(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出するためのノズルを有するノズルプレートと、前記ノズルプレートの上方に設置され、長手方向の深さが一定である溝を構成する側壁と、前記側壁の壁面に形成される駆動電極と、前記側壁の上面に設置され、前記溝に液体を供給する供給口と前記溝から液体を排出する排出口とを備えるカバープレートと、を備える液体噴射ヘッドにおいて、
前記溝は、前記供給口に対向しかつ前記供給口に連通する供給側連通部と、前記排出口に対向しかつ前記排出口に連通する排出側連通部を有するとともに、
前記溝の長手方向における前記供給側連通部の外側の端部が供給側封止材によって閉止され、前記溝の長手方向における前記排出側連通部の外側の端部が排出側封止材によって閉止されており、
前記カバープレートは前記側壁の長手方向の端部上面を露出させて前記側壁の上面に設置され、
前記端部上面に前記駆動電極に電気的に接続する引出電極が形成されることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
表面に配線電極のパターンを有するフレキシブル基板を更に備え、
前記フレキシブル基板は前記端部上面に接合され、前記配線電極は前記引出電極に電気的に接続される請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記溝は液体吐出用の吐出溝と液体を吐出しないダミー溝を含み、前記供給口と前記排出口は前記吐出溝に連通し、前記吐出溝と前記ダミー溝は交互に並列に設置されている請求項１または２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記供給口と前記排出口は、前記吐出溝に対して開口し前記ダミー溝に対して閉止する請求項３に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
前記ノズルプレートと前記側壁との間に設置される補強板を更に備え、
前記補強板は、前記ノズルに連通する貫通孔を有する請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項６】
前記側壁は互いに逆方向に分極された圧電体が積層された積層構造を有する請求項１〜５のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項７】
前記溝は液体吐出用の吐出溝と液体を吐出しないダミー溝を含み、前記供給口と前記排出口は前記吐出溝に連通し、前記吐出溝と前記ダミー溝が交互に並列に設置され、
前記引出電極は、前記吐出溝を構成する２つの側壁の吐出溝側の壁面に形成される前記駆動電極に電気的に接続する共通引出電極と、前記２つの側壁のダミー溝側の壁面に形成される駆動電極に電気的に接続する個別引出電極を含み、
前記個別引出電極は前記２つの側壁の前記端部上面の端部側に設置され、前記共通引出電極は前記２つの側壁の前記端部上面の前記カバープレート側に設置される請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項８】
前記駆動電極は前記側壁の長手方向における端部まで延在し、
前記吐出溝側の壁面に形成される前記駆動電極は、前記側壁の前記端部の側において上端が前記端部上面よりも溝の深さ方向に深く形成され、
前記ダミー溝側の壁面に形成される前記駆動電極は、前記側壁の前記端部よりも前記カバープレート側において上端が前記端部上面よりも溝の深さ方向に深く形成される請求項７に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項９】
前記側壁の吐出溝側の壁面と前記端部上面との間の角部が前記側壁の前記端部の側において面取りされ、
前記側壁のダミー溝側の壁面と前記端部上面との間の角部が前記側壁の前記端部よりもカバープレート側において面取りされる請求項７又は８に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１０】
外周側に形成される共通配線電極と前記共通配線電極よりも内側に形成される個別配線電極とを有するフレキシブル基板を更に備え、
前記フレキシブル基板は前記端部上面に接合され、前記共通配線電極は前記共通引出電極に電気的に接続し、前記個別配線電極は前記個別引出電極に電気的に接続する請求項７〜９のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドと、
前記液体噴射ヘッドを往復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。
【請求項１２】
圧電体材料を含む基板の表面に側壁により構成され、長手方向の深さが一定である溝を形成する溝形成工程と、前記基板に導電体を堆積して導電膜を形成する導電膜形成工程と、前記導電膜をパターニングして電極を形成する電極形成工程と、前記基板の表面にカバープレートを接合するカバープレート接合工程と、前記基板の表面とは反対側の裏面を研削し、前記溝を裏面側に開口させる研削工程と、前記基板の裏面側にノズルプレートを接合するノズルプレート接合工程と、を備える液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記カバープレートは、前記溝に液体を供給する供給口と前記溝から液体を排出する排出口を有し、前記溝は、前記供給口に対向しかつ前記供給口に連通する供給側連通部と、前記排出口に対向しかつ前記排出口に連通する排出側連通部を有し、
前記溝の長手方向における前記供給側連通部の外側の端部を閉止する供給側封止材と、前記溝の長手方向における前記排出側連通部の外側の端部を閉止する排出側封止材とを設置する封止材設置工程を備え、
前記電極形成工程は、前記側壁の壁面に駆動電極を形成するとともに、前記側壁の長手方向の端部上面に前記駆動電極と電気的に接続する引出電極を形成する工程からなることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項１３】
前記供給口と前記排出口の間の位置の前記ノズルプレートに液体を吐出するためのノズルを形成するノズル形成工程を備える請求項１２に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項１４】
前記研削工程の後に、前記基板の裏面側に補強板を接合する補強板接合工程を備える請求項１２または１３に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項１５】
前記電極形成工程は、前記導電膜形成工程の前に前記基板の表面に樹脂膜から成るパターンを形成し、前記導電膜形成工程の後に前記樹脂膜を除去するリフトオフ法により前記電極を形成する工程からなる請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項１６】
表面に配線電極を形成したフレキシブル基板を前記端部上面に接合し、前記配線電極と前記引出電極とを電気的に接続するフレキシブル基板接合工程を備える請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項１７】
前記溝形成工程は、液体を吐出するための吐出溝と液体を吐出しないダミー溝を交互に並列に形成する工程であり、
前記引出電極は、前記吐出溝に形成した前記駆動電極に電気的に接続する個別引出電極と前記ダミー溝に形成した前記駆動電極に電気的に接続する共通引出電極を含み、
前記電極形成工程は、前記個別引出電極を前記吐出溝を構成する２つの側壁の前記端部上面の端部側に形成し、前記共通引出電極を前記端部上面の前記個別引出電極よりも内部側に形成する工程である請求項１２〜１６のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項１８】
