JP2014237296A - 機能性ユニットの製造方法、機能性母基板および機能性ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】複数の機能性ユニットを精密かつ効率的に製造する。
【解決手段】複数の機能性溝と、前記機能性溝に挟まれる位置に配設されて前記機能性溝を有する部分よりも脆弱である被分割部と、を備えたセラミックス前駆体を有する基板前駆体を形成する前駆体形成工程と、前記基板前駆体を焼成して機能性母基板を形成する焼成工程と、前記被分割部において前記機能性母基板を分割して複数の機能性ユニットとする分割工程と、を含む機能性ユニットの製造方法。
【選択図】図６

Description

本発明は、機能性ユニットの製造方法、機能性母基板および機能性ユニットに関する。

チップ領域の縁を通る切断線に沿ってセラミックスシートを切断し、複数のアクチュエーターユニットを得る切断工程を有する記録ヘッドの製造方法が知られている（特許文献１，２参照）。

特開２００３‐３４１０７６号公報 特開２００４‐９６０７１号公報

一つのセラミックス焼成体から複数個の機能性ユニットを切り出す際に、切り出しの精度や効率が悪いと、製品の製造コストの抑制や歩留まり向上を図ることができない。

本発明は少なくとも上述の課題を解決するためになされたものであり、複数の機能性ユニットを精密かつ効率的に製造することが可能な機能性ユニットの製造方法や機能性母基板、さらには、そのように製造される機能性ユニットを提供する。

本発明の態様の一つは、機能性ユニットの製造方法は、複数の機能性溝と、前記機能性溝に挟まれる位置に配設されて前記機能性溝を有する部分よりも脆弱である被分割部と、を備えたセラミックス前駆体を有する基板前駆体を形成する前駆体形成工程と、前記基板前駆体を焼成して機能性母基板を形成する焼成工程と、前記被分割部において前記機能性母基板を分割して複数の機能性ユニットとする分割工程と、を含む。

当該構成によれば、基板前駆体は、機能性溝に挟まれる位置に、機能性溝を有する部分よりも脆弱である被分割部を有する。そして、基板前駆体を焼成して機能性母基板を形成した後、被分割部において機能性母基板を分割することで、それぞれに機能性溝を有する複数の機能性ユニットが得られる。このため、各機能性ユニットを機能性母基板から効率的かつ精度良く切り出すことができ、製品の製造コストの抑制や歩留まり向上に繋がる。

本発明の態様の一つは、前記焼成工程の前後における前記被分割部の変形割合は、前記焼成工程の前後における前記機能性溝を有する部分の変形割合よりも大きい。
被分割部は、基板前駆体の他の部分と比較して脆弱である分、基板前駆体の焼成時に発生する素材の収縮の影響を受けて変形しやすい。言い換えると、被分割部が基板前駆体の焼成時に他の部分よりも大きく変形し易いことで、他の部分（機能性溝を有する部分）が大きく変形することが抑制され、寸法ずれや反りの少ない優れた製品（機能性ユニット）が得られる。

本発明の態様の一つは、前記被分割部は、前記機能性溝よりも底が薄い構成としてもよい。あるいは、前記被分割部は、一定あるいは不定の間隔で並ぶ貫通孔を有する構成としてもよい。
このように、被分割部が、機能性溝よりも底が薄い構成や一定あるいは不定の間隔で並ぶ貫通孔を有する構成を採用することで、上記脆弱である状態が具体的に実現され、分割工程における機能性母基板の容易かつ正確な分割が実現される。

本発明にかかる技術的思想は機能性ユニットの製造方法という形態のみで実現されるものではない。例えば、当該製造方法の過程で存在する物（例えば、被分割部を含む基板）を一つの発明と捉えることも可能である。
一例として、複数の機能性溝を備えた機能性ユニットがチップ領域毎に区分けした状態で複数設けられたセラミックス焼成物を有して構成された機能性母基板において、所定のチップ領域に設けられた機能性ユニットと、前記所定のチップ領域の隣のチップ領域に設けられた機能性ユニットと、の間には、前記機能性溝が備えられた部分よりも脆弱である被分割部が備えられている構成を把握することができる。
また、当該製造方法によって製造された機能性ユニットとして、複数の機能性溝を備え、セラミックス焼成物を有して構成された機能性ユニットにおいて、前記機能性ユニットの端面の少なくとも一部には、該端面から外方に向けて突出する突起が設けられている構成を把握することができる。
また、前記機能性ユニットを含む液体噴射ヘッドや液体噴射装置も、それぞれ発明として捉えることが可能である。さらには、これら液体噴射ヘッドや液体噴射装置を製造する製造方法の発明を捉えることも可能である。

