JP2014177032A - ヘッドチップ、ヘッドチップの製造方法、液体噴射ヘッド、液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の吐出溝を配列したアクチュエータプレートにノズルプレートを設置したヘッドチップ及びその製造方法において、溝配列方向中央側のノズル孔の位置合わせ精度を確保し、かつ前記ヘッドチップを用いた液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供する
【解決手段】ヘッドチップにおいて、アクチュエータプレートは、複数の吐出溝を含む溝群１１の溝配列方向で、溝群１１の最外側の溝よりも溝配列方向中央側に、ノズルプレート１４に対する位置合わせ基準８７を有し、ノズルプレート１４は、位置合わせ基準８７に対向する貫通孔８７ａを有する。ヘッドチップの製造方法は、貫通孔８７ａを通じて位置合わせ基準８７を検出し、ノズルプレート１４の位置合わせを行う位置合わせ工程を有する。
【選択図】図１８

Description

本発明は、液滴を吐出する液体噴射ヘッドのヘッドチップ、及びヘッドチップの製造方法、並びに前記ヘッドチップを用いた液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関する。

従来、液体噴射ヘッドのヘッドチップにおいて、複数の吐出溝が形成されたアクチュエータプレートに、複数のノズル孔が形成されたノズルプレートを接合する際、アクチュエータプレートの吐出溝にノズルプレートのノズル孔を位置合わせするために、ノズルプレートにノズル孔とは別に孔等の位置合わせ基準を形成し、これを用いてアクチュエータプレートとノズルプレートとの位置合わせを行っている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１では、アクチュエータプレートにおける複数の吐出溝の長手方向末端側にノズルプレートを設置するエッジシュートタイプのヘッドチップにおいて、複数の吐出溝を含む溝群の溝配列方向最外側に設けたダミー溝に対し、このダミー溝の末端の周縁を横切る複数の小孔をノズルプレートに形成し、この小孔からダミー溝の末端の周縁を検出することで、アクチュエータプレートとノズルプレートとの位置合わせを行っている。

特開平９−２０００９号公報

しかし、上記従来の構成では、溝群の溝配列方向最外側のダミー溝を用いてノズル孔を位置合わせすることから、溝配列方向中央側のノズル孔は位置合わせ基準から遠く、位置合わせ基準とノズル孔との間の寸法公差が加わって位置合わせ精度に影響するという問題がある。

特に、吐出溝の長手方向中間部にノズル孔を連通させるサイドシュートタイプのヘッドチップでは、ノズル孔を吐出溝の長手方向中央に正確に配置することが好ましい。つまり、吐出溝を駆動する駆動壁や、駆動壁によって生じる圧力波が伝わる吐出溝の形状を、吐出溝の長手方向中央に関して対称に形成し、その中央（換言すれば、アクチュエータプレートのポンプ駆動部の中央）にノズル孔を設置することで、液滴が効率よく安定して吐出される。

しかし、吐出溝の長手方向中央にノズル孔を正確に位置合わせしようとしても、上記従来の構成では、溝配列方向中央側のノズル孔の位置合わせ精度が確保し難いため、このような点の解決が望まれる。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、複数の吐出溝を配列したアクチュエータプレートにノズルプレートを設置したヘッドチップ及びその製造方法において、溝配列方向中央側のノズル孔の位置合わせ精度を確保し、かつ前記ヘッドチップを用いた液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供することを目的とする。

上記課題の解決手段として、本発明は、複数の吐出溝を一方向に並べて形成したアクチュエータプレートと、前記複数の吐出溝にそれぞれ連通する複数のノズル孔を一方向に並べて形成し、前記アクチュエータプレートに設置されるノズルプレートと、を備えたヘッドチップにおいて、前記アクチュエータプレートが、前記複数の吐出溝を含む溝群の溝配列方向で、前記溝群の最外側の溝よりも溝配列方向中央側に、前記ノズルプレートに対する位置合わせ基準を有し、前記ノズルプレートが、前記位置合わせ基準に対向する貫通孔を有することを特徴とする。

この構成によれば、ノズルプレート側から貫通孔を通じて位置合わせ基準を検出することで、アクチュエータプレート及びノズルプレート相互の位置合わせを行うことができる。このとき、溝群の溝配列方向最外側に位置合わせ基準を設ける場合と比べて、溝配列方向中央側のノズル孔と位置合わせ基準との距離が縮まるため、溝配列方向中央側でのノズル孔の位置合わせ精度を確保することができる。

本発明は、前記位置合わせ基準が、前記溝配列方向で前記溝群の中央位置を挟んで対をなすように設けられるものであってもよい。
この構成によれば、溝配列方向最外側のノズル孔と位置合わせ基準との距離の増加を抑え、ヘッドチップ全体の吐出特性を向上でき、かつ溝配列方向でのプレート相互の傾きも検出できる。

また、本発明は、前記位置合わせ基準が、前記溝配列方向と直交する溝長手方向で前記溝群の中央位置を挟んで対をなすように設けられるものであってもよい。
この構成によれば、溝長手方向でのプレート相互の傾きも検出できる。
また、本発明は、前記位置合わせ基準が、少なくとも三箇所に設けられるものであってもよい。
この構成によれば、プレート相互の垂直度を検出できる。

さらに、本発明は、前記溝群が、前記吐出溝と非吐出溝とを交互に配列し、前記位置合わせ基準が、前記非吐出溝の端部であってもよい。
この構成によれば、非吐出溝の端部形状を利用して位置合わせ基準を容易に設定できると共に、貫通孔を塞がなくても吐出溝内の液体が貫通孔から流出することを防止できる。
また、本発明は、前記非吐出溝が、前記吐出溝の全長を超える延長部を有し、前記延長部の端部が前記位置合わせ基準とされるものであってもよい。
この構成によれば、非吐出溝と吐出溝との識別を容易にした上で、延長部の端部を位置合わせ基準とし、アクチュエータプレート及びノズルプレート相互の位置合わせを容易にできる。

