(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に固定したアクチュエータ列を有し、前記アクチュエータ列に列方向に沿って間隔を有して複数形成した凹溝部を圧力室とし、前記圧力室内のインクを前記圧力室に臨むノズルから吐出させるインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記基板に形成した凹部内に前記アクチュエータ列となる圧電部材を該基板の表面から突出状態で固定し、前記圧電部材の突出部の側端部を平坦な平坦部と、前記平坦部連なる傾斜した傾斜部とを研削により形成したインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記平坦部と前記傾斜部とを、前記平坦部と前記傾斜部と合致した工具形状を備えた研削盤により同時に研削加工により形成した請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記研削盤は幅方向対称に形成され、２列の圧電部材の対向側部に対し、前記平坦部と前記傾斜部を同時に形成する請求項２に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、インクジェットヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット方式のプリンタ等に用いられる液体吐出装置いわゆるインクジェットヘッドの製造方法として、焼成前のセラミックスシートで構成される基板に対して、プレス成形により供給口及び排出口を形成後にこの基板を焼成する。続いて、前記基板に対して例えば一対の圧電部材を接着する。そして、前記基板に接着された圧電部材に対して、角部に研削加工又は切削加工を行ういわゆるテーパ加工を行う。さらに、テーパ加工済みの圧電部材に対して圧力室となる多数本の凹溝部の形成を行う。
【０００３】
その後、前記溝の内面を含んで圧電部材および前記基板の表面に金属膜を形成し、その後レーザパターンニング処理により、各凹溝部の内面に電極を形成すると共に、前記基板上にこれら電極と導通する電気配線を形成する。
【０００４】
前記凹溝部の底面の端から連設する圧電部材の側面は前記テーパ加工により傾斜面に形成されているので、前記金属膜はこの傾斜面にも形成され、前記基板上に形成される電気配線と前記溝の内面に形成される電極とを導通する。
【０００５】
また、前記凹溝部の間を仕切る該溝の長手方向に沿った側壁の端面上及びその延長線上の前記基板上の金属膜、および前記凹溝部の底面に形成された金属膜を該底面の幅方向中央をレーザ加工で切除することにより、前記凹溝部の対向する内面にそれぞれ相互に絶縁した電極を形成し、これら各電極に前記電気配線がそれぞれ接続される。
【０００６】
そして、前記側壁の両面に形成された電極に駆動電圧を印加することにより、前記側壁を屈曲させ、前記圧力室の容積を変化させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１６０８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
インクジェットヘッドにおいて、前記凹溝部の間を仕切る側壁の両面に形成される電極およびこれら電極に一体的に接続される電気配線は、金属膜をレーザパターンニング処理により形成されることから、相互の電気的な絶縁性が要求される。
【０００９】
本発明の目的は、圧電部材の欠損を防止して、レーザパターニング処理の際に、レーザビームが照射されない領域に、前記側壁の両面に形成される電極部間に跨って金属膜が残ることのない技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態のインクジェットヘッドの製造方法は、基板に固定したアクチュエータ列を有し、前記アクチュエータ列に列方向に沿って間隔を有して複数形成した凹溝部を圧力室とし、前記圧力室内のインクを前記圧力室に臨むノズルから吐出させるインクジェットヘッドの製造方法であって、前記基板に形成した凹部内に前記アクチュエータ列となる圧電部材を該基板の表面から突出状態で固定し、前記圧電部材の突出部の側端部を平坦な平坦部と、前記平坦部連なる傾斜した傾斜部とを研削により形成した。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明によるインクジェットヘッドのアクチュエータを形成する手順の一実施形態を示す斜視図。
