JP2015178219A - 液体噴射ヘッドの製造方法、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 - Google Patents

液体噴射ヘッドの製造方法、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 Download PDF

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Abstract

【課題】複数の吐出溝３に形成する導電膜１１をスリット９及び凹部７の内側面に形成する導電膜１１を介して電気的に接続させ、電極形成工程をきわめて簡素化する。【解決手段】液体噴射ヘッド１の製造方法は、アクチュエータ基板２の上面Ｕ１に吐出溝３と非吐出溝４を基準方向Ｋに交互に形成する溝形成工程Ｓ１と、カバープレート６の上面Ｕ２に凹部７と凹部７の底面から上面Ｕ２とは反対側の下面Ｌ２に貫通するスリット９を形成するカバープレート加工工程Ｓ２と、カバープレート６の下面Ｌ２をアクチュエータ基板２の上面Ｕ１に接合し、スリット９と吐出溝３とを連通させる基板接合工程Ｓ３と、吐出溝３の両側面、非吐出溝４の両側面、スリット９及び凹部７の内表面に同時に導電膜１１を形成する電極形成工程Ｓ４と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、被記録媒体に液滴を噴射して記録する液体噴射ヘッドの製造方法、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関する。
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、インクや液体材料などの液体を液体タンクから供給管を介してチャンネルに導き、チャンネルに充填される液体に圧力を印加してチャンネルに連通するノズルから液滴として吐出する。液滴の吐出の際には、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や３次元構造を形成する。
特許文献１にはこの種の液体噴射ヘッドが記載される。図９は液体噴射ヘッドの断面模式図である（特許文献１の図２）。液体噴射ヘッドは、インク滴を吐出するヘッドチップ１１０と、ヘッドチップ１１０にインクを供給するインクマニホールド部材１２０を備える。ヘッドチップ１１０はチャンネル部１１５を備える。チャンネル部１１５は、圧電体からなる図示されない２つの駆動壁と、下部及び上部基板１１１、１１３と、バックプレート１１９及びノズルプレート１１８と、に囲まれる。インクマニホールド部材１２０は、インク流路１２１と上面包持部１２２ａを備え、上面包持部１２２ａがヘッドチップ１１０の上部基板１１３を覆ってヘッドチップ１１０のバックプレート１１９に接合される。インク流路１２１に流入するインクは、バックプレート１１９のインク導入口１１９ａを介してチャンネル部１１５に供給される。チャンネル部１１５の駆動壁が駆動するとノズル孔１１８ａからインク滴が吐出される。
上部基板１１３には板厚方向に貫通する導電性部材１１７ｂが設置される。導電性部材１１７ｂはチャンネル部１１５を駆動する駆動壁に設置される駆動電極に電気的に接続する。上面包持部１２２ａは板厚方向に貫通する電極１２３を備え、電極１２３は導電性部材１１７ｂに対応する位置に設置される。電極１２３は、上部基板１１３の上面に形成される電極１１７ｃを介して導電性部材１１７ｂに電気的に接続する。電極１２３は、更に、上面１２０ａに形成される電極１２４と電気的に接続して背面１２０ｂに引き出される。従って、駆動壁を駆動するための駆動波形は、背面１２０ｂの電極１２４に入力し、上面包持部１２２ａに設置される電極１２３と上部基板１１３に設置される導電性部材１１７ｂを経由して駆動壁の駆動電極に供給される。
また、特許文献２には、インクが充填される吐出用の溝とインクが充填されない非吐出用の溝が交互に配列するインク噴射装置が記載される。インク噴射装置は、上面に吐出用の溝と非吐出用の溝が交互に形成される圧電セラミックスプレートと、吐出用の溝と非吐出用の溝の両方の溝の上面開口を塞いで接合されるカバープレートを備える。吐出用の溝は圧電セラミックスプレートを貫通せず、従って上下方向が塞がれる。非吐出用の溝は圧電セラミックスプレートの上面から下面に貫通し、従って、上方がカバープレートにより塞がれ、下方は圧電セラミックスプレートの下面に開口する。吐出用の溝の両側面には上面から溝の深さの半分まで金属電極が形成される。非吐出用の溝の両側面と、カバープレートの圧電セラミックスプレート側の下面と、圧電セラミックスプレートの下面の全面とに金属電極が形成される。従って、複数の非吐出用の溝に形成される金属電極はすべて電気的に接続される。そして、非吐出用の溝の金属電極をＧＮＤに接続し、吐出用の溝の金属電極に駆動波形を与えて、吐出用の溝と非吐出用の溝との間の隔壁を駆動し、吐出用溝に連通するノズルからインク滴を吐出する。
特開２００２−２１０９５５号公報 特開平７−１７８９０３号公報
