JP2015089665A - 液体吐出ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力室および空気室を高密度に形成する。【解決手段】本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出する吐出口に連通し、吐出口から吐出される液体を貯留する圧力室と、圧力室の周りに形成された空気室とを備える液体吐出ヘッドであって、積層された複数の圧電体プレートを有し、複数の圧電体プレートの表面および裏面には、同じ方向に延びる複数の溝が形成され、複数の圧電体プレートは、対向する一方の圧電体プレートに形成された溝の側壁が、他方の圧電体プレートに形成された溝の側壁と接することなく、他方の圧電体プレートに形成された溝に入り込むように積層され、一方の圧電体プレートに形成された溝と他方の圧電体プレートに形成された溝とで囲まれる空間が圧力室または空気室とされる。【選択図】図１

Description

本発明は、液体を吐出する液体吐出ヘッドおよびその製造方法に関する。

インクなどの液体を吐出して記録媒体に画像を記録する液体吐出装置には、一般的に、液体を吐出する液体吐出ヘッドが搭載されている。

液体吐出ヘッドから液体を吐出させる機構として、圧電素子によって容積が収縮可能な圧力室を利用する機構が知られている。この機構では、圧電素子に電圧を印加することで圧電素子を変形させ、圧電素子の変形により圧力室が収縮することによって、圧力室内の液体を圧力室の一端に形成された吐出口から吐出させる。

圧電素子を利用して液体を吐出する機構を有する液体吐出ヘッドの一つとして、圧力室の１つまたは２つの内壁面が圧電素子で形成された、いわゆるシェアモードタイプと呼ばれる液体吐出ヘッドが知られている。

シェアモードタイプの液体吐出ヘッドでは、圧電素子に電圧を印加することで、圧電素子を伸長変形および収縮変形させるのではなく、せん断変形させることにより、圧力室を収縮させる。

工業用途の液体吐出装置では、高粘度の液体の使用が求められる。高粘度の液体を吐出するためには、より大きな液体の吐出力が液体吐出ヘッドに要求される。この要求に対して、断面形状が円形や矩形の筒形状の圧電部材で圧力室が形成された、いわゆるグールドタイプと呼ばれる液体吐出ヘッドが提案されている。

グールドタイプの液体吐出ヘッドでは、圧電部材を圧力室の中心に対して内外方向（径方向）に伸長変形および収縮変形させることで、圧力室を膨張または収縮させる。グールドタイプの液体吐出ヘッドによれば、圧力室の壁面が全て変形し、その変形が液体の吐出力に寄与するため、シェアモードタイプの液体吐出ヘッドと比較して、大きな液体の吐出力を得ることができる。

ところで、液体吐出装置を用いて、より高い解像度で画像を記録するためには、複数の吐出口を高密度に配置する必要がある。複数の吐出口を高密度に配置するためには、各吐出口に対応する圧力室も高密度に形成する必要がある。

特許文献１（特開２０１２−１４４０３８号公報）には、圧力室を高密度に形成可能なグールドタイプの液体吐出ヘッドの製造方法が開示されている。

特許文献１に開示されている製造方法では、溝が形成された平板状の圧電体プレートを積層することで圧力室と空気室とが形成される。具体的には、圧電体プレートに形成された溝と、溝を覆う形態で積層される他の圧電体プレートの底面により圧力室と空気室とが形成される。

特許文献１に開示されている製造方法では、第１の圧電体プレートの一面に、所定の方向に延びる複数の第１の溝を所定の間隔で形成し、第１の溝と同じ方向に延びる第２の溝を、第１の溝の間に形成する。また、第２のプレートの一面に、第１の溝と同じ方向に延びる第３の溝を、第１の溝に対応する位置に形成する。

次に、第１のプレートと第２のプレートとを、溝を形成した一面が同じ方向を向き、溝の方向が揃うように、交互に複数積層することで、圧電ブロック体を形成する。この圧電ブロック体において、第１の溝と第２の圧電体プレートの底面とで囲まれる空間が圧力室となる。また、第２の溝と第２の圧電体プレートの底面とで囲まれる空間、および、第３の溝と第１の圧電体プレートの底面とで囲まれる空間が空気室となる。

圧電ブロック体の背面には、プリント配線基板および後方絞りプレートが接続され、圧電体ブロックの前面にはノズルプレートが接続されることで、液体吐出ヘッドが作製される。

上述したように、第２の溝は第１の溝の間に形成され、第３の溝は第１の溝に対応する位置に形成されている。そのため、特許文献１に開示されている製造方法によれば、圧力室の周囲に空気室が形成されるので、圧力室の剛性を高めることができる。また、この製造方法によれば、圧力室および空気室がマトリックス状に形成されるので、圧力室および空気室を高密度に形成することができる。また、圧電体プレートに孔を開けるよりも、圧電体プレートに溝を形成するほうが加工しやすいため、この製造方法によれば、高い精度で圧力室を形成することができる。