【図２】図１の圧電部材一次加工体に凹溝部を形成して得られた圧電部材二次加工体の外観斜視図。
【図３】図２の凹溝部の拡大斜視図。
【図４】図２の圧電部材二次加工体に電極膜を形成して得られた圧電部材三次加工体の外観斜視図。
【図５】図４の圧電部材三次加工体にレーザパターニング処理を行って得られたアクチュエータ列の部分拡大図を示す。
【図６】インクジェットヘッドの外観を示す斜視図。
【図７】図２、図３に示す圧電部材二次加工体の側壁が耐衝撃性に優れていることを説明する図。
【図８】台形に形成した圧電部材二次加工体の側壁が耐衝撃性に弱いことを説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明の一実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態のインクジェットヘッドとして、シェアウウォール方式のサイドシュータ型を例に説明する。
【００１３】
このインクジェットヘッドのインク吐出の原理は、板厚方向に分極された板状の２枚の圧電部材をその分極方向が逆向きとなるようにお互いに接着剤で貼り合わせ、その２枚の圧電部材に所定の間隔で複数の溝部を形成し、これら溝部を圧力室としてその各圧力室内にそれぞれ電極を形成し、これら電極に駆動電圧を印加することにより、各圧力室の相互間を仕切る側壁（各圧電部材）を変形させて各圧力室にインク吐出用の圧力を加え、各圧力室に通じるノズルからインク滴を吐出させる方式である。
【００１４】
図６に示すように、低誘電率部材であるアルミナで形成された板状の基板（ベース基板ともいう）１の表面に、アクチュエータ列Ａおよびアクチュエータ列Ｂが形成され、これらアクチュエータ列Ａおよびアクチュエータ列Ｂを囲む状態に枠部材２が装着され、その枠部材２にノズルプレート（オリフィスプレートともいう）３が設けられている。ノズルプレート３は、方形のポリイミド製のフィルムで形成され、一対のノズル列４を有する。これらノズル列４は、それぞれ複数のノズル５の配列により形成される。
【００１５】
アクチュエータ列Ａ，Ｂは、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）製の２枚の圧電部材を互いの分極方向を対向させて上下に張り合わせたもので、ノズル列４，４にそれぞれ沿って配列され、ノズル列４，４と直交する短手方向に沿って表面を溝状に切削して凹溝部を形成し、該凹溝部を長手方向に一定の間隔を有して多数形成しており、前記凹溝部を圧力室６としている。
【００１６】
これら圧力室６はノズルプレート３の各ノズル５と対応する位置にあり、各圧力室６の相互間の柱状部分（両圧電部材）に電圧が印加されることにより、その各柱状部分が変形し、その変形によって各圧力室６にインク吐出用の圧力が加わり、各ノズル５からインクが吐出される。
【００１７】
各圧力室６をそれぞれ仕切る側壁に電圧を印加するための電極が形成されており、各圧力室６および基板１上に形成する電極形成方法としては、以下の方法が例示できる。
【００１８】
無電解ニッケルメッキおよび電界金メッキによって基板１の表面に金属膜を形成し、その金属膜をレーザ光で焼き切って除去処理（いわゆるサブトラクト法）することにより、その金属膜の残り部分を電極とする。
【００１９】
一方、基板１には、アクチュエータ列Ａ，Ｂの相互間に円形の複数のインク流入口７を配設し、アクチュエータ列Ａ，Ｂを両側から挟む位置に複数のインク流出口８を配設する。基板１にはアルミナの金型成型や機械加工により、インク流入口７およびインク流出口８を予め形成した状態で、アクチュエータ列Ａ，Ｂが形成される前の部材である直方体形状の圧電部材Ｐの接着処理を行った後、圧電部材Ｐの短手方向両側部の切削加工処理を行う。
【００２０】
図１は、この接着処理および切削加工処理を示す。なお、基板１にはアクチュエータ列Ａ，Ｂ用の圧電部材Ｐを並列に２列配置するが、図１では、一方の圧電部材Ｐのみを示し、他方の圧電部材Ｐについては記載を省略する。
【００２１】