さらに、本発明は、当該ヘッドチップは、前記複数の吐出溝の長手方向中央に前記複数のノズル孔をそれぞれ連通させるサイドシュートタイプであってもよい。
吐出溝の長手方向中央にノズル孔を連通させるサイドシュートタイプのヘッドチップにおいては、アクチュエータプレート及びカバープレートで構成されるポンプの中央にノズル孔を精度よく配置することが吐出特性を管理する上で重要であり、本願発明の効果が高まる。

また、本発明は、複数の吐出溝を一方向に並べて形成したアクチュエータプレートと、前記複数の吐出溝にそれぞれ連通する複数のノズル孔を一方向に並べて形成し、前記アクチュエータプレートに設置されるノズルプレートと、を備えたヘッドチップの製造方法において、
前記アクチュエータプレートにおける、前記複数の吐出溝を含む溝群の溝配列方向で最外側の溝よりも溝配列方向中央側に設けた位置合わせ基準を、前記ノズルプレートにおける、前記位置合わせ基準に対向して設けた貫通孔を通じて検出し、前記アクチュエータプレート及びノズルプレートの位置合わせを行う位置合わせ工程を有することを特徴とする。

また、本発明は、上記何れかのヘッドチップと、前記吐出溝に液体を給排する液体給排手段と、前記吐出溝の側壁に形成された駆動電極に駆動電圧を印加する制御手段と、を備えることを特徴とする液体噴射ヘッドを提供する。
また、本発明は、上記液体噴射ヘッドと、被記録媒体を予め決められた搬送方向に沿って搬送する搬送手段と、前記被記録媒体に対して前記液体噴射ヘッドを前記搬送方向と直交する方向で走査させる走査手段と、を備えることを特徴とする液体噴射装置を提供する。

本発明によれば、溝群の溝配列方向最外側に位置合わせ基準を設ける場合と比べて、溝配列方向中央側のノズル孔と位置合わせ基準との距離が縮まり、溝配列方向中央側でのノズル孔の位置合わせ精度を確保できる。

本発明の実施形態におけるヘッドチップを含む液体噴射ヘッドを備えた液体噴射記録装置の斜視図である。 上記ヘッドチップをノズルプレート側から見た平面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。 図３のＶ−Ｖ断面図である。 上記ヘッドチップの製造方法の主な工程を示すフローチャート図である。 上記製造方法の溝形成工程における図４、図５に相当する断面図である 上記溝形成工程における図４に相当する断面図である。 上記溝形成工程における図５に相当する断面図である。 上記溝形成工程における圧電体基板の平面図である。 上記製造方法の導電体堆積工程における図３に相当する断面図である。 上記製造方法の電極形成工程における図３に相当する断面図である。 上記製造方法のカバープレート設置工程における図４に相当する断面図である。 上記製造方法のカバープレート設置工程における図５に相当する断面図である。 上記製造方法の基板研削工程における図４に相当する断面図である。 上記製造方法の基板研削工程における図５に相当する断面図である。 上記製造方法のノズルプレート設置工程におけるノズルプレートの位置合わせの手法を示す図５に相当する断面図である。 上記ノズルプレート設置工程におけるノズルプレートの下面図である。 上記ヘッドチップの変形例を示す図１８に相当する下面図である。 上記ヘッドチップの変形例を示す図１８に相当する下面図である。 上記ヘッドチップの変形例を示す図１８に相当する平面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下の実施形態では、液体としてインクを噴射する液体噴射ヘッド及びそのヘッドチップ、並びにこの液体噴射ヘッドを備えた液体噴射記録装置を例示する。

図１に示すように、液体噴射記録装置１は、紙等の被記録媒体Ｓを搬送する一対の搬送手段（被記録媒体搬送部）２，３と、被記録媒体Ｓにインクを噴射する液体噴射ヘッド４と、液体噴射ヘッド４にインクを供給するインク供給手段（液体供給部）５と、液体噴射ヘッド４を被記録媒体Ｓの搬送方向（以下、Ｙ方向と記す。）と直交する方向（被記録媒体Ｓの幅方向、以下、Ｘ方向と記す。）に走査させる走査手段６と、を備える。図中Ｚ方向はＸ方向及びＹ方向と直交する高さ方向を示す。

搬送手段２は、Ｘ方向に延設されたグリッドローラ２０と、グリッドローラ２０に平行して延設されたピンチローラ２０ａと、グリッドローラ２０を軸回転させるモータ等の駆動機構（不図示）と、を備える。同様に、搬送手段３は、Ｘ方向に延設されたグリッドローラ３０と、グリッドローラ３０に平行して延設されたピンチローラ３０ａと、グリッドローラ３０を軸回転させる駆動機構（不図示）と、を備える。

インク供給手段５は、インクが収容されたインクタンク５０と、インクタンク５０と液体噴射ヘッド４とを接続するインク配管５１と、を備える。インクタンク５０として、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの四色のインクのインクタンク５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃ，５０ＢがＹ方向に並んで設けられる。インク配管５１は、液体噴射ヘッド４を支持するキャリッジ６２の動作に対応可能な可撓性を有するフレキシブルホースからなる。

走査手段６は、Ｘ方向に延設された一対のガイドレール６０，６１と、一対のガイドレール６０，６１に沿って摺動可能なキャリッジ６２と、キャリッジ６２をＸ方向に移動させる駆動機構６３と、を備える。駆動機構６３は、一対のガイドレール６０，６１の間に配設された一対のプーリ６４，６５と、一対のプーリ６４，６５間に巻回された無端ベルト６６と、一方のプーリ６４を回転駆動させる駆動モータ６７と、を備える。

一対のプーリ６４，６５は、一対のガイドレール６０，６１の両端部間にそれぞれ配設される。無端ベルト６６は、一対のガイドレール６０，６１間に配設され、この無端ベルトにキャリッジ６２が連結される。キャリッジ６２には、複数の液体噴射ヘッド４として、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの四色のインクの液体噴射ヘッド４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４ＢがＸ方向に並んで搭載される。

