JP2013039733A - 液体噴射ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】圧電素子の破壊を抑制して、流路ユニットとアクチュエーターユニットとの位置決め精度を向上して、液体噴射特性のばらつきを低減することができる液体噴射ヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】液体の流路が設けられた流路ユニット１６と、該流路ユニット１６の一方面側に接合されるアクチュエーターユニット１８と、を具備し、前記流路ユニット１６の前記アクチュエーターユニット１８が接合される面には、絶縁性を有する絶縁膜２５と、該絶縁膜２５上に独立して複数設けられた導電性を有する島部２７と、を具備し、前記アクチュエーターユニット１８は分極処理された圧電素子１７を具備し、該圧電素子１７が前記島部２７に接合される液体噴射ヘッド１０の製造方法であって、前記圧電素子１７と前記島部２７とを近接させた際に発生する静電場によって生じる電流を測定することで、前記島部２７に対する前記圧電素子１７の位置決めを行って、前記アクチュエーターユニット１８を前記流路ユニット１６に接合する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、流路ユニットとアクチュエーターユニットとを具備する液体噴射ヘッドの製造方法に関する。

液体噴射ヘッドの代表例としては、例えば、圧電素子の変位による圧力を利用してノズル開口からインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドが知られている。具体的には、ノズル開口に連通する圧力発生室が設けられ流路形成板とその一方面側に設けられる振動板とを有する流路ユニットと、各圧力発生室に対応して設けられ、固定板に固定された圧電素子を有するアクチュエーターユニットと、このアクチュエーターユニットが内部に保持されるケース部材とを有するものが知られている。

このようなインクジェット式記録ヘッドでは、流路ユニットにケース部材を接合し、ケース部材の内部にアクチュエーターユニットを当接させることによりアクチュエーターユニットと流路ユニットとの位置決めを行って、アクチュエーターユニットと流路ユニットとを接合することで一体化していた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−２４１５７６号公報

しかしながら、アクチュエーターユニットをケース部材に当接させて位置決めすると、ケース部材やアクチュエーターユニットの製造上の寸法誤差（公差）によって位置ズレが生じ、流路ユニットとアクチュエーターユニットとの位置ズレによって振動板の変位特性にばらつきが生じ、液体噴射特性にばらつきが生じてしまうという問題がある。

また、アクチュエーターユニットをケース部材に当接させた際に、当接の衝撃によって圧電素子の破壊が生じる可能性があるという問題がある。

なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッドだけではなくインク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。

本発明はこのような事情に鑑み、圧電素子の破壊を抑制して、流路ユニットとアクチュエーターユニットとの位置決め精度を向上して、液体噴射特性のばらつきを低減することができる液体噴射ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の態様は、液体の流路が設けられた流路ユニットと、該流路ユニットの一方面側に接合されるアクチュエーターユニットと、を具備し、前記流路ユニットの前記アクチュエーターユニットが接合される面には、絶縁性を有する絶縁膜と、該絶縁膜上に独立して複数設けられた導電性を有する島部と、を具備し、前記アクチュエーターユニットは分極処理された圧電素子を具備し、該圧電素子が前記島部に接合される液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記圧電素子と前記島部とを近接させた際に発生する静電場によって生じる電流を測定することで、前記島部に対する前記圧電素子の位置決めを行って、前記アクチュエーターユニットを前記流路ユニットに接合することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる態様では、圧電素子と島部との間で発生する静電場によって生じる電流を測定して圧電素子の島部に対する位置決めを行うことで、例えば、圧電素子をケース部材に当接させて位置決めを行う際に発生する圧電素子の破壊を抑制することができる。また、圧電素子をケース部材等の部材に当接させる場合に比べて、製造誤差による位置ズレが発生し難く、高精度な位置決めを行って液体の噴射特性を安定及び向上することができる。

ここで、前記圧電素子の並設方向両端部側に、液体の吐出に用いられないダミー圧電素子を設け、前記島部の並設方向両端部側に、前記ダミー圧電素子に対応するダミー島部を設け、前記ダミー圧電素子と前記ダミー島部との間の静電場によって発生する電流を測定することが好ましい。これによれば、ダミー島部を設けることで、ダミー島部に配線を接続して、接続された配線によってダミー島部の周囲が他の島部の周囲の剛性と違いが生じても、ダミー島部に対応する流路から液体を吐出させないことで、液体の噴射特性にばらつきが生じるのを抑制することができる。

