JP2013132810A - 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】液体吐出面とは反対側に電極端子１０を設けて接続部の高さ制限を緩和させ、簡便な製造方法により製造可能な液体噴射ヘッド１を提供する。
【解決手段】ノズルプレート５と、アクチュエータ部２と、カバープレート３とが積層される積層構造を備え、アクチュエータ部２は、第一凹部６と、第一凹部６から離間し第一凹部６を挟むように設置される左及び右第二凹部７Ｌ、７Ｒと、第一凹部６と左及び右第二凹部７Ｌ、７Ｒ右の間に設置され、一方の端部が第一凹部６に開口し、他方の端部が左又は右第二凹部７Ｌ、７Ｒに開口するチャンネルが複数配列する左及び右チャンネル列９Ｌ、９Ｒを有し、左チャンネル列９Ｌと右チャンネル列９Ｒとは列方向にチャンネルピッチの１／２ずれる。
【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図形や文字を記録する、あるいは機能性薄膜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、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。インクの吐出の際には、液体噴射ヘッドや噴射した液体を記録する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。

特許文献１には、圧電材料から成るシートに多数の溝からなるインクチャンネルを形成したインクジェットヘッド６０が記載されている。図２０は特許文献１の図２に記載されるインクジェットヘッド６０の断面図である。インクジェットヘッド６０は、基板６２と圧電部材６５とカバー部材６４の積層構造を有する。基板６２の中央に供給口８１が形成され、供給口８１を挟むように排出口８２が形成される。基板６２の表面には圧電部材６５と枠部材６３が接着され、その上面にカバー部材６４が接着される。

圧電部材６５は互いに分極方向を対向させた２枚の圧電板７３が張り合わされて形成される。圧電部材６５には副走査方向（紙面に平行方向）に延びた複数本の微細な溝が研削形成され、主走査方向（紙面に垂直方向）に等間隔で並んだ複数の圧力室７４が形成される。圧力室７４（チャンネル）は隣接する一対の壁７５により区画され、一対の壁７５の対面する側面とその間の底部に連続して電極７６が形成され、更に基板６２の表面に形成される電気配線７７を介してＩＣ６６に電気的に接続される。カバー部材６４はフィルム９２と補強部材９４が接着剤を介して貼り合わされ、補強部材９４を圧電部材６５側にして圧電部材６５及び枠部材６３に接着される。補強部材９４及びフィルム９２には各圧力室７４に対応する開口９６及びノズル７２が形成される。

インクは基板６２の中央の供給口８１から供給され、複数の圧力室７４に流れ、更にインク室９０に流れて排出口８２から排出される。そして、ＩＣ６６から駆動パルスが電気配線７７を介して圧力室７４を挟む一対の壁７５の電極７６に印加されると、一対の壁７５はせん断変形して湾曲するように離反し、次に初期位置に復帰して圧力室７４内の圧力を高める。これに伴ってノズル７２からインク滴が吐出される。

ここで、各圧電部材６５は台形形状を有している。台形形状の傾斜面に電極が形成され、この傾斜面の電極が基板６２の表面に形成される電気配線７７と圧電部材６５の側面に形成される電極７６とを電気的に接続する。また、基板６２には、インク供給用の複数の供給孔８１やインク排出用の複数の排出孔８２が形成される。そのために、基板６２の表面の電気配線７７はこれらの供給孔８１や排出孔８２を逃げるように引き回されて形成される。特許文献２〜特許文献５にもほぼ同様の構造のインクジェットヘッドが記載されている。なお、特許文献４と特許文献５には２列のチャンネル列が列方向に半ピッチずれたインクジェットヘッドが記載されている。

特開２００９−１９６１２２号公報 特許第４６５８３２４号公報 特許第４２６３７４２号公報 特開２０１０−６９８５５号公報 特開２０１１−６２８６６号公報

特許文献１に記載されるインクジェットヘッド６０では、基板６２の表面に接着した圧電部材６５を台形状に傾斜加工する必要がある。更に、この台形状の傾斜面と両側面と基板６２の表面とに導電膜を形成し、両側面の導電膜を電気的に分離して電極７６を形成するとともに、基板６２上の導電膜をパターニングして多数の電気配線７７を形成する必要がある。しかし基板６２の表面には圧電部材６５が接着されて多数の突起物が存在する。また、加工すべき導電膜が傾斜している。そのために、フォトリソグラフィー及びエッチング法による微細加工が困難である。そこで、特許文献１ではレーザーパターニングにより電気配線７７を一本ずつ形成し、圧電部材６５の傾斜面ごとに傾斜面上の導電膜を電気的に分離している。このように電極の加工が線加工なので、位置合わせ等が複雑でかつ多大な時間を要する。また、基板６２の上に電気配線７７を形成した後に枠部材６３を設置するので、枠部材６３の位置合わせ、接着加工、また、枠部材６３の表面９４ａと台形状の圧電部材６５の表面の平坦化等、製造工程が極めて複雑となる。

また、特許文献１のインクジェットヘッド６０では、基板６２に対してインクの吐出側の表面９２ａの側に電気配線７７が形成され、ＩＣ６６が搭載される。カバー部材６４と被記録媒体との間は近接するので、ＩＣ６６の高さが制限される。また、ＩＣ６６と図示されない制御回路とをフレキシブル基板等により電気的に接続しなければならないが、その場合も高さが制限される。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、電極パターンの加工が容易であり、かつ、制御回路等との間の電気的接続部の高さ制限が緩和され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、第一凹部と、前記第一凹部から離間し前記第一凹部を挟むように設置される左右の第二凹部と、前記第一凹部と左右の前記第二凹部の間に設置され、一方の端部が前記第一凹部に開口し、他方の端部が左又は右の前記第二凹部に開口するチャンネルが複数配列する左右のチャンネル列と、左又は右の前記第二凹部よりも外周側の表面に設置され、左又は右の前記チャンネル列に駆動信号を伝達するための複数の電極端子からなる左右の電極端子列と、を備えるアクチュエータ部と、前記第一凹部に連通する第一液室と、左右の前記第二凹部にそれぞれ連通する左右の第二液室と、を備え、左右の前記電極端子列を露出させ、左右の前記チャンネル列を覆って前記アクチュエータ部に接合されるカバープレートと、左又は右の前記チャンネル列のチャンネルに連通するノズルの列からなる左右のノズル列を備え、前記カバープレートとは反対側の前記アクチュエータ部に接合されるノズルプレートと、を備え、左の前記チャンネル列と右の前記チャンネル列とは列方向にチャンネルピッチの１／２ずれていることとした。

また、前記アクチュエータ部は、前記第一凹部と左右の前記第二凹部の間が圧電材料から成り、左右の前記第二凹部よりも外周側が前記圧電材料より誘電率の小さい絶縁材料からなることとした。

また、前記チャンネルは前記第一凹部から左又は右の前記第二凹部まで延在する２つの壁により挟まれる溝からなり、左又は右の前記チャンネル列は複数の前記壁により区画される複数の前記溝の配列からなり、前記壁の側面には駆動電極が設置されることとした。

また、前記電極端子と前記駆動電極とは左又は右の前記第二凹部の底部に設置される配線電極を介して電気的に接続されることとした。

また、左又は右の前記第二凹部の底面は、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、前記配線電極は、前記突条の側面と隣接する前記突条の間の底面とに形成されることとした。