前記吐出溝を構成する２つの側壁の壁面と上面の端部側の角部と、前記ダミー溝を構成する２つの側壁の壁面と上面の前記端部側の角部よりも内部側の角部とを面取りする面取り工程を備える請求項１７に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノズルから液体を吐出して被記録媒体に画像や文字、あるいは薄膜材料を形成する液体噴射ヘッド、これを用いた液体噴射装置、及び液体噴射ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、記録紙等にインク滴を吐出して文字、図形を描画する、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、インクや液体材料を液体タンクから供給管を介して液体噴射ヘッドに供給し、チャンネルに充填したインクや液体材料をチャンネルに連通するノズルから吐出させる。インクの吐出の際には、液体噴射ヘッドや噴射した液体を記録する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を形成する。
【０００３】
特許文献１には、圧電体材料から成るシートに多数の溝からなるインクチャンネルを形成したインクジェットヘッド１００が記載されている。図１６は特許文献１の図１に記載されるインクジェットヘッド１００の断面図である。インクジェットヘッド１００は、カバー１２５と圧電体から成るＰＺＴシート１０３と底カバー１３７の３層構造を備える。カバー１２５はインクの小滴を吐出するためのノズル１２７を備える。ＰＺＴシート１０３の上面には断面形状が船型形状のインクチャンネル１０７が形成される。インクチャンネル１０７は長手方向に直交する方向に並列して複数形成され、隣接するインクチャンネルとの間は側壁１１３により区画される。側壁１１３の上側壁面には電極１１５が形成される。隣接するインクチャンネルの側壁面にも電極が形成される。つまり、側壁１１３は隣接するインクチャンネルの側壁面に形成した図示しない電極により挟まれている。
【０００４】
インクチャンネル１０７とノズル１２７とは連通する。ＰＺＴシート１０３には底側に供給ダクト１３２と排出ダクト１３３が形成され、インクチャンネル１０７とその両端部付近において連通する。供給ダクト１３２からインクが供給され、排出ダクト１３３からインクが排出される。インクチャンネル１０７の左端部及び右端部のＰＺＴシート１０３の表面には凹部１２９が形成される。凹部１２９の底面には図示しない電極が形成され、インクチャンネル１０７の側壁面に形成される電極１１５と電気的に導通する。凹部１２９には接続端子１３４が収納され、凹部１２９の底面に形成した電極と電気的に接続する。
【０００５】
このインクジェットヘッド１００は、次のように動作する。接続端子１３４から駆動信号が与えられると、側壁１１３を挟む電極１１５に駆動信号が印加される。すると、側壁１１３は厚み滑り変形してインクチャンネル１０７の容積を変化させる。これにより、インクチャンネル１０７に充填されたインクに圧力変動が与えられてノズル１２７からインクの小滴が吐出される。この種のインクジェットヘッドをサイドシュート型でスルーフロータイプという。インクチャンネル１０７内のインクは供給ダクト１３２から供給され排出ダクト１３３から排出して循環する。そのために、インクチャンネルに気泡が混入しても短時間で排出でき、キャップ構造やサービスステーションを用いずにメンテナンスを実施することができる。
【０００６】
特許文献２には、上記インクジェットヘッドとは構造が異なるインクジェットヘッドが記載される。図１７は特許文献２に記載さるインクジェットヘッドの部分斜視図である。インクジェットヘッドは、下部側に仕切により分離された２つの前置チャンバー９３１、９４１と、ベースプレート９００により仕切られた上部側に２つのプレナムチャンバー９８０’、９８０’’と、２つのプレナムチャンバー９８０’、９８０’’を分離する圧電体から成る台形状のＰＺＴブロック１１０と、その上部を閉塞し、複数のノズル９９４が形成されたプレート９９１を備える。前置チャンバー９３１には流入マニホールド９３０が設置され、ベースプレート９００に形成したポート９７２を介してプレナムチャンバー９８０’にインクを供給することができる。前置チャンバー９４１には排出マニホールド９４０が設置され、ベースプレート９００に形成したポートからインクを排出する。そして、プレナムチャンバー９８０’に流入したインクは台形状のＰＺＴブロック１１０の間隙を通してプレナムチャンバー９８０’’に流れる。
【０００７】
各ＰＺＴブロック１１０の両側面には駆動電極が形成されている。ＰＺＴブロック１１０の上面と傾斜面には、この駆動電極に接続し互いに電気的に分離した２つの引出電極が形成されている（特許文献１の図７を参照）。ベースプレート９００の上面には多数の導電性トラックが形成され、上記引出電極に電気的に接続する（特許文献１の図１４、図１５を参照）。駆動信号を導電性トラック、引出電極を介して駆動電極に与えることによりＰＺＴブロック１１０に滑り変形を生じさせ、ＰＺＴブロック１１０間のチャンバーに充填されたインクに圧力波を生じさせてノズル９９４からインクを吐出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４６５８３２４号公報
【特許文献２】特許第４２６３７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
近年、インクジェットヘッドは小型化が求められているが、特許文献１に記載されるインクジェットヘッドは小型化に限界がある。特許文献１のインクジェットヘッド１００はインクチャンネル１０７が底側に凸の船型形状を有している。これは、ＰＺＴシート１０３の表面にインクチャンネル１０７の溝を形成する際に円盤状のダイシングブレード（ダイヤモンドホイールともいう。）を用いるので、溝の端部にダイシングブレードの外形形状が残ってしまうためである。例えば直径４インチのダイシングブレードを用いて深さ３５０μｍのインクチャンネル１０７を形成する場合に、ダイシングブレードの円弧形状が転写されるＰＺＴシート１０３上の合計長さは約１２ｍｍとなる。つまり、インクチャンネル１０７を形成する際に、インクチャンネル１０７のチャンネル長の他にその両端部に合計長さが約１２ｍｍの底が円弧形状のデッドスペースを確保しなければならない。直径２インチのダイシングブレードを用いた場合でもインクチャンネル１０７の両端部に合計長さが約８．３ｍｍのデッドスペースが必要となる。そのために、インクジェットヘッド１００を小型に形成することができず、加えてＰＺＴ基板をＰＺＴシート１０３に分割する際の取り個数も少なくなりコストアップとなった。
【００１０】
特許文献２に記載されるインクジェットヘッドはインクチャンネルを構成するＰＺＴブロック１１０をベースプレート９００に積み上げて構成する。そのため、特許文献１のインクジェットヘッドのようなインクチャンネルを形成するためのデッドスペースを確保する必要がない。しかし、特許文献２に記載されるインクジェットヘッドでは、ＰＺＴブロック１１０の上面や傾斜面、またベースプレート９００の上面に電気的に分離する多数の導電性トラックを形成しなければならず、電極のパターニングが複雑で加工に長時間要した。
【００１１】
即ち、台形状のＰＺＴブロック１１０の上面とベースプレート９００の上面との間には例えば約３００μｍ以上の高低差が存在する。そのため、これらの表面に堆積した導電層をフォトリソグラフィー及びエッチング工程により一括パターニングして電極に分離することが困難である。そこで、ＰＺＴブロック１１０の上面及び傾斜面に堆積した導電層にレーザー光を照射して導電体を局所的に気化して除去する方法により電極のパターニングを行っている。しかし、形成する電極数は数百本以上であることから電極のパターニングに多大の時間を要する。