特許文献１に記載の液体噴射ヘッドでは、チャンネル部１１５の内部に無電解メッキ法により駆動電極を形成し、上部基板１１３に貫通孔を開穿し、銀ペースト等を充填して導電性部材１１７ｂを充填し、更に上部基板１１３の上面に電極１１７ｃを形成する。また、上面包持部１２２ａにも貫通孔を開穿して電極１２３を充填し、インクマニホールド部材１２０の上面１２０ａから背面１２０ｂにかけて電極１２４のパターンを形成する。そのため、電極形成が極めて複雑となる。また、チャンネル部１１５は図９の紙面奥方向に多数配列するため、ヘッドチップ１１０とインクマニホールド部材１２０を接合する際に、多数の電極１１７ｃと多数の電極１２３を高精度に位置を合わせ、同時に電気的に接続しなければならず、組み立てが極めて煩雑となる。
また、特許文献２に記載のインク噴射装置では、吐出用の溝の側面の金属電極と、非吐出用の溝の側面及び圧電セラミックスプレートの下面の金属電極とを同時に形成することができない。そのため、複数回の電極形成工程を必要とする。特に、吐出用の溝の両側面には斜め蒸着法により金属電極を形成する必要があり、電極形成に長時間要する。
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、アクチュエータ基板の上面に吐出溝と非吐出溝を基準方向に交互に形成する溝形成工程と、カバープレートの上面に凹部と前記凹部の底面から前記カバープレートの下面に貫通するスリットを形成するカバープレート加工工程と、前記カバープレートの下面を前記アクチュエータ基板の上面に接合し、前記スリットと前記吐出溝とを連通させる基板接合工程と、前記吐出溝の側面、前記非吐出溝の側面、前記スリットの内側面及び前記凹部の内表面に同時に導電膜を形成する電極形成工程と、を備えることとした。
また、前記基板接合工程は、前記アクチュエータ基板の上面の一部と前記非吐出溝の一部を露出させて前記カバープレートを前記アクチュエータ基板に接合する工程であり、前記電極形成工程は、前記アクチュエータ基板の露出する上面に同時に導電膜を形成する工程であることとした。
また、前記電極形成工程は、メッキ法により前記導電膜を形成する工程であることとした。
また、前記カバープレート加工工程は、前記カバープレートの上面を鏡面に、前記凹部の内表面及び前記スリットの内側面を粗面に加工する工程を含むこととした。
また、前記カバープレート加工工程は、前記カバープレートの下面を鏡面に加工する工程を含むこととした。
また、前記溝形成工程は、前記非吐出溝と並列に配線用溝を形成する工程であり、
前記カバープレート加工工程は、前記カバープレートの上面に前記凹部と連通する付加凹部と、前記付加凹部の底面から前記カバープレートの上面とは反対側の下面に貫通する付加スリットを更に形成する工程であり、前記基板接合工程は、前記付加スリットと前記配線用溝とを連通させる工程であり、前記電極形成工程は、前記配線用溝の内表面、前記付加凹部の内表面及び前記付加スリットの内側面に同時に導電膜を形成する工程であることとした。
また、前記カバープレートは、透光性の基板であることとした。
本発明の液体噴射ヘッドは、吐出溝と非吐出溝が基準方向に交互に配列するアクチュエータ基板と、前記アクチュエータ基板に接合され、上面に凹部と前記凹部の底面から下面に貫通し前記吐出溝に連通するスリットとを備えるカバープレートと、を備え、前記吐出溝の側面に共通駆動電極が形成され、前記非吐出溝の側面に個別駆動電極が形成され、前記スリットの内側面及び前記凹部の内表面には共通配線が形成され、複数の前記吐出溝に形成される前記共通駆動電極は前記共通配線を介して電気的に接続されることとした。
また、前記非吐出溝は、前記アクチュエータ基板の一方側の端部から他方側の端部に亘って形成され、前記吐出溝は、前記アクチュエータ基板の一方側の端部から他方側の端部の手前まで形成され、前記カバープレートは、前記スリットと前記吐出溝が連通するようにアクチュエータ基板の上面に接合され、前記アクチュエータ基板の上面の他方側の端部近傍に個別端子が形成され、前記個別端子は、前記吐出溝を挟んで隣接する２つの前記非吐出溝に形成される２つの前記個別駆動電極を電気的に接続することとした。
また、前記凹部の内表面及び前記スリットの内側面が粗面であることとした。
また、前記アクチュエータ基板は、前記基準方向の端部近傍に形成される配線用溝と、前記配線用溝の内表面に形成される配線用電極と、前記配線用溝が開口する上面に形成される共通端子と、を備え、前記カバープレートは、前記凹部に連通する付加凹部と、前記付加凹部の底面から下面に貫通し前記付加凹部に連通する付加スリットと、前記付加凹部の内表面と前記付加スリットの内側面に形成される付加配線と、を備え、前記共通端子は、前記配線用電極と前記付加配線を介して前記共通配線に電気的に接続することとした。
また、前記アクチュエータ基板は、前記個別駆動電極に電気的に接続する個別端子と前記共通配線に電気的に接続する共通端子を備え、前記共通端子は、前記アクチュエータ基板の上面の前記基準方向における端部側に形成され、前記個別端子は、前記アクチュエータ基板の上面の前記基準方向において前記共通端子よりも内部側に形成されることとした。
また、前記カバープレートは透光性の基板であることとした。
本発明の液体噴射装置は、上記の液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドと被記録媒体とを相対的に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。
