JP2017087532A - 液体噴射ヘッドの製造方法、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アクチュエータ側接続端子１９とカバープレート側接続端子を接続することで、複数の吐出溝３に形成される導電膜１１とスリット９の内側面及び凹部７の内表面に形成される導電膜１１を電気的に接続させ、吐出電極の共通化と電極形成工程の簡素化する。
【解決手段】液体噴射ヘッド１の製造方法は、アクチュエータ基板２の上面Ｕ１に吐出溝３と非吐出溝４を基準方向Ｋに交互に形成する溝形成工程Ｓ１と、カバープレート６の上面Ｕ２に凹部７と凹部７の底面から上面Ｕ２とは反対側の下面Ｌ２に貫通するスリット９を形成するカバープレート加工工程Ｓ２と、と、吐出溝３の両側面と表面、非吐出溝４の両側面、スリット９及び凹部７の内表面、カバープレートの下面に導電膜１１を形成する電極形成工程Ｓ３と、カバープレート６の下面Ｌ２をアクチュエータ基板２の上面Ｕ１に接合し、スリット９と吐出溝３とを連通させる基板接合工程Ｓ４と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、被記録媒体に液滴を噴射して記録する液体噴射ヘッドの製造方法、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関する。

近年、記録紙等にインク滴を吐出して文字や図形を記録する、或いは素子基板の表面に液体材料を吐出して機能性薄膜を形成するインクジェット方式の液体噴射ヘッドが利用されている。この方式は、インクや液体材料などの液体を液体タンクから供給管を介してチャンネルに導き、チャンネルに充填される液体に圧力を印加してチャンネルに連通するノズルから液滴として吐出する。液滴の吐出の際には、液体噴射ヘッドや被記録媒体を移動させて文字や図形を記録する、或いは所定形状の機能性薄膜や３次元構造を形成する。

特許文献１にはこの種の液体噴射ヘッドが記載される。図１１は液体噴射ヘッドの断面模式図である（特許文献１の図２）。液体噴射ヘッドは、インク滴を吐出するヘッドチップ１１０と、ヘッドチップ１１０にインクを供給するインクマニホールド部材１２０を備える。ヘッドチップ１１０はチャンネル部１１５を備える。チャンネル部１１５は、圧電体からなる図示されない２つの駆動壁と、下部及び上部基板１１１、１１３と、バックプレート１１９及びノズルプレート１１８と、に囲まれる。インクマニホールド部材１２０は、インク流路１２１と上面包持部１２２ａを備え、上面包持部１２２ａがヘッドチップ１１０の上部基板１１３を覆ってヘッドチップ１１０のバックプレート１１９に接合される。インク流路１２１に流入するインクは、バックプレート１１９のインク導入口１１９ａを介してチャンネル部１１５に供給される。チャンネル部１１５の駆動壁が駆動するとノズル孔１１８ａからインク滴が吐出される。

上部基板１１３には板厚方向に貫通する導電性部材１１７ｂが設置される。導電性部材１１７ｂはチャンネル部１１５を駆動する駆動壁に設置される駆動電極に電気的に接続する。上面包持部１２２ａは板厚方向に貫通する電極１２３を備え、電極１２３は導電性部材１１７ｂに対応する位置に設置される。電極１２３は、上部基板１１３の上面に形成される電極１１７ｃを介して導電性部材１１７ｂに電気的に接続する。電極１２３は、更に、上面１２０ａに形成される電極１２４と電気的に接続して背面１２０ｂに引き出される。従って、駆動壁を駆動するための駆動波形は、背面１２０ｂの電極１２４に入力し、上面包持部１２２ａに設置される電極１２３と上部基板１１３に設置される導電性部材１１７ｂを経由して駆動壁の駆動電極に供給される。

特開２００２−２１０９５５号公報

特許文献１に記載の液体噴射ヘッドでは、チャンネル部１１５の内部に無電解メッキ法により駆動電極を形成し、上部基板１１３に貫通孔を開穿し、銀ペースト等を充填して導電性部材１１７ｂを充填し、更に上部基板１１３の上面に電極１１７ｃを形成する。また、上面包持部１２２ａにも貫通孔を開穿して電極１２３を充填し、インクマニホールド部材１２０の上面１２０ａから背面１２０ｂにかけて電極１２４のパターンを形成する。そのため、電極形成が極めて複雑となる。

本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、アクチュエータ基板の上面に吐出溝と非吐出溝を基準方向に交互に形成する溝形成工程と、カバープレートの上面に凹部と前記凹部の底面から前記カバープレートの下面に貫通するスリットを形成するカバープレート加工工程と、前記凹部の内部と、前記スリットの内部と、前記カバープレートの下面における前記スリットの近傍と、前記アクチュエータ基板の上面における前記吐出溝の端部近傍にそれぞれ導電膜を形成する電極形成工程と、前記カバープレートの下面を前記アクチュエータ基板の上面に接合し、前記スリットと前記吐出溝とを連通させるとともに、前記スリットの近傍と前記吐出溝の端部近傍に形成した前記導電膜を電気的に接続する基板接合工程と、を備えることとした。

また、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、前記基板接合工程は、前記アクチュエータ基板の上面の一部と前記非吐出溝の一部を露出させて前記カバープレートを前記アクチュエータ基板に接合する工程であることとした。

また、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、前記電極形成工程は、メッキ法または蒸着により前記導電膜を形成する工程であることとした。