液体噴射ヘッド４は、キャリッジ６２に固定されるベース上に、一又は複数のヘッドチップ４１（図２、図３等参照）を支持すると共に、ヘッドチップ４１の吐出溝に液体を給排する液体給排部、フィルタ部及び配線基板等（何れも不図示）を支持する。前記配線基板には、ヘッドチップ４１を駆動制御する制御回路が形成される。液体噴射ヘッド４は、不図示の制御装置が出力した駆動信号に応じて、前記制御回路から前記吐出溝の側壁に形成された駆動電極に駆動電圧を印加し、各色のインクを所望のボリュームで吐出する。この液体噴射ヘッド４が走査手段６によりＸ方向に移動することで、被記録媒体ＳにおけるＹ方向で所定幅の範囲に記録がなされ、かつこの走査を搬送手段２，３により被記録媒体ＳをＹ方向で搬送しつつ繰り返し行うことで、被記録媒体Ｓ全体に記録がなされる。

図２、図３に示すように、ヘッドチップ４１は、Ｘ方向に所定幅を有してＹ方向に延びる帯板状に設けられる。ヘッドチップ４１は、前記液体給排部との間でインクを給排する液体循環型とされる。ヘッドチップ４１は、Ｙ方向に沿って直線状に並ぶ複数のノズル孔１３を含むノズル列１９からインクを吐出する。ヘッドチップ４１は、後述する液体噴射チャネル１２Ａの長手方向中央に臨むノズル孔１３からインクを吐出するいわゆるサイドシュートタイプである。

ヘッドチップ４１は、互いに平行に並ぶ複数のチャネル（溝）１２を含むチャネル群（溝群）１１を有するアクチュエータプレート１５と、アクチュエータプレート１５の上面（一側面）に設置されるカバープレート１６と、アクチュエータプレート１５の下面（他側面）に設置されるノズルプレート１４と、を一体的に備えた積層構造とされる。図示都合上、図２ではノズルプレート１４を鎖線で示す。

アクチュエータプレート１５は、例えば垂直方向に分極処理が施されたＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）セラミックスで形成される。カバープレート１６は、アクチュエータプレート１５と同じＰＺＴセラミックスで形成され、アクチュエータプレート１５と熱膨張を等しくして温度変化に対する反りや変形を抑える。カバープレート１６は、アクチュエータプレート１５と異なる材料でもよいが、熱膨張係数がＰＺＴセラミックスと近似する材料であることが好ましい。ノズルプレート１４は、光透過性のポリイミド膜で形成される。

各チャネル１２は、アクチュエータプレート１５の上面側から、後述するダイシングブレード７１（図７参照）による切削によって、直線状かつ等間隔に形成される。各チャネル１２は、その長手方向（Ｘ方向）の両側におけるダイシングブレード７１の外周形状に沿う円弧状底面７２が形成された部位を除き、アクチュエータプレート１５の上面側から下面側へ貫通して形成される。隣り合うチャネル１２間には、断面矩形状でＸ方向に延びる圧電体１７が形成される。

各チャネル１２は、インク滴を噴射させる液体噴射チャネル（吐出溝）１２Ａと、インク滴を噴射させないダミーチャネル（非吐出溝）１２Ｂとに大別される。液体噴射チャネル１２Ａ及びダミーチャネル１２Ｂは、Ｙ方向で交互に並んでそれぞれ複数形成される。

図４、図５に示すように、液体噴射チャネル１２Ａ及びダミーチャネル１２ＢのＸ方向一側（図中左側）は、アクチュエータプレート１５のＸ方向一側の外側端よりも内側に比較的小さく入り込んだ位置で、ダイシングブレード７１による円弧状底面７２を消失させるように形成される。
一方、液体噴射チャネル１２Ａ及びダミーチャネル１２ＢのＸ方向他側（図中右側）は、アクチュエータプレート１５のＸ方向他側の外側端よりも内側に比較的大きく入り込んだ位置で、円弧状底面７２を消失させるように形成される。

液体噴射チャネル１２Ａ及びダミーチャネル１２Ｂは、Ｘ方向で互いに同一の範囲に渡って、アクチュエータプレート１５を上下に貫通する。
ダミーチャネル１２Ｂにおいては、Ｘ方向他側の円弧状底面７２よりもＸ方向他側に、Ｚ方向の深さを浅くした浅溝１２Ｃを連設する。浅溝１２Ｃは、アクチュエータプレート１５のＸ方向他側の外側端に至るまで形成される。

液体噴射チャネル１２Ａ及びダミーチャネル１２Ｂの底面側は、アクチュエータプレート１５の下面に取り付けられたノズルプレート１４により閉塞される。
図２、図３を併せて参照し、ノズルプレート１４は、例えばアクチュエータプレート１５とＸ方向幅及びＹ方向長さを同一にして設けられる。ノズルプレート１４には、各液体噴射チャネル１２ＡのＹ方向中央の下方に位置して各液体噴射チャネル１２Ａに連通するノズル孔１３が複数形成される。

複数のノズル孔１３は、Ｙ方向に沿って並ぶことで、直線状のノズル列１９を形成する。ノズルプレート１４は、液体噴射チャネル１２Ａ及びダミーチャネル１２Ｂの底面側（アクチュエータプレート１５の下面側）を覆うように、アクチュエータプレート１５の下面に接着剤等により接合される。液体噴射チャネル１２Ａの下部開口７３Ａは、ノズルプレート１４により閉塞されるが、液体噴射チャネル１２Ａの長手方向中央（Ｘ方向中央）の下方にはノズル孔１３が配置される。ダミーチャネル１２Ｂの下部開口７３Ｂは、ノズルプレート１４における隣り合うノズル孔１３間の部位により閉塞される。ノズル孔１３を液体噴射チャネル１２Ａの長手方向中央に位置合わせする手法については後述する。

