３５ａ、個別ランド１３６及びバンプ７１が、それぞれ金、銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）及び銀で形成されている。銀のイオン化傾向は、金のイオン化傾向より大きい。なお、図５では、バンプ７１か省略されている。

さらに、圧電シート１４１の上面には、共通電極１３４に接続した共通電極用のランドとバンプとの積層体、及びダミーランド１３７とバンプとの積層体が形成されている。平面形状は、いずれも個別ランド１３６とバンプ７１との積層体と同じである。このうち、ダミーランド１３７は、図５に示すように、電極本体１３５ａに関して、個別ランド１３６と反対側に配置されている。ダミーランド１３７は、個別電極１３５と電気的に絶縁されている。１つの電極本体１３５ａに注目すると、３つの個別ランド１３６及び３つのダミーランド１３７がこの電極本体１３５ａの周囲を囲んでいる。

図示しないが、バンプ７１および共通電極用バンプには、ドライバＩＣが実装されたＣＯＦ（Chip On Film）の一端が電気的に接続されている。ドライバＩＣは、アクチュエータユニット２１を駆動する駆動信号を生成する。これにより、個別ランド１３６は、ドライバＩＣから駆動信号が選択的に供給される。一方、共通電極１３４は、接地電位となっている。

圧電シート１４１の表面に、共通電極用ランド、個別ランド１３６及びダミーランド１３７のそれぞれを全周に亘って包囲する複数の環状保護層６１が形成されている。環状保護層６１は絶縁性を有する熱硬化性エポキシ樹脂から成る。環状保護層６１は、アクチュエータユニット２１の厚み方向に見たときに、流路ユニット９における圧力室１１０を画定する壁部と対向している。環状保護層６１の内側の側壁面と、個別ランド１３６及びダミーランド１３７の外側の側壁面とが環状領域を画定している。樹脂層６２が、当該環状領域を全周に亘って覆っている。環状保護層６１の圧電シート１４１の表面からの高さｈ２が、バンプ７１の圧電シート１４１の表面からの高さｈ１よりも低くなっており、且つ、個別ランド１３６及びダミーランド１３７の圧電シート１４１の表面からの高さｈ３よりも高くなっている。また、樹脂層６２の圧電シート１４１の表面からの高さｈ４が、高さｈ３よりも低くなっている。例えば、ｈ１＝約５０μｍ、ｈ２＝約２０μｍ、ｈ３＝約１０μｍ及びｈ４＝約５μｍである。

アクチュエータユニット２１は、個別電極１３５と圧力室１１０とで挟まれた部分が、個別のアクチュエータとして働く。圧力室１１０から離れた圧電シート１４１が活性部を含む層とし、圧力室１１０に近い２枚の圧電シート１４２、１４３が自発的に変形しない非活性層である。各活性部は、ｄ_３１の振動モードで変位する。

例えば、圧電シート１４１は、厚み方向に分極されている。分極方向と同じ方向に電界が印加されると、活性部は圧電横効果により面方向に収縮する。このとき、圧電シート１４２、１４３は、変位せず、活性部の変位に対する規制層として働く。両者間に歪み差が生じるので、アクチュエータは全体として圧電シート１４２、１４３側を凸に変形することになる。このような組み合わせの部分は、所謂ユニモルフタイプの圧電アクチュエータとして個別に機能し、アクチュエータユニット２１には、圧力室１１０と同数のアクチュエータが作り込まれている。各圧電アクチュエータは、駆動信号で変形して、圧力室１１０内のインクに選択的に圧力(吐出エネルギー)を与える。

画像の形成に際して、個別電極１３５は、予め共通電極１３４と異なる電位(例えば、電位差２８Ｖ)に保持されている。このとき、アクチュエータは、圧力室１１０側に凸に変形している。印刷指令があると、まず、個別電極１３５を共通電極１３４と一旦同じ接地電位にする。このとき、圧力室１１０の容積が拡大し、副マニホールド流路１０５ａから圧力室１１０にインクの補給が始まる。その後、補給用インクが圧力室１１０に到達したタイミングで、再び個別電極１３５を共通電極１３４と異なる電位に戻す。アクチュエータは、圧力室１１０に向かって凸に変形し、圧力室１１０の容積を減少する。このとき、圧力室１１０内のインクの圧力が上昇し、インク滴がノズル１０８から吐出される。