また、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、前記溝形成工程は、前記非吐出溝と並列に配線用溝を形成する工程であり、前記カバープレート加工工程は、前記カバープレートの上面に前記凹部と連通する付加凹部と、前記付加凹部の底面から前記カバープレートの上面とは反対側の下面に貫通する付加スリットを更に形成する工程であり、前記電極形成工程は、前記配線用溝の内表面、前記アクチュエータ基板の上面における前記配線用溝の端部近傍、前記付加凹部の内表面、前記付加スリットの内側面および前記カバープレートの下面における前記付加スリットの近傍に前記導電膜を形成する工程であり、前記基板接合工程は、前記付加スリットと前記配線用溝とを連通させる工程であるとともに、前記配線用溝の端部近傍と前記付加スリットの近傍に形成した前記導電膜を電気的に接続することとした。

本発明の液体噴射ヘッドは、吐出溝と非吐出溝が基準方向に交互に配列するアクチュエータ基板と、前記アクチュエータ基板に接合され、上面に凹部と前記凹部の底面から下面に貫通し前記吐出溝に連通するスリットとを備えるカバープレートと、を備え、前記吐出溝の側面に共通駆動電極が形成され、前記アクチュエータ基板の上面であって前記吐出溝の長手方向の端部近傍に前記共通駆動電極と連続するアクチュエータ側接続端子が形成され、前記非吐出溝の側面に個別駆動電極が形成され、前記スリットの内側面及び前記凹部の内表面には共通配線が形成され、前記カバープレートの下面であって前記アクチュエータ側接続端子と対応する位置に前記共通配線と連続するカバープレート側接続端子が形成され、複数の前記吐出溝に形成される前記共通駆動電極は前記アクチュエータ側接続端子、前記カバープレート側接続端子および前記共通配線を介して電気的に接続される液体噴射ヘッドとした。

また、本発明の液体噴射ヘッドは、前記非吐出溝は、前記アクチュエータ基板の一方側の端部から他方側の端部に亘って形成され、前記吐出溝は、前記アクチュエータ基板の一方側の端部から他方側の端部の手前まで形成され、前記カバープレートは、前記スリットと前記吐出溝が連通するように前記アクチュエータ基板の上面に接合され、前記アクチュエータ基板の上面の他方側の端部近傍に個別端子が形成され、前記個別端子は、前記吐出溝を挟んで隣接する２つの前記非吐出溝に形成される２つの前記個別駆動電極を電気的に接続するとした。

また、本発明の液体噴射ヘッドは、前記アクチュエータ基板は、前記基準方向の端部近傍に形成される配線用溝と、前記配線用溝の内表面に形成される配線用電極と、前記配線用溝が開口する上面に形成される共通端子とを備え、前記カバープレートは、前記凹部に連通する付加凹部と、前記付加凹部の底面から下面に貫通し前記付加凹部に連通する付加スリットと、前記付加凹部の内表面と前記付加スリットの内側面に形成される付加配線と、カバープレート下面であって前記付加配線に連続するとともに前記共通端子に対応する位置に形成されるカバープレート側接続端子と、を備え、前記共通端子は、前記カバープレート側接続端子と、前記配線用電極と前記付加配線を介して前記共通配線に電気的に接続するとした。

また、本発明の液体噴射ヘッドは、前記アクチュエータ基板は、前記個別駆動電極に電気的に接続する個別端子を備え、前記共通端子は、前記共通配線に電気的に接続するとともに、前記アクチュエータ基板の上面の前記基準方向における端部側に形成され、前記個別端子は、前記アクチュエータ基板の上面の前記基準方向において前記共通端子よりも内部側に形成されるとした。

また、本発明の液体噴射装置は、本発明の液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドと被記録媒体とを相対的に移動させる移動機構と、前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体供給管と、前記液体供給管に前記液体を供給する液体タンクと、を備える液体噴射装置とした。

本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、アクチュエータ基板（上面）に吐出溝と非吐出溝を基準方向に交互に形成する溝形成工程と、カバープレートの上面に共通インク室となる凹部と前記凹部の底面から前記カバープレートの下面に貫通するスリットを形成するカバープレート加工工程と、前記カバープレートの共通インク室内、スリット内部と各スリットにつながるカバープレート側接続端子と前記アクチュエータ基板の吐出溝に繋がるアクチュエータ側接続端子に電極を形成する電極形成工程と前記カバープレートの下面を前記アクチュエータ基板の上面に接合し、前記スリットと前記吐出溝とを連通させる基板接合工程とを備える。その結果、アクチュエータ基板にシェブロンのウェハを使用しなくとも作成でき、貼り合せ面内も電極パターンを作成しながら工数や設備投資を大幅に増やすことなく、簡単に、チップ端面において共通配線を個別配線と分離した状態で取り出すことで、取り出す電極数を減らすことができる。

本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッドの説明図である。 本発明の第一実施形態に係るカバープレートの説明図である。 本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッドの説明図である。 本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を示す工程図である。 本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を示す工程図である。 本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法の説明図である。 本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法の説明図である。 本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法の説明図である。 本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法の説明図である。 本発明の第四実施形態に係る液体噴射装置の模式的な斜視図である。 従来公知の液体噴射ヘッドの断面模式図である。

（第一実施形態）
図１及び図２は、本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッド1の説明図である。図１は液体噴射ヘッド１の模式的な部分分解斜視図である。図１の斜線領域は電極が形成される領域を示す（以降の図においても同じ）。図２は、図１に示すカバープレート６について、図面左上に裏面を描き、図面右下に表面を描いている。図３は、図１に示す線ＡＡの液体噴射ヘッド１の縦断面模式図である。

液体噴射ヘッド１は、アクチュエータ基板２と、アクチュエータ基板２に接合されるカバープレート６と、アクチュエータ基板２の端面に設置されるノズルプレート２２と、を備える。また、本実施形態ではアクチュエータ基板はカバープレートとは反対側に補強板２１を設置しているが、補強板２１を設置せずに、後に説明する圧電体基板２ａにより吐出溝３と非吐出溝４の下部を形成しても良い。
アクチュエータ基板２は、吐出溝３と非吐出溝４が基準方向Ｋに交互に配列する。カバープレート６は、上面Ｕ２に凹部７と凹部７の底面から上面Ｕ２とは反対側の下面Ｌ２に貫通し吐出溝３に連通するスリット９を備える。吐出溝３の両側面に共通駆動電極１２が形成され、非吐出溝４の両側面に個別駆動電極１３が形成され、スリット９の内側面及び凹部７の内表面には共通配線１５が形成される。そして、複数の吐出溝３に形成される共通駆動電極１２は共通配線１５を介して電気的に接続される。

