(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電基板の加工方法において、圧電基板の分極処理領域の中央部のみに付与された接着剤によって前記圧電基板を支持基板に固定した状態で、前記圧電基板に分極処理を施す工程を含むことを特徴とする、圧電基板の加工方法。
【請求項２】
前記接着剤として、該接着剤の耐剪断ずれ応力と接着面積の積が、前記圧電基板の面内方向に加わると想定される最大の応力よりも大きくなるような耐剪断ずれ応力を有する材料を用いる、請求項１に記載の圧電基板の加工方法。
【請求項３】
前記接着剤として、５００ｋＰａ以上の耐剪断ずれ応力を有する材料を用いる、請求項２に記載の圧電基板の加工方法。
【請求項４】
圧電基板の加工方法において、圧電基板の分極処理領域の中央部のみに付与された第１の接着剤と、前記第１の接着剤が付与された部分の外側に付与された、前記第１の接着剤よりも接着強度の小さい第２の接着剤とによって前記圧電基板を支持基板に固定した状態で、前記圧電基板に分極処理を施す工程を含むことを特徴とする、圧電基板の加工方法。
【請求項５】
前記第１の接着剤として、該第１の接着剤の耐剪断ずれ応力と接着面積の積が、前記圧電基板の面内方向に加わると想定される最大の応力よりも大きくなるような耐剪断ずれ応力を有する材料を用い、前記第２の接着剤として、前記第１の接着剤よりも耐剪断ずれ応力の小さい材料を用いる、請求項４に記載の圧電基板の加工方法。
【請求項６】
前記第１の接着剤として、５００ｋＰａ以上の耐剪断ずれ応力を有する材料を用い、前記第２の接着剤として、１００ｋＰａ以下の耐剪断ずれ応力を有する材料を用いる、請求項５に記載の圧電基板の加工方法。
【請求項７】
圧電基板を用いて液体吐出ヘッドを製造する方法であって、請求項１から６のいずれか１項に記載の圧電基板の加工方法の前記圧電基板に分極処理を施す工程と、前記圧電基板を前記支持基板に固定した状態で、分極処理前の前記圧電基板の前記支持基板に固定されている面と反対側の面に溝を形成する工程と、前記分極処理が施された複数の前記圧電基板を互いに積層して積層体を構成する工程とを含む、液体吐出ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を吐出する液体吐出ヘッドの製造方法に関し、詳しくは液体吐出ヘッドの構成部材である圧電基板の加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクを吐出して記録媒体に記録を行うインクジェット記録装置の液体吐出ヘッドとして、圧電素子によって容積が収縮可能な圧力室を用いてインクを吐出する機構を有するものが知られている。この機構では、電圧が印加された圧電素子の変形により圧力室が収縮することによって、圧力室内のインクが、圧力室の一端に形成された吐出口から吐出する。このような機構を有する液体吐出ヘッドの一例として、圧力室の１つまたは２つの内壁面が圧電素子で構成され、その圧電素子に電圧を印加してせん断変形させることによって圧力室が収縮するシェアモードタイプが知られている。
【０００３】
工業用途のインクジェット記録装置では、高粘度の液体を使用したいという要求がある。高粘度の液体を吐出するためには、液体吐出ヘッドに大きな吐出力が求められる。そこで、断面形状が円形や矩形の筒形状の圧電部材で圧力室を形成したグールドタイプと呼ばれる液体吐出ヘッドが提案されている。グールドタイプの液体吐出ヘッドでは、圧電部材が圧力室の中心に対して内向きまたは外向きに（径方向に）一様に変形することにより、圧力室が膨張または収縮する。グールドタイプの液体吐出ヘッドは、圧力室の壁面が全て変形し、その変形がインクの吐出力に寄与するので、１つまたは２つの壁面を圧電素子で形成したシェアモードタイプと比較して大きな液体吐出力を得ることができる。
【０００４】