アクチュエータプレート１５の下面において交互に並ぶ液体噴射チャネル１２Ａ及びダミーチャネル１２Ｂの下部開口７３Ａ，７３Ｂは、互いに同形状とされるが、これらが互いに異形状であってもよい。ダミーチャネル１２Ｂが浅溝１２Ｃを連設せず、液体噴射チャネル１２Ａと同様に終端してもよい。ダミーチャネル１２Ｂがアクチュエータプレート１５の下面に開口しなくてもよい。

図４を参照し、液体噴射チャネル１２Ａの両内側面には、液体噴射チャネル１２Ａの底面（ノズルプレート１４の上面）から上方に離間したコモン電極７４Ａが形成される。コモン電極７４Ａは、Ｘ方向に延びる帯状をなし、そのＸ方向他側は、アクチュエータプレート１５のＸ方向他側の上面に形成したコモン端子７５Ａに電気的に接続される。

図５を参照し、ダミーチャネル１２Ｂの両内側面には、ダミーチャネル１２Ｂの底面（ノズルプレート１４の上面）から上方に離間したアクティブ電極７４Ｂが形成される。アクティブ電極７４Ｂは、Ｘ方向に延びる帯状をなし、そのＸ方向他側は、アクチュエータプレート１５のＸ方向他側の上面に形成されたアクティブ端子７５Ｂに電気的に接続される。

一つのダミーチャネル１２Ｂ内で対向する一対のアクティブ電極７４Ｂは、互いに電気的に分離される。アクティブ電極７４Ｂは、浅溝１２Ｃの底面よりも上方に位置し、浅溝１２Ｃの内側面にも連続して形成される。液体噴射チャネル１２Ａを挟む一対の圧電体１７にそれぞれ形成されたアクティブ電極７４Ｂは、互いに電気的に接続される。

この構成において、液体噴射チャネル１２Ａを挟む一対の圧電体１７のアクティブ電極７４Ｂに電圧を印加すると、前記一対の圧電体１７が変形し、これらの間の液体噴射チャネル１２Ａ内に充填されたインクに圧力変動を生じさる。このインクがノズル孔１３より吐出され、被記録媒体Ｓに文字や図形を記録する。アクチュエータプレート１５のＸ方向他側には、コモン端子７５Ａ及びアクティブ端子７５Ｂを外部に接続するためのフレキシブル基板（不図示）が実装される。

カバープレート１６は、Ｘ方向でアクチュエータプレート１５よりも狭いが、液体噴射チャネル１２Ａ及びダミーチャネル１２Ｂの全量よりも広い幅を有して、アクチュエータプレート１５と同様にＹ方向に延びる帯板状とされる。カバープレート１６は、Ｘ方向他側（図中右側）の上面側に液体供給室７６を形成すると共に、Ｘ方向一側（図中左側）の上面側に液体排出室７７を形成する。液体供給室７６の底部（下部）には、液体噴射チャネル１２ＡのＸ方向他側に連通する第一スリット７６ａが形成され、液体排出室７７の底部には、液体噴射チャネル１２ＡのＸ方向一側に連通する第二スリット７７ａが形成される。

カバープレート１６は、そのＸ方向一側（図中左側）では、外側端をアクチュエータプレート１５のＸ方向一側の外側端に合わせて、液体噴射チャネル１２Ａ及びダミーチャネル１２Ｂを覆うと共に、Ｘ方向他側（図中右側）では、コモン端子７５Ａ及びアクティブ端子７５Ｂを露出させるように設置される。カバープレート１６の第一スリット７６ａは、液体噴射チャネル１２ＡのＸ方向他側の上部開口７８Ａに連通し、カバープレート１６の第二スリット７７ａは、液体噴射チャネル１２ＡのＸ方向一側の上部開口７８Ａに連通する。ダミーチャネル１２Ｂの上部開口７８Ｂは、各スリット７６ａ，７７ａ等と連通せず、カバープレート１６の下面により閉塞される。

カバープレート１６の厚さは０．３ｍｍ〜１．０ｍｍ、ノズルプレート１４の厚さは０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍとするのが好ましい。カバープレート１６を０．３ｍｍより薄くすると強度が低下し、１．０ｍｍより厚くすると液体供給室７６及び液体排出室７７並びに各スリット７６ａ，７７ａの加工に時間を要し、かつ材料が増量してコスト高となる。ノズルプレート１４を０．０１ｍｍよりも薄くすると強度が低下し、０．１ｍｍより厚くすると隣接するノズル孔１３に振動が加わってクロストークが発生し易くなる。

ＰＺＴセラミックスはヤング率が５８．４８ＧＰａであり、ポリイミドはヤング率が３．４ＧＰａである。つまり、アクチュエータプレート１５の上面を覆うカバープレート１６の方が、アクチュエータプレート１５の下面を覆うノズルプレート１４よりも剛性が高い。カバープレート１６の材質はヤング率が４０ＧＰａを下回らないことが好ましく、ノズルプレート１４の材質はヤング率が１．５ＧＰａ〜３０ＧＰａの範囲が好ましい。ノズルプレート１４において、ヤング率が１．５ＧＰａを下回ると、被記録媒体Ｓに接触したときに傷がつきやすく信頼性が低下する。ノズルプレート１４において、ヤング率が３０ＧＰａを超えると、隣接するノズル孔１３に振動が加わってクロストークが発生し易くなる。

液体噴射ヘッド４の駆動時には、まず、インク供給手段５から液体供給室７６に供給されたインクが、第一スリット７６ａを介して液体噴射チャネル１２Ａに流入し、さらに液体噴射チャネル１２Ａから第二スリット７７ａを介して液体排出室７７に流出する。このように、液体噴射チャネル１２Ａにインクが給排される状態で、アクティブ電極７４Ｂに駆動信号が印加されると、液体噴射チャネル１２Ａを挟む両圧電体１７に厚みすべり変形が生じ、液体噴射チャネル１２Ａに充填されたインクに圧力波を発生させる。この圧力波により、ノズル孔１３からインクが吐出され、被記録媒体Ｓに文字や図形が記録される。コモン電極７４Ａ及びアクティブ電極７４Ｂは、液体噴射チャネル１２Ａ及びダミーチャネル１２Ｂの底面すなわちノズルプレート１４の上面から離間することで、インクに誘起される圧力波を安定させ、インク滴を安定して吐出可能とする。本実施形態ではコモン端子７５Ａ及びアクティブ端子７５Ｂ側に液体供給室７６、その反対側に液体排出室７７を配置したが、これらの配置を逆にしてもよい。