具体的に説明する。アクチュエータ基板２は、基板面の法線方向に分極される圧電体基板２ａと、圧電体基板２ａとは反対方向に分極される圧電体基板２ｂとが積層される、いわゆるシェブロン型の基板を用いている。圧電体基板２ａと圧電体基板２ｂの境界Ｂは吐出溝３又は非吐出溝４の深さの略１／２の深さに位置する。非吐出溝４は、アクチュエータ基板２の一方側の端部Ｅａから他方側の端部Ｅｂにわたって形成される。吐出溝３は、アクチュエータ基板２の一方側の端部Ｅａから他方側の端部Ｅｂの手前まで形成される。カバープレート６はスリット９と吐出溝３が連通するようにアクチュエータ基板２の上面Ｕ１に接合される。つまり、カバープレート６は、スリット９を除いて吐出溝３を覆い、他方側の端部Ｅｂ近傍の上面Ｕ１が露出するようにアクチュエータ基板２に接合される。アクチュエータ基板２の他方側の端部Ｅｂ近傍の上面Ｕ１に個別端子１７が形成される。個別端子１７は、吐出溝３を挟んで隣接する２つの非吐出溝４の吐出溝３側の側面に形成される２つの個別駆動電極１３を電気的に接続する。

アクチュエータ基板２は、更に、基準方向Ｋの端部近傍に非吐出溝４と並列に形成される配線用溝５と、配線用溝５の内表面に形成される配線用電極１４と、配線用溝５が開口する上面Ｕ１に形成される共通端子１８と、を備える。カバープレート６は、凹部７に連通する付加凹部８と、付加凹部８の底面から下面Ｌ２に貫通し付加凹部８に連通する付加スリット１０と、付加凹部８の内表面と付加スリット１０の内側面に形成される付加配線１６と、を備える。共通端子１８は、配線用電極１４と付加配線１６を介して共通配線１５に電気的に接続する。なお、配線用溝５はアクチュエータ基板２の基準方向Ｋの一方の端部近傍のみに形成してもよい。

従って、共通端子１８は、共通駆動電極１２に電気的に接続し、アクチュエータ基板２の上面Ｕ１の基準方向Ｋにおける両方の端部側に形成される。また、個別端子１７は、個別駆動電極１３に電気的に接続し、アクチュエータ基板２の上面Ｕ１の基準方向Ｋにおいて共通端子１８よりも内部側に形成される。なお、共通端子１８はアクチュエータ基板２の基準方向Ｋの一方の端部側のみに形成してもよい。このように、共通端子１８をアクチュエータ基板２の端部側に形成するので、吐出溝３や非吐出溝４のピッチの制約を受けることなく共通端子１８の電極幅を広く形成することができる。

ノズルプレート２２は、吐出溝３に連通するノズル２３を備え、アクチュエータ基板２の一方側の端部Ｅａの端面に接続される。なお、付加凹部８、付加スリット１０又は配線用溝５は、付加配線１６及び配線用電極１４を形成後に、図３に示すように接着剤２４等により封止し、凹部7に充填される液体が外部に漏洩するのを防ぐことが望ましい。また、個別端子１７及び共通端子１８は、図示しないフレキシブル回路基板の配線を介して駆動回路に電気的に接続される。

ここで、アクチュエータ基板２はＰＺＴセラミックス等の圧電体材料を使用することができる。カバープレート６は、ＰＺＴセラミックス材料、他の絶縁体材料、プラスチック材料、透光性の基板、例えばガラス材料を使用することができる。ノズルプレート２２はポリイミドフィルム等のプラスチック材料またはＳＵＳ等の金属材料を使用することができる。補強板２１は、必要に応じて設置する。例えば、圧電体基板２ａを厚く形成し、吐出溝３や非吐出溝４を圧電体基板２ａの必要な深さまで形成してもよい。

なお、カバープレート６は無電解メッキ法もしくは蒸着により凹部７の内表面及びスリット９の内側面と付加凹部８の底面から下面Ｌ２に貫通する付加スリット１０、共通配線１５、カバープレート側接続端子２０に導電膜を形成する。同様にアクチュエータ基板の共通駆動電極１２及び共通端子１８と個別駆動電極１３及び個別端子１７とアクチュエータ側接続端子１９に導電膜を形成することができる。
なお、凹部７の内表面及びスリット９の内側面を粗面に加工し、無電解メッキ法により導電膜を形成すれば、共通配線１５、共通駆動電極１２及び個別駆動電極１３を同時に形成することができる。また、凹部７の内表面及びスリット９の内側面を粗面に加工し、更に、アクチュエータ基板２の他方側の端部Ｅｂ近傍の上面Ｕ１をサンドブラスト法などにより粗面に加工した後に、無電解メッキ法により導電膜を形成すれば、共通配線１５、共通駆動電極１２、個別駆動電極１３及び個別端子１７を同時に形成することができる。更に、カバープレート６に凹部７と連通する付加凹部８と付加凹部８の底面から下面Ｌ２に貫通する付加スリット１０を形成した後に、無電解メッキ法により導電膜を形成すれば、共通配線１５と電気的に接続する共通端子１８を他の電極と同時に形成することができる。なお、カバープレート６の上面Ｕ２及び端部Ｅｂ側の端面は鏡面に加工する。これにより、無電解メッキ法により導電膜を形成する際に、カバープレート６の上面Ｕ２及び端部Ｅｂ側の端面には導電膜が形成されない。