グールドタイプの液体吐出ヘッドにおいて、より高い解像度を得るためには、複数の吐出口をより高密度に配置する必要がある。これに伴い、各々の吐出口に対応する圧力室も高密度に配置する必要がある。圧力室を高密度に配置可能なグールドタイプの液体吐出ヘッドの製造方法が、特許文献１に開示されている。
【０００５】
特許文献１に開示された製造方法では、まず、複数の圧電基板（圧電体プレート）の各々に、互いに同じ方向に延びる複数の溝が形成される。複数の圧電基板は溝の方向を揃えて互いに積層され、この積層体が、溝と直交する方向に薄く切断される。薄く切断された積層体では、溝部分が圧力室を構成し、溝の各壁部が圧力室の内壁面を構成する。その後、各圧力室を分離するために、積層体を各圧力室間の位置において一定の深さまで切除する。圧力室が形成された積層体の一方の面側に供給路プレートとインクプールプレートが積層され、他方の面側にプリント配線基板とノズルプレートが積層されて、液体吐出ヘッドが完成する。
【０００６】
特許文献１に開示された製造方法によれば、板厚方向に貫通する圧力室をマトリックス状に配置できるので圧力室および吐出口の高密度な配置が可能となる。また、圧電基板に孔を開けるよりも圧電基板に溝を形成する方が加工しやすいため、この製造方法によれば精度良く圧力室を形成できる。
【０００７】
一方、半導体チップのさらなる薄型化が可能な半導体チップの製造方法が、特許文献２に開示されている。この製造方法では、半導体ウエハの回路パターン形成面を支持基板に接着剤で固定した状態で、半導体ウエハの回路パターン形成面と反対側の面の研削を行って半導体ウエハを薄く加工する。その後に半導体ウエハを切断することにより、薄型化された半導体チップを得ている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−１６８３１９号公報
【特許文献２】特許４４０５２４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に開示された製造方法で製造された液体吐出ヘッドは、複数の圧力室が空間（各圧力室間において切除された部分）を隔てて配置されている。そのため、特に、高粘度の液体を吐出するために（液体の吐出力を大きくするために）長い（高い）圧力室を備えている液体吐出ヘッドは、剛性が低い。剛性が低いと、圧力室を構成する周囲の構造体が折れやすく、液体が吐出できなくなる場合がある。
【００１０】
特許文献２に開示された方法で、半導体ウエハに代えて圧電基板を支持基板に接着剤で固定した状態で薄型化すると、圧電基板の溝形成には問題はないが、圧電基板の分極処理時に、圧電基板の伸長や収縮の影響で圧電基板にクラックが発生する危険性がある。
【００１１】
そこで、本発明は、長い圧力室を有していても圧電基板の分極処理中にクラックが発生しにくい圧電基板の加工方法と、それを含む液体吐出ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の圧電基板の加工方法は、圧電基板の分極処理領域の中央部のみに付与された接着剤によって圧電基板を支持基板に固定した状態で、圧電基板に分極処理を施す工程を含むことを特徴とする。
【００１３】
接着剤として、接着剤の耐剪断ずれ応力と接着面積の積が、圧電基板の面内方向に加わると想定される最大の応力よりも大きくなるような耐剪断ずれ応力を有する材料を用いる。そして、接着剤として、５００ｋＰａ以上の耐剪断ずれ応力を有する材料を用いることが好ましい。
【００１４】
本発明のもう１つの圧電基板の加工方法は、圧電基板の分極処理領域の中央部のみに付与された第１の接着剤と、第１の接着剤が付与された部分の外側に付与された、第１の接着剤よりも接着強度の小さい第２の接着剤とによって圧電基板を支持基板に固定した状態で、圧電基板に分極処理を施す工程を含むことを特徴とする。
【００１５】