図６は、本実施形態におけるヘッドチップ４１の製造方法の主な工程を示すフローチャートである。本方法は、アクチュエータプレート１５を形成する圧電体基板８１の一側面（図中上面）に感光性の樹脂膜８２を形成する樹脂膜形成工程Ｓ１と、露光、現像により樹脂膜８２のパターンを形成するパターン形成工程Ｓ２と、圧電体基板８１の一側面に複数の溝８３を形成する溝形成工程Ｓ３と、圧電体基板８１の一側面にその法線方向に対して溝８３の長手方向と直交する方向に傾斜した方向から導電体８４を蒸着する導電体堆積工程Ｓ４と、導電体８４をパターニングしてコモン電極７４Ａ及びアクティブ電極７４Ｂを形成する電極形成工程Ｓ５と、圧電体基板８１の一側面にカバープレート１６を設置するカバープレート設置工程Ｓ６と、圧電体基板８１の他側面を研削する基板研削工程Ｓ７と、研削後の圧電体基板８１の他側面にノズルプレート１４を設置するノズルプレート設置工程Ｓ８と、を含む。

樹脂膜形成工程Ｓ１において、圧電体基板８１の上面には、感光性の樹脂膜８２（図７参照）が形成される。圧電体基板８１は、ＰＺＴセラミックスで形成され、樹脂膜８２は、圧電体基板８１にレジスト膜を塗布して形成される。樹脂膜８２は、感光性樹脂フィルムで形成してもよい。

パターン形成工程Ｓ２において、まず、露光、現像によって樹脂膜８２のパターンを形成する。その後、コモン端子７５Ａ及びアクティブ端子７５Ｂを形成する領域では、樹脂膜８２を除去し、コモン端子７５Ａ及びアクティブ端子７５Ｂを形成しない領域では、樹脂膜８２を残す。これは、後にリフトオフ法によりコモン端子７５Ａ及びアクティブ端子７５Ｂのパターニングを行うためである。

図７〜図１０を参照し、溝形成工程Ｓ３において、圧電体基板８１には、液体噴射チャネル１２Ａ及びダミーチャネル１２Ｂの基となる複数の溝８３が、ダイシングブレード７１により形成される。ダイシングブレード７１は、水平に配置された圧電体基板８１の上方から、圧電体基板８１の上面における溝８３のＸ方向一側の端部となる位置に降下し、当該位置を所定深さまで研削する。所定深さとは、基板研削工程Ｓ７で形成される液体噴射チャネル１２Ａ及びダミーチャネル１２Ｂの最終的な深さを示す鎖線Ｚよりも深く、かつ圧電体基板８１の下面に達しない深さである。

その後、ダイシングブレード７１は、Ｘ方向他側へ圧電体基板８１の上面に沿って水平に移動しながら、前記所定深さの溝８３を形成する。ダイシングブレード７１は、溝８３のＸ方向他側の端部となる位置に達した後、圧電体基板８１から退避するべくその上方まで上昇する。ダイシングブレード７１は、Ｙ方向で変位しつつ溝８３の形成を繰り返し、平行に並ぶ複数の溝８３を形成する（図１１参照）。

図９を参照し、ダイシングブレード７１は、ダミーチャネル１２Ｂの基となる溝８３のＸ方向他側では、浅溝１２Ｃの基となる浅溝８３ａを、圧電体基板８１のＸ方向他側の外側端に至るまで形成する。圧電体基板８１の上面には、パターニングされた樹脂膜８２が形成されている。

ダイシングブレード７１は、圧電体基板８１の上面側を液体噴射チャネル１２Ａ及びダミーチャネル１２Ｂの最終的な深さである鎖線Ｚよりも深く研削することで、圧電体基板８１の上面側を鎖線Ｚまで研削するのみの場合と比べて、液体噴射チャネル１２Ａ及びダミーチャネル１２Ｂの円弧状底面７２のＸ方向幅Ｗ（図８参照）が短縮される。これにより、液体噴射チャネル１２Ａ及びダミーチャネル１２Ｂの有効なＸ方向幅を確保し易くなり、圧電体基板８１の小型化を図って圧電体ウエハーから取得する際の歩留まりを向上させる。

図１１を参照し、導電体堆積工程Ｓ４において、圧電体基板８１の一側面の法線Ｈに対して、溝８３の長手方向（Ｘ方向）と直交する方向に角度+θ，−θで傾斜した二方向から、圧電体基板８１の表面に導電体８４を蒸着する。本実施形態では、溝８３間における圧電体１７の基となる壁８５の上面から鎖線Ｚまでの深さｄの略１／２の深さ（ｄ／２）まで導電体８４を堆積するように設定される。

導電体８４の下端縁は、浅溝８３ａの底面よりも上方に位置し、浅溝８３ａの底面には導電体８４が堆積されない。これに対し、液体噴射チャネル１２Ａとなる溝８３のＸ方向他側の円弧状底面７２の上部には、深さｄ／２よりも浅い領域に導電体８４が堆積される（図１３参照）。

導電体８４は、鎖線Ｚよりも浅い範囲であれば、深さｄ／２よりも深い領域まで形成してもよい。すなわち、斜め蒸着法により形成する導電体８４からなるコモン電極７４Ａ及びアクティブ電極７４Ｂの下端縁は、鎖線Ｚよりも浅く深さｄ／２よりも深い範囲に形成されてもよい。コモン電極７４Ａ及びアクティブ電極７４Ｂは、溝８３からなる液体噴射チャネル１２Ａ及びダミーチャネル１２Ｂの底面（本例ではノズルプレート１４の上面）から離間することで、前述の如く液滴の吐出を安定させる。

