JP2021000803A - 液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドの製造方法及び液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造が容易な液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドの製造方法、及び液体吐出装置を提供する。【解決手段】一実施形態にかかる液体吐出ヘッドは、第１の電極を有する第１エリアと、前記第１エリアに連続するとともに複数の溝を有し、前記溝の内面に、前記第１の電極に接続されるとともに変質部を有する第２の電極を有する、第２エリアと、を有するベース部を備える。【選択図】図９

Description

本発明の実施形態は、液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドの製造方法及び液体吐出装置に関する。

複数の圧力室を備える液体吐出ヘッドにおいて、ノズルに連通する複数の圧力室と、これらの圧力室間に配される複数の空気室とを、所定の並列方向に交互に備える、シェアモードシェアードウォール方式のインクジェットヘッドが知られている。このような液体吐出ヘッドは、例えばベース基板の端部に圧力室や空気室を構成する複数の溝を備え、これらの溝の底部やベース基板の主面に、配線パターンが形成される。

特開2014-168893号公報

本発明が解決しようとする課題は、製造が容易な液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドの製造方法、及び液体吐出装置を提供することである。

一実施形態にかかる液体吐出ヘッドは、第１の電極を有する第１エリアと、前記第１エリアに連続するとともに複数の溝を有し、前記溝の内面に、前記第１の電極に接続されるとともに変質部を有する第２の電極を有する、第２エリアと、を有するベース部を備える。

第１実施形態に係るインクジェットヘッドの概略構成を示す斜視図。 同インクジェットヘッドの一部を破断して内部の概略構成を示す斜視図。 同インクジェットヘッドの動作を示す説明図。 同インクジェットヘッドの動作を示す説明図。 同インクジェットヘッドの一部の構成を示す正面図。 同インクジェットヘッドの一部の構成を示す側面図。 同インクジェットヘッドの一部の構成を拡大して示す正面図。 同インクジェットヘッドの一部の構成を拡大して示す正面図。 同インクジェットヘッドの製造方法を示す説明図。 同インクジェットヘッドの製造方法を示す説明図。 同インクジェットヘッドの製造方法を示す説明図。 比較例に係るインクジェットヘッドの製造方法を示す説明図。 同インクジェットヘッドを用いたインクジェットプリンタの構成を示す説明図。 他の実施形態にかかるインクジェットヘッドの構成を示す説明図。

以下に、第１実施形態に係る液体吐出ヘッドであるインクジェットヘッド１及び液体吐出装置であるインクジェットプリンタ１００について、図１乃至図１２を参照して説明する。各図において説明のため、適宜構成を拡大、縮小または省略して示す。図中矢印Ｘ、Ｙ，Ｚは、互いに直交する３方向を示している。本実施形態において、インクジェットヘッド１の第１方向がＸ軸に、第２方向がＹ軸に、第３方向がＺ軸に、それぞれ沿って配置された例を示す。

図１は、インクジェットヘッド１の概略構成を示す斜視であり、図２はインクジェットヘッド１の一部を破断して内部の概略構成を示す斜視図である。図３及び図４はインクジェットヘッドの動作を示す説明図である。図５同インクジェットヘッドの一部の構成を示す正面図であり、図６は側面図である。図７及び図８は、図５のＡ，Ｂの構成を拡大して示す正面図である。

図１乃至図４に示すインクジェットヘッド１は、いわゆるサイドシューター型のシェアモードシェアードウォール方式のインクジェットヘッドである。

インクジェットヘッド１は、アクチュエータベース１０と、複数のノズル２１を有するノズルプレート２０と、カバー部材であるカバープレート３０と、ケース部材４０と、を備える。

アクチュエータベース１０は、基板１２と、圧電部である積層圧電体１３とを備える。

基板１２は、方形の板状に構成されている。基板１２は、好ましくは、ＰＺＴ、セラミックス、ガラス、快削性セラミックス、あるいはこれらを含む材料で、構成される。

積層圧電体１３は、基板１２のノズルプレート２０側の端縁に位置する。積層圧電体１３は、２枚の圧電部材が積層されて構成される。圧電部材は、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）系圧電セラミックス材料で構成されている。この他、圧電部材として、環境に配慮してＫＮＮ（ニオブ酸ナトリウムカリウム）等の無鉛系圧電セラミックスを使用してもよい。２枚の圧電部材は分極方向が逆向きになるように分極され、接着層を介して接着されている。

積層圧電体１３の、ノズルプレート２０と対向する端面には、第１方向に並ぶ複数の溝１４を含む溝列１４Ａが形成されている。積層圧電体１３のＸＺ面に沿う形状が櫛歯状である。隣接する溝１４の間に形成された支柱状の部分が、溝１４の容積を変化させる駆動部となる積層圧電素子１５を構成する。換言すると、積層圧電体１３は、複数の積層圧電素子１５が一方向に並び、隣合う積層圧電素子１５の間に溝１４が形成される。

溝列１４Ａは、圧力室Ｃ１を構成する複数の第１の溝１４ａと、空気室Ｃ２を構成する複数の第２の溝１４ｂとが、第１方向に交互に配列されている。複数の溝１４は、第１方向に複数並列して配置され、第２方向に沿って延び、互いに平行に配される。溝１４ａ，１４ｂはそれぞれ、アクチュエータベース１０の第２方向の全長に亘って形成されている。すなわち、溝１４ａ，１４ｂは、ノズルプレート２０側及びカバープレート３０側に開口する。各溝１４ａ，１４ｂの内面底部及び両側面には、第１の電極としてのパターン電極１６が形成されている。本実施形態において各溝１４ａ、１４ｂの底部が第２エリア１０ｂとなる。

第１の溝１４ａは、第２方向の両端が、第１の部材であるフレーム部４０ａの内側にて開口し、共通室Ｃ３に連通する。また、第１の溝１４ａに対向する位置にはノズル２１が設けられている。すなわち、第１の溝１４ａは、共通室Ｃ３に連通するとともにノズル２１に連通する圧力室Ｃ１を構成する。

第２の溝１４ｂは、第２方向の両端部がフレーム部４０ａ内においてカバープレート３０によって覆われている。第２の溝１４ｂは閉塞され、共通室Ｃ３及び圧力室Ｃ１から隔てられた空気室Ｃ２を構成する。

積層圧電素子１５は、アクチュエータベース１０の一端側において複数の溝１４の間に配される。すなわち、複数の積層圧電素子１５が、第１方向に並列する。各積層圧電素子１５は、第１の圧電素子１５ａと、第１の圧電素子１５ａに積層される第２の圧電素子１５ｂと、を備える。

パターン電極１６はニッケルなどの導電性材料１８で所定形状に構成される導電膜である。パターン電極１６は、第２エリア１０ｂとなる溝１４ａ，１４ｂの底面部に形成される。パターン電極１６は、圧力室となる第１の溝１４ａに形成される共通電極と、空気室となる第２の溝１４ｂに形成される個別電極と、を有する。個別電極は、両側のＰＺＴを別々に駆動するため、溝１４ｂの底部において、分離されている。

パターン電極１６は、第２エリア１０ｂに配される第２の電極としての配線パターン電極１７に接続されている。
パターン電極１６は、例えば導電性材料１８が真空蒸着法や無電解ニッケルメッキ法等の手法で全面に形成された後、レーザ加工により一部の電極を除去してパターニングされる。なお、本実施形態においてパターン電極１６の材料はニッケルを用いるが、これに限られるものではない。パターン電極１６は、例えば金や銅等で形成してもよい。あるいはパターン電極１６は２種以上の導電性の膜を積層しても良い。

なお、レーザ加工によりパターニングされたパターン電極１６は、レーザ加工時の熱により生じる金属材料の残渣や酸化膜、炭化膜等の変質部を有する。例えばパターンのエッジ部分に残渣による隆起部が形成されている。ここで、第１エリア１０ａとなる表面である主面と第２エリア１０ｂである溝１４の底面部は所定の角度で連続する。例えば本実施形態において、第１エリア１０ａとなる表面である主面と第２エリア１０ｂである溝１４の底面部は直交している。

配線パターン電極１７は、例えばパターン電極１６と同様のニッケルなどの導電性材料１８で形成され所定のパターン形状を有する導電膜である。配線パターン電極１７は、アクチュエータベース１０の第１エリア１０ａとなる主面に形成される。配線パターン電極１７は、溝の底部に配される共通電極及び個別電極を引き出して駆動回路等の実装部に導く所定形状にパターニングされる。第１エリア１０ａは第２エリア１０ｂより広く、配線数が多くパターン形状が複雑となる。配線パターン電極１７は、例えば真空蒸着法や無電解メッキ法等の手法でパターン電極１６を形成する際に、同時に導電性材料１８が形成され、ＰＥＰ法により、所定のパターン形状にパターニングされる。なお、基板１２のＺ方向他方側の部分は枠部材の外側に露出する。このため、この部位に配される配線パターン電極１７にＦＰＣなどで駆動回路を接続することができる。

ノズルプレート２０は、例えば、厚さ１０μｍ〜１００μｍのポリイミドフィルムから方形の板状に構成される。ノズルプレート２０には、厚さ方向に貫通する複数のノズル２１を有するノズル列が形成されている。ノズルプレート２０はアクチュエータベース１０の一端側の溝列１４Ａの第２方向における開口を覆うように対向配置されている。ノズル２１は、複数の圧力室Ｃ１に対応する位置にそれぞれ設けられている。すなわち、ノズルプレート２０は、第１の溝１４ａで構成される圧力室Ｃ１に連通するノズル２１を有するとともに、第２の溝１４ｂの開口を塞ぐ。

カバープレート３０は例えばセラミックス、ガラス、ＤＦＲ(ドライフィルムフォトレジスト)等の材料で構成される。カバープレート３０は、複数の切欠部３１を有する方形の板状部材である。カバープレート３０は、アクチュエータベース１０の両端面にそれぞれ設けられる。

カバープレート３０は、ノズルプレート側である一方の縁部のうち第１の溝１４ａに対向する部位が櫛歯状に形成された方形の板状部材である。カバープレート３０の縁部には開口である複数の切欠部３１が形成されている。すなわち、カバープレート３０は、複数の切欠部３１と、切欠部３１の間に配される凸形状の複数のカバー片３２とを有する。複数の切欠部３１と、複数のカバー片３２とは交互に並ぶ。カバー片３２のノズルプレート２０側の端面は、ノズル対向面を構成する。切欠部３１は、Ｙ軸方向であるカバープレート３０の厚み方向に貫通して形成されている。切欠部３１は第１の溝１４ａに対応する位置に配される。このため、第１の溝１４ａの第２方向の両端は、カバープレート３０によって覆われずに、フレーム部４０ａの内部にて開口している。したがって、第１の溝１４ａで構成される圧力室Ｃ１はカバープレート３０の外側に形成される共通室Ｃ３に連通し、切欠部３１を通じてインク等の液体が圧力室Ｃ１に流入する。

一方、カバー片３２は、第２の溝１４ｂに対応する位置に配される。このため、第２の溝１４ｂの第２方向の両端の開口はカバープレート３０のカバー片３２によって塞がれ、インクの流入が防止される。

すなわち、アクチュエータベース１０の一端側には、共通室Ｃ３に連通する圧力室Ｃ１と、閉塞された空気室Ｃ２とが、交互に構成される。

ケース部材４０は、方形の枠状に構成されるフレーム部４０ａと、フレーム部４０ａの開口を塞ぐプレート状の蓋部４０ｂと、を一体に備える。

フレーム部４０ａはチタン酸アルミを主成分とするセラミックス材料で構成される。フレーム部４０ａはアクチュエータベース１０の外周を囲み、アクチュエータベース１０の一部の領域の外周を覆う。具体的には、フレーム部４０ａは、アクチュエータベース１０の第１方向の端面に接合されるプレート状の一対の第１フレーム片４１と、アクチュエータベース１０の外面である両主面に所定距離離間して配されるプレート状の一対の第２フレーム片４２と、を備える。フレーム部４０ａは、カバープレート３０で覆われたアクチュエータベース１０との間に、共通室Ｃ３を形成する。共通室Ｃ３は、フレーム部４０ａ及び蓋部４０ｂの内側に形成され、カバープレート３０の切欠部３１を通じて圧力室Ｃ１に連通する。共通室Ｃ３の第２方向の中央に第１方向に延びる積層圧電体１３が配置される。フレーム部４０ａは、インクなどの液体を案内するガイド機能を果たす。フレーム部４０ａの図１中上方である一方側の開口縁の端面はノズルプレート２０に対向配置されるノズル対向面を形成する。ノズル対向面は、ＸＹ面に沿う平坦な平面を形成する。ノズル対向面は、アクチュエータベース１０のノズル対向面と面一であり、ノズルプレート２０の外周に接合される。フレーム部４０ａの図１中下方である他方側（ノズルプレート２０の反対側）の開口縁である端縁に蓋部４０ｂが設けられている。

蓋部４０ｂはフレーム部４０ａと一体に構成されている。蓋部４０ｂは、例えばフレーム部４０ａと同素材であるチタン酸アルミを主成分とするセラミックス材料で構成される。蓋部４０ｂは、外部から共通室Ｃ３にインクを流入させる供給口と、共通室Ｃ３から外部にインクを排出する排出口と、を有する矩形の板状部材である。供給口には供給流路１３３ａが接続され、排出口には回収流路１３３ｂが接続される。蓋部４０ｂは、フレーム部４０ａの開口の一方側を塞ぎ、共通室Ｃ３を構成する。

ノズルプレート２０とフレーム部４０ａと蓋部４０ｂとによって、アクチュエータベース１０のノズルプレート２０側の部分であるアクチュエータ部分が覆われている。また、アクチュエータベース１０のうちノズルプレート２０の反対側でフレーム部４０ａ及び蓋部４０ｂの外側に延びる部分の配線パターン電極１７に駆動回路などの各種電子部品が実装される。

以上のように構成されたインクジェットヘッド１のフレーム部４０ａの内部には、ノズル２１に連通する複数の圧力室Ｃ１と、カバープレート３０で塞がれた複数の空気室Ｃ２と、複数の圧力室Ｃ１に連通する共通室Ｃ３と、が形成される。インクジェットヘッド１は、内部に形成される圧力室Ｃ１及び共通室Ｃ３を通る流路においてインクを循環させる。

以下、本実施形態に係るインクジェットヘッド１の製造方法について図９乃至図１１を参照して説明する。図９は、本実施形態にかかるインクジェットヘッド１の製造方法におけるパターニング処理の順番を示す説明図である。図１０はＰＥＰ法によるパターニング処理と、形成されるパターン形状を示す説明図である。図１１はレーザ加工によるパターニング処理と、形成されるパターン形状を示す説明図である。

本実施形態にかかるインクジェットヘッド１の製造方法は、まず、溝１４を有さないアクチュエータベース１０を形成する。例えば板厚方向に分極された２枚の板状の圧電部材を分極方向が互い違いになるよう積層し、その積層体を所望の幅及び長さにカットして積層圧電体１３を形成する。

さらに、積層圧電体１３を構成する圧電部材とは異なる材質の板状の基板１２に積層圧電体１３を接着剤等で貼り付け、ダイシングソーやスライサー等を使用した機械加工を施して所定形状の外形を有するアクチュエータベース１０を成形する。なお、例えば予め複数枚分の厚さのブロック状のベース部材を形成してから分割し、所定形状のアクチュエータベース１０を複数枚製造してもよい。

続いて、機械加工によりアクチュエータベース１０の積層圧電体１３に複数の溝１４を形成する。さらに、各溝１４ａ，１４ｂ内を含むアクチュエータベース１０の外面の所定箇所に、例えば真空蒸着法や無電解ニッケルメッキ法等の手法により、パターン電極１６や配線パターン電極１７を構成する導電性材料１８を塗布し、導電性材料１８の一部を除去して所定のパターン形状にパターニングする。

パターニング処理において、図９に示すように、まず、ＰＥＰ法により第１エリア１０ａをパターニングして配線パターン電極１７を形成し、続いてレーザ加工によりパターン電極１６を形成する。具体的には、図１０に示すように、第１エリア１０ａにおいて真空蒸着法や無電解ニッケルメッキ法等の手法により導電性材料１８を塗布して導電膜を形成した後、レジスト１０１を塗布し、露光、現像により電極を剥離して剥離部１８ａを露出させ、エッチング処理により所定のパターン形状に沿って導電膜を除去する。

第１エリア１０ａのパターニングの後、図１１に示すように、レーザ加工により第２エリア１０ｂをパターン形成して、パターン電極１６を形成する。具体的には、空気室を構成する溝１４ｂの底部において電極が不要な除去部１８ｂに例えばピコ秒レーザをスキャンさせて電極を取り除き、電極を分離させて個別電極を構成する。ここで、電極が除去された除去部１８ｂの周囲に、すなわちパターン電極１６のエッジ部分には、レーザ加工の熱により変質部１９が形成される。変質部１９は、例えばレーザ加工で電極材料に高熱がかかるために生じる残渣によって部分的に金属層が厚くなるばりなどの隆起部、酸化膜、炭化膜、の少なくともいずれか１以上を有する。なお、第１エリア１０ａの配線パターン電極１７には、このような変質部は形成されない。以上により、連続する第１エリア１０ａと第２エリア１０ｂがそれぞれ異なる方法で順番にパターニングされる。なお、第１エリア１０ａと第２エリア１０ｂの境界となる角部において、レーザ加工に先だってＰＥＰ法により剥離部１８ａの電極が除去されていることから、レーザ加工に伴う残渣は境界部には発生しない。

続いて、アクチュエータベース１０の両面に、カバープレート３０を貼付ける。例えば本実施形態においては、第１の溝１４ａに対向する位置に切欠部３１が配されるとともに、第２の溝１４ｂがカバー片３２によって覆われる。

そして、カバープレート３０の外側にフレーム部４０ａを配し、共通室Ｃ３を覆うように蓋部４０ｂを配し、これらフレーム部４０ａ及び蓋部４０ｂを組付けて接合固定することでケース部材４０を構成する。

さらに、溝１４ａ，１４ｂを覆うようにアクチュエータベース１０にノズルプレート２０を接着して取り付ける。このとき、第１の溝１４ａにノズル２１が対向して配されるとともに第２の溝１４ｂが閉塞される位置にノズルプレート２０を取付ける。さらに、図１に示すように基板１２の主面に形成された配線パターン電極１７に、フレキシブルケーブル５１を介して駆動ＩＣチップ５２や回路基板５３を接続することで、インクジェットヘッド１が完成する。

次に、インクジェットヘッド１を有するインクジェットプリンタ１００について、図１３を参照して説明する。図１３はインクジェットプリンタ１００の構成を示す説明図である。図１３に示すように、インクジェットプリンタ１００は、筐体１１１と、媒体供給部１１２と、画像形成部１１３と、媒体排出部１１４と、搬送装置１１５と、制御部１１６と、を備える。

インクジェットプリンタ１００は、媒体供給部１１２から画像形成部１１３を通って媒体排出部１１４に至る所定の搬送路Ａ１に沿って、吐出対象物である記録媒体として例えば用紙Ｐを搬送しながらインク等の液体を吐出することで、用紙Ｐに画像形成処理を行う液体吐出装置である。

媒体供給部１１２は複数の給紙カセット１１２ａを備える。媒体排出部１１４は、排紙トレイ１１４ａを備える。画像形成部１１３は、用紙を支持する支持部１１７と、支持部１１７の上方に対向配置された複数のヘッドユニット１３０と、を備える。

支持部１１７は、画像形成を行う所定領域にループ状に備えられる搬送ベルト１１８と、搬送ベルト１１８を裏側から支持する支持プレート１１９と、搬送ベルト１１８の裏側に備えられた複数のベルトローラ１２０と、を備える。

ヘッドユニット１３０は、複数のインクジェットヘッド１と、各インクジェットヘッド１上にそれぞれ搭載された液体タンクとしての複数のインクタンク１３２と、インクジェットヘッド１とインクタンク１３２とを接続する接続流路１３３と、循環部である循環ポンプ１３４と、を備える。ヘッドユニット１３０は、液体を循環させる循環型のヘッドユニットである。

本実施形態において、インクジェットヘッド１としてシアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの４色のインクジェットヘッド１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｂと、これらの各色のインクをそれぞれ収容するインクタンク１３２として、インクタンク１３２Ｃ，１３２Ｍ，１３２Ｙ，１３２Ｂを備える。インクタンク１３２は接続流路１３３によってインクジェットヘッド１に接続される。接続流路１３３は、インクジェットヘッド１の供給口に接続される供給流路１３３ａと、インクジェットヘッド１の排出口に接続される回収流路１３３ｂと、を備える。

また、インクタンク１３２には、図示しないポンプなどの負圧制御装置が連結されている。そして、インクジェットヘッド１とインクタンク１３２との水頭圧に対応して、負圧制御装置によりインクタンク１３２内を負圧制御することで、インクジェットヘッド１の各ノズルに供給されたインクを所定形状のメニスカスに形成させている。

循環ポンプ１３４は、例えば圧電ポンプで構成される送液ポンプである。循環ポンプ１３４は、供給流路１３３ａに設けられている。循環ポンプ１３４は、配線により制御部１１６の駆動回路に接続される。ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１１６ａは循環ポンプ１３４を制御可能に構成されている。循環ポンプ１３４は、インクジェットヘッド１とインクタンク１３２を含む循環流路で液体を循環させる。

搬送装置１１５は、媒体供給部１１２の給紙カセット１１２ａから画像形成部１１３を通って媒体排出部１１４の排紙トレイ１１４ａに至る搬送路Ａ１に沿って、用紙Ｐを搬送する。搬送装置１１５は、搬送路Ａ１に沿って配置される複数のガイドプレート対１２１ａ〜１２１ｈと、複数の搬送用ローラ１２２ａ〜１２２ｈと、を備えている。

制御部１１６は、コントローラであるＣＰＵ１１６ａと、各種のプログラムなどを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、各種の可変データや画像データなどを一時的に記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と、外部からのデータの入力及び外部へのデータの出力をするインターフェイス部と、を備える。

インクジェットヘッド１及びインクジェットプリンタ１００において、ノズル２１から液体を吐出する駆動時には、制御部１１６は、駆動回路により、配線パターン電極１７を介して駆動電圧を印加する。電圧の印加により駆動する圧力室Ｃ１内の電極と、両隣の空気室Ｃ２の電極に電位差を与えると、第１の圧電素子１５ａと第２の圧電素子１５ｂは互いに逆向きに変形し、両圧電素子の変形により、駆動素子が屈曲変形する。例えば、図３に示す様にまず駆動する圧力室Ｃ１を開く方向に変形させ圧力室Ｃ１内を負圧にすることで、切欠部３１からインクを圧力室Ｃ１内に導く。続いて、図４に示すように圧力室Ｃ１を閉じる方向に変形させ、圧力室Ｃ１内を加圧することで、ノズル２１からインク滴を吐出させる。

本実施形態にかかるインクジェットヘッド１及びインクジェットプリンタ１００によれば、第１エリア１０ａをＰＥＰ法によりパターニングして変質部のない配線パターン電極１７を形成し、その後第２エリア１０ｂにおいてレーザ加工によりパターニングして変質部を有するパターン電極１６を形成する。したがって、外部の駆動回路などと接続する実装部を有する比較的広範囲で複雑な配線形状である第１エリア１０ａにおいては、ＰＥＰ（レジスト塗布・露光・現像・エッチング・レジスト剥離）法の方が高精度で低コストに製造できる。一方で、簡易な形状のパターン電極１６をレーザ加工により形成することで、簡易で高速な処理で安価に加工できる。

また、インクジェットヘッド１において、レーザ加工よりも前にＰＥＰ法により第１エリア１０ａと第２エリア１０ｂとの境界部位の電極が取り除かれるため、境界部位には変質部が形成されにくい。例えば比較対象として図１２に示すように、レーザ加工を先に行うと、レーザ加工で電極材料に高熱がかかるため、バリが生じて部分的に金属層が厚なる隆起部、酸化層、あるいは複数の金属からなる電極では合金層，等の変質部が形成される。したがって、レーザ加工をＰＥＰ処理より先に実施すると、ＰＥＰ処理の際に境界部に厚い領域や酸化膜があることから他の部分と同じ条件ではエッチングできなくなり、残渣が残りショートの原因となる。電極材料は密着性・導電性・耐腐食性などが求められるので、複数の金属膜が積層されることが多く、この場合にはさらにレーザにより合金層が形成されることもあり、エッチングが困難となる。したがって、レーザ加工後にＰＥＰ法をするとエッチングされずに残渣となる金属膜が多く、不良の原因となる。これに対して、本実施形態にかかるインクジェットヘッド１の製造方法では、レーザ加工に先だってＰＥＰ法で電極を取り除くことで、残渣の発生を防止できる。

上述した実施形態によれば、製造が容易な液体吐出ヘッド及び液体吐出装置を提供できる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。

上記実施形態においては、基板１２の端縁部分に溝列１４Ａを有する積層圧電体１３を配した例を示したが、これに限られるものではない。また、ノズル列の数も上記実施形態に限られるものではなく、２列以上備える構成としてもよい。

例えば他の実施形態にかかるインクジェットヘッド２０１は、図１４に示すように、基板２１２上に積層圧電体２１３が形成されている。インクジェットヘッド２０１は、ベース２１０と、複数のノズル２２１を有するノズルプレート２２０と、フレーム部材２４０と、を備える。本実施形態において第１エリア１０ａは基板２１２の上面であり、第２エリア１０ｂは基板２１２上に形成された積層圧電体２１３の溝の底面である。したがって、本実施形態において第１エリア１０ａと第２エリア１０ｂは段差を介して、連続しており、いずれも同じ方向を向いている。

ベース２１０は、基板２１２と、基板２１２上に設けられた積層圧電体２１３と、を備える。積層圧電体２１３は、第１の溝２１４ａ及び第２の溝２１４ｂを備える２列の溝列２１４Ａを有するとともに、第１方向に並ぶ複数の圧電素子部２１５を有している。

基板２１２は、外部から共通室Ｃ３にインクを流入させる供給口２１８ａ、及び共通室Ｃ３から外部にインクを排出する排出口２１８ｂを有する矩形の板状部材である。ベース２１０にノズルプレート２２０が対向配置され、ベース２１０及びノズルプレート２２０の間にフレーム部材２４０が配置されることで、インクジェットヘッド２０１内に共通室Ｃ３が形成される。

第１の溝２１４ａは第２方向であるＹ方向の両端が開口し、共通室Ｃ３に連通する圧力室Ｃ１を構成している。第２の溝２１４ｂはＹ方向の両端部が塞がれ、空気室Ｃ２を構成する。溝２１４ａ，２１４ｂの内面には、それぞれパターン電極１６が形成されている。具体的にはパターン電極１６として、第１の溝２１４ａの内壁には共通電極が、第２の溝２１４ｂの内壁には個別電極が、それぞれ形成されている。

基板２１２上には、配線パターン電極２１７が形成される。本実施形態において、配線パターン電極２１７として共通配線と、個別配線が形成される。共通配線は、基板２１２上において第１の溝２１４ａから延出され、共通電極に接続される。個別配線は基板２１２上において第２の溝２１４ｂから延出され，個別電極に接続される。

その他の構成は第１実施形態に係るインクジェットヘッド１と同様である。例えばインクジェットヘッド２０１は図１３に示すインクジェットプリンタ１００に設けられ、供給口２１８ａは供給流路１３３ａに接続され、排出口２１８ｂは回収流路１３３ｂに接続されている。

本実施形態においても上記第１実施形態と同様に、ＰＥＰ法により第１エリアをパターニングした後、レーザ加工により第２エリアをパターニングすることで、製造が容易な液体吐出ヘッド及び液体吐出装置を提供できる。

上記実施形態ではいわゆるサイドシューター型のインクジェットヘッド１を例示したが、これに限られるものではない。例えば他の実施形態としてエンドシューター型のインクジェットヘッドに適用してもよい。エンドシューター型のインクジェットヘッドは、ノズルを備えるノズルプレートが、アクチュエータベースの第２方向の端部に配置されている。その他の構成は第１実施形態に係るインクジェットヘッド１と同様である。本実施形態においても上記第１実施形態と同様の効果を得られる。

また、上記実施形態においては、基板１２に圧電部材からなる積層圧電体１３を備えたアクチュエータベース１０を例示したが、これに限るものではない。例えば基板を用いずに圧電部材のみでアクチュエータベース１０を形成しても良い。また、２枚の圧電部材を用いずに、１枚の圧電部材としてもよい。

上記実施形態ではいわゆるサイドシューター型のインクジェットヘッド１を例示したが、これに限られるものではない。例えばエンドシューター型のインクジェットヘッドに適用してもよい。例えば、異なる２方向に開口する溝を有する櫛歯状のアクチュエータベースの、ノズルプレートが対向する面とは異なる所定方向を第１の部材としてのプレート状部材により閉塞する構成としてもよい。

例えば、吐出する液体は印字用のインクに限られるものではなく、例えばプリント配線基板の配線パターンを形成するための導電性粒子を含む液体を吐出する装置等であっても良い。

また、上記実施形態において、インクジェットヘッドは、インクジェット記録装置等の液体吐出装置に用いられる例を示したが、これに限られるものではなく、例えば３Ｄプリンタ、産業用の製造機械、医療用途にも用いることが可能であり、小型軽量化及び低コスト化が可能である。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、製造が容易な液体吐出ヘッド及び液体吐出装置を提供できる。

この他、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…インクジェットヘッド、１０…アクチュエータベース、１２…基板、１３…積層圧電体、１４…溝、１４Ａ…溝列、１４ａ…第１の溝、１４ｂ…第２の溝、１５…積層圧電素子、１５ａ…圧電素子、１５ｂ…圧電素子、１６…パターン電極、１７…配線パターン電極、２０…ノズルプレート、２１…ノズル、３０…カバープレート、３１…切欠部、３２…カバー片、４０…ケース部材、５１…フレキシブルケーブル、５２…駆動ＩＣチップ、５３…回路基板、１００…インクジェットプリンタ、１１１…筐体、１１２…媒体供給部、１１２ａ…給紙カセット、１１３…画像形成部、１１４…媒体排出部、１１４ａ…排紙トレイ、１１５…搬送装置、１１６…制御部、１１６ａ…ＣＰＵ、１３３…接続流路、１３３ａ…供給流路、１３３ｂ…回収流路、１３４…循環ポンプ、Ｃ１…圧力室、Ｃ２…空気室、Ｃ３…共通室。

Claims (5)

1. 第１の電極を有する第１エリアと、
   前記第１エリアに連続するとともに複数の溝を有し、前記溝の内面に、前記第１の電極に接続されるとともに変質部を有する第２の電極を有する、第２エリアと、
   を有するベース部を備える液体吐出ヘッド。
2. 前記第１エリアは前記ベース部の表面に配され、
   前記第２エリアは前記ベース部の前記表面に連続する面に形成された複数の前記溝の底部であり、
   複数の前記溝の少なくとも一部が圧力室を構成し、
   前記変質部は金属材料の残渣、酸化膜、及び炭化膜、合金層の少なくともいずれかを有する、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記第１エリアは、前記第２エリアよりも広く、配線数が多い、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
4. 第１エリアにおいて、エッチング処理により電極をパターニングし、第１の電極を形成することと、
   前記第１エリアに連続するとともに複数の溝を有する第２エリアにおいてレーザ加工により電極をパターニングして前記第１の電極に接続される第２の電極を形成することと、を備える、液体吐出ヘッドの製造方法。
5. 第１の電極を有する第１エリアと、複数の溝を有し、前記溝の内面に、変質部を有するとともに前記第１の電極に接続される第２の電極を有する、第２エリアと、を有するベース部を備える液体吐出ヘッドと、
   所定の搬送路に沿って媒体を搬送する搬送装置と、
   を備える液体吐出装置。