アクチュエータ列Ａを形成するための圧電部材Ｐは、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）製の第１圧電体Ｐ１と第２圧電体Ｐ２を互いの分極方向を逆向きにして、エポキシ樹脂等からなる熱硬化性の接着剤により上下に張り合わせて構成されている。
【００２２】
基板１には、圧電部材Ｐが嵌合する嵌合凹部１１が形成され、エポキシ樹脂等からなる熱硬化性の接着剤１２を介して圧電部材Ｐの下部が嵌合凹部１１に嵌合して接着固定されている。圧電部材Ｐが嵌合凹部１１に嵌合した状態で、第２圧電体Ｐ２の一部が嵌合し、基板１の表面よりも上方に第２圧電体Ｐ２の上部と第１圧電体Ｐ１が突出している。なお、圧電部材Ｐにおいて、基板１の表面から突出している部分を圧電部材突出部Ｐ３とする。
【００２３】
基板１の嵌合凹部１１に圧電部材Ｐを固着した状態で、研削盤１３により圧電部材突出部Ｐ３の短手方向の両側部を長手方向に沿って研削する。圧電部材突出部Ｐ３には、短手方向の両端から幅Ｗ１の長さだけ平坦に研削した平坦部Ｓ１と、平坦部Ｓ１に連設して傾斜面に研削した斜面部Ｓ２とが形成され、長手方向に見て、台形部の幅方向両側に平坦部Ｓ１を張り出した形状の圧電部材一次加工体Ｑ１が形成される。なお、平坦部Ｓ１の上面を基板１の表面と同じレベルとしている。
【００２４】
研削盤１３は、外周面を平坦面とする第１研削部１４と、第１研削部１４の両側に形成されたテーパ形状の第２研削部１５とを有し、回転することにより、第１研削部１４により平坦部Ｓ１を研削し、第２研削部１５により斜面部Ｓ２を同時に形成する。
【００２５】
また、２列に配置した圧電部材Ｐの間に研削盤１３を配置し、研削盤１３を長手方向に回転させながら移動させると、２列の圧電部材Ｐの対向する側部を同時に研削加工により、平坦部Ｓ１と斜面部Ｓ２を形成することができる。
【００２６】
図２は、圧電部材一次加工体Ｑ１に対して圧力室６となる凹溝部１６を形成して圧電部材二次加工体Ｑ２を成形した状態を示し、図３は凹溝部１６の拡大図である。図２、図３において、基板１上に接着固定された２列の台形凸形状に形成された圧電部材一次加工体Ｑを例えば機械加工のダイアモンドホイールを用いる切削加工により、長手方向に沿って、且つ、両圧電部材一次加工体Ｑ１ごとに半ピッチずれた状態で、複数の凹溝部１６を所定の間隔を有して順次に形成し、圧電部材二次加工体Ｑ２を成形する。
【００２７】
凹溝部１６は、側壁１７により仕切られ、平坦部Ｓ１の表面から高さＨ１の位置に凹溝部の底面１８が形成されている。なお、第１圧電体Ｐ１と第２圧電体Ｐ２との接着面Ｐ４の位置よりも深く凹溝部１６を形成している。ここで、凹溝部の溝幅を例えば８０μｍ、長手方向に１６９μｍのピッチで凹溝部を形成した場合、凹溝部を仕切る側壁１７の厚さは８９μｍと非常に薄いものである。
【００２８】
このように加工した圧電部材二次加工体Ｑ２に対し、電極形成処理が行われる。電極形成処理は、先ず、図４に示すように、例えば無電解メッキ法で少なくとも圧電部材二次加工体Ｑ２の表面に金属膜２０を形成して圧電部材三次加工体Ｑ３を得る。本実施形態では、平坦部Ｓ１上に配線パターンを形成することができるので、基板１上に配線パターンを形成することを不要とすることができる。
【００２９】
次に、圧電部材三次加工体Ｑ３上に形成した金属膜２０に対するレーザ光の照射により、金属膜２０の不要部分を除去する電極分離除去（レーザパターニング処理）を行い、アクチュエータ列Ａ，Ｂが形成される。なお、レーザパターニング処理の前の工程として、基板１の表面における各電極の形成予定部位を予めレーザ光の照射により滑らかにし、金属膜が基板１の深さ方向に析出するのを未然に防ぐようにする。
【００３０】
金属膜２０は、凹溝部１６の側壁１７の内面および底面１８、側壁１７の端面（台形の外形をなす上端面および傾斜端面）、平坦部Ｓ１の表面、底面１８と平坦部Ｓ１との間の斜面部Ｓ２の表面に形成されている。また基板１の表面に配線パターンを形成する場合には、基板１の表面にも金属膜２０が形成される。
【００３１】
平坦部Ｓ１上に形成される金属膜は配線パターンとし、側壁１７の内面に形成される金属膜は電極部として用いられる。このため、側壁１７の両内面に形成される電極部同士を非導通とすること、凹溝部１６において、対向する側壁１７の内面に形成された電極同士を非導通とすること、多数の側壁１７の各内面に形成した電極部に対して、平坦部Ｓ１及び斜面部Ｓ２上の配線パターンに接続するという条件を満たすように、レーザパターニング処理を行っている。