図１２を参照し、電極形成工程Ｓ５においては、導電体８４をパターニングしてコモン電極７４Ａ及びアクティブ電極７４Ｂを形成する。つまり、樹脂膜８２を除去するリフトオフ法により、樹脂膜８２と共にその上面に堆積した導電体８４を除去する。これにより、溝８３間の壁８５の両側面に堆積した導電体８４が互いに分離し、コモン電極７４Ａ及びアクティブ電極７４Ｂが形成される。

電極形成工程Ｓ５では、コモン電極７４Ａ及びアクティブ電極７４Ｂの形成と同時に、コモン端子７５Ａ及びアクティブ端子７５Ｂを形成する（図１３、図１４参照）。このとき、液体噴射チャネル１２Ａの両内側面に形成されたコモン電極７４Ａは、液体噴射チャネル１２Ａの内部に位置する電極同士がそれぞれ全て電気的に接続され、ダミーチャネル１２Ｂの両内側面に形成されたアクティブ電極７４Ｂは、ダミーチャネル１２Ｂの内部に位置する電極同士がそれぞれ全て電気的に分離される。ただし、液体噴射チャネル１２Ａを挟む一組のアクティブ電極７４Ｂはそれぞれ電気的に接続されている。これによって、液体噴射チャネル１２Ａを形成する壁８５（圧電体１７）を同時に駆動することができる。

図１３、図１４を参照し、カバープレート設置工程Ｓ６においては、電極形成工程Ｓ５後の圧電体基板８１の上面に、カバープレート１６が接着剤等により接合される。これにより、圧電体基板８１の溝８３間の壁８５の上端が、カバープレート１６を介して一体的に連結される。

図１５、図１６を参照し、基板研削工程Ｓ７においては、圧電体基板８１の下面側を鎖線Ｚまで研削する。これにより、圧電体基板８１の上面から下面まで各溝８３が貫通し、かつ各溝８３が前記深さｄの液体噴射チャネル１２Ａ及びダミーチャネル１２Ｂとなる。このとき、溝８３間の壁８５の下端は分離するが、壁８５の上端がカバープレート１６への接合により連結され、かつ溝８３のＸ方向両側の端部は圧電体基板８１が残されて連結されるため、基板研削工程Ｓ７で圧電体基板８１が解体することはない。以下、アクチュエータプレート１５及びカバープレート１６の接合体をプレート接合体８６という。

ノズルプレート設置工程Ｓ８において、プレート接合体８６に対するノズルプレート１４の接合位置は、液体噴射チャネル１２Ａの長手方向中央にノズル孔１３が位置するようにして決定される。液体循環型のヘッドチップ４１では、アクチュエータプレート１５及びカバープレート１６の接着部分（液体噴射チャネル１２Ａのポンプ領域に相当）も含め、液体噴射チャネル１２Ａの長手方向中央に関して対称に形成される。この液体噴射チャネル１２Ａの長手方向中央にノズル孔１３を配置することが、液滴の吐出特性を安定させる点で好ましい。

図１８に示すように、本実施形態では、チャネル群１１の溝配列方向（Ｙ方向）で、チャネル群１１の最外側の溝（ダミーチャネル１２Ｂ）よりもＹ方向中央側のダミーチャネル１２Ｂ（図１８ではＹ方向最外側から三番目のチャネル１２であるダミーチャネル１２Ｂ）の溝長手方向（Ｘ方向）の端部を位置合わせ基準８７とし、ノズルプレート１４には位置合わせ基準８７にＺ方向で対向する貫通孔８７ａを形成する。図中符号ＣＸはチャネル群１１のＸ方向中央位置、符号ＣＹはチャネル群１１のＹ方向中央位置をそれぞれ示す。

図１７に示すように、本実施形態では、プレート接合体８６の下方にノズルプレート１４を配置した状態で、ノズルプレート１４の下方から貫通孔８７ａ周辺をカメラＣで撮像し、この撮像データに基づく画像認識により、プレート接合体８６及びノズルプレート１４の位置合わせを行う。このとき、プレート接合体８６及びノズルプレート１４は、ＸＹ平面に沿うように配置され、カメラＣは、Ｚ方向に沿う下面視（以下、単に下面視という。）でノズルプレート１４の貫通孔８７ａ周辺を撮像する。

ダミーチャネル１２Ｂの端部（位置合わせ基準８７）は、下面視で矩形状に形成される。貫通孔８７ａは、下面視で位置合わせ基準８７の三辺の内縁８７ｂに内接する円形状に形成される。この貫通孔８７ａ周辺をカメラＣで下方から撮像した際、貫通孔８７ａ内に位置合わせ基準８７の三辺が入り込まないように（貫通孔８７ａの下面視形状が切り欠かれないように）、プレート接合体８６及びノズルプレート１４の位置合わせを行う。

これにより、ノズル孔１３のＸ方向及びＹ方向での位置決めがなされる。また、位置合わせ基準８７が複数設定されることで、複数のノズル孔１３のＺ方向に沿う軸回りの回転方向での位置決めがなされる。なお、貫通孔８７ａの下面視形状は、前記した円形状に限らず、例えば下面視で位置合わせ基準８７にほぼ整合する矩形状等であってもよい。

互いに対向する位置合わせ基準８７及び貫通孔８７ａの組は、下面視で矩形状をなすプレート接合体８６及びノズルプレート１４の四隅に対応する四箇所に設けられる。位置合わせ基準８７及び貫通孔８７ａの組は、同一直線上を避けて少なくとも三箇所に設置されることで、プレート接合体８６及びノズルプレート１４のＺ方向に対する傾きを検出して垂直度を出し易くする。
ノズルプレート設置工程Ｓ８は、プレート接合体８６及びノズルプレート１４の位置合わせを行う位置合わせ工程Ｓ８１を含んでいる。

