JP2013121695A - 液体噴射ヘッド、液体噴射装置及び液体噴射ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動信号が印加される非駆動領域の壁を削減し、消費電力を削減し温度変化の少ない液体噴射ヘッドを提供する。
【解決手段】液体噴射ヘッド１は、壁３に挟まれる溝４からなるチャンネル５と、複数のチャンネル５の一方端が開口する凹部７と、チャンネル５を駆動する駆動信号を伝達する電極端子６とを第一面Ｍ１に有するアクチュエータ基板２と、液体供給室９を有し、液体供給室９が凹部７に対面し、電極端子６を露出させ、複数の溝４の開口を覆って第一面Ｍ１に接合されるカバープレート８と、ノズル１１を有し、ノズル１１をチャンネル５に連通させてアクチュエータ基板２に接合されるノズルプレート１０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ノズルから液体を吐出して被記録媒体に文字や図形を記録する、あるいは薄膜材料を形成する液体噴射ヘッド、これを用いた液体噴射装置、及び液体噴射ヘッドの製造方法に関する。

近年、記録紙等にインク滴を吐出して文字や図形を記録する、或いは素子基板の表面に液体材料を吐出して機能性薄膜を形成するインクジェット方式の液体噴射ヘッドが利用されている。この方式は、インクや液体材料（以下、総称して液体という。）を液体タンクから供給管を介して液体噴射ヘッドに供給し、チャンネルに充填したインクや液体材料をチャンネルに連通するノズルから吐出させる。液体の吐出の際には、液体噴射ヘッドや被記録媒体を移動させて文字や図形を記録する、或いは所定形状の機能性薄膜を形成する（例えば特許文献１を参照）。

図１１（ａ）はこの種の液体噴射ヘッドの断面模式図であり、図１１（ｂ）は部分ＸＸの断面模式図であり、図１１（ｃ）は部分ＹＹの断面模式図である。液体噴射ヘッド１００は、圧電体材料から成るアクチュエータ基板１０１と、その上に接合されるカバープレート１０５と、アクチュエータ基板１０１及びカバープレート１０５の前方端面に接合されるノズルプレート１０３とを備える。アクチュエータ基板１０１の前方端から後方端近傍の上面に壁１１２によって区画される複数の細長い溝１０２が形成される。各溝１０２は円盤の外周部に研削材を埋め込んだダイシングブレードを用いて研削して形成される。そのため、各溝１０２の後方端にはダイシングブレードの外形形状が残っている。各溝１０２の底面には配線１０８が形成され各溝１０２を区画する壁１１２の側面には駆動電極１１０が形成される。更に、アクチュエータ基板１０１の後方端の上面には外部回路と接続するための電極端子１０７が形成される。

カバープレート１０５は、各溝１０２に連通する液体供給室１０６を備え、この液体供給室１０６を各溝１０２の底面が円弧形状である領域（以下、非駆動領域Ｋという。）に対応し、底面が平坦な領域（以下、駆動領域Ｈという。）の各溝１０２の上部開口を覆い、電極端子１０７が露出するようにアクチュエータ基板１０１に接合される。ノズルプレート１０３は、液滴を吐出させるためのノズル１０４を備え、このノズル１０４を溝１０２に連通させてアクチュエータ基板１０１及びカバープレート１０５の前方端面に接合される。溝１０２とカバープレート１０５とノズルプレート１０３とにより囲まれる領域によりチャンネル１０９が構成される。

液体噴射ヘッド１００は次にように駆動する。まず、図示しない液体タンクから液体供給室１０６に液体が供給される。各溝１０２の非駆動領域Ｋの上端開口から液体が供給され駆動領域Ｈに充填される。そして、図示しない制御回路から電極端子１０７及び配線１０８を介して駆動電極１１０に駆動信号が与えられる。液滴を吐出すべきチャンネル１０９の駆動電極１１０と左右の各チャンネル１０９の駆動電極１１０との間に駆動信号が与えられると、チャンネル１０９の両壁１１２がせん断変形し、チャンネル１０９の容積が瞬間的に変化する。この容積変化によりチャンネル１０９内に液体の圧力波が誘起されこの圧力波がノズル１０４に伝搬して液滴が吐出される。３つのチャンネル１０９を一組として各チャンネル１０９を順次選択的に駆動することにより全てのチャンネル１０９から液滴を吐出させる（３サイクル駆動）。

特表平１１−５０６４０２号公報

上記液体噴射ヘッド１００では非駆動領域Ｋの各壁１１２の側面にも駆動電極１１０が形成されている。電極端子１０７に駆動信号が与えられると非駆動領域Ｋの各壁１１２も駆動領域Ｈの各壁１１２と同様に変形する。しかし、非駆動領域Ｋの各溝１０２は上端部が液体供給室１０６に開口する。そのため、非駆動領域Ｋの壁１１２が変形し溝１０２に充填された液体に圧力波が誘起されてもその圧力波は上端開口から液体供給室１０６に逃げてしまい、ノズル１０４から液滴を吐出させる吐出動作に寄与しない。