また、複数の前記溝は左右の前記第二凹部よりも前記アクチュエータ部の外周端側まで延設されることとした。

また、前記アクチュエータ部の端部側の表面に接合され、左右の前記電極端子列にそれぞれ電気的に接続する左右のフレキシブル基板を備えることとした。

また、前記チャンネルの長手方向は前記チャンネル列の列方向に対して直交することとした。

また、左の前記ノズル列と右の前記ノズル列とは列方向にノズルピッチの１／２ずれていることとした。

また、前記アクチュエータ部は、表面に対して上方向に分極した圧電材料と下方向に分極した圧電材料とが積層される積層構造を含むこととした。

また、前記チャンネルは貫通孔を介して前記ノズルに連通することとした。

また、前記アクチュエータ部はベースプレートを備え、前記貫通孔は前記ベースプレートに形成されることとした。

本発明の液体噴射装置は、上記いずれか一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、ベースプレートに貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、圧電材料を含むアクチュエータ部を形成するアクチュエータ部形成工程と、前記アクチュエータ部を前記ベースプレートに接合する接合工程と、前記アクチュエータ部の前記ベースプレートとは反対側に並列する複数の溝と前記溝を区画する壁を形成し、並列する複数の溝からなり互いに離間し列方向にチャンネルピッチの１／２ずれた左右のチャンネル列を構成する溝形成工程と、前記アクチュエータ部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、複数の前記溝に連通する第一凹部と、前記第一凹部から左又は右の前記チャンネル列を介して前記第一凹部を挟むように左右の第二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駆動電極を形成し、前記アクチュエータ部の表面に電極端子を形成する電極形成工程と、第一液室と左右の第二液室を有するカバープレートを、前記第一液室を前記第一凹部に、左右の前記第二液室を左右の前記第二凹部にそれぞれ連通させ、前記電極端子を露出させ、左右の前記チャンネル列を覆って前記アクチュエータ部に接合するカバープレート接合工程と、前記ベースプレートの前記アクチュエータ部とは反対側を研削する研削工程と、前記ベースプレート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、前記第一凹部を形成する際に前記溝の底面まで研削し、左右の前記第二凹部を形成する際に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、前記アクチュエータ部形成工程は、基板面に対して上方に分極した圧電材料と下方に分極した圧電材料を積層して接合する工程であることとした。

また、前記アクチュエータ部形成工程は、前記圧電材料よりも誘電率の小さい絶縁材料からなる絶縁体基板の左右の前記チャンネル列となる領域に前記圧電材料からなる圧電体基板を嵌め込んで前記アクチュエータ部を形成する工程であることとした。

また、前記溝形成工程の前に、前記アクチュエータ部の前記ベースプレートとは反対側の表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のパターニングすることとした。

また、前記溝形成工程は、前記ベースプレートに達する深さに形成する工程であることとした。

また、前記溝形成工程は、左右の前記第二凹部よりも前記アクチュエータ部の外周端側まで延長して形成する工程であることとした。

また、前記アクチュエータ部の表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電極と前記電極端子と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、ノズルプレートと、ベースプレートと、アクチュエータ部とカバープレートとが積層する積層構造を有する。アクチュエータ部は、第一凹部と、第一凹部から離間し第一凹部を挟むように設置される左右の第二凹部と、第一凹部と左右の第二凹部の間に設置され、一方の端部が第一凹部に開口し、他方の端部が左又は右の第二凹部に開口するチャンネルが複数配列する左右のチャンネル列と、左又は右の第二凹部よりも外周側の表面に設置され、左又は右のチャンネル列に駆動信号を伝達するための複数の電極端子からなる左右の電極端子列と、を備える。

カバープレートは、第一凹部に連通する第一液室と、左右の第二凹部にそれぞれ連通する左右の第二液室と、を備え、左右の電極端子列を露出させ、左右のチャンネル列を覆ってアクチュエータ部に接合される。ノズルプレートは、左又は右のチャンネル列のチャンネルに連通するノズルの列からなる左右のノズル列を備え、前記カバープレートとは反対側の前記アクチュエータ部に接合される。そして、アクチュエータ部の左のチャンネル列と右のチャンネル列とは列方向にチャンネルピッチの１／２ずれている。

これにより、液体吐出面とは反対側に電極端子が設置されるので、外部回路との間の接続に高さの制限を設ける必要がない。また、配線電極を形成する際に一括してパターニングすることができるので、製造方法が容易となる。

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部分分解斜視図である。 本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッドのカバープレートを除いた液体噴射ヘッドの上面模式図である。 本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッドの左及び右フレキシブル基板を追加記載した部分ＡＡの縦断面模式図である。 本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッドの配線電極を説明するための図である。 本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッドの模式的な部分分解斜視図である。 本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッドの模式的な部分分解斜視図である。 本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッドのカバープレートを除いた液体噴射ヘッドの上面模式図である。 本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッドの左及び右フレキシブル基板を追加記載した部分ＡＡの縦断面模式図である。 本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッドの配線電極を説明するための図である。 本発明の第四実施形態に係る液体噴射ヘッドのチャンネル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模式的な斜視図である。 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。 本発明の第七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。 本発明の第七実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法の各工程を説明するための図である。 本発明の第七実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法の各工程を説明するための図である。 本発明の第七実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法の各工程を説明するための図である。 本発明の第七実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法の各工程を説明するための図である。 本発明の第七実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法の各工程を説明するための図である。 本発明の第八実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法の説明するためのアクチュエータ部の模式的な部分斜視図である。 従来から公知のインクジェットヘッドの断面図である。

＜液体噴射ヘッド＞
（第一実施形態）
図１〜図４は本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッド１を説明するための図である。図１は液体噴射ヘッド１の模式的な部分分解斜視図であり、図２はカバープレート３を除いた液体噴射ヘッド１の上面模式図であり、図３は左及び右フレキシブル基板２１Ｌ、２１Ｒを追加記載した部分ＡＡの縦断面模式図であり、図４は配線電極１７を説明するための図であり、カバープレート３を除いた液体噴射ヘッド１の右端部の部分斜視図である。図１及び図４では封止材２４とフレキシブル基板２１を省略し、図２ではフレキシブル基板２１を省略している。なお、以下の実施形態の説明において、“左”と“右”は第一凹部６又は第一液室１２を挟んで一方の側と他方の側を指し、特定角度から見たときの左と右の側や位置に限定されない。

図１〜図３に示すように、液体噴射ヘッド１は、液滴吐出用の左及び右チャンネル８Ｌ、８Ｒが構成されるアクチュエータ部２と、左及び右チャンネル８Ｌ、８Ｒの一方の側の開口を塞ぐカバープレート３と、アクチュエータ部２に接合される液滴吐出用のノズルプレート５とを備える。

アクチュエータ部２は、第一凹部６と、この第一凹部６から離間し、第一凹部６を挟むように設置される左及び右第二凹部７Ｌ、７Ｒと、第一凹部６と左第二凹部７Ｌの間に設置され、一方の端部が第一凹部６に開口し、他方の端部が左第二凹部７Ｌに開口する左チャンネル８Ｌが複数配列する左チャンネル列９Ｌと、第一凹部６と右第二凹部７Ｒの間に設置され、一方の端部が第一凹部６に開口し、他方の端部が右第二凹部７Ｒに開口する右チャンネル８Ｒが複数配列する右チャンネル列９Ｒとを備える。

図２に示すように、左チャンネル列９Ｌと右チャンネル列９ＲとはチャンネルピッチをＰとして列方向（ｘ方向）に半ピッチ（Ｐ／２）ずれている。アクチュエータ部２は、左第二凹部７Ｌよりも外周側の表面Ｈに設置され、左チャンネル列９Ｌに駆動信号を伝達するための複数の左電極端子１０Ｌからなる左電極端子列１１Ｌと、右第二凹部７Ｒよりも外周側の表面Ｈに設置され、右チャンネル列９Ｒに駆動信号を伝達するための複数の右電極端子１０Ｒからなる右電極端子列１１Ｒとを備える。

アクチュエータ部２は、分極処理が施された圧電材料を使用することができる。圧電材料として例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）セラミックスを使用する。アクチュエータ部２は、表面に対して上方向（＋ｚ方向）に分極した圧電材料と下方向（−ｚ方向）に分極した圧電材料とが積層される積層構造とすることができる。左チャンネル８Ｌは、第一凹部６から左第二凹部７Ｌまで延在する２つの壁１９により挟まれる溝１８からなり、左チャンネル列９Ｌは複数の壁１９により区画される複数の溝１８の配列からなる。右チャンネル８Ｒは、第一凹部６から右第二凹部７Ｒまで延在する２つの壁１９により挟まれる溝１８からなり、右チャンネル列９Ｒは複数の壁１９により区画される複数の溝１８の配列からなる。更に、左右のチャンネル８Ｌ、８Ｒを構成する各溝１８は、左右の第二凹部７Ｌ、７Ｒよりもアクチュエータ部２の外周端側まで延設される。

