JP2004284028A

JP2004284028A - Ceramic substrate and its producing process, head chip and its producing process

Info

Publication number: JP2004284028A
Application number: JP2003075347A
Authority: JP
Inventors: Fumio Kimura; 文雄木村; Seiji Kuwabara; 誠治桑原; Toshihiko Harajiri; 俊彦原尻; Jun Tsuneyoshi; 潤恒吉; Yutaka Hongo; 豊本郷
Original assignee: Seiko Instruments Inc; SII Printek Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc; SII Printek Inc
Priority date: 2003-03-19
Filing date: 2003-03-19
Publication date: 2004-10-14
Anticipated expiration: 2023-03-19
Also published as: JP4308558B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ceramic substrate having a recess capable of embedding a functional member with high precision and its producing process, and to provide a head chip and its producing process. SOLUTION: In the ceramic substrate 21 having a plurality of recesses 24 extending in the referential direction with functional members operating functionally being bonded in these recesses 24, the recesses 24 are shaped by fabricating and calcinating and at least one surface of the recess 24 is a reference surface 25 planarized by grinding. COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電デバイス、水晶デバイスなどに用いられて、圧電セラミック、水晶振動子片などの機能的に動作する機能部材が固定されるセラミック基板及びその製造方法に関し、特にプリンタ、ファックス及びオンデマンド印刷機などに利用されるインクジェット式記録装置に搭載されるヘッドチップ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、インクジェット式記録装置に搭載されるヘッドチップなどの圧電デバイス、水晶素子などの微少回路基板等には、圧電セラミック、水晶振動子片などの機能的に動作する機能部材が固定されるセラミック材料からなるセラミック基板が用いられている。
【０００３】
このようなセラミック基板を用いたヘッドチップとしては、例えば、セラミック基板に凹部を設け、この凹部内に機能部材が固定されている。
【０００４】
ここで、機能部材が固定される凹部を有するセラミック基板を用いたヘッドチップとしては、絶縁材料からなると共に一方面に凹部が設けられた基板本体と、基板本体の凹部内に設けられてその長手方向とは直交する方向に亘って複数の溝が形成された圧電セラミックからなる機能部材とを具備する基板と、基板に凹部の開口側を塞ぐように接合されたノズル開口を有するノズルプレートを具備し、圧電セラミックの側面に電極を形成することで、電極に電圧を印加して溝内に充填されたインクをノズル開口から吐出するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、セラミック基板を用いたヘッドチップとしては、絶縁材料からなると共に一端面及び一方面に開口する凹部が設けられた基板本体と、凹部内に埋設された圧電セラミックとを具備する基板に、基板本体と圧電セラミックとに亘って、且つ凹部の長手方向に亘って複数の溝が側壁により区画され、基板の溝が開口する一端面に各溝に対応する領域にノズル開口が形成されたノズルプレートが接合されているものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
しかしながら、前者のヘッドチップでは、基板本体の凹部の底面の所定位置に圧電セラミックを位置決め接合しなくてはならず、高精度な位置決めが困難であるという問題がある。
【０００７】
また、圧電セラミックに溝を形成する際に溝を区画する側壁が折れやすく、歩留まりが悪いという問題がある。
【０００８】
さらに、後者のヘッドチップでは、高速印字や高密度印字を行うため、ノズル開口を増やすには、ヘッドチップを並設しなくてはならず、ヘッドチップが大型化してしまうと共に高コストになってしまうという問題がある。
【０００９】
このような問題を解決するため、絶縁性の基板の一方面側に基準方向に延びる複数列の圧電セラミックを埋め込んで基板とし、圧電セラミックの列方向に亘って所定間隔で溝を形成することにより側壁を設け、側壁の圧電セラミックの領域に電極をそれぞれ独立して設けることで複数のノズル列を有する構造のヘッドチップとすることで、溝の形成時に溝を区画する側壁が折れるのを確実に防止して製造歩留まりを向上すると共に圧電セラミックを基板本体に埋め込むことによって、圧電セラミックの所定位置への位置決めを行う必要がなく、容易に且つ高精度なヘッドチップを形成することができるものを提案した（特願２００２−３４７６８８）。
【００１０】
【特許文献１】
特表２０００−５１２２３３号公報（第９〜１４頁、第３図及び第６図）
【００１１】
【特許文献２】
特開２０００−２９６６１８号公報（第４〜６頁、第１〜１０図）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、セラミック材料からなるセラミック基板に圧電セラミックなどの機能部材を埋め込む凹部を形成する方法として、ダイシングによる形成では、高精度な凹部が形成できるものの、高コストになってしまうという問題がある。
【００１３】
このため、凹部を有するセラミック基板を成形及び焼成して形成することで低コストでの量産を実現することができるが、この成形及び焼成による形成では、凹部の側面及び底面が凹凸状に形成されてしまう。この凹部内に圧電セラミックなどの機能部材を接着により固定する際に、圧電セラミックを凹部の少なくとも一方の側面を基準面としてこの基準面に当接させて接合するため、凹部の基準面と圧電セラミックとの間の接着剤の厚みにばらつきが生じてしまう。これにより、圧電セラミックを駆動する際に変位量にばらつきが生じ、各ノズル開口によってインク吐出特性にばらつきが生じてしまうという問題がある。
【００１４】
また、セラミック基板を成形及び焼成により形成する場合、焼成の際の収縮率を考慮して寸法を設定するので、寸法精度に問題がある。また、凹部の基準面と底面との角部が曲面状に形成されてしまい、この凹部に圧電セラミックを埋め込む際に圧電セラミックの高さ制御が困難であり、セラミック基板へのノズルプレートの接合が困難であるという問題がある。
【００１５】
このため、圧電セラミックのセラミック基板から突出した領域を研削する工程が必要となり、製造工程が煩雑になると共に高コストになってしまうという問題がある。
【００１６】
さらに、セラミック基板の凹部に圧電セラミックを接合する際に用いられる接着剤がセラミック基板のノズルプレートとの接合面側に流出し、この接着剤によってノズルプレートの接合が困難になるという問題がある。
【００１７】
なお、このような問題は、ヘッドチップ及びその製造方法のみでなく、機能部材が埋め込まれる凹部を有するセラミック基板及びその製造方法においても同様に存在する。
【００１８】
本発明は、このような事情に鑑み、機能部材を高精度に埋め込むことができる凹部を有するセラミック基板及びその製造方法並びにヘッドチップ及びその製造方法を提供することを課題とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、基準方向に延びる複数の凹部を有し、これら凹部内に機能的に動作する機能部材を固着して用いるセラミック基板において、前記凹部の形状が成形及び焼成することにより形成され、当該凹部の少なくとも一方面が研削により平坦化された基準面となっていることを特徴とするセラミック基板にある。
【００２０】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記基準面が前記凹部の両側面に形成されていることを特徴とするセラミック基板にある。
【００２１】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記凹部の底面の少なくとも前記基準面側には、当該凹部よりも幅狭で且つ前記基準面と面一となる第１の凹部が設けられていることを特徴とするセラミック基板にある。
【００２２】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記凹部の少なくとも前記基準面側の開口縁部には、前記凹部に連通し且つ当該凹部より浅い基準面に開口する第２の凹部が設けられていることを特徴とするセラミック基板にある。
【００２３】
本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様において、前記凹部の前記基準方向の少なくとも一方の端面が塞がれた形状となるように成形及び焼成により形成されると共に、前記基準面が当該凹部の前記基準方向の両端部に亘って形成されていることを特徴とするセラミック基板にある。
【００２４】
本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様のセラミック基板と、このセラミック基板の前記凹部に接着剤を介して固定された圧電セラミックからなる機能部材とを具備し、当該機能部材の列方向に亘って所定間隔で溝を形成することにより該溝を区画する側壁を設け且つ当該側壁の前記機能部材の領域に電極をそれぞれ設けることにより独立して駆動する駆動部を形成し、前記セラミック基板の一方面にノズルプレートを接合すると共に、該ノズルプレートの前記溝の各駆動部に対応する位置に前記溝内のインクを吐出するノズル開口をそれぞれ設けて複数のノズル列を形成したことを特徴とするヘッドチップにある。
【００２５】
本発明の第７の態様は、第６の態様において、前記セラミック基板の他方面側の前記機能部材に対応しない領域には、前記溝にインクを供給するインク供給孔及び当該溝内のインクを排出するインク排出孔が設けられていることを特徴とするヘッドチップにある。
【００２６】
本発明の第８の態様は、第６又は７の態様において、前記セラミック基板の他方面側の前記機能部材に対向しない領域には、前記基準方向と同方向で且つ前記溝の並設方向に亘って当該溝の底部に連通する複数の共通溝が形成されており、該共通溝と前記溝とが連通する連通孔が前記インク供給孔及び前記インク排出孔であることを特徴とするヘッドチップにある。
【００２７】
本発明の第９の態様は、第６〜８の何れかの態様において、前記セラミック基板には、前記圧電セラミックが２個並設されていると共に、前記電極が前記側壁上に前記溝の両端部から前記駆動部に対向する領域までそれぞれ独立して設けられていることを特徴とするヘッドチップにある。
【００２８】
本発明の第１０の態様は、第６〜９の何れかの態様において、前記セラミック基板には、前記圧電セラミックが前記溝の底面に達する深さで前記凹部が設けられていることを特徴とするヘッドチップにある。
【００２９】
本発明の第１１の態様は、基準方向に延びる複数の凹部を有し、これら凹部内に機能的に動作する機能部材を固着して用いるセラミック基板の製造方法において、成形及び焼成して前記凹部を形成する工程と、該凹部の少なくとも一方の側面側を研削することにより、平坦化された基準面を形成する工程とを具備することを特徴とするセラミック基板の製造方法にある。
【００３０】
本発明の第１２の態様は、第１１の態様において、前記基準面を形成する工程では、前記凹部の底面を同時に研削することで、前記凹部の底面の少なくとも前記基準面側に当該凹部よりも幅狭で且つ前記基準面と面一となる側面を有する第１の凹部を形成することを特徴とするセラミック基板の製造方法にある。
【００３１】
本発明の第１３の態様は、第１１又は１２の態様において、前記凹部を形成及び焼成により形成する工程では、当該凹部の前記基準方向の少なくとも一方の端面が塞がれた形状となるように形成し、前記基準面を形成する工程では、前記凹部の長手方向の両端部に亘って研削することで形成することを特徴とするセラミック基板の製造方法にある。
【００３２】
本発明の第１４の態様は、第１１〜１３の何れかの態様において、前記基準面を形成する工程では、さらに、前記凹部の少なくとも前記基準面側の開口縁部に前記凹部に連通し、且つ当該凹部より浅い第２の凹部を形成することを特徴とするセラミック基板の製造方法にある。
【００３３】
本発明の第１５の態様は、第１１〜１４の何れかの態様において、前記凹部を成形及び焼成により形成する工程では、上部凹部と、該上部凹部の底面に前記機能部材よりも大きな幅を有する下部凹部とで構成される当該凹部を形成すると共に、前記基準面を形成する工程では、前記下部凹部の少なくとも一方の側面に形成することを特徴とするヘッドチップの製造方法にある。
【００３４】
本発明の第１６の態様は、第１１〜１５の何れかの態様のセラミック基板の製造方法により形成された前記セラミック基板の前記凹部に圧電セラミックからなる前記機能部材を接着剤を介して固定する工程と、前記機能部材の列方向に亘って所定間隔で溝を形成して該溝を区画する側壁を形成する工程と、該側壁の前記機能部材の領域にそれぞれ電極を形成することにより独立して駆動する駆動部を形成する工程と、ノズル開口が前記溝の各駆動部に対応する位置にそれぞれ等間隔で複数列設けられたノズルプレートを前記セラミック基板の一方面に接合する工程とを具備することを特徴とするヘッドチップの製造方法にある。
【００３５】
本発明の第１７の態様は、第１６の態様において、前記凹部を成形及び焼成により形成する工程では、前記セラミック基板の前記凹部が設けられた面とは反対側の面の前記機能部材に対向しない領域に、前記凹部の長手方向と同方向で且つ前記溝の並設方向に亘って当該溝の底部に連通する複数の共通溝を形成することを特徴とするヘッドチップの製造方法にある。
【００３６】
本発明の第１８の態様は、第１１〜１７の何れかの態様において、前記凹部を成形及び焼成により形成する工程では、当該凹部を前記機能部材が前記溝の底面に達する深さで形成することを特徴とするヘッドチップの製造方法にある。
【００３７】
本発明の第１９の態様は、第１８の態様において、前記圧電セラミックが前記溝の深さ方向の略中央で分極方向が異なると共に、前記駆動部を形成する工程では、前記電極を前記圧電セラミックの露出した前記側壁の全面に設けることを特徴とするヘッドチップの製造方法にある。
【００３８】
かかる本発明では、凹部を有するセラミック基板を成形及び焼成することで、量産を実現できると共に、凹部の少なくとも一方面に機能部材が固定される平坦化された基準面を研削することにより形成することで、機能部材が基準面に対して均一に固定され、機能部材の動作に悪影響を与えることがない。また、基準面のみを研削で形成することで、低コストで形成することができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００４０】
（実施形態１）
本実施形態では、セラミック基板を用いたヘッドチップについて例示する。
【００４１】
図１は、本発明の実施形態１に係るヘッドチップの分解斜視図であり、図２は、実施形態１に係るヘッドチップの底面側の平面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ′断面図である。
【００４２】
図示するように、本実施形態のヘッドチップ１０は、セラミック材料からなるセラミック基板２１の一方面に基準方向に延びるように複数列、本実施形態では２列の圧電セラミック２２が接着剤２３を介して埋め込まれた基板２０と、基板２０の一方面に接合されたノズル開口４１を有するノズルプレート４０とを具備する。
【００４３】
セラミック基板２１の一方面には、基準方向に延びるように、圧電セラミック２２と略同等の形状の凹部２４が複数列、本実施形態では、２列形成されており、この凹部２４内に圧電セラミック２２がセラミック基板２１の一方面と面一となるように接着剤２３を介して接合されている。
【００４４】
ここで、凹部２４の形状は成形及び焼成により形成され、この凹部２４の少なくとも一方の側面は、圧電セラミック２２が当接されて接着剤２３を介して固定される基準面２５となっており、この基準面２５は凹部２４の側面を基準方向に亘って研削することで平坦に形成されている。本実施形態では、凹部２４の両側面に研削により平坦化された基準面２５を設けた。
【００４５】
なお、圧電セラミック２２は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなり、セラミック基板２１は、圧電セラミック２２との接合後の熱膨張及び収縮による変形等を考えると、ＰＺＴからなる圧電セラミック２２と線膨張率の近似した材料、例えば、アルミナ等のセラミック材料を用いるのが好ましい。また、加工性がＰＺＴと同等なフォレステライトを用いるのも可能である。
【００４６】
さらに、本実施形態の圧電セラミック２２は、凹部２４の深さ方向に分極方向が同一となるように設けられている。
【００４７】
このようなセラミック基板２１は、詳しくは後述するが、凹部２４を有するセラミック基板２１を押出成形などの成形により形成後、１２００℃以上で焼成させることで形成される。
【００４８】
このように成形及び焼成により凹部２４を有するセラミック基板２１を形成すると、凹部２４の側面及び底面を高寸法精度で形成することができず、場合によっては凹凸状に形成されてしまうが、凹部２４の両側の側面を基準方向に亘って研削することで高精度に位置決めされ且つ平坦な基準面２５を形成することができる。なお、凹部２４の基準面２５を形成する研削方法は、平坦な基準面２５を形成することができれば特に限定されず、例えば、円盤状のダイシングブレードを用いたダイサーや、複数のワイヤを用いたワイヤソーなどを用いることができ、これにより、基準面２５は、個別に又は複数個同時に形成することができる。
【００４９】
このように、セラミック基板２１の凹部２４に、圧電セラミック２２が当接されて接合される平坦な基準面２５を設けることにより、基準面２５と圧電セラミック２２との間に厚さが均一な接着剤２３を形成することができる。
【００５０】
また、この際の基準面２５を底部と面一になるまで研削することによって底面と側面（基準面２５）との角部の寸法精度を向上させることができる。すなわち、Ｒ形状に形成された角部による圧電セラミック２２の浮き上がりを防止することができる。なお、このような効果を得るためには、凹部２４が圧電セラミック２２と略同等の大きさで形成された本実施形態では、基準面２５を凹部２４の両側の側面に設ける必要がある。
【００５１】
なお、基準面２５を研削により形成する際に、基準面２５を凹部２４の底面と面一より少し深く底面を研削して僅かな凹部を形成するようにしてもよく、このような僅かな凹部も凹部２４に含まれる。
【００５２】
また、基板２０には、基準方向と直交する方向に圧電セラミック２２の列方向に亘って溝２６が側壁２７により区画されて形成されている。
【００５３】
すなわち、基板２０の側壁２７の一部が圧電セラミック２２で構成された領域が各溝２６に２箇所設けられている。
【００５４】
なお、圧電セラミック２２は、基板２０に溝２６を形成した際に、側壁２７の一部に設けられた圧電セラミック２２が基準方向に亘って溝２６の底面で連続する厚さで形成されている。これにより、圧電セラミック２２は、セラミック基板２１から剥がれ難く剛性を向上することができる。
【００５５】
また、各溝２６の長手方向両端部は、基板２０の基準方向とは直交する方向の両端部まで深さが徐々に浅くなるように延設されている。この各溝２６の浅くなった両端部側は、詳しくは後述するノズルプレート４０を接合する際に用いられる接着剤４２によって封止されている。
【００５６】
このような各溝２６は、基準面２５と同様に、円盤状のダイシングブレードを用いたダイサーや複数のワイヤを用いたワイヤソーなどにより個別に又は複数個同時に形成される。本実施形態では、円盤状のダイシングブレードを用いたダイサーにより各溝２６を形成することにより、溝２６の浅くなった両端部側をダイシングブレードの形状を利用して形成した。
【００５７】
さらに、各溝２６を区画する側壁２７の一部を構成する圧電セラミック２２には、溝２６の内面に開口側に亘って電極２８が設けられ、この電極２８によって側壁２７の一部を構成する圧電セラミック２２が独立して駆動する駆動部２９となる。
【００５８】
また、各溝２６の２つの駆動部２９の電極２８は、側壁２７上にそれぞれ溝２６の浅くなった両端部まで延設されて設けられており、各駆動部２９の間の側壁２７上には、それぞれの電極２８が絶縁されるように不連続となっている。
【００５９】
これにより、各溝２６の２つの駆動部２９の電極２８に選択的に電圧を印加して独立して駆動することができる。
【００６０】
また、本実施形態の圧電セラミック２２は、凹部２４の深さ方向で分極方向が同一となるように設けられているため、溝２６を区画する側壁２７の両側に電極２８を設けて電圧を印加することで発生される駆動電界は、分極方向と直交する方向に印加される。これにより、側壁２８は、剪断方向に変形する所謂シェアモードとなっている。
【００６１】
なお、側壁２７は、底面及び側面がセラミック基板２１によって固定されると共に、上面が詳しくは後述するノズルプレート４０に接合されて固定されるため、駆動電界の印加による側壁２８の剪断方向の変形は、溝２６方向への撓み変形となる。このシェアモードを用いた駆動は、分極方向と同一方向に駆動電界を印加するダイレクトモードに比べ大きな変形を得ることができ、溝２６の容積を小さくしてもインク吐出量及びインク吐出速度等のインク吐出特性を向上することができる。
【００６２】
また、本実施形態の圧電セラミック２２は、凹部２４の深さ方向で分極方向が同一となるように設けられているため、電極２８は、側壁２７の開口側に亘って設けるようにしたが、特にこれに限定されるものではなく、例えば、凹部２４の深さ方向で分極方向が異なる圧電セラミック２２を用いた場合には、側壁２７の全面に亘って電極を設けるようにすればよい。
【００６３】
一方、基板２０の溝２６が形成された一方面とは反対の他方面側には、圧電セラミック２２に対向しない領域に溝２６の並設方向、すなわち基準方向に亘って各溝２６の底部に連通する複数列の共通溝３０〜３２が設けられている。
【００６４】
本実施形態では、溝２６の長手方向で、２つの駆動部２９の間に共通溝３０を設け、２つの駆動部２９と溝２６の長手方向両端部との間にそれぞれ共通溝３１及び３２を設けた。すなわち、本実施形態では、３列の共通溝３０〜３２を設けるようにした。
【００６５】
この共通溝３０〜３２の内、２つの駆動部２９の間に設けられた共通溝３０と各溝２６とが連通する連通孔を各溝２６にインクを供給するインク供給孔３３とし、２つの駆動部２９よりも溝２６の長手方向両端部側に設けられた共通溝３１及び３２と各溝２６とが連通する連通孔を溝２６内に供給されたインクを排出するインク排出孔３４及び３５とした。
【００６６】
すなわち、共通溝３０から供給されたインクは、インク供給孔３３から溝２６内に供給され、溝２６の両端部側に設けられたインク排出孔３４及び３５まで流れることによって、インク供給孔３３とインク排出孔３４及び３５との間にそれぞれ設けられた駆動部２９にインクを供給することができる。
【００６７】
なお、各共通溝３０〜３２には、図示しないインクタンク等のインク貯留部がインク供給管等を介して接続され、共通溝３１及び３２から排出されたインクはインク貯留部に戻されるようになっている。これにより、インク貯留部内のインクは共通溝３０、溝２６及び共通溝３１、３２を通り循環するようになっている。
【００６８】
また、このような共通溝３０〜３２を形成する際に、共通溝３０〜３２を基板２０の基準方向に亘って両端部まで形成する場合は、共通溝３０〜３２の長手方向両端部側を接着剤等の封止層で封止する必要がある。
【００６９】
また、各溝２６を、例えば、ブラック（Ｂ）、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の４色のインクに対応したグループに分ける場合は、共通溝３０〜３２を色毎に封止層で４つに区画する必要がある。
【００７０】
さらに、このような共通溝３０〜３２は、量産性及び作業効率を考えると、凹部２４を有するセラミック基板２１を成形及び焼成により形成する際に、同時に形成するのが好ましいが、セラミック基板２１を成形及び焼成により形成した後に、研削により形成するようにしてもよい。
【００７１】
一方、基板２０の一方面には、ノズルプレート４０が接着剤４２を介して接合されている。このノズルプレート４０の各駆動部２９に対応する領域にはノズル開口４１が形成されている。
【００７２】
このようなノズル開口４１は、本実施形態では、基板２０の基準方向に並設された駆動部２９が２列設けられているため、基準方向に並設されたノズル開口４１のノズル列が２列形成されている。
【００７３】
また、ノズル開口４１は、例えば、吐出側に向かって内径が漸小するテーパ形状に形成されており、このようなノズル開口４１は、基板２０とノズルプレート４０とを接合する前又は接合後に、レーザ等で形成することができる。
【００７４】
さらに、図示しないが、ノズルプレート４０の被記録媒体に対向する面には、インクの付着等を防止する撥水性を有する撥水膜や親水性を有する滑落膜などが設けられている。
【００７５】
なお、このようなノズルプレート４０は、単一層又は複数層で構成され、例えば、ノズルプレート４０が複数層で構成される場合は、金属板やその表面に絶縁処理を施したもの、或いはガラス板、プラスチックの表面に剛性のある膜で被覆した厚さが１０〜５０μｍの第１のノズルプレートに、ノズル開口よりも大きな開口を形成すると共に第１のノズルプレート上にポリイミド等のプラスチック又は金属箔板の第２のノズルプレートを接着することで形成することができる。
【００７６】
このようなヘッドチップ１０では、セラミック基板２１の凹部２４に、圧電セラミック２２が当接される平坦な基準面２５を設けることにより、基準面２５と圧電セラミック２２との間に均一な厚さの接着剤２３を形成することができる。これにより、駆動部２９の側壁２７で、インク吐出時に変形する圧電セラミック２２がセラミック基板２１によって均一に拘束されるため、各駆動部２９での圧電セラミック２２の変形を均一にして、各駆動部２９におけるインク吐出特性を安定させることができる。
【００７７】
また、セラミック基板２１に圧電セラミック２２を複数埋め込み、溝２６を圧電セラミック２２の列に亘って設けるようにしたため、溝２６を形成時に溝２６を区画する側壁２７が折れるのを確実に防止して製造歩留まりを向上することができる。
【００７８】
さらに、圧電セラミック２２をセラミック基板２１に埋め込むことによって、圧電セラミック２２の所定位置への位置決めを行う必要がなく、容易に高精度なヘッドチップ１０を形成することができる。
【００７９】
また、ノズル開口４１の並設されたノズル列を複数列設けることで、高速印字を実現できる。
【００８０】
以下に、このようなヘッドチップの製造方法について説明する。なお、図４及び図５は、実施形態１に係るヘッドチップの製造方法を示す斜視図である。
【００８１】
まず、図４（ａ）に示すように、セラミック材料を成形及び焼成して凹部２４及び共通溝３０〜３２を有するセラミック基板２１を形成する。
【００８２】
詳しくは、セラミック基板２１を成形する際に、一方面に基準方向に延びる凹部２４と、他方面の隣接する凹部２４の間に対応した領域に基準方向に延びる共通溝３０〜３２とを形成する。
【００８３】
このように凹部２４及び共通溝３０〜３２の設けられたセラミック基板２１を１２００℃以上で焼成する。
【００８４】
なお、ここで形成される凹部２４は、後の工程で、基準面２５が形成される際に側面側が研削されるため、予めセラミック基板２１に接合される圧電セラミック２２の幅よりも若干狭い幅で形成する。
【００８５】
次に、図４（ｂ）に示すように、セラミック基板２１の凹部２４の両側の側面を基準方向に亘って研削することにより平坦な基準面２５を形成する。
【００８６】
このような基準面２５は、例えば、ダイシングブレードを用いたダイサーや、複数のワイヤを用いたワイヤソーなどにより個別に又は複数個同時に形成することができる。本実施形態では、ダイシングブレード５０を用いたダイサーにより凹部２４の両側面を研削することで、凹部２４の両側面に基準面２５を形成した。
【００８７】
また、ダイシングブレード５０による基準面２５の研削では、凹部２４の側面を底面と面一又は少し底面を研削して僅かな凹部を形成するまで行う。
【００８８】
このように基準面２５を研削により形成することで、セラミック基板２１を成形及び焼成で形成した際に凹部２４の側面及び底面が高寸法精度で形成することができず、場合によっては凹凸状に形成されても、凹凸状の側面を研削により除去して高精度に位置決めされ且つ平坦な基準面２５を高精度に形成することができる。また、基準面２５を凹部２４の底面と面一又は少し底面を研削することで、底面と基準面２５と角部の寸法精度を向上することができる。すなわち、Ｒ形状に形成された角部による圧電セラミック２２の浮き上がりを防止することができる。
【００８９】
また、このように基準面２５は、次の工程で埋め込まれる圧電セラミック２２よりも若干大きな幅を有する凹部２４となるように形成する。
【００９０】
次に、図５（ａ）に示すように、セラミック基板２１の一方面に形成した凹部２４に、凹部２４と略同等の形状で形成された圧電セラミック２２を接着剤２３を介して埋め込み、基板２０を形成する。
【００９１】