本発明による液体噴射ヘッドの製造方法は、アクチュエータ基板の上面に吐出溝と非吐出溝を基準方向に交互に形成する溝形成工程と、カバープレートの上面に凹部と凹部の底面からカバープレートの下面に貫通するスリットを形成するカバープレート加工工程と、カバープレートの下面をアクチュエータ基板の上面に接合し、スリットと吐出溝とを連通させる基板接合工程と、吐出溝の側面、非吐出溝の側面、スリットの内側面及び凹部の内表面に同時に導電膜を形成する電極形成工程と、を備える。その結果、複数の吐出溝に形成される導電膜がスリットの内側面及び凹部の内表面に形成される導電膜を介して電気的に接続することになり、電極形成工程がきわめて簡素化される。
本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッドの説明図である。 本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッドの説明図である。 本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を示す工程図である。 本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を示す工程図である。 本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法の説明図である。 本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法の説明図である。 本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法の説明図である。 本発明の第四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。
（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る。図１の点描領域は電極が形成される領域を示す（以降の図においても同じ）。図２は、図１に示す部分ＡＡの方向の液体噴射ヘッド１の縦断面模式図である。アクチュエータ基板２は吐出溝３と非吐出溝４が同じ深さとなる領域を示し、液体噴射ヘッド１は基準方向Ｋの両端部まで示す。
液体噴射ヘッド１は、アクチュエータ基板２と、アクチュエータ基板２に接合されるカバープレート６と、アクチュエータ基板２のカバープレート６とは反対側に設置される補強板１９と、アクチュエータ基板２の端面に設置されるノズルプレート２０と、を備える。アクチュエータ基板２は、吐出溝３と非吐出溝４が基準方向Ｋに交互に配列する。カバープレート６は、上面Ｕ２に凹部７と凹部７の底面から上面Ｕ２とは反対側の下面Ｌ２に貫通し吐出溝３に連通するスリット９を備える。吐出溝３の両側面に共通駆動電極１２が形成され、非吐出溝４の両側面に個別駆動電極１３が形成され、スリット９の内側面及び凹部７の内表面には共通配線１５が形成される。そして、複数の吐出溝３に形成される共通駆動電極１２は共通配線１５を介して電気的に接続される。
具体的に説明する。アクチュエータ基板２は、基板面の法線方向に分極される圧電体基板２ａと、圧電体基板２ａとは反対方向に分極される圧電体基板２ｂとが積層される、いわゆるシェブロン型の基板を用いている。圧電体基板２ａと圧電体基板２ｂの境界Ｂは吐出溝３又は非吐出溝４の深さの略１／２の深さに位置する。非吐出溝４は、アクチュエータ基板２の一方側の端部Ｅａから他方側の端部Ｅｂにわたって形成される。吐出溝３は、アクチュエータ基板２の一方側の端部Ｅａから他方側の端部Ｅｂの手前まで形成される。カバープレート６はスリット９と吐出溝３が連通するようにアクチュエータ基板２の上面Ｕ１に接合される。つまり、カバープレート６は、スリット９を除いて吐出溝３を覆い、他方側の端部Ｅｂ近傍の上面Ｕ１が露出するようにアクチュエータ基板２に接合される。アクチュエータ基板２の他方側の端部Ｅｂ近傍の上面Ｕ１に個別端子１７が形成される。個別端子１７は、吐出溝３を挟んで隣接する２つの非吐出溝４の吐出溝３側の側面に形成される２つの個別駆動電極１３を電気的に接続する。
アクチュエータ基板２は、更に、基準方向Ｋの端部近傍に非吐出溝４と並列に形成される配線用溝５と、配線用溝５の内表面に形成される配線用電極１４と、配線用溝５が開口する上面Ｕ１に形成される共通端子１８と、を備える。カバープレート６は、凹部７に連通する付加凹部８と、付加凹部８の底面から下面Ｌ２に貫通し付加凹部８に連通する付加スリット１０と、付加凹部８の内表面と付加スリット１０の内側面に形成される付加配線１６と、を備える。共通端子１８は、配線用電極１４と付加配線１６を介して共通配線１５に電気的に接続する。なお、配線用溝５はアクチュエータ基板２の基準方向Ｋの一方の端部近傍のみに形成してもよい。
従って、共通端子１８は、共通駆動電極１２に電気的に接続し、アクチュエータ基板２の上面Ｕ１の基準方向Ｋにおける両方の端部側に形成される。また、個別端子１７は、個別駆動電極１３に電気的に接続し、アクチュエータ基板２の上面Ｕ１の基準方向Ｋにおいて共通端子１８よりも内部側に形成される。なお、共通端子１８はアクチュエータ基板２の基準方向Ｋの一方の端部側のみに形成してもよい。このように、共通端子１８をアクチュエータ基板２の端部側に形成するので、吐出溝３や非吐出溝４のピッチの制約を受けることなく共通端子１８の電極幅を広く形成することができる。