【００１２】
また、特許文献１のインクチャンネル１０７はその両端部にダイシングブレードの外形形状が残り、インクチャンネル１０７の下部に形成される供給ダクト１３２や排出ダクト１３３との間にインクの流れが淀む滞留領域が形成される。同様に特許文献２のインクジェットヘッドは、その前置チャンバー９３１内において流入マニホールド９３０から流入したインクはポート９７２に流れるが、流入マニホールド９３０は多孔質材料で作られているので前置チャンバー９３１内にインクが充満する。そのため、前置チャンバー９３１の底面や上面角部にインクの流れが淀む滞留領域が形成され、インクに混入した気泡や異物が流路内に残留し、これがノズル９９４の吐出不良を起こす原因となる。
【００１３】
本発明は、上記従来法の課題に鑑みてなされたものであり、上記デッドスペースをなくして液体噴射ヘッドをコンパクトに構成でき、しかも電極のパターニングが容易な液体噴射ヘッド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】
【００１４】
本発明の液体噴射ヘッドは、液体を吐出するためのノズルを有するノズルプレートと、前記ノズルプレートの上方に設置され、長手方向の深さが一定である溝を構成する側壁と、前記側壁の壁面に形成される駆動電極と、前記側壁の上面に設置され、前記溝に液体を供給する供給口と前記溝から液体を排出する排出口とを備えるカバープレートと、前記溝と前記供給口の間、及び前記溝と前記排出口の間の各連通部よりも外側の溝を閉止する封止材と、を備えることとした。
【００１５】
また、前記カバープレートは前記側壁の長手方向の端部上面を露出させて前記側壁の上面に設置され、前記端部上面に前記駆動電極に電気的に接続する引出電極が形成されることとした。
【００１６】
また、表面に配線電極のパターンを有するフレキシブル基板を更に備え、前記フレキシブル基板は前記端部上面に接合され、前記配線電極は前記引出電極に電気的に接続されることとした。
【００１７】
また、前記溝は液体吐出用の吐出溝と液体を吐出しないダミー溝を含み、前記供給口と前記排出口は前記吐出溝に連通し、前記吐出溝と前記ダミー溝は交互に並列に設置されることとした。
【００１８】
また、前記供給口と前記排出口は、前記吐出溝に対して開口し前記ダミー溝に対して閉止することとした。
【００１９】
また、前記ノズルプレートと前記側壁との間に設置される補強板を更に備え、前記補強板は、前記ノズルに連通する貫通孔を有することとした。
【００２０】
また、前記側壁は互いに逆方向に分極された圧電体が積層された積層構造を有することとした。
【００２１】
また、前記カバープレートは前記側壁の長手方向における端部上面を露出させて前記側壁の上面に設置され、前記端部上面には前記駆動電極に電気的に接続する引出電極が設置され、前記溝は液体吐出用の吐出溝と液体を吐出しないダミー溝を含み、前記供給口と前記排出口は前記吐出溝に連通し、前記吐出溝と前記ダミー溝が交互に並列に設置され、前記引出電極は、前記吐出溝を構成する２つの側壁の吐出溝側の壁面に形成される前記駆動電極に電気的に接続する共通引出電極と、前記２つの側壁のダミー溝側の壁面に形成される駆動電極に電気的に接続する個別引出電極を含み、前記個別引出電極は前記２つの側壁の前記端部上面の端部側に設置され、前記共通引出電極は前記２つの側壁の前記端部上面の前記カバープレート側に設置されることとした。
【００２２】
また、前記駆動電極は前記側壁の長手方向における端部まで延在し、前記吐出溝側の壁面に形成される前記駆動電極は、前記側壁の前記端部の側において上端が前記端部上面よりも溝の深さ方向に深く形成され、前記ダミー溝側の壁面に形成される前記駆動電極は、前記側壁の前記端部よりも前記カバープレート側において上端が前記端部上面よりも溝の深さ方向に深く形成されることとした。
【００２３】
また、前記側壁の吐出溝側の壁面と前記端部上面との間の角部が前記側壁の前記端部の側において面取りされ、前記側壁のダミー溝側の壁面と前記端部上面との間の角部が前記側壁の前記端部よりもカバープレート側において面取りされることとした。
【００２４】
また、外周側に形成される共通配線電極と前記共通配線電極よりも内側に形成される個別配線電極とを有するフレキシブル基板を更に備え、前記フレキシブル基板は前記端部上面に接合され、前記共通配線電極は前記共通引出電極に電気的に接続し、前記個別配線電極は前記個別引出電極に電気的に接続することとした。
【００２５】
本発明の液体噴射装置は、上記いずれか一に記載の液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドを往復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、を備えることとした。
【００２６】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、圧電体材料を含む基板の表面に側壁により構成される溝を形成する溝形成工程と、前記基板に導電体を堆積して導電膜を形成する導電膜形成工程と、前記導電膜をパターニングして電極を形成する電極形成工程と、前記基板の表面にカバープレートを接合するカバープレート接合工程と、前記基板の表面とは反対側の裏面を研削し、前記溝を裏面側に開口させる研削工程と、前記基板の裏面側にノズルプレートを接合するノズルプレート接合工程と、を備えることとした。
【００２７】
また、前記カバープレートは、前記溝に液体を供給する供給口と前記溝から液体を排出する排出口を有し、前記供給口と前記排出口の間の位置の前記ノズルプレートに液体を吐出するためのノズルを形成するノズル形成工程を備えることとした。
【００２８】
また、前記溝と前記供給口の間、及び前記溝と前記排出口の間の各連通部よりも外側の溝に封止材を設置する封止材設置工程を備えることとした。
【００２９】
また、前記研削工程の後に、前記基板の裏面側に補強板を接合する補強板接合工程を備えることとした。
【００３０】
また、前記電極形成工程は、前記導電膜形成工程の前に前記基板の表面に樹脂膜から成るパターンを形成し、前記導電膜形成工程の後に前記樹脂膜を除去するリフトオフ法により前記電極を形成する工程からなることとした。
【００３１】
また、前記電極形成工程は、前記側壁の壁面に駆動電極を形成するとともに、前記側壁の長手方向の端部上面に前記駆動電極と電気的に接続する引出電極を形成する工程からなることとした。
【００３２】
また、表面に配線電極を形成したフレキシブル基板を前記端部上面に接合し、前記配線電極と前記引出電極とを電気的に接続するフレキシブル基板接合工程を備えることとした。
【００３３】
また、前記溝形成工程は、液体を吐出するための吐出溝と液体を吐出しないダミー溝を交互に並列に形成する工程であり、前記引出電極は、前記吐出溝に形成した前記駆動電極に電気的に接続する個別引出電極と前記ダミー溝に形成した前記駆動電極に電気的に接続する共通引出電極を含み、前記電極形成工程は、前記個別引出電極を前記吐出溝を構成する２つの側壁の前記端部上面の端部側に形成し、前記共通引出電極を前記端部上面の前記個別引出電極よりも内部側に形成する工程であることとした。
【００３４】