液体噴射ヘッドの構成を模式的に例示する分解斜視図。 （ａ）は図１のＡ１‐Ａ１の位置における液体噴射ヘッドの断面図、（ｂ）は図１のＡ２‐Ａ２の位置における液体噴射ヘッドの断面図。 液体噴射ヘッドの製造方法における各工程を例示する図。 液体噴射ヘッドの製造方法の一部の工程に対応する状態を例示する断面図。 流路基板あるいは流路基板前駆体の平面図。 図５のＡ３‐Ａ３の位置における断面図。 図６に対応する、焼成工程前後の流路基板前駆体および流路基板を例示する断面図。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ被分割部の異なる例を示す断面図。 図８（ａ）に対応する、焼成工程前後の流路基板前駆体および流路基板を例示する断面図。 図８（ｂ）に対応する、焼成工程前後の流路基板前駆体および流路基板を例示する断面図。 被分割部の他の例を示す断面図。 被分割部の他の例を示す断面斜視図。 流路ユニットの端面の例を示す斜視図。 流路ユニットの端面の他の例を示す斜視図。 インクジェットプリンターの一例を示す概略図。

以下、本発明の実施形態を説明する。以下の実施形態は本発明を例示するものに過ぎず、実施形態に示す特徴の全てが発明の解決手段に必須になるとは限らない。

１．流路ユニット及び液体噴射ヘッドの概要の例示
図１は、流路ユニットＵ０を含む液体噴射ヘッド１の構成の概略を例示している。
図２（ａ）は、液体噴射ヘッド１を、図１のＡ１‐Ａ１の位置での断面図により示している。
図２（ｂ）は、液体噴射ヘッド１を、図１のＡ２−Ａ２の位置での断面図により示している。
流路ユニットＵ０は、本発明にかかる機能性ユニットの一例である。機能性ユニットとは、流路ユニットＵ０や、流路ユニットＵ０の少なくとも一部と同等の構成を備えた各種デバイスについての総称である。機能性ユニットは、アクチュエーターユニットと呼ぶこともできる。
上述した図中、符号Ｄ１は流路ユニットＵ０の厚み方向を示している。符号Ｄ３は、流路ユニットＵ０の長手方向を示し、符号Ｄ４は、流路ユニットＵ０の短手方向を示している。各方向Ｄ１，Ｄ３，Ｄ４は、互いに直交するものとするが、互いに交わっていれば直交していなくてもよい。分かり易く示すため、各方向Ｄ１，Ｄ３，Ｄ４の拡大率は異なることがあり、圧電素子３の面積率も異なることがあり、各図は整合していないことがある。

本明細書で説明する位置関係は、発明を説明するための例示に過ぎず、発明を限定するものではない。従って、圧力室の上以外の位置、例えば、下、左、右、等に振動板が配置されることも、本発明に含まれる。また、方向や位置等の同一、直交、等は、厳密な同一、直交、等のみを意味するのではなく、製造時等に生じる誤差も含む意味である。更に、接すること、及び、接合することは、間に接着剤等の介在するものが有ることと、間に介在するものが無いこととの両方を含む。

図１に例示する液体噴射ヘッド１は、符号１０，２０，３０の各部を有する流路ユニットＵ０と、圧力室２１に連通するノズル６２と、を備え、インク（液体）を噴射（吐出）するインクジェット式記録ヘッドである。図１５に例示する液体噴射装置２００は、前述のような液体噴射ヘッドを搭載したインクジェットプリンター（記録装置）である。
振動板部１０は、振動板１１、圧電素子３、リード電極８４、等を有する圧電アクチュエーターである。振動板部１０は、駆動信号ＳＧ１に応じて変形して圧力室２１内の液体に圧力を加える。

振動板１１は、スペーサー部２０の一方の面（表面２０ａ）を封止する。振動板１１の、スペーサー部２０と接する裏面１１ｂとは反対側の表面１１ａに圧電素子３、リード電極８４、等が設けられている。振動板１１の裏面１１ｂは、圧力室２１の壁面の一部を構成する。すなわち、圧力室２１の壁の一部である振動板１１は、圧電素子３により駆動信号ＳＧ１に応じた変形をする。