この圧電セラミック２２は、セラミック基板２１の一方面と面一とするため、例えば、セラミック基板２１に凹部２４の深さよりも厚い圧電セラミック２２を接合後、セラミック基板２１をその一方面から突出した圧電セラミック２２と共にラッピングして平坦に加工するようにしてもよい。
【００９２】
この圧電セラミック２２のセラミック基板２１への接着では、凹部２４の両側面が平坦な基準面２５で形成されているため、基準面２５と圧電セラミック２２との間に均一な厚さの接着剤２３を形成することができる。
【００９３】
次に、図５（ｂ）に示すように、基板２０の一方面に基準方向とは直交する方向に所定間隔で複数の溝２６を形成する。
【００９４】
この各溝２６の形成は、例えば、円盤状のダイシングブレードを用いたダイサーや複数のワイヤを用いたワイヤソーにより個別に又は複数個同時に形成することができる。
【００９５】
本実施形態では、各溝２６が基板２０の基準方向とは直交する方向の両端部側で深さが徐々に浅くなるように形成するため、円盤状のダイシングブレード（図示なし）を利用して溝２６を形成した。
【００９６】
また、溝２６を形成することで、各溝２６の底部と共通溝３０〜３２の底部とを連通して、インク供給孔３３及びインク排出孔３４及び３５を同時に形成することができる。
【００９７】
その後、各溝２６を区画する側壁２７上の所定位置に電極２８を形成することで駆動部２９を形成し、基板２０の一方面にノズルプレート４０を接合することで、図３に示すような本実施形態のヘッドチップを形成することができる。
【００９８】
なお、電極２８の形成は、例えば、公知の斜め蒸着により形成後、各駆動部２９間の電極をレーザ等により除去するようにしてもよく、また、基板２０の表面にレジストを塗布してから溝２６の加工を行い、電極２８を形成後にレジストを剥離するリフトオフ工程を行うことにより、必要な部分のみ電極２８を形成するようにしてもよい。
【００９９】
このように、本発明では、成形及び焼成により形成された凹部２４の両側面を研削することにより、圧電セラミック２２が当接される平坦な基準面２５を形成するようにしたため、圧電セラミック２２を凹部２４に接着剤２３を介して埋め込む際に、圧電セラミック２２と基準面２５との間に均一な接着剤２３を形成でき、各駆動部２９でセラミック基板２１に圧電セラミック２２が均一に拘束される。これにより、各駆動部２９の電極２８に電圧を印加して圧電セラミック２２を変形させた際に、圧電セラミック２２が均一に変位することができ、各駆動部２９に連通するノズル開口４１から吐出されるインク滴のインク吐出特性を均一化することができる。これにより、印刷品質を向上することができる。
【０１００】
また、凹部２４の両側面に基準面２５を設けることで、凹部２４を成形及び焼成により形成した際に、底面と側面との角部がＲ形状に形成されたとしても、Ｒ形状に形成された角部による圧電セラミック２２の浮き上がりを防止することができる。
【０１０１】
さらに、成形及び焼成により凹部２４を形成すると共に、基準面２５のみを研削により形成することで、高精度な凹部２４を低コストで且つ量産することができる。
【０１０２】
（実施形態２）
図６は、本発明の実施形態２に係るヘッドチップの分解斜視図であり、図７は、ヘッドチップの溝の長手方向の断面図である。
【０１０３】
図示するように、本実施形態では、ヘッドチップ１０Ａのセラミック基板２１Ａには基準方向に延びる複数の凹部２４Ａが形成され、この凹部２４Ａの少なくとも一方の側面は、研削されることで平坦に形成された基準面２５Ａが設けられている。
【０１０４】
また、凹部２４Ａの底面の少なくとも基準面２５Ａ側には、凹部２４Ａよりも幅狭で且つ凹部２４Ａの基準面２５Ａと面一となる側面を有する第１の凹部６０が形成されている。
【０１０５】
このような第１の凹部６０は、凹部２４Ａの側壁を研削して基準面２５Ａを形成する際に、同時に凹部２４Ａの底面をセラミック基板２１Ａが貫通しない程度の所定深さで研削することで形成することができる。
【０１０６】
なお、本実施形態では、凹部２４Ａの両側の側壁をそれぞれ研削することで、凹部２４Ａの両側面が基準面２５Ａとなるようにしたため、第１の凹部６０を凹部２４Ａの底面の両側面側にそれぞれ独立して形成した。
【０１０７】
また、基準面２５Ａ及び第１の凹部６０を、本実施形態では、円盤状のダイシングブレードを用いたダイサーにより研削することで形成した。
【０１０８】
このようなセラミック基板２１Ａの凹部２４Ａ内に圧電セラミック２２を接着剤２３を介して埋め込むことで、基板２０Ａを形成する際に、第１の凹部６０内には接着剤２３が充填されるようになっている。
【０１０９】
また、凹部２４Ａの底面の両側の側面側に第１の凹部６０を設けることで、凹部２５Ａを成形及び焼成により形成した際に、底面と側面との角部がＲ形状に形成されたとしても、Ｒ形状に形成された角部による圧電セラミック２２の浮き上がりを防止することができる。
【０１１０】
以下に、本実施形態のヘッドチップの製造方法について説明する。なお、図８及び図９は、実施形態２に係るヘッドチップの製造方法を示す斜視図である。
【０１１１】
まず、図８（ａ）に示すように、上述した実施形態１と同様にセラミック材料を成形及び焼成して凹部２４Ａ、共通溝３０〜３２を有するセラミック基板２１Ａを形成する。
【０１１２】
次に、図８（ｂ）に示すように、セラミック基板２１Ａの凹部２４Ａの両側の側面及び底面を基準方向に亘って研削することで、基準面２５Ａ及び第１の凹部６０を形成する。
【０１１３】
本実施形態では、ダイシングブレード５０を用いたダイサーにより研削した。
【０１１４】
このダイシングブレード５０により、セラミック基板２１の凹部２４Ａの側面を基準方向に亘って所定の厚さで研削すると共に、凹部２４Ａよりも深く研削することで、ダイシングブレード５０の刃厚と同じ幅の第１の凹部６０を形成する。
【０１１５】
このように第１の凹部６０は、基準面２５Ａを形成するための研削により同時に形成されるため、基準面２５Ａと第１の凹部６０の側面とは面一で形成される。
【０１１６】
このように、セラミック基板２１Ａに基準面２５Ａ及び第１の凹部６０を形成する研削では、ダイシングブレード５０の一方面のみをセラミック基板２１Ａに当接させて基準面２５Ａを形成するのではなく、ダイシングブレード５０の両面をセラミック基板２１Ａに当接させて基準面２５Ａと第１の凹部６０とを形成するため、ダイシングブレード５０の片当たりによる変形による破壊を確実に防止できる。なお、ダイシングブレード５０が変形して破壊されると、ダイシングブレード５０の破片が共通溝３０〜３２や、第１の凹部６０内などに飛散してしまう。このように飛散した破片は、セラミック基板２１Ａ内から除去し難く、ヘッドチップ１０Ａを組み立てた後にノズル開口４１の目詰まり等が生じてしまうという問題もある。本実施形態では、ダイシングブレード５０の破壊を防止することでノズル開口４１の目詰まりを防止することができるという効果も奏する。
【０１１７】
次に、図９（ａ）に示すように、セラミック基板２１Ａの一方面に形成した凹部２４Ａに、凹部２４Ａと略同等の形状で形成された圧電セラミック２２を接着剤２３を介して埋め込み、基板２０Ａを形成する。
【０１１８】
本実施形態では、凹部２４Ａの底面に第１の凹部６０が形成されているため、第１の凹部６０内が接着剤２３で充填されるように圧電セラミック２２をセラミック基板２１Ａに埋め込む。
【０１１９】
次に、図９（ｂ）に示すように、上述した実施形態１と同様に基板２０Ａの一方面に基準方向とは直交する方向に所定間隔で複数の溝２６を形成する。
【０１２０】
その後、各溝２６を区画する側壁２７上の所定位置に電極２８を形成することで駆動部２９を形成し、基板２０Ａの一方面にノズルプレート４０を接合することで、図６に示すような本実施形態のヘッドチップ１０Ａを形成することができる。
【０１２１】
（実施形態３）
図１０は、本発明の実施形態３に係るヘッドチップの分解斜視図であり、図１１は、実施形態３に係るヘッドチップの溝の長手方向の断面図である。
【０１２２】
図示するように、本実施形態では、ヘッドチップ１０Ｂのセラミック基板２１Ｂには基準方向に延びる複数の凹部２４Ｂが形成され、この凹部２４Ｂの少なくとも一方の側面には、研削されることで平坦に形成された基準面２５Ｂが設けられている。
【０１２３】
また、セラミック基板２１Ｂの凹部２４Ｂの少なくとも基準面２５Ｂ側の開口縁部には、基準方向に亘って凹部２４Ｂよりも浅く、且つ凹部２４Ｂの基準面２５Ｂに開口して連通する第２の凹部６１が設けられている。
【０１２４】
本実施形態では、凹部２４Ｂの両側の側面をそれぞれ研削することで、凹部２４Ｂの両側面が基準面２５Ｂとなるようにしたため、第２の凹部６１を凹部２４Ｂの幅方向両側の開口縁部に形成した。
【０１２５】
また、第２の凹部６１の形成方法は、特に限定されず、例えば、凹部２４Ｂを有するセラミック基板２１Ｂを成形及び焼成時に同時に形成するようにしてもよく、また、基準面２５Ｂと同様に研削により形成するようにしてもよい。
【０１２６】
本実施形態では、詳しくは後述するが、ダイシングブレードを用いたダイサーにより形成した。
【０１２７】
このような第２の凹部６１を凹部２４Ｂの開口縁部に設けることで、凹部２４Ｂ内に圧電セラミック２２を接着剤２３を介して埋め込んだ際に、余分な接着剤２３が第２の凹部６１内に流れ込み、余分な接着剤がセラミック基板２１Ｂのノズルプレート４０との接合面側にはみ出るのを防止して、ノズルプレート４０との接合を良好に行うことができる。
【０１２８】
以下に、本実施形態のヘッドチップの製造方法について説明する。なお、図１２及び図１３は、実施形態３に係るヘッドチップの製造方法を示す斜視図である。
【０１２９】
上述した実施形態１の図４（ａ）に示す工程と同様の工程を行うことにより、図１２（ａ）に示す、凹部２４Ｂの両側面に基準面２５Ｂが形成されたセラミック基板２１Ｂを形成する。
【０１３０】
次に、図１２（ｂ）に示すように、凹部２４Ｂの開口縁部を基準方向に亘って研削することにより第２の凹部６１を形成する。
【０１３１】
本実施形態では、円盤状のダイシングブレード５０を用いたダイサーによって、凹部２４Ｂの開口縁部を基準方向に沿って研削することで、第２の凹部６１を形成した。
【０１３２】
次に、図１３（ａ）に示すように、セラミック基板２１Ｂの一方面に形成した凹部２４Ｂに、凹部２４Ｂと略同等の形状で形成された圧電セラミック２２を接着剤２３を介して埋め込み、基板２０Ｂを形成する。
【０１３３】
このとき、凹部２４Ｂと圧電セラミック２２との間の接着剤２３の余分なものが、セラミック基板２１Ｂのノズルプレート４０との接合面側に流れ出るが、本実施形態では、凹部２４Ｂの開口縁部に第２の凹部６１が形成されているため、この第２の凹部６１内に余分な接着剤が流れ込む。このため、セラミック基板２１Ｂのノズルプレート４０との接合面側に余分な接着剤が流れでるのを防止して、セラミック基板２１Ｂとノズルプレート４０との接合を良好に行うことができる。
【０１３４】
次に、図１３（ｂ）に示すように、上述した実施形態１と同様に基板２０Ｂの一方面に基準方向とは直交する方向に所定間隔で複数の溝２６を形成する。
【０１３５】
その後、各溝２６を区画する側壁２７上の所定位置に電極２８を形成することで駆動部２９を形成し、基板２０Ｂの一方面にノズルプレート４０を接合することで、図１０に示すような本実施形態のヘッドチップ１０Ｂを形成することができる。
【０１３６】
なお、本実施形態では、第２の凹部６１をセラミック基板２１Ｂを成形及び焼成して形成した後に研削により形成するようにしたが、第２の凹部６１は、セラミック基板２１Ｂと圧電セラミック２２とを接着時に余分な接着剤を流れ込ませるだけで、高精度に形成する必要はない。このため、例えば、凹部２４Ｂを有するセラミック基板２１Ｂを成形及び焼成により形成する際に、同時に第２の凹部６１を形成するようにしてもよい。なお、このような場合、セラミック基板２１Ｂを研削して基準面２５Ｂを形成した際に、同時に研削されて無くならないような大きさで形成しておく必要がある。
【０１３７】
また、本実施形態では、実施形態１のヘッドチップ１０の他の例を示したが、このような第２の凹部６１有する構成及び製造方法は、実施形態１に限定されるものではなく、実施形態２に適用しても同様の効果を得られるものである。
【０１３８】
（実施形態４）
図１４及び図１５は、本発明の実施形態２に係るヘッドチップの製造方法を示す斜視図である。
【０１３９】
まず、図１４（ａ）に示すように、凹部２４Ｃを有するセラミック基板２１Ｃを成形及び焼成により形成する。
【０１４０】
このとき、凹部２４Ｃをセラミック基板２１Ｃの基準方向の少なくとも一方の端面が塞がれるような形状で形成する。本実施形態では、凹部２４Ｃの両端部が塞がれるような形状、すなわち、基準方向の断面が凹形状となるように形成することで、凹部２４Ｃの基準方向の両端部にブレ防止壁６３を形成した。
【０１４１】
次に、図１４（ｂ）に示すように、凹部２４Ｃの側面をセラミック基板２１Ｃの基準方向の両端部に亘って研削することで、基準面２５Ｃを形成する。
【０１４２】
本実施形態では、ブレ防止壁６３が設けられているため、ダイシングブレード５０によって一方のブレ防止壁６３から研削を始め、他方のブレ防止壁６３に達するまで研削することで、基準面２５Ｃを形成する。
【０１４３】
このように、凹部２４Ｃを基準方向の断面が凹状となるように形成することでブレ防止壁６３を設け、このブレ防止壁６３からダイシングブレード５０によって研削することで、研削始めに、ダイシングブレード５０の両面がブレ防止壁６３を研削するため、ダイシングブレード５０が片当たりすることなく、ダイシングブレード５０の変形による破壊を防止することができる。
【０１４４】
その後、図１５（ａ）及び（ｂ）に示すように、上述した実施形態１〜３と同様に、凹部２４Ｃ内に圧電セラミック２２を接着剤２３を介して埋め込むことで基板２０Ｃを形成すると共に、基板２０Ｃに圧電セラミック２２の列方向に亘って溝２６を形成する。
【０１４５】
その後、各溝２６を区画する側壁２７上の所定位置に図示しない電極を形成することで駆動部を形成し、基板２０Ｃの一方面にノズルプレートを接合することで、ヘッドチップを形成することができる。
【０１４６】
なお、本実施形態では、実施形態１の他の例を示したが、このような凹部２４Ｃを有する構成及び製造方法は、実施形態１に限定されるものではなく、実施形態２〜３に適用しても、同様の効果を得られるものである。
【０１４７】
（実施形態５）
図１６は、本発明の実施形態５に係るヘッドチップの分解斜視図であり、図１７は、実施形態２に係るヘッドチップの溝の長手方向の断面図である。
【０１４８】
図示するように、本実施形態のヘッドチップ１０Ｄは、絶縁性のセラミック基板２１Ｄの一方面に基準方向に延びるように複数列、本実施形態では２列の圧電セラミック２２Ａが接着剤２３を介して埋め込まれた基板２０Ｄと、基板２０Ｄの一方面に接合されたノズル開口４１を有するノズルプレート４０とを具備する。
【０１４９】
セラミック基板２１Ｄの一方面には、基準方向に延びるように、上部凹部６４と、この上部凹部６４の底面の略中央部に圧電セラミック２２Ａが基準方向と直交する方向に離れて埋め込まれる下部凹部６５とを有する凹部２４Ｄが形成されている。
【０１５０】
また、下部凹部６５の底面の両側面は、圧電セラミック２２Ａがそれぞれ当接されて接着剤２３を介して固定される基準面２５Ｄとなっており、この基準面２５Ｄは、下部凹部６５の側面を基準方向に亘って研削することで平坦に形成されている。
【０１５１】
なお、この上部凹部６４及び下部凹部６５を有する凹部２４Ｄを有するセラミック基板２１Ｄは、上述した実施形態１と同様に、セラミック材料を成形及び焼成することで形成されている。
【０１５２】
また、凹部２４Ｄの基準方向両端部には、圧電セラミック２２Ａが基準面２５Ｄに当接して固定された際に、圧電セラミック２２Ａの間で、溝２５Ｄ内のインクが流出しないように流出防止壁７１が設けられている。
【０１５３】
ここで、圧電セラミック２２Ａ及びセラミック基板２１Ｄは、上述した実施形態１と同じ材料が使用されるが、圧電セラミック２２Ａは、詳しくは後述する溝２６Ａの深さ方向の略中央部で分極方向が異なる。
【０１５４】
また、基板２０Ｄには、基準方向と直交する方向に圧電セラミック２２Ａの列方向に亘って溝２６Ａが側壁２７Ａにより区画されて形成されている。
【０１５５】
この溝２６Ａは、本実施形態では、基準方向と直交する方向に亘って同一深さで形成されている。また、セラミック基板２１Ｄの基準方向と直交する方向の両端部側には、上部凹部６４と同一の深さの段差部６６が設けられている。
【０１５６】
このように、溝２６Ａを同一深さとすると共に溝２６Ａの両端部側のセラミック基板２１Ｄに段差部６６を設けることによって、溝２６Ａを形成する際に、複数のワイヤを用いたワイヤソーにより複数個同時に加工することができ、量産性を向上することができる。
【０１５７】
また、上部凹部６４を設けることにより、溝２６Ａを画成する側壁２７Ａは、圧電セラミック２２Ａのみで構成される領域と、セラミック基板２１Ｄのみで構成される領域とが不連続となるように形成され、各溝２６Ａ毎に圧電セラミック２２Ａのみで構成される駆動部２９Ａが２箇所設けられている。
【０１５８】
さらに、各溝２６Ａの内面には電極２８Ａが形成されている。この電極２８Ａは、溝２６Ａの底面及び側壁２７Ａの圧電セラミック２２Ａのみで構成される側壁２７Ａに連続して形成されて、溝２６Ａの長手方向で隣接する駆動部２９Ａの間には、それぞれの電極２８Ａが絶縁されるように不連続となっている。これにより、各駆動部２９Ａに選択的に電圧を印加することができ、独立して駆動させることができる。
【０１５９】
なお、本実施形態では、圧電セラミック２２Ａが溝２６Ａの深さ方向の略中央で分極方向が異なるようにしたため、電極２８Ａを圧電セラミック２２Ａのみで構成される側壁２７Ａの全面に亘って形成することで、上述した実施形態１〜４の側壁２７に比べて低い電圧で大きな変形を得ることができる。
【０１６０】
さらに、各溝２６Ａの長手方向両端部側には、セラミック基板２１Ｄのみで構成される側壁２７Ａに当接する四角柱状のスペーサ７０が基準方向に２列設けられている。
【０１６１】
このスペーサ７０は、溝２６Ａの両端部を封止して、溝２６Ａ内に供給されたインクが溝２６Ａの両端部から排出されないようにするものである。
【０１６２】
このようなスペーサ７０は、基板２０Ｄと、ノズルプレート４０との間に接着剤を介して接合されている。
【０１６３】
なお、ノズル開口４１及び滑落膜等は上述した実施形態１と同様であり、ノズルプレート４０は、単一層又は複数層で形成することができる。
【０１６４】
一方、セラミック基板２１Ｄの溝２６Ａが形成された一方面とは反対の他方面側には、圧電セラミック２２Ａに対向しない領域に溝２６Ａの並設方向、すなわち基準方向に亘って各溝２６Ａの底部に連通する３列の共通溝３０Ａ、３１及び３２が設けられている。
【０１６５】
本実施形態では、共通溝３０Ａを下部凹部６５の底部に設けることにより、この共通溝３０Ａが各溝２６Ａに連通して、各溝２６Ａにインクを供給するインク供給孔となっている。
【０１６６】
また、共通溝３１及び３２を、溝２６Ａを区画する側壁２７Ａのセラミック基板２１Ｄのみで構成される領域に設けることにより、各溝２６Ａと共通溝３１及び３２とを連通孔で連通させ、この連通孔を溝２６Ａ内に供給されたインクを排出するインク排出孔３４及び３５とした。
【０１６７】
なお、本実施形態では、各溝２９Ａと共通溝３１及び３２とが、各溝２６Ａの底面でインク排出孔３４及び３５を介して連通するようにしたが、本実施形態の基準方向に隣接する溝２６Ａ同士は、側壁２７Ａのセラミック基板２１Ｄのみで構成される領域と、圧電セラミック２２Ａのみで構成される領域との間で連通しているため、溝２６Ａと共通溝３１及び３２とを連通するインク排出孔３４及び３５は、溝２６Ａの何れか１つと連通するようにしてもよい。
【０１６８】
このように駆動部２９Ａを圧電セラミック２２Ａのみで構成し、その両側がセラミック基板２１Ｄで拘束されないようにすることで、駆動部２９Ａの側壁２７Ａを大きく変形させることができる。また、駆動部２９Ａで圧電セラミック２２Ａを変形することにより発生した衝撃波は、主に駆動部２９Ａのみで反射し、溝２６Ａを共有する他の駆動部２９Ａへの衝撃波による影響を無くすことができる。
【０１６９】
以下に、このようなヘッドチップ１０Ｄの製造方法について説明する。なお、図１８及び図１９は、ヘッドチップの製造方法を示す斜視図である。
【０１７０】
まず、図１８（ａ）に示すように、セラミック材料を成形及び焼成して上部凹部６４及び下部凹部６５からなる凹部２４Ｄと、段差部６６と、共通溝３０Ａ、３１及び３２とを有するセラミック基板２１Ｄを形成する。
【０１７１】
詳しくは、セラミック基板２１Ｄを成形する際に、一方面に基準方向に延びる上部凹部６４と下部凹部６５とからなる凹部２４Ｄと、セラミック基板２１Ｄの基準方向と直交する両端部側に上部凹部６４と同一深さで基準方向に延びる段差部６６とを形成すると共に、他方面に下部凹部６５の底面と連通する共通溝３０Ａと、他方面の上部凹部６４と段差部６６との間の領域に共通溝３１及び３２を形成する。
【０１７２】
また、このとき、凹部２４Ｄの基準方向両端部には、溝２６Ａ内のインクの流出を防止する流出防止壁７１を形成する。
【０１７３】
次に、図１８（ｂ）に示すように、上述した実施形態１と同様に、セラミック基板２１Ｄの下部凹部６５の両側の側面を基準方向に亘って研削するこにより平坦な基準面２５Ｄを形成する。本実施形態では、上述した実施形態１と同様に、図示しないダイシングブレードを用いた。
【０１７４】
次に、図１９（ａ）に示すように、セラミック基板２１Ｄの一方面に形成した下部凹部６５に、四角柱形状を有する圧電セラミック２２Ａを接着剤２３を介して埋め込み、基板２０Ｄを形成する。
【０１７５】
次に、図１９（ｂ）に示すように、基板２０Ｄの一方面に基準方向とは直交する方向に所定間隔で複数の溝２６Ａを形成する。
【０１７６】
本実施形態では、セラミック基板２１Ｄの基準方向と直交する方向の両端部側に、段差部６６を設けたため、基準方向と直交する方向に亘って同一の深さの溝２６Ａを形成した。
【０１７７】
また、このような溝２６Ａは、同一の深さで形成するため、複数のワイヤを用いたワイヤソーにより複数個同時に研削して形成することができる。
【０１７８】
また、溝２６Ａを形成することにより、各溝２６Ａと共通溝３１及び３２とが連通し、各溝２６Ａと共通溝３１及び３２とを連通させてインク排出孔３４及び３５を形成する。
【０１７９】
その後、各溝２６Ａの内側に電極２８Ａを形成することで、駆動部２９Ａを形成し、両端の段差部にスペーサ７０を接合すると共に、基板２０Ｄの一方面にノズル開口４１の設けられたノズルプレート４０を接合することで、図１６に示すような本実施形態のヘッドチップ１０Ｄを形成することができる。
【０１８０】
なお、電極２８Ａの形成は、公知のスパッタ、蒸着、電鋳により形成後、各駆動部２９Ａ間の電極をレーザ等により除去するようにしてもよく、また、基板２０Ｄの表面にレジスト等の犠牲膜を塗布してから溝２６Ａの加工を行い、電極２８Ａを形成後に犠牲膜を剥離するリフトオフ工程を行うことにより、必要な部分のみ電極２８Ａを形成するようにしてもよい。
【０１８１】
また、本実施形態では、実施形態１のヘッドチップ１０の他の例を示したが、このような構成のヘッドチップに上述した実施形態２〜４の構成を適用しても同様の効果を得られるものである。
【０１８２】
（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態について説明したが、ヘッドチップの基本的な構成は上述したものに限定されるものではなく、また、各実施形態１〜５を組み合わせた構成としてもよい。
【０１８３】
例えば、上述した実施形態１〜５では、溝２６、２６Ａを基準方向と直交する方向に圧電セラミック２２、２２Ａの列方向に亘って形成するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、溝を基準方向と直交する方向から所定角度傾斜する方向に形成することで、ノズル列の基準方向の位置が全て異なるようにしてもよい。
【０１８４】
このようにノズル列の基準方向の位置を全て異なるようにすることで、ノズル開口の基準方向のピッチを半分のピッチとすることができ、ヘッドチップが固定されるライン型のインクジェット式記録装置に用いても、高密度印刷を行うことができる。
【０１８５】
また、例えば、上述した実施形態１〜５では、共通溝３０、３０Ａ、３１及び３２が各溝２６、２６Ａに連通し、各溝２６、２６Ａにインクが充填されるようにしたため、水性インク等の導電性のインクを用いた場合、溝２６、２６Ａ内の駆動部２９、２９Ａの対向する電極２８、２８Ａが導通してしまい、インクを吐出することができない。このため、例えば、電極２８、２８Ａとインクとが触れる領域にポリイミド、酸化膜、パリレン等の絶縁膜を設けることで導電性のインクを用いることも可能である。
【０１８６】
また、水性インク等の導電性のインクを用いる場合には、深さの異なる溝を交互に配設することで、共通溝に連通する深さを有する溝（チャンバ）と、共通溝に連通しない深さを有する溝（ダミーチャンバ）とを交互に配設した構造とし、インクが充填されないダミーチャンバ内の電極を個別電極とすると共にチャンバ内の電極を共通電極とすることで、ダミーチャンバ内の対向する電極同士が短絡することなく、チャンバの駆動部毎に独立して駆動することもできる。
【０１８７】
また、上述した実施形態１〜５では、ヘッドチップ１０〜１０Ｄに駆動部２９、２９Ａを各溝２６、２６Ａの長手方向に亘って２箇所設けるようにしたが、駆動部の数及び位置は特に限定されず、駆動部を多く設けることによってさらに複数のノズル列を形成することができ、さらに高密度及び高速印刷を行うことができる。なお、駆動部を３箇所以上設ける場合は、各駆動部の電極同士が短絡しないように溝内から引き出す必要があり、例えば、ノズルプレート側やインク供給孔及びインク排出孔側等から引き出すようにすればよい。
【０１８８】
さらに、上述した実施形態１〜５では、ヘッドチップ１０〜１０Ｄを例示したが、本発明のセラミック基板及びその製造方法は、ヘッドチップ及びその製造方法に限定されるものではなく、例えば、水晶振動子片や圧電セラミック等の機能部材を有する水晶発振デバイスを含む圧電発振デバイスなどにも用いることができる。
【０１８９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、凹部を有するセラミック基板を成形及び焼成することで、量産を実現できると共に、凹部の少なくとも一方面に機能部材が固定される平坦化された基準面を研削することにより形成することで、機能部材が基準面に対して均一に固定され、機能部材の動作に悪影響を与えることがない。また、基準面のみを研削で形成することで、低コストで形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係るヘッドチップの分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係るヘッドチップの底面側の平面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係るヘッドチップの断面図である。
【図４】本発明の実施形態１に係るヘッドチップの製造方法を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施形態１に係るヘッドチップの製造方法を示す斜視図である。
【図６】本発明の実施形態２に係るヘッドチップの分解斜視図である。
【図７】本発明の実施形態２に係るヘッドチップの断面図である。
【図８】本発明の実施形態２に係るヘッドチップの製造方法を示す斜視図である。
【図９】本発明の実施形態２に係るヘッドチップの製造方法を示す斜視図である。
【図１０】本発明の実施形態３に係るヘッドチップの分解斜視図である。
【図１１】本発明の実施形態３に係るヘッドチップの断面図である。
【図１２】本発明の実施形態３に係るヘッドチップの製造方法を示す斜視図である。
【図１３】本発明の実施形態３に係るヘッドチップの製造方法を示す斜視図である。
【図１４】本発明の実施形態４に係るヘッドチップの製造方法を示す斜視図である。
【図１５】本発明の実施形態４に係るヘッドチップの製造方法を示す斜視図である。
【図１６】本発明の実施形態５に係るヘッドチップの分解斜視図である。
【図１７】本発明の実施形態５に係るヘッドチップの断面図である。
【図１８】本発明の実施形態５に係るヘッドチップの製造方法を示す斜視図である。
【図１９】本発明の実施形態５に係るヘッドチップの製造方法を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｄヘッドチップ
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ基板
２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄセラミック基板
２２、２２Ａ圧電セラミック
２３接着剤
２４、２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄ凹部
２５、２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄ基準面
２６、２６Ａ溝
２７、２７Ａ側壁
２８、２８Ａ電極
２９、２９Ａ駆動部
３０、３０Ａ、３１、３２共通溝
３３インク供給孔
３４、３５インク排出孔
４０ノズルプレート
４１ノズル開口
５０ダイシングブレード
６０第１の凹部
６１第２の凹部
６３ブレ防止壁
６４上部凹部
６５下部凹部
７０スペーサ
７１流出防止壁[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a ceramic substrate used for a piezoelectric device, a crystal device, and the like, to which a functional member that is functionally operated, such as a piezoelectric ceramic, a quartz oscillator piece, is fixed, and a method of manufacturing the same. The present invention relates to a head chip mounted on an ink jet recording apparatus used for a printing machine or the like and a method of manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a piezoelectric device such as a head chip mounted on an ink jet type recording apparatus, a fine circuit board such as a crystal element, and the like, to which a functional member such as a piezoelectric ceramic or a crystal vibrating piece is functionally fixed. A ceramic substrate made of a material is used.