従って、非駆動領域Ｋの壁１１２を駆動することは無駄にエネルギーを消費していることになる。また、非駆動領域Ｋの壁１１２を駆動するので発熱量も増加する。発熱量を低減させることができればアクチュエータ基板１０１の温度変化も小さくなり、吐出特性を安定化させることができる。加えて、壁１１２は駆動領域Ｈと非駆動領域Ｋとが繋がっているので、非駆動領域Ｋの壁１１２は駆動領域Ｈの壁１１２の動作の妨げとなっている。

一方、溝１０２を切削するためのダイシングブレードは外径が２インチ〜４インチ以上の大きさである。溝１０２の深さを３５０μｍとして、このダイシングブレードを使用して溝１０２を研削すると非駆動領域Ｋの溝方向の長さが４ｍｍ〜６ｍｍに達し、駆動領域Ｈの溝方向の長さに対して大きな割合を占める。また、駆動領域Ｈの壁１１２や溝１０２の底面に電極材料を残し、非駆動領域Ｋの壁１１２に堆積した電極材料のみを除去することは困難である。

そこで、図１１（ｃ）に示されるように、従来は、非駆動領域Ｋの壁１１２の側面や溝１０２の底面に真空蒸着法やスパッタリング法などを用いて低誘電率の絶縁膜１１１として例えばシリコン酸化膜やシリコン窒化膜を堆積し、その後、導電材料を堆積して駆動電極１１０や配線１０８を形成した。しかし、この従来法では低誘電率の絶縁材料を真空蒸着装置やスパッタリング装置を使用して形成しなければならず、装置自体が大型で非常に高価であり、コスト高となる。また、溝１０２に堆積する絶縁膜１１１はステップカバレージが悪く、壁１１２の表面を絶縁膜１１１により完全に覆うことができず、非駆動領域Ｋの低容量化、低消費電力化は不十分である。

また、特許文献１に記載されるように、斜め蒸着法により非駆動領域Ｋにおいて壁１１２の側面の上端近傍のみに導電膜を形成し、これを配線１０８とする方法も提案されている。この場合は、非駆動領域Ｋの壁１１２に形成される容量が低下し、消費電力も低減する。しかし、駆動領域Ｈの駆動領域に導電膜を形成する際には非駆動領域Ｋをマスキングし、更にこの導電膜形成とは別に非駆動領域Ｋの壁に斜め蒸着法により導電膜を形成しなければならず、電極形成工程が極めて複雑となる。また、駆動領域Ｈと非駆動領域Ｋ間は壁１１２が繋がっているので、非駆動領域Ｋの壁１１２は駆動領域Ｈの壁１１２の変形動作の妨げとなる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、非駆動領域Ｋの壁の一部を残し大部分を除去して、省電力化し温度変化を低減化した液体噴射ヘッドを提供することを目的とする。

本発明の液体噴射ヘッドは、壁に挟まれる溝からなるチャンネルと、複数の前記チャンネルの一方端が開口する凹部と、前記チャンネルを駆動する駆動信号を伝達する電極端子とを第一面に有するアクチュエータ基板と、液体供給室を有し、前記液体供給室が前記凹部に対面し、前記電極端子を露出させ、複数の前記溝の開口を覆って前記第一面に接合されるカバープレートと、ノズルを有し、前記ノズルを前記チャンネルに連通させて前記アクチュエータ基板に接合されるノズルプレートと、を備えることとした。

また、前記壁の側面と前記溝の底面には電極が形成され、前記凹部の底面には配線が形成され、前記電極端子は前記配線を介して前記電極に電気的に接続されることとした。

また、前記凹部の底面は、前記壁に連続し、前記壁の上部が除去されて残る突条を備え、前記突条の側面と隣接する突条間の底面に前記配線が形成されることとした。

また、前記壁及び前記溝は、前記凹部を挟んで前記壁及び前記溝とは反対側の前記第一面に延設されることとした。

また、前記壁は、前記第一面の垂直上方に分極した圧電体層と垂直下方に分極した圧電体層が積層される積層構造を備えることとした。

また、前記アクチュエータ基板は、前記積層構造が非圧電体基板の上に接合されることとした。

また、前記溝は前記アクチュエータ基板の端部に開口し、前記ノズルプレートは、前記ノズルを前記溝に連通させて前記アクチュエータ基板の端部に接合されることとした。

また、前記ノズルプレートは、前記溝が形成される前記アクチュエータ基板の前記第一面とは反対側の第二面の側に設置され、前記ノズルが前記溝に連通することとした。

また、前記第一面に接合され、前記電極端子に電気的に接続するフレキシブル基板を備えることとした。

本発明の液体噴射装置は、上記いずれかに記載の液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドを往復移動させる移動機構と、前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体供給管と、前記液体供給管に前記液体を供給する液体タンクと、を備えることとした。

本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、圧電体材料を含むアクチュエータ基板を形成する基板形成工程と、前記アクチュエータ基板の第一面に並列する複数の溝と前記溝を区画する壁を形成する溝形成工程と、前記アクチュエータ基板に導電材料を堆積し、複数の前記壁の上面と側面と前記溝の底面に導電膜を形成する導電膜形成工程と、前記溝の長手方向と交差する方向に複数の前記壁を研削し、前記溝に連通する凹部を形成する凹部形成工程と、前記導電膜をパターニングして前記壁の側面に電極を形成し、前記第一面に電極端子を形成する電極形成工程と、液体供給室を有するカバープレートを、前記液体供給室を前記凹部に連通させ、前記電極端子を露出させ、複数の前記溝の上部開口を覆って前記アクチュエータ基板に接合するカバープレート接合工程と、前記アクチュエータ基板にノズルプレートを接合するノズルプレート接合工程と、を備えることとした。

また、前記凹部形成工程は、前記溝の底面を残し前記壁の上部を研削する工程であることとした。

また、前記基板形成工程は、前記第一面に対して上方に分極した圧電体基板と下方に分極した圧電体基板を積層して接合する工程であることとした。

また、前記溝形成工程の前に、前記第一面に感光性樹脂膜を設置する感光性樹脂膜設置工程を更に含み、前記電極形成工程は、前記感光性樹脂膜を除去するリフトオフ法により前記導電膜をパターニングすることとした。

また、前記第一面にフレキシブル基板を接合し、前記フレキシブル基板に形成した配線と前記電極端子を電気的に接続するフレキシブル基板接合工程を更に含むこととした。

本発明の液体噴射ヘッドは、壁に挟まれる溝からなるチャンネルと、複数のチャンネルの一方端が開口する凹部と、チャンネルを駆動する駆動信号を伝達する電極端子とを第一面に有するアクチュエータ基板と、液体供給室を有し、液体供給室が凹部に対面し、電極端子を露出させ、複数の溝の開口を覆って前記第一面に接合されるカバープレートと、ノズルを有し、ノズルを前記チャンネルに連通させて前記アクチュエータ基板に接合されるノズルプレートと、を備える。このように、アクチュエータ基板の第一面に複数のチャンネルが開口する凹部を形成したので、駆動信号が印加される非駆動領域の壁が減少し、消費電力が低下する。これに伴って発熱量も低下しアクチュエータ基板の温度変化が小さくなり、吐出特性が安定する。

本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッドの模式的な分解斜視図である。 本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッドの溝の長手方向に沿った縦断面模式図である。 本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッドの凹部の底面形状を表す模式的な斜視図である。 本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッドの溝の長手方向に沿った部分断面模式図である。 本発明の第四実施形態に係る液体噴射ヘッドに使用するアクチュエータ基板の模式的な斜視図である。 本発明の第四実施形態に係る液体噴射ヘッドの溝の長手方向に沿った縦断面模式図である。 本発明の第五実施形態に係る液体噴射ヘッドの基本的な製造方法を表す工程図である。 本発明の第五実施形態の各工程を説明するための模式図である。 本発明の第五実施形態の各工程を説明するための模式図である。 本発明の第六実施形態に係る液体噴射装置の模式的な斜視図である。 従来公知の液体噴射ヘッドの断面模式図である。

＜液体噴射ヘッド＞
本発明の液体噴射ヘッドは、第一面に複数のチャンネルが形成されるアクチュエータ基板と、上記アクチュエータ基板の第一面に接合されるカバープレートと、上記アクチュエータ基板に接合されるノズルプレートとを備える。

アクチュエータ基板は、その第一面に、壁に挟まれてチャンネルを構成する溝と、複数のチャンネルの一方端が開口する凹部と、チャンネルを駆動する駆動信号を伝達する電極端子とを有する。カバープレートは、上記チャンネルに液体を供給するための液体供給室を有し、液体供給室が凹部に対面し、電極端子を露出させ、複数の溝の開口を覆うようにしてアクチュエータ基板２の第一面に接合される。ノズルプレートは、上記チャンネルに連通するノズルを備え、ノズルとチャンネルとが連通するようにしてアクチュエータ基板の端面に接合する。あるいは、ノズルとチャンネルが連通するようにしてアクチュエータ基板の第一面とは反対側の第二面に接合する。

アクチュエータ基板の壁は、第一面の垂直上方に分極した圧電体層と垂直下方に分極した圧電体層が積層される積層構造であり、壁の上半分と下半分で分極方向が反転する。壁の両面と溝の底面に電極を形成し、溝の底面に形成した電極を介して第一面に形成した電極端子に電気的に接続させる。これにより、電極端子に駆動信号を与えることにより、壁をせん断変形させることができる。また、アクチュエータ基板は上記圧電体層に加えて圧電体材料よりも誘電率の小さい絶縁体層を積層する構成としてもよい。

このように、アクチュエータ基板の第一面に複数のチャンネルが開口する凹部を形成したので、駆動信号が印加される非駆動領域の壁が減少し、消費電力が低下する。これに伴って発熱量も低下しアクチュエータ基板の温度変化が小さくなり、吐出特性が安定する。また、第一面に形成した凹部から各チャンネルに液体が供給されるので、非駆動領域の溝を介して液体が供給される場合よりも流路抵抗が低下し、各チャンネルに液体が流れやすくなる。以下、本発明に係る液体噴射ヘッドについて図面を用いて具体的に説明する。

（第一実施形態）
図１及び図２は本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッド１の説明図であり、図１が液体噴射ヘッド１の模式的な分解斜視図であり、図２が溝４の長手方向に沿った縦断面模式図である。

図１及び図２に示すように、液体噴射ヘッド１は、アクチュエータ基板２と、その第一面Ｍ１に接合されるカバープレート８と、アクチュエータ基板２及びカバープレート８の前方端面に接合されるノズルプレート１０と、アクチュエータ基板２の後方端の第一面Ｍ１に接着されるフレキシブル基板１５とを備える。

アクチュエータ基板２は、その第一面Ｍ１の側に、壁３により挟まれる溝４からなるチャンネル５と、複数のチャンネル５の一方端が開口する凹部７と、後方端近傍に設置される複数の電極端子６とを有する。凹部７の底面は、複数のチャンネル５の後方端からアクチュエータ基板２の後方に向けて（ｙ方向）漸次浅くなる円弧形状を有し、電極端子６が形成される領域の第一面Ｍ１に達する。各溝４は、円板形状のダイシングブレードを使用し研削して形成するので、このダイシングブレードの外形形状が転写される。アクチュエータ基板２は、チタン酸ジルコン酸鉛セラミックス（ＰＺＴセラミックス）を使用し、壁３の上半分と下半分は反対方向に分極処理が施されている。

溝４を挟む壁３の両側面と溝４の底面には電極１２が形成され、溝４の底面が延長する凹部７の底面には配線１３が形成され、第一面Ｍ１の後方端近傍には電極端子６が形成される。各溝４の両側面に形成される電極１２は各配線１３を介して各電極端子６に電気的に接続される。

カバープレート８は、凹部７に液体を供給するための液体供給室９を備え、その液体供給室９が凹部７の開口部に対面し、電極端子６を露出させ、複数の溝４の上方開口を覆うようにしてアクチュエータ基板２の第一面Ｍ１に接合される。ノズルプレート１０は、液滴吐出用の複数のノズル１１を備え、複数のノズル１１が複数のチャンネル５のそれぞれに連通するようにアクチュエータ基板２とカバープレート８の前方端面に接合される。フレキシブル基板１５には電極端子６に対応する図示しない配線電極が形成され、図示しない異方性導電フィルムを介して第一面Ｍ１に接合され、電極端子６と配線電極とが電気的に接続されている。

この液体噴射ヘッド１は次のように駆動される。図示しない液体タンクから液体供給室９に液体が供給され、更に連通する凹部７に供給される。液体は、凹部７から凹部７の内側面に開口する各チャンネル５に充填される。フレキシブル基板１５を介して電極端子６に与えられる駆動信号は、配線１３を介して電極１２に与えられ、壁３をせん断変形し、チャンネル５に充填される液体に圧力波を誘起する。この圧力波がノズルプレート１０に達してノズル１１から液滴が吐出される。

このように、アクチュエータ基板２の第一面Ｍ１に複数のチャンネル５が開口する凹部７を形成して駆動信号が印加される非駆動領域の壁の一部を残してほとんどを削除したので、消費電力が低下する。これに伴って発熱量も低下しアクチュエータ基板２の温度変化が小さくなり、吐出特性が安定する。また、凹部７の側面に開口する各チャンネル５に液体が供給されるので、非駆動領域の溝を介して液体が供給される場合よりも流路抵抗が低下し、各チャンネル５に液体が流れやすくなる。

なお、凹部７は凹部７のｙ方向の幅よりも厚みの薄いダイシングブレードを溝４に直交する方向（ｘ方向）に複数回移動し、アクチュエータ基板２を研削して形成する。そのために、凹部７のｘ方向の両端部にはダイシングブレードの外形形状が転写され、その合計の長さは８ｍｍ〜１２ｍｍに達する。そこで、凹部７の形成の際にダイシングブレードをアクチュエータ基板２のｘ方向の両端面までストレートに移動して研削し、両端面に開口する開口部に接着剤を充填して閉塞する。このように凹部７を構成すれば、アクチュエータ基板２のｘ方向の長さを大幅に短縮することができる。

（第二実施形態）
図３は、本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッド１の凹部７の底面形状を表す模式的な斜視図である。その他の構成は第一実施形態と同様なので、第一実施形態と同様の構成については説明を省略する。

図３に示すように、凹部７の底面は、複数のチャンネル５の後方端からアクチュエータ基板２の後方に向けて（ｙ方向）漸次浅くなる円弧形状を有し、後方端近傍の電極端子６が形成される領域で第一面Ｍ１に達する。より詳しくは、溝４の底面に連続し円弧形状を有する円弧状底面ＢＣと、壁３に連続し壁３の上部が除去されて円弧状底面ＢＣよりもわずかに突出して残り、突条１４をなす階段状底面ＢＴとを備える。階段状底面ＢＴは、階段幅程度の厚さのダイシングブレードを用いて、溝４の方向に直交する方向（ｘ方向）であり円弧状底面ＢＣに達しない程度の深さで研削し、これをアクチュエータ基板２の後方（ｙ方向）に順次送って凹部７を形成する。従って、階段状底面ＢＴの側面は壁３の側面と連続し、その表面に電極１２が残される。凹部７において非駆動領域の壁の大部分が削除されるので、消費電力が低下し、発熱量も低下する。

（第三実施形態）
図４は本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッド１の溝４の長手方向の部分断面模式図である。第一実施形態と異なる点は、ノズルプレート１０をアクチュエータ基板２の端面に接合することに代えて第一面Ｍ１とは反対側の第二面Ｍ２の側に設置する点である。その他の構成は第一実施形態と同様の構成を有する。従って第一実施形態と同様の構成については説明を省略する。

図４に示すように、アクチュエータ基板２の第二面Ｍ２の側にはノズルプレート１０が接合される。ノズルプレート１０は各チャンネル５のそれぞれに連通する複数のノズル１１を備える。アクチュエータ基板２及びカバープレート８の部分ＺＺより左側に、各チャンネル５を封止する封止部材を設置することができる。また、ノズル１１が中央になるようにカバープレート８とアクチュエータ基板２に、左右対称に２つの液体供給室９とこの２つの液体供給室９に対応して左右対称に２つの凹部７を形成することができる。そして、一方の液体供給室９から凹部７に液体を流入させ、凹部７から他方の液体供給室９に液体を流出させ、他方の液体供給室９から液体タンクに液体を戻す循環型のアクチュエータ基板２を構成することができる。

このように、アクチュエータ基板２の第一面Ｍ１に複数のチャンネル５が開口する凹部７を形成して駆動信号が印加される非駆動領域の壁を一部残しほとんどを削除したので、消費電力が低下する。これに伴って発熱量も低下し、アクチュエータ基板２の温度変化が小さくなり、吐出特性が安定する。また、凹部７からその内側面に開口する各チャンネル５に液体が供給されるので、非駆動領域の溝を介して液体が供給される場合よりも流路抵抗が低下する。更に、液滴は第二面Ｍ２側から吐出されるので、第一面Ｍ１側に駆動回路等を設置可能な空間を確保することができる。

（第四実施形態）
図５及び図６は本発明の第四実施形態に係る液体噴射ヘッド１の説明図であり、図５がアクチュエータ基板２の模式的な斜視図であり、図６が溝４の長手方向に沿った液体噴射ヘッド１の縦断面模式図である。第一実施形態と異なる部分は溝４がアクチュエータ基板２の前方端（−ｙ方向）から後方端（＋ｙ方向）に亘って形成されている点と、凹部７の底面が矩形形状を有する点である。以下、主に第一実施形態と異なる部分について説明する。

図５及び図６に示すように、アクチュエータ基板２は、その第一面Ｍ１の側に、壁３により挟まれる溝４からなるチャンネル５と、複数のチャンネル５の一方端が開口する凹部７と、凹部７よりも後方側（ｙ方向）の溝４’及び壁３’と、壁３’の上面である第一面Ｍ１に設置される複数の電極端子６とを有する。前方側の溝４と壁３をダイシングブレードにより研削する際にアクチュエータ基板２の後方端までストレートに研削する。そのために、第一実施形態のように凹部７の底面に円弧状底面ＢＣが形成されず、凹部７よりも後方側に溝４’と壁３’が形成される。

凹部７の底面には壁３及び壁３’に連続し、溝４及び溝４’の底面よりもわずかに突出する突条１４が形成される。凹部７を形成する際に、ダイシングブレードを溝４に直交する方向（ｘ方向）に相対的に移動させて研削するので、溝４と同じ深さの底面に堆積した配線１３を切断しないようにするために、この底面よりもわずかに浅く研削する。その結果、突条１４が形成される。

溝４を挟む壁３の両側面と溝４の底面には電極１２が形成され、溝４の底面が延長する凹部７の底面、溝４’の底面及び溝４’を挟む壁３’の側面には配線１３が形成され、壁３’の上面に設置した電極端子６に電気的に接続される。突条１４の両側面にも配線１３が形成される。図６に示すように、後方側の溝４’は封止材１７を設置して液体が後方側に漏洩することを防止する。その他の構成は第一実施形態と同様なので、説明を省略する。なお、封止材１７をカバープレート８の後方側端部の溝４’に設置したが、封止材１７を凹部７の後方側端部の溝４に設置して液体が後方側に漏洩することを防止してもよい。