位置合わせ基準８７は、図１８に対して、よりＹ方向中央側のダミーチャネル１２Ｂに設置することも可能であるが、位置合わせ基準８７がチャネル群１１のＹ方向外側に位置することで、プレート接合体８６及びノズルプレート１４のＹ方向の傾きを検出し易くなる。また、位置合わせ基準８７がＹ方向中央側に寄り過ぎると、位置合わせ基準８７とＹ方向外側のノズル孔１３との距離が増加してしまう。各ノズル孔１３と位置合わせ基準８７との距離を極端に増加させないために、Ｙ方向両側に位置合わせ基準８７を設ける場合、チャネル群１１のＹ方向最外側からチャネル群１１全体のＹ方向幅の１／４程度までの間に位置合わせ基準８７を設定するとよい。

液体噴射チャネル１２Ａにおいて、該液体噴射チャネル１２Ａ内に充填されたインクは、液体噴射チャネル１２Ａ両側の圧電体１７の変形により圧力波が生じることで、ノズル孔１３から液滴として吐出される。液体噴射チャネル１２Ａは、その長手方向の中央に関して対称に形成され、この中央にノズル孔１３を配置することで、液滴が効率よく安定して吐出される。

ノズルプレート設置工程Ｓ８において、プレート接合体８６の支持治具８８及びノズルプレート１４の支持治具８９の少なくとも一方は、プレート接合体８６及びノズルプレート１４を相対移動させるアライメントを実施する。

プレート接合体８６及びノズルプレート１４のアライメントは、Ｘ方向及びＹ方向でなされると共に、複数の位置合わせ基準８７の設定により、Ｚ方向に沿う軸回りの回転に関してもアライメントがなされ、かつ少なくとも三箇所の位置合わせ基準８７の設定により、ＸＹ平面に対する傾きに関してもアライメントがなされる。

このように、チャネル群１１の形成領域に設置した位置合わせ基準８７及び貫通孔８７ａを用いて、プレート接合体８６及びノズルプレート１４の位置合わせを行うことで、ノズル孔１３を液体噴射チャネル１２Ａの長手方向中央に精度よく配置可能である。そして、この状態で、プレート接合体８６及びノズルプレート１４をＺ方向で互いに近接させて接合することで、ノズル孔１３を液体噴射チャネル１２Ａの長手方向中央に精度よく配置した組み立て体とすることができる。

以上説明したように、上記実施形態におけるヘッドチップ４１は、アクチュエータプレート１５が、複数の液体噴射チャネル１２Ａを含むチャネル群１１の溝配列方向で、チャネル群１１の最外側のチャネル１２よりも溝配列方向中央側に、ノズルプレート１４に対する位置合わせ基準８７を有し、ノズルプレート１４が、位置合わせ基準８７に対向する貫通孔８７ａを有し、これら位置合わせ基準８７及び貫通孔８７ａを利用して、アクチュエータプレート１５及びノズルプレート１４の位置合わせを行うことで、チャネル群１１の溝配列方向最外側に位置合わせ基準８７を設ける場合と比べて、溝配列方向中央側のノズル孔１３と位置合わせ基準８７との距離が縮まり、溝配列方向中央側でのノズル孔１３の位置合わせ精度を確保できる。

また、位置合わせ基準８７を溝配列方向の両側に一対設けることで、溝配列方向最外側のノズル孔１３と位置合わせ基準８７との距離の増加を抑え、ヘッドチップ４１全体の吐出特性を向上でき、かつ溝配列方向でのプレートの傾きも検出できる。
また、位置合わせ基準８７を溝長手方向の両側に一対設けることで、溝長手方向でのプレートの傾きも検出できる。
また、位置合わせ基準８７を三箇所以上設けることで、プレートの垂直度を検出できる。

さらに、チャネル群１１が液体噴射チャネル１２Ａとダミーチャネル１２Ｂとを交互に配列し、位置合わせ基準８７がダミーチャネル１２Ｂの端部であることで、ダミーチャネル１２Ｂの端部形状を利用して位置合わせ基準８７を容易に設置できると共に、貫通孔８７ａを塞ぐことなく液体噴射チャネル１２Ａ内の液体が貫通孔８７ａから流出することを防止できる。

ここで、当該ヘッドチップ４１は、複数の液体噴射チャネル１２Ａの長手方向中央に複数のノズル孔１３をそれぞれ連通させるサイドシュートタイプであるが、この場合、液体噴射チャネル１２Ａを含んで構成されるポンプの中央にノズル孔１３を精度よく配置することが吐出特性を管理する上で重要であり、ノズル孔１３の位置合わせ精度がより高まる。

上記実施形態におけるヘッドチップ４１の製造方法は、前記アクチュエータプレート１５における、前記複数の液体噴射チャネル１２Ａを含むチャネル群１１の溝配列方向で最外側のチャネル１２よりも溝配列方向中央側に設けた位置合わせ基準８７を、前記ノズルプレート１４における、前記位置合わせ基準８７に対向して設けた貫通孔８７ａを通じて検出し、前記アクチュエータプレート１５及びノズルプレート１４の位置合わせを行う位置合わせ工程Ｓ８１を有する。

なお、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、図１９に示すように、ダミーチャネル１２Ｂの長手方向端部に、液体噴射チャネル１２Ａの全長を超えて延びる延長部１２Ｂｅを設け、ダミーチャネル１２Ｂと液体噴射チャネル１２Ａとの識別を容易にした上で、延長部１２Ｂｅの端部を位置合わせ基準８７とすることで、アクチュエータプレート１５及びノズルプレート１４の位置合わせをより容易にしてもよい。

また、図２０に示すように、液体噴射チャネル１２Ａの端部を位置合わせ基準８７とした構成としてもよい。図２０では、チャネル群１１のＹ方向両側で位置合わせ基準８７のＹ方向位置を異ならせている。液体噴射チャネル１２Ａの端部を位置合わせ基準８７とすると、ノズルプレート設置工程Ｓ８後に貫通孔８７ａを塞ぐ工程が必要となるが、液体噴射チャネル１２Ａの延長方向に液体噴射チャネル１２Ａとは分離した位置合わせ基準８７を設ければ、これに対向する貫通孔８７ａを塞ぐ工程が不要になる。