また、前記吐出溝を構成する２つの側壁の壁面と上面の端部側の角部と、前記ダミー溝を構成する２つの側壁の壁面と上面の前記端部側の角部よりも内部側の角部とを面取りする面取り工程を備えることとした。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の液体噴射ヘッドは、液体を吐出するためのノズルを有するノズルプレートと、ノズルプレートの上方に設置され、長手方向の深さが一定である溝を構成する側壁と、側壁の壁面に形成される駆動電極と、側壁の上面に設置され、溝に液体を供給する供給口と溝から液体を排出する排出口とを備えるカバープレートと、溝と供給口の間、及び溝と排出口の間の各連通部よりも外側の溝を閉止する封止材と、を備える。このように溝形成の際のダイシングブレードの外形形状が残ることがなく、液体噴射ヘッドの溝の長手方向の幅を狭く形成することができる。また、高低差のある表面に電極パターンを形成する必要がないので、液体噴射ヘッドの製造が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッドの模式的な分解斜視図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッドの部分ＡＡの模式的な縦断面図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッドの部分ＢＢの模式的な縦断面図である。
【図４】本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッドの模式的な部分斜視図である。
【図５】本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッドの引出電極と配線電極の接続状態を表す模式的な部分上面図である。
【図６】本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッドの模式的な縦断面図である。
【図７】本発明の第四実施形態に係る液体噴射ヘッドの供給口の長手方向における縦断面に電極配線を付加した説明図である。
【図８】本発明の第五実施形態に係る液体噴射ヘッドの供給口の長手方向における模式的な縦断面図である。
【図９】本発明の第六実施形態に係る液体噴射ヘッドの模式的な斜視図である。
【図１０】本発明の第七実施形態に係る液体噴射装置の模式的な斜視図である。
【図１１】本発明の液体噴射ヘッドの基本的な製造方法を表す工程図である。
【図１２】本発明の第八実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を表す工程図である。
【図１３】本発明の第八実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を表す説明図である。
【図１４】本発明の第八実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を表す説明図である。
【図１５】本発明の第八実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を表す説明図である。
【図１６】従来から公知のインクジェットヘッドの断面図である。
【図１７】従来から公知のインクジェットヘッドの部分斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
＜液体噴射ヘッド＞
（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッドの模式的な分解斜視図であり、図２は部分ＡＡの模式的な縦断面図であり、図３は部分ＢＢの模式的な縦断面図である。なお、図２では側壁６の端部上面ＥＪに接合したフレキシブル基板２０を追加記載している。また、図１のＡＡ線は、後に説明するスリット２５ａ及び２５ｂの上部に位置している。
【００３８】
液体噴射ヘッド１は、ノズルプレート４と、並列に設置した複数の側壁６と、カバープレート１０を積層した積層構造を備える。ノズルプレート４は液体を吐出するためのノズル３を備える。複数の側壁６は、ノズルプレート４の上方に設置され、長手方向の深さが一定の複数の溝５を構成する。各側壁６は全部又は一部が圧電材料、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電性セラミックスから成る。圧電性セラミックスは例えば上下方向に分極処理が施される。各側壁６の壁面ＷＳには、側壁６の圧電材料に電界を印加して選択的に変形させるための駆動電極７が形成される。カバープレート１０は、複数の側壁６の上面ＵＳに設置され、複数の溝５に液体を供給する供給口８と溝５から液体を排出する排出口９を備える。カバープレート１０は、複数の側壁６の長手方向における端部上面ＥＪを露出させて側壁６の上面ＵＳに設置される。
【００３９】
複数の溝５は液体が充填される吐出溝５ａと液体が充填されないダミー溝５ｂを含む。吐出溝５ａとダミー溝５ｂは交互に配列する。供給口８と排出口９にはスリット２５ａ、２５ｂがそれぞれ形成される。供給口８と吐出溝５ａはスリット２５ａを介して、吐出溝５ａと排出口９はスリット２５ｂを介してそれぞれ連通する。ダミー溝５ｂに対して供給口８と排出口９は閉止される。更に、吐出溝５ａと供給口８の間、及び吐出溝５ａと排出口９の間の各連通部よりも外側の吐出溝５ａを封止する封止材１１が設置される。従って、供給口８に供給された液体は、スリット２５ａを介して吐出溝５ａに供給され、更に、スリット２５ｂを介して排出口９に排出され、外部に漏えいしない。一方、ダミー溝５ｂは供給口８及び排出口９に対して閉止されるので液体が充填されない。ノズル３は供給口８と排出口９のほぼ中央に位置し、吐出溝５ａに連通する。ノズル３は、ダミー溝５ｂに対応するように形成されても形成されなくてもどちらでも構わない。本実施形態では加工数の減少のためにダミー溝５ｂに対応してノズル３が形成されていない形態を示す。
【００４０】
駆動電極７は、側壁６の壁面ＷＳの上半分であり、側壁６の長手方向における端部まで延設される。各側壁６の端部上面ＥＪには引出電極１６が形成される。引出電極１６は、吐出溝５ａを構成する２つの側壁６の吐出溝５ａ側の壁面ＷＳに形成される駆動電極７に電気的に接続する共通引出電極１６ｂと、２つの側壁６のダミー溝５ｂ側の壁面ＷＳに形成される駆動電極７に電気的に接続する個別引出電極１６ａとを含む。個別引出電極１６ａは２つの側壁６の端部上面ＥＪの端部側に設置され、共通引出電極１６ｂは２つの側壁６の端部上面ＥＪのカバープレート１０側に設置される。
【００４１】
図２に示すように、側壁６の端部上面ＥＪにフレキシブル基板２０が接合される。フレキシブル基板２０の下側の表面には配線電極２１が形成され図示しない駆動回路に接続する。配線電極２１は、共通引出電極１６ｂに電気的に接続する共通配線電極２１ｂと、個別引出電極１６ａに電気的に接続する個別配線電極２１ａとを含む。フレキシブル基板２０の配線電極２１は接合面以外の表面に保護膜２６が形成され、短絡等の発生を防止する。
【００４２】
この液体噴射ヘッド１は次のように動作する。図示しない液体タンク等から供給口８にインク等の液体が供給される。供給された液体はスリット２５ａを介して吐出溝５ａに流入し、スリット２５ｂを介して排出口９に流出し、図示しない液体タンク等へ排出される。そして、個別配線電極２１ａと共通配線電極２１ｂとに駆動信号が与えられ、側壁６を挟む駆動電極７の一方と他方で電位差ができると、側壁６は厚み滑り変形し、吐出溝５ａの容積が瞬間的に変化して内部に充填された液体に圧力が印加され、ノズル３から液滴が吐出される。例えば、引き打ち法では、吐出溝５ａの容積を一旦拡張させて供給口８から液体を引き込み、次に吐出溝５ａの容積を縮小させてノズル３から液体を吐出する。液体噴射ヘッド１とその下部の被記録媒体を移動させて被記録媒体に液滴を描画して記録する。
【００４３】