ヘッド２の製造方法を説明する。図７に示すように、ヘッド２の製造方法は、流路ユニット形成工程と、アクチュエータユニット形成工程と、保護層形成工程と、固定工程と、樹脂充填工程と、バンプ形成工程とを有している。

流路ユニット形成工程においては、プレート１２２〜１３０を互いに位置合わせしつつ積層することによって、流路ユニット９を形成する。これにより、プレート１２２〜１３０に形成された貫通孔が連結され、マニホールド流路１０５、副マニホールド流路１０５ａ、及び、多数の個別インク流路１３２を含む内部流路が形成される。流路ユニット形成工程と並行して、他の流路構成部材（例えば、リザーバユニット）も形成される。

アクチュエータユニット形成工程においては、圧電シート１４１と圧電シート１４２との間に共通電極１３４が配置されるように、圧電シート１４１〜１４３となるグリーンシートを順に積層すると共に、図８（ａ）に示すように、マスクパターンを用いたスクリーン印刷により、圧電シート１４１の表面にＡｕの電極本体１３５ａを印刷し、さらに、６００℃〜８００℃で焼結する。Ａｕの厚みは、約１μｍである。そして、図８（ｂ）に示すように、マスクパターンを用いたスクリーン印刷により、電極本体１３５ａに係る鋭角部の一方から延出された部分の先端に、Ａｕ／Ｐｄの共通電極用ランド及び個別ランド１３６を印刷すると共に、電極本体１３５ａの鋭角部に係るの他方近傍にダミーランド１３７を印刷し、さらに、６００℃〜８００℃で焼結してアクチュエータユニット２１を形成する。このとき、複数の共通電極用ランドが、アクチュエータユニット２１の周縁部に沿って形成される。

続いて、保護層形成工程では、図８（ｃ）に示すように、マスクパターンを用いたスクリーン印刷により、圧電シート１４１の表面に形成された共通電極用ランド、個別ランド１３６及びダミーランド１３７のそれぞれを全周に亘って包囲するように、熱硬化性エポキシ樹脂ジェルから成る環状保護層６１を印刷し、さらに、１００℃〜１２０℃の加熱処理により、印刷した環状保護層６１を硬化させる。

固定工程においては、流路ユニット９（プレート１２２）の上面９ａに熱硬化性接着剤を塗布した後に、個別電極１３５に係る電極本体１３５ａと圧力室１１０とが対向するように、流路ユニット９と４つのアクチュエータユニット２１とを互いに位置合わせしつつ積層する。そして、アクチュエータユニット２１の表面と流路ユニット９の吐出面２ａとを、一対の加圧部材で挟持しつつ加圧する。加圧部材にはヒーターが取り付けられており、両者を加熱しつつ加圧する。このとき、環状保護層６１の圧電シート１４１の上面からの高さｈ２が、個別ランド１３６及びダミーランド１３７の圧電シート１４１の上面からの高さｈ３よりも高くなっているため、加圧部材が環状保護層６１を押圧しつつ流路ユニット９とアクチュエータユニット２１とを加圧及び加熱する。これにより、流路ユニット９に４つのアクチュエータユニット２１が固定される。

樹脂充填工程においては、図８（ｄ）に示すように、流路ユニット９に固定されたアクチュエータユニット２１に係る環状保護層６１の内側の側壁面と、共通電極用ランド、個別ランド１３６及びダミーランド１３７の外側の側壁面とによって画定された環状領域に、熱硬化性エポキシ樹脂ジェルを充填し、充填した樹脂を１００℃〜１２０℃の加熱処理により硬化させる。これにより、環状領域を全周に亘って覆う樹脂層６２が形成される。熱硬化性エポキシ樹脂ジェルは、加熱されることによって熱硬化する前に一旦低粘度化する。このため、固定工程において圧電シート１４１の環状領域内にクラックが発生したとしても、低粘度化した熱硬化性エポキシ樹脂が当該クラック内に浸透した後に硬化する。これにより、銀イオンのマイグレーションが抑えられる。