ノズルプレート２０は、吐出溝３に連通するノズル２１を備え、アクチュエータ基板２の一方側の端部Ｅａの端面に接着される。補強板１９は、アクチュエータ基板２の下面Ｌ１に設置され、吐出溝３及び非吐出溝４が下面Ｌ１に開口する開口部を塞ぐ。なお、付加凹部８、付加スリット１０又は配線用溝５は、付加配線１６及び配線用電極１４を形成後に、図２に示すように接着剤２２等により封止し、凹部7に充填される液体が外部に漏洩するのを防ぐことが望ましい。また、個別端子１７及び共通端子１８は、図示しないフレキシブル回路基板の配線を介して駆動回路に電気的に接続される。
ここで、アクチュエータ基板２はＰＺＴセラミックス等の圧電体材料を使用することができる。カバープレート６は、ＰＺＴセラミックス材料、他の絶縁体材料、プラスチック材料、透光性の基板、例えばガラス材料を使用することができる。カバープレート６として透光性のガラス材料を使用すれば、カバープレート６をアクチュエータ基板２に接合後に、吐出溝３や非吐出溝４に形成される共通駆動電極１２や個別駆動電極１３の不良部をレーザー加工により修正等を行うことができる。ノズルプレート２０はポリイミドフィルム等のプラスチック材料を使用することができる。補強板１９は、必要に応じて設置する。例えば、圧電体基板２ａを厚く形成し、吐出溝３や非吐出溝４を圧電体基板２ａの必要な深さまで形成してもよい。
なお、凹部７の内表面及びスリット９の内側面を粗面に加工し、無電解メッキ法により導電膜を形成すれば、共通配線１５、共通駆動電極１２及び個別駆動電極１３を同時に形成することができる。また、凹部７の内表面及びスリット９の内側面を粗面に加工し、更に、アクチュエータ基板２の他方側の端部Ｅｂ近傍の上面Ｕ１をサンドブラスト法などにより粗面に加工した後に、無電解メッキ法により導電膜を形成すれば、共通配線１５、共通駆動電極１２、個別駆動電極１３及び個別端子１７を同時に形成することができる。更に、カバープレート６に凹部７と連通する付加凹部８と付加凹部８の底面から下面Ｌ２に貫通する付加スリット１０を形成した後に、無電解メッキ法により導電膜を形成すれば、共通配線１５と電気的に接続する共通端子１８を他の電極と同時に形成することができる。なお、カバープレート６の上面Ｕ２及び端部Ｅｂ側の端面は鏡面に加工する。これにより、無電解メッキ法により導電膜を形成する際に、カバープレート６の上面Ｕ２及び端部Ｅｂ側の端面には導電膜が形成されない。
液体噴射ヘッド１は次のように動作する。図示しない液体貯留部から図示しない流路部材を介して凹部７に液体が供給される。液体は、スリット９を介して吐出溝３に充填される。次に、共通端子１８にＧＮＤ電位、個別端子１７に駆動波形を与える。吐出溝３の共通駆動電極１２はＧＮＤ電位となり、駆動波形は吐出溝３を挟む２つの非吐出溝４の吐出溝３側の２つの個別駆動電極１３に伝達して、吐出溝３の両側壁を厚み滑り変形させる。例えば、吐出溝３の両側壁を吐出溝３の容積が増加するように変形させて凹部７から液体を引き込み、次に、両側壁を変形前の元の位置に、又は、元の位置よりも吐出溝３の容積が減少するように変形させてノズル２１から液滴を吐出する。
なお、本実施形態における液体噴射ヘッド１は、アクチュエータ基板２の一方側の端部Ｅａにノズルプレート２０を設置するエッジシュート型であるが、これに変えて、アクチュエータ基板２の下面Ｌ１にノズルプレート２０を設置するサイドシュート型としてもよい。この場合、アクチュエータ基板２の吐出溝３は一方側の端部Ｅａの手前から他方側の端部Ｅｂの手前まで形成する。また、カバープレート６の一方側の端部近傍の上面Ｕ２に、新たに凹部とこの凹部の底面から下面Ｌ２に貫通するスリットを形成し、このスリットと吐出溝３の一方側の端部において連通させる。この凹部の内表面とスリットの内側面に共通配線１５と同様の共通電極を形成してもよい。そして、補強板１９に代えてノズルプレート２０を下面Ｌ１に設置する。この場合、ノズルプレート２０を例えばガラスなどの材料にすることによって、上述した単一の非吐出溝４で対向している個別駆動電極１３を電気的に分離することができる。
（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の製造方法を示す工程図である。本実施形態は本発明に係る液体噴射ヘッド１の基本的な製造方法を表す。同一の部分又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。
以下、図３について図１を参照して説明する。本発明の液体噴射ヘッド１の製造方法は、アクチュエータ基板２に吐出溝３と非吐出溝４を形成する溝形成工程Ｓ１と、カバープレート６に凹部７とスリット９を形成するカバープレート加工工程Ｓ２と、カバープレート６とアクチュエータ基板２を接合する基板接合工程Ｓ３と、導電膜（図１では共通駆動電極１２、個別駆動電極１３、共通配線１５に該当する。）を形成する電極形成工程Ｓ４とを備える。ここで、溝形成工程Ｓ１では、アクチュエータ基板２の上面Ｕ１に吐出溝３と非吐出溝４を基準方向Ｋに交互に形成する。カバープレート加工工程Ｓ２では、カバープレート６の上面Ｕ２に凹部７と、凹部７の底面からカバープレート６の上面Ｕ２とは反対側の下面Ｌ２に貫通するスリット９を形成する。基板接合工程Ｓ３では、カバープレート６の下面Ｌ２をアクチュエータ基板２の上面Ｕ１に接合し、スリット９と吐出溝３とを連通させる。