第１の接着剤として、第１の接着剤の耐剪断ずれ応力と接着面積の積が、圧電基板の面内方向に加わると想定される最大の応力よりも大きくなるような耐剪断ずれ応力を有する材料を用い、第２の接着剤として、第１の接着剤よりも耐剪断ずれ応力の小さい材料を用いる。そして、第１の接着剤として、５００ｋＰａ以上の耐剪断ずれ応力を有する材料を用い、第２の接着剤として、１００ｋＰａ以下の耐剪断ずれ応力を有する材料を用いることが好ましい。
【００１６】
本発明の圧電基板を用いて液体吐出ヘッドを製造する方法は、前記した圧電基板の加工方法の圧電基板に分極処理を施す工程と、圧電基板を支持基板に固定した状態で、分極処理前の圧電基板の支持基板に固定されている面と反対側の面に溝を形成する工程と、分極処理が施された複数の圧電基板を互いに積層して積層体を構成する工程とを含む。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、長い圧力室を有する液体吐出ヘッドにおいても、圧電基板の分極処理中のクラック発生を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態１の液体吐出ヘッドの圧電基板を裏面側から見た斜視図である。
【図２】図１に示す圧電基板の裏面に接着剤が塗布された状態を示す斜視図である。
【図３】図２に示す圧電基板の裏面が支持基板の表面に接着剤で固定された状態を示す斜視図である。
【図４】図３に示す支持基板上の圧電基板の溝形成加工された状態を示す斜視図である。
【図５】図４に示す支持基板上の圧電基板の表面に電極が形成された状態を示す斜視図である。
【図６】図５に示す支持基板上の圧電基板に分極処理を行う状態を示す説明図である。
【図７】従来の製造方法における分極後の圧電基板に発生する引張り応力を示す説明図である。
【図８】本発明の実施形態１における分極後の圧電基板に発生する引張り応力を示す説明図である。
【図９】本発明の実施形態２の液体吐出ヘッドの圧電基板の裏面に接着剤が塗布された状態を示す斜視図である。
【図１０】図９に示す圧電基板の裏面が支持基板の表面に接着剤で固定された状態を示す斜視図である
【図１１】図１０に示す支持基板上の圧電基板の溝形成加工された状態を示す斜視図である。
【図１２】図１１に示す支持基板上の圧電基板に分極処理を行う状態を示す説明図である。
【図１３】本発明の実施形態２における分極後の圧電基板に発生する引張り応力を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１において製造された液体吐出ヘッドの、加工途中の圧電基板１を裏面側から見た斜視図である。圧電基板１には、裏面と前端面と後端面とにそれぞれ分極処理用の電極パターンが形成されている。これらの電極パターンは、電気的に２つの部分に分かれている。すなわち、裏面の前側に位置する裏面正（＋）電極パターン１−１と前端面正（＋）電極パターン１−３は繋がっており、裏面の後側に位置する裏面負（−）電極パターン１−２と後端面負（−）電極パターン１−４は繋がっている。圧電基板１は溝形成加工後も十分な剛性が得られる材料からなり、接着剤２が付与されていない領域の、圧電基板１の面に垂直な方向の圧力に対する強度が高い。
【００２１】
図２に示すように、この圧電基板１の裏面には、分極処理領域の中央部の限定された領域のみに接着剤２が付与（塗布）されている。そして、図３に示すように、接着剤２によって圧電基板１の裏面が支持基板３の表面に固定される。圧電基板１は、このように支持基板３に固定された状態で各種の加工が施される。接着剤２は高い接着力を有し、圧電基板１の面内方向に力が加わる加工の時にも、分極によって圧電基板１が収縮する際にも、支持基板３からずれないように圧電基板１を保持する。
【００２２】