圧電素子３は、圧電体層８２と、圧電体層８２の圧力室２１側に設けられた下電極（第一電極）８１と、圧電体層８２の他方側に設けられた上電極（第二電極）８３とを有する圧力発生部である。図１に示す各圧電素子３は、各圧力室２１に対応した位置にある。圧電素子３を駆動制御するための制御回路基板９１は、例えば、上電極８３に対してフレキシブル基板等といったケーブル類９２を介して接続されて、駆動信号ＳＧ１が制御回路基板９１から供給される。電極８１，８３の一方は、他の圧電素子を構成する電極と電気的に接続されて同一の電圧の電位が印加（電気信号が供給）される共通電極にされてもよい。上下電極の構成金属には、例えば、Ｐｔ（白金）、Ａｕ（金）、Ｉｒ（イリジウム）、Ｔｉ（チタン）、等の一種以上を用いることができる。圧電体層８２には、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）といった強誘電体、非鉛系ペロブスカイト型酸化物といったペロブスカイト構造を有する材料等を用いることができる。リード電極８４は、下電極８１に接続されてもよいし、上電極８３に接続されてもよい。

スペーサー部２０には、厚み方向Ｄ１へ貫通した圧力室２１が形成されている。このスペーサー部２０が振動板１１と接続部３０とに挟まれることにより、圧力室２１が流路ユニットＵ０の内部に設けられる。各圧力室２１は、長手方向を流路ユニットＵ０の短手方向Ｄ４に沿って配置させた長尺状に形成され、流路ユニットＵ０の長手方向Ｄ３へ複数並べられている。圧力室２１同士の間は、隔壁２２とされる。圧力室２１内の液体には、壁の一部である振動板１１の変形により圧力が加わる。流路ユニットＵ０の長手方向Ｄ３へ並んだ圧力室２１の列は、流路ユニットＵ０の短手方向Ｄ４へ複数並べられてもよい。

接続部３０には、各圧力室２１に連通する位置で厚み方向Ｄ１へ貫通した液体の供給孔３１及び連通孔３２が形成されている。すなわち、接続部３０は、孔３１，３２を除いてスペーサー部２０における表面２０ａとは反対側の他方の面（裏面２０ｂ）を封止する。各供給孔３１は各圧力室２１の長手方向（Ｄ４）の一端に対応する位置に設けられ、各連通孔３２は各圧力室２１の長手方向（Ｄ４）の他端に対応する位置に設けられている。孔３１，３２及び圧力室２１は、流路ユニットＵ０の液体が通過する流路Ｆ１となる。本実施形態においては、流路Ｆ１のうち、少なくとも圧力室２１は、特許請求の範囲における「機能性溝」に該当する。また、機能性溝は、単に「溝」と呼ぶこともでき、流路ユニットＵ０においては「流路溝」と呼ぶこともできる。

接続部３０の裏面３０ｂに接合される封止プレート４０には、厚み方向Ｄ１へ貫通した液体の共通供給孔４１、連通孔４２、及び、リザーバー５１への液体導入孔４３（図２（ａ）参照）が形成されている。共通供給孔４１は、長手方向を封止プレート４０の長手方向Ｄ３に沿って配置させた長尺状に形成され、接続部３０の複数の供給孔３１に連通する位置に設けられている。各連通孔４２は、接続部３０の各連通孔３２に連通する位置に設けられている。液体導入孔４３は、流路ユニットＵ０に接しない位置に設けられている。封止プレートの裏面４０ｂは、リザーバー５１の壁面の一部を構成する。
リザーバープレート５０には、厚み方向Ｄ１へ貫通したリザーバー５１及び連通孔５２が形成されている。リザーバー５１は、共通供給孔４１と液体導入孔４３とに連通した共通液室（共通インク室）である。各連通孔５２は、封止プレートの各連通孔４２に連通する位置に設けられている。

ノズルプレート６０には、各連通孔５２に連通する位置で厚み方向Ｄ１へ貫通したノズル６２が形成されている。ノズルプレート６０の裏面は、ノズル６２から液滴を噴射するノズル面６０ｂとされる。図１に示すノズルプレート６０は、各圧力室２１に連通するノズル６２が所定方向（Ｄ３）へ所定間隔（ノズルピッチＰ）で並べられたノズル列を有している。複数のノズル６２は、いわゆる千鳥状に配置されてもよい。
液体噴射ヘッド１は、封止プレート４０やリザーバープレート５０を必ずしも備える必要は無い。例えば、封止プレート４０が無い場合にはリザーバープレート５０を流路ユニットＵ０へ接合することができ、リザーバープレート５０も無い場合にはノズルプレート６０を流路ユニットＵ０へ接合することができる。封止プレート４０やリザーバープレート５０を設けない場合は、これらプレートの機能を他のプレートに担わせる。また、液体噴射ヘッド１はいわゆるコンプライアンスプレート等の他のプレートを備えていてもよく、例えば、コンプライアンスプレートがリザーバープレート５０とノズルプレート６０との間に配置されてもよい。更に、上述したプレートのいずれかが複数のプレートで構成されてもよいし、逆に、複数のプレートの機能を一枚のプレートが備えるとしてもよい。