[0003]
As a head chip using such a ceramic substrate, for example, a concave portion is provided in the ceramic substrate, and a functional member is fixed in the concave portion.
[0004]
Here, as a head chip using a ceramic substrate having a concave portion to which a functional member is fixed, a substrate main body made of an insulating material and having a concave portion on one surface, and a longitudinal portion provided in the concave portion of the substrate main portion and having A substrate provided with a functional member made of piezoelectric ceramic having a plurality of grooves formed in a direction perpendicular to the direction, and a nozzle plate having a nozzle opening joined to the substrate so as to cover the opening side of the concave portion; There has been proposed a technology in which an electrode is formed on a side surface of a piezoelectric ceramic to apply a voltage to the electrode and discharge ink filled in a groove from a nozzle opening (for example, see Patent Document 1).
[0005]
Further, as a head chip using a ceramic substrate, a substrate including an insulating material and provided with a concave portion having an opening on one end surface and one surface, and a substrate having a piezoelectric ceramic embedded in the concave portion, A nozzle plate in which a plurality of grooves are defined by side walls over the main body and the piezoelectric ceramic and in the longitudinal direction of the recess, and a nozzle opening is formed in an area corresponding to each groove on one end face where the groove of the substrate is opened. Are also proposed (for example, see Patent Document 2).
[0006]
However, in the former head chip, the piezoelectric ceramic has to be positioned and joined at a predetermined position on the bottom surface of the concave portion of the substrate body, and there is a problem that it is difficult to perform high-precision positioning.
[0007]
In addition, there is a problem that when forming the groove in the piezoelectric ceramic, the side wall defining the groove is easily broken, and the yield is low.
[0008]
Furthermore, with the latter head chip, high-speed printing and high-density printing are performed. To increase the number of nozzle openings, head chips must be arranged side by side, resulting in an increase in size and cost of the head chip. Problem.
[0009]
In order to solve such a problem, a plurality of rows of piezoelectric ceramics extending in the reference direction are embedded on one surface side of the insulating substrate to form a substrate, and grooves are formed at predetermined intervals in the column direction of the piezoelectric ceramics. By providing a side wall and providing a head chip having a structure having a plurality of nozzle rows by independently providing electrodes in the region of the piezoelectric ceramic on the side wall, it is ensured that the side wall that defines the groove is broken when the groove is formed. By improving the manufacturing yield and preventing the piezoelectric ceramic from being embedded in the substrate body, there is no need to position the piezoelectric ceramic in a predetermined position, and a head chip that can be easily and accurately formed is proposed. (Japanese Patent Application No. 2002-347688).
[0010]
[Patent Document 1]
JP-T-2000-512233 (pages 9 to 14, FIGS. 3 and 6)
[0011]
[Patent Document 2]
JP-A-2000-296618 (pages 4 to 6, FIGS. 1 to 10)
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, as a method of forming a concave portion for embedding a functional member such as a piezoelectric ceramic in a ceramic substrate made of a ceramic material, there is a problem that a high-precision concave portion can be formed by dicing, but the cost is high.
[0013]
For this reason, mass production at low cost can be realized by forming and firing the ceramic substrate having the concave portion, but in this forming and firing, the side surface and the bottom surface of the concave portion are formed in an uneven shape. Would. When a functional member such as a piezoelectric ceramic is fixed in the recess by bonding, the piezoelectric ceramic is brought into contact with the reference surface by using at least one side surface of the recess as a reference surface. And the thickness of the adhesive between them will vary. As a result, when the piezoelectric ceramic is driven, a variation occurs in the displacement amount, and there is a problem that the ink ejection characteristics vary depending on each nozzle opening.
[0014]
In addition, when the ceramic substrate is formed by molding and firing, the dimensions are set in consideration of the shrinkage ratio during firing, so there is a problem in dimensional accuracy. In addition, the corner between the reference surface and the bottom surface of the concave portion is formed in a curved surface, and it is difficult to control the height of the piezoelectric ceramic when embedding the piezoelectric ceramic in the concave portion, and it is difficult to join the nozzle plate to the ceramic substrate. There is a problem that it is difficult.
[0015]
For this reason, a step of grinding a region of the piezoelectric ceramic projecting from the ceramic substrate is required, and there is a problem that the manufacturing process becomes complicated and the cost increases.
[0016]
Further, there is a problem that an adhesive used for bonding the piezoelectric ceramic to the concave portion of the ceramic substrate flows out to the side of the ceramic substrate to be bonded to the nozzle plate, and this adhesive makes it difficult to bond the nozzle plate.
[0017]
Such a problem exists not only in a head chip and a method of manufacturing the same, but also in a ceramic substrate having a concave portion in which a functional member is embedded and a method of manufacturing the same.
[0018]
In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a ceramic substrate having a concave portion in which a functional member can be embedded with high precision, a method of manufacturing the same, a head chip, and a method of manufacturing the same.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
A first aspect of the present invention for solving the above-mentioned problem is a ceramic substrate having a plurality of concave portions extending in a reference direction, and using a functional member operatively functioning in these concave portions, wherein the shape of the concave portions is The ceramic substrate is formed by molding and baking, and at least one surface of the concave portion is a reference surface planarized by grinding.
[0020]
A second aspect of the present invention is the ceramic substrate according to the first aspect, wherein the reference surface is formed on both side surfaces of the concave portion.
[0021]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, a first recess which is narrower than the recess and is flush with the reference surface on at least the reference surface side of the bottom surface of the recess. Is provided on the ceramic substrate.
[0022]
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, at least an opening edge of the concave portion on the reference surface side communicates with the concave portion and opens on a reference surface shallower than the concave portion. A ceramic substrate provided with a second concave portion.
[0023]
According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the concave portion is formed by molding and baking so that at least one end surface of the concave portion in the reference direction is closed. The ceramic substrate is characterized in that the reference surface is formed over both ends of the recess in the reference direction.
[0024]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the ceramic substrate according to any one of the first to fifth aspects, and a functional member made of a piezoelectric ceramic fixed to the concave portion of the ceramic substrate via an adhesive. By forming grooves at predetermined intervals in the column direction of the functional member, a side wall for partitioning the groove is provided, and an electrode is provided in a region of the functional member on the side wall to form a drive unit which is driven independently. Then, a nozzle plate is joined to one surface of the ceramic substrate, and a plurality of nozzle rows are provided by providing nozzle openings for discharging ink in the grooves at positions corresponding to the respective driving units of the grooves of the nozzle plate. A head chip characterized by being formed.
[0025]
According to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect, an ink supply hole for supplying ink to the groove and ink in the groove are provided in a region on the other surface of the ceramic substrate that does not correspond to the functional member. The head chip is provided with an ink discharge hole for discharging.
[0026]
According to an eighth aspect of the present invention, in the sixth or seventh aspect, in a region on the other surface side of the ceramic substrate that does not face the functional member, the same direction as the reference direction and the direction in which the grooves are juxtaposed. A plurality of common grooves communicating with the bottom of the groove are formed over the groove, and communication holes communicating the common groove with the groove are the ink supply hole and the ink discharge hole. It is in.
[0027]
According to a ninth aspect of the present invention, in any one of the sixth to eighth aspects, the piezoelectric substrate is provided with two piezoelectric ceramics in parallel, and the electrodes are provided on the side wall at both ends of the groove. The head chip is provided independently from a portion to a region facing the driving portion.
[0028]
According to a tenth aspect of the present invention, in any one of the sixth to ninth aspects, the concave portion is provided on the ceramic substrate at a depth at which the piezoelectric ceramic reaches a bottom surface of the groove. Head chip.
[0029]
An eleventh aspect of the present invention is directed to a method of manufacturing a ceramic substrate having a plurality of concave portions extending in a reference direction, and using a functional member operatively functioning in these concave portions. And a step of grinding at least one side surface of the concave portion to form a flattened reference surface.
[0030]
According to a twelfth aspect of the present invention, in the eleventh aspect, in the step of forming the reference surface, the bottom surface of the concave portion is simultaneously ground at least on the reference surface side of the bottom surface of the concave portion by grinding the bottom surface of the concave portion. A method of manufacturing a ceramic substrate, comprising: forming a first recess having a narrow width and a side surface flush with the reference surface.
[0031]
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the eleventh or twelfth aspect, in the step of forming and firing the concave portion, at least one end face of the concave portion in the reference direction is closed. The step of forming and forming the reference surface is a method of manufacturing a ceramic substrate, characterized in that the step of forming is performed by grinding over both ends in the longitudinal direction of the recess.
[0032]
According to a fourteenth aspect of the present invention, in any one of the eleventh to thirteenth aspects, in the step of forming the reference surface, the at least one opening edge of the recess at the reference surface side communicates with the recess. And forming a second recess shallower than the recess.
[0033]
According to a fifteenth aspect of the present invention, in any one of the first to fourteenth aspects, in the step of forming the concave portion by molding and firing, the upper concave portion and the bottom surface of the upper concave portion have a larger width than the functional member. The method of manufacturing a head chip, wherein, in the step of forming the concave portion including the lower concave portion and the step of forming the reference surface, the lower concave portion is formed on at least one side surface of the lower concave portion.
[0034]
According to a sixteenth aspect of the present invention, the functional member made of piezoelectric ceramic is fixed to the concave portion of the ceramic substrate formed by the method for manufacturing a ceramic substrate according to any one of the first to fifteenth aspects with an adhesive. A step of forming grooves at predetermined intervals in the column direction of the functional members to form side walls that define the grooves; and forming an electrode in each of the functional member regions on the side walls to form an independent one. Forming a driving unit that drives the nozzle plate, and joining a nozzle plate in which a plurality of rows of nozzle openings are provided at equal intervals to positions corresponding to each driving unit of the groove to one surface of the ceramic substrate. A method for manufacturing a head chip.