本発明は、側壁６の間に形成される溝５の長手方向の深さを一定とし、供給口８及び排出口９との間の連通部よりも外側の吐出溝５ａを封止材１１により閉止する構造とした。図２に示すように、封止材１１は、吐出溝５ａを塞ぐとともに、スリット２５ａおよび２５ｂにかかるまで形成されている。その結果、溝５の研削の際に使用したダイシングブレードの外形形状が圧電体や基板に残ってデッドスペースとなることを防止することができ、液体噴射ヘッド１の溝５の長手方向の幅を大幅に小さく形成することができる。例えば、溝５の深さを３５０μｍとした場合に、従来法と比べて液体噴射ヘッド１の幅を８ｍｍ〜１２ｍｍ狭く形成することが可能となり、同じ大きさの圧電体基板からの取り個数が増大し、コストダウンを図ることができる。
【００４４】
さらに、封止材１１は、スリット２５ａ、２５ｂの壁面にかかるようにスリット２５ａ、２５ｂの内部に形成されるとともに、スリット２５ａ、２５ｂの壁面から離れるに従いなだらかに傾斜している。その結果、液体の滞留領域を少なくすることができる。つまり、吐出溝５ａや供給口８及び排出口９には、液体が滞留し、液体中の気泡や異物が長時間留まる滞留領域が少ない。例えば、図１６に示す従来公知のインクジェットヘッドでは、インクチャンネル１０７の両端部に滞留領域が形成され、気泡や異物がインクチャンネル１０７内に滞留しやすい。インクチャンネル１０７内に気泡が混入すると、液体を吐出させるための圧力波が気泡により吸収されて、ノズルから液滴を正常に吐出させることができない。このような不良が発生したときは気泡をチャンネル内から迅速に排出させる必要があるが、本発明は滞留領域が少ないので従来法と比較してこれらの気泡を迅速に排出させることができる。
【００４５】
また、図１６に示す従来例では接続端子１３４やこの接続部がインク吐出面から突出しないようにＰＺＴシート１０３に凹部１２９を形成する必要があった。また、図１７に示す従来例ではベースプレート９００上に駆動回路等との間の接続部を形成する必要があり、その接続部はプレート９９１の表面よりも低く形成しなければならない。これに対し本実施形態においては、側壁６の上面ＵＳの一部である端部上面ＥＪにフレキシブル基板２０を接合し、反対側にノズルプレート４を接合して、液体はフレキシブル基板２０の接合側とは反対側に吐出される。その結果、フレキシブル基板２０の接合部に高さ制限がなく、フレキシブル基板２０を側壁６の上面ＵＳに容易に接合することができるとともに、設計自由度が拡大する。
【００４６】
また、本実施形態においては吐出溝５ａとダミー溝５ｂを交互に並列に配列し、吐出溝５ａには液体が充填されるがダミー溝５ｂには液体が充填されない。駆動の際には吐出溝５ａ側の駆動電極７を全て共通にＧＮＤに接続し、ダミー溝５ｂ側の駆動電極７に駆動信号を選択的に印加する。これにより、導電性の液体を使用する場合でも駆動信号が液体を介して漏洩することがなく、記録品質の低下を防止することができる。
【００４７】
なお、カバープレート１０はプラスチックやセラミックス等を使用できるが、側壁６と同じ材料、例えばＰＺＴセラミックスを使用すれば、熱膨張係数が側壁６と等しくなり、熱変化に対する耐久性を向上させることができる。ノズルプレート４はプラスチック材料、金属材料、或いはセラミックス等を使用することができる。ノズルプレート４としてポリイミド材料を使用すれば、レーザー光によるノズル３の穴開け加工が容易となる。
【００４８】
また、本実施形態においては封止材１１を供給口８及び排出口９の側の吐出溝５ａに設置したが、本発明はこれに限定されない。封止材１１を、カバープレート１０の両端側から吐出溝５ａに流し込み、カバープレート１０の供給口８及び排出口９よりも外側の吐出溝５ａに封止材１１を充填してもよい。
【００４９】
（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の端部を表す模式的な部分斜視図であり、図５は、側壁６の端部上面ＥＪに形成した引出電極１６とフレキシブル基板２０の下側の表面に形成した配線電極２１の接続状態を表す模式的な部分上面図である。
【００５０】
図４に示すように、カバープレート１０は複数の側壁６の長手方向（ｙ方向）における端部上面ＥＪを露出させて複数の側壁６の上面に設置される。ここで、端部上面ＥＪの側壁６の端部側を領域Ｒａとしカバープレート１０側を領域Ｒｂとする。個別引出電極１６ａは、ダミー溝５ｂを構成する側壁６の端部上面ＥＪの端部側（領域Ｒａ）に形成され、ダミー溝５ｂ側の壁面ＷＳに形成される駆動電極７に電気的に接続する。共通引出電極１６ｂは、吐出溝５ａを構成する側壁６の端部上面ＥＪのカバープレート１０側（領域Ｒｂ）に形成され、吐出溝５ａ側の壁面ＷＳに形成される駆動電極７に電気的に接続する。
【００５１】
更に、領域Ｒａにおいて吐出溝５ａを構成する２つの壁面ＷＳと端部上面ＥＪとの角部が面取りされて面取り部１９ａが形成される。同様に、領域Ｒｂにおいてダミー溝５ｂを構成する２つの壁面ＷＳと端部上面ＥＪとの角部が面取りされて面取り部１９ｂが形成される。これらの面取り部１９ａ、１９ｂは壁面ＷＳに導電膜が堆積された後に形成される。言い換えると、吐出溝５ａの駆動電極７は、領域Ｒａにおいてその上端が端部上面ＥＪよりも吐出溝５ａの深さ方向に深く形成される。同様に、ダミー溝５ｂの駆動電極７は、領域Ｒｂにおいてその上端が端部上面ＥＪよりもダミー溝５ｂの深さ方向に深く形成される。
【００５２】
一方、フレキシブル基板２０の引出電極１６側の表面には、フレキシブル基板２０の外周に沿って共通配線電極２１ｂが形成され、共通配線電極２１ｂの内側には複数の個別配線電極２１ａが形成されている。フレキシブル基板２０を端部上面ＥＪに異方性導電材料を介在して接合して、共通配線電極２１ｂと領域Ｒｂに形成される全ての共通引出電極１６ｂとが電気的に接続され、各個別配線電極２１ａと吐出溝５ａを挟む２つの側壁６の領域Ｒａに形成される個別引出電極１６ａとが電気的に接続される。
【００５３】
領域Ｒａ及びＲｂにおいて駆動電極７の上端部は端部上面ＥＪよりも低いので、フレキシブル基板２０を端部上面ＥＪに接合したときに、フレキシブル基板２０上の共通配線電極２１ｂとダミー溝５ｂの両壁面ＷＳ上の駆動電極７とは電気的に分離される。同様に、フレキシブル基板２０上の個別配線電極２１ａと吐出溝５ａの両壁面ＷＳ上の駆動電極７とは電気的に分離される。このように、側壁６の上面ＵＳに窪み等を形成することなしに、端部上面ＥＪの引出電極１６（個別引出電極１６ａ及び共通引出電極１６ｂ）とフレキシブル基板２０の配線電極２１（個別配線電極２１ａ及び共通配線電極２１ｂ）を電気的に接続することができる。また、フレキシブル基板２０を端部上面ＥＪに接合する際の位置合わせ精度は溝５の幅の略１／２程度に緩和される。
【００５４】
なお、本実施形態では、領域Ｒａ、Ｒｂの側壁６の壁面ＷＳと上面ＵＳとの間に面取り部１９を形成してフレキシブル基板２０上の共通配線電極２１ｂとダミー溝５ｂの壁面ＷＳ上の駆動電極７の間、また、フレキシブル基板２０上の個別配線電極２１ａと吐出溝５ａの壁面ＷＳ上の駆動電極７の間を電気的に分離したが、本発明はこの構成に限定されない。面取り部１９を形成することに代えて、当該部の駆動電極７をフォトリソグラフィー及びエッチング工程により除去してもよいし、レーザー光を照射して除去してもよい。また、当該部の駆動電極７を除去することに代えて、駆動電極７の上端部とフレキシブル基板２０上の配線電極２１との間に絶縁層を介在させて電気的に分離してもよい。
【００５５】
（第三実施形態）
図６は、本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッド１の模式的な縦断面図である。図６（ａ）が吐出溝５ａの長手方向の縦断面図であり、図６（ｂ）が溝５の長手方向に直交する方向の縦断面図である。第一実施形態と異なる部分は、ノズルプレート４と側壁６の間に補強板１７が挿入されている点であり、その他の部分は第一実施形態と同様である。従って、以下、主に第一実施形態と異なる部分について説明し、その他は説明を省略する。同一の部分または同一の機能を有する部分には同一の符号を付した。