【００３２】
図５はレーザパターニング処理の一部を拡大して示している。切除部分は、短手方向に沿って一直線上に形成され、側壁１７の端面、および側壁１７の端面に沿った延長線上を切除する第１の切除部２１と、凹溝部１６の底面１８をその幅方向中央部、および該幅方向中央部に沿った延長線上を切除する第２の切除部２２である。
【００３３】
第１の切除部２１により、側壁１７の両面に形成される第１の電極部２３と第２の電極部２４とを非導通とする。第２の切除部２２は、凹溝部１６の底面１８上に、第２の切除部２２を境にして長手方向両側に金属膜が残るように形成される。したがって、第１の電極部２３と第１の配線パターン２５が接続され、第２の電極部２４と第２の配線パターン２６とが接続される。なお、金属膜の切除は一例を示すもので、本発明がこのパターンに限定されるものではない。
【００３４】
金属膜を形成する手法としてスパッタ法、ＣＶＤ法、メッキ法等があるが、凹溝部１６の内部まで金属膜２０を確実に形成し得る手法として、無電解メッキ法を選択している。
【００３５】
ところで、図８に示すように、フラットな基板１００上に、接着剤１０１を介して直方体状の圧電部材１０２を接着固定し、圧電部材の短手方向両側部に対して切削加工により傾斜面を形成して台形形状に成形し、凹溝部１０３を所定のピッチで形成した構成において、金属膜などを形成する作業中に誤って指あるいは工具等が凹溝部１０３を仕切る側壁１０４に短手方向に沿って触れた際の衝撃により、薄い板状に形成されている側壁１０４が部分的に欠けることがある。これは、凹溝部１０３の底面と側壁１０４の斜面とのなす角度θは鋭角であるため、側壁１０４の斜面に短手方向に沿った向きの外力が加えられると、外力Ｆの反力Ｒ１が側壁１０４に加わり、外力Ｆが加わった部分に近い側壁１０４に亀裂が入り、部分的に欠けることになる。部分的に欠けが発生した状態で金属膜の成形処理を行うと、欠け部分１０５の内周端面１０６に金属膜が形成され、この部分の金属膜を介して側壁１０４の両側の金属膜が導通した状態にある。この状態でレーザパターニング処理を行っても、欠け部分１０５の内周端面にまでレーザが照射されないので、側壁１０４の両側面に形成した電極部が導通した状態が維持される。
【００３６】
これに対し、図７に示すように、本実施形態の圧電部材一次加工体Ｑ１は、側壁１７を斜面部Ｓ２に連設して平坦部Ｓ１を形成した構成としているので、斜面部Ｓ２から平坦部Ｓ１表面までなす角度θは鈍角となり、斜面部Ｓ２に外力Ｆを加えると、反力Ｒ２は平坦部Ｓ１に生じるため、外力Ｆにより側壁１７には大きな力が加わらず、欠けの発生が大幅に低減される。したがって、レーザパターニング処理によっても除去できない電極膜が存在して側壁１７の両側に形成した第１の電極部２３と第２の電極部２４との導通が維持されることがなくなった。
【００３７】
なお、この発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。
【符号の説明】
【００３８】
Ｐ  圧電部材
Ｐ１  第１の圧電体、Ｐ２  第２の圧電体、Ｐ３  圧電部材突出部、Ｐ４  接着面
Ｑ１  圧電部材一次加工体
Ｑ２  圧電部材二次加工体
Ｑ３  圧電部材三次加工体
Ｆ  外力
Ｒ１，Ｒ２  反力
Ｓ１  平坦部、Ｓ２  斜面部
１１  嵌合凹部
１２  接着剤
１３  研削盤
１４  第１研削部、１５  第２研削部
１６  凹溝部
１７  側壁
１８  底面
２０  金属膜
２１  第１の切除部
２２  第２の切除部
２３  第１の電極部
２４  第２の電極部
２５  第１の配線パターン
２６  第２の配線パターン
１００  基板
１０１  接着剤
１０２  圧電部材
１０３  凹溝部
１０４  側壁
１０５  欠け部
１０６  内周端面
【図１】
0005462772.tif 000002
【図２】
0005462772.tif 000003
【図３】
0005462772.tif 000004
【図４】
0005462772.tif 000005
【図５】
0005462772.tif 000006
【図６】
0005462772.tif 000007
【図７】
0005462772.tif 000008
【図８】
0005462772.tif 000009