[0035]
In a seventeenth aspect of the present invention based on the sixteenth aspect, in the step of forming the concave portion by molding and firing, the ceramic substrate faces the functional member on a surface of the ceramic substrate opposite to the surface on which the concave portion is provided. In a method for manufacturing a head chip, a plurality of common grooves communicating with a bottom of the groove are formed in a region not to be formed in the same direction as a longitudinal direction of the concave portion and in a direction in which the grooves are arranged in parallel.
[0036]
In an eighteenth aspect of the present invention, in any one of the eleventh to seventeenth aspects, in the step of forming the recess by molding and firing, the recess is formed at a depth at which the functional member reaches the bottom surface of the groove. A method of manufacturing a head chip.
[0037]
According to a nineteenth aspect of the present invention, in the eighteenth aspect, the piezoelectric ceramic has a different polarization direction at a substantially central portion in a depth direction of the groove, and in the step of forming the driving portion, the electrode is formed by the piezoelectric ceramic. The head chip manufacturing method is provided on the entire surface of the exposed side wall.
[0038]
In the present invention, mass production can be realized by molding and firing a ceramic substrate having a concave portion, and the ceramic substrate is formed by grinding a flattened reference surface on which a functional member is fixed to at least one surface of the concave portion. Thus, the functional member is uniformly fixed to the reference surface, and does not adversely affect the operation of the functional member. Also, by forming only the reference surface by grinding, it can be formed at low cost.
[0039]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.
[0040]
(Embodiment 1)
In the present embodiment, a head chip using a ceramic substrate will be exemplified.
[0041]
FIG. 1 is an exploded perspective view of a head chip according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of the bottom side of the head chip according to the first embodiment, and FIG. It is A 'sectional drawing.
[0042]
As shown in the figure, in the head chip 10 of the present embodiment, a plurality of rows, in this embodiment, two rows of piezoelectric ceramics 22 are provided with an adhesive 23 so as to extend in one direction on one surface of a ceramic substrate 21 made of a ceramic material. And a nozzle plate 40 having a nozzle opening 41 joined to one surface of the substrate 20.
[0043]
On one surface of the ceramic substrate 21, a plurality of rows of recesses 24 having substantially the same shape as the piezoelectric ceramic 22 are formed so as to extend in the reference direction, and in this embodiment, two rows of recesses 24 are formed. 22 is bonded via an adhesive 23 so as to be flush with one surface of the ceramic substrate 21.
[0044]
Here, the shape of the concave portion 24 is formed by molding and firing, and at least one side surface of the concave portion 24 serves as a reference surface 25 to which the piezoelectric ceramic 22 is abutted and fixed via the adhesive 23, The reference surface 25 is formed flat by grinding the side surface of the concave portion 24 in the reference direction. In the present embodiment, reference surfaces 25 which are flattened by grinding are provided on both side surfaces of the concave portion 24.
[0045]
The piezoelectric ceramic 22 is made of, for example, lead zirconate titanate (PZT), and the ceramic substrate 21 is made of a piezoelectric ceramic 22 made of PZT in consideration of deformation due to thermal expansion and contraction after joining with the piezoelectric ceramic 22. It is preferable to use a material having a linear expansion coefficient similar to that of the above, for example, a ceramic material such as alumina. It is also possible to use foresterite having the same workability as PZT.
[0046]
Further, the piezoelectric ceramic 22 of the present embodiment is provided so that the polarization direction is the same in the depth direction of the recess 24.
[0047]
As will be described in detail later, such a ceramic substrate 21 is formed by forming a ceramic substrate 21 having a concave portion 24 by extrusion molding or the like, and then firing at 1200 ° C. or higher.
[0048]
When the ceramic substrate 21 having the concave portion 24 is formed by molding and firing in this manner, the side surface and the bottom surface of the concave portion 24 cannot be formed with high dimensional accuracy, and may be formed in an irregular shape in some cases. By grinding the side surfaces on both sides in the reference direction, a highly accurate and flat reference surface 25 can be formed. The grinding method for forming the reference surface 25 of the concave portion 24 is not particularly limited as long as the flat reference surface 25 can be formed. For example, a dicer using a disc-shaped dicing blade or a method using a plurality of wires is used. A wire saw or the like can be used, whereby the reference surfaces 25 can be formed individually or simultaneously.
[0049]
As described above, by providing the flat reference surface 25 to which the piezoelectric ceramic 22 is abutted and joined in the concave portion 24 of the ceramic substrate 21, the uniform thickness between the reference surface 25 and the piezoelectric ceramic 22 is provided. Agent 23 can be formed.
[0050]
In addition, by grinding the reference surface 25 to be flush with the bottom, the dimensional accuracy of the corner between the bottom surface and the side surface (the reference surface 25) can be improved. That is, it is possible to prevent the piezoelectric ceramics 22 from rising due to the corners formed in the R shape. In order to obtain such an effect, in the present embodiment in which the recess 24 is formed with a size substantially equal to that of the piezoelectric ceramic 22, it is necessary to provide the reference surfaces 25 on both side surfaces of the recess 24.
[0051]
When the reference surface 25 is formed by grinding, the reference surface 25 may be ground slightly deeper than the bottom surface of the concave portion 24 to form a slight concave portion. Are also included in the recess 24.
[0052]
Further, the substrate 20 is formed with a groove 26 partitioned by a side wall 27 in the column direction of the piezoelectric ceramics 22 in a direction perpendicular to the reference direction.
[0053]
That is, two regions are provided in each groove 26 where a part of the side wall 27 of the substrate 20 is made of the piezoelectric ceramic 22.
[0054]
When the groove 26 is formed in the substrate 20, the piezoelectric ceramic 22 is formed to have a thickness such that the piezoelectric ceramic 22 provided on a part of the side wall 27 is continuous on the bottom surface of the groove 26 over the reference direction. . Thereby, the piezoelectric ceramics 22 are hardly peeled off from the ceramic substrate 21 and the rigidity can be improved.
[0055]
Further, both ends in the longitudinal direction of each groove 26 are extended so that the depth gradually decreases to both ends in a direction orthogonal to the reference direction of the substrate 20. The shallower end portions of each groove 26 are sealed with an adhesive 42 used when joining a nozzle plate 40 described later in detail.
[0056]
Like the reference surface 25, each of the grooves 26 is formed individually or simultaneously by a dicer using a disc-shaped dicing blade or a wire saw using a plurality of wires. In this embodiment, by forming each groove 26 by a dicer using a disc-shaped dicing blade, the shallow ends of the groove 26 are formed using the shape of the dicing blade.
[0057]
Further, an electrode 28 is provided on the inner surface of the groove 26 over the opening side of the piezoelectric ceramic 22 constituting a part of the side wall 27 that defines each groove 26, and the electrode 28 forms a part of the side wall 27. The piezoelectric ceramic 22 becomes a drive unit 29 that is driven independently.
[0058]
The electrodes 28 of the two driving portions 29 of each groove 26 are provided on the side wall 27 so as to extend to both shallow ends of the groove 26, respectively, and are provided on the side wall 27 between the driving portions 29. Are discontinuous so that each electrode 28 is insulated.
[0059]
Thereby, it is possible to selectively apply a voltage to the electrodes 28 of the two driving units 29 of each groove 26 and drive them independently.
[0060]
In addition, since the piezoelectric ceramic 22 of the present embodiment is provided so that the polarization direction is the same in the depth direction of the concave portion 24, electrodes 28 are provided on both sides of a side wall 27 that divides the groove 26 to apply a voltage. The driving electric field generated by this operation is applied in a direction orthogonal to the polarization direction. Thereby, the side wall 28 is in a so-called shear mode in which the side wall 28 is deformed in the shearing direction.
[0061]
In addition, since the bottom surface and the side surface of the side wall 27 are fixed by the ceramic substrate 21, and the upper surface is bonded and fixed to a nozzle plate 40 which will be described in detail later, the deformation of the side wall 28 in the shear direction due to the application of the driving electric field is prevented. , And bend in the direction of the groove 26. The drive using the shear mode can obtain a larger deformation than the direct mode in which a drive electric field is applied in the same direction as the polarization direction. Even when the volume of the groove 26 is reduced, the ink discharge amount and the ink discharge speed can be reduced. The ink ejection characteristics can be improved.
[0062]
Further, since the piezoelectric ceramic 22 of the present embodiment is provided so that the polarization direction is the same in the depth direction of the concave portion 24, the electrode 28 is provided over the opening side of the side wall 27. The present invention is not particularly limited to this. For example, when a piezoelectric ceramic 22 having a different polarization direction in the depth direction of the concave portion 24 is used, an electrode may be provided over the entire side wall 27.
[0063]
On the other hand, on the other surface side opposite to the one surface on which the groove 26 of the substrate 20 is formed, a region not opposed to the piezoelectric ceramic 22 is arranged in the direction in which the grooves 26 are arranged, that is, at the bottom of each groove 26 over the reference direction. A plurality of rows of common grooves 30 to 32 communicating with each other are provided.
[0064]
In the present embodiment, a common groove 30 is provided between the two driving units 29 in the longitudinal direction of the groove 26, and common grooves 31 and 32 are respectively formed between the two driving units 29 and both ends in the longitudinal direction of the groove 26. Provided. That is, in the present embodiment, three rows of common grooves 30 to 32 are provided.
[0065]
Among the common grooves 30 to 32, a communication hole in which the common groove 30 provided between the two driving portions 29 and the respective grooves 26 communicate with each other is defined as an ink supply hole 33 that supplies ink to each groove 26. The common holes 31 and 32 provided at both ends in the longitudinal direction of the groove 26 with respect to the driving unit 29 communicate with the respective grooves 26 through the ink discharge holes 34 and 35 for discharging the ink supplied into the groove 26. And
[0066]
That is, the ink supplied from the common groove 30 is supplied into the groove 26 from the ink supply hole 33 and flows to the ink discharge holes 34 and 35 provided at both ends of the groove 26, so that the ink supply hole 33 Ink can be supplied to the drive unit 29 provided between the ink discharge holes 34 and 35, respectively.
[0067]
An ink reservoir such as an ink tank (not shown) is connected to each of the common grooves 30 to 32 via an ink supply pipe or the like, so that the ink discharged from the common grooves 31 and 32 is returned to the ink reservoir. Has become. Thus, the ink in the ink storage section circulates through the common groove 30, the groove 26, and the common grooves 31, 32.
[0068]
When the common grooves 30 to 32 are formed up to both ends in the reference direction of the substrate 20 when forming the common grooves 30 to 32, both ends of the common grooves 30 to 32 in the longitudinal direction are formed. It is necessary to seal with a sealing layer such as an adhesive.
[0069]
When the grooves 26 are divided into groups corresponding to, for example, four color inks of black (B), yellow (Y), magenta (M), and cyan (C), the common grooves 30 to 32 must be Needs to be divided into four sections by a sealing layer.
[0070]
Further, in consideration of mass productivity and work efficiency, such common grooves 30 to 32 are preferably formed at the same time when the ceramic substrate 21 having the concave portion 24 is formed by molding and firing. After forming by forming and baking, you may make it form by grinding.
[0071]