液体噴射ヘッド１は次のように動作する。図示しない液体貯留部から図示しない流路部材を介して凹部７に液体が供給される。液体は、スリット９を介して吐出溝３に充填される。次に、共通端子１８にＧＮＤ電位、個別端子１７に駆動波形を与える。吐出溝３の共通駆動電極１２はＧＮＤ電位となり、駆動波形は吐出溝３を挟む２つの非吐出溝４の吐出溝３側の２つの個別駆動電極１３に伝達して、吐出溝３の両側壁を厚み滑り変形させる。例えば、吐出溝３の両側壁を吐出溝３の容積が増加するように変形させて凹部７から液体を引き込み、次に、両側壁を変形前の元の位置に、又は、元の位置よりも吐出溝３の容積が減少するように変形させてノズル２３から液滴を吐出する。

なお、本実施形態における液体噴射ヘッド１は、アクチュエータ基板２の一方側の端部Ｅａにノズルプレート２２を設置するエッジシュート型であるが、これに変えて、アクチュエータ基板２の下面Ｌ１にノズルプレート２２を設置するサイドシュート型としてもよい。この場合、アクチュエータ基板２の吐出溝３は一方側の端部Ｅａの手前から他方側の端部Ｅｂの手前まで形成する。また、カバープレート６の一方側の端部近傍の上面Ｕ２に、新たに凹部とこの凹部の底面から下面Ｌ２に貫通するスリットを形成し、このスリットと吐出溝３の一方側の端部において連通させる。この凹部の内表面とスリットの内側面に共通配線１５と同様の共通電極を形成してもよい。そして、補強板２１に代えてノズルプレート２２を下面Ｌ１に設置する。この場合、ノズルプレート２２を例えばガラスなどの材料にすることによって、上述した単一の非吐出溝４で対向している個別駆動電極１３を電気的に分離することができる。

（第二実施形態）
図４は本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッド１の製造方法を示す工程図である。本実施形態は本発明に係る液体噴射ヘッド１の基本的な製造方法を表す。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。

以下、図４について図１を参照して説明する。本発明の液体噴射ヘッド１の製造方法は、アクチュエータ基板２に吐出溝３と非吐出溝４を形成する溝形成工程Ｓ１と、カバープレート６に凹部７とスリット９を形成するカバープレート加工工程Ｓ２と、導電膜（図１では共通駆動電極１２、個別駆動電極１３、共通配線１５に該当する。）を形成する電極形成工程Ｓ３と、カバープレート６とアクチュエータ基板２を接合する基板接合工程Ｓ４とを備える。ここで、溝形成工程Ｓ１では、アクチュエータ基板２の上面Ｕ１に吐出溝３と非吐出溝４を基準方向Ｋに交互に形成し、かつ配線用溝５を基準方向Ｋの両端の位置に形成する。カバープレート加工工程Ｓ２では、カバープレート６の上面Ｕ２に凹部７と付加凹部８と、凹部７の底面からカバープレート６の上面Ｕ２とは反対側の下面Ｌ２に貫通するスリット９と、付加凹部８の底面からカバープレート６の上面Ｕ２とは反対側の下面Ｌ２に貫通する付加スリット１０を形成する。基板接合工程Ｓ４では、カバープレート６の下面Ｌ２をアクチュエータ基板２の上面Ｕ１に接合し、スリット９と吐出溝３とを連通させ、付加スリット１０と配線用溝５を連通させる。

電極形成工程Ｓ３では、アクチュエータ基板２の吐出溝３の側面および非吐出溝４の側面に共通駆動電極１２および個別駆動電極１３となる導電膜１１を形成し、アクチュエータ基板２の上面Ｕ１に個別端子１７、共通端子１８及びアクチュエータ側接続端子１９となる導電膜１１を形成する。また、カバープレート６のスリット９の内側面及び凹部７の内表面に共通配線１５となる導電膜１１を形成し、カバープレート６の付加スリット１０の内側面及び付加凹部８の内表面に付加配線１６となる導電膜１１を形成し、カバープレート６の下面Ｌ２にカバープレート側接続端子２０となる導電膜１１を形成する。
具体的に、アクチュエータ側接続端子１９は、アクチュエータ基板２の上面Ｕ１であって吐出溝３の端部近傍に形成される。この端部近傍とは、吐出溝３が他方側の端部Ｅｂ側で上面Ｕ１に向かって切り上がる領域の周囲である。なお、アクチュエータ側接続端子１９は、共通駆動電極１２に連続している。また、カバープレート側接続端子２０は、カバープレート６の下面Ｌ２であって、スリット９の近傍に形成される。この近傍とは、スリット９が形成される領域の周囲であり、アクチュエータ基板２とカバープレート６を接合した時におけるアクチュエータ側接続端子１９に対応する位置である。なお、カバープレート側接続端子２０は、共通配線１５に連続している。
また、共通端子１８はアクチュエータ基板２の上面Ｕ１における配線用溝５の端部近傍に形成される。この端部近傍とは、配線用溝５が他方側の端部Ｅｂ側で上面Ｕ１に向かって切り上がる領域の周囲である。なお、共通端子１８は、配線用電極１４に連続している。図７においては、共通端子１８は切り上がりの周囲からさらに端部Ｅｂ側に向かって引き出されている。基準方向Ｋにおいて、この引き出された部分は個別端子１７と対応する位置まで形成されており、図示しないフレキシブル基板を接着することによって、駆動信号を受け取ることができる。
さらに、カバープレート側接続端子２０は、カバープレート６の下面Ｌ２であって、付加スリット１０の近傍にも形成される。この近傍とは、付加スリット１０が形成される領域の周囲であり、アクチュエータ基板２とカバープレート６を接合した時における共通端子１８に対応する位置である。なお、このカバープレート側接続端子２０は、付加配線１６に連続している。