上述した液体噴射ヘッド１において、インク等の液体は、液体導入孔４３から導入されてリザーバー５１内を満たし、共通供給孔４１及び個別の供給孔３１を通って圧力室２１内を満たす。制御回路基板９１からの駆動電圧（駆動信号ＳＧ１）に応じて振動板１１を圧力室２１側へ撓ませるように圧電素子３が変形すると、それに応じて振動板１１も変形する。振動板１１の変形により圧力室２１内の液体の圧力が高まり、連通孔３２，４２，５２を介してノズル６２から液滴が噴射される。

２．製造方法の例示
次に、図１，２とともに図３，４等を参照して、液体噴射ヘッドの製造方法を例示する。液体噴射ヘッドの製造方法は、流路ユニットの製造方法（機能性ユニットの製造方法）を含んでいる。
図３は、液体噴射ヘッドの製造方法における各工程をフローチャート形式で示している。
図４は、液体噴射ヘッドの製造方法の一部の工程に対応する状態を、流路ユニットＵ０の長手方向Ｄ３に沿った垂直断面により例示している。

前駆体形成工程（ステップＳ１）では、まず、機能性母基板１００の前駆体（基板前駆体３００）を、セラミックスを用いて形成する。機能性母基板１００とは、複数の流路ユニットＵ０（機能性ユニット）へ切断する前の状態の部材を意味する。
図５は、機能性母基板１００（あるいは基板前駆体３００）を、表面１１ａ（図１参照）に対面する視点により例示している。機能性母基板１００は、分割される前の複数の流路ユニットＵ０を有する。図５では、鎖線で区画された領域一つ一つが、それぞれ流路ユニットＵ０に相当するチップ領域を示している。なお、当該鎖線が実際に存在する訳ではない。つまり本実施形態では、流路ユニットＵ０を個々に製造するのではなく、機能性母基板１００を形成した後に、機能性母基板１００から複数の流路ユニットＵ０を切り出す（後述のステップＳ５）。

機能性母基板１００（基板前駆体３００）は、各流路ユニットＵ０に相当する各チップ領域を区画する位置（図５における鎖線上）に、被分割部７０を有する。被分割部７０とは、機能性溝に挟まれる位置に在り、かつ機能性溝を有する部分（流路ユニットＵ０に相当する領域）よりも脆弱である部位である。ここで言う機能性溝に挟まれる位置とは、ある流路ユニットＵ０に相当するチップ領域に属する機能性溝（圧力室２１）と隣の他の流路ユニットＵ０に相当するチップ領域に属する機能性溝（圧力室２１）とに挟まれる位置であり、流路ユニットＵ０同士に挟まれる位置とも言える。

基板前駆体３００の形成に際しては、前駆体１１１，１２０，１３０を形成する。前駆体１１１は、振動板１１の前駆体であり、前駆体１２０は、スペーサー部２０の前駆体であり、前駆体１３０は、接続部３０の前駆体である。例えば、ジルコニア（ＺｒＯ_２）に、モル比で、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）を３〜８％程度、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）を１〜３％程、添加したセラミックス粉体をバインダー等に分散したペーストをシート状にした、グリーンシートを形成する。そして、グリーンシートに対し、金型等を用いた加工や、切断、切削、打ち抜き等といった機械加工や、レーザー加工を必要に応じて施す。これにより、シート状の前駆体１１１、圧力室２１を有するシート状の前駆体１２０、および、孔３１，３２を有するシート状の前駆体１３０がそれぞれ得られる。また、前駆体１１１，１２０，１３０の全てあるいは一部は、上述した被分割部７０も有する。

図６は、図５のＡ３‐Ａ３の位置での断面を例示したものであって、特に、流路ユニットＵ０同士に挟まれる位置に形成された被分割部７０を例示している。被分割部７０は、例えば、表面１１ａから厚み方向Ｄ１に沿って掘り下げられた凹部７１と、裏面３０ｂから厚み方向Ｄ１に沿って掘り下げられた凹部７２とを含む。被分割部７０の底の厚さＴは、機能性溝（圧力室２１）の底の厚さ、つまり図６で言うと前駆体１３０の厚さよりも薄い。このように被分割部７０は、機能性溝を有する部分よりも底が薄いために、機能性溝を有する部分よりも脆弱であると言える。被分割部７０は、各流路ユニットＵ０に相当する各チップ領域の周縁（図５における鎖線上）すべてに連続して形成されていてもよいし、当該周縁の少なくとも一部に形成されているとしてもよい。