具体的には、圧電基板１が固定された支持基板３を研削装置（図示せず）に固定した状態で、図４に示すように（分極処理前の）圧電基板１に溝形成加工を行う。本実施形態では、圧電基板１の裏面（支持基板３に固定されているのと反対側の面）に、前端面から後方へ延びる液室形成用の溝１−５、１−６、１−７と、後端面から前方へ延びる空気室形成用の溝１−８、１−９、１−１０、１−１１が形成される。
【００２３】
次に、圧電基板１に電極パターンを形成する。圧電基板への電極パターンの形成は、半導体ウエハ上に半導体回路パターンを形成する場合と同様な手法で行われる。電極パターンは、比較的単純な回路パターンなので少ない工程数で行われる。図示しないが、圧電基板１上にレジスト層を形成し、パターン用マスクを用いて露光を行ってから、現像を行う。次に、電極パターンとなる部分にシード層を形成し、その上にめっきやスパッタ等で金属層を形成して電極パターンを形成する。こうして、液室形成用の溝１−５、１−６、１−７の内壁面に電極パターン１−５’、１−６’、１−７’が形成され、それらの電極パターン１−５’〜１−７’は前端面正電極パターン１−３に繋げられる。同様に、空気室形成用の溝１−８、１−９、１−１０、１−１１の内壁面にも電極パターン１−８’、１−９’、１−１０’、１−１１’が形成され、それらの電極パターン１−８’〜１−１１’は後端面負電極パターン１−４に繋げられる。また、圧電基板１の裏面には、電源の正極との接続用パターン４と負極との接続用パターン５が形成されており、接続用パターン４は前端面正電極パターン１−３に、接続用パターン５は後端面負電極パターン１−４に、それぞれ繋げられる。
【００２４】
次に、圧電基板１の分極処理を行う。図６に示すように、加熱機構（図示せず）のあるオイル槽６内にシリコーンオイル１１を注入し、このシリコーンオイル１１中に支持基板３および圧電基板１を入れる。そして、図示しない外部電源にワイヤで接続されている給電用のピンのうち、正極用ピン７を接続用パターン４に、負極用ピン８を接続用パターン５に、それぞれ接続する。そして、オイル槽６の加熱機構によってシリコーンオイル１１を１００℃まで温度上昇させる。シリコーンオイル１１が１００℃になったら、外部電源から給電用のピン７，８および接続用パターン４，５を通じて、分極処理用の電極パターン１−１、１−３と電極パターン１−２、１−４との間に直流電圧を印加する。それにより、液室の底面と裏面との間や液室と空気室との間の壁に１ｋＶ／ｍｍの電界をかける。このような分極処理を３０分程度行ったら、シリコーンオイル１１の温度を室温まで下げる。シリコーンオイル１１が室温に下がったところで外部電源を停止し、分極処理を終了する。圧電基板１と支持基板３の熱膨張率は概ね等しいので、分極処理のために温度を１００℃まで上昇させても、分極処理による圧電基板１の伸縮によって発生する応力の問題はほとんどない。
【００２５】
分極処理後、支持基板３および圧電基板１をオイル槽６から取り出し、付着しているシリコーンオイル１１を洗浄する。洗浄後は、圧電基板１の表面に接着剤を塗布し、他の同様な製法で作られたグールド型の液室構造にするための対となる溝形状の異なる圧電基板と接合する。それから、圧電基板１と支持基板３とを分離する。さらに圧電基板１に残った接着剤２を剥離する。こうして圧電基板１の加工が終了する。
【００２６】
圧電基板１と対をなす圧電基板とが多層に積み上げられた積層体を作成した後、複数の圧電基板の前面により形成された積層体前面にノズルプレートを接続し、積層体後面にプリント配線基板と供給路プレートを接続して、液体吐出ヘッドを完成させる。
【００２７】
前記したように分極処理を行った圧電基板１の効果について、以下に説明する。
【００２８】