【００５６】
側壁６の両壁面ＷＳに形成した駆動電極７に駆動信号を印加して側壁６を厚み滑り変形させたときに、ノズルプレート４としてポリイミド膜のような合成樹脂材料を使用すると、ノズルプレート４が伸縮し側壁６の上端部が変位して、溝５に充填された液体に与える圧力変動の変換効率が低下する。そこで、ノズルプレート４と側壁６の間にノズルプレート４よりも弾性率の大きい補強板１７を設置し、側壁６の上端部を固定して上記変換効率の低下を防止する。補強板１７にはノズル３に対応する位置に貫通孔１８を設け、液滴の吐出を可能とする。
【００５７】
補強板１７として、例えば厚さ５０μｍ〜１００μｍの金属板やセラミックス板を使用することができる。金属材料としてＭｏ、ＳＵＳ（ステンレス）、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ等を使用することができる。セラミックス材として、金属や半導体の酸化物、窒化物、炭化物から成るセラミックスや、マシナブルセラミックスを使用することができる。特に、熱膨張率が側壁６の材料に近似する材料を使用することが好ましい。例えば、側壁６としてＰＺＴを使用したときは、熱膨張率がＰＺＴに近似するＭｏやマシナブルセラミックスを使用することが好ましい。
【００５８】
（第四実施形態）
図７は、本発明の第四実施形態に係る液体噴射ヘッド１を表し、供給口８の長手方向の縦断面に電極配線を付加した説明図である。第一実施形態と異なる点は、両端を除いて溝５を全て吐出溝５ａとした点である。これに伴い、側壁６の上部に設置するカバープレート１０の供給口８及び図示しない排出口は全ての吐出溝５ａに連通する。また、側壁６の下部に設置したノズルプレート４は吐出溝５ａのそれぞれに連通するノズル３を有する。各ノズル３は吐出溝５ａの長手方向において供給口と排出口の略中央に位置する。端子Ｔ０〜Ｔ９のそれぞれは対応する吐出溝５ａの両壁面に形成した駆動電極７に電気的に接続する。
【００５９】
この液体噴射ヘッド１は３サイクル駆動により液滴を吐出する。即ち、端子Ｔ１と端子Ｔ０、端子Ｔ１と端子Ｔ２それぞれの間に駆動信号を印加して端子Ｔ１に対応する吐出溝５ａから液体を吐出させる。次に端子Ｔ２と端子Ｔ１、端子Ｔ２と端子Ｔ３それぞれの間に駆動信号を印加して端子Ｔ２に対応する吐出溝５ａから液体を吐出させる。次に端子Ｔ３と端子Ｔ２、端子Ｔ３と端子Ｔ４それぞれの間に駆動信号を印加して端子Ｔ３に対応する吐出溝５ａから液体を吐出させる。以降これを繰り返す。つまり、隣接する３つの吐出溝５ａを順に繰り返して選択して液体を吐出させる。これにより、第一実施形態の液体噴射ヘッド１よりも高密度に記録することができる。なお、第三実施形態と同様にノズルプレート４と側壁６との間に補強板１７を挿入すれば、側壁６の変形効率が低下するのを防止することができる。
【００６０】
（第五実施形態）
図８は、本発明の第五実施形態に係る液体噴射ヘッド１を表し、溝５の長手方向に直交する方向の模式的な縦断面図である。第一実施形態と異なる点は、側壁６の構成とその壁面ＷＳに形成した駆動電極７であり、その他は第一実施形態と同様である。従って、以下、主に第一実施形態と異なる部分について説明し、同一の部分は説明を省略する。同一の部分または同一の機能を有する部分については同一の符号を付した。
【００６１】
液体噴射ヘッド１は、ノズルプレート４、側壁６及びカバープレート１０の積層構造を有している。複数の側壁６は長手方向の深さが一定である複数の溝５を構成し、複数の溝５は交互に配列する吐出溝５ａとダミー溝５ｂからなる。カバープレート１０は、供給口８と図示しない排出口９を有し、供給口８及び排出口９はスリット２５ａ及び図示しないスリット２５ｂを介して吐出溝５ａに連通する。ノズルプレート４は各吐出溝５ａに対応する位置にノズル３を有し、各ノズル３は各吐出溝５ａに連通する。
【００６２】
ここで、側壁６は分極処理が施された圧電体から形成され、側壁６の上半分の側壁６ａの分極方向と下半分の側壁６ｂの分極方向は反対側に向いている。例えば側壁６ａが上向きに分極され、側壁６ｂが下向きに分極される。そして駆動電極７は側壁６ａ及び側壁６ｂの壁面ＷＳの上端から下端に亘って形成される。吐出溝５ａの両駆動電極７をＧＮＤに、吐出溝５ａに隣接する２つのダミー溝５ｂの吐出溝５ａ側の２つの駆動電極７に駆動信号を印加することにより、側壁６を分極方向に対して屈曲させ、吐出溝５ａ内に充填された液体に圧力波を生じさせてノズル３から液体を吐出させる。電圧を上半分の側壁６ａのみに印加する場合よりも分極方向を逆にして同じ電圧を側壁６ａと側壁６ｂに印加するほうが側壁６の変形量が大きくなるので、同じ変形量を生じさせる場合は本実施形態の方が第一実施形態の場合よりも駆動電圧を低下させることができる。
【００６３】
なお、カバープレート１０を側壁６の長手方向における端部上面が露出するように側壁６の上面に設置し、第二実施形態と同様に、その端部上面に引出電極１６を形成し、その引出電極１６に配線電極２１を形成したフレキシブル基板２０を接合することができる。また、第三実施形態と同様に、ノズルプレート４と複数の側壁６との間に補強板１７を設置して、側壁６の変形がノズルプレート４に吸収されて変形効率が低下するのを防止することができる。また、第四実施形態と同様に、溝５を全て吐出溝５ａとし、３サイクル駆動により液滴を吐出させて、高密度に記録することができる。
【００６４】
（第六実施形態）
図９は本発明の第六実施形態に係る液体噴射ヘッド１の模式的な斜視図である。図９（ａ）は液体噴射ヘッド１の全体斜視図であり、図９（ｂ）は液体噴射ヘッド１の内部斜視図である。
【００６５】
図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、液体噴射ヘッド１はノズルプレート４と複数の側壁６とカバープレート１０と流路部材１４の積層構造を備える。ノズルプレート４と複数の側壁６とカバープレート１０の積層構造は第一〜第五実施形態のいずれかと同じである。ノズルプレート４と側壁６はｙ方向の幅がカバープレート１０と流路部材１４のｙ方向の幅よりも長く、カバープレート１０は側壁６の一方の端部上面ＥＪが露出するように側壁６の上面に接合される。複数の側壁６は、ｘ方向に配列し、隣接する側壁６の間に長手方向の深さが一定の複数の溝５が形成される。カバープレート１０は複数の溝５に連通する供給口８と排出口９を備える。
【００６６】
流路部材１４は、カバープレート１０側の表面に開口する凹部からなる図示しない液体供給室と液体排出室を備え、カバープレート１０とは反対側の表面に液体供給室と連通する供給継手２７ａと液体排出室と連通する排出継手２７ｂを備える。
【００６７】
各側壁６の壁面には図示しない駆動電極が形成され、当該側壁６の端部上面ＥＪに形成される図示しない引出電極に電気的に接続される。フレキシブル基板２０は端部上面ＥＪに接合されている。フレキシブル基板２０の端部上面ＥＪ側の表面に多数の配線電極が形成され、端部上面ＥＪに形成した引出電極１６に電気的に接続される。フレキシブル基板２０はその表面に駆動回路としてのドライバＩＣ２８や接続コネクタ２９を備える。ドライバＩＣ２８は、接続コネクタ２９から入力した信号に基づいて側壁６を駆動するための駆動信号を生成し、配線電極と引出電極を介して図示しない駆動電極に供給する。
【００６８】
ベース３０はノズルプレート４、側壁６、カバープレート１０及び流路部材１４の積層体を収納する。ベース３０の下面にノズルプレート４の液体噴射面が露出する。フレキシブル基板２０はベース３０の側面から外部に引き出され、ベース３０の外側面に固定される。ベース３０はその上面に２つの貫通孔を備え、液体供給用の供給チューブ３１ａが一方の貫通孔を貫通して供給継手２７ａに接続し、液体排出用の排出チューブ３１ｂが他方の貫通孔を貫通して排出継手２７ｂに接続する。その他の構成は第一〜第五実施形態のいずれかと同様なので、説明を省略する。