電極形成工程Ｓ４では、吐出溝３の側面、非吐出溝４の側面、スリット９の内側面及び凹部７の内表面に同時に導電膜１１を形成する。つまり、図１において、吐出溝３の側面の共通駆動電極１２、非吐出溝４の側面の個別駆動電極１３、スリット９の内側面及び凹部７の内表面の共通配線１５を同時に形成する。その結果、複数の吐出溝３に形成される導電膜１１（共通駆動電極１２）がスリット９の内側面及び凹部７の内表面に形成される導電膜１１（共通配線１５）を介して電気的に接続することになり、電極形成工程Ｓ４がきわめて簡素化される。
（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の製造方法を示す工程図である。図５〜図７は、本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッド１の製造方法の説明図である。同一の部分又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。
図４に示すように、本発明の液体噴射ヘッド１の製造方法は、アクチュエータ基板２に吐出溝３と非吐出溝４を形成する溝形成工程Ｓ１と、カバープレート６に凹部７とスリット９を形成するカバープレート加工工程Ｓ２と、カバープレート６とアクチュエータ基板２を接合する基板接合工程Ｓ３と、アクチュエータ基板２の上面Ｕ１とは反対側の下面Ｌ１を切削する基板切削工程Ｓ５と、導電膜１１を形成する電極形成工程Ｓ４と、アクチュエータ基板２の下面Ｌ１に補強板１９を接合する補強板接合工程Ｓ６とを備える。従って、第二実施形態の製造方法に加えて基板切削工程Ｓ５と補強板接合工程Ｓ６を備える。第二実施形態と同様に、複数の吐出溝３に形成される導電膜１１がスリット９の内側面及び凹部７の内表面に形成される導電膜１１を介して電気的に接続することになり、電極形成工程Ｓ４がきわめて簡素化される。更に、基板切削工程Ｓ５を導入し、アクチュエータ基板２の下面Ｌ１に吐出溝３及び非吐出溝４が開口する状態で電極形成工程Ｓ４を行うので、吐出溝３及び非吐出溝４の両側面に導電膜１１を形成することが容易となる。以下、具体的に説明する。
図５（ｓ１）に示すように、溝形成工程Ｓ１において、アクチュエータ基板２の上面Ｕ１に吐出溝３と非吐出溝４を基準方向Ｋに交互に形成する。アクチュエータ基板２は、ＰＺＴセラミックス等の圧電体材料を使用し、上下方向に分極方向が異なるシェブロン基板を使用する。即ち、アクチュエータ基板２として、基板面の法線方向に分極される圧電体基板２ａと圧電体基板２ａとは反対方向に分極される圧電体基板２ｂとが積層される積層基板を使用する。吐出溝３及び非吐出溝４は、円盤状のブレードの外周に研削用の砥粒が埋め込まれるダイシングブレード（ダイヤモンドブレードとも言う。）を用いて切削して形成することができる。吐出溝３は上面Ｕ１の一方側の端部Ｅａから他方側の端部Ｅｂの手前まで切削する。非吐出溝４は上面Ｕ１の一方側の端部Ｅａから他方側の端部Ｅｂまでストレートに切削する。各溝の溝幅を２０μｍ〜２００μｍ、最終的な溝の深さを１５０μｍ〜７００μｍとし、圧電体基板２ａと圧電体基板２ｂの境界Ｂが最終的な深さの略１／２となるように切削する。
溝形成工程Ｓ１は、更に、アクチュエータ基板２の基準方向Ｋの端部近傍であり、かつ、他方側の端部Ｅｂ側の上面Ｕ１に非吐出溝４と並列に配線用溝５を形成する。配線用溝５は非吐出溝４よりも浅く形成する。配線用溝５はアクチュエータ基板２の他方側の端部Ｅｂまで延長してもよい。なお、吐出溝３及び非吐出溝４を形成後に吐出溝３及び非吐出溝４の下部に圧電体基板２ｂを残してアクチュエータ基板２の強度を確保する。
図５（ｓ２）に示すように、カバープレート加工工程Ｓ２において、カバープレート６の上面Ｕ２に凹部７と凹部７の底面から上面Ｕ２とは反対側の下面Ｌ２に貫通するスリット９を形成する。カバープレート６は、アクチュエータ基板２と同程度の線膨張係数を有するＰＺＴセラミックス材料、他のセラミックス材料、絶縁体材料、ガラス材料、あるいは、プラスチック材料を使用することができる。凹部７及びスリット９はサンドブラスト法やエッチング法等により形成することができる。
カバープレート加工工程Ｓ２は、カバープレート６の上面Ｕ２を鏡面に、凹部７の内表面及びスリット９の内側面を粗面に加工する工程を含む。例えば、サンドブラスト法により凹部７及びスリット９を形成すれば、凹部７の内表面やスリット９の内側面が粗面となり、無電解メッキ法による導電膜１１の堆積が容易となる。また、カバープレート６の上面Ｕ２及び下面Ｌ２を鏡面に加工しておけば、無電解メッキ液に上面Ｕ２や下面Ｌ２が浸漬しても導電膜１１は析出されない。カバープレート加工工程Ｓ２は、更に、カバープレート６の上面Ｕ２に凹部７と連通する付加凹部８、付加凹部８の底面から上面Ｕ２とは反対側の下面Ｌ２に貫通する付加スリット１０を形成する工程を含める。そして、スリット９の内側面及び凹部７の内表面と同様に付加スリット１０の内側面及び付加凹部８の内表面を粗面に加工する。
次に、図６（ｓ３）に示すように、基板接合工程Ｓ３において、カバープレート６の下面Ｌ２をアクチュエータ基板２の上面Ｕ１に接着剤を介して接合し、スリット９と吐出溝３を連通させ、同時に、付加スリット１０と配線用溝５を連通させる。基板接合工程Ｓ３は、アクチュエータ基板２の他方側の端部Ｅｂ近傍の上面Ｕ１と、他方側の端部Ｅｂ近傍の非吐出溝４を露出さて、カバープレート６をアクチュエータ基板２に接合する。なお、カバープレート６は、他方側の端部Ｅｂの側の端面は鏡面に加工しておくことが望ましい。また、アクチュエータ基板２の他方側の端部Ｅｂ近傍の露出する上面Ｕ１は粗面に加工しておく。