また、前記島部に配線を接続し、当該島部に流れる電流を測定することが好ましい。これによれば、島部と圧電素子との間に発生した静電場で生じた電流を確実に測定することができる。

また、前記圧電素子と前記島部との間に空間を確保した状態で、該空間に電流検出用の電極を配設し、この電流検出用の電極を用いて電流を検出するようにしてもよい。

また、前記圧電素子を構成する電極に配線を接続し、この配線を用いて電流を検出するようにしてもよい。これによれば、流路ユニット等に構造上の変更が必要なく、島部と圧電素子との間に発生した静電場で生じた電流を確実に測定することができる。

また、前記流路ユニットには、前記アクチュエーターユニットを内部に保持するケース部材が接合されると共に、前記ケース部材が、前記流路ユニット側に接合される第１ケース部材と、第１ケース部材の前記流路ユニットとは反対側に接合される第２ケース部材とを具備し、前記アクチュエーターユニットを前記流路ユニットに接合する前に、前記流路ユニットに第１ケース部材を接合し、前記アクチュエーターユニットと前記流路ユニットとを接合した後で、前記第１ケース部材に前記第２ケース部材を接合することが好ましい。これによれば、ケース部材を分割して、第１ケース部材を流路ユニットに接合した後で、アクチュエーターユニットを流路ユニットに接合することで、アクチュエーターユニットの保持及び移動を容易に行えると共に、アクチュエーターユニットを自立させて、アクチュエーターユニットの流路ユニットへの接合後の倒れによる剥離や圧電素子の破壊を抑制することができる。

また、前記アクチュエーターユニットが、前記流路ユニットに自立した状態で接合されることが好ましい。これによれば、ケース部材の接合前にアクチュエーターユニットを流路ユニットに接合しても、アクチュエーターユニットの流路ユニットへの接合後の倒れによる剥離や圧電素子の破壊を抑制することができる。

本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。 本発明の実施形態１に係る電流の測定結果を示すグラフである。 本発明の実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る記録ヘッドの製造方法を示す斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る記録ヘッドの他の例を示す断面図である。

以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの断面図であり、図２（ａ）は、図１のＡ−Ａ′線断面図、図２（ｂ）は、流路ユニットの平面図である。

図示するように、本実施形態の液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッド１０は、複数の圧力発生室１１を有する流路形成基板１２と、各圧力発生室１１に連通する複数のノズル開口１３が穿設されたノズルプレート１４と、流路形成基板１２のノズルプレート１４とは反対側の面に設けられる振動板１５とを具備する流路ユニット１６を有する。さらに、振動板１５上の各圧力発生室１１に対応する領域に設けられる圧電素子１７を有するアクチュエーターユニット１８と、振動板１５上に固定されてアクチュエーターユニット１８が収容される収容部１９を有するケース部材２０とを具備する。

図２に示すように、流路形成基板１２には、その一方面側の表層部分に、複数の隔壁によって区画された圧力発生室１１が同じ色のインクを吐出する複数のノズル開口１３が並設される方向に沿って並設されている。以降、この方向を圧力発生室１１の並設方向、又は第１の方向と称する。

また、図１に示すように、流路形成基板１２には、各圧力発生室１１の列の外側、すなわち、圧力発生室１１の並設方向である第１の方向に直交する方向の一方側には、ケース部材２０の液体導入路であるインク導入路（図示なし）を解してインクが供給されるマニホールド２２が流路形成基板１２を厚さ方向に貫通して設けられている。以降、圧力発生室１１の並設方向である第１の方向に直交する方向を第２の方向と称する。

そして、マニホールド２２と各圧力発生室１１とは、インク供給路２３を介して連通している。すなわち、インク供給路２３は、各圧力発生室１１の第２の方向の一端部側に、本実施形態では、圧力発生室１１よりも狭い幅で形成されており、マニホールド２２から圧力発生室１１に流入するインクの流路抵抗を一定に保持する役割を果たしている。さらに、第２の方向において、圧力発生室１１のマニホールド２２とは反対の端部側には、流路形成基板１２を貫通するノズル連通孔２４が形成されている。すなわち、本実施形態では、流路形成基板１２に液体流路として、圧力発生室１１、マニホールド２２、インク供給路２３、ノズル連通孔２４が設けられている。このような流路形成基板１２は、本実施形態では、シリコン単結晶基板からなり、流路形成基板１２に設けられる上記圧力発生室１１等は、流路形成基板１２をエッチングすることによって形成されている。

この流路形成基板１２の一方面側にはノズル開口１３が穿設されたノズルプレート１４が接合され、各ノズル開口１３は、流路形成基板１２に設けられたノズル連通孔２４を介して各圧力発生室１１と連通している。

また、流路形成基板１２の他方面側、すなわち、圧力発生室１１の開口面側には振動板１５が接合されて、各圧力発生室１１はこの振動板１５によって封止されている。

この振動板１５は、例えば、樹脂フィルム等の絶縁性を有し且つ弾性部材からなる絶縁膜である弾性膜２５と、この弾性膜２５を支持する、例えば、金属材料等の導電性を有する支持板２６との複合板で形成されており、弾性膜２５側が流路形成基板１２に接合されている。例えば、本実施形態では、弾性膜２５は、厚さが数μｍ程度のＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）フィルムからなり、支持板２６は、厚さが数十μｍ程度のステンレス鋼板（ＳＵＳ）からなる。また、振動板１５の各圧力発生室１１に対向する領域内には、圧電素子１７の先端部が当接する島部２７が設けられている。島部２７は、各圧力発生室１１毎に連続することなく独立して設けられており、圧電素子１７の先端面は、接着剤３０によってこの島部２７に接合されている。すなわち、振動板１５の各圧力発生室１１の周縁部に対向する領域には、他の領域よりも厚さの薄い薄肉部２８が形成されて、この薄肉部２８の内側にそれぞれ島部２７が設けられている。また、本実施形態では、振動板１５のマニホールド２２に対向する領域に、薄肉部２８と同様に、支持板２６がエッチングにより除去されて実質的に弾性膜のみで構成されるコンプライアンス部２９が設けられている。なお、このコンプライアンス部２９は、マニホールド２２内の圧力変化が生じた時に、このコンプライアンス部２９の弾性膜２５が変形することによって圧力変化を吸収し、マニホールド２２内の圧力を常に一定に保持する役割を果たす。

ここで、図２に示すように、第１の方向の両端部の島部２７は、実際にインク滴の吐出に用いられないダミー島部２７ａとなっている。このため、第１の方向の両端部のダミー島部２７ａは、圧力発生室１１が形成された領域に相対向する位置に設けなくてもよい。なお、ダミー島部２７ａは、本実施形態では、インク滴の吐出に用いられる島部２７と同じ形状を有する。もちろん、ダミー島部２７ａの形状は特に限定されず、詳しくは後述する静電場を測定し易い形状であれば、島部２７とは異なる形状としてもよい。

このような第１の方向の両端部のダミー島部２７ａには、弾性膜２５上に設けられた配線５０の一端部が接続されている。ダミー島部２７ａに一端が接続された配線５０の他端は、流路形成基板１２の第１の方向の端部側に設けられた導電性の端子部５１に接続されている。この端子部５１は、ダミー島部２７ａに流れる電流を測定する電流計が接続されるパッド状のものである。なお、流路形成基板１２は、第１の方向の長さが、ケース部材２０よりも長く形成されており、第１の方向でケース部材２０よりも突出する。そして、端子部５１は、流路形成基板１２のケース部材２０よりも突出した領域に設けられているため、流路形成基板１２にケース部材２０を接合した後であっても端子部５１は外部に露出されて電流計が接続可能となっている。

一方、圧力発生室１１内にインク滴を吐出するための圧力を発生する圧力発生手段である圧電素子１７について説明する。本実施形態では、圧電素子１７は、一つのアクチュエーターユニット１８において一体的に形成されている。すなわち、圧電材料３１と電極形成材料３２，３３とを縦に交互にサンドイッチ状に挟んで積層した圧電素子形成部材３４を形成し、この圧電素子形成部材３４を各圧力発生室１１に対応して櫛歯状に切り分けることによって各圧電素子１７が形成されている。すなわち、本実施形態では、複数の圧電素子１７が一体的に形成されている。そして、この圧電素子１７（圧電素子形成部材３４）の振動に寄与しない不活性領域、すなわち、圧電素子１７の基端部側が固定部材３５に固着され、圧電素子１７は固定部材３５を介してケース部材２０に固定されている。

また、図２に示すように、櫛歯状に切り分けられた複数の圧電素子１７のうち、並設方向両端部の圧電素子１７は、インク滴の吐出に使用されないダミー圧電素子１７ａとなっている。

ちなみに、アクチュエーターユニット１８と流路ユニット１６とを接合する際の位置決めを、従来のように圧電素子１７をケース部材２０の内面に当接させて行う場合、圧電素子１７が当接による衝撃で破壊されないようにするためにも、圧電素子１７の並設方向両側に圧電素子１７よりも十分な強度を持った幅広の当接部を設けなくてはならない。本実施形態では、詳しくは後述するが、圧電素子１７をケース部材２０に当接させることなく、アクチュエーターユニット１８を流路ユニット１６に対して位置決めすることができるため、圧電素子１７の並設方向両側に衝撃で破壊されない強度を持つ当接用の幅広の当接部を設ける必要がない。すなわち、圧電素子形成部材３４に圧電素子１７のみ、もしくは幅狭のダミー圧電素子１７ａのみを設ければよい。したがって、圧電素子１７（圧電素子形成部材３４）を小型化してコストを低減することができる。

また、図１に示すように、圧電素子１７の基端部近傍には、固定部材３５とは反対側の面に、各圧電素子１７を駆動するための信号を供給するフレキシブル配線基板３７が接続され、本実施形態では、これら圧電素子１７（圧電素子形成部材３４）と固定部材３５とフレキシブル配線基板３７とでアクチュエーターユニット１８が構成されている。

このようなアクチュエーターユニット１８は、圧電素子１７（ダミー圧電素子１７ａを含む）の先端部が上述したように振動板１５の島部２７（ダミー島部２７ａを含む）に当接された状態で固定されている。本実施形態では、上述したように振動板１５上にはケース部材２０が固定されており、アクチュエーターユニット１８は、このケース部材２０の収容部１９内に収容されて、圧電素子１７が固定された固定部材３５が、圧電素子１７とは反対面側でケース部材２０に固定されている。

ここで、ケース部材２０は、流路ユニット１６側に接合された第１ケース部材２０ａと、第１ケース部材２０ａの流路ユニット１６とは反対側に設けられた第２ケース部材２０ｂと、で構成されている。

このようなケース部材２０には、島部２７に相対向する領域に厚さ方向に貫通する収容部１９が設けられている。また、第１ケース部材２０ａと第２ケース部材２０ｂとの境界部分には、第１ケース部材２０ａ側の収容部１９ａが第２ケース部材２０ｂ側の収容部１９ｂよりも幅狭（第１の方向及び第２の方向共に）で設けられることで、段差部３８が設けられている。固定部材３５は、このケース部材２０の段差部３８によって露出した第１ケース部材２０ａの端面と、第２ケース部材２０ｂの内面とに接着剤３９によって接合されている。

なお、ケース部材２０の第１ケース部材２０ａの収容部１９ａは、第１の方向において、並設された圧電素子１７の幅、すなわち圧電素子形成部材３４よりも幅広で設けられている。そして、本実施形態のケース部材２０は、収容部１９ａの内面に圧電素子１７を当接させて位置決めする必要がないため、ケース部材２０を高精度な寸法公差で製造する必要が無く、樹脂材料等の安価な材料でケース部材２０を製造時の通常公差で形成することができる。したがって、ケース部材２０の製造が容易になり、ケース部材２０のコストを低減することができる。ちなみに、ケース部材２０の収容部１９の内面に圧電素子１７を当接させることで、アクチュエーターユニット１８と流路ユニット１６とを位置決めする場合、ケース部材２０を高精度に製造しなくてはならずに高コストとなってしまう。

そして、本実施形態のアクチュエーターユニット１８と流路ユニット１６とは、詳しくは後述する製造方法によって圧電素子１７と島部２７とが高精度に位置決めされた状態で固定されている。このため、インクジェット式記録ヘッド１０から吐出されるインク滴の吐出特性を向上することができる。ちなみに、島部２７の短手方向の幅と圧電素子１７の短手方向の幅とは、共に数十μｍ程度の大きさしかなく、両者はほぼ同等の幅で形成されているため、圧電素子１７と島部２７との短手方向の位置決めを高精度に行われずに圧電素子１７と島部２７とが位置ズレした状態で固定されていると、圧電素子１７の変位を島部２７を介して振動板１５に効率良く伝わらせることができず、インク吐出特性が低下してしまう。

また、ケース部材２０上には、フレキシブル配線基板３７の各配線３６がそれぞれ接続される複数の導電パッド４０が設けられた配線基板４１が固定されており、ケース部材２０の収容部１９は、この配線基板４１によって実質的に塞がれている。配線基板４１には、ケース部材２０の収容部１９に対向する領域にスリット状の開口部４２が形成されており、フレキシブル配線基板３７はこの配線基板４１の開口部４２から収容部１９の外側に引き出されている。

また、アクチュエーターユニット１８を構成するフレキシブル配線基板３７は、例えば、本実施形態では、圧電素子１７を駆動するための駆動ＩＣ（図示なし）が搭載されたチップオンフィルム（ＣＯＦ）からなる。そして、フレキシブル配線基板３７の各配線３６は、その基端部側では、例えば、半田、異方性導電材等によって圧電素子１７を構成する電極形成材料３２，３３に接続されている。一方、先端部側では、各配線３６は配線基板４１の各導電パッド４０に接合されている。具体的には、配線基板４１の開口部４２から収容部１９の外側に引き出されたフレキシブル配線基板３７の先端部が配線基板４１の表面に沿って折り曲げられた状態で、各配線３６は配線基板４１の各導電パッド４０に接合されている。

そして、このようなインクジェット式記録ヘッド１０では、インク滴を吐出する際に、圧電素子１７及び振動板１５の変形によって各圧力発生室１１の容積を変化させて所定のノズル開口１３からインク滴を吐出させるようになっている。具体的には、図示しないインクタンクやインクカートリッジ等の液体貯留手段からマニホールド２２にインクが供給されると、インク供給路２３を介して各圧力発生室１１にインクが分配される。そして、圧電素子１７に電圧を印加することにより圧電素子１７を収縮させる。これにより、振動板１５が圧電素子１７と共に変形されて圧力発生室１１の容積が広げられ、圧力発生室１１内にインクが引き込まれる。ノズル開口１３に至るまで内部にインクが満たされた後、配線基板４１を介して供給される記録信号に従い、圧電素子１７の電極形成材料３２，３３に印加していた電圧を解除する。これにより、圧電素子１７が伸張されて元の状態に戻ると共に振動板１５も変位して元の状態に戻る。結果として圧力発生室１１の容積が収縮して圧力発生室１１内の圧力が高まりノズル開口１３からインク滴が吐出される。

以下、このようなインクジェット式記録ヘッドの製造方法について説明する。なお、図３、図４及び図６は、本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す圧力発生室の第１の方向の断面図であり、図５は、電流の測定結果を示すグラフである。

まず、図３（ａ）に示すように、流路ユニット１６にケース部材２０を構成する第１ケース部材２０ａを接合し、第１ケース部材２０ａの収容部１９ａにアクチュエーターユニット１８を挿入する。なお、アクチュエーターユニット１８の圧電素子１７は、予め分極処理しておく。また、流路ユニット１６のダミー島部２７ａに接続された端子部５１には電流計を接続する。

次に、図３（ｂ）に示すように、アクチュエーターユニット１８の圧電素子１７と、島部２７とが接触しない程度に近接させた状態で、アクチュエーターユニット１８を第１の方向に往復移動させる。このとき、分極処理された圧電素子１７と、導電性材料で形成された島部２７との間には静電場が発生し、静電場によって島部２７には電流が流れる。この島部２７と圧電素子１７との距離は、近くなれば静電場が大きくなるため島部２７に流れる電流は大きくなり、島部２７と圧電素子１７との距離が遠くなれば、静電場が小さくなるため島部２７に流れる電流は小さくなる。すなわち、図４（ａ）に示すように、圧電素子１７と島部２７とが離れた状態から、圧電素子１７を第１の方向に移動させて圧電素子１７を島部２７に近づけることで、島部２７に流れる電流は、図５に示すように、Ａ点からＢ点に徐々に大きくなる。そして、図４（ｂ）に示すように圧電素子１７が島部２７に最も近づいた状態から、図４（ｃ）に示すように圧電素子１７を島部２７から徐々に離すと、島部２７に流れる電流は図５に示すようにＢ点からＣ点に徐々に減少する。

このように圧電素子１７を第１の方向に往復移動させると共に、島部２７に流れる電流を電流計で測定し、島部２７に流れる電流が最も大きくなる位置で圧電素子１７を位置決めする。

また、圧電素子１７を第１の方向と直交する第２の方向に往復移動させると、第１の方向と同様に、圧電素子１７と島部２７との距離に基づいて島部２７に流れる電流の大きさが変化する。このため、島部２７に流れる電流を測定しながら、圧電素子１７を第１の方向及び第２の方向に移動させることで、圧電素子１７の島部２７に最も近くなる位置を位置決めすることができる。すなわち、本実施形態では、アクチュエーターユニット１８を島部２７の面方向（第１の方向及び第２の方向）に平行移動させた際に発生した静電場で生じた電流を測定する。

これにより、圧電素子１７の第１の方向及び第２の方向の中心と島部２７の中心との位置決めを行うことができる。つまり、最も圧電素子１７が第１の方向と第２の方向とで島部２７に近接した際に静電場が最も大きくなって、島部２７に流れる電流が最大となるため、電流を測定しながら電流が最大となる位置で圧電素子１７を位置決めすることで、島部２７に最も近接した位置に圧電素子１７を配置することができる。

なお、本実施形態では、島部２７の電流を測定するために、電流計を接続する配線５０が必要である。このように島部２７に配線５０を接続すると、周囲に配線５０が設けられた島部２７と、周囲に配線５０が設けられていない島部２７とで、島部２７の周囲の弾性膜２５の剛性に違いが生じ、変位量にばらつきが生じる。このため、本実施形態では、第１の方向に並設された島部２７のうち、両端部の島部２７に配線５０を接続して、この配線５０を接続した島部２７をインク滴の吐出に用いないダミー島部２７ａとするようにした。また、このダミー島部２７ａに接合される圧電素子１７についてもインク滴の吐出に使用しないダミー圧電素子１７ａとなる。

そして、本実施形態では、圧電素子１７の並設方向（第１の方向）の両側にダミー圧電素子１７ａを設け、ダミー島部２７ａを用いて圧電素子１７の位置決めを行うようにした。このため、圧電素子１７の並設方向両端部での位置決めを行うことで、複数の圧電素子１７の島部２７に対する位置決めを高精度に行うことができる。

このように圧電素子１７の島部２７に対する位置決めを行った後は、図６（ａ）に示すように、圧電素子１７の先端を島部２７に当接させて接着剤３０で接合する。なお、圧電素子１７の先端には、第１ケース部材２０ａに挿入する前に接着剤３０を塗布しておくのが好ましい。また、圧電素子１７と島部２７とを接着したら、固定部材３５と第１ケース部材２０ａとを接着剤３９を介して接合する。なお、固定部材３５と第１ケース部材２０ａとの接着は、圧電素子１７の先端と同様に、予め固定部材３５の第１ケース部材２０ａと接着される領域に接着剤３９を塗布しておいてもよく、また、固定部材３５と第１ケース部材２０ａとを当接させた後、両者の間に接着剤３９を充填して接着するようにしてもよい。

そして、このように第１ケース部材２０ａと固定部材３５とを接着することで、アクチュエーターユニット１８は自立する。すなわち、予めケース部材２０（第１ケース部材２０ａ）を流路ユニット１６に接合せずに、アクチュエーターユニット１８を流路ユニット１６に接合すると、アクチュエーターユニット１８と流路ユニット１６とは、圧電素子１７の先端が島部２７に接着されるだけで固定されるので、アクチュエーターユニット１８が自重により倒れて、接着の剥がれや圧電素子１７の破壊が発生してしまう。また、ケース部材２０を第１ケース部材２０ａと第２ケース部材２０ｂとの２つの部材で分割せずに、１つの部材で形成した場合、流路ユニット１６にケース部材２０を先に接合すると、収容部１９内でアクチュエーターユニット１８を保持して移動させなくてはならず、作業性が低下して煩雑である。本実施形態では、ケース部材２０を第１ケース部材２０ａと第２ケース部材２０ｂとの２部材で構成し、アクチュエーターユニット１８を流路ユニット１６に接合する前に第１ケース部材２０ａのみを流路ユニット１６に接合するようにしたため、アクチュエーターユニット１８の保持及び移動が容易に行えると共に、アクチュエーターユニット１８を流路ユニット１６に接合した際に固定部材３５を第１ケース部材２０ａに接合又は載置することができるため、アクチュエーターユニット１８の倒れによる接着領域の剥がれや圧電素子１７の破壊を抑制することができる。もちろん、固定部材３５を第１ケース部材２０ａに接着せずに、固定部材３５を第１ケース部材２０ａ上に載置するだけでも、アクチュエーターユニット１８は倒れることなく自立する。

次に、図６（ｂ）に示すように、第１ケース部材２０ａの上に第２ケース部材２０ｂを接合することでケース部材２０とすると共に、第２ケース部材２０ｂと固定部材３５とを接着剤３９を介して接合する。その後は、図１に示すように、配線基板４１を接合すると共に、フレキシブル配線基板３７を配線基板４１に電気的に接続することで、本実施形態のインクジェット式記録ヘッド１０とすることができる。

このように、本実施形態では、圧電素子１７をケース部材２０に当接させることなく、島部２７に対して位置決めすることができるため、ケース部材２０を高精度に製造する必要がなく、また、ケース部材２０の寸法誤差（公差）によって圧電素子１７の位置ズレが生じるのを抑制して、インク滴の吐出特性にばらつきが生じるのを抑制することができる。また、圧電素子１７をケース部材２０に当接させる必要がないため、当接の衝撃によって圧電素子１７が破壊されるのを抑制することができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１では、島部２７に配線５０を接続して、ダミー島部２７ａとし、ダミー島部２７ａの電流を測定するようにしたが、島部２７と圧電素子１７との間で発生した静電場を測定できれば、特にこれに限定されない。ここで他の例を図７及び図８に示す。なお、図７は、静電場の測定方法の他の例を示す要部拡大斜視図であり、図８は、インクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す第１の方向の断面図である。

図７に示すように、島部２７と圧電素子１７との間の空間に、電流検出用の電極６０を配置する。電流検出用の電極６０は、島部２７の第１の方向の中心と同じ位置となるように配置する。このように配置した電極６０には、圧電素子１７と島部２７との間に発生する静電場によって電流が流れる。このため、この電極６０を流れる電流を電流計で測定することで、圧電素子１７と島部２７との相対位置を位置決めすることができる。このような図７に示す例では、島部２７に配線５０や端子部５１を接続する必要がないため、実際にインク滴の吐出に用いられる島部２７と圧電素子１７とを用いて位置決めすることができる。

また、図８に示すように、アクチュエーターユニット１８には、フレキシブル配線基板３７が接続されている。このフレキシブル配線基板３７には、各圧電素子１７の電極形成材料３２、３３と接続された配線３６が形成されているため、所定の圧電素子１７の電極形成材料３２、３３に接続された配線３６に電流計を接続することで、圧電素子１７に流れる電流を測定することができる。このような構成の場合、流路ユニット１６側に電流計を接続する配線５０や端子部５１等が不要となり、流路ユニット１６側の構造を変更することなく、フレキシブル配線基板３７の配線３６のパターン変更だけで実現できるため、コストを低減することができる。

また、上述した実施形態１では、ケース部材２０を第１ケース部材２０ａと第２ケース部材２０ｂとに分割し、流路ユニット１６に第１ケース部材２０ａを接合してからアクチュエーターユニット１８を流路ユニット１６に接合することでアクチュエーターユニット１８を自立させるようにしたが、特にこれに限定されない。ここで、その他の例を図９を参照して説明する。なお、図９は、インクジェット式記録ヘッドの断面図である。

図９に示すように、アクチュエーターユニット１８Ａは、固定部材３５Ａと、圧電素子形成部材３４と、フレキシブル配線基板３７と、を具備する。

固定部材３５Ａは、断面が矩形状の板形状を有し、圧電素子形成部材３４が一方面に固定される本体部３５ａと、本体部３５ａの圧電素子形成部材３４が固定される面と交差する面から延設された延設部３５ｂとを有する。

固定部材３５Ａの本体部３５ａは、一方面に圧電素子形成部材３４が固定されると共に、圧電素子形成部材３４が固定される面とは反対側の面が後述するケース部材２０Ａの収容部１９の内面に固定される。

また、延設部３５ｂは、固定部材３５Ａが収容部１９に固定された際に、振動板１５側となる端面から突出して設けられている。すなわち、延設部３５ｂは、圧電素子形成部材３４が本体部３５ａからの突出方向と同じ方向に突出するように延設されている。また、延設部３５ｂは、圧電素子形成部材３４側に切り欠き部３５ｃが設けられるように、圧電素子形成部材３４の本体部３５ａから突出した先端部と同じ突出量で設けられている。このように、延設部３５ｂを切り欠き部３５ｃによって圧電素子形成部材３４と離反させることで、この延設部３５ｂによって形成された切り欠き部３５ｃに相対向する圧電素子形成部材３４の先端部側が、固定部材３５Ａに固定されない自由端となっている。