左右のチャンネル８Ｌ、８Ｒを構成する各壁１９の側面には駆動電極１６が設置される。左右の第二凹部７Ｌ、７Ｒは、複数の壁１９の一部である突条２２を残して除去した領域からなる。そのため、突条２２の側面と壁１９の側面、及び、アクチュエータ部２の外周端側の壁１９’の側面とが連続する。第一凹部６は、複数の壁１９の全部を除去し、その底面に突条２２が残されない。左チャンネル列９Ｌの各左チャンネル８Ｌは、第一凹部６と左第二凹部７Ｌに開口する。同様に、右チャンネル列９Ｒの各右チャンネル８Ｒは、第一凹部６と右第二凹部７Ｒに開口する。

カバープレート３は、第一凹部６に連通する第一液室１２と、左第二凹部７Ｌに連通する左第二液室１３Ｌと、右第二凹部７Ｒに連通する右第二液室１３Ｒとを備え、左電極端子列１１Ｌと右電極端子列１１Ｒを露出させ、左チャンネル列９Ｌと右チャンネル列９Ｒを覆ってアクチュエータ部２の表面Ｈに接合される。カバープレート３として、熱膨張係数がアクチュエータ部２と同程度とすることが好ましい。例えば、カバープレート３として、アクチュエータ部２と同じ材料の圧電材料を使用することができる。

ノズルプレート５は、左チャンネル列９Ｌの各左チャンネル８Ｌにそれぞれ連通する複数の左ノズル１４Ｌからなる左ノズル列１５Ｌと、右チャンネル列９Ｒの各右チャンネル８Ｒにそれぞれ連通する複数の右ノズル１４Ｒからなる右ノズル列１５Ｒとを備え、ベースプレート４に接合される。ノズルプレート５としてポリイミドフィルムを使用することができる。また、ポリイミドフィルムよりも剛性の高いセラミックス材料やガラス材料、その他の無機材料を使用することができる。

アクチュエータ部２の左外周端側の表面Ｈに左フレキシブル基板２１Ｌが設置され、左フレキシブル基板２１Ｌに形成される左配線２３Ｌと左電極端子１０Ｌが図示しない異方性導電材を介して電気的に接続される。同様に、アクチュエータ部２の右外周端側の表面Ｈに右フレキシブル基板２１Ｒが設置され、右フレキシブル基板２１Ｒに形成される配線２３Ｒと右電極端子１０Ｒが図示しない異方性導電材を介して電気的に接続される。

図１及び図３に示すように、左及び右第二凹部７Ｌ、７Ｒの底面Ｇ、即ちノズルプレート５の上面に壁１９及び壁１９’に連続する突条２２が残されている。これは、左及び右第二凹部７Ｌ、７Ｒを形成する際に、ダイシングブレード（ダイヤモンドホイールとも言う。）の外周が底面Ｇに達しないようにして壁１９を研削し、底面Ｇに堆積した導電膜の切断を防ぐためである。図４に示すように、壁１９’の上端面に形成される右電極端子１０Ｒと右チャンネル８Ｒの壁１９の側面に形成される駆動電極１６とは、右チャンネル８Ｒの溝１８の底面Ｇに形成される配線電極１７と、溝１８の底面Ｇに連続する右第二凹部７Ｒの底面Ｇと突条２２の側面に形成される配線電極１７と、外周部の壁１９’が構成する溝の底面と壁１９’の側面に形成される配線電極１７を介して電気的に接続される。壁１９’の左電極端子１０Ｌと左チャンネル８Ｌの壁１９の側面に形成される駆動電極１６との間も同様に電気的に接続される。

更に、図３に示すように、左及び右第二凹部７Ｌ、７Ｒのアクチュエータ部２の外周側に封止材２４が設置され、左及び右チャンネル８Ｌ，８Ｒや左及び右第二凹部７Ｌ、７Ｒに充填される液体が外部に漏洩するのを防止する。なお、封止材２４は図３に示される位置に限定されず、カバープレート３の端部側に設置してもよい。

この液体噴射ヘッド１は次のように動作する。図示しない液体タンクからカバープレート３の第一液室１２に液体を供給する。液体は第一凹部６に流入し、第一凹部６から左及び右チャンネル列９Ｌ、９Ｒの対応するチャンネル８に充填される。更に、液体は左第二凹部７Ｌ及び右第二凹部７Ｒから左第二液室１３Ｌ及び右第二液室１３Ｒのそれぞれに流出し、図示しない液体タンクに戻される。次に、図示しない制御回路から左及び右電極端子列１１Ｌ、１１Ｒのそれぞれの電極端子１０Ｌ、１０Ｒに駆動信号が与えられると、配線電極１７を介して対応するチャンネル８の駆動電極１６に駆動信号が伝達される。その駆動信号に応じて、壁１９に電界が印加され、壁１９が変形して、対応するそれぞれのノズル１４Ｌ、１４Ｒから液滴が吐出される。

このように、チャンネルの構造や液体の流れが左右対称になるように構成したので、左ノズル列１５Ｌから吐出される液滴の吐出条件と右ノズル列１５Ｒから吐出される液滴の吐出条件を一致させることができる。また、チャンネルを構成するための溝１８を、アクチュエータ部２の第一凹部６から外周端までストレートに形成したので、第一凹部６を除いてダイシングブレードの外形形状の影響を受けることなく液体噴射ヘッド１を小型化することができる。また、液滴が吐出される側とは反対側のアクチュエータ部２の表面Ｈに左及び右電極端子列１１Ｌ、１１Ｒを設けたので、外部回路との間の接続に高さ制限を設ける必要がなく、左及び右電極端子列１１Ｌ、１１Ｒに設置する左及び右フレキシブル基板２１Ｌ、２１Ｒやその他の素子に対する厚さの制限が大幅に緩和される。

なお、本実施形態においては、左右のチャンネル８Ｌ、８Ｒの長手方向（ｙ方向）、即ちチャンネル８を構成する各溝１８の長手方向は左右のチャンネル列９Ｌ、９Ｒの列方向（ｘ方向）に対して直交する。そして、左チャンネル列９Ｌと右チャンネル列９Ｒは列方向に半ピッチ（Ｐ／２）ずれている。各チャンネル８の長手方向の中間の位置にノズル１４を設置すれば、左ノズル列１５Ｌと右ノズル列１５Ｒとは列方向（ｘ方向）にノズルピッチＰの１／２ずれる。従って、液体噴射ヘッド１の走査方向をチャンネル８の長手方向（ｙ方向）に設定することにより、左ノズル列１５Ｌの左ノズル１４Ｌから吐出して記録する記録ドットの中間の位置に右ノズル列１５Ｒの右ノズル１４Ｒから吐出して記録ドットを記録することができ、記録密度を２倍に向上させることができる。

また、本実施形態においては、互いに反対方向に分極した圧電体材料を積層してアクチュエータ部２を構成したが、本発明はこのアクチュエータ部２の構成に限定されない。アクチュエータ部２として、第一凹部６と左及び右第二凹部７Ｌ、７Ｒの間の壁１９を圧電材料とし、左及び右第二凹部７Ｌ、７Ｒよりも外周側を上記圧電材料よりも誘電率の小さい絶縁材料とすることができる。このように構成すれば、高価な圧電材料の使用量を減少させて製造コストを削減することができる。また、圧電材料上に配線電極や電極端子列が形成されないので電極間の容量が低下し、消費電力が大幅に低減する。なお、絶縁材料として、マシナブルセラミックスやアルミナセラミックス、二酸化ケイ素等の低誘電率材料を使用することができる。