特開２０１２−１４４０３８号公報

特許文献１に開示されている液体吐出ヘッドの製造方法では、ダイシングにより圧電体プレートに溝が形成される。ここで、ダイシングにより形成可能な溝の幅には限界があり、一般的には、その限界は５０μｍ程度とされている。

特許文献１に開示されている液体吐出ヘッドの製造方法では、圧電体プレートの一面に形成された溝と他の圧電体プレートの底面とで囲まれた空間に、圧力室あるいは空気室が形成される。したがって、圧力室および空気室の幅は、ダイシングにより形成される溝の幅に依存する。そのため、特許文献１に開示されている技術においては、圧力室および空気室の幅をダイシングにより形成可能な溝の幅よりも小さくできず、圧力室および空気室の更なる高密度形成は困難であるという問題がある。

本発明の目的は、圧力室および空気室をより高密度に形成することができる液体吐出ヘッドおよびその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の液体吐出ヘッドは、
液体を吐出する吐出口に連通し、前記吐出口から吐出される液体を貯留する圧力室と、前記圧力室の周りに形成された空気室とを備える液体吐出ヘッドであって、
積層された複数の圧電体プレートを有し、
前記複数の圧電体プレートの表面および裏面には、同じ方向に延びる複数の溝が形成され、
前記複数の圧電体プレートは、対向する一方の圧電体プレートに形成された溝の側壁が、他方の圧電体プレートに形成された溝の側壁と接することなく、前記他方の圧電体プレートに形成された溝に入り込むように積層され、
前記一方の圧電体プレートに形成された溝と、前記他方の圧電体プレートに形成された溝とで囲まれる空間が前記圧力室または前記空気室とされる。

上記目的を達成するために、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、
液体を吐出する吐出口に連通し、前記吐出口から吐出される液体を貯留する、内壁面に第１の電極が形成された圧力室と、前記圧力室の周囲に配置され、内壁面に前記第１の電極と接しない第２の電極が形成された空気室とを備える液体吐出ヘッドの製造方法であって、
圧電体プレートの表面および裏面にそれぞれ、同じ方向に延びる複数の溝を形成する溝形成工程と、
前記溝の一方の側壁および該溝の底面であって、前記一方の側壁近傍の領域の少なくとも一部に、前記第１の電極を形成し、前記溝の他方の側壁および該溝の底面であって、前記他方の側壁近傍の領域の少なくとも一部に、前記第２の電極を形成する電極形成工程と、
対向する一方の圧電体プレートに形成された溝の側壁が、他方の圧電体プレートに形成された溝の側壁と接することなく、前記他方の圧電体プレートに形成された溝に入り込むように、前記複数の圧電体プレートを積層する積層工程と、を含む。

本発明によれば、液体吐出ヘッドは、表面および裏面にそれぞれ、同じ方向に延びる複数の溝が形成された圧電体プレートを複数積層して構成される。複数の圧電体プレートは、対向する一方の圧電体プレートに形成された溝の内壁面が、他方の圧電体プレートに形成された溝の側壁に接することなく、その溝に入り込むように積層される。

そのため、圧電体プレートに形成された各溝は、各溝に入り込む他の圧電体プレートに形成された溝の側壁により複数の空間に隔てられる。この空間が、圧力室または空気室とされることにより、圧力室および空気室の幅を圧電体プレートに形成可能な溝の幅に依存しないものとし、溝の幅よりも小さくすることができるので、圧力室および空気室をより高密度に形成することができる。