バンプ形成工程においては、樹脂充填工程の後、スクリーン印刷により、個別ランド１３６上にＡｇから成るバンプ７１を印刷する。このとき、バンプ７１の圧電シート１４１の上面からの高さｈ１が、環状保護層６１の圧電シート１４１の上面からの高さｈ２よりも高くなっている。さらに、流路ユニット９の上面には、アクチュエータユニット２１を避けるようにリザーバユニットが接着される。そのほか、他の工程で準備された電装部材やカバー体を組み付けてヘッド２が完成する。

以上のように、本実施形態のヘッド２によると、固定工程において、加圧部材が環状保護層６１を押圧するため、圧電シート１４１の表面におけるバンプ７１が配置されるべき領域にある個別ランド１３６の周囲にクラックが発生するのを抑制することができる。これにより、圧電シート１４１のクラックとバンプ７１とが接触するのが抑制されるため、Ａｇイオンがクラック内に侵入して個別電極１３５と共通電極１３４とが短絡するのを防止することができる。

また、環状保護層６１が、圧電シート１４１の表面において個別ランド１３６を全周に亘って包囲しているため、圧電シート１４１の表面における個別ランド１３６の周囲にクラックが発生するのをさらに抑制することができる。また、バンプ７１が圧電シート１４１の表面において無駄に広がるのを防止することができる。

さらに、樹脂層６２が、環状保護層６１の内側の側壁面と、個別ランド１３６の外側の側壁面とによって画定された環状領域を全周に亘って覆っており、圧電シート１４１とバンプ７１との間に樹脂層６２が介在する。そのため、圧電シート１４１の表面における環状保護層６１の内側の領域においてクラックが発生したとしても、当該クラックとバンプ７１とが接触するの確実に防止することができる。また、樹脂層６２の圧電シート１４１の上面からの高さｈ４が、個別ランド１３６の圧電シート１４１の上面からの高さｈ３よりも低くなっているため、個別ランド１３６が樹脂層６２から露出し、個別ランド１３６とバンプ７１とを確実に電気的に接続することができる。

加えて、環状保護層６１の圧電シート１４１の上面からの高さｈ２が、バンプ７１の圧電シート１４１の上面からの高さｈ１よりも低くなっており、且つ、個別ランド１３６及びダミーランド１３７の圧電シート１４１の上面からの高さｈ３よりも高くなっている。このため、固定工程において、加圧部材からの圧力が、ランドから離れた環状保護層６１に掛かることになり、仮にクラックが圧電層１４１に生じても、クラックをランドから離すことができる。また、バンプ７１にＣＯＦの端子を容易に接続することができる。

また、個別電極１３５が、Ａｇ／Ｐｄから成る個別ランド１３６を含んでいるため、個別ランド１３６とバンプ７１との密着性が向上する。これにより、個別ランド１３６を介してＡｇから成るバンプ７１とＡｕから成る電極本体１３５ａとを効率よく電気的に接続することができる。

さらに、個別ランド１３６は、銀に加えてパラジウムを含み、この銀はバンプ７１の銀に比べてマイグレーションが起こり難いという利点がある。厚み方向から見たとき、バンプ７１は、個別ランド１３６に包含されるサイズと配置である。つまり、イオン化傾向が高い材料ほど、より小さなサイズでより上方に配置されている。これによって、固定工程において、クラックが発生しても、イオン化傾向の高い材料からのイオンがクラックと触れ難くなっている。

仮に、クラックが個別電極１３５の近傍にあるとき、マイグレーションの抑制の観点から、可動イオンをクラックから遠ざける必要がある。本実施形態では、バンプ７１を構成する金属のイオン化傾向が、個別電極１３５を構成する金属のイオン化傾向より大きいので、バンプ７１が可動イオンの発生源となる。しかし、バンプ形成工程に先立つ樹脂充填工程が行われている。つまり、個別ランド１３６の周囲には環状の樹脂層が形成されているので、環状保護層６１が可動イオン(ここでは、銀イオン)をクラックから効果的に遠ざけており、個別ランド１３６とバンプ７１との位置合わせの精度も要求しない。