（第二実施形態）
図５は、本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッド１の説明図であり、図５（ａ）が液体噴射ヘッド１の模式的な部分分解斜視図であり、図５（ｂ）が図２のＡＡ部分に相当する断面模式図である。第一実施形態と異なる部分は、チャンネル８を構成する溝１８の底面や第一凹部６及び左及び右第二凹部７Ｌ、７Ｒの底面にアクチュエータ部２が残されており、チャンネル８は残されたアクチュエータ部２に形成される貫通孔２０を介してノズル１４に連通する点である。その他の構成は第一実施形態と同様である。同一の部分または同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。

溝１８の底部にアクチュエータ部２が残るようにアクチュエータ部２を研削する。そして、残したアクチュエータ部２を裏面側から研削して薄くし、チャンネル８に連通する貫通孔２０をサンドブラスト等により形成する。このように、溝１８の底部にアクチュエータ部２を残すことにより、第一及び第二液体室１２、１３を形成する際に壁１９が安定し、製造が容易となる。その他は第一実施形態と同様なので説明を省略する。

（第三実施形態）
図６〜図９は本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッド１を説明するための図である。図６は液体噴射ヘッド１の模式的な部分分解斜視図であり、図７はカバープレート３を除いた液体噴射ヘッド１の上面模式図であり、図８は左及び右フレキシブル基板２１Ｌ、２１Ｒを追加記載した部分ＡＡの縦断面模式図であり、図９は配線電極１７を説明するための図であり、カバープレート３を除いた液体噴射ヘッド１の右端部の部分斜視図である。図６及び図９では封止材２４とフレキシブル基板２１を省略し、図７ではフレキシブル基板２１を省略している。

図６〜図８に示すように、液体噴射ヘッド１は、液滴吐出用の左及び右チャンネル８Ｌ、８Ｒが構成されるアクチュエータ部２と、左及び右チャンネル８Ｌ、８Ｒの一方の側の開口を塞ぐカバープレート３と、ベースプレート４に接合される液滴吐出用のノズルプレート５とを備える。アクチュエータ部２は、カバープレート３とは反対側のノズルプレート５の側にベースプレート４を備える。（なお、ベースプレート４はアクチュエータ部２に含まれるが、以下の説明においては便宜上ベースプレート４を除いた部分をアクチュエータ部２とし、アクチュエータ部２とベースプレート４とを別体として説明する。）

アクチュエータ部２は、第一凹部６と、この第一凹部６から離間し、第一凹部６を挟むように設置される左及び右第二凹部７Ｌ、７Ｒと、第一凹部６と左第二凹部７Ｌの間に設置され、一方の端部が第一凹部６に開口し、他方の端部が左第二凹部７Ｌに開口する左チャンネル８Ｌが複数配列する左チャンネル列９Ｌと、第一凹部６と右第二凹部７Ｒの間に設置され、一方の端部が第一凹部６に開口し、他方の端部が右第二凹部７Ｒに開口する右チャンネル８Ｒが複数配列する右チャンネル列９Ｒとを備える。

図７に示すように、左チャンネル列９Ｌと右チャンネル列９ＲとはチャンネルピッチをＰとして列方向（ｘ方向）に半ピッチ（Ｐ／２）ずれている。アクチュエータ部２は、左第二凹部７Ｌよりも外周側の表面Ｈに設置され、左チャンネル列９Ｌに駆動信号を伝達するための複数の左電極端子１０Ｌからなる左電極端子列１１Ｌと、右第二凹部７Ｒよりも外周側の表面Ｈに設置され、右チャンネル列９Ｒに駆動信号を伝達するための複数の右電極端子１０Ｒからなる右電極端子列１１Ｒとを備える。

アクチュエータ部２は、分極処理が施された圧電材料を使用することができる。圧電材料として例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）セラミックスを使用する。アクチュエータ部２は、表面に対して上方向（＋ｚ方向）に分極した圧電材料と下方向（−ｚ方向）に分極した圧電材料とが積層される積層構造とすることができる。左チャンネル８Ｌは、第一凹部６から左第二凹部７Ｌまで延在する２つの壁１９により挟まれる溝１８からなり、左チャンネル列９Ｌは複数の壁１９により区画される複数の溝１８の配列からなる。右チャンネル８Ｒは、第一凹部６から右第二凹部７Ｒまで延在する２つの壁１９により挟まれる溝１８からなり、右チャンネル列９Ｒは複数の壁１９により区画される複数の溝１８の配列からなる。更に、左右のチャンネル８Ｌ、８Ｒを構成する各溝１８は、左右の第二凹部７Ｌ、７Ｒよりもアクチュエータ部２の外周端側まで延設される。

左右のチャンネル８Ｌ、８Ｒを構成する各壁１９の側面には駆動電極１６が設置される。左右の第二凹部７Ｌ、７Ｒは、複数の壁１９の一部である突条２２を残して除去した領域からなる。そのため、突条２２の側面と壁１９の側面、及び、アクチュエータ部２の外周端側の壁１９’の側面とが連続する。第一凹部６は、複数の壁１９の全部を除去し、その底面に突条２２が残されない。左チャンネル列９Ｌの各左チャンネル８Ｌは、第一凹部６と左第二凹部７Ｌに開口する。同様に、右チャンネル列９Ｒの各右チャンネル８Ｒは、第一凹部６と右第二凹部７Ｒに開口する。

カバープレート３は、第一凹部６に連通する第一液室１２と、左第二凹部７Ｌに連通する左第二液室１３Ｌと、右第二凹部７Ｒに連通する右第二液室１３Ｒとを備え、左電極端子列１１Ｌと右電極端子列１１Ｒを露出させ、左チャンネル列９Ｌと右チャンネル列９Ｒを覆ってアクチュエータ部２の表面Ｈに接合される。カバープレート３として、熱膨張係数がアクチュエータ部２と同程度とすることが好ましい。例えば、カバープレート３として、アクチュエータ部２と同じ材料の圧電材料を使用することができる。

ベースプレート４は、左チャンネル列９Ｌの各左チャンネル８Ｌにそれぞれ連通する複数の貫通孔２０Ｌと、右チャンネル列９Ｒの各右チャンネル８Ｒにそれぞれ連通する複数の貫通孔２０Ｒとを備え、カバープレート３とは反対側のアクチュエータ部２に接合される。

ベースプレート４として、マシナブルセラミックス、ＰＺＴセラミックス、酸化シリコン、酸化アルミニウム（アルミナ）、窒化アルミニウム等のセラミックス材を使用することができる。マシナブルセラミックスとしては、例えばマセライト、マコール、ホトベール、シェイパル（以上いずれも登録商標）等を使用することができる。特に、マシナブルセラミックスは、研削加工が容易であり、熱膨張係数をアクチュエータ部２と同等とすることができる。そのため、温度変化に対してアクチュエータ部２が反る、或いは割れることがなく、信頼性の高い液体噴射ヘッド１を構成することができる。加えて、マシナブルセラミックスを使用すれば圧電材料よりも誘電率が小さいので、隣接するチャンネル間で発生するクロストークを低減させることができる。

ノズルプレート５は、貫通孔２０Ｌを介して左チャンネル列９Ｌの各左チャンネル８Ｌにそれぞれ連通する複数の左ノズル１４Ｌからなる左ノズル列１５Ｌと、貫通孔２０Ｒを介して右チャンネル列９Ｒの各右チャンネル８Ｒにそれぞれ連通する複数の右ノズル１４Ｒからなる右ノズル列１５Ｒとを備え、ベースプレート４に接合される。ノズルプレート５としてポリイミドフィルムを使用することができる。

アクチュエータ部２の左外周端側の表面Ｈに左フレキシブル基板２１Ｌが設置され、左フレキシブル基板２１Ｌに形成される左配線２３Ｌと左電極端子１０Ｌが図示しない異方性導電材を介して電気的に接続される。同様に、アクチュエータ部２の右外周端側の表面Ｈに右フレキシブル基板２１Ｒが設置され、右フレキシブル基板２１Ｒに形成される配線２３Ｒと右電極端子１０Ｒが図示しない異方性導電材を介して電気的に接続される。