本発明によれば、圧力室および空気室をより高密度に形成することができる。

本発明の一実施形態の液体吐出ヘッドの外観を示す斜視図である。 図１に示す圧力室および空気室の拡大正面図である。 図１に示す圧電体プレートの分極状態を示す図である。 （ａ）は、本発明の第１の実施例の液体吐出ヘッドの製造方法における溝形成工程を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すＡ−Ａ線に沿った断面図であり、（ｃ）は、（ａ）に示すＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 （ａ）は、本発明の第１の実施例の液体吐出ヘッドの製造方法における電極形成工程を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すＣ−Ｃ線に沿った断面であり、（ｃ）は、（ａ）に示すＤ−Ｄ線に沿った断面図である。 本発明の第１の実施例の液体吐出ヘッドの製造方法における分極処理工程を示す斜視図である。 （ａ）は、本発明の第１の実施例の液体吐出ヘッドの製造方法における切断工程前の斜視図であり、（ｂ），（ｃ）は、切断工程後の斜視図である。 本発明の第１の実施例の液体吐出ヘッドの製造方法における積層工程を示す斜視図である。 （ａ）は、本発明の第１の実施例の液体吐出ヘッドの製造方法における積層体切断工程前の斜視図であり、（ｂ）は、積層体切断工程後の斜視図である。 （ａ）は、本発明の第１の実施例の液体吐出ヘッドの製造方法における支持基板積層工程前の斜視図であり、（ｂ）は、支持基板積層工程後を示す斜視図である。 本発明の第２の実施例の液体吐出ヘッドの製造方法における溝形成工程を示す斜視図である。 本発明の第２の実施例の液体吐出ヘッドの製造方法における電極形成工程を示す斜視図である。 （ａ），（ｂ）は、本発明の第２の実施例の液体吐出ヘッドの製造方法における圧電体プレートの斜視図であり、（ｃ）は、（ａ），（ｂ）に示す圧電体プレートの積層状態を示す図である。 本発明の第２の実施例の液体吐出ヘッドの製造方法における圧電体プレートの積層体を示す斜視図である。

以下に、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態の液体吐出ヘッド１２の外観を示す斜視図である。

図１に示す液体吐出ヘッド１２は、インクプールプレート８と、後方絞りプレート７と、配線プレート６と、圧電ブロック体１１と、ノズルプレート９と、を有する。

圧電ブロック体１１の前面には、ノズルプレート９が接合されている。図１においては、圧電ブロック体１１の構造の明確化のために、圧電ブロック体１１とノズルプレート９とを分離して示している。ノズルプレート９には、円形貫通孔からなる複数の吐出口１０が形成されている。複数の吐出口１０は、所定の間隔で二次元に配置されている。

圧電ブロック体１１の背面には、配線プレート６と、後方絞りプレート７と、インクプールプレート８とが接合されている。

圧電ブロック体１１は、複数の圧電体プレート１４を積層した積層体の上下に支持基板５５を接合して構成されている。

圧電体プレート１４の表面および裏面にはそれぞれ、所定の深さで同じ方向に延びる複数の溝１６が所定の間隔で形成されている。

複数の圧電体プレート１４は、対向する一方の圧電体プレート１４に形成された溝１６の側壁が、他方の圧電体プレート１４に形成された溝１６の側壁に接することなく、他方の圧電体プレート１４に形成された溝１６に入り込むように積層されている。このように圧電体プレート１４を積層することで、圧電体プレート１４に形成された各溝１６は、その溝１６に入り込む他の圧電体プレート１４に形成された溝１６の側壁により、２つの空間に隔てられる。

各溝１６が２つに隔てられた空間に、吐出口１０と連通し、吐出口１０から吐出される液体を貯留する圧力室３と、空気室４とが交互に形成されている。圧力室３および空気室４は、圧電ブロック体１１を貫通するように延びている。

図２は、圧力室３および空気室４の拡大正面図である。

図２に示すように、圧電体プレート１４は、一面に形成された溝１６の側壁が、他の圧電体プレート１４に形成された溝１６の側壁に接することなく、その溝１６に入り込むように積層されている。そのため、各溝１６は、各溝１６に入り込む他の圧電体プレート１４に形成された溝１６の側壁により、幅方向（左右）に並ぶ２つの空間３ａ，４ａに隔てられる。

各溝１６が２つに隔てられた空間３ａ，４ａに、圧力室３と空気室４とが交互に形成されている。具体的には、左側の空間４ａには、空気室４が形成され、右側の空間３ａには、圧力室３が形成されている。

溝１６が２つに隔てられた空間３ａ，４ａのうち、空間３ａに圧力室３が形成され、空間４ａに空気室が形成されるため、圧力室３の幅および空気室４の幅は共に、溝１６の幅よりも小さい。そのため、圧力室３および空気室４の幅を、圧電体プレートに形成可能な溝１６の幅よりも小さくし、圧力室３および空気室４を高密度に形成することができる。なお、圧力室３の幅は、空気室４の幅よりも大きい。

また、圧電体プレート１４の両面に溝１６を形成し、両面に形成された各溝１６に圧力室３および空気室４を形成するので、圧電体プレート１４の積層枚数を削減することができる。

圧力室３の内壁面には、第１の電極２０が形成され、空気室４の内壁面には、第１の電極２０と接続していない、第２の電極２１が形成されている。第１の電極２０および第２の電極２１はそれぞれ配線プレート６と接続されている。

なお、図２においては、圧電体プレート１４を３層積層した状態を示している。

圧電体プレート１４を３層以上積層させることで、圧力室４に隣接して、溝１６の幅方向および幅方向と直交する、圧電体プレート１４の積層方向に空気室４を形成することができる。このように、圧力室３の周囲に空気室４を形成することで、圧力室の剛性を高めることができる。