次に、図６（ｓ５）に示すように、基板切削工程Ｓ５において、アクチュエータ基板２の下面Ｌ１を切削して吐出溝３及び非吐出溝４を下面Ｌ１に開口させる。切削後の下面Ｌ１は、鏡面に仕上げておくことにより、無電解メッキ液に浸漬したとき導電膜１１が堆積しない。なお、吐出溝３及び非吐出溝４の側壁は、上部がカバープレート６により固定されるので底部が開口しても分解しない。吐出溝３及び非吐出溝４の底部を開口させて次の導電膜１１の堆積を容易とする。なお、圧電体基板２ａと圧電体基板２ｂの境界Ｂは溝の深さの略１／２の位置となるように下面Ｌ１を切削する。
次に、図７（ｓ４）に示すように、電極形成工程Ｓ４において、吐出溝３の両側面、非吐出溝４の両側面、配線用溝５の内表面（側面及び底面）、スリット９の内側面、凹部７の内表面、付加凹部８の内表面、付加スリット１０の内側面及びアクチュエータ基板２の他方側の端部Ｅｂ近傍の上面Ｕ１に同時に導電膜１１を形成する。具体的には、まず、カバープレート６及びアクチュエータ基板２の外表面に触媒を選択的に吸着させる。次に、無電解メッキ法により触媒が吸着される領域に金属膜を析出させて選択的に導電膜１１を形成する。より具体的には、カバープレート６とアクチュエータ基板２の積層基板をパラジウム触媒が分散する溶液に浸漬し洗浄する。すると、表面が粗面の領域にパラジウム触媒が吸着し、鏡面の領域からパラジウム触媒が洗い流される。そして、この積層基板をニッケル無電解メッキ液と金無電解メッキ液に順次浸漬する。これにより、パラジウム触媒が吸着する粗面領域にニッケルと金が析出して導電膜１１が形成され、パラジウム触媒が吸着しない鏡面の領域にはニッケルや金が析出せず導電膜１１が形成されない。なお、無電解メッキ法によりニッケルや金の他に銅、銀、その他の金属や合金を析出させることができる。
その結果、吐出溝３の両側面には共通駆動電極１２（図１を参照）が形成され、スリット９の内側面及び凹部７の内表面には共通配線１５が形成され、付加スリット１０の内側面及び付加凹部８の内表面には付加配線１６が形成され、配線用溝５の内表面には配線用電極１４が形成され、アクチュエータ基板２の他方側の端部Ｅｂ近傍の上面Ｕ１であり、基準方向Ｋの端部領域には共通端子１８が形成される。そして、これらの共通駆動電極１２、共通配線１５、付加配線１６、配線用電極１４及び共通端子１８は電気的に接続される。更に、非吐出溝４の両側面に個別駆動電極１３が形成され、アクチュエータ基板２の他方側の端部Ｅｂ近傍の上面Ｕ１であり、吐出溝３より端部Ｅｂ側には個別端子１７が形成される。そして、非吐出溝４の両側面に形成される個別駆動電極１３は互いに電気的に分離し、吐出溝３を挟む２つの非吐出溝４の吐出溝３側の側面に形成される２つの個別駆動電極１３は個別端子１７に電気的に接続する。
なお、上述したように、単一の非吐出溝４の対向している個別駆動電極１３は電気的に分離する必要がある。この構成を実現するために、カバープレート６は例えばガラス材料を使用し、カバープレート加工工程Ｓ２において、カバープレート６の下面Ｌ２を鏡面に加工する。これにより、無電解メッキ液に下面Ｌ２が浸漬しても導電膜１１は析出されない。これにより、非吐出溝４の上面（カバープレート６の下面Ｌ２）に導電膜１１が形成されず、単一の非吐出溝４で対向している個別駆動電極１３を電気的に分離することが出液る。
また、電極形成工程Ｓ４において、無電解メッキを行う前にアクチュエータ基板２の下面Ｌ１又はカバープレート６の上面Ｕ２にドライフィルム等のマスクを貼り付け、無電解メッキを行って下面Ｌ１又は上面Ｕ２に導電膜１１が析出するのを防止することができる。この場合は、アクチュエータ基板２の下面Ｌ１やカバープレート６の上面Ｕ２を予め鏡面に加工する必要がない。また、電極形成工程Ｓ４において、カバープレート６の上面Ｕ２又はアクチュエータ基板２の下面Ｌ１に無電解メッキを行った後に、カバープレート６の上面Ｕ２又はアクチュエータ基板２の下面Ｌ１を研削して析出した導電膜１１を除去してもよい。
次に、図７（ｓ６）に示すように、補強板接合工程Ｓ６において、アクチュエータ基板２の下面Ｌ１に接着剤を介して補強板１９を接合する。補強板１９はアクチュエータ基板２と同じＰＺＴセラミックス材料、ガラス材料、その他の絶縁材料、プラスチック材料等を使用することができる。次に、面一に形成されるアクチュエータ基板２、補強板１９及びカバープレート６の一方側の端面にノズルプレート２０を接着し、ノズルプレート２０に形成するノズル２１と吐出溝３とを連通させる。なお、配線用溝５又は付加スリット１０に接着剤等を充填して閉塞し、凹部７に流入する液体が外部に漏洩しないようにする。
液体噴射ヘッド１をこのように製造すれば、共通駆動電極１２（図１を参照）、共通配線１５、付加配線１６、配線用電極１４及び共通端子１８を電気的に接続し、同時に、個別駆動電極１３及び個別端子１７を電気的に接続する。更に、各個別端子１７、及び、個別端子１７と共通端子１８は互いに電気的に分離して形成することができる。また、電極接続のための位置合わせを必要としない。その結果、電極形成工程がきわめて簡素化される。