図６及び図８に示すように、左及び右第二凹部７Ｌ、７Ｒの底面Ｇに壁１９及び壁１９’に連続する突条２２が残されている。これは、左及び右第二凹部７Ｌ、７Ｒを形成する際に、ダイシングブレード（ダイヤモンドホイールとも言う。）の外周が底面Ｇに達しないようにして壁１９を研削し、底面Ｇに堆積した導電膜の切断を防ぐためである。図９に示すように、壁１９’の上端面に形成される右電極端子１０Ｒと右チャンネル８Ｒの壁１９の側面に形成される駆動電極１６とは、右チャンネル８Ｒの溝１８の底面Ｇに形成される配線電極１７と、溝１８の底面Ｇに連続する右第二凹部７Ｒの底面Ｇと突条２２の側面に形成される配線電極１７と、外周部の壁１９’が構成する溝の底面と壁１９’の側面に形成される配線電極１７を介して電気的に接続される。壁１９’の左電極端子１０Ｌと左チャンネル８Ｌの壁１９の側面に形成される駆動電極１６との間も同様に電気的に接続される。

更に、図８に示すように、左及び右第二凹部７Ｌ、７Ｒのアクチュエータ部２の外周側に封止材２４が設置され、左及び右チャンネル８Ｌ，８Ｒや左及び右第二凹部７Ｌ、７Ｒに充填される液体が外部に漏洩するのを防止する。なお、封止材２４は図８に示される位置に限定されず、カバープレート３の端部側に設置してもよい。この液体噴射ヘッド１の動作は第一実施形態と同様なので説明を省略する。

このように、チャンネルの構造や液体の流れが左右対称になるように構成したので、左ノズル列１５Ｌから吐出される液滴の吐出条件と右ノズル列１５Ｒから吐出される液滴の吐出条件を一致させることができる。また、チャンネルを構成するための溝１８を、アクチュエータ部２の第一凹部６から外周端までストレートに形成したので、第一凹部６を除いてダイシングブレードの外形形状の影響を受けることなく液体噴射ヘッド１を小型化することができる。また、液滴が吐出される側とは反対側のアクチュエータ部２の表面Ｈに左及び右電極端子列１１Ｌ、１１Ｒを設けたので、外部回路との間の接続に高さ制限を設ける必要がなく、左及び右電極端子列１１Ｌ、１１Ｒに設置する左及び右フレキシブル基板２１Ｌ、２１Ｒやその他の素子に対する厚さの制限が大幅に緩和される。

なお、本実施形態においては、左右のチャンネル８Ｌ、８Ｒの長手方向（ｙ方向）、即ちチャンネル８を構成する各溝１８の長手方向は左右のチャンネル列９Ｌ、９Ｒの列方向（ｘ方向）に対して直交する。そして、左チャンネル列９Ｌと右チャンネル列９Ｒは列方向に半ピッチ（Ｐ／２）ずれている。各チャンネル８の長手方向の中間の位置にノズル１４を設置すれば、左ノズル列１５Ｌと右ノズル列１５Ｒとは列方向（ｘ方向）にノズルピッチＰの１／２ずれる。従って、液体噴射ヘッド１の走査方向をチャンネル８の長手方向（ｙ方向）に設定することにより、左ノズル列１５Ｌの左ノズル１４Ｌから吐出して記録する記録ドットの中間の位置に右ノズル列１５Ｒの右ノズル１４Ｒから吐出して記録ドットを記録することができ、記録密度を２倍に向上させることができる。

また、本実施形態においては、互いに反対方向に分極した圧電体材料を積層してアクチュエータ部２を構成したが、本発明はこのアクチュエータ部２の構成に限定されない。アクチュエータ部２として、第一凹部６と左及び右第二凹部７Ｌ、７Ｒの間の壁１９を圧電材料とし、左及び右第二凹部７Ｌ、７Ｒよりも外周側を上記圧電材料よりも誘電率の小さい絶縁材料とすることができる。このように構成すれば、高価な圧電材料の使用量を減少させて製造コストを削減することができる。また、圧電材料上に配線電極や電極端子列が形成されないので電極間の容量が低下し、消費電力が大幅に低減する。なお、絶縁材料として、マシナブルセラミックスやアルミナセラミックス、二酸化ケイ素等の低誘電率材料を使用することができる。

（第四実施形態）
図１０は、本発明の第四実施形態に係る液体噴射ヘッド１のチャンネル８の長手方向に沿った縦断面模式図である（図７の部分ＡＡに相当する）。第三実施形態と異なる部分は、左及び右第二凹部７Ｌ、７Ｒの底面が円弧形状を有する点であり、その他の点、例えば左チャンネル列９Ｌと右チャンネル列９Ｒとは列方向にチャンネルピッチＰのＰ／２ずれている点等は第三実施形態と同様である。従って、以下、異なる部分について説明する。同一の部分または同一の機能を有する部分には同一の符号を付した。

図１０に示すように、左第二凹部７Ｌの底部は、左チャンネル８Ｌの溝１８の底面Ｇに連続する円弧状底面と、この円弧状底面よりも上部に突出する突条２２を備えている。この円弧形状は、左チャンネル８Ｌをダイシングブレードにより形成する際に、ダイシングブレードの外形形状が転写されるためである。右チャンネル８Ｒの底部も同様に、円弧状底面とこの円弧状底面よりも上部に突出する突条２２を備える。突条２２の上端は、図１０では滑らかな円弧となっているが実際は階段状に形成される。その理由は、左又は右第二凹部７Ｌ、７Ｒの幅よりも肉厚の薄いダイシングブレードを溝１８の長手方向に直交する方向に複数回走査して壁１９を研削し、左及び右第二凹部７Ｌ，７Ｒを形成するからである。

左及び右第二凹部７Ｌ、７Ｒの底部は液体の流れに沿って漸次浅くなる傾斜を有する。そのため、第三実施形態のように底部が矩形形状の場合と比較して液体が滞留せず、チャンネル８から左又は右第二液室１３Ｌ、１３Ｒへの液体の流れがスムーズとなる。そのため、液体噴射ヘッドの内部のクリーニングや液体の交換が容易となる。また、液体に混入する気泡がチャンネルの近傍に滞留し難くなるので、吐出特性が安定する。なお、本第四実施形態は第三実施形態と比較して封止材２４を設置する必要はないが、左及び右第二液室１３Ｌ、１３Ｒの底面にダイシングブレードの外形形状が転写されるので、溝１８方向の幅が第三実施形態の場合よりも長くなる。例えば、溝１８の深さを３５０μｍとして左及び右第二凹部７Ｌ、７Ｒの溝１８方向の幅が４ｍｍ〜６ｍｍとなる。

（第五実施形態）
図１１は本発明の第五実施形態に係る液体噴射ヘッド１の模式的な斜視図である。図１１（ａ）は液体噴射ヘッド１の全体斜視図であり、図１１（ｂ）は液体噴射ヘッド１の内部斜視図である。

図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、液体噴射ヘッド１はノズルプレート５とベースプレート４と複数の壁１９'を含むアクチュエータ部２とカバープレート３と流路部材２５との積層構造を備える。ノズルプレート５とベースプレート４とアクチュエータ部２とカバープレート３の積層構造は第一又は第四実施形態と同じである。ノズルプレート５とベースプレート４とアクチュエータ部２はｙ方向の幅がカバープレート３と流路部材２５のｙ方向の幅よりも長く、カバープレート３は両側の壁１９’が露出するようにアクチュエータ部２の上面に接合される。両側の複数の壁１９’はｘ方向に並列に配列し、その上面には図示しない複数の電極端子からなる左及び右電極端子列が形成される。カバープレート３は第一凹部に連通する第一液室１２と左及び右第二凹部に連通する左及び右第二液室１３Ｌ、１３Ｒとを備える。