基板接合工程Ｓ４では、アクチュエータ基板２の吐出溝３とカバープレート６のスリット９を連通させ、アクチュエータ側接続端子１９とカバープレート側接続端子２０を接触させ電気的に接続することで、複数の吐出溝３に形成される導電膜１１（共通駆動電極１２）とスリット９の内側面及び凹部７の内表面に形成される導電膜１１（共通配線１５）が電気的に接続されることとした。
また基板接合工程Ｓ４は、付加スリット１０と配線用溝５とを連通させ、共通端子１８とカバープレート側接続端子２０を接触させ電気的に接続することで、複数の吐出溝３に形成される導電膜１１（共通駆動電極１２）をアクチュエータ側接続端子１９と、カバープレート側接続端子２０と、共通配線１５と、付加配線１６と、カバープレート側接続端子２０と、を介して、共通端子１８へ電気的に接続されることとした。
（第三実施形態）
図５は、本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッド１の製造方法を示す工程図である。図６〜図９は、本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッド１の製造方法の説明図である。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。

図５に示すように、本発明の液体噴射ヘッド１の製造方法は、アクチュエータ基板２に吐出溝３と非吐出溝４を形成する溝形成工程Ｓ１と、カバープレート６に凹部７とスリット９を形成するカバープレート加工工程Ｓ２と、導電膜１１を形成する電極形成工程Ｓ３と、カバープレート６とアクチュエータ基板２を接合する基板接合工程Ｓ４と、アクチュエータ基板２の上面Ｕ１とは反対側の下面Ｌ１を切削する基板切削工程Ｓ５と、アクチュエータ基板２の下面Ｌ１に補強板２１を接合する補強板接合工程Ｓ６とを備える。従って、第二実施形態の製造方法に加えて基板切削工程Ｓ５と補強板接合工程Ｓ６を備える。第二実施形態と同様に、複数の吐出溝３に形成される導電膜１１がスリット９の内側面及び凹部７の内表面に形成される導電膜１１と、アクチュエータ側接続端子１９とカバープレート側接続端子２０を介して電気的に接続することになる。更に、基板切削工程Ｓ５を導入し、アクチュエータ基板２の下面Ｌ１に吐出溝３及び非吐出溝４が開口する状態で電極形成工程Ｓ３を行うので、吐出溝３及び非吐出溝４の両側面に導電膜１１を形成することが容易となる。以下、具体的に説明する。

図６（Ｓ１）に示すように、溝形成工程Ｓ１において、アクチュエータ基板２の上面Ｕ１に吐出溝３と非吐出溝４を基準方向Ｋに交互に形成する。アクチュエータ基板２は、ＰＺＴセラミックス等の圧電体材料を使用し、上下方向に分極方向が異なるシェブロン基板を使用する。即ち、アクチュエータ基板２として、基板面の法線方向に分極される圧電体基板２ａと圧電体基板２ａとは反対方向に分極される圧電体基板２ｂとが積層される積層基板を使用する。吐出溝３及び非吐出溝４は、円盤状のブレードの外周に研削用の砥粒が埋め込まれるダイシングブレード（ダイヤモンドブレードとも言う。）を用いて切削して形成することができる。吐出溝３は上面Ｕ１の一方側の端部Ｅａから他方側の端部Ｅｂの手前まで切削する。非吐出溝４は上面Ｕ１の一方側の端部Ｅａから他方側の端部Ｅｂまで同じ深さで切削する。各溝の溝幅を２０μｍ〜２００μｍ、最終的な溝の深さを１５０μｍ〜７００μｍとし、圧電体基板２ａと圧電体基板２ｂの境界Ｂが最終的な深さの略１／２となるように切削する。

溝形成工程Ｓ１は、更に、アクチュエータ基板２の基準方向Ｋの端部近傍であり、かつ、他方側の端部Ｅｂ側の上面Ｕ１に非吐出溝４と並列に配線用溝５を形成する。配線用溝５は非吐出溝４よりも浅く形成する。配線用溝５はアクチュエータ基板２の他方側の端部Ｅｂまで延長してもよい。なお、吐出溝３及び非吐出溝４を形成後に吐出溝３及び非吐出溝４の下部に圧電体基板２ｂを残してアクチュエータ基板２の強度を確保する。

図６（Ｓ２）に示すように、カバープレート加工工程Ｓ２において、カバープレート６の上面Ｕ２に凹部７と凹部７の底面から上面Ｕ２とは反対側の下面Ｌ２に貫通するスリット９を形成する。カバープレート６は、アクチュエータ基板２と同程度の線膨張係数を有するＰＺＴセラミックス材料、他のセラミックス材料、絶縁体材料、ガラス材料、あるいは、プラスチック材料を使用することができる。凹部７及びスリット９はサンドブラスト法やエッチング法等により形成することができる。

カバープレート加工工程Ｓ２は、カバープレート６の上面Ｕ２に凹部７と連通する付加凹部８、付加凹部８の底面から上面Ｕ２とは反対側の下面Ｌ２に貫通する付加スリット１０を形成する工程を含める。

次に、図７（Ｓ３−１）および図８（Ｓ３−２、Ｓ３−３）に示すように、電極形成工程Ｓ３において、吐出溝３の両側面、共通端子１８及びアクチュエータ側接続端子１９となる位置、非吐出溝４の両側面、配線用溝５の内表面（側面及び底面）、スリット９の内側面、カバープレート側接続端子２０となる位置、凹部７の内表面、付加凹部８の内表面、付加スリット１０の内側面及びアクチュエータ基板２の他方側の端部Ｅｂ近傍の上面Ｕ１に導電膜１１を形成する。
具体的には、まず、カバープレート６及びアクチュエータ基板２の外表面に触媒を選択的に吸着させる。次に、無電解メッキ法により触媒が吸着される領域に金属膜を析出させて選択的に導電膜１１を形成する。なお、無電解メッキ法によりニッケルや金の他に銅、銀、その他の金属や合金を析出させることができる。