まず、従来の製造方法によって製造された圧電基板（比較例）に生じる引張応力について説明する。図７は、従来の圧電基板１が接着剤１２で支持基板３に固定された状態の断面図と、圧電基板１の内部に生じる引張応力の大きさを断面図の圧電基板１の位置に対応させて示したグラフとを示している。図７の断面図は正の電極パターンが形成された溝（例えば溝１−５）の内部が見えるように切断した図である。この溝の内壁面には電極パターン（例えば電極パターン１−５’）が形成される。この電極パターン１−５’は溝の側面の電極パターン９と溝１５の底面の電極パターン１０とからなり、圧電基板１の裏面には電極１−１、１−２が形成されている。この圧電基板１は、支持基板３の表面全体に塗布された接着剤１２によって支持基板３に固定されている。
【００２９】
比較例では、溝１−５の底面の電極パターン１０と圧電基板１の裏面の電極１−２との間に直流電圧が印加されて圧電基板１が分極される。圧電基板１は分極処理によって粒構造が変化し、分極方向に平行な方向に伸長し、分極方向に垂直な方向に収縮する。この構成では圧電基板１の厚さ方向に分極しているため、圧電基板１は面内方向に収縮する。分極処理に伴う面内方向の収縮率が約０．１％であるとすると、接着剤１２の強度が大きいため、圧電基板１が収縮しようとして発生する剪断力を受けても、接着剤１２自体が塑性変形したり破壊したりすることはない。結果的には、支持基板３の剛性が大きいことが圧電基板１の収縮変形の妨げとなる。ここで、接着剤１２は剪断方向に微小量の弾性変形をするため、圧電基板１の周縁部には引張応力が発生せず、圧電基板１の周縁部から中央部に近づくにつれて内部の引張応力が徐々に高くなる。圧電基板１は、他の一般的な材料と同様に、弾性率Ｅにひずみεを乗じた大きさの引張応力が生じる。圧電基板１は、それぞれの材料の成分により違いがあるが、一例としては弾性率Ｅが６０ＧＰａ程度、破断強度が４０ＭＰａ程度である。これらの条件では、圧電基板１の中央付近で引張応力の大きさが６０ＭＰａ程度に達する。したがって材料の破断強度（４０ＭＰａ）を超える引張応力が発生することが想定され、圧電基板１が破断する危険性が高い。
【００３０】
これに対し、本発明の実施形態１に基づいて製造された圧電基板に生じる引張応力について説明する。図８は、図７と同様に、圧電基板の正の電極パターンが形成された溝（例えば溝１−５）の内部が見えるように切断した断面図と、引張応力の大きさを圧電基板１の位置に対応させて示したグラフとを示している。溝１−５の底面の電極パターン１０と圧電基板１の裏面の電極１−２との間に直流電圧が印加され圧電基板１が分極されると、圧電基板１は面内方向に収縮しようとする。図７に示す比較例と同様に、接着剤２の周縁部から中央部に近づくにつれて徐々に引張応力が大きくなる。しかしながら、実施形態１では、圧電基板１の分極処理領域の中央部の限定された領域のみに接着剤２が塗布されて支持基板３に接着されているため、引っ張り応力の発生領域が小さく、その中央部でも引張り応力が２０ＭＰａ程度までしか高まらない。すなわち、圧電基板１の面内方向に加わると想定される最大の応力（最大の引張応力）が２０ＭＰａである。したがって、材料の破断強度（４０ＭＰａ）を超える引張応力が発生しないと想定され、圧電基板１が破断する危険性が低い。
【００３１】
接着剤２の耐剪断ずれ応力は、一例では５００ｋＰａ以上（例えば５００ｋＰａ）である。例えば、圧電基板１の裏面の略中央部の接着剤２が塗布された領域（接着領域）の面積（接着面積）を１０-4ｍ2（１ｃｍ2）とすると、接着剤２が不可逆性の剪断ずれを起こさずに耐えられる剪断力は５０Ｎである。これは、耐剪断ずれ応力と接着面積の積である耐剪断ずれ力と言える。圧電基板１に施される各種の加工のうち、例えば溝形成加工のために研削盤にかける場合でも、研削抵抗力が５０Ｎを超えない範囲であれば、圧電基板１は支持基板３に対して相対的に位置ずれすることがない。なお、実際には、圧電基板１の支持基板３への接着領域の面積は、接着剤２の耐剪断ずれ応力の値を考慮して、様々な加工時に問題が生じないようにある程度の余裕をもって設定される。
【００３２】
また、接着剤２の耐剪断ずれ応力の値をある程度適切に設定しておくことにより、圧電基板１の分極処理による収縮で発生する剪断力に対しては、接着面積がある値よりも小さい場合には剪断ずれを許容する関係を維持することができる。例えば、接着剤２の耐剪断ずれ応力の値を５００ｋＰａとすると、圧電基板１の分極処理による収縮で発生する剪断力に対しては、接着領域の幅が２５×１０-3ｍ（２．５ｃｍ）以下の寸法の場合は、不可逆的な剪断ずれが生じる。この試算の根拠を概説する。簡単にするために一次元方向の力学として扱う。ここで、支持基板３が圧電基板１を完全に拘束している場合を考えると、分極処理で圧電基板３が収縮しようとすることによって発生する引張り応力を算出することができる。圧電基板３のヤング率をＥとし、分極処理による収縮率（ひずみ）をεとすると、引張り応力σは、σ＝Ｅ×εである。圧電基板１のヤング率Ｅが６０ＧＰａ、収縮率εが０．００１（０．１％）とすると、引張り応力σは６０ＭＰａとなる。圧電基板１の厚さｔを、具体的な寸法の一例としてｔ＝０．２１×１０-3〔ｍ〕とし、圧電基板１の幅をｂ〔ｍ〕とすると、接着剤２にかかる剪断力Ｗは、Ｗ＝σ×t×ｂで与えられ、１２６００×ｂ〔Ｎ〕となる。接着剤２が受ける剪断応力τは、接着剤２の接着領域の長さをａ〔ｍ〕とすると、上記の剪断力Ｗを接着面積（ａ×ｂ）〔ｍ2〕で除した値であるから、τ＝１２６００／ａ〔Ｐａ〕となる。この式は、接着剤２の接着領域の長さａ〔ｍ〕と接着剤２にかかる剪断応力τが反比例することを示している。接着剤２の耐剪断ずれ応力の値を５００ｋＰａとすると、接着剤２の接着幅ａ〔ｍ〕が２５×１０-3ｍ（２．５ｃｍ）を境にして挙動が異なる。接着剤２の接着幅ａ〔ｍ〕が大きければ、分極処理で圧電基板１に発生する剪断力Ｗに対して耐えて、ずれが発生しないため、圧電基板１に生じる引張り応力が破断強度を上回り、破断する危険が高くなる。接着剤の接着幅ａ〔ｍ〕が小さければ、分極処理で圧電基板１に発生する剪断力Ｗに対して耐えきれずにずれが発生するため、圧電基板１に生じる引張り応力が破断強度を下回り、破断する危険が低くなる。
【００３３】
特許文献２では接着剤層の硬化後の貯蔵弾性率の値が開示されているが、本実施形態の接着剤２は粘弾性体ではないのでレオロジー理論を適用する必要はない。本発明では、圧電基板１の伸縮にともなう静的な剪断力に対して不可逆性のずれが生じるか否かを問題にするため、前記したように耐剪断ずれ応力の値を規定することが適切である。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態では、圧電基板１の裏面の分極処理領域のうちの一部（中央部）のみに接着剤２を塗布して支持基板３に接着する。接着剤２は耐剪断応力が大きいため、加工時に圧電基板の面内方向に大きな応力が加わっても不可逆性の剪断ずれを起こしにくく、圧電基板１が支持基板３に対して剪断方向にずれるおそれが小さい。また、分極処理時に圧電基板１が伸縮しようとしても、圧電基板１が支持基板３に拘束される領域が小さいため、圧電基板１の内部に発生する応力が比較的小さく、破損する危険性が低い。
【００３５】
（実施形態２）
実施形態２として、圧電基板１が薄くて剛性が小さい場合や、溝の数が多かったり溝が深かったりして圧電基板１の剛性がかなり低下している場合に対応可能な圧電基板１の加工方法を開示する。それ以外の点では、本実施形態は前記した実施形態１とほぼ同じである。
【００３６】
図９に示すように、本実施形態の圧電基板１は、裏面の分極処理領域の中央部の限定された領域に第１の接着剤１３が付与（塗布）され、それ以外の部分には、第１の接着剤１３よりも接着強度が小さい第２の接着剤１４が付与（塗布）されている。第２の接着剤１４は、面内方向の剪断力を受ける場合に剪断方向へのずれを防止する能力が低くなるように材料が選択されている。圧電基板１への接着剤１３，１４の塗布は、マスキング等の手段を併用したスピンコートや転写等の方法によって行われる。
【００３７】
図１０に示すように第１の接着剤１３と第２の接着剤１４とによって支持基板３の表面に裏面が固定された圧電基板１に対し、図１１に示すように溝形成加工を行う。本実施形態の圧電基板１の裏面は、全ての領域に接着剤１３または接着剤１４が塗布されて支持基板３に固定されているので、圧電基板１の面の垂直な方向に大きな力が加わる加工にも耐えられる。研削装置での溝形成加工時に接着剤に加わる剪断力は分極処理時の剪断力の１割程度であるため、溝形成加工時には第１の接着剤１３のみで圧電基板１を十分に支持することができる。圧電基板１は支持基板３に固定された状態で溝形成加工されるので加工不具合の発生を抑えることができる。
【００３８】
次に、各溝１−５〜１−１１に電極パターン１−５’〜１−１１’を形成して、図１２に示すように圧電基板１の分極処理を行う。実施形態１と同様に、オイル槽６内のシリコーンオイル１１を１００℃に加熱して電極間に直流電圧を印加して、液室の底面と裏面との間や液室と空気室との間の壁に１ｋＶ／ｍｍの電界をかけて３０分程度経過させる。分極処理が進むと、圧電基板１の面方向の収縮により発生する剪断力は、第２の接着剤１４の不可逆性の剪断ずれが開始する応力を超えるため、第２の接着剤１４が耐え切れなくなる。その結果、第２の接着剤１４が破損または剥離して第２の接着剤１４による拘束が無くなって、圧電基板１の収縮が自由になる。このため、圧電基板１が第２の接着剤１４で固定されている部分における応力の蓄積がなく、圧電基板１が破断する危険性が低くなる。
【００３９】
その後、支持基板３および圧電基板１をオイル槽６から取り出して洗浄し、他の同様な製法で作られたグールド型の液室構造にするための対となる溝形状の異なる圧電基板と接合し、圧電基板１と支持基板３とを分離する。さらに圧電基板１に残った接着剤を剥離する。こうして圧電基板１の加工が終了する。
【００４０】
圧電基板１と対をなす圧電基板とが多層に積み上げられた積層体を作成した後、圧電基板の前面により形成された積層体前面にノズルプレートを接続し、積層体後面にプリント配線基板と供給路プレートを接続して、液体吐出ヘッドを完成させる。
【００４１】
本実施形態の圧電基板に生じる引張応力について説明する。図１３は、図７，８と同様に、圧電基板の正の電極パターンが形成された溝（例えば溝１−５）の内部が見えるように切断した断面図と、引張応力の大きさを圧電基板１の位置に対応させて示したグラフとを示している。溝１−５の底面の電極パターン１０と圧電基板１の裏面の電極１−２との間に直流電圧が印加され圧電基板１が分極されると、圧電基板１は面内方向に収縮しようとする。本実施形態の第１の接着剤１３は接着強度が大きいため、第１の接着剤１３が塗布されている部分では、圧電基板１が収縮しようとして発生する剪断力を受けても、第１の接着剤１３自体が塑性変形したり、破損したりすることはない。一方、第２の接着剤１４の接着強度は小さいため、第２の接着剤１４が塗布されている部分で圧電基板１が収縮しようとして発生する剪断力を受けると、分極処理途中で第２の接着剤１４自体が塑性変形する。すなわち、結果的には、圧電基板１の第２の接着剤１４が塗布されている部分では収縮変形が自由になる。
【００４２】
本実施形態では、圧電基板１の分極処理領域の中央部の限定された領域のみを耐剪断応力の強い第１の接着剤１３、その周辺領域を耐剪断応力の弱い第２の接着剤１４で接着している。そのため、第２の接着剤１４に対して剪断力がかかり引張り応力が増加するが、分極が進むに連れて剪断力が強まると第２の接着剤１４の不可逆性の剪断ずれが開始する応力を越えるため、第２の接着剤１４の接着力が耐え切れなくなる。そして、第２の接着剤１４が破損または剥離すると第２の接着剤１４による拘束が無くなり、圧電基板１の第２の接着剤１４が塗布されている部分の収縮が自由になる。このため圧電基板１は第２の接着剤１４が塗布されている部分における応力の蓄積がなくなる。その結果、圧電基板１の分極処理領域の中央部の限定された領域のみが接着された状態になるため、分極処理領域の中央部であっても引張り応力が２０ＭＰａ程度までしか高まらない。したがって材料の破断強度（４０ＭＰａ）を超える引張応力が発生しないと想定されるため、圧電基板１が破断する危険性が低い。