流路部材２５は、カバープレート３側の表面に開口する凹部からなる図示しない液体供給室と液体排出室を備え、カバープレート３とは反対側の表面に液体供給室に連通する供給継手２７ａと液体排出室に連通する排出継手２７ｂとを備える。流路部材２５の液体供給室は第一液室１２に連通し、液体排出室は左及び右第二液室に連通する。

左及び右フレキシブル基板２１Ｌ、２１Ｒは両側の壁１９’の上面にそれぞれ接合される。左及び右フレキシブル基板２１Ｌ、２１Ｒには図示しない多数の配線電極が形成され、両側の壁１９’の上面に形成される図示しない左及び右電極端子列と電気的に接続される。左及び右フレキシブル基板２１Ｌ、２１Ｒはその表面に駆動回路としてのドライバＩＣ２８や接続コネクタ２９を備える。ドライバＩＣ２８は、接続コネクタ２９から入力した信号に基づいて図示しないチャンネル８を駆動するための駆動信号を生成し、図示しない左及び右電極端子列を介して図示しない駆動電極に供給する。

ベース３０はノズルプレート５、ベースプレート４、アクチュエータ部２、カバープレート３及び流路部材２５の積層体を収納する。ベース３０の下面にノズルプレート５の液体噴射面が露出する。左及び右フレキシブル基板２１Ｌ、２１Ｒはベース３０の両側面から外部に引き出され、ベース３０の両外側面に固定される。ベース３０はその上面に２つの貫通孔を備え、液体供給用の供給チューブ３１ａが一方の貫通孔を貫通して供給継手２７ａに接続し、液体排出用の排出チューブ３１ｂが他方の貫通孔を貫通して排出継手２７ｂに接続する。

流路部材２５を設け、上方から液体を供給し上方へ液体を排出するように構成するとともに、左及び右フレキシブル基板２１Ｌ、２１ＲにドライバＩＣ２８を実装し、左及び右フレキシブル基板２１Ｌ、２１Ｒをｚ方向に折り曲げて立設した。左及び右フレキシブル基板２１Ｌ、２１Ｒは液体の吐出面とは反対側の、壁１９’の上面に接合するので、配線周りの空間を十分確保することができる。また、ドライバＩＣ２８やアクチュエータ部２は駆動時に発熱するが、熱はベース３０や流路部材２５を介して内部を流れる液体に伝導される。即ち、被記録媒体の記録用液体を冷却媒体として利用して、内部で発生した熱を効率よく外部に放熱することができる。そのため、ドライバＩＣ２８やアクチュエータ部２の過熱による駆動能力の低下を防止することができる。また、溝内を液体が循環するので、気泡が混入した場合でもその気泡を外部に迅速に排出でき、無駄に液体を使用せず、記録不良による被記録媒体の無駄な消費を抑制することができる。これにより、信頼性の高い液体噴射ヘッド１を提供することが可能となる。

＜液体噴射装置＞
（第六実施形態）
図１２は本発明の第六実施形態に係る液体噴射装置５０の模式的な斜視図である。液体噴射装置５０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’に液体を供給し、液体噴射ヘッド１、１’から液体を回収する流路部３５、３５’と、流路部３５、３５’及び液体噴射ヘッド１、１’に液体を循環させる液体ポンプ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〜第五実施形態のいずれかを使用する。

液体噴射装置５０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’に押圧して循環させる液体ポンプ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’に循環させる。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。

＜液体噴射ヘッドの製造方法＞
（第七実施形態）
次に、本発明の第七実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法について説明する。図１３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る。図１４〜図１８は、各工程を説明するための図である。

まず、貫通孔形成工程Ｓ１において、ベースプレート４に貫通孔２０を形成する。貫通孔２０はノズルが設置される位置、即ち左及び右ノズル列のノズルが設置される位置にノズルの数と同数形成する。ベースプレート４の一方の表面に座繰り部５１を形成し、他方の表面から座繰り部５１の底面に貫通する貫通孔２０を形成する。図１４（Ｓ１）はベースプレート４の貫通孔２０が形成される領域の断面模式図である。座繰り部５１は、貫通孔２０の穿孔を容易にするために設けている。ベースプレート４としてセラミックス板を使用する場合に、このセラミックス板に直径が数１０μｍ〜１００μｍで深さが２００μｍ以上の細孔を高精度に位置決めして多数形成することは極めて難しい。そこで、例えば０．２ｍｍ〜１ｍｍ程度の厚さのセラミックス板を用意し、貫通孔２０に対応する位置にサンドブラストにより底厚を０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ残して座繰り部５１を形成しておく。

ベースプレート４として、マシナブルセラミックス、ＰＺＴセラミックス、酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム等を使用することができる。マシナブルセラミックスとしては、例えばマセライト、マコール、ホトベール、シェイパル（以上いずれも登録商標）等を使用することができる。

次に、アクチュエータ部形成工程Ｓ２において、図１４（Ｓ２）に示すように、アクチュエータ部２は、板面に対して上方向と下方向の互いに反対方向に分極処理が施された２枚の圧電材料を貼り合わせて形成する。圧電材料としてＰＺＴセラミックスを使用することができる。

次に、接合工程Ｓ３において、図１４（Ｓ３）に示すように、アクチュエータ部２をベースプレート４に接着剤を用いて接合する。アクチュエータ部２とベースプレート４を貼り合わせたときに余分な接着剤が貫通孔２０から押し出されるので、貫通孔２０は接着剤の厚さの均一化に寄与する。

次に、感光性樹脂膜設置工程Ｓ１１において（図１３では省略している。）、図１４（Ｓ１１）に示すように、アクチュエータ部２のベースプレート４側とは反対側の表面に感光性樹脂膜５３を設置する。感光性樹脂膜５３としてレジストフィルムを貼り付け、次にフォトリソグラフィー工程により露光・現像を行ってレジストフィルムのパターンを形成する。レジストフィルムのパターンは、主に左及び右電極端子列を形成するためのパターンであり、電極端子列が形成される領域からレジストフィルムを除去する。レーザー光によりパターンを線描画する場合と比較して、短時間で高精度のパターンを形成することができる。なお、レジストフィルムを貼り付けることに代えて、レジスト液を塗布し乾燥してレジストフィルムとしてもよい。また、感光性樹脂膜設置工程Ｓ１１は、接合工程Ｓ３の後であり導電膜形成工程Ｓ５の前であればよい。

次に、溝形成工程Ｓ４において、アクチュエータ部２のベースプレート４とは反対側の表面に並列する複数の溝１８とこの溝１８を区画する壁１９を形成し、並列する複数の溝１８からなり互いに離間しチャンネルピッチＰの１／２ずれた左及び右チャンネル列９Ｌ、９Ｒを構成する。図１５（Ｓ４−１）が右チャンネル列９Ｒの列方向の縦断面模式図であり、図１５（Ｓ４−２）が右チャンネル８Ｒの長手方向の縦断面模式図であり、図１５（Ｓ４−３）がアクチュエータ部２の上面図であり、図１５（Ｓ４−４）が部分ＢＢの縦断面模式図である。

図１５（Ｓ４−３）に示すように、第一凹部６と左第二凹部７Ｌを形成すべき領域の間に複数の左チャンネル８Ｌからなる左チャンネル列９Ｌを形成し、第一凹部６と右第二凹部７Ｒを形成すべき領域の間に複数の右チャンネル８Ｒからなる右チャンネル列９Ｒを形成する。この際に、左チャンネル列９Ｌに対して右チャンネル列９Ｒを列方向にチャンネルピッチＰの１／２ずらし、第一凹部６からアクチュエータ部２の左右の端部まで交互にダイシングブレード５４により研削して形成する。ダイシングブレード５４は円盤形状を有する。そのため、図１５（Ｓ４−４）に示すように第一凹部６の領域にはダイシングブレード５４の外形形状が転写される。溝１８よりも壁１９の幅が狭い場合は、第一凹部６となる領域には円弧形状の互いに逆向きの底面が交互に形成され、溝１８よりも壁１９の幅が厚い場合は、第一凹部６となる領域には円弧形状の互いに逆向きの底面が交互に形成されるとともに、逆向きの底面の間に薄い壁が残る。溝１８の深さを３５０μｍとして第一凹部６の幅は４ｍｍ〜６ｍｍとなる。溝１８又は壁１９の幅を５０μｍ〜１００μｍとする。

溝１８の底部にアクチュエータ部２の材料を残すように研削してもよいが、溝１８の底部をベースプレート４に達する深さまで研削することが好ましい。ベースプレート４として圧電材料よりも低誘電率の材料を使用する場合は、溝１８の底部に高誘電率の圧電材料を残さないように研削することにより、隣接するチャンネル間のクロストークを低減させることができる。左及び右チャンネル８Ｌ、８Ｒの底面中央には貫通孔２０が開口する。貫通孔２０が形成されるベースプレート４には座繰り部５１が形成される。

なお、本実施形態のように、溝１８を第一凹部６から左第二凹部７Ｌを超えてアクチュエータ部２の外周端まで延設し、第一凹部６から右第二凹部７Ｒを超えてアクチュエータ部２の体終端まで延設することに代えて、第四実施形態のように溝１８を第一凹部６から左第二凹部７Ｌとなる領域まで、第一凹部６から右第二凹部７Ｒとなる領域まで形成することができる。この場合は、左及び右第二凹部７Ｌ、７Ｒにダイシングブレード５４の外形形状が転写されるので液体噴射ヘッド１の溝１８の長手方向の幅が大きくなる。

次に、導電膜形成工程Ｓ５において、アクチュエータ部２に導電材料を堆積し、複数の壁１９の上部と側面と溝１８の底面に導電膜５５を形成する。図１６（Ｓ５−１）においては、予め感光性樹脂膜５３を形成したので、導電膜５５は感光性樹脂膜５３の上面にも形成される。導電膜５５はアルミニウム、ニッケル、クロム、銅、金、銀等の金属をスパッタリング法、蒸着法、又はめっき法等により堆積する。

図１６（Ｓ５−２）は、ベースプレート４とアクチュエータ部２の積層体の模式的な部分斜視図であり、露出表面に導電膜５５が堆積される。図１６（Ｓ５−１）は部分ＣＣの上下を反転させた断面模式図である。アクチュエータ部２にはチャンネル８が配列する左及び右チャンネル列９Ｌ、９Ｒが形成される。アクチュエータ部２の上面と壁１９の側面と溝１８の底面の全面に導電膜５５が堆積される。壁１９の両端部の表面Ｈは電極端子を形成する領域の感光性樹脂膜５３が除去されている。この除去された領域の導電膜５５は、溝１８の平坦な底面の導電膜５５と壁１９の側面に堆積した導電膜５５を介して電気的に接続される。なお、ベースプレート４のアクチュエータ部２とは反対側の貫通孔２０が形成される領域には座繰り部５１が形成される。

次に、凹部形成工程Ｓ６において、溝１８の長手方向と直交する方向に複数の壁１９を研削し、複数の溝１８に連通する第一凹部６と、第一凹部６から左又は右チャンネル列９Ｌ、９Ｒを介して第一凹部６を挟むように左及び右第二凹部７Ｌ、７Ｒを形成する。図１７（Ｓ６−１）は、第一凹部６及び左及び右第二凹部７Ｌ、７Ｒを形成した後のアクチュエータ部２とベースプレート４からなる積層体の模式的な部分斜視図であり、図１７（Ｓ６−２）は部分ＤＤの縦断面模式図である。ダイシングブレードを用いて溝１８の長手方向に直交する方向に走査して研削する。左及び右第二凹部７Ｌ、７Ｒの研削の際には、溝１８の底面に堆積する導電膜５５を切断しないように、ダイシングブレードの外周が底面に達しないようにして壁１９を研削する。そのために、左及び右第二凹部７Ｌ、７Ｒの底面から突出する突条２２が形成される。第一凹部６の研削の際には、ダイシングブレードの外周がベースプレート４に達する深さまで研削する。これにより、壁１９の側面や溝１８の円弧形状の底面に堆積した導電膜５５が左右の領域で完全に分離される。

次に、電極形成工程Ｓ７において、図１７（Ｓ７）に示すように、導電膜５５をパターニングして壁１９の側面に駆動電極１６を形成し、アクチュエータ部２の表面Ｈに左及び右電極端子１０Ｌ、１０Ｒを形成する。感光性樹脂膜５３を除去することにより導電膜５５をパターニングする（リフトオフ法という）。即ち、感光性樹脂膜５３を除去することにより、感光性樹脂膜５３の上に堆積した導電膜５５が除去されて、壁１９の両側面の導電膜５５や表面Ｈの導電膜５５がパターニングされる。その結果、アクチュエータ部２の表面Ｈに左及び右電極端子１０Ｌ、１０Ｒと、壁１９の両側面に電気的に分離する駆動電極１６が形成される。壁１９の側面の駆動電極１６と左又は右電極端子１０Ｌ、１０Ｒとの間は、左又は右第二凹部７Ｌ、７Ｒの底面と突条２２の側面と壁１９’の側面に形成される配線電極１７を介して電気的に接続される。

次に、カバープレート接合工程Ｓ８において、図１７（Ｓ８）に示すように、第一液室１２と左及び右第二液室１３Ｌ、１３Ｒを有するカバープレート３を、第一液室１２を第一凹部６に、左及び右右第二液室１３Ｒを左及び右第二凹部７Ｒにそれぞれ連通させ、左及び右電極端子１０Ｌ、１０Ｒを露出させ、図示しない左及び右チャンネル列９Ｌ、９Ｒを覆ってアクチュエータ部２に接合する。カバープレート３は、アクチュエータ部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好ましい。例えば、アクチュエータ部２としてＰＺＴセラミックスを使用する場合はカバープレート３も同じＰＺＴセラミックスを使用することができる。カバープレート３は、各溝１８の上端開口を閉塞してチャンネル８を構成する機能と、第一凹部６に均等に液体を供給し、左及び右第二凹部７Ｌ、７Ｒから均等に液体を排出する機能とを備える。

次に、研削工程Ｓ９において、ベースプレート４のアクチュエータ部２とは反対側を研削し、図１８（Ｓ９）に示すように表面を平坦化する。次に、封止工程Ｓ１２において（図１３では省略している。）、左及び右第二凹部７Ｌ、７Ｒの外周側の側面に開口する溝１８を接着剤からなる封止材２４により封止する。これにより、図示しない左及び右第二凹部７Ｌ、７Ｒに充填される液体が外部に漏洩しない。なお、封止材２４はカバープレート３の端部側に設置してもよい。

次に、ノズルプレート接合工程Ｓ１０において、図１８（Ｓ１０）に示すように、ベースプレート４にノズルプレート５を、接着剤を介して接合する。ノズルプレート５には貫通孔２０に連通するノズル１４を形成する。ノズル１４は、予めノズルプレート５をベースプレート４に接合する前に形成してもよいし、接合した後に貫通孔２０の位置にノズル１４を形成してもよい。ノズルプレート５はポリイミドフィルムを使用することができる。ノズル１４はレーザー光を使用して穿孔することができる。

次に、フレキシブル基板接合工程Ｓ１３において（図１３では省略している。）、図１８（Ｓ１３）に示すように、アクチュエータ部２の表面Ｈに左及び右フレキシブル基板２１Ｌ、２１Ｒを接合し左及び右フレキシブル基板２１Ｌ、２１Ｒに形成した配線電極とアクチュエータ部２に形成した左及び右電極端子列１１Ｌ、１１Ｒとを図示しない異方性導電材を介して電気的に接続する。