その結果、吐出溝３の両側面には共通駆動電極１２（図１を参照）が形成され、スリット９の内側面及び凹部７の内表面には共通配線１５が形成され、付加スリット１０の内側面及び付加凹部８の内表面には付加配線１６が形成され、配線用溝５の内表面には配線用電極１４が形成され、カバープレート６の下面Ｌ２にはカバープレート側接続端子２０が形成され、アクチュエータ基板２の他方側の端部Ｅｂ近傍の上面Ｕ１であり、基準方向Ｋの端部領域には共通端子１８とアクチュエータ側接続端子１９が形成される。そして、これらの電極および端子は、順番に共通駆動電極１２、アクチュエータ側接続端子１９、カバープレート側接続端子２０、共通配線１５、付加配線１６、カバープレート側接続端子２０及び共通端子１８が電気的に接続される。
更に、非吐出溝４の両側面に個別駆動電極１３が形成され、アクチュエータ基板２の他方側の端部Ｅｂ近傍の上面Ｕ１であり、吐出溝３より端部Ｅｂ側には個別端子１７が形成される。そして、非吐出溝４の両側面に形成される個別駆動電極１３は互いに電気的に分離し、吐出溝３を挟む２つの非吐出溝４の吐出溝３側の側面に形成される２つの個別駆動電極１３は個別端子１７に電気的に接続する。なお、個別端子１７は、アクチュエータ側接続端子１９とは電気的に分離しており、かつアクチュエータ側接続端子１９の位置よりも端部Ｅｂ側に配置されている。

なお、上述したように、単一の非吐出溝４の対向している個別駆動電極１３は電気的に分離する必要がある。この構成を実現するために、カバープレート６は例えばガラス材料を使用し、カバープレート加工工程Ｓ２において、カバープレート６の下面Ｌ２を鏡面に加工する。これにより、無電解メッキ液に下面Ｌ２が浸漬しても導電膜１１は析出されない。これにより、非吐出溝４の上面（カバープレート６の下面Ｌ２）に導電膜１１が形成されず、単一の非吐出溝４で対向している個別駆動電極１３を電気的に分離することができる。

また、電極形成工程Ｓ３において、無電解メッキを行う前にアクチュエータ基板２とカバープレート６にドライフィルム等のマスクを貼り付け、無電解メッキを行うことで導電膜１１が析出するのを防止することができる。この場合は、アクチュエータ基板２の下面Ｌ１やカバープレート６の上面Ｕ２を予め鏡面に加工する必要がない。また、電極形成工程Ｓ３において、カバープレート６とアクチュエータ基板２に無電解メッキを行った後に、カバープレート６の上面Ｕ２又はアクチュエータ基板２の下面Ｌ１を研削して析出した導電膜１１を除去してもよい。

次に、図示しないが、基板接合工程Ｓ４において、カバープレート６の下面Ｌ２をアクチュエータ基板２の上面Ｕ１に接着剤を介して接合し、スリット９と吐出溝３を連通させ、同時に、付加スリット１０と配線用溝５を連通させ、アクチュエータ側接続端子１９とカバープレート側接続端子２０を接続することで、複数の吐出溝３に形成される導電膜１１（共通駆動電極１２）とスリット９の内側面及び凹部７の内表面に形成される導電膜１１（共通配線１５）が電気的に接続される。基板接合工程Ｓ４は、アクチュエータ基板２の他方側の端部Ｅｂ近傍の上面Ｕ１と、他方側の端部Ｅｂ近傍の非吐出溝４を露出さて、カバープレート６をアクチュエータ基板２に接合する。

次に、図示しないが、基板切削工程Ｓ５において、アクチュエータ基板２の下面Ｌ１を切削して吐出溝３及び非吐出溝４を下面Ｌ１に開口させる。なお、吐出溝３及び非吐出溝４の側壁は、上部がカバープレート６により固定されるので底部が開口しても分解しない。なお、圧電体基板２ａと圧電体基板２ｂの境界Ｂは溝の深さの略１／２の位置となるように下面Ｌ１を切削する。

次に、図９に示すように、補強板接合工程Ｓ６において、アクチュエータ基板２の下面Ｌ１に接着剤を介して補強板２１を接合する。補強板２１はアクチュエータ基板２と同じＰＺＴセラミックス材料、ガラス材料、その他の絶縁材料、プラスチック材料等を使用することができる。次に、面一に形成されるアクチュエータ基板２、補強板２１及びカバープレート６の一方側の端面にノズルプレート２２を接着し、ノズルプレート２２に形成するノズル２３と吐出溝３とを連通させる。なお、配線用溝５又は付加スリット１０に接着剤等を充填して閉塞し、凹部７に流入する液体が外部に漏洩しないようにする。

液体噴射ヘッド１をこのように製造すれば、共通駆動電極１２（図１を参照）、アクチュエータ側接続端子１９、カバープレート側接続端子２０、共通配線１５、付加配線１６、配線用電極１４及び共通端子１８を電気的に接続し、個別駆動電極１３及び個別端子１７を電気的に接続する。更に、各個別端子１７、及び、個別端子１７と共通端子１８は互いに電気的に分離して形成することができる。