【００４３】
本実施形態では、第１の接着剤１３の耐剪断ずれ応力を５００ｋＰａ以上（例えば５００ｋＰａ）とする。圧電基板１の裏面の第１の接着剤１３による接着領域の面積を１０-4ｍ2（１ｃｍ2）とすると、第１の接着剤１３が不可逆性の剪断ずれを起こさずに耐えられる剪断力は５０Ｎである。圧電基板１は第２の接着剤１４によっても支持基板３に接着されているため、圧電基板１は５０Ｎ以上の剪断力を受けても支持基板３に対して相対的に位置ずれすることがない。また、第２の接着剤１４の耐剪断ずれ応力を１００ｋＰａ以下（例えば１００ｋＰａ）とすると、圧電基板１の分極処理による収縮で発生しうる剪断力に対しては、接着領域の幅が２５×１０-3ｍ（２．５ｃｍ）以下の寸法の場合は、不可逆的な剪断ずれが生じる。このため、圧電基板１が第２の接着剤１４によって支持基板３に接着されている広い領域においては、圧電基板１の分極処理によっても内部の引張り応力が高まらない。したがって、圧電基板１が破断する危険性は低い。第１の接着剤１３の耐剪断ずれ応力を５００ｋＰａ以上、第２の接着剤１４の耐剪断ずれ応力を１００ｋＰａ以下と設定した根拠は、実施形態１で説明した内容と同じである。
【００４４】
本実施形態では、第１の接着剤１３の接着強度が、第２の接着剤１４の接着強度よりも大きい。これは、圧電基板１の伸縮によって接着剤層に剪断応力が加わる場合に、第２の接着剤１４に、弾性変形を越えて不可逆性の剪断ずれが生じても、第１の接着剤１３には不可逆性のせん断ずれが生じないようにするためである。両接着剤１３，１４の接着強度をこのように設定することによって、前記したように圧電基板１の支持基板３に対する位置ずれや破損のおそれを低減している。
【００４５】
本実施形態では、圧電基板１の裏面の分極処理領域の中央部が第１の接着剤１３により支持基板３に接着され、それ以外の部分（第１の接着剤が付与された領域の外側）が、接着強度の小さい第２の接着剤により支持基板３に接着される。それにより、実施形態１と同様に圧電基板１が支持基板３に対して剪断方向にずれるおそれが小さい。また、分極処理時に圧電基板１が伸縮しようとすると、第２の接着剤１４は破損または剥離して圧電基板１は第１の接着剤１３のみによって支持基板３に固定されるようになる。その場合、圧電基板１が支持基板３に拘束される領域が小さくなるため、圧電基板１の内部に発生する応力が比較的小さく、破損する危険性が低い。
【００４６】
以上説明した実施形態１，２から明らかなように、本発明によると、圧電基板１にクラックが生じにくく、剛性が高いため、溝１−５〜１−１１から構成される圧力室の長さが長くても破損しにくく、圧電基板１の大型化による吐出力の増大が可能になる。
【符号の説明】
【００４７】
１  圧電基板
２  接着剤
３  支持基板
１３  第１の接着剤
１４  第２の接着剤
【図１】
0005843661.tif 000002
【図２】
0005843661.tif 000003
【図３】
0005843661.tif 000004
【図４】
0005843661.tif 000005
【図５】
0005843661.tif 000006
【図６】
0005843661.tif 000007
【図７】
0005843661.tif 000008
【図８】
0005843661.tif 000009
【図９】
0005843661.tif 000010
【図１０】
0005843661.tif 000011
【図１１】
0005843661.tif 000012
【図１２】
0005843661.tif 000013
【図１３】
0005843661.tif 000014