圧電体プレート１４は、圧力室３を伸長変形および収縮変形させるために、分極されている。

図３は、圧電体プレート１４の分極状態を示す図である。

図３に示すように、圧力室３の内壁面に形成された第１の電極２０から、その内壁面に対向する空気室４の内壁面に形成された第２の電極２１に向かう方向に、圧電体プレート１４は分極されている。図３に示す分極状態で、第１の電極２０に正の電圧を印加し、第２の電極２１を接地することで、圧力室３は収縮変形する。圧力室３の収縮変形により、インクプールプレート８から圧力室３に導入されたインクが、吐出口１０から吐出される。

次に、液体吐出ヘッド１２の製造方法について説明する。

（第１の実施例）
図４から図１０を参照して、本発明の第１の実施例の液体吐出ヘッド１２の製造方法について説明する。

まず、図４（ａ）〜（ｃ）を参照して、圧電体プレート１４の元となる圧電体プレート１１４に溝を形成する溝形成工程について説明する。

図４（ａ）は、圧電体プレート１１４の斜視図である。

圧電体プレート１１４の外形寸法は、幅８０ｍｍ奥行８０ｍｍ厚さ４２０μｍである。

図４（ａ）に示すように、圧電体プレート１１４の表面および裏面に、奥行方向に延びる複数の溝１６が所定の間隔で形成される。また、溝１６と同じ方向に延びるアライメント溝６０が形成される。これらの溝は、幅が２３０μｍのダイシングブレードを用いたダイシングにより形成される。

溝１６の形成について、図４（ｂ）を参照して説明する。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すＡ−Ａ線に沿った断面図であり、表面および裏面に溝１６が形成される位置の断面図である。

まず、圧電体プレート１１４の奥行方向の一端から所定距離だけ離れた位置をダイシングの始点とし、その始点からダイシングブレードを奥行方向に移動させながら徐々に引き下げていく。こうすることで、溝１６は、始点から奥行方向に向かって徐々に深くなる。

溝１６が所定の深さになると、ダイシングブレードを圧電体プレート１１４に対して平行に移動させる。こうすることで、溝１６は、所定の深さで奥行方向に延びていく。

次に、圧電体プレート１１４の奥行方向の他端から所定距離だけ離れた位置をダイシングの終点とし、その終点に向かってダイシングブレードを徐々に引き上げていく。こうすることで、溝１６は、終点に向かって徐々に浅くなる。

上述したダイシングにより、図４（ｂ）に示すように、徐々に深さが減少または増加する斜面部と、深さが一定の平坦部とからなる溝１６が形成される。

溝１６の深さ（平坦部の深さ）は１２０μｍであり、溝１６の幅は、ダイシングブレードの幅と同じ、２３０μｍである。

圧電体プレート１１４の表面の溝１６と裏面の溝１６とは、所定の距離だけずらして形成されている。例えば、吐出口１０の密度を１２００ｄｐｉとする場合には、表面に形成された溝１６と裏面に形成された溝１６とは、６５．６μｍずらして形成される。

上述したように、溝１６の深さは１２０μｍである。そのため、表面および裏面に溝１６が形成された部分の圧電体プレート１１４の厚さは、１８０μｍとなる。溝１６の深さを圧電体プレート１１４の厚さの１／３以下とすることで、圧電体プレート１１４の強度を確保することができる。

アライメント溝６０は、溝１６と同じ方向に延び、圧電体プレート１１４を貫通するように形成されている。アライメント溝６０は、圧電体プレート１４の裏面に溝１６を形成する際の形成位置のアライメントに用いられる。具体的には、アライメント溝６０の長手方向のエッジを基準として、溝１６の形成位置のアライメントが行われる。

アライメント溝６０の形成について、図４（ｃ）を参照して説明する。図４（ｃ）は、図４（ａ）に示すＢ−Ｂ線に沿った断面図であり、アライメント溝６０が形成された位置の断面図である。

まず、ダイシングの始点からダイシングブレードを奥行方向に移動させながら徐々に引き下げていく。こうすることで、アライメント溝６０は、始点から奥行方向に向かって徐々に深くなる。

ダイシングブレードが圧電体プレート１１４を貫通すると、そのまま平行に移動させる。こうすることで、アライメント溝６０は、奥行方向に延びていく。

次に、ダイシングの終点に向かってダイシングブレードを徐々に引き上げていく。こうすることで、アライメント溝６０は、終点に向かって徐々に浅くなる。

なお、以下では、溝１６およびアライメント溝１６のダイシングの始点および終点はそれぞれ、圧電体プレート１１４の奥行方向の端部から１０ｍｍ離れた位置であるとする。

したがって、本実施例においては、圧電体プレート１１４の奥行方向の両端から１０ｍｍまでの領域は、溝が形成されていない未加工部分となる。また、本実施例においては、圧電体プレート１１４の幅方向の両端から１０ｍｍまでの領域も、溝が形成されない未加工部分であるとする。

溝形成工程後、圧電体プレート１１４に第１の電極２０および第２の電極２１を形成する電極形成工程が行われる。

電極形成工程について図５（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。

図５（ａ）は、圧電体プレート１１４の斜視図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すＣ−Ｃ線に沿った断面図であり、溝１６の一方の側壁近傍の位置の断面図である。図５（ｃ）は、図５（ａ）に示すＤ−Ｄ線に沿った断面図であり、溝１６の他方の側壁近傍の位置の断面図である。

第１の電極２０は、図５（ａ），（ｂ）に示すように、図５（ａ）の紙面奥側の圧電体プレート１１４の側面、および、紙面奥側の未加工部分を覆うように形成されている。また、第１の電極２０は、紙面奥側の未加工部分から紙面手前側に向かって延び、溝１６の一方の側壁、および、底面の一部であって、溝１６の一方の側壁の近傍を覆うように形成されている。なお、第１の電極２０は、図５（ｂ）に示すように、紙面奥側の斜面部および平坦部に形成されている。

第２の電極２１は、図５（ａ），（ｃ）に示すように、図５（ａ）の紙面手前側の圧電体プレート１１４の側面、および、紙面手前側の未加工部分を覆うように形成されている。また、第２の電極２１は、紙面手前側の未加工部分から紙面奥側に向かって延び、溝１６の他方の側壁、および、底面の一部であって、溝１６の他方の側壁の近傍を覆うように形成されている。なお、第２の電極２１は、図５（ｃ）に示すように、紙面手前側の斜面部および平坦部に、第１の電極２０に接することなく、形成されている。

第１の電極２０および第２の電極２１は、以下のようにして形成される。

まず、シード層となるＰｄ／Ｃｒ層を成膜する。次に、スプレーコータにより圧電体プレート１１４の表面および裏面にレジストを塗布する。次に、フォーカス調整が可能な露光機により、溝１６内にフォーカスを合わせて、露光処理を行う。露光処理後、現像処理を行って切断するシード層を露出する。現像処理後に、シード層であるＰｄ／Ｃｒ層をエッチング除去し、レジスト剥離処理を行う。レジスト剥離処理後には、パターニングされたＰｄ／Ｃｒ層が形成され、メッキ処理を行うことで、電極が形成される。

なお、第１の電極２０および第２の電極２１は、汎用的な方法、例えば、スパッタリング法、蒸着法などを用いて形成してもよい。

電極形成工程後、圧電体プレート１１４を分極する分極処理工程が行われる。

分極処理工程について、図６に示す斜視図を参照して説明する。

図６に示すように、容器２３内の２００℃のシリコンオイル１９に圧電体プレート１１４を浸す。次に、圧電体プレート１１４の紙面奥側の未加工部分に形成された第１の電極２０と、圧電体プレート１１４の紙面手前側の未加工部分に形成された第２の電極２１との間に、電源２５により２ｋＶ／ｍｍの電界を印加する。

上述した分極処理により、図３に示すように圧電体プレート１１４を分極させることができる。

分極処理工程後、圧電体プレート１１４を切断する切断工程が行われる。

切断工程について、図７（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。

図７（ａ）は、切断工程前の斜視図であり、（ｂ），（ｃ）は、切断工程後の斜視図である。

圧電体プレート１１４は、図７（ａ）に示すように、奥行方向の略中央で幅方向に延びるＸダイシングライン３０に沿って切断される。また、圧電体プレート１１４は、奥行方向に延びるＹダイシングライン３１ａ，３１ｂに沿って切断される。Ｙダイシングライン３１ａは、左端に形成された溝１６内に位置し、Ｙダイシングライン３１ｂは、アライメント溝６０内に位置する。

圧電体プレート１１４は、各ダイシングラインに沿った切断により、図７（ｂ）に示す未加工部分に第１の電極２０が形成された圧電体プレート１４ａと、図７（ｃ）に示す未加工部分に第２の電極が形成された圧電体プレート１４ｂとに分離される。なお、ダイシングラインは、圧電ブロック体１１の大きさに応じて、任意の位置に設定することができる。

上述した溝形成工程、電極形成工程および切断工程により、同一形状の圧電体プレート１４ａおよび圧電体プレート１４ｂを複数作製する。

次に、圧電体プレート１４ａ、１４ｂのうち、いずれか一方を圧電体プレート１４として積層させる積層工程が行われる。以下では、圧電体プレート１４ａを積層する例を用いて説明するが、圧電体プレート１４ｂを圧電体プレート１４として積層してもよい。

図８は、積層工程を示す斜視図である。

圧電体プレート１４ａは、隣り合う溝間に設けられた側壁上面接着層４１と、他の圧電体プレート１４ａの溝１６の底面に設けられた溝底部接着層４２とが接着するように積層接合される。

なお、圧電体プレート１４ａの積層時には、未加工部分に形成された間隔支持部材４０により上下の圧電体プレート１４ａを支持する。こうすることで、積層によるたわみを防止することができる。

圧電体プレート１４ａは、一面に形成された溝１６の側壁が、他の圧電体プレート１４ａに形成された溝１６の側壁に接することなく、その溝１６に入り込むように積層される。そのため、圧電体プレート１４ａに形成された各溝１６は、各溝１６に入り込む他の圧電体プレート１４ａに形成された溝１６の側壁により複数の（２つの）空間に隔てられる。各溝１６が２つに分割された空間に圧力室３と空気室４とを形成する。

電極形成工程においては、圧力室３の内壁面に相当する溝１６の側壁および底面の少なくとも一部に第１の電極２０を形成する。また、空気室４の内壁面に相当する溝１６の側壁および底面の少なくとも一部に第２の電極２１を形成する。

なお、下側の圧電体プレート１４ａの側壁エッジ部の長手方向を用いて平行引き出しを行い、空気室側側壁のエッジが１６４μｍずれるように積層する。こうすることで、圧力室３の幅は１２０μｍとなり、空気室４の幅が１０μｍとなる。

以下では、圧電体プレート１４ａを６層に積層するものとする。したがって、圧力室３は、５段に配置された構造となる。なお、本実施例では、同一形状を有する複数の圧電体プレート１４ａあるいは圧電体プレート１４ｂを圧電体プレート１４として積層させるため、形状の異なる圧電体プレートを積層させる場合と比べて、製造工程を簡易化することができる。

圧電体プレート１４ａの積層後、圧電体プレート１４ａの積層体を切断する積層体切断工程が行われる。

積層体切断工程について、図９（ａ），（ｂ）を参照して説明する。

図９（ａ）は、積層体切断工程前の斜視図であり、（ｂ）は、積層体切断工程後の斜視図である。

図９（ａ）に示す圧電体プレート１４ａの積層体１１ａは、ワイヤーソーにより、切断ライン５０ａ，５０ｂに沿って切断される。切断ライン５０ａ，５０ｂはそれぞれ、溝１６の平坦部で、圧電体プレート１４ａの幅方向に延びている。なお、切断ライン５０ａ，５０ｂの間の距離は、圧電ブロック体１１の大きさに応じて、任意の位置に設定することができる。

切断ライン５０ａ，５０ｂに沿った切断により、図９（ｂ）に示すように、未加工部分および溝１６の斜面部が切り落とされた、圧電体プレート１４ａの積層体１１ｂが形成される。

積層体切断工程後、圧電体プレート１４ａの積層体１１ｂに支持基板５５を積層させる支持基板積層工程が行われる。

支持基板積層工程について、図１０（ａ），（ｂ）を参照して説明する。

図１０（ａ）に示すように、圧電体プレート１４ａの積層体１１ｂの上下に配置され、支持基板５５が積層接合される。

具体的には、図１０（ｂ）に示すように、支持基板５５は、支持基板５５に対向する圧電体プレート１４ａの隣り合う溝間に設けられた支持基板接着層５６を介して、圧電体プレー１４ａに積層接合される。

圧電体プレート１４ａの積層体１１ｂの上下に支持基板５５が積層接合されることで、図１０（ｂ）に示すように、圧電ブロック体１１が形成される。

図１０（ｂ）に示す圧電ブロック体１１の前面にノズルプレート９が接合される。また、圧電ブロック体１１の背面に配線プレート６と、後方絞りプレート７と、インクプール８とが接合される。こうすることで、図１に示す液体吐出ヘッド１２が作製される。

なお、本実施例においては、圧電体プレート１４の積層工程前に分極処理工程を行っているが、これに限られず、圧電体プレート１４の積層工程後に、分極処理工程を行ってもよい。

（第２の実施例）
次に、本発明の第２の実施例の液体吐出ヘッド１２の製造方法について、図１１から図１４を参照して説明する。なお、第１の実施例と同様の工程については説明を省略する。

まず、溝形成工程について、図１１を参照して説明する。なお、本実施例における溝１６の深さ、幅および溝１６の形成間隔は、第１の実施例と同じである。

第１の実施例においては、圧電体プレート１１４の奥行方向の両端からそれぞれ１０ｍｍ離れた位置をダイシングの始点および終点とし、ダイシングブレードを、始点から徐々に引き下げ、また、終点に向かって徐々に引き上げていた。そのため、圧電体プレート１１４の奥行方向の両端から１０ｍｍまでの領域は溝が形成されない未加工部分となっていた。また、ダイシングブレードを引き上げおよび引き下げることにより、溝１６には斜面部が形成されていた。また、圧電体プレート１１４の幅方向の両端にも未加工部分が設けられていた。

一方、本実施例においては、図１１に示すように、未加工部分を設けず、圧電体プレート１１４の表面および裏面の全面に、奥行方向に延びる、深さが１２０μｍの溝１６を形成する。なお、本実施例では、圧電体プレート１１４の外形寸法は、幅８０ｍｍ奥行８０ｍｍ厚さ４６０μｍである。

溝形成工程後、第１の電極２０および第２の電極２１を形成する電極形成工程が行われる。

図１２は、本実施例の製造方法における電極形成工程を示す斜視図である。

第１の電極２０は、溝１６の一方の側壁（図１２においては、左側の側壁）、および、底面の一部であって、溝１６の一方の側壁の近傍を覆うように形成されている。また、第２の電極２１は、溝１６の他方の側壁（図１２においては、右側の側壁）、および、底面の一部であって溝１６の他方の側壁の近傍を覆うように形成されている。

次に、圧電体プレート１１４を分極させる分極処理工程により、図３に示すように分極した圧電体プレート１４ｃを作製する。

上述した溝形成工程、電極形成工程および分極処理工程により、同一形状の圧電体プレート１４ｃを複数作製する。

次に、圧電体プレート１４ｃを圧電体プレート１４として積層させる積層工程が行われる。

積層工程について、図１３（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。

図１３（ａ）は、分極処理後の圧電体プレート１４ｃの斜視図である。また、図１３（ｂ）は、分極処理後に、平面方向で１８０度回転させた圧電体プレート１４ｃの斜視図である。

本実施例においては、図１３（ｃ）に示すように、図１３（ａ）に示す圧電体プレート１４ｃと、図１３（ｂ）に示す圧電体プレート１４ｃとを交互に積層させる。すなわち、本実施例においては、分極処理後の圧電体プレート１４ｃを、１層ごとに、平面方向で１８０度回転させて積層接合する。

具体的には、圧電体プレート１４ｃを、隣り合う溝間に設けられた側壁上面接着層１４１と、他の圧電体プレート１４ｃに形成された溝１６の底面に設けられた溝底部接着層１４２とが接着するように積層接合する。

本実施例では、圧電体プレート１４ｃを６層積層するものとする。

図１４は、圧電体プレート１４ｃを６層積層させた積層体１１ｂの斜視図である。

圧電体プレート１４ｃが６層に積層されるため、圧力室３は、５段に配置された構造となる。なお、本実施例においても、第１の実施例と同様に、空気室側側壁のエッジが１６４μｍずれるように圧電体プレート１４ｃが積層される。

積層工程の終了後、圧電体プレート１４ｃの積層体１１ｂの上下に支持基板５５を積層させる支持基板積層工程が行われ、圧電ブロック体１１が作製される。支持基板積層工程は、第１の実施例と同様であるため、説明を省略する。

なお、本実施例においては、第１の実施例のように、圧電体プレートの積層体を切断する積層体切断工程を行わない。そのため、圧電ブロック体１１の前面および背面の平面度が悪いことがある。そこで、本実施例においては、支持基板積層工程後に、圧電ブロック体１１の前面および背面を研磨する端面研磨工程が行われる。

端面研磨工程では、圧電ブロック体１１の前面および背面を、研磨砥粒を含むスラリーおよび研磨盤を用いて研磨する。スラリーに含まれる研磨砥粒としては、例えば、粒径９．５μｍのチタンアルミの砥粒が用いられ、このスラリーを用いて、銅の研磨盤上にて研磨される。

端面研磨工程では、圧電ブロック体１１の前面と背面との平行度が測定され、その平行度が、例えば、２０μｍ以下となるように、研磨と測定とが繰り返される。

なお、本実施例では、研磨により、圧電ブロック体１１の前面および背面の平面度を向上させ、また、圧電ブロック体１１の前面と背面との平行度を所定値以下としているが、これに限られるものではない。例えば、ワイヤーソーを用いた圧電ブロック体１１の前面および背面の切断といった、汎用的な方法を用いてもよい。

端面研磨工程を経て、圧電ブロック体１１が完成する。圧電ブロック体１１の前面にノズルプレート９が接合される。また、圧電ブロック体１１の背面に配線プレート６と、後方絞りプレート７と、インクプール８とが接合される。こうすることで、図１に示す液体吐出ヘッド１２が作製される。

このように、本実施形態によれば、液体吐出ヘッド１２は、表面および裏面にそれぞれ、同じ深さで同じ方向に延びる複数の溝１６が形成された複数の圧電体プレート１４を積層して構成される。複数の圧電体プレート１４は、対向する一方の圧電体プレート１４に形成された溝１６の側壁が、他方の圧電体プレート１４に形成された溝１６の側壁と接することなく、その溝１６に入り込むように積層される。

そのため、圧電体プレート１４に形成された各溝１６は、その溝１６に入り込む他の圧電体プレート１４に形成された溝１６の側壁により複数の空間に隔てられる。各溝１６が複数に隔てられた領域に、圧力室３と空気室４とを交互に形成することにより、圧力室３および空気室４の幅を溝１６の幅よりも小さくすることができるので、圧力室３および空気室４をより高密度に形成することができる。

３ 圧力室
４ 空気室
６ 配線プレート
７ 後方絞りプレート
８ インクプールプレート
９ ノズルプレート
１０ 吐出口
１１ 圧電ブロック体
１１ａ，１１ｂ 圧電体プレートの積層体
１２ 液体吐出ヘッド
１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ 圧電体プレート
１６ 溝
１９ シリコンオイル
２３ 容器
２５ 電源
２０ 第１の電極
２１ 第２の電極
３０，３１ａ，３１ｂ ダイシングライン
４０ 間隔支持部材
４１，１４１ 側壁上面接着層
４２，１４２ 溝底面接着層
５０ａ，５０ｂ 切断ライン
５５ 支持基板
５６ 支持基板接着層
６０ アライメント溝
１１４ 圧電体プレート

Claims (8)

1. 液体を吐出する吐出口に連通し、前記吐出口から吐出される液体を貯留する圧力室と、前記圧力室の周りに形成された空気室とを備える液体吐出ヘッドであって、
   積層された複数の圧電体プレートを有し、
   前記複数の圧電体プレートの表面および裏面には、同じ方向に延びる複数の溝が形成され、
   前記複数の圧電体プレートは、対向する一方の圧電体プレートに形成された溝の側壁が、他方の圧電体プレートに形成された溝の側壁と接することなく、前記他方の圧電体プレートに形成された溝に入り込むように積層され、
   前記一方の圧電体プレートに形成された溝と、前記他方の圧電体プレートに形成された溝とで囲まれる空間が前記圧力室または前記空気室とされることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 請求項１記載の液体吐出ヘッドにおいて、
   前記複数の圧電体プレートは、３層以上積層され、
   前記空気室は、前記圧力室に対して、前記溝の幅方向、および、該幅方向と直交する前記複数の圧電体プレートの積層方向にそれぞれ隣接するように形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
3. 請求項１または２記載の液体吐出ヘッドにおいて、
   前記複数の圧電体プレートは同一形状であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
   前記圧力室の内壁面の少なくとも一部に第１の電極が形成され、前記空気室の内壁面の少なくとも一部に前記第１の電極と接続しない第２の電極が形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
   前記溝の深さは、前記圧電体プレートの厚さの１／３以下であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
6. 液体を吐出する吐出口に連通し、前記吐出口から吐出される液体を貯留する、内壁面に第１の電極が形成された圧力室と、前記圧力室の周囲に配置され、内壁面に前記第１の電極と接しない第２の電極が形成された空気室とを備える液体吐出ヘッドの製造方法であって、
   圧電体プレートの表面および裏面にそれぞれ、同じ方向に延びる複数の溝を形成する溝形成工程と、
   前記溝の一方の側壁および該溝の底面であって、前記一方の側壁近傍の領域の少なくとも一部に、前記第１の電極を形成し、前記溝の他方の側壁および該溝の底面であって、前記他方の側壁近傍の領域の少なくとも一部に、前記第２の電極を形成する電極形成工程と、
   対向する一方の圧電体プレートに形成された溝の側壁が、他方の圧電体プレートに形成された溝の側壁と接することなく、前記他方の圧電体プレートに形成された溝に入り込むように、前記複数の圧電体プレートを積層する積層工程と、を含むことを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
7. 請求項６記載の液体吐出ヘッドの製造方法において、
   前記電極形成工程後、前記積層工程の前に、前記圧電体プレートを前記第１の電極および第２の電極を用いて分極させる分極処理工程をさらに有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
8. 請求項６記載の液体吐出ヘッドの製造方法において、
   前記積層工程後に、前記圧電体プレートを前記第１の電極および第２の電極を用いて分極させる分極処理工程をさらに有することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。

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