なお、本実施形態では、複数の吐出溝３に形成される共通駆動電極１２を、共通配線１５、付加配線１６及び配線用電極１４を介して共通端子１８に電気的に接続するが、これに代えて、共通端子１８をカバープレート６の上面Ｕ２に設置してもよい。この場合は、溝形成工程Ｓ１において配線用溝５を形成せず、カバープレート加工工程Ｓ２において付加凹部８及び付加スリット１０を形成せず、これに代えて、カバープレート６の上面Ｕ２に凹部７の開口端から連続する粗面領域を形成する。この粗面の領域にパラジウム触媒を吸着させ、無電解メッキ法によりニッケル膜及び金膜等からなる共通端子１８を形成してもよい。

また、本実施形態では、エッジシュート型の液体噴射ヘッド１であるが、これに代えてサイドシュート型の液体噴射ヘッド１を形成することができる。即ち、溝形成工程Ｓ１において、吐出溝３をアクチュエータ基板２の上面Ｕ１の一方側の端部Ｅａの手前から他方側の端部Ｅｂの手前まで形成する。カバープレート加工工程Ｓ２において、吐出溝３の一方側の端部に連通する凹部及びスリットと、吐出溝３の他方側の端部に連通する他の凹部及びスリットを形成する。そして、アクチュエータ基板２の下面Ｌ１に設置する補強板２１に代えてノズルプレート２２を接着し、ノズルプレート２２のノズル２３を吐出溝３に連通させる。

また、カバープレート６や補強板２１として、ガラス材料等の透光性の基板を用いることができる。透光性のカバープレート６を用いれば、例えば、電極形成工程Ｓ３において非吐出溝４の両側面の導電膜１１（個別駆動電極１３）が短絡する場合等に、短絡部にカバープレート６又は補強板２１を通してレーザー光を照射し、短絡部の導電材を飛散させて修復することができる。

また、本実施形態では、補強板接合工程Ｓ６は電極形成工程Ｓ３の後に実施する工程として説明したが、補強板接合工程Ｓ６は電極形成工程Ｓ３の前に実施しても構わない。つまり、アクチュエータ基板２とカバープレート６との接合体に補強板２１を接合した後に、導電膜１１を形成する電極形成工程Ｓ３を実施しても構わない。この場合、上述したように、単一の非吐出溝４の対向している個別駆動電極１３は電気的に分離する必要がある。この構成を実現するために、補強板２１は例えばガラス材料を使用し、補強板２１の表面は粗面加工せず鏡面状態とする。これにより、補強板２１の表面に無電解メッキ法による導電膜が形成されないため、非吐出溝４の底面に導電膜が形成されず、単一の非吐出溝４で対向している個別駆動電極１３を電気的に分離することができる。

（第四実施形態）
図８は本発明の第四実施形態に係る液体噴射装置３０の模式的な斜視図である。液体噴射装置３０は、液体噴射ヘッド１、１’を往復移動させる移動機構４０と、液体噴射ヘッド１、１’に液体を供給し、液体噴射ヘッド１、１’から液体を排出する流路部３５、３５’と、流路部３５、３５’に連通する液体ポンプ３３、３３’及び液体タンク３４、３４’とを備えている。液体ポンプ３３、３３’として、流路部３５、３５’に液体を供給する供給ポンプとそれ以外に液体を排出する排出ポンプのいずれかもしくは両方を設置し、液体を循環させることができる。また、図示しない圧力センサーや流量センサーを設置し、液体の流量を制御することができる。液体噴射ヘッド１、１’は、第一実施形態の液体噴射ヘッド１、又は、第二又は第三実施形態の製造方法により製造した液体噴射ヘッド１を使用することができる。

液体噴射装置３０は、紙等の被記録媒体４４を主走査方向に搬送する一対の搬送手段４１、４２と、被記録媒体４４に液体を噴射する液体噴射ヘッド１、１’と、液体噴射ヘッド１、１’を載置するキャリッジユニット４３と、液体タンク３４、３４’に貯留した液体を流路部３５、３５’に押圧して供給する液体ポンプ３３、３３’と、液体噴射ヘッド１、１’を主走査方向と直交する副走査方向に走査する移動機構４０とを備えている。図示しない制御部は液体噴射ヘッド１、１’、移動機構４０、搬送手段４１、４２を制御して駆動する。

一対の搬送手段４１、４２は副走査方向に延び、ローラ面を接触しながら回転するグリッドローラとピンチローラを備えている。図示しないモータによりグリッドローラとピンチローラを軸周りに移転させてローラ間に挟み込んだ被記録媒体４４を主走査方向に搬送する。移動機構４０は、副走査方向に延びた一対のガイドレール３６、３７と、一対のガイドレール３６、３７に沿って摺動可能なキャリッジユニット４３と、キャリッジユニット４３を連結し副走査方向に移動させる無端ベルト３８と、この無端ベルト３８を図示しないプーリを介して周回させるモータ３９とを備えている。

キャリッジユニット４３は、複数の液体噴射ヘッド１、１’を載置し、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４種類の液滴を噴射する。液体タンク３４、３４’は対応する色の液体を貯留し、液体ポンプ３３、３３’、流路部３５、３５’を介して液体噴射ヘッド１、１’に供給する。各液体噴射ヘッド１、１’は駆動信号に応じて各色の液滴を噴射する。液体噴射ヘッド１、１’から液体を噴射させるタイミングや、キャリッジユニット４３を駆動するモータ３９の回転及び被記録媒体４４の搬送速度を制御することにより、被記録媒体４４上に任意のパターンを記録することできる。

なお、本実施形態は、移動機構４０がキャリッジユニット４３と被記録媒体４４を移動させて記録する液体噴射装置３０であるが、これに代えて、キャリッジユニットを固定し、移動機構が被記録媒体を２次元的に移動させて記録する液体噴射装置であってもよい。つまり、移動機構は液体噴射ヘッドと被記録媒体とを相対的に移動させるものであればよい。