これにより、凹部７の底面に円弧形状が残らないので、凹部７の溝方向の幅を短縮することができる。また、凹部７を形成して非駆動領域の壁を削除したので、消費電力が低下し、発熱量も低下して吐出特性が安定する。また、凹部７の側面に開口するチャンネル５に液体が供給されるので、流路抵抗が低下し各チャンネル５に液体が流れやすくなる。

なお、第一実施形態の説明において言及したように、凹部７のｘ方向の端部を接着剤により封止するように構成することができる。即ち、凹部７の形成の際にダイシングブレードをアクチュエータ基板２のｘ方向の両端面までストレートに移動して研削し、両端面に開口する開口部に接着剤を充填して閉塞する。このように凹部７を構成すれば、アクチュエータ基板２のｘ方向の長さも大幅に短縮することができる。

＜液体噴射ヘッドの製造方法＞
（第五実施形態）
図７〜図９は本発明の第五実施形態に係る液体噴射ヘッド１の製造方法を説明するための図である。図７は本発明の液体噴射ヘッド１の基本的な製造方法を表す工程図であり、図８及び図９は各工程の模式図である。同一の部分及び同一の機能を有する部分には同一の符号を使用した。

まず、基板形成工程Ｓ１において、図８（Ｓ１）に示すように、圧電体材料を含むアクチュエータ基板２を形成する。アクチュエータ基板２は、上面の第一面Ｍ１に対して上方に分極した圧電体層と下方に分極した圧電体層とを積層して接合する。つまり、図面上下に貼り合わされている二層の圧電体層の分極方向は互いに対向している。圧電体材料としてＰＺＴセラミックスを使用する。なお、絶縁基板の上に圧電体材料を積層した積層構造としてもよい。絶縁基板を使用すれば、隣接するチャンネル間において信号が漏れ出すクロストークを低減させることができる。

次に、感光性樹脂膜設置工程において、図８（Ｓａ）に示すように、アクチュエータ基板２の第一面Ｍ１に感光性樹脂膜２１を設置する。フィルム状の感光性樹脂を第一面Ｍ１に貼り付けてもよいし、コーター等により感光性樹脂材料を塗布し乾燥させて感光性樹脂膜２１としてもよい。次に、フォトプロセスにより感光性樹脂膜２１のパターニングを行い、第一面Ｍ１の電極端子を形成すべき領域から感光性樹脂膜２１を除去する。

次に、溝形成工程Ｓ２において、図８（Ｓ２1）及び図８（Ｓ２２）に示すように、アクチュエータ基板２の第一面Ｍ１に並列する複数の溝４を形成する。ダイシングブレード２２を降下させ、アクチュエータ基板２を相対的に移動させて溝４を形成する。その結果、溝４の端部はダイシングブレード２２の外径が転写されて円弧形状となる。このようにアクチュエータ基板２の第一面Ｍ１を研削して溝４を形成することにより、溝４と溝４の間に壁３が構成される。

なお、溝４の形成の際に既に第四実施形態において説明したように、アクチュエータ基板２の前方端から後方端に亘ってストレートに形成することができる。この場合は、カバープレート接合工程Ｓ６の後に、図６に示すように、カバープレート８の後方側端部の溝４’に、又は凹部７の後方側端部の溝４に封止材１７を設置して液体が後方側に漏洩すること防止する。

次に、導電膜形成工程Ｓ３において、図８（Ｓ３）に示すように、アクチュエータ基板２の感光性樹脂膜２１が形成される側に矢印で示すように導電材料を堆積する。この際に、複数の感光性樹脂膜２１の上面と、感光性樹脂膜２１が除去された第一面Ｍ１と、溝４の側面と底面に導電膜２３を堆積する。導電材料として、アルミニウム、ニッケル、クロム、金等の金属を使用することができる。

次に、凹部形成工程Ｓ４において、アクチュエータ基板２の第一面Ｍ１に凹部７を形成する。図８（Ｓ４１）はダイシングブレード２２を用いて第一面Ｍ１を研削している状態を表す上面模式図であり、図９（Ｓ４２）は溝４方向に直交する方向から見る断面模式図である。形成すべき凹部７の溝４方向の幅よりも厚みの薄いダイシングブレード２２を用いる。溝４の長手方向と直交する方向に複数の壁３を研削する。この場合に、ダイシングブレード２２を溝４の円弧形状の底面に達しない程度に降下させ、アクチュエータ基板２を相対的に移動させて研削する。溝４の円弧形状に沿って漸次浅く研削し、これを第一面Ｍ１に達するまで繰り返す。その結果、凹部７の底面には階段状の突条１４が形成される。

なお、図８（Ｓ４１）において、第一実施形態の説明において言及したようにダイシングブレード２２をアクチュエータ基板２の両端面までストレートに移動して研削することができる。そして、カバープレート接合工程Ｓ６の後に両端面に開口する開口部に接着剤を充填して閉塞する。このように凹部７を構成すれば、アクチュエータ基板２の溝４に直交する方向の長さを大幅に短縮することができる。

次に、電極形成工程Ｓ５において、図９（Ｓ５）に示すように、感光性樹脂膜２１を除去し、同時にその上の導電膜２３を除去してパターニングする（リフトオフ法）。その結果、溝４の側面と底面に電極１２が形成され、アクチュエータ基板２の後端の第一面Ｍ１に電極端子６が形成され、電極１２と電極端子６は凹部７の円弧状底面ＢＣと突条１４の側面に形成される配線１３により電気的に接続される。

次に、カバープレート接合工程Ｓ６において、図９（Ｓ６）に示すように、液体供給室９を有するカバープレート８を、液体供給室９を凹部７に連通させ、電極端子６を露出させ、複数の溝４の上部開口を覆ってアクチュエータ基板２に接合する。カバープレート８としては、アクチュエータ基板２と同程度の熱膨張係数を有する材料を使用することができる。例えば、アクチュエータ基板２と同じＰＺＴセラミックスを使用することができる。

次に、ノズルプレート接合工程Ｓ７において、図９（Ｓ７）に示すように、アクチュエータ基板２及びカバープレート８の前方端面（図面左側の端面）にノズルプレート１０を接合する。その後、各溝４に連通するノズル１１をレーザー光により開口させる。なお、予めノズル１１を形成しておき、その後にノズルプレート１０を接合してもよい。ノズルプレート１０はポリイミドフィルムを使用することができる。

次に、フレキシブル基板接着工程Ｓ８において、図９（Ｓ８）に示すように、フレキシブル基板１５に形成した配線とアクチュエータ基板２の後端の第一面Ｍ１に形成した電極端子６とを電気的に接続する。フレキシブル基板１５とアクチュエータ基板２との間に異方性導電フィルムを挟んで接着することにより配線と電極端子６とを電気的に接続する。

なお、凹部形成工程Ｓ４において、凹部７の溝方向の幅よりも薄いダイシングブレード２２を用いて溝４と直交する方向に複数回繰り返して研削したが、本発明はこの研削方法に限定されない。例えば、円弧状底面ＢＣと同じ外形を有する円筒状の研削ホイールを用いて一回の研削で凹部７を形成することも可能である。この場合は、突条１４は階段状ではなく円弧状底面ＢＣと同じ円弧状となる。

また、上記実施形態では電極のパターンをリフトオフ法により形成したが、本発明はこれに限定されない。アクチュエータ基板２の第一面Ｍ１に電極材料を堆積した後にフォトリソグラフィ及び導電膜のエッチングを行って電極を形成してもよい。また、本発明は、凹部形成工程Ｓ４の後に電極形成工程Ｓ５を行うことに限定されず、電極形成工程Ｓ５により電極を形成した後に凹部形成工程Ｓ４により凹部７を形成してもよい。

以上の通り、製造方法が簡単であり、複雑な方法で導電膜を形成することなく非駆動領域の壁を削減することができる。その結果、消費電力が低下し、発熱量も低下して吐出特性の安定した液体噴射ヘッドを製造することができる。

＜液体噴射装置＞
（第六実施形態）
図１０は本発明の第六実施形態に係る液体噴射装置２の模式的な斜視図である。液体噴射装置２は、液体噴射ヘッド１、１’を往復移動させる移動機構４０と、液体噴射ヘッド１、１’に液体を供給する流路部３５、３５’と、流路部３５、３５’に液体を供給する液体ポンプ３３、３３’及び液体タンク３４、３４’を備えている。各液体噴射ヘッド１、１’は複数の吐出溝を備え、各吐出溝に連通するノズルから液滴を吐出する。液体噴射ヘッド１、１’は既に説明した第一〜第三実施形態のいずれかを使用する。

液体噴射装置２は、紙等の被記録媒体４４を主走査方向に搬送する一対の搬送手段４１、４２と、被記録媒体４４に液体を吐出する液体噴射ヘッド１、１’と、液体噴射ヘッド１、１’を載置するキャリッジユニット４３と、液体タンク３４、３４’に貯留した液体を流路部３５、３５’に押圧して供給する液体ポンプ３３、３３’と、液体噴射ヘッド１、１’を主走査方向と直交する副走査方向に走査する移動機構４０を備えている。図示しない制御部は液体噴射ヘッド１、１’、移動機構４０、搬送手段４１、４２を制御して駆動する。

一対の搬送手段４１、４２は副走査方向に延び、ローラ面を接触しながら回転するグリッドローラとピンチローラを備えている。図示しないモータによりグリッドローラとピンチローラを軸周りに移転させてローラ間に挟み込んだ被記録媒体４４を主走査方向に搬送する。移動機構４０は、副走査方向に延びた一対のガイドレール３６、３７と、一対のガイドレール３６、３７に沿って摺動可能なキャリッジユニット４３と、キャリッジユニット４３を連結し副走査方向に移動させる無端ベルト３８と、この無端ベルト３８を図示しないプーリを介して周回させるモータ３９を備えている。

キャリッジユニット４３は、複数の液体噴射ヘッド１、１’を載置し、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４種類の液滴を吐出する。液体タンク３４、３４’は対応する色の液体を貯留し、液体ポンプ３３、３３’、流路部３５、３５’を介して液体噴射ヘッド１、１’に供給する。各液体噴射ヘッド１、１’は駆動信号に応じて各色の液滴を吐出する。液体噴射ヘッド１、１’から液体を吐出させるタイミング、キャリッジユニット４３を駆動するモータ３９の回転及び被記録媒体４４の搬送速度を制御することにより、被記録媒体４４上に任意のパターンを記録することできる。

１ 液体噴射ヘッド
２ アクチュエータ基板
３ 壁
４ 溝
５ チャンネル
６ 電極端子
７ 凹部
８ カバープレート
９ 液体供給室
１０ ノズルプレート
１１ ノズル
１２ 電極
１３ 配線
１４ 突条
１５ フレキシブル基板
Ｍ１ 第一面、Ｍ２ 第二面
ＢＣ 円弧状底面、ＢＴ 階段状底面

Claims (15)

1. 壁に挟まれる溝からなるチャンネルと、複数の前記チャンネルの一方端が開口する凹部と、前記チャンネルを駆動する駆動信号を伝達する電極端子とを第一面に有するアクチュエータ基板と、
   液体供給室を有し、前記液体供給室が前記凹部に対面し、前記電極端子を露出させ、複数の前記溝の開口を覆って前記第一面に接合されるカバープレートと、
   ノズルを有し、前記ノズルを前記チャンネルに連通させて前記アクチュエータ基板に接合されるノズルプレートと、を備える液体噴射ヘッド。
2. 前記壁の側面と前記溝の底面には電極が形成され、前記凹部の底面には配線が形成され、前記電極端子は前記配線を介して前記電極に電気的に接続される請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
3. 前記凹部の底面は、前記壁に連続し、前記壁の上部が除去されて残る突条を備え、
   前記突条の側面と隣接する突条間の底面に前記配線が形成される請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
4. 前記壁及び前記溝は、前記凹部を挟んで前記壁及び前記溝とは反対側の前記第一面に延設される請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
5. 前記壁は、前記第一面の垂直上方に分極した圧電体層と垂直下方に分極した圧電体層が積層される積層構造を備える請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
6. 前記アクチュエータ基板は、前記積層構造が非圧電体基板の上に接合される請求項５に記載の液体噴射ヘッド。
7. 前記溝は前記アクチュエータ基板の端部に開口し、
   前記ノズルプレートは、前記ノズルを前記溝に連通させて前記アクチュエータ基板の端部に接合される請求項１〜６のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
8. 前記ノズルプレートは、前記溝が形成される前記アクチュエータ基板の前記第一面とは反対側の第二面の側に設置され、前記ノズルが前記溝に連通する請求項１〜７のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
9. 前記第一面に接合され、前記電極端子に電気的に接続するフレキシブル基板を備える請求項１〜８のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
10. 請求項１に記載の液体噴射ヘッドと、
    前記液体噴射ヘッドを往復移動させる移動機構と、
    前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体供給管と、
    前記液体供給管に前記液体を供給する液体タンクと、を備える液体噴射装置。
11. 圧電体材料を含むアクチュエータ基板を形成する基板形成工程と、
    前記アクチュエータ基板の第一面に並列する複数の溝と前記溝を区画する壁を形成する溝形成工程と、
    前記アクチュエータ基板に導電材料を堆積し、複数の前記壁の上面と側面と前記溝の底面に導電膜を形成する導電膜形成工程と、
    前記溝の長手方向と交差する方向に複数の前記壁を研削し、前記溝に連通する凹部を形成する凹部形成工程と、
    前記導電膜をパターニングして前記壁の側面に電極を形成し、前記第一面に電極端子を形成する電極形成工程と、
    液体供給室を有するカバープレートを、前記液体供給室を前記凹部に連通させ、前記電極端子を露出させ、複数の前記溝の上部開口を覆って前記アクチュエータ基板に接合するカバープレート接合工程と、
    前記アクチュエータ基板にノズルプレートを接合するノズルプレート接合工程と、を備える液体噴射ヘッドの製造方法。
12. 前記凹部形成工程は、前記溝の底面を残し前記壁の上部を研削する工程である請求項１１に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
13. 前記基板形成工程は、前記第一面に対して上方に分極した圧電体基板と下方に分極した圧電体基板を積層して接合する工程である請求項１１又は１２に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
14. 前記溝形成工程の前に、前記第一面に感光性樹脂膜を設置する感光性樹脂膜設置工程を更に含み、
    前記電極形成工程は、前記感光性樹脂膜を除去するリフトオフ法により前記導電膜をパターニングする請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
15. 前記第一面にフレキシブル基板を接合し、前記フレキシブル基板に形成した配線と前記電極端子を電気的に接続するフレキシブル基板接合工程を更に含む請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。

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