前駆体１１１，１２０，１３０は、図４（ａ）や図６に示すように積層されて、基板前駆体３００となる。なお、前駆体１２０，１３０は、それぞれが別のシートではなく、まとめて一枚状に形成されたシートであってもよい。また、前駆体１１１，１２０，１３０は、セラミックス粉体とバインダーと溶媒を含むスラリーを用いるゲルキャスト法等により形成してもよい。以上が、前駆体形成工程である。なお図４は、機能性母基板１００あるいは基板前駆体３００に含まれる、一つの流路ユニットＵ０に相当する範囲の、さらにその一部を例示したものである。

上記各添加物の添加量（モル比）は、上述の数値に限定されるものではない。酸化イットリウムは、後述の焼成工程（ステップＳ３）において結晶を安定化させる目的で添加されるものである。また、上記添加物の少なくとも一部に替えてあるいは上記添加物に加えて、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化セリウム（ＣｅＯ_２）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）等の一部あるいは組み合わせを、ジルコニアに添加してもよい。また、二酸化ケイ素は、上記安定化に寄与するだけでなく、前駆体１１１，１２０，１３０からの炭素の除去効果を上げる役割も果たす。

次に、不図示の加熱装置内に基板前駆体３００をセットし、加熱装置により、例えば、１００℃〜３００℃程度の低温で基板前駆体３００を加熱し、基板前駆体３００を一体的に脱脂する脱脂工程を行う（ステップＳ２）。続けて、基板前駆体３００を一体焼成する焼成工程を行う（ステップＳ３）。焼成温度は、例えば、１３００℃〜１４００℃程度である。かかる焼成により、振動板１１とスペーサー部２０と接続部３０とが一体的に接合したセラミックス焼成物を有する機能性母基板１００が得られる（図４（ｂ））。

次に、加熱装置から機能性母基板１００を取り出した後、図４（ｃ）に示すように、振動板１１上に下電極８１、リード電極８４（図２（ａ）参照）、圧電体層８２、及び、上電極８３を形成する（圧電素子形成工程、ステップＳ４）。電極８１，８３，８４は、スパッタ法等といった気相法で形成してもよいし、スピンコート法等といった液相法で形成した塗布膜を加熱する方法等で形成してもよい。スピンコート法等といった液相法によって圧電体層を形成する場合、例えば、ＰＺＴを構成する金属の有機物を分散媒に分散した前駆体溶液の塗布工程、例えば１７０〜１８０℃程度の乾燥工程、例えば３００〜４００℃程度の脱脂工程、及び、例えば６００〜７００℃程度の焼成工程の組合せを複数回行えばよい。不要箇所の電極や圧電体層は、パターニングにより除去してもよい。また、レジストパターンを振動板上に形成し、振動板全面上に電極や圧電体層を形成した後にレジストパターンとともに電極や圧電体層を除去してもよい。

次に、被分割部７０において機能性母基板１００をチップ領域単位に分割して複数の流路ユニットＵ０とする（分割工程、ステップＳ５）。被分割部７０に沿った分割は、例えば、レーザーやダイシングソーを用いて行う。これにより、一枚の機能性母基板１００から複数の流路ユニットＵ０が得られる（流路ユニットＵ０が多数個取りされる）。
ここまでが流路ユニットＵ０の製造方法に該当する。

その後、流路ユニットＵ０、封止プレート４０、リザーバープレート５０、及び、ノズルプレート６０を接合し（接合工程、ステップＳ６）、制御回路基板９１をケーブル類９２で圧電素子３に接続する（基板接続工程、ステップＳ７）。部材Ｕ０，４０，５０，６０間の接合は、接合し合う部材と略同じ孔を形成した熱圧着用接着シートを部材間に挟んだ状態で部材同士を熱圧着する方法、液状の接着剤を部材間に塗布する方法、熱圧着性（自己圧着性）を有する部材を用いて部材同士を熱圧着する方法、等が可能である。なお、上記プレート４０，５０，６０の材料には、例えば、ステンレスやニッケルといった金属、合成樹脂、セラミックス、等の一種以上を用いることができる。制御回路基板９１の接続は、部材Ｕ０，４０，５０，６０間の一部又は全部を接合する前に行ってもよい。
以上により、図２（ａ），（ｂ）で示したような液体噴射ヘッド１が製造される。

このように本実施形態によれば、基板前駆体３００は、機能性溝に挟まれる位置に、機能性溝を有する部分よりも脆弱である被分割部７０を有する。そして、基板前駆体３００を焼成して機能性母基板１００を形成した後、被分割部７０において機能性母基板１００を分割することで、それぞれに複数の機能性溝（複数の圧力室２１）を有する複数の流路ユニットＵ０が得られる。このため、各流路ユニットＵ０を機能性母基板１００から効率的かつ精度良く切り出すことができ、製品の製造コストの抑制や歩留まり向上に繋がる。

３．被分割部についての追加説明
図７は、本実施形態による効果の一つを説明するための図である。図７の上段には、焼成工程前の基板前駆体３００の断面を、図７の下段には、焼成工程後の機能性母基板１００の断面を、それぞれ図６と同様の視点により例示している。図７では、断面のハッチングや、流路（圧力室２１等）の記載を省いて図示を簡略化している。また図７では、互いの間が被分割部７０で接続された３つの流路ユニットＵ０を例示している。基板前駆体３００はセラミックス前駆体であるため、焼成されることにより素材に収縮が生じる。また、収縮の度合いは、一方の面（例えば、表面１１ａ）側と他方の面（例えば、裏面３０ｂ）側とで必ずしも同等ではないため、かかる収縮に伴い機能性母基板１００全体に反り（例えば、表面１１ａ側が凸になる反り）が発生し得る。このような反りは、流路ユニットＵ０毎の形状にばらつきを与え得るものであるため、可能な限り少ないほうが良い。しかし、本実施形態のように多数の流路ユニットＵ０の集合体である大判部材（機能性母基板１００）を焼成する手法においては、比較的大きな反りが発生し易いと言える。

図７の下段においては、本実施形態にかかる被分割部７０が存在しない場合の機能性母基板１００を鎖線で例示し、本実施形態にかかる被分割部７０が存在する場合の機能性母基板１００を実線で例示している。当該図によれば、被分割部７０が存在する場合の方が、機能性母基板１００全体の反りが抑えられていることが分かる。被分割部７０は、他の部分（流路ユニットＵ０に相当する部分）と比較して脆弱である分、基板前駆体３００の焼成時に発生する素材の収縮の影響を受けて変形しやすい。また、被分割部７０が存在することで、反りが分断され、機能性母基板１００全体が大きく反ることが防止される。すなわち、被分割部７０が基板前駆体３００の焼成時に、他の部分に代わって変形し易いことで、他の部分が大きく変形することが抑制され、寸法ずれや反りの少ない（形状のばらつきが少ない）高品質な流路ユニットＵ０を多数得ることができる。なお、図７では、理解を容易とするために機能性母基板１００の「反り」を大げさに表現しており、実際に生じる反りの程度を正確に表現しているわけではない。

図８の（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、図６と同様の断面により、被分割部７０の形状の他の例を示している。被分割部７０は、例えば図８（ａ）に示すように、裏面３０ｂから厚み方向Ｄ１に沿って掘り下げられた凹部７３により構成されるとしてもよい。また、被分割部７０は、例えば図８（ｂ）に示すように、表面１１ａから厚み方向Ｄ１に沿って掘り下げられた凹部７４により構成されるとしてもよい。図８に例示したいずれの場合であっても、被分割部７０の底の厚さＴは、機能性溝（圧力室２１）の底の厚さ（前駆体１３０の厚さ）よりも薄く形成されている。なお、被分割部７０としての凹部７１，７２，７３，７４の形状は、図６，８に示したように、表面１１ａあるいは裏面３０ｂにおける開口から底に到るまで略同一の幅としてもよいが、凹部７１，７２，７３，７４を形成するための金型を離型させる際の操作性を考慮して、底に近づくほど先細りとなるテーパー形状としてもよい。

図９は、被分割部７０が図８（ａ）に示した形状である場合における、焼成工程前後の基板前駆体３００の断面および機能性母基板１００の断面を、それぞれ図７と同様の手法で例示している。図９では、焼成工程前の被分割部７０の開口の幅をｐ１、焼成工程後の被分割部７０の開口の幅をｐ２としており、ｐ１＜ｐ２となっている。焼成時、被分割部７０の両側の流路ユニットＵ０それぞれの収縮に伴い、脆弱な被分割部７０は、開口が両側へ引っ張られるように開く。被分割部７０がこのような変形をすることで、結果的に機能性母基板１００全体の反りが分断され、各流路ユニットＵ０の反りは、被分割部７０が無い場合と比較して小さなものに留まる。

図１０は、被分割部７０が図８（ｂ）に示した形状である場合における、焼成工程前後の基板前駆体３００の断面および機能性母基板１００の断面を、それぞれ図７，９と同様の手法で例示している。図１０では、焼成工程前の被分割部７０の底の幅をｐ１、焼成工程後の被分割部７０の底の幅をｐ２としており、ｐ１＜ｐ２となっている。焼成時、被分割部７０の両側の流路ユニットＵ０それぞれの収縮に伴い、脆弱な被分割部７０は、底が両側へ引っ張られる。被分割部７０がこのような変形をすることで、結果的に機能性母基板１００全体の反りが分断され、各流路ユニットＵ０の反りは、被分割部７０が無い場合と比較して小さなものに留まる。

なお、焼成工程の前後における被分割部７０の変形割合（ｐ１からｐ２への変形割合）は、焼成工程の前後における機能性溝を有する部分の変形割合（例えば、方向Ｄ４における圧力室２１の変形割合）よりも大きいと言える。上記変形割合は、例えば、焼成前のサイズに対する焼成前後のサイズの変化量（絶対値）の比率により得られる。

図１１は、図６，８と同様の断面により、被分割部７０の形状の他の例を示している。被分割部７０は、例えば図１１に示すように、表面１１ａと裏面３０ｂの何れにも開口を有さない空洞７５を少なくとも含むとしてもよい。空洞７５は、例えば、前駆体１２０において圧力室２１と同一の工程で形成される。また、図１１では、被分割部７０は、空洞７５とともに、裏面３０ｂから厚み方向Ｄ１に沿って掘り下げられた凹部７６を含んでいる。むろん、図１１の構成においても、被分割部７０は、表面１１ａ側に形成された凹部を含んでもよいし、表面１１ａ側および裏面３０ｂ側それぞれに形成された凹部を含んでもよい。また、図１１では、空洞７５および凹部７６について、上記テーパー形状を採用している。

図１２は、被分割部７０の他の例を、基板前駆体３００の一部断面斜視図により示している。被分割部７０は、例えば図１２に示すように、表面１１ａから裏面３０ｂへ貫通する貫通孔７７を、一定あるいは不定の間隔で並べて形成することにより実現してもよい。分割工程において、複数の貫通孔７７による被分割部７０を切断することにより、機能性母基板１００から複数の流路ユニットＵ０を効率的かつ正確に切り出すことができる。レーザー、ダイシングソーで切断する場合は、変形抑制の為の被分割部７０が切断代となる為に、無駄の少ない多数個取りが出来る。

図１３および図１４はそれぞれ、機能性母基板１００から分割された後の一つの流路ユニットＵ０の一部の端面１０１，１０２を例示している。端面１０１，１０２は、流路ユニットＵ０の表面１１ａと裏面３０ｂとを繋ぐ側面である。図１３は、例えば、図６，７に示したような被分割部７０において機能性母基板１００を切断した場合の切断後の端面１０１を斜視図により示している。図１４は、例えば、図１２に示したような被分割部７０において機能性母基板１００を切断した場合の切断後の端面１０２を斜視図により示している。図１３，１４から分かるように、流路ユニットＵ０は、被分割部７０が分割されることで生じる端面１０１，１０２の少なくとも一部に、端面１０１，１０２から外方に向けて突出する突起１０１ａ，１０２ａを設ける。このような突起１０１ａ，１０２ａは、被分割部７０の一部であるとも言える。

４．液体噴射装置の例
図１５は、上述した液体噴射ヘッド１を記録ヘッドとして有するインクジェット式の記録装置である液体噴射装置２００の外観を示している。液体噴射ヘッド１を記録ヘッドユニット２１１，２１２に組み込むと、液体噴射装置２００を製造することができる。図１５に示す液体噴射装置２００は、記録ヘッドユニット２１１，２１２のそれぞれに、液体噴射ヘッド１が設けられ、外部インク供給手段であるインクカートリッジ２２１，２２２が着脱可能に設けられている。記録ヘッドユニット２１１，２１２を搭載したキャリッジ２０３は、装置本体２０４に取り付けられたキャリッジ軸２０５に沿って往復移動可能に設けられている。駆動モーター２０６の駆動力が図示しない複数の歯車及びタイミングベルト２０７を介してキャリッジ２０３に伝達されると、キャリッジ２０３がキャリッジ軸２０５に沿って移動する。図示しない給紙ローラー等により給紙される記録媒体２９０は、プラテン２０８上に搬送され、インクカートリッジ２２１，２２２から供給され液体噴射ヘッド１から噴射されるインク滴により印刷がなされる。
また、液体噴射装置２００は、印刷中に液体噴射ヘッドが移動しないように固定されて、記録媒体を移動させるだけで印刷を行ういわゆるラインヘッド型のプリンターでもよい。

５．応用、その他
流体噴射ヘッドから吐出される液体は、液体噴射ヘッドから吐出可能な材料であればよく、染料等が溶媒に溶解した溶液、顔料や金属粒子といった固形粒子が分散媒に分散したゾル、等の流体が含まれる。このような流体には、インク、液晶、等が含まれる。液体噴射ヘッドは、プリンターといった画像記録装置の他、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造装置、有機ＥＬディスプレーやＦＥＤ（電解放出ディスプレー）等の電極の製造装置、バイオチップ製造装置、等に搭載可能である。

圧力室に圧力を与えるための圧電素子は、図２（ａ），（ｂ）で示したような薄膜型に限定されず、圧電材料と電極材料とを交互に積層させた積層型、縦振動させて各圧力室に圧力変化を与える縦振動型、等でもよい。また、圧電アクチュエーターは、発熱素子の発熱で生じる気泡によってノズルから液滴を噴射させるアクチュエーター、振動板と電極との間に発生させた静電気によって振動板を変形させてノズルから液滴を噴射させるいわゆる静電式アクチュエーター、等でもよい。更には、そのほかの様々な流路ユニットに適用することができる。

また、これまで説明した機能性ユニット（アクチュエーターユニット）の構成は、液体を噴射するための流路ユニットＵ０以外のデバイスへも適用可能である。
例えば、アクチュエーターユニットは、これまで説明した圧力室２１に相当する空洞を、外部から超音波あるいは赤外線を受信するための受信部とすることで、超音波センサーや赤外線センサーとして用いることが可能である。また、上述した圧電素子を撓みモードから梁モードに変えることで、更に、ジャイロ、加速度センサー、超音波モーター等へ用いることも可能である。これらの場合、供給孔３１及び連通孔３２を有する接続部３０は不要である。
また、上述した実施形態や変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術並びに上述した実施形態及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も実施可能である。本発明は、これらの構成等も含まれる。

１…液体噴射ヘッド、３…圧電素子、１０…振動板部、１１…振動板、１１ａ…表面、２０…スペーサー部、２１…圧力室、３０…接続部、３０ｂ…裏面、３１…供給孔、３２…連通孔、４０…封止プレート、５０…リザーバープレート、５１…リザーバー、６０…ノズルプレート、６２…ノズル、７０…被分割部、７１，７２，７３，７４，７６…凹部、７５…空洞、７７…貫通孔、１００…機能性母基板、１１１，１２０，１３０…前駆体、２００…液体噴射装置、３００…基板前駆体、Ｕ０…流路ユニット（機能性ユニット）

Claims (6)

1. 複数の機能性溝と、前記機能性溝に挟まれる位置に配設されて前記機能性溝を有する部分よりも脆弱である被分割部と、を備えたセラミックス前駆体を有する基板前駆体を形成する前駆体形成工程と、
   前記基板前駆体を焼成して機能性母基板を形成する焼成工程と、
   前記被分割部において前記機能性母基板を分割して複数の機能性ユニットとする分割工程と、
   を含むことを特徴とする機能性ユニットの製造方法。
2. 前記焼成工程の前後における前記被分割部の変形割合は、前記焼成工程の前後における前記機能性溝を有する部分の変形割合よりも大きい、ことを特徴とする請求項１に記載の機能性ユニットの製造方法。
3. 前記被分割部は、前記機能性溝よりも底が薄いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の機能性ユニットの製造方法。
4. 前記被分割部は、一定あるいは不定の間隔で並ぶ貫通孔を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の機能性ユニットの製造方法。
5. 複数の機能性溝を備えた機能性ユニットがチップ領域毎に区分けした状態で複数設けられたセラミックス焼成物を有して構成された機能性母基板において、
   所定のチップ領域に設けられた機能性ユニットと、前記所定のチップ領域の隣のチップ領域に設けられた機能性ユニットと、の間には、前記機能性溝が備えられた部分よりも脆弱である被分割部が備えられていることを特徴とする機能性母基板。
6. 複数の機能性溝を備え、セラミックス焼成物を有して構成された機能性ユニットにおいて、
   前記機能性ユニットの端面の少なくとも一部には、該端面から外方に向けて突出する突起が設けられていることを特徴とする機能性ユニット。

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