１ 液体噴射ヘッド
２ アクチュエータ基板
２ａ、２ｂ 圧電体基板
３ 吐出溝
４ 非吐出溝
５ 配線用溝
６ カバープレート
７ 凹部、８ 付加凹部
９ スリット、１０ 付加スリット
１１ 導電膜
１２ 共通駆動電極
１３ 個別駆動電極
１４ 配線用電極
１５ 共通配線
１６ 付加配線
１７ 個別端子
１８ 共通端子
１９ アクチュエータ側接続端子
２０ カバープレート側接続端子
２１ 補強板
２２ ノズルプレート、
２３ ノズル
２４ 接着剤
Ｋ 基準方向、Ｅａ 一方側の端部、Ｅｂ 他方側の端部
Ｕ１、Ｕ２ 上面、Ｌ１、Ｌ２ 下面、Ｂ 境界

Claims (9)

1. アクチュエータ基板の上面に吐出溝と非吐出溝を基準方向に交互に形成する溝形成工程と、
   カバープレートの上面に凹部と前記凹部の底面から前記カバープレートの下面に貫通するスリットを形成するカバープレート加工工程と、
   前記凹部の内部と、前記スリットの内部と、前記カバープレートの下面における前記スリットの近傍と、前記アクチュエータ基板の上面における前記吐出溝の端部近傍にそれぞれ導電膜を形成する電極形成工程と
   前記カバープレートの下面を前記アクチュエータ基板の上面に接合し、前記スリットと前記吐出溝とを連通させるとともに、前記スリットの近傍と前記吐出溝の端部近傍に形成した前記導電膜を電気的に接続する基板接合工程と、を備える。
   液体噴射ヘッドの製造方法。
2. 前記基板接合工程は、前記アクチュエータ基板の上面の一部と前記非吐出溝の一部を露出させて前記カバープレートを前記アクチュエータ基板に接合する工程である請求項１に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
3. 前記電極形成工程は、メッキ法または蒸着により前記導電膜を形成する工程である請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
4. 前記溝形成工程は、前記非吐出溝と並列に配線用溝を形成する工程であり、
   前記カバープレート加工工程は、前記カバープレートの上面に前記凹部と連通する付加凹部と、前記付加凹部の底面から前記カバープレートの上面とは反対側の下面に貫通する付加スリットを更に形成する工程であり、
   前記電極形成工程は、前記配線用溝の内表面、前記アクチュエータ基板の上面における前記配線用溝の端部近傍、前記付加凹部の内表面、前記付加スリットの内側面および前記カバープレートの下面における前記付加スリットの近傍に前記導電膜を形成する工程であり、
   前記基板接合工程は、前記付加スリットと前記配線用溝とを連通させる工程であるとともに、前記配線用溝の端部近傍と前記付加スリットの近傍に形成した前記導電膜を電気的に接続する請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
5. 吐出溝と非吐出溝が基準方向に交互に配列するアクチュエータ基板と、
   前記アクチュエータ基板に接合され、上面に凹部と前記凹部の底面から下面に貫通し前記吐出溝に連通するスリットとを備えるカバープレートと、を備え、
   前記吐出溝の側面に共通駆動電極が形成され、前記アクチュエータ基板の上面であって前記吐出溝の長手方向の端部近傍に前記共通駆動電極と連続するアクチュエータ側接続端子が形成され、前記非吐出溝の側面に個別駆動電極が形成され、
   前記スリットの内側面及び前記凹部の内表面には共通配線が形成され、前記カバープレートの下面であって前記アクチュエータ側接続端子と対応する位置に前記共通配線と連続するカバープレート側接続端子が形成され、複数の前記吐出溝に形成される前記共通駆動電極は前記アクチュエータ側接続端子、前記カバープレート側接続端子および前記共通配線を介して電気的に接続される液体噴射ヘッド。
6. 前記非吐出溝は、前記アクチュエータ基板の一方側の端部から他方側の端部に亘って形成され、
   前記吐出溝は、前記アクチュエータ基板の一方側の端部から他方側の端部の手前まで形成され、
   前記カバープレートは、前記スリットと前記吐出溝が連通するように前記アクチュエータ基板の上面に接合され、
   前記アクチュエータ基板の上面の他方側の端部近傍に個別端子が形成され、
   前記個別端子は、前記吐出溝を挟んで隣接する２つの前記非吐出溝に形成される２つの前記個別駆動電極を電気的に接続する請求項５に記載の液体噴射ヘッド。
7. 前記アクチュエータ基板は、前記基準方向の端部近傍に形成される配線用溝と、前記配線用溝の内表面に形成される配線用電極と、前記配線用溝が開口する上面に形成される共通端子とを備え、
   前記カバープレートは、前記凹部に連通する付加凹部と、前記付加凹部の底面から下面に貫通し前記付加凹部に連通する付加スリットと、前記付加凹部の内表面と前記付加スリットの内側面に形成される付加配線と、カバープレート下面であって前記付加配線に連続するとともに前記共通端子に対応する位置に形成されるカバープレート側接続端子と、を備え、
   前記共通端子は、前記カバープレート側接続端子と、前記配線用電極と前記付加配線を介して前記共通配線に電気的に接続する請求項５または６に記載の液体噴射ヘッド。
8. 前記アクチュエータ基板は、前記個別駆動電極に電気的に接続する個別端子を備え、
   前記共通端子は、前記共通配線に電気的に接続するとともに、前記アクチュエータ基板の上面の前記基準方向における端部側に形成され、前記個別端子は、前記アクチュエータ基板の上面の前記基準方向において前記共通端子よりも内部側に形成される請求項７に記載の液体噴射ヘッド。
9. 請求項５に記載の液体噴射ヘッドと、
   前記液体噴射ヘッドと被記録媒体とを相対的に移動させる移動機構と、
   前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体供給管と、
   前記液体供給管に前記液体を供給する液体タンクと、を備える液体噴射装置。

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