On the other hand, a nozzle plate 40 is bonded to one surface of the substrate 20 via an adhesive 42. A nozzle opening 41 is formed in a region of the nozzle plate 40 corresponding to each drive unit 29.
[0072]
In this embodiment, since two rows of the drive units 29 arranged in the reference direction of the substrate 20 are provided in the present embodiment, the nozzle rows of the nozzle openings 41 arranged in the reference direction are two rows. Rows are formed.
[0073]
The nozzle opening 41 is formed, for example, in a tapered shape in which the inner diameter gradually decreases toward the discharge side, and such a nozzle opening 41 is formed before or after joining the substrate 20 and the nozzle plate 40. It can be formed by a laser or the like.
[0074]
Further, although not shown, a water-repellent film having a water-repellent property for preventing adhesion of ink, a slide-off film having a hydrophilic property, and the like are provided on a surface of the nozzle plate 40 facing the recording medium.
[0075]
In addition, such a nozzle plate 40 is constituted by a single layer or a plurality of layers. For example, when the nozzle plate 40 is constituted by a plurality of layers, a metal plate or a plate having its surface subjected to insulation treatment, or a glass plate is used. An opening larger than the nozzle opening is formed in a first nozzle plate having a thickness of 10 to 50 μm, which is formed by coating a surface of plastic with a rigid film, and a plastic or metal foil such as polyimide is formed on the first nozzle plate. It can be formed by bonding a second nozzle plate of a plate.
[0076]
In such a head chip 10, by providing a flat reference surface 25 on which the piezoelectric ceramic 22 abuts in the concave portion 24 of the ceramic substrate 21, a uniform thickness is provided between the reference surface 25 and the piezoelectric ceramic 22. The adhesive 23 can be formed. As a result, the piezoelectric ceramics 22 that are deformed at the time of ink ejection are uniformly constrained by the ceramic substrate 21 on the side walls 27 of the driving units 29, so that the deformation of the piezoelectric ceramics 22 in each driving unit 29 is made uniform, and 29 can stabilize the ink ejection characteristics.
[0077]
In addition, since a plurality of piezoelectric ceramics 22 are embedded in the ceramic substrate 21 and the grooves 26 are provided over the rows of the piezoelectric ceramics 22, the formation of the grooves 26 reliably prevents the side walls 27 that define the grooves 26 from breaking. The production yield can be improved.
[0078]
Further, by embedding the piezoelectric ceramic 22 in the ceramic substrate 21, it is not necessary to position the piezoelectric ceramic 22 at a predetermined position, and the high-precision head chip 10 can be easily formed.
[0079]
Further, by providing a plurality of nozzle rows in which the nozzle openings 41 are arranged in parallel, high-speed printing can be realized.
[0080]
Hereinafter, a method for manufacturing such a head chip will be described. FIGS. 4 and 5 are perspective views showing the method for manufacturing the head chip according to the first embodiment.
[0081]
First, as shown in FIG. 4A, a ceramic substrate 21 having a concave portion 24 and common grooves 30 to 32 is formed by molding and firing a ceramic material.
[0082]
More specifically, when the ceramic substrate 21 is molded, a concave portion 24 extending in the reference direction on one surface and common grooves 30 to 32 extending in the reference direction in a region corresponding to an adjacent concave portion 24 on the other surface are formed. .
[0083]
The ceramic substrate 21 provided with the concave portions 24 and the common grooves 30 to 32 is fired at 1200 ° C. or higher.
[0084]
The width of the recess 24 formed here is slightly smaller than the width of the piezoelectric ceramic 22 previously bonded to the ceramic substrate 21 because the side surface is ground when the reference surface 25 is formed in a later step. Formed.
[0085]
Next, as shown in FIG. 4B, a flat reference surface 25 is formed by grinding both side surfaces of the concave portion 24 of the ceramic substrate 21 in the reference direction.
[0086]
Such reference surfaces 25 can be formed individually or simultaneously by a dicer using a dicing blade or a wire saw using a plurality of wires, for example. In the present embodiment, the reference surfaces 25 are formed on both side surfaces of the concave portion 24 by grinding both side surfaces of the concave portion 24 with a dicer using the dicing blade 50.
[0087]
The grinding of the reference surface 25 by the dicing blade 50 is performed until the side surface of the concave portion 24 is flush with the bottom surface or the bottom surface is slightly ground to form a slight concave portion.
[0088]
By forming the reference surface 25 by grinding in this manner, when the ceramic substrate 21 is formed by molding and firing, the side surface and the bottom surface of the concave portion 24 cannot be formed with high dimensional accuracy. Even if it is formed, the uneven side surface is removed by grinding, so that a highly accurate and flat reference surface 25 can be formed with high accuracy. Also, by grinding the reference surface 25 flush or slightly with the bottom surface of the recess 24, the dimensional accuracy of the bottom surface, the reference surface 25, and the corners can be improved. That is, it is possible to prevent the piezoelectric ceramics 22 from rising due to the corners formed in the R shape.
[0089]
Further, the reference surface 25 is formed so as to be the concave portion 24 having a width slightly larger than the piezoelectric ceramic 22 to be embedded in the next step.
[0090]
Next, as shown in FIG. 5A, a piezoelectric ceramic 22 formed in a shape substantially equivalent to the shape of the concave portion 24 is embedded in a concave portion 24 formed on one surface of the ceramic substrate 21 with an adhesive 23 therebetween. 20 are formed.
[0091]
In order to make the piezoelectric ceramic 22 flush with one surface of the ceramic substrate 21, for example, a piezoelectric ceramic 22 having a thickness greater than the depth of the concave portion 24 is bonded to the ceramic substrate 21, and then the piezoelectric substrate 21 is protruded from one surface thereof. It may be wrapped together with the ceramic 22 to be processed flat.
[0092]
In bonding the piezoelectric ceramic 22 to the ceramic substrate 21, since both side surfaces of the concave portion 24 are formed by the flat reference surfaces 25, the adhesive 23 having a uniform thickness is provided between the reference surface 25 and the piezoelectric ceramic 22. Can be formed.
[0093]
Next, as shown in FIG. 5B, a plurality of grooves 26 are formed on one surface of the substrate 20 at predetermined intervals in a direction orthogonal to the reference direction.
[0094]
The grooves 26 can be formed individually or simultaneously by a dicer using a disc-shaped dicing blade or a wire saw using a plurality of wires, for example.
[0095]
In the present embodiment, since each groove 26 is formed so that the depth is gradually reduced at both ends in a direction orthogonal to the reference direction of the substrate 20, a disc-shaped dicing blade (not shown) is used. A groove 26 was formed.
[0096]
In addition, by forming the grooves 26, the ink supply holes 33 and the ink discharge holes 34 and 35 can be formed simultaneously by connecting the bottoms of the grooves 26 and the bottoms of the common grooves 30 to 32.
[0097]
Thereafter, a driving unit 29 is formed by forming an electrode 28 at a predetermined position on a side wall 27 that defines each groove 26, and a nozzle plate 40 is joined to one surface of the substrate 20, as shown in FIG. The head chip of the present embodiment can be formed.
[0098]
The electrodes 28 may be formed, for example, by known oblique evaporation, and then the electrodes between the drive units 29 may be removed by a laser or the like. Alternatively, after the resist is applied to the surface of the substrate 20, By processing the groove 26 and performing a lift-off step of removing the resist after the formation of the electrode 28, the electrode 28 may be formed only in a necessary portion.
[0099]
As described above, in the present invention, since the flat reference surface 25 to which the piezoelectric ceramic 22 abuts is formed by grinding both side surfaces of the concave portion 24 formed by molding and firing, the piezoelectric ceramic 22 is When embedding in the recess 24 via the adhesive 23, a uniform adhesive 23 can be formed between the piezoelectric ceramic 22 and the reference surface 25, and the piezoelectric ceramic 22 is uniformly restrained by the ceramic substrate 21 by each drive unit 29. You. Accordingly, when a voltage is applied to the electrode 28 of each drive unit 29 to deform the piezoelectric ceramic 22, the piezoelectric ceramic 22 can be uniformly displaced, and the piezoelectric ceramic 22 can be discharged from the nozzle opening 41 communicating with each drive unit 29. It is possible to make the ink ejection characteristics of the ink droplets to be uniform. Thereby, print quality can be improved.
[0100]
Further, by providing the reference surfaces 25 on both side surfaces of the concave portion 24, when the concave portion 24 is formed by molding and firing, even if the corner between the bottom surface and the side surface is formed in an R shape, the corner portion is formed in an R shape. It is possible to prevent the piezoelectric ceramic 22 from rising due to the bent corners.
[0101]
Furthermore, by forming the concave portion 24 by molding and baking, and by forming only the reference surface 25 by grinding, it is possible to mass-produce the concave portion 24 with high precision at low cost.
[0102]
(Embodiment 2)
FIG. 6 is an exploded perspective view of a head chip according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a groove of the head chip.
[0103]
As shown, in the present embodiment, a plurality of recesses 24A extending in the reference direction are formed in the ceramic substrate 21A of the head chip 10A, and at least one side surface of the recess 24A is formed flat by grinding. Reference surface 25A is provided.
[0104]
A first recess 60 having a side surface that is narrower than the recess 24A and that is flush with the reference surface 25A of the recess 24A is formed on at least the reference surface 25A side of the bottom surface of the recess 24A.
[0105]
Such a first recess 60 is formed by grinding the side wall of the recess 24A to form the reference surface 25A and simultaneously grinding the bottom surface of the recess 24A to a predetermined depth such that the ceramic substrate 21A does not penetrate. can do.
[0106]
In the present embodiment, the side walls on both sides of the concave portion 24A are ground so that both side surfaces of the concave portion 24A become the reference surfaces 25A. Therefore, the first concave portion 60 is formed on both side surfaces of the bottom surface of the concave portion 24A. Each was formed independently.
[0107]
In the present embodiment, the reference surface 25A and the first concave portion 60 are formed by grinding with a dicer using a disc-shaped dicing blade.
[0108]
By embedding the piezoelectric ceramic 22 in the concave portion 24A of the ceramic substrate 21A via the adhesive 23, the first concave portion 60 is filled with the adhesive 23 when the substrate 20A is formed. Has become.
[0109]
In addition, by providing the first concave portion 60 on both side surfaces on both sides of the bottom surface of the concave portion 24A, even when the corner portion between the bottom surface and the side surface is formed in an R shape when the concave portion 25A is formed by molding and firing. , The rising of the piezoelectric ceramic 22 due to the corner formed in the R shape can be prevented.
[0110]
Hereinafter, a method for manufacturing the head chip of the present embodiment will be described. 8 and 9 are perspective views illustrating a method for manufacturing a head chip according to the second embodiment.
[0111]
First, as shown in FIG. 8A, a ceramic material is formed and fired to form a ceramic substrate 21A having a concave portion 24A and common grooves 30 to 32 as in the first embodiment.
[0112]
Next, as shown in FIG. 8B, the side surface and the bottom surface on both sides of the concave portion 24A of the ceramic substrate 21A are ground in the reference direction to form the reference surface 25A and the first concave portion 60.
[0113]
In this embodiment, the grinding is performed by a dicer using the dicing blade 50.
[0114]
With the dicing blade 50, the side surface of the concave portion 24A of the ceramic substrate 21 is ground with a predetermined thickness in the reference direction, and is ground deeper than the concave portion 24A. One recess 60 is formed.
[0115]
As described above, since the first recess 60 is formed simultaneously by grinding for forming the reference surface 25A, the reference surface 25A and the side surface of the first recess 60 are formed flush.
[0116]