以上説明してきたように、本発明の液体噴射ヘッド１の製造方法によれば、電極端子１０をフォトリソグラフィー法により一括してパターニングすることができるので、従来法のようにレーザー光を用いて線描画によりパターニングする方法に比べて簡便であり短時間で製造することができる。また、従来法のように台形形状の圧電材料の傾斜部とこの圧電材料が接着される平坦部との間で電気的接続を取る必要がなく、信頼性の高い配線パターンを形成することができる。また、従来法では、電極パターンを形成後に枠部材を設置するので、高精度の位置合わせを必要としたが、本発明においては枠部材の位置合わせの必要がない。また、従来法では、枠部材を設置した後に表面の平坦化工程を必要としたが、本発明においてはこのような平坦化工程を必要とせず、簡便に製造することができる利点を有する。

（第八実施形態）
図１９は、本発明の第八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アクチュエータ部２の模式的な部分斜視図である。アクチュエータ部形成工程Ｓ２において、圧電材料よりも誘電率の小さい絶縁材料からなる絶縁体基板５７の左及び右チャンネル列９Ｌ、９Ｒとなる領域に圧電体基板５６を嵌め込み、平坦化してアクチュエータ部２を形成する。ここで、圧電体基板５６は、基板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が積層される積層構造を有する。

更に、凹部形成工程Ｓ６において、破線で示す第一凹部６と左及び右第二凹部７Ｌ、７Ｒを研削して形成する際には圧電体基板５６と絶縁体基板５７との境界面５８を除去する。これにより、高価な圧電材料の使用量を減少させて製造コストを削減することができる。また、圧電体基板上に配線電極や電極端子列が形成されないので、電極間の容量が低下し、消費電力が大幅に低減する。なお、絶縁体基板５７として、マシナブルセラミックスやアルミナセラミックス、二酸化ケイ素等の低誘電率材料を使用することができる。

１ 液体噴射ヘッド
２ アクチュエータ部
３ カバープレート
４ ベースプレート
５ ノズルプレート
６ 第一凹部
７ 第二凹部、７Ｌ 左第二凹部、７Ｒ 右第二凹部
８ チャンネル、９ チャンネル列、９Ｌ 左チャンネル列、９Ｒ 右チャンネル列
１０ 電極端子、１１ 電極端子列、１１Ｌ 左電極端子列、１１Ｒ 右電極端子列
１２ 第一液室
１３ 第二液室、１３Ｌ 左第二液室、１３Ｒ 右第二液室
１４ ノズル、１５ ノズル列、１５Ｌ 左ノズル列、１５Ｒ 右ノズル列
１６ 駆動電極
１７ 配線電極
１８ 溝
１９ 壁、１９’ 壁
２０ 貫通孔
２１ フレキシブル基板、２１Ｌ 左フレキシブル基板、２１Ｒ 右フレキシブル基板
２２ 突条
２４ 封止材
Ｇ 底面
Ｈ 表面

Claims (21)

1. 第一凹部と、前記第一凹部から離間し前記第一凹部を挟むように設置される左右の第二凹部と、前記第一凹部と左右の前記第二凹部の間に設置され、一方の端部が前記第一凹部に開口し、他方の端部が左又は右の前記第二凹部に開口するチャンネルが複数配列する左右のチャンネル列と、左又は右の前記第二凹部よりも外周側の表面に設置され、左又は右の前記チャンネル列に駆動信号を伝達するための複数の電極端子からなる左右の電極端子列と、を備えるアクチュエータ部と、
   前記第一凹部に連通する第一液室と、左右の前記第二凹部にそれぞれ連通する左右の第二液室とを備え、左右の前記電極端子列を露出させ、左右の前記チャンネル列を覆って前記アクチュエータ部に接合されるカバープレートと、
   左又は右の前記チャンネル列のチャンネルに連通するノズルの列からなる左右のノズル列を備え、前記カバープレートとは反対側の前記アクチュエータ部に接合されるノズルプレートと、を備え、
   左の前記チャンネル列と右の前記チャンネル列とは列方向にチャンネルピッチの１／２ずれている液体噴射ヘッド。
2. 前記アクチュエータ部は、前記第一凹部と左右の前記第二凹部の間が圧電材料から成り、左右の前記第二凹部よりも外周側が前記圧電材料より誘電率の小さい絶縁材料からなる請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
3. 前記チャンネルは前記第一凹部から左又は右の前記第二凹部まで延在する２つの壁により挟まれる溝からなり、左又は右の前記チャンネル列は複数の前記壁により区画される複数の前記溝の配列からなり、前記壁の側面には駆動電極が設置される請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッド。
4. 前記電極端子と前記駆動電極とは左又は右の前記第二凹部の底部に設置される配線電極を介して電気的に接続される請求項３に記載の液体噴射ヘッド。
5. 左又は右の前記第二凹部の底面は、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、
   前記配線電極は、前記突条の側面と隣接する前記突条の間の底面とに形成される請求項４に記載の液体噴射ヘッド。
6. 複数の前記溝は左右の前記第二凹部よりも前記アクチュエータ部の外周端側まで延設される請求項３〜５のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
7. 前記アクチュエータ部の端部側の表面に接合され、左右の前記電極端子列にそれぞれ電気的に接続する左右のフレキシブル基板を備える請求項１〜６のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
8. 前記チャンネルの長手方向は前記チャンネル列の列方向に対して直交する請求項１〜７のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
9. 左の前記ノズル列と右の前記ノズル列とは列方向にノズルピッチの１／２ずれている請求項１〜８のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
10. 前記アクチュエータ部は、表面に対して上方向に分極した圧電材料と下方向に分極した圧電材料とが積層される積層構造を含む請求項１〜９のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
11. 前記チャンネルは貫通孔を介して前記ノズルに連通する請求項１〜１０のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
12. 前記アクチュエータ部はベースプレートを備え、前記貫通孔は前記ベースプレートに形成される請求項１１に記載の液体噴射ヘッド。
13. 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。
14. ベースプレートに貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
    圧電材料を含むアクチュエータ部を形成するアクチュエータ部形成工程と、
    前記アクチュエータ部を前記ベースプレートに接合する接合工程と、
    前記アクチュエータ部の前記ベースプレートとは反対側に並列する複数の溝と前記溝を区画する壁を形成し、並列する複数の溝からなり互いに離間し列方向にチャンネルピッチの１／２ずれた左右のチャンネル列を構成する溝形成工程と、
    前記アクチュエータ部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、複数の前記溝に連通する第一凹部と、前記第一凹部から左又は右の前記チャンネル列を介して前記第一凹部を挟むように左右の第二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駆動電極を形成し、前記アクチュエータ部の表面に電極端子を形成する電極形成工程と、
    第一液室と左右の第二液室を有するカバープレートを、前記第一液室を前記第一凹部に、左右の前記第二液室を左右の前記第二凹部にそれぞれ連通させ、前記電極端子を露出させ、左右の前記チャンネル列を覆って前記アクチュエータ部に接合するカバープレート接合工程と、
    前記ベースプレートの前記アクチュエータ部とは反対側を研削する研削工程と、
    前記ベースプレート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。
15. 前記凹部形成工程は、前記第一凹部を形成する際に前記溝の底面まで研削し、左右の前記第二凹部を形成する際に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１４に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
16. 前記アクチュエータ部形成工程は、基板面に対して上方に分極した圧電材料と下方に分極した圧電材料を積層して接合する工程である請求項１４又は１５に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
17. 前記アクチュエータ部形成工程は、前記圧電材料よりも誘電率の小さい絶縁材料からなる絶縁体基板の左右の前記チャンネル列となる領域に前記圧電材料からなる圧電体基板を嵌め込んで前記アクチュエータ部を形成する工程である請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
18. 前記溝形成工程の前に、前記アクチュエータ部の前記ベースプレートとは反対側の表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のパターニングする請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
19. 前記溝形成工程は、前記ベースプレートに達する深さに形成する工程である請求項１４〜１８のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
20. 前記溝形成工程は、左右の前記第二凹部よりも前記アクチュエータ部の外周端側まで延長して形成する工程である請求項１４〜１９のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
21. 前記アクチュエータ部の表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電極と前記電極端子と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１４〜２０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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