なお、本実施形態では、複数の吐出溝３に形成される共通駆動電極１２を、共通配線１５、付加配線１６及び配線用電極１４を介して共通端子１８に電気的に接続するが、これに代えて、共通端子１８をカバープレート６の上面Ｕ２に設置してもよい。この場合は、溝形成工程Ｓ１において配線用溝５を形成せず、カバープレート加工工程Ｓ２において付加凹部８及び付加スリット１０を形成せず、これに代えて、カバープレート６の上面Ｕ２に凹部７の開口端から連続する粗面領域を形成する。この粗面の領域にパラジウム触媒を吸着させ、無電解メッキ法によりニッケル膜及び金膜等からなる共通端子１８を形成してもよい。
また、本実施形態では、エッジシュート型の液体噴射ヘッド１であるが、これに代えてサイドシュート型の液体噴射ヘッド１を形成することができる。即ち、溝形成工程Ｓ１において、吐出溝３をアクチュエータ基板２の上面Ｕ１の一方側の端部Ｅａの手前から他方側の端部Ｅｂの手前まで形成する。カバープレート加工工程Ｓ２において、吐出溝３の一方側の端部に連通する凹部及びスリットと、吐出溝３の他方側の端部に連通する他の凹部及びスリットを形成する。そして、アクチュエータ基板２の下面Ｌ１に設置する補強板１９に代えてノズルプレート２０を接着し、ノズルプレート２０のノズル２１を吐出溝３に連通させる。
また、カバープレート６や補強板１９として、ガラス材料等の透光性の基板を用いることができる。透光性のカバープレート６を用いれば、例えば、電極形成工程Ｓ４において非吐出溝４の両側面の導電膜１１（個別駆動電極１３）が短絡する場合等に、短絡部にカバープレート６又は補強板１９を通してレーザー光を照射し、短絡部の導電材を飛散させて修復することができる。
また、本実施形態では、補強板接合工程Ｓ６は電極形成工程Ｓ４の後に実施する工程として説明したが、補強板接合工程Ｓ６は電極形成工程Ｓ４の前に実施しても構わない。つまり、アクチュエータ基板２とカバープレート６との接合体に補強板１９を接合した後に、導電膜１１を形成する電極形成工程Ｓ４を実施しても構わない。この場合、上述したように、単一の非吐出溝４の対向している個別駆動電極１３は電気的に分離する必要がある。この構成を実現するために、補強板１９は例えばガラス材料を使用し、補強板１９の表面は粗面加工せず鏡面状態とする。これにより、補強板１９の表面に無電解メッキ法による導電膜が形成されないため、非吐出溝４の底面に導電膜が形成されず、単一の非吐出溝４で対向している個別駆動電極１３を電気的に分離することができる。
（第四実施形態）
図８は本発明の第四実施形態に係る液体噴射装置３０の模式的な斜視図である。液体噴射装置３０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’から液体を排出する流路部３５、３５’と、流路部３５、３５’に連通する液体ポンプ３３、３３’及び液体タンク３４、３４’とを備えている。液体ポンプ３３、３３’として、流路部３５、３５’に液体を供給する供給ポンプとそれ以外に液体を排出する排出ポンプのいずれかもしくは両方を設置し、液体を循環させることができる。また、図示しない圧力センサーや流量センサーを設置し、液体の流量を制御することができる。液体噴射ヘッド１、１’は、第一実施形態の液体噴射ヘッド１、又は、第二又は第三実施形態の製造方法により製造した液体噴射ヘッド１を使用することができる。
液体噴射装置３０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に液体を噴射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とを備えている。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とを備えている。
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種類の液滴を噴射する。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噴射する。液体噴射ヘッド１、１’から液体を噴射させるタイミングや、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。
なお、本実施形態は、移動機構４０がキャリッジユニット４３と被記録媒体４４を移動させて記録する液体噴射装置３０であるが、これに代えて、キャリッジユニットを固定し、移動機構が被記録媒体を２次元的に移動させて記録する液体噴射装置であってもよい。つまり、移動機構は液体噴射ヘッドと被記録媒体とを相対的に移動させるものであればよい。
１ 液体噴射ヘッド
２ アクチュエータ基板
２ａ、２ｂ 圧電体基板
３ 吐出溝
４ 非吐出溝
５ 配線用溝
６ カバープレート
７ 凹部、８ 付加凹部
９ スリット、１０ 付加スリット
１１ 導電膜
１２ 共通駆動電極
１３ 個別駆動電極
１４ 配線用電極
１５ 共通配線
１６ 付加配線
１７ 個別端子
１８ 共通端子
１９ 補強板
２０ ノズルプレート、２１ ノズル
２２ 接着剤
Ｋ 基準方向、Ｅａ 一方側の端部、Ｅｂ 他方側の端部
Ｕ１、Ｕ２ 上面、Ｌ１、Ｌ２ 下面、Ｂ 境界

Claims (14)

  1. アクチュエータ基板の上面に吐出溝と非吐出溝を基準方向に交互に形成する溝形成工程と、
    カバープレートの上面に凹部と前記凹部の底面から前記カバープレートの下面に貫通するスリットを形成するカバープレート加工工程と、
    前記カバープレートの下面を前記アクチュエータ基板の上面に接合し、前記スリットと前記吐出溝とを連通させる基板接合工程と、
    前記吐出溝の側面、前記非吐出溝の側面、前記スリットの内側面及び前記凹部の内表面に同時に導電膜を形成する電極形成工程と、を備える液体噴射ヘッドの製造方法。
  2. 前記基板接合工程は、前記アクチュエータ基板の上面の一部と前記非吐出溝の一部を露出させて前記カバープレートを前記アクチュエータ基板に接合する工程であり、
    前記電極形成工程は、前記アクチュエータ基板の露出する上面に同時に前記導電膜を形成する工程である請求項１に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
  3. 前記電極形成工程は、メッキ法により前記導電膜を形成する工程である請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
  4. 前記カバープレート加工工程は、前記カバープレートの上面を鏡面に、前記凹部の内表面及び前記スリットの内側面を粗面に加工する工程を含む請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
  5. 前記カバープレート加工工程は、前記カバープレートの下面を鏡面に加工する工程を含む請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
  6. 前記溝形成工程は、前記非吐出溝と並列に配線用溝を形成する工程であり、
    前記カバープレート加工工程は、前記カバープレートの上面に前記凹部と連通する付加凹部と、前記付加凹部の底面から前記カバープレートの上面とは反対側の下面に貫通する付加スリットを更に形成する工程であり、
    前記基板接合工程は、前記付加スリットと前記配線用溝とを連通させる工程であり、
    前記電極形成工程は、前記配線用溝の内表面、前記付加凹部の内表面及び前記付加スリットの内側面に同時に前記導電膜を形成する工程である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
  7. 前記カバープレートは、透光性の基板である請求項１〜６のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
  8. 吐出溝と非吐出溝が基準方向に交互に配列するアクチュエータ基板と、
    前記アクチュエータ基板に接合され、上面に凹部と前記凹部の底面から下面に貫通し前記吐出溝に連通するスリットとを備えるカバープレートと、を備え、
    前記吐出溝の側面に共通駆動電極が形成され、前記非吐出溝の側面に個別駆動電極が形成され、前記スリットの内側面及び前記凹部の内表面には共通配線が形成され、
    複数の前記吐出溝に形成される前記共通駆動電極は前記共通配線を介して電気的に接続される液体噴射ヘッド。
  9. 前記非吐出溝は、前記アクチュエータ基板の一方側の端部から他方側の端部に亘って形成され、
    前記吐出溝は、前記アクチュエータ基板の一方側の端部から他方側の端部の手前まで形成され、
    前記カバープレートは、前記スリットと前記吐出溝が連通するように前記アクチュエータ基板の上面に接合され、
    前記アクチュエータ基板の上面の他方側の端部近傍に個別端子が形成され、
    前記個別端子は、前記吐出溝を挟んで隣接する２つの前記非吐出溝に形成される２つの前記個別駆動電極を電気的に接続する請求項８に記載の液体噴射ヘッド。
  10. 前記凹部の内表面及び前記スリットの内側面が粗面である請求項８又は９に記載の液体噴射ヘッド。
  11. 前記アクチュエータ基板は、前記基準方向の端部近傍に形成される配線用溝と、前記配線用溝の内表面に形成される配線用電極と、前記配線用溝が開口する上面に形成される共通端子と、を備え、
    前記カバープレートは、前記凹部に連通する付加凹部と、前記付加凹部の底面から下面に貫通し前記付加凹部に連通する付加スリットと、前記付加凹部の内表面と前記付加スリットの内側面に形成される付加配線と、を備え、
    前記共通端子は、前記配線用電極と前記付加配線を介して前記共通配線に電気的に接続する請求項８〜１０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基板は、前記個別駆動電極に電気的に接続する個別端子と前記共通配線に電気的に接続する共通端子を備え、
    前記共通端子は、前記アクチュエータ基板の上面の前記基準方向における端部側に形成され、前記個別端子は、前記アクチュエータ基板の上面の前記基準方向において前記共通端子よりも内部側に形成される請求項８に記載の液体噴射ヘッド。
  13. 前記カバープレートは透光性の基板である請求項８〜１２のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
  14. 請求項８に記載の液体噴射ヘッドと、
    前記液体噴射ヘッドと被記録媒体とを相対的に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。
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