As described above, in the grinding for forming the reference surface 25A and the first concave portion 60 on the ceramic substrate 21A, dicing is performed not by forming only one surface of the dicing blade 50 against the ceramic substrate 21A to form the reference surface 25A. Since the reference surface 25A and the first concave portion 60 are formed by bringing both surfaces of the blade 50 into contact with the ceramic substrate 21A, it is possible to reliably prevent the dicing blade 50 from being broken by one-sided deformation. When the dicing blade 50 is deformed and broken, pieces of the dicing blade 50 scatter in the common grooves 30 to 32, the first recess 60, and the like. The fragments scattered in this manner are difficult to remove from the inside of the ceramic substrate 21A, and there is also a problem that the nozzle opening 41 is clogged after the head chip 10A is assembled. In the present embodiment, there is an effect that the clogging of the nozzle opening 41 can be prevented by preventing the destruction of the dicing blade 50.
[0117]
Next, as shown in FIG. 9A, a piezoelectric ceramic 22 formed in a shape substantially equivalent to the shape of the concave portion 24A is embedded in a concave portion 24A formed on one surface of the ceramic substrate 21A with an adhesive 23 interposed therebetween. 20A is formed.
[0118]
In the present embodiment, since the first recess 60 is formed on the bottom surface of the recess 24A, the piezoelectric ceramic 22 is embedded in the ceramic substrate 21A so that the inside of the first recess 60 is filled with the adhesive 23.
[0119]
Next, as shown in FIG. 9B, a plurality of grooves 26 are formed on one surface of the substrate 20A at predetermined intervals in a direction orthogonal to the reference direction, as in the first embodiment.
[0120]
Thereafter, a driving unit 29 is formed by forming an electrode 28 at a predetermined position on a side wall 27 that defines each groove 26, and a nozzle plate 40 is joined to one surface of the substrate 20A, as shown in FIG. The head chip 10A of the present embodiment can be formed.
[0121]
(Embodiment 3)
FIG. 10 is an exploded perspective view of a head chip according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a longitudinal sectional view of a groove of the head chip according to the third embodiment.
[0122]
As illustrated, in the present embodiment, a plurality of recesses 24B extending in the reference direction are formed in the ceramic substrate 21B of the head chip 10B, and at least one side surface of the recess 24B is formed flat by grinding. Reference plane 25B is provided.
[0123]
In addition, at least an opening edge of the concave portion 24B of the ceramic substrate 21B on the reference surface 25B side is smaller than the concave portion 24B in the reference direction, and is open to and communicates with the reference surface 25B of the concave portion 24B. Is provided.
[0124]
In the present embodiment, the side surfaces on both sides of the concave portion 24B are ground so that both side surfaces of the concave portion 24B become the reference surfaces 25B. Therefore, the second concave portion 61 is formed on the opening edges on both sides in the width direction of the concave portion 24B. Formed.
[0125]
The method of forming the second concave portion 61 is not particularly limited. For example, the ceramic substrate 21B having the concave portion 24B may be formed at the same time as molding and baking, and may be formed by grinding similarly to the reference surface 25B. It may be formed.
[0126]
In the present embodiment, as will be described in detail later, it is formed by a dicer using a dicing blade.
[0127]
By providing such a second concave portion 61 at the opening edge of the concave portion 24B, when the piezoelectric ceramic 22 is embedded in the concave portion 24B via the adhesive 23, the extra adhesive 23 is removed by the second concave portion 61B. This prevents excess adhesive from flowing into the inside and from protruding to the side of the ceramic substrate 21 B joined to the nozzle plate 40, thereby making it possible to perform good joining with the nozzle plate 40.
[0128]
Hereinafter, a method for manufacturing the head chip of the present embodiment will be described. FIGS. 12 and 13 are perspective views showing a method of manufacturing the head chip according to the third embodiment.
[0129]
By performing the same step as that shown in FIG. 4A of the first embodiment, the ceramic substrate 21B shown in FIG. 12A in which the reference surfaces 25B are formed on both side surfaces of the concave portion 24B is formed. .
[0130]
Next, as shown in FIG. 12B, the second concave portion 61 is formed by grinding the opening edge of the concave portion 24B in the reference direction.
[0131]
In the present embodiment, the second concave portion 61 is formed by grinding the opening edge of the concave portion 24B along the reference direction with a dicer using the disc-shaped dicing blade 50.
[0132]
Next, as shown in FIG. 13A, a piezoelectric ceramic 22 formed in a shape substantially equivalent to the shape of the concave portion 24B is embedded in a concave portion 24B formed on one surface of the ceramic substrate 21B with an adhesive 23 interposed therebetween. 20B is formed.
[0133]
At this time, an excess of the adhesive 23 between the concave portion 24B and the piezoelectric ceramic 22 flows out to the bonding surface side of the ceramic substrate 21B with the nozzle plate 40. Since the second recess 61 is formed, excess adhesive flows into the second recess 61. For this reason, it is possible to prevent excess adhesive from flowing on the side of the ceramic substrate 21B that is to be joined to the nozzle plate 40, so that the ceramic substrate 21B and the nozzle plate 40 can be satisfactorily joined.
[0134]
Next, as shown in FIG. 13B, a plurality of grooves 26 are formed on one surface of the substrate 20B at predetermined intervals in a direction orthogonal to the reference direction, as in the first embodiment.
[0135]
Thereafter, a driving unit 29 is formed by forming an electrode 28 at a predetermined position on a side wall 27 that defines each groove 26, and a nozzle plate 40 is bonded to one surface of the substrate 20B, as shown in FIG. The head chip 10B of the present embodiment can be formed.
[0136]
In the present embodiment, the second recess 61 is formed by forming and firing the ceramic substrate 21B and then by grinding, but the second recess 61 is formed by the ceramic substrate 21B and the piezoelectric ceramic 22. It is not necessary to form with high precision only by flowing excess adhesive at the time of bonding. For this reason, for example, when the ceramic substrate 21B having the concave portion 24B is formed by molding and firing, the second concave portion 61 may be formed at the same time. In such a case, when the ceramic substrate 21B is ground and the reference surface 25B is formed, it is necessary to form the reference surface 25B in such a size that it is not ground and removed at the same time.
[0137]
Further, in the present embodiment, another example of the head chip 10 of the first embodiment has been described. However, the configuration having such a second concave portion 61 and the manufacturing method are not limited to the first embodiment. A similar effect can be obtained even when applied to the second embodiment.
[0138]
(Embodiment 4)
14 and 15 are perspective views showing a method for manufacturing a head chip according to Embodiment 2 of the present invention.
[0139]
First, as shown in FIG. 14A, a ceramic substrate 21C having a concave portion 24C is formed by molding and firing.
[0140]
At this time, the concave portion 24C is formed in such a shape that at least one end surface of the ceramic substrate 21C in the reference direction is closed. In the present embodiment, the anti-shake wall 63 is formed at both ends of the concave portion 24C in the reference direction by forming a shape in which both ends of the concave portion 24C are closed, that is, by forming the cross section in the reference direction to be concave. Formed.
[0141]
Next, as shown in FIG. 14B, the reference surface 25C is formed by grinding the side surface of the concave portion 24C over both ends of the ceramic substrate 21C in the reference direction.
[0142]
In this embodiment, since the anti-shake wall 63 is provided, the reference surface 25C is formed by starting grinding from one of the anti-shake walls 63 with the dicing blade 50 and grinding until reaching the other anti-shake wall 63. I do.
[0143]
As described above, the anti-shake wall 63 is provided by forming the concave portion 24C so that the cross section in the reference direction is concave, and the dicing blade 50 grinds the anti-shake wall 63. Since both surfaces grind the anti-shake wall 63, the dicing blade 50 can be prevented from being broken due to deformation without deformation of the dicing blade 50.
[0144]
Thereafter, as shown in FIGS. 15A and 15B, similarly to the first to third embodiments, the substrate 20 C is formed by embedding the piezoelectric ceramic 22 in the recess 24 C via the adhesive 23. A groove 26 is formed in the substrate 20C in the column direction of the piezoelectric ceramics 22.
[0145]
Thereafter, a drive unit is formed by forming an electrode (not shown) at a predetermined position on a side wall 27 that defines each groove 26, and a head chip is formed by joining a nozzle plate to one surface of the substrate 20C. it can.
[0146]
In the present embodiment, another example of the first embodiment is shown. However, the configuration and the manufacturing method having such a concave portion 24C are not limited to the first embodiment, and are applied to the second and third embodiments. However, the same effect can be obtained.
[0147]
(Embodiment 5)
FIG. 16 is an exploded perspective view of a head chip according to the fifth embodiment of the present invention, and FIG. 17 is a longitudinal sectional view of a groove of the head chip according to the second embodiment.
[0148]
As shown in the figure, the head chip 10D of the present embodiment includes a plurality of rows, in this embodiment, two rows of piezoelectric ceramics 22A extending through one side of an insulating ceramic substrate 21D in a reference direction via an adhesive 23. It has a buried substrate 20D and a nozzle plate 40 having nozzle openings 41 joined to one surface of the substrate 20D.
[0149]
An upper concave portion 64 is formed on one surface of the ceramic substrate 21D so as to extend in the reference direction. And a concave portion 24D having the following.
[0150]
Further, both side surfaces of the bottom surface of the lower concave portion 65 serve as reference surfaces 25D to which the piezoelectric ceramics 22A are respectively abutted and fixed via the adhesive 23. It is formed flat by grinding over the reference direction.
[0151]
The ceramic substrate 21D having the concave portion 24D having the upper concave portion 64 and the lower concave portion 65 is formed by molding and firing a ceramic material, as in the first embodiment.
[0152]
Further, at both ends of the concave portion 24D in the reference direction, when the piezoelectric ceramic 22A abuts on the reference surface 25D and is fixed, the outflow preventing walls 71 prevent the ink in the groove 25D from flowing out between the piezoelectric ceramics 22A. Is provided.
[0153]
Here, the same material as in the first embodiment is used for the piezoelectric ceramic 22A and the ceramic substrate 21D, but the piezoelectric ceramic 22A has a different polarization direction at a substantially central portion in the depth direction of a groove 26A described later in detail. .
[0154]
Further, a groove 26A is formed on the substrate 20D so as to be partitioned by a side wall 27A in a direction perpendicular to the reference direction in a column direction of the piezoelectric ceramics 22A.
[0155]
In the present embodiment, the groove 26A is formed at the same depth in a direction orthogonal to the reference direction. Further, a step portion 66 having the same depth as the upper concave portion 64 is provided on both ends of the ceramic substrate 21D in a direction orthogonal to the reference direction.
[0156]
In this manner, by forming the grooves 26A at the same depth and providing the stepped portions 66 on the ceramic substrate 21D at both ends of the grooves 26A, when forming the grooves 26A, a plurality of wires are simultaneously formed by a wire saw using a plurality of wires. It can be processed and mass productivity can be improved.
[0157]
Further, by providing the upper concave portion 64, the side wall 27A defining the groove 26A is formed so that a region formed only by the piezoelectric ceramic 22A and a region formed only by the ceramic substrate 21D are discontinuous. In each of the grooves 26A, two driving portions 29A each composed of only the piezoelectric ceramic 22A are provided.
[0158]
Further, an electrode 28A is formed on the inner surface of each groove 26A. The electrode 28A is formed continuously with the bottom surface of the groove 26A and the side wall 27A of the side wall 27A formed only of the piezoelectric ceramic 22A, and the respective electrodes are provided between the drive units 29A adjacent in the longitudinal direction of the groove 26A. 28A is discontinuous so as to be insulated. As a result, a voltage can be selectively applied to each drive unit 29A, and the drive units 29A can be driven independently.
[0159]
In the present embodiment, since the polarization direction of the piezoelectric ceramic 22A is different at the substantially center in the depth direction of the groove 26A, the electrode 28A is formed over the entire side wall 27A composed of only the piezoelectric ceramic 22A. Thus, a large deformation can be obtained with a lower voltage than the side walls 27 of the first to fourth embodiments.