また、図２１に示すように、チャネル群１１が液体噴射チャネル１２Ａのみからなるヘッドチップ４１に適用してもよい。この場合、図２０と同様、液体噴射チャネル１２Ａの端部を位置合わせ基準８７とするか、液体噴射チャネル１２Ａの延長方向等に液体噴射チャネル１２Ａとは分離した位置合わせ基準８７を設ければよい。図２１でも、チャネル群１１のＹ方向両側で位置合わせ基準８７のＹ方向位置を異ならせている。

図１８〜図２１では、ノズルプレート１４の下面視形状の四隅に対応する四箇所に位置合わせ基準８７を設置しているが、前述の如く少なくとも三箇所に位置合わせ基準８７があれば同様の作用効果を得られる。逆に、五箇所を超える多数の位置合わせ基準８７を設置すれば、これらを複数のノズル孔１３に適宜近付け、各ノズル孔１３の位置合わせ精度をより高めることが可能である。

カメラＣ等の撮像手段を用いず、目視により位置合わせ基準８７を視認してもよい。支持治具８８，８９によるアライメントは自動及び手動の何れで行ってもよい。
吐出溝の長手方向末端側にノズルプレートを設置するエッジシュートタイプのヘッドチップに適用してもよい。

圧電体基板８１は、少なくとも隣り合うチャネル間を仕切る壁の部分に圧電体を使用し、その他の領域は非圧電体からなる絶縁体とすることができる。
ノズルプレート１４は、単層又は複数の薄膜層で形成することができる。
各電極７４Ａ，７４Ｂ及び各端子７５Ａ，７５Ｂは、リフトオフ法によるパターニングではなく、例えば導電体堆積工程Ｓ４で斜め蒸着法により導電体を形成した後、フォトリソグラフィ及びエッチング法により各電極及び各端子のパターンを形成してもよい。

ヘッドチップ４１は、記録紙等にインク滴を吐出して文字や図形を記録するインクジェット方式の液体噴射ヘッド４に限らず、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液体噴射ヘッドに適用してもよい。
そして、上記実施形態における構成は本発明の一例であり、当該発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

１ 液体噴射記録装置（液体噴射装置）
２，３ 搬送手段
４ 液体噴射ヘッド
６ 走査手段
４１ ヘッドチップ
１１ チャネル群（溝群）
１２Ａ 液体噴射チャネル（吐出溝）
１２Ｂ ダミーチャネル（非吐出溝）
１３ ノズル孔
１４ ノズルプレート
１５ アクチュエータプレート
８７ 位置合わせ基準
８７ａ 貫通孔
Ｓ８１ 位置合わせ工程
ＣＸ，ＣＹ 中央位置

Claims (10)

1. 複数の吐出溝を一方向に並べて形成したアクチュエータプレートと、前記複数の吐出溝にそれぞれ連通する複数のノズル孔を一方向に並べて形成し、前記アクチュエータプレートに設置されるノズルプレートと、を備えたヘッドチップにおいて、
   前記アクチュエータプレートが、前記複数の吐出溝を含む溝群の溝配列方向で、前記溝群の最外側の溝よりも溝配列方向中央側に、前記ノズルプレートに対する位置合わせ基準を有し、前記ノズルプレートが、前記位置合わせ基準に対向する貫通孔を有することを特徴とするヘッドチップ。
2. 前記位置合わせ基準が、前記溝配列方向で前記溝群の中央位置を挟んで対をなすように設けられることを特徴とする請求項１に記載のヘッドチップ。
3. 前記位置合わせ基準が、前記溝配列方向と直交する溝長手方向で前記溝群の中央位置を挟んで対をなすように設けられることを特徴とする請求項１又は２の記載のヘッドチップ。
4. 前記位置合わせ基準が、少なくとも三箇所に設けられることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のヘッドチップ。
5. 前記溝群が、前記吐出溝と非吐出溝とを交互に配列し、前記位置合わせ基準が、前記非吐出溝の端部であ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ヘッドチップ。
6. 前記非吐出溝が、前記吐出溝の全長を超える延長部を有し、前記延長部の端部が前記位置合わせ基準とされることを特徴とする請求項５に記載のヘッドチップ。
7. 当該ヘッドチップは、前記複数の吐出溝の長手方向中央に前記複数のノズル孔をそれぞれ連通させるサイドシュートタイプであることを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載のヘッドチップ。
8. 複数の吐出溝を一方向に並べて形成したアクチュエータプレートと、前記複数の吐出溝にそれぞれ連通する複数のノズル孔を一方向に並べて形成し、前記アクチュエータプレートに設置されるノズルプレートと、を備えたヘッドチップの製造方法において、
   前記アクチュエータプレートにおける、前記複数の吐出溝を含む溝群の溝配列方向で最外側の溝よりも溝配列方向中央側に設けた位置合わせ基準を、前記ノズルプレートにおける、前記位置合わせ基準に対向して設けた貫通孔を通じて検出し、前記アクチュエータプレート及びノズルプレートの位置合わせを行う位置合わせ工程を有することを特徴とするヘッドチップの製造方法。
9. 請求項１から７のいずれか一項に記載のヘッドチップと、
   前記吐出溝に液体を給排する液体給排手段と、
   前記吐出溝の側壁に形成された駆動電極に駆動電圧を印加する制御手段と、を備えることを特徴とする液体噴射ヘッド。
10. 請求項９に記載の液体噴射ヘッドと、
    被記録媒体を予め決められた搬送方向に沿って搬送する搬送手段と、
    前記被記録媒体に対して前記液体噴射ヘッドを前記搬送方向と直交する方向で走査させる走査手段と、を備えることを特徴とする液体噴射装置。

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