一方、ケース部材２０Ａは、分割されることなく、基本的に一つの部材で形成されている。

このようなインクジェット式記録ヘッド１０Ａでは、流路ユニット１６にケース部材２０Ａを接合する前にアクチュエーターユニット１８Ａを流路ユニット１６に位置決めして接合しても、アクチュエーターユニット１８Ａは、固定部材３５Ａの延設部３５ｂによって自立することができる。したがって、圧電素子１７の折れや剥離を抑制することができる。すなわち、アクチュエーターユニット１８Ａが自立可能であれば、アクチュエーターユニット１８Ａの流路ユニット１６に対する位置決めは、ケース部材２０Ａを用いることなく行うことができるため、流路ユニット１６にアクチュエーターユニット１８Ａを位置決め固定した後、ケース部材２０Ａを流路ユニット１６に接合することができる。

勿論、流路ユニット１６に図９に示すケース部材２０Ａを接合した後、上述した実施形態１の図１に示すアクチュエーターユニット１８を位置決めして接合するようにしてもよい。ただし、ケース部材２０Ａの収容部１９は小さく、アクチュエーターユニット１８の把持や移動が困難となるが、上述した実施形態１や図９に示すようにアクチュエーターユニット１８、１８Ａを自立できるようにすれば、ケース部材２０、２０Ａを接合する前にアクチュエーターユニット１８、１８Ａを位置決めすることができるため、アクチュエーターユニット１８、１８Ａの把持や移動を容易に行うことができる。

また、上述した実施形態１では、圧電材料３１と電極形成材料３２、３３とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型の圧電素子１７について説明したが、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて積層方向の一端部を島部に当接させる横振動型の圧電素子を用いるようにしてもよい。すなわち、分極された圧電素子１７を島部２７に位置決めして接合する構成であれば、圧電素子１７については特に限定されるものではない。

なお、上述した実施形態１においては、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを挙げて説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドの製造方法にも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。

１０、１０Ａ インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、 １１ 圧力発生室、 １６ 流路ユニット、 １７ 圧電素子、 １７ａ ダミー圧電素子、 １８、１８Ａ アクチュエーターユニット、 １９ 収容部、 ２０、２０Ａ ケース部材、 ２５ 弾性膜（絶縁膜）、 ２７ 島部、 ２７ａ ダミー島部、 ３０、３９ 接着剤、 ３５、３５Ａ 固定部材、 ３７ フレキシブル配線基板、 ４１ 配線基板、 ５０ 配線、 ５１ 端子部、 ６０ 配線

Claims (7)

1. 液体の流路が設けられた流路ユニットと、
   該流路ユニットの一方面側に接合されるアクチュエーターユニットと、を具備し、
   前記流路ユニットの前記アクチュエーターユニットが接合される面には、絶縁性を有する絶縁膜と、該絶縁膜上に独立して複数設けられた導電性を有する島部と、を具備し、
   前記アクチュエーターユニットは分極処理された圧電素子を具備し、該圧電素子が前記島部に接合される液体噴射ヘッドの製造方法であって、
   前記圧電素子と前記島部とを近接させた際に発生する静電場によって生じる電流を測定することで、前記島部に対する前記圧電素子の位置決めを行って、前記アクチュエーターユニットを前記流路ユニットに接合することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
2. 前記圧電素子の並設方向両端部側に、液体の吐出に用いられないダミー圧電素子を設け、
   前記島部の並設方向両端部側に、前記ダミー圧電素子に対応するダミー島部を設け、
   前記ダミー圧電素子と前記ダミー島部との間の静電場によって発生する電流を測定することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
3. 前記島部に配線を接続し、当該島部に流れる電流を測定することを特徴とする請求項１又は２記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
4. 前記圧電素子と前記島部との間に空間を確保した状態で、該空間に電流検出用の電極を配設し、この電流検出用の電極を用いて電流を検出することを特徴とする請求項１又は２記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
5. 前記圧電素子を構成する電極に配線を接続し、この配線を用いて電流を検出することを特徴とする請求項１又は２記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
6. 前記流路ユニットには、前記アクチュエーターユニットを内部に保持するケース部材が接合されると共に、
   前記ケース部材が、前記流路ユニット側に接合される第１ケース部材と、第１ケース部材の前記流路ユニットとは反対側に接合される第２ケース部材とを具備し、
   前記アクチュエーターユニットを前記流路ユニットに接合する前に、前記流路ユニットに第１ケース部材を接合し、前記アクチュエーターユニットと前記流路ユニットとを接合した後で、前記第１ケース部材に前記第２ケース部材を接合することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
7. 前記アクチュエーターユニットが、前記流路ユニットに自立した状態で接合されることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。

Images