【００６９】
流路部材１４を設け、上方から液体を供給し上方へ液体を排出するように構成するとともに、フレキシブル基板２０にドライバＩＣ２８を実装し、フレキシブル基板２０をｚ方向に折り曲げて立設した。既に説明したように、溝５を形成する際に溝５のｙ方向端部にダイシングブレードの外形形状が残りデッドスペースとなることがないので、ｙ方向の幅を狭く形成できることに加えて、配線周りもコンパクトにまとめることができる。また、ドライバＩＣ２８や側壁６は駆動時に発熱するが、熱はベース３０や流路部材１４を介して内部を流れる液体に伝達される。即ち、被記録媒体の記録用液体を冷却媒体として利用して、内部で発生した熱を効率よく外部に放熱することができる。そのため、ドライバＩＣ２８や側壁６の過熱による駆動能力の低下を防止することができる。また、吐出溝内を液体が循環するので、気泡が混入した場合でもその気泡を外部に迅速に排出でき、無駄に液体を使用せず、記録不良による被記録媒体の無駄な消費を抑制することができる。これにより、信頼性の高い液体噴射ヘッド１を提供することが可能となる。
【００７０】
＜液体噴射装置＞
（第七実施形態）
図１０は本発明の第七実施形態に係る液体噴射装置２の模式的な斜視図である。液体噴射装置２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’に液体を供給する流路部３５、３５’と、流路部３５、３５’に液体を供給する液体ポンプ３３、３３’及び液体タンク３４、３４’を備えている。各液体噴射ヘッド１、１’は複数の吐出溝を備え、各吐出溝に連通するノズルから液滴を吐出する。液体噴射ヘッド１、１’は既に説明した第一〜第六実施形態のいずれかを使用する。
【００７１】
液体噴射装置２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に液体を吐出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。
【００７２】
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を備えている。
【００７３】
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種類の液滴を吐出する。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吐出する。液体噴射ヘッド１、１’から液体を吐出させるタイミング、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。
【００７４】
＜液体噴射ヘッドの製造方法＞
次に本発明に係る液体噴射ヘッドの製造方法について説明する。図１１は、本発明の液体噴射ヘッドの基本的な製造方法を表す工程図である。まず、圧電体基板又は圧電体基板と絶縁体基板を積層した基板、或いは分極方向が反対側を向いた２枚の圧電体基板を接合した基板を準備し、その表面に複数の溝を形成する（溝形成工程Ｓ１）。圧電体基板はＰＺＴセラミックスを使用することができる。次に、溝が形成された基板の表面に導電体を堆積する（導電膜形成工程Ｓ２）。導電体として金属材料を用い、蒸着法、スパッタリング法、めっき法等により堆積して導電膜を形成する。その後、導電膜をパターニングして電極を形成する（電極形成工程Ｓ３）。電極は、側壁の壁面に駆動電極を、側壁の上面に引出電極を形成する。パターニングはフォトリソグラフィー及びエッチング工程、リフトオフ工程、或いはレーザー光を照射して導電膜を局所的に除去して電極パターンを形成する。
【００７５】
次に、基板の表面、即ち複数の側壁の上面にカバープレートを接合する（カバープレート接合工程Ｓ４）。接合は接着剤を用いることができる。カバープレートには予め表面から裏面に貫通し、複数の溝に連通する供給口と排出口を形成しておく。カバープレートは接合する基板と同じ材料、例えばＰＺＴセラミックスを使用することができる。基板とカバープレートの熱膨張係数を等しくすれば剥がれや亀裂が発生し難く、耐久性を向上させることができる。次に、基板の表面とは反対側の裏面を研削し、複数の溝を裏面側に開口させる（研削工程Ｓ５）。溝が開口することにより溝を分離する側壁は分離されるが、上面側にカバープレートが接合しているので、ばらばらに脱落することがない。次に、基板の裏面側にノズルプレートを接合し、溝の開口を塞ぐ（ノズルプレート接合工程Ｓ６）。
【００７６】
本発明の製造方法によれば、溝形成工程Ｓ１において基板の表面にストレートに溝を形成するのでダイシングブレードの外形形状が基板に残ることがなく、液体噴射ヘッド１を小型化することができる。また、外部回路と接続する引出電極をノズルプレートの反対側の基板上面に設置するので、駆動回路との接続が容易となり、基板上面に複雑な引回し電極を形成する必要がない。また、高低差のある表面で電極のパターニングを行う必要がないので短時間で容易に電極パターンを形成することができる。以下、本発明について実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００７７】
（第八実施形態）
図１２〜図１５は本発明の第八実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を表す図である。図１２が液体噴射ヘッドの製造方法を表す工程図であり、図１３〜図１５が各工程の説明図である。本実施形態では図１１に示す溝形成工程Ｓ１〜ノズルプレート接合工程Ｓ６の基本工程に、リフトオフ法により電極を形成するための樹脂パターン形成工程Ｓ０１、駆動電極７と配線電極２１との間の短絡防止のための面取り工程Ｓ３１、側壁６の厚み滑り変形を液体への圧力に変換する変換効率を改善させるための補強板設置工程Ｓ５１、吐出溝５ａに液体を封止するための封止材設置工程Ｓ６１、フレキシブル基板を端部上面ＥＪに接合するフレキシブル基板接合工程Ｓ６２、カバープレート１０の上面に流路部材１４を接合する流路部材接合工程Ｓ６３を付加している。同一の部分また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。
【００７８】
図１３（ａ）は、圧電体基板１５の縦断面図である。圧電体基板１５としてＰＺＴセラミックスを使用し基板垂直方向に分極処理を施した。図１３（ｂ）は、圧電体基板１５の上面ＵＳに感光性樹脂２２を塗布又は貼り付け、パターニングする樹脂パターン形成工程Ｓ０１の説明図である。電極形成用の導電体を残す領域からは感光性樹脂２２を除去し、導電体を残さない領域には感光性樹脂２２を残す。
【００７９】
図１３（ｃ）及び（ｄ）は、圧電体基板１５の表面にダイシングブレード２３により複数の溝５を形成する溝形成工程Ｓ１の説明図である。図１３（ｃ）がダイシングブレード２３を横方向から見た図であり、図１３（ｄ）がダイシングブレード２３の移動方向から見た図である。吐出溝５ａとダミー溝５ｂを交互に並列に研削し吐出溝５ａとダミー溝５ｂの間に側壁６を介在させる。溝５は一定の深さ、例えば３００μｍ〜３５０μｍの深さに、吐出溝５ａ及びダミー溝５ｂを３０μｍ〜１００μｍの幅に形成する。
【００８０】
図１３（ｅ）及び（ｆ）は、斜め蒸着法により溝５が開口する側の圧電体基板１５の表面に導電体を堆積して導電膜３２を形成する導電膜形成工程Ｓ２の説明図である。導電体を、溝５の長手方向に直交し、圧電体基板１５の表面の法線に対して傾斜角（−θ）と傾斜角（＋θ）の方向から蒸着し、側壁６の両壁面の上半分と上面ＵＳに導電体を堆積して導電膜３２を形成する。導電体としてＡｌ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ａｇ、Ｎｉ等の金属を使用することができる。斜め蒸着法によれば、溝５の深さ方向に所望の導電膜３２を形成することができるため、側壁６の壁面ＷＳに堆積した導電膜３２のパターニングを行う必要がない。