[0160]
Further, on both ends in the longitudinal direction of each groove 26A, there are provided two rows of quadrangular prism-shaped spacers 70 abutting on the side wall 27A formed only of the ceramic substrate 21D in the reference direction.
[0161]
The spacer 70 seals both ends of the groove 26A so that the ink supplied into the groove 26A is not discharged from both ends of the groove 26A.
[0162]
Such a spacer 70 is joined between the substrate 20D and the nozzle plate 40 via an adhesive.
[0163]
The nozzle openings 41 and the sliding film are the same as those in the first embodiment, and the nozzle plate 40 can be formed of a single layer or a plurality of layers.
[0164]
On the other hand, on the other surface side of the ceramic substrate 21D opposite to the one surface on which the groove 26A is formed, the bottom of each groove 26A is arranged in the direction in which the grooves 26A are arranged in a region not facing the piezoelectric ceramic 22A, that is, in the reference direction. Are provided with three rows of common grooves 30A, 31 and 32.
[0165]
In the present embodiment, by providing the common groove 30A at the bottom of the lower concave portion 65, the common groove 30A communicates with each groove 26A and serves as an ink supply hole for supplying ink to each groove 26A.
[0166]
Further, by providing the common grooves 31 and 32 in a region of the side wall 27A that defines the groove 26A and formed only by the ceramic substrate 21D, the respective grooves 26A and the common grooves 31 and 32 communicate with each other through communication holes, and the communication is performed. The holes were ink discharge holes 34 and 35 for discharging the ink supplied into the groove 26A.
[0167]
In the present embodiment, each groove 29A and the common grooves 31 and 32 communicate with the bottom surface of each groove 26A via the ink discharge holes 34 and 35, but are adjacent to each other in the reference direction of the present embodiment. Since the grooves 26A communicate with each other between the region of the side wall 27A formed only of the ceramic substrate 21D and the region formed of only the piezoelectric ceramic 22A, the grooves 26A communicate with the common grooves 31 and 32. The ink discharge holes 34 and 35 may communicate with any one of the grooves 26A.
[0168]
As described above, the driving section 29A is formed only of the piezoelectric ceramic 22A, and the both sides thereof are not restrained by the ceramic substrate 21D, so that the side wall 27A of the driving section 29A can be largely deformed. Further, the shock wave generated by deforming the piezoelectric ceramic 22A by the drive unit 29A is mainly reflected only by the drive unit 29A, and the influence of the shock wave on the other drive unit 29A sharing the groove 26A can be eliminated.
[0169]
Hereinafter, a method for manufacturing such a head chip 10D will be described. 18 and 19 are perspective views showing a method for manufacturing a head chip.
[0170]
First, as shown in FIG. 18A, a ceramic substrate is formed by molding and firing a ceramic material, and has a concave portion 24D including an upper concave portion 64 and a lower concave portion 65, a stepped portion 66, and common grooves 30A, 31 and 32. 21D is formed.
[0171]
Specifically, when the ceramic substrate 21D is molded, a concave portion 24D composed of an upper concave portion 64 and a lower concave portion 65 extending on one surface in a reference direction, and an upper concave portion 64 on both end sides orthogonal to the reference direction of the ceramic substrate 21D. A step portion 66 extending in the reference direction at the same depth is formed, and a common groove 30A communicating with the bottom surface of the lower concave portion 65 on the other surface, and a common region between the upper concave portion 64 and the step portion 66 on the other surface. Grooves 31 and 32 are formed.
[0172]
At this time, outflow prevention walls 71 for preventing outflow of ink in the groove 26A are formed at both ends of the recess 24D in the reference direction.
[0173]
Next, as shown in FIG. 18B, as in Embodiment 1 described above, both sides of the lower concave portion 65 of the ceramic substrate 21D are ground in the reference direction to form a flat reference surface 25D. I do. In this embodiment, a dicing blade (not shown) is used as in the first embodiment.
[0174]
Next, as shown in FIG. 19 (a), a piezoelectric ceramic 22A having a quadrangular prism shape is embedded in the lower concave portion 65 formed on one surface of the ceramic substrate 21D via the adhesive 23 to form the substrate 20D.
[0175]
Next, as shown in FIG. 19B, a plurality of grooves 26A are formed on one surface of the substrate 20D at predetermined intervals in a direction orthogonal to the reference direction.
[0176]
In the present embodiment, the step portions 66 are provided on both ends of the ceramic substrate 21D in the direction orthogonal to the reference direction, so that the grooves 26A having the same depth are formed in the direction orthogonal to the reference direction.
[0177]
Further, since such a groove 26A is formed at the same depth, a plurality of such grooves can be formed by simultaneously grinding with a wire saw using a plurality of wires.
[0178]
Also, by forming the groove 26A, each groove 26A communicates with the common grooves 31 and 32, and each groove 26A communicates with the common grooves 31 and 32 to form the ink discharge holes 34 and 35.
[0179]
Thereafter, by forming an electrode 28A inside each groove 26A, a driving portion 29A is formed, a spacer 70 is joined to a step portion at both ends, and a nozzle plate having a nozzle opening 41 provided on one surface of a substrate 20D. By joining the head chips 40, the head chip 10D of the present embodiment as shown in FIG. 16 can be formed.
[0180]
The electrodes 28A may be formed by known sputtering, vapor deposition, or electroforming, and then the electrodes between the drive units 29A may be removed by a laser or the like. The groove 28A may be processed after the film is applied, and a lift-off step of removing the sacrificial film after the formation of the electrode 28A may be performed so that the electrode 28A is formed only at a necessary portion.
[0181]
In the present embodiment, another example of the head chip 10 of the first embodiment has been described. However, similar effects can be obtained by applying the configurations of the above-described second to fourth embodiments to a head chip having such a configuration. It is something that can be done.
[0182]
(Other embodiments)
As described above, each embodiment of the present invention has been described. However, the basic configuration of the head chip is not limited to the above, and a configuration in which the first to fifth embodiments are combined may be adopted.
[0183]
For example, in the above-described first to fifth embodiments, the grooves 26 and 26A are formed in the column direction of the piezoelectric ceramics 22 and 22A in a direction orthogonal to the reference direction. However, the present invention is not particularly limited thereto. By forming the grooves in a direction inclined at a predetermined angle from a direction orthogonal to the reference direction, the positions of the nozzle rows in the reference direction may all be different.
[0184]
By making all the positions of the nozzle rows in the reference direction different from each other, the pitch of the nozzle openings in the reference direction can be reduced to half the pitch, so that the line type ink jet recording apparatus in which the head chip is fixed can be used. Even when used, high-density printing can be performed.
[0185]
Further, for example, in Embodiments 1 to 5 described above, the common grooves 30, 30A, 31, and 32 communicate with the respective grooves 26, 26A, and the respective grooves 26, 26A are filled with ink. When the conductive ink is used, the opposing electrodes 28 and 28A of the driving portions 29 and 29A in the grooves 26 and 26A conduct, and the ink cannot be ejected. Therefore, for example, a conductive ink can be used by providing an insulating film such as a polyimide, an oxide film, or parylene in a region where the electrodes 28 and 28A come into contact with the ink.
[0186]
When conductive ink such as water-based ink is used, grooves having different depths are alternately provided, and the grooves (chambers) having a depth communicating with the common groove and the grooves not communicating with the common groove. Grooves (dummy chambers) having a depth are alternately arranged, and the electrodes in the dummy chamber not filled with ink are used as individual electrodes and the electrodes in the chamber are used as common electrodes. It is also possible to independently drive each driving section of the chamber without short-circuiting the opposing electrodes.
[0187]
In the above-described first to fifth embodiments, the driving units 29 and 29A are provided at two locations in the head chips 10 to 10D in the longitudinal direction of the grooves 26 and 26A. The present invention is not limited to this. By providing more driving units, a plurality of nozzle rows can be formed, and high-density and high-speed printing can be performed. When three or more driving units are provided, it is necessary to draw the electrodes out of the groove so that the electrodes of the driving units do not short-circuit each other. do it.
[0188]
Further, in the above-described first to fifth embodiments, the head chips 10 to 10D are illustrated. However, the ceramic substrate and the method for manufacturing the same are not limited to the head chip and the method for manufacturing the same. The present invention can also be applied to a piezoelectric oscillation device including a crystal oscillation device having a functional element such as a small piece or a piezoelectric ceramic.
[0189]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, mass production can be realized by molding and firing a ceramic substrate having a concave portion, and a flattened reference surface on which a functional member is fixed to at least one surface of the concave portion is provided. By forming by grinding, the functional member is uniformly fixed to the reference surface, and does not adversely affect the operation of the functional member. Also, by forming only the reference surface by grinding, it can be formed at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view of a head chip according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of a bottom surface side of the head chip according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the head chip according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view illustrating the method for manufacturing the head chip according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a perspective view illustrating the method for manufacturing the head chip according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an exploded perspective view of a head chip according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a sectional view of a head chip according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a perspective view illustrating a method for manufacturing a head chip according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 9 is a perspective view illustrating a method for manufacturing a head chip according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 10 is an exploded perspective view of a head chip according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 11 is a sectional view of a head chip according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a perspective view illustrating a method for manufacturing a head chip according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 13 is a perspective view illustrating a method for manufacturing a head chip according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 14 is a perspective view illustrating a method for manufacturing a head chip according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 15 is a perspective view illustrating a method for manufacturing a head chip according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 16 is an exploded perspective view of a head chip according to Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 17 is a sectional view of a head chip according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a perspective view illustrating a method for manufacturing a head chip according to Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 19 is a perspective view illustrating a method for manufacturing a head chip according to Embodiment 5 of the present invention.
[Explanation of symbols]
10, 10A, 10B, 10D head chip
20, 20A, 20B, 20C, 20D substrate
21, 21A, 21B, 21C, 21D Ceramic substrate
22, 22A Piezoelectric ceramic
23 Adhesive
24, 24A, 24B, 24C, 24D recess
25, 25A, 25B, 25C, 25D Reference plane
26, 26A groove
27, 27A Side wall
28, 28A electrode
29, 29A drive unit
30, 30A, 31, 32 Common groove
33 Ink supply hole
34, 35 Ink discharge holes
40 nozzle plate
41 Nozzle opening
50 dicing blade
60 First recess
61 Second recess
63 Anti-shake wall
64 Upper recess
65 Lower recess
70 Spacer
71 Outflow prevention wall