さらに、環状保護層６１は絶縁性を有する熱硬化性エポキシ樹脂から成るため、環状保護層６１とバンプ７１とが接触しても、環状保護層６１の形成材料がイオン化しない。これによるマイグレーションも発生しない。

加えて、環状保護層６１が、アクチュエータユニット２１の厚み方向に見たときに、流路ユニット９における圧力室１１０を画定する壁部と対向しているため、固定工程において、環状保護層６１を押圧することによって、アクチュエータユニット２１を流路ユニット９に効率よく密着させることができる。

また、樹脂充填工程において、低粘度化した樹脂がクラック内に浸透した後に硬化するように樹脂層６２が形成されるため、マイグレーションの発生を確実に防止することができる。

次いで、本発明の第２実施形態に係わるインクジェットヘッドについて説明する。本実施形態のヘッドは、環状保護層６１の内側の構成が先の実施形態と異なり、他の構成は同じである。樹脂層６２の変わりに、酸化防止剤を含む薄膜層が配置されている。製造方法に関しては、樹脂充填工程の替りに、酸化防止剤を含む薄膜層形成工程を有している。

第２実施形態では、アクチュエータユニット２１の上面全体に薄膜層が形成されている。薄膜層は、圧電シート１４１の露出面に加え、電極本体１３５ａ、共通電極用ランド、個別ランド１３６、ダミーランド１３７及び環状保護層６１の各表面を被覆する。薄膜層の厚みは、数１０ｎｍである。さらに、バンプ７１が、薄膜層を介して個別ランド１３６上に形成されている。バンプ７１と個別ランド１３６との接触抵抗は、薄膜層の有無によって殆ど差はない。

この薄膜層は、上述の固定工程に続いて、スプレー法によってアクチュエータユニット２１の上面全体に形成される。スプレー塗布に際して、原液（例えば、目鉱金属（株）製CollintacsーAg II）をスプレー塗布に適した濃度にイソプロピルアルコールで薄める。この希釈された液を塗布した後、アクチュエータユニット２１を室温にて３０分の自然放置で乾燥して、薄膜層とする。クラックがアクチュエータユニット２１の表面に達しておれば、塗布時に、希釈液がクラックを封止する。また、バンプ７１上に形成された薄膜が、バンプ７１の成分である銀の酸化を防ぐので、高温高湿下での銀のイオン化も防止されることになる。

このように、本実施形態では、薄膜層がスプレー法という簡便な方法で形成される。少なくとも環状保護層６１の内側に付着した塗布液が、乾燥して薄膜化する過程で、クラックを封止して銀イオンのマイグレーションの経路を断つ。さらに、バンプ７１上の薄膜層は、銀のイオン化(マイグレーションの元凶)に繋がる銀の酸化を防ぐ。この場合、アクチュエータユニット２１の表面全体において、塗布液がクラックを封止するので、アクチュエータユニット２１内部へのマイグレーションによる不具合を場所によらず抑制できる。

なお、酸化防止剤を含む薄膜層の形成は、上述のスプレー法に限らす、原材料（原液）の粘度によってはスクリーン印刷法、ディスペンサー法、ロールコート法等が使える。このうち、スクリーン印刷法では、第１実施形態の樹脂膜と同じように、環状保護層６１と個別ランド１３６との間に酸化防止剤を含む膜を形成することができる。所望の位置に膜を形成するという観点から、ディスペンサー法も有効である。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。上述の実施形態では、環状保護層６１が、圧電シート１４１の表面において個別ランド１３６を全周に亘って包囲する構成であるが、保護層は、圧電シート１４１の表面において個別ランド１３６の周囲に配置されていればよく、個別ランド１３６の一部のみを包囲する構成であってもよい。この場合も、固定工程では圧力が保護層に掛かることになり、仮にクラックが生じてもランドからこれを離すことができる。

また、上述の実施形態では、個別電極１３５が個別ランド１３６を含んでおり、バンプ７１と電極本体１３５ａとが個別ランド１３６を介して電気的に接続される構成であるが、個別電極が個別ランド１３６を含まない構成であってもよい。この場合、バンプ７１が電極本体１３５ａに対して直に電気的に接続されればよい。

加えて、上述の実施形態では、圧電シート１４１の表面に共通電極用ランド、ダミーランド１３７、及び、ダミーランド１３７を包囲する環状保護層６１が形成される構成であるが、共通電極用ランド、ダミーランド１３７、及び、共通電極用ランド、ダミーランド１３７を包囲する環状保護層６１の少なくともいずれかが形成されない構成であってもよい。

さらに、上述の実施形態では、熱硬化性エポキシ樹脂から成る樹脂層６２が、環状保護層６１の内側の側壁面と、個別ランド１３６の外側の側壁面とによって画定された環状領域を全周に亘って覆っている構成であるが、樹脂層が環状領域の一部のみを覆っていてもよいし、樹脂層が他の種類の樹脂材料で形成されていてもよい。

樹脂充填工程において、樹脂が環状保護層６１と個別ランド１３６の間だけでなく、共通電極用ランド及びダミーランドに係わる環状領域にも充填されていたが、少なくとも個別ランド１３６の係わる環状領域に充填されればよい。銀イオンのマイグレーションは、銀のバンプと共通電極間の電位差で進行するものであり、電位差が生じない部位への樹脂の充填は必ずしも必要ではない。しかし、個別電極１３５の周囲の構造的均一性が変位特性の均一性に寄与することを考えると、個別ランド１３６以外の部位に係わる環状領域にも、樹脂が充填されてよい。

加えて、上述の実施形態では、環状保護層６１の圧電シート１４１の上面からの高さｈ２が、バンプ７１の圧電シート１４１の上面からの高さｈ１よりも低くなっており、且つ、個別ランド１３６及びダミーランド１３７の圧電シート１４１の上面からの高さｈ３よりも高くなっている構成であるが、環状保護層６１の高さが、バンプ７１の高さ以上であってもよいし、個別ランド１３６及びダミーランド１３７の高さ以下であってもよい。この場合、加圧部材が環状保護層６１に当接するように、加圧部材の当接面における環状保護層６１と対向する領域を突出させたり、加圧部材の当接面に弾性を持たせたりすることが好ましい。

また、上述の実施形態では、環状保護層６１が、アクチュエータユニット２１の厚み方向に見たときに、流路ユニット９における圧力室１１０を画定する壁部と対向している構成であるが、環状保護層６１が、圧力室１１０と対向してもよい。このとき、アクチュエータユニット２１の破損のしにくさの観点から、例えば、環状保護層が、圧力室１１０の鋭角部の先端と対向するようにすればよい。

さらに、上述の実施形態では、樹脂充填工程が、固定工程の後に行われる構成であるが、樹脂充填工程が、固定工程に先立って行われてもよい。このとき、樹脂充填工程で充填された樹脂は、充填時の高粘度のまま固定工程を行うとよい。固定工程の加熱によって、充填された樹脂が低粘度化し、仮に固定工程時の圧力でクラックが生じても、低粘度化した樹脂がクラック内に浸透する。

加えて、上述の実施形態では、樹脂充填工程において、熱硬化性を有する熱硬化性エポキシ樹脂を環状領域に充填した後に加熱処理を施すことによって、充填した樹脂を硬化させる構成であるが、環状領域に充填する樹脂は、熱硬化性を有していなくてもよい。仮に、樹脂は、固定工程でクラックがランド近傍に生じたときに、クラック内に浸透したりクラックの開口を封止できたりすれよく、紫外線硬化性の樹脂であっても良い。

また、上述の実施形態においては、バンプ７１がＡｇで形成されており、電極本体１３５ａがＡｕで形成されており、個別ランド１３６がＡｇ／Ｐｄで形成されているが、バンプ、電極本体及び個別ランドの少なくともいずれかが他の金属で形成されてもよい。

上述の実施形態では、インク滴を吐出するヘッド２に本発明を適用した例について説明したが、インク以外の他の液体を吐出するあらゆる液体吐出ヘッドに対して本発明は適用可能である。

１ プリンタ
２ ヘッド
２１ アクチュエータユニット
６１ 環状保護層
６２ 樹脂層
７１ バンプ
１１０ 圧力室
１３２ 個別インク流路
１３４ 共通電極
１３５ 個別電極
１３５ａ 電極本体
１３６ 個別ランド
１３７ ダミーランド
１４１〜１４３ 圧電シート

Claims (15)

1. 圧力室を経てノズルに至る個別液体流路を有する流路ユニットと、
   圧電層、前記圧力室と対向するように前記圧電層の表面に配置されていると共に外部から駆動電圧が供給される個別電極、及び、前記個別電極との間で前記圧電層を挟持する共通電極を含む、前記流路ユニットに固定されたアクチュエータとを備えており、
   前記表面に、前記個別電極と電気的に接続されたバンプと、前記バンプの周囲に配置された保護層とが形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記保護層が、前記表面において前記バンプを全周に亘って包囲していることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記保護層の内側の側壁面と前記個別電極の外側の側壁面との間に、熱硬化された樹脂が配置されていることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記保護層の内側に、酸化防止剤を含む薄膜層が配置されていることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記個別電極は、前記バンプとの間に挟まれたランドを含んでおり、
   前記樹脂は、前記表面からの高さが、前記ランドの前記表面からの高さ以下であって、前記保護層の内側の側壁面と前記ランドの側壁面とで画定される環状領域を全周に亘って覆っていることを特徴とする請求項３又は４に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記個別電極は、前記バンプとの間に挟まれたランドを含んでいることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記保護層の前記表面からの高さが、前記ランドの前記表面からの高さ以上、且つ、前記バンプの前記表面からの高さ以下になっていることを特徴とする請求項５又は６に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記保護層が絶縁材料で形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記保護層が、前記圧電層の厚み方向に見たときに、前記流路ユニットにおける前記圧力室を画定する壁部と対向していることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
10. 圧力室を経てノズルに至る個別液体流路を有する流路ユニットを形成する流路ユニット形成工程と、
    圧電層、前記圧電層の表面に配置されていると共に外部から駆動電圧が供給される個別電極、及び、前記個別電極との間で前記圧電層を挟持する共通電極を含むアクチュエータを形成するアクチュエータ形成工程と、
    前記アクチュエータに係る前記表面における、前記個別電極と電気的に接続されるバンプが形成されるべき領域の周囲に保護層を形成する保護層形成工程と、
    前記個別電極と前記圧力室とを対向させつつ前記保護層を押圧することによって、前記アクチュエータを前記流路ユニットに固定する固定工程と、
    前記流路ユニットに固定された前記アクチュエータに係る前記表面に、前記バンプを形成するバンプ形成工程とを備えていることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
11. 前記保護層形成工程において、前記表面における前記バンプが形成されるべき領域を全周に亘って包囲するように、前記保護層が形成されることを特徴とする請求項１０に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
12. 前記バンプ形成工程に先立って、前記保護層の内側の側壁面と前記個別電極の外側の側壁面との間に樹脂を充填する樹脂充填工程をさらに備えていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
13. 前記バンプを構成する金属のイオン化傾向が、前記個別電極を構成する金属のイオン化傾向に比べて大きい場合、前記バンプ形成工程に先立って、前記樹脂充填工程が行われることを特徴とする請求項１２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
14. 前記樹脂充填工程において、前記樹脂は熱硬化性を有しており、前記樹脂を充填した後に、前記充填された樹脂を加熱によって硬化させることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
15. 前記バンプ形成工程に先立って、前記保護層の内側に、酸化防止剤を含む薄膜層を形成する薄膜形成工程をさらに備えていることを特徴とする請求項１１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。

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