【００８１】
図１３（ｇ）は、リフトオフ法により導電膜３２をパターニングして電極を形成する電極形成工程Ｓ３の説明図である。圧電体基板１５の上面ＵＳから感光性樹脂２２と感光性樹脂２２上の導電膜３２を除去し、溝５の壁面に駆動電極７を形成し、側壁６の上面ＵＳに図示しない引出電極を形成する。なお、導電膜３２のパターニングは、導電膜形成工程Ｓ２の後にフォトリソグラフィー及びエッチング法により、或いはレーザー光により行うことができるが、上記のリフトオフ法のほうが簡便にパターニングすることができる。
【００８２】
図１４（ｈ）は、側壁６の壁面ＷＳと上面ＵＳとの角部の一部を面取りする面取り工程Ｓ３１の説明図である。溝５の幅よりも若干厚いダイシングブレード２３’を用いて、ダミー溝５ｂを構成する２つの側壁６の壁面ＷＳと上面ＵＳの端部側の角部を面取りして面取り部１９を形成する。同様に、吐出溝５ａを構成する２つの側壁６の壁面ＷＳと上面ＵＳの上記面取り部１９よりも内部側の角部を面取りして面取り部を形成する。壁面ＷＳに形成した駆動電極７の上端部が研削され、駆動電極７の上端が側壁６の上面ＵＳよりも低くなる。これにより、後のフレキシブル基板２０を端部上面ＥＪに接合したときに、共通配線電極２１ｂとダミー溝５ｂの駆動電極７との間、またフレキシブル基板２０の個別配線電極２１ａと吐出溝５ａの駆動電極７との間が、短絡し或いは絶縁不良により駆動信号が漏洩することを防止する。
【００８３】
図１４（ｉ）は、圧電体基板１５の表面（上面ＵＳ）にカバープレート１０を接合するカバープレート接合工程Ｓ４の説明図である。カバープレート１０には予め供給口８と排出口９とスリット２５を形成しておく。カバープレート１０を圧電体基板１５の表面（上面ＵＳ）に圧電体基板１５の端部上面が露出するように接着剤により接合する。接合の際にスリット２５を吐出溝５ａに連通させ、ダミー溝５ｂに対して供給口８及び排出口９を閉止させる。カバープレート１０は圧電体基板１５とほぼ等しい熱膨張係数を有す材料を使用することが好ましい。本実施形態においてはカバープレート１０としてＰＺＴセラミックスを使用した。
【００８４】
図１４（ｊ）は、圧電体基板１５の表面とは反対側の裏面を研削し、溝５を裏面側に開口させる研削工程Ｓ５の説明図である。研削盤又は研磨定盤を用いて圧電体基板１５を裏面側から研削し、各吐出溝５ａ及びダミー溝５ｂを裏面側に開口させる。これにより各側壁６は互いに分離されるが、各側壁６の上面ＵＳがカバープレート１０に接着されているので、崩落することはない。
【００８５】
図１４（ｋ）は、圧電体基板１５の裏面側に補強板１７を接合した補強板接合工程Ｓ５１の説明図である。補強板１７は圧電体基板１５、即ち側壁６の裏面側に接着剤により接合した。補強板１７にはカバープレート１０の供給口８と排出口９の略中央の位置に吐出溝５ａに連通する貫通孔１８が設けてある。貫通孔１８は、補強板１７を圧電体基板１５に接着する前に形成してもよいし、接着後に形成してもよい。補強板１７として金属やセラミックスを使用することができる。金属Ｍｏやマシナブルセラミックスを使用すれば、ＰＺＴセラミックスと熱膨張率をほぼ等しくすることができ、温度変化に対する耐久性を向上させることができる。補強板１７を設けることにより側壁６の変形を液体の圧力に変換する変換効率の低下を防ぐことができる。なお、補強板１７としてセラミックスを使用する場合に、吐出溝５ａに対応する貫通孔又は凹部を形成したセラミックス板を圧電体基板１５の裏面に接着し、次にセラミックス板を裏面側から研削して薄膜化し、補強板１７とすることができる。このほうが補強板１７の取り扱いが容易で平坦性も向上する。マシナブルセラミックスを使用すれば、研削性に優れているので裏面側からの研削が容易となる。
【００８６】
図１４（ｌ）は、補強板１７の側壁６とは反対側にノズルプレート４を接合するノズルプレート接合工程Ｓ６の説明図である。ノズルプレート４には、補強板１７の貫通孔１８の位置にノズル３を設けている。ノズル３はノズルプレート４を補強板１７に接合する前に形成してもよいし、接合した後に形成してもよい（ノズル形成工程）。補強板１７に接合した後にノズル３を形成すれば位置合わせが容易となる。ノズル３は外側からレーザー光を照射して形成する。
【００８７】
図１５（ｍ）は、供給口８及び排出口９との間の連通部よりも外側の吐出溝５ａを閉止する封止材１１を設置した封止材設置工程Ｓ６１の説明図である。封止材１１により吐出溝５ａを塞いで液体が外部に漏えいすることを防止する。図１５（ｍ）では封止材１１を供給口８及び排出口９側に設けているが、封止材１１はカバープレート１０の端部側に設けてもよい。なお、図１５（ｍ）に示すように、側壁６（圧電体基板１５）の端部上面ＥＪには引出電極１６が形成され、個別引出電極１６ａが側壁６（圧電体基板１５）の端部側に、共通引出電極１６ｂがカバープレート１０の端部側に設置されている。
【００８８】
図１５（ｎ）は、端部上面ＥＪのフレキシブル基板２０を接合したフレキシブル基板接合工程Ｓ６２の説明図である。フレキシブル基板２０には予め個別配線電極２１ａと共通配線電極２１ｂから成る配線電極２１を形成しておく。個別配線電極２１ａと個別引出電極１６ａが電気的に接続し、共通配線電極２１ｂと共通引出電極１６ｂが電気的に接続するようにフレキシブル基板２０を圧電体基板１５の端部上面ＥＪに接合する。配線電極２１と引出電極１６とは例えば異方性導電体を介して接着する。フレキシブル基板２０上の配線電極２１は接合領域以外の領域が保護膜２６により覆われ、保護されている。また、フレキシブル基板２０を液体が吐出されるノズルプレート４の側とは反対側の端部上面ＥＪに接合したので接合部の厚さに制限がなく、設計自由度が拡大する。
【００８９】
図１５（ｏ）は、流路部材１４をカバープレート１０の上面に接合した流路部材接合工程Ｓ６３の説明図である。流路部材１４には予め供給流路３３ａ及び供給流路３３ａに連通する供給継手２７ａと、排出流路３３ｂ及び排出流路３３ｂに連通する排出継手２７ｂを形成しておく。接合の際に、流路部材１４の供給流路３３ａをカバープレート１０の供給口８に、流路部材１４の排出流路３３ｂをカバープレート１０の排出口９に合わせる。流路部材１４の供給継手２７ａ及び排出継手２７ｂを流路部材１４の上面に設置したので、配管を集約しコンパクトに構成することができる。
【００９０】
なお、本発明に係る液体噴射ヘッド１の製造方法は、吐出溝５ａとダミー溝５ｂを交互に並列して形成することに限定されず、全ての溝５を吐出溝５ａとし、ノズル３及び貫通孔１８をそれぞれの吐出溝５ａに対応させて形成してもよい。また、分極方向が逆向きの２枚の圧電体基板を積層した圧電体基板１５を用い、導電膜形成工程Ｓ２において斜め蒸着に代えてスパッタリング法等により側壁６の壁面ＷＳ全面に導電膜を形成してもよい。
【符号の説明】
【００９１】
１  液体噴射ヘッド
２  液体噴射装置
３  ノズル
４  ノズルプレート
５  溝、５ａ  吐出溝、５ｂ  ダミー溝
６  側壁
７  駆動電極
８  供給口
９  排出口
１０  カバープレート
１１  封止材
１４  流路部材
１５  圧電体基板
１６  引出電極、１６ａ  個別引出電極、１６ｂ  共通引出電極
１７  補強板
１８  貫通孔
１９  面取り部
２０  フレキシブル基板
２１  配線電極、２１ａ  個別配線電極、２１ｂ  共通配線電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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