Claims

In a ceramic substrate having a plurality of concave portions extending in the reference direction and using a functional member operatively functioning in these concave portions for use,
A ceramic substrate, wherein the shape of the concave portion is formed by molding and firing, and at least one surface of the concave portion is a reference surface which is flattened by grinding.

2. The ceramic substrate according to claim 1, wherein the reference surface is formed on both side surfaces of the recess.

3. The device according to claim 1, wherein a first concave portion that is narrower than the concave portion and is flush with the reference surface is provided on at least the reference surface side of the bottom surface of the concave portion. Ceramic substrate.

4. The method according to claim 1, wherein at least an opening edge of the concave portion on the reference surface side is provided with a second concave portion communicating with the concave portion and opening to a reference surface shallower than the concave portion. A ceramic substrate.

5. The method according to claim 1, wherein at least one end face of the recess in the reference direction is formed by molding and baking so as to have a closed shape, and the reference surface is in the reference direction of the recess. Characterized by being formed over both ends of the ceramic substrate.

A ceramic substrate according to any one of claims 1 to 5, and a functional member made of piezoelectric ceramic fixed to the concave portion of the ceramic substrate via an adhesive, and a predetermined interval is provided in a row direction of the functional member. Forming a groove by forming a groove, and forming a driving portion that is independently driven by providing an electrode in a region of the functional member on the side wall, and forming a nozzle on one surface of the ceramic substrate. A head chip, wherein a plurality of nozzle rows are formed by bonding plates and providing nozzle openings for discharging ink in the grooves at positions corresponding to the respective driving portions of the grooves in the nozzle plate.

7. An ink supply hole for supplying ink to the groove and an ink discharge hole for discharging ink in the groove are provided in a region on the other surface of the ceramic substrate which does not correspond to the functional member. A head chip characterized by the above-mentioned.

8. The plurality of ceramic substrates according to claim 6, wherein a region on the other surface of the ceramic substrate that does not face the functional member communicates with a bottom of the groove in the same direction as the reference direction and in a direction in which the grooves are arranged. 9. Wherein said common groove and said groove communicate with each other, and said communication hole is said ink supply hole and said ink discharge hole.

9. The ceramic substrate according to claim 6, wherein two piezoelectric ceramics are arranged in parallel on the ceramic substrate, and the electrodes extend from both end portions of the groove on the side wall to a region facing the driving portion. Head chips characterized by being provided independently of each other.

The head chip according to any one of claims 6 to 9, wherein the ceramic substrate is provided with the concave portion so that the piezoelectric ceramic reaches a bottom surface of the groove.

In a method of manufacturing a ceramic substrate having a plurality of recesses extending in a reference direction and using a functional member operatively operated in these recesses,
Manufacturing a ceramic substrate, comprising: a step of forming the recess by forming and firing; and a step of forming a flattened reference surface by grinding at least one side surface of the recess. Method.

12. The method according to claim 11, wherein in the step of forming the reference surface, the bottom surface of the concave portion is simultaneously ground so that at least the reference surface side of the bottom surface of the concave portion is narrower than the concave portion and is flush with the reference surface. A method of manufacturing a ceramic substrate, comprising: forming a first recess having a side surface that becomes:

13. The step of forming the concave portion according to claim 11 or 12, wherein the concave portion is formed by forming and baking so that at least one end surface of the concave portion in the reference direction is closed. Then, a method of manufacturing a ceramic substrate, characterized in that the concave portion is formed by grinding both end portions in the longitudinal direction.

The step of forming the reference surface according to any one of claims 11 to 13, further comprising a second concave portion which communicates with the concave portion at least at an opening edge of the concave portion on the reference surface side, and which is shallower than the concave portion. A method for manufacturing a ceramic substrate, comprising:

The concave part according to any one of claims 11 to 14, wherein in the step of forming the concave part by molding and firing, an upper concave part and a lower concave part having a larger width than the functional member on the bottom surface of the upper concave part. Forming the reference surface and forming the reference surface on at least one side surface of the lower concave portion.

A step of fixing the functional member made of piezoelectric ceramic to the concave portion of the ceramic substrate formed by the method of manufacturing a ceramic substrate according to any one of claims 11 to 15 via an adhesive, and in a row direction of the functional member. Forming grooves at predetermined intervals over the entire surface to form side walls that define the grooves; and forming a drive unit that is driven independently by forming electrodes in the functional member regions of the side walls. Joining a plurality of nozzle plates, each having a plurality of rows provided at equal intervals at positions where the nozzle openings correspond to each drive unit of the groove, to one surface of the ceramic substrate. Method.

In the step of forming the concave portion by molding and firing according to claim 16, in a region of the ceramic substrate opposite to the surface on which the concave portion is provided and not facing the functional member, a longitudinal direction of the concave portion is provided. A method of manufacturing a head chip, comprising forming a plurality of common grooves communicating with the bottom of the groove in the same direction and in the direction in which the grooves are arranged.

18. The method of manufacturing a head chip according to claim 11, wherein in the step of forming the concave portion by molding and firing, the concave portion is formed at a depth at which the functional member reaches a bottom surface of the groove. .

20. The piezoelectric ceramic according to claim 18, wherein the piezoelectric ceramic has a different polarization direction at substantially the center in the depth direction of the groove, and in the step of forming the driving portion, the electrode is provided on the entire surface of the side wall where the piezoelectric ceramic is exposed. A method for manufacturing a head chip, comprising: