JP2009149026A - 液体移送装置の製造方法、及び、液体移送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流路ユニットと一体化された振動板と圧電層とを接着剤で接合したときに、圧力室上における振動板の変形を抑制して接着剤の厚みが不均一になるのを防止する。
【解決手段】まず、圧力室３３を有する流路ユニット２２に、圧力室３３に対応する凹部７０が形成された振動板６０を一体化させる。次に、振動板６０の流路ユニット２２との接合面と反対側の面に、前記凹部７０を覆うように、且つ、前記振動板６０との間に接着剤８１を介在させながら、圧電層６１〜６３を設置する。そして、振動板６０と圧電層６１〜６３のうちの一方を他方に押し付けて、接着剤８１によって圧電層６１〜６３を振動板６０に接着する接着する。その際、圧電層６１〜６３で覆われた凹部７０内を減圧することで、振動板６０の圧力室３３と対向する部分を圧電層６１〜６３側に引き寄せる。
【選択図】図７

Description

本発明は、液体移送装置の製造方法、及び、液体移送装置に関する。

様々な分野において用いられる液体移送装置は、一般に、液体に圧力を付与するためのアクチュエータを備えている。そのようなアクチュエータの中でも、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電性の圧電材料からなる圧電層を有し、電界が作用したときの圧電層の変形（圧電歪み）を利用して対象を駆動する圧電アクチュエータが広く用いられている。

特許文献１には、インクに噴射圧力を付与する圧電アクチュエータを備えたインクジェットヘッドが記載されている。この特許文献１のインクジェットヘッドは、ノズルとこのノズルに連通する圧力室が形成された流路ユニットと、流路ユニットに接合された圧電アクチュエータとを備えている。また、圧電アクチュエータは、圧力室を覆うように流路ユニットに接合された振動板と、この振動板の圧力室と反対側に配置された圧電層と、圧電層の圧力室と対向する部分を挟むように設けられた２つの電極（個別電極及び共通電極）とを有する。そして、この圧電アクチュエータは、２つの電極間に電圧が印加されて、両電極に挟まれた圧電層の部分に電界が生じたときに、圧電層に生じる圧電歪みによって圧力室を覆う振動板を変形させ、圧力室内のインクに噴射圧力を付与するように構成されている。

このようなインクジェットヘッドを製造する際には、振動板上に圧電層を形成する工程が生じる。その圧電層の形成方法としては様々なものが知られているが、その中でも、シート状の圧電層（圧電シート）を接着剤によって振動板に貼り付ける方法が簡便であり、従来から広く採用されている。

特開２００６−１６６６９５号公報

ところで、圧電層の形成方法としてシート状の圧電層を振動板に接着する方法を採用した場合には、さらに、（１）先に振動板に圧電層を接着して圧電アクチュエータを作製してから、この圧電アクチュエータを流路ユニットに接合するという方法と、（２）振動板だけを流路ユニットと一体化させてから、その後で振動板に圧電層を接着する方法の、２つの選択肢がある。

ここで、振動板は、圧電層の圧電歪みに応じて大きく変形して、圧力室内のインクに効率良く圧力を付与することができるように、一般的に、この振動板は非常に薄いものとなっている。このような薄い振動板のハンドリングは、破損が生じやすいなど困難な点が多いことから、インクジェットヘッド製造中における振動板のハンドリングはできるだけ少ないことが好ましい。しかし、前記（１）の方法においては、振動板に圧電層を接着する際、及び、圧電層が接着された状態の振動板を流路ユニットに接合する際に、振動板単体で、もしくは、同じく厚みが薄い圧電層が接着されただけの剛性が低い状態で、振動板のハンドリングを行う必要があり、ハンドリング時に振動板の破損が発生しやすくなる。また、振動板と圧電層という、非常に薄い２つの層を接着剤で接合するときには、大きな押圧力をかけることができないため、両者間の接着剤の厚みを均一にすることは非常に困難である。

これらの観点から、先に振動板を流路ユニットと一体化させてしまう、前記（２）の方法が好ましいのであるが、この（２）の方法を採用した場合には、また別の問題が生じる。

前記（２）の方法を採用した場合には、図９に示すように、圧力室１０２を覆うように流路ユニット１０１と一体化された振動板１１０の表面に、接着剤１０３を介してシート状の圧電層１１１を設置してから、圧電層１１１を振動板１１０に押し付ける。このとき、圧電層１１１を押し付けたときの力によって、空洞状の圧力室１０２と対向する領域において振動板１１０が圧力室１０２側へ凸状に変形し、その状態のまま接着剤１０３が硬化してしまう場合がある。この場合、振動板１１０が圧力室１０２側に凸状に変位した領域において接着剤１０３の厚みが大きくなるなど接着剤１０３の厚みが不均一になり、さらに、複数の圧力室１０２の間で、振動板１１０の変位量がばらつくという問題が生じる。

本発明の目的は、流路ユニットと一体化された振動板と圧電層とを接着剤で接合したときに、圧力室上における振動板の変形を抑制して接着剤の厚みが不均一になるのを防止することである。

第１の発明の液体移送装置の製造方法は、その一表面に配置された圧力室を含む、液体流路が形成された流路ユニットと、前記圧力室を覆うように前記流路ユニットの前記一表面に接合される振動板、及び、この振動板に積層される圧電層を含む圧電アクチュエータと、を備えた液体移送装置の製造方法であって、
前記流路ユニットを作製する流路ユニット作製工程と、前記振動板の前記流路ユニットとの接合面と反対側の面の、前記流路ユニットに接合したときに前記圧力室と対向することとなる領域に、凹部を形成する凹部形成工程と、前記振動板を、前記圧力室を覆うように前記流路ユニットの前記一表面に接合する振動板接合工程と、前記振動板の前記流路ユニットとの接合面と反対側の面に、前記凹部を覆うように、且つ、前記振動板との間に接着剤を介在させながら、前記圧電層を設置する圧電層設置工程と、前記圧電層で覆われた前記凹部内を減圧する減圧工程と、前記振動板と前記圧電層のうちの一方を他方に押し付けて、前記接着剤によって前記圧電層を前記振動板に接着する接着工程とを有することを特徴とするものである。

本発明の液体移送装置の製造方法によれば、まず、振動板の、流路ユニットとの接合面と反対側の面の、圧力室と対向することとなる領域に、凹部を形成する。そして、振動板と流路ユニットとを接合して両者を一体化させてから、圧電層と振動板の一方を他方に押し付けて、振動板に圧電層を接着剤で接合する。ここで、振動板と圧電層とを接着する際に、圧電層で覆われた凹部内を減圧することにより、振動板の、圧力室と対向する部分を圧電層側に引き寄せる。これにより、振動板が圧力室側に変形した状態で圧電層が接着されてしまうことが防止されるため、振動板と圧電層の間の、接着剤層の厚みを均一にすることが可能となる。

また、液体移送装置の製造段階において上記の減圧工程を行うために使用された、振動板の凹部は、製造完了後（製品完成後）においては、圧力室と対向する領域における振動板の剛性を低下させるという作用効果を生み出す。従って、本発明の製造方法によって製造された液体移送装置においては、圧電層の圧電歪みに応じて振動板を大きく変形させることができるようになり、圧力室内の液体に効率良く圧力を付与することが可能となる。

第２の発明の液体移送装置の製造方法は、前記第１の発明において、前記接着工程と同時、又は、前記接着工程を行った後に、前記減圧工程を行うことを特徴とするものである。

振動板と圧電層の接着と同時、又は、それらの接着後に、振動板に形成された凹部内の減圧を行うため、圧電層と振動板の間の隙間がなくなり、凹部の減圧時に圧電層と振動板との間から凹部への空気の流入が生じない。そのため、凹部内の減圧を効率よく行うことができるし、また、外部からの空気流入に伴う凹部内への接着剤流入も防止できる。さらに、減圧と同時、又は、減圧よりも先に振動板と圧電層が接着されることで、凹部内の減圧によって生じる虞のある、圧電層と振動板の間の位置ズレも抑制される。

第３の発明の液体移送装置の製造方法は、前記第１又は第２の発明において、前記振動板接合工程の後で、前記圧力室内を加圧する加圧工程をさらに備えていることを特徴とするものである。

このように、振動板を流路ユニットに接合した後に圧力室内を加圧して、振動板の圧力室と対向する部分を圧電層側へ膨らませることにより、振動板が圧力室側に変形した状態で圧電層が接着されてしまうことを確実に防止できる。

第４の発明の液体移送装置の製造方法は、前記第１〜第３の何れかの発明において、前記流路ユニット作製工程において、前記圧力室を複数有する前記流路ユニットを作製し、
前記凹部形成工程において、前記振動板の前記流路ユニットとの接合面と反対側の面に、前記複数の圧力室にそれぞれ対応する複数の前記凹部と、これら複数の凹部を互いに連通させる連通溝と、前記連通溝に連なる１つの減圧口とを形成し、
前記減圧工程において、前記１つの減圧口から吸引を行うことにより、前記複数の凹部内の減圧を同時に行うことを特徴とするものである。

この構成によれば、複数の凹部内の減圧を、１つの減圧口からの吸引によって一度に行うことができるため、減圧工程を効率よく行うことができる。

第５の発明の液体移送装置は、その一表面に配置された複数の圧力室を含む、液体流路が形成された流路ユニットと、前記複数の圧力室を覆うように前記流路ユニットの前記一表面に接合される振動板、及び、この振動板に積層される圧電層を含む圧電アクチュエータとを備え、
前記振動板の前記流路ユニットとの接合面と反対側の面に、前記複数の圧力室とそれぞれ対向する複数の凹部と、これら複数の凹部を互いに連通させる連通溝と、前記連通溝に連なる大気連通口とが形成されていることを特徴とするものである。

本発明の液体移送装置によれば、前述した第１の発明と同様、振動板と圧電層とを接着剤で接合する際に、振動板の変形を抑制して接着剤の厚みを均一にできるという効果が得られる。また、振動板に凹部が形成されることにより、圧力室と対向する領域における振動板の剛性が局所的に低下するため。圧電層の圧電歪みに応じて振動板を大きく変形させることができるようになり、圧力室内のインクに効率良く圧力を付与することが可能となる。

さらに、振動板の変形を促進させるための複数の凹部が、連通溝及び大気連通口を介して、大気に連通している。そのため、凹部内の空間が呼吸できる（大気との間で空気が流動できる）状態となり、この凹部内の圧力を常時大気圧に保つことができる。従って、凹部内空間の圧力変動に起因する、振動板や圧電層の変形、あるいは、応力発生を防止できる。

本発明によれば、流路ユニットと一体化された振動板に圧電層を接着する際に、圧電層で覆われた凹部内を減圧することにより、振動板の、圧力室と対向する部分を圧電層側に引き寄せる。これにより、振動板が圧力室側に変形した状態で振動板と圧電層が接着されてしまうことを防止でき、振動板と圧電層の間の、接着剤層の厚みを均一にすることが可能となる。

次に、本発明の実施の形態について説明する。本実施形態は、ノズルへインクを移送するとともにノズルからインクの液滴を噴射する、液体移送装置の一種であるインクジェットヘッドに、本発明を適用したものである。

図１は、本実施形態に係るインクジェットヘッドを備えたプリンタの概略構成を示す平面図である。図１に示すように、プリンタ１は、一方向に沿って往復移動可能に構成されたキャリッジ２と、このキャリッジ２に搭載されたインクジェットヘッド３、及び、サブタンク４ａ〜４ｄと、インクを貯留するインクカートリッジ６ａ〜６ｄと、インクジェットヘッド３の液滴噴射性能が低下したときに、その性能を回復させるためのメンテナンスユニット７等を備えている。

プリンタ１のプリンタ本体には、水平な一方向（図１の左右方向：走査方向）に平行に延びるとともに、走査方向と直交する紙送り方向に間隔を空けて配置された２本のガイドフレーム１７ａ，１７ｂが設けられており、これら２本のガイドフレーム１７ａ，１７ｂにキャリッジ２が取り付けられている。また、キャリッジ２には無端ベルト１８が連結されている。そして、この無端ベルト１８がキャリッジ駆動モータ１９により走行駆動されることによって、キャリッジ２は、２本のガイドフレーム１７ａ，１７ｂによって案内されつつ、無端ベルト１８の走行に伴って左右方向に移動するようになっている。

このキャリッジ２には、インクジェットヘッド３と４つのサブタンク４ａ〜４ｄが搭載されている。インクジェットヘッド３は、キャリッジ２とともに走査方向に往復移動しつつ、その下面（図１の紙面向こう側の面）に設けられた多数のノズル３４（図２〜図４参照）から、図示しない用紙搬送機構により紙送り方向（図１の下方）に搬送される印刷用紙Ｐにインクの液滴を噴射する。これにより、印刷用紙Ｐに所望の文字や画像等が印刷される。

４つのサブタンク４ａ〜４ｄは走査方向に沿って並べて配置されており、これら４つのサブタンク４ａ〜４ｄは、インクジェットヘッド３の上面に設けられた４つのインク供給口３０（図２参照）にそれぞれ接続されている。また、これら４つのサブタンク４ａ〜４ｄにはチューブジョイント２１が一体的に設けられている。このチューブジョイント２１に連結された可撓性のチューブ１１ａ〜１１ｄを介して、４つのサブタンク４ａ〜４ｄと４つのインクカートリッジ６ａ〜６ｄとがそれぞれ接続されている。

４つのインクカートリッジ６ａ〜６ｄには、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタの、４色のインクがそれぞれ貯留されており、これらのインクカートリッジ６ａ〜６ｄは、ホルダ１０に着脱自在に装着されている。そして、４つのインクカートリッジ６ａ〜６ｄに貯留された４色のインクは、サブタンク４ａ〜４ｄに一時的に貯留された後、インクジェットヘッド３に供給される

メンテナンスユニット７は、走査方向に関するキャリッジ２の移動範囲のうちの、印刷用紙Ｐと対向する印刷領域よりも外側（図１における右側）の領域に配置されている。このメンテナンスユニット７は、ノズル３４の乾燥によるインク増粘や、気泡や塵のインクへの混入によって、インクジェットヘッド３の液滴噴射性能が低下したときに、その噴射性能を回復させるための吸引パージを行うものである。メンテナンスユニット７は、液滴を噴射するインクジェットヘッド３の下面に密着可能なキャップ部材１３と、このキャップ部材１３に接続された吸引ポンプ１４を備えている。

キャップ部材１３は、ブラックインクを噴射するノズル３４を覆う第１キャップ部１３ａと、３色のカラーインク（イエローインク、マゼンタインク、及び、シアンインク）を噴射するノズル３４４０を覆う第２キャップ部１３ｂとを備えている。第１キャップ部１３ａと第２キャップ部１３ｂは、切り替えユニット１５を介して吸引ポンプ１４と接続されており、切り替えユニット１５によって、吸引ポンプ１４の連通先が、第１キャップ部１３ａと第２キャップ部１３ｂの間で切り替えられるようになっている。

液滴噴射性能が低下したために、インクジェットヘッド３がキャリッジ２とともにキャップ部材１３と対向する位置まで移動してきたときには、キャップ部材１３は、図示しないキャップ駆動機構により上方に駆動されて、インクジェットヘッド３の下面に配置されたノズル３４を覆う。そして、ノズル３４がキャップ部材１３で覆われた状態で、吸引ポンプ１４による吸引が実行されることにより、キャップ部材１３内の空間が減圧されて、インクジェットヘッド３内のインクが、ノズル３４からキャップ部材１３へ向けて排出される（吸引パージ）。

次に、インクジェットヘッド３（液体移送装置）について説明する。図２は、図１のインクジェットヘッド３の平面図（上面図）、図３は、図２の部分拡大図である。ただし、図面を分かりやすくするため、図２においては図３では示されている圧力室３３等の詳細なインク流路の図示は省略されている。

図２，図３に示すように、インクジェットヘッド３は、ノズル３４、及び、圧力室３３を含むインク流路が形成された流路ユニット２２と、圧力室３３内のインクに圧力を付与することにより、流路ユニット２２のノズル３４からインクを吐出させる圧電アクチュエータ２３を備えている。

まず、流路ユニット２２について説明する。図２、図３に示すように、流路ユニット２２には、４つのサブタンク４（図１参照）とそれぞれ接続される４つのインク供給口３０と、４つのインク供給口３０にそれぞれ連通するとともに、紙送り方向に延在する４本のマニホールド流路３１と、アパーチャ３２（絞り流路）を介してマニホールド流路３１に接続された複数の圧力室３３と、複数の圧力室３３にそれぞれ連通した複数のノズル３４とを有する。

図４は、図３のIV-IV線断面図である。図４に示すように、流路ユニット２２は、上から順に積層された、キャビティプレート４０、ベースプレート４１、アパーチャプレート４２、サプライプレート４３、マニホールドプレート４４，４５、カバープレート４６、及び、ノズルプレート４７、という、８枚のステンレス鋼等からなる金属プレートで構成されている。

キャビティプレート４０には、４つのインク供給口３０と多数の圧力室３３が形成されている。各圧力室３３は、略楕円形の平面形状を有する。また、このキャビティプレート４０には多数の圧力室３３が紙送り方向に沿って配列されている。また、１本のマニホールド流路３１に対応する２列の圧力室３３の列が１組とされ、１組２列の圧力室３３は１本のマニホールド流路３１とそれぞれ接続されて、同色のインクが供給される。

ベースプレート４１には、各圧力室３３の両端部にそれぞれ連通する連通孔５０，５１が形成されている。また、アパーチャプレート４２には、各圧力室３３に対応するアパーチャ３２と連通孔５２が形成されている。サプライプレート４３には、各圧力室３３に対応する２つの連通孔５３，５４が形成されている。

２枚のマニホールドプレート４４，４５には、４本のマニホールド流路３１と、圧力室３３に対応する連通孔５５，５６が形成されている。４本のマニホールド流路３１には、キャビティプレート４０に形成された４つのインク供給口３０を介して、４つのサブタンク４から４色（ブラック、イエロー、シアン、マゼンタ）のインクがそれぞれ供給される。また、図３に示すように、各マニホールド流路３１は、平面視で、これに対応する１組２列の圧力室３３と重なるように、紙送り方向に延在している。

カバープレート４６には各圧力室３３に対応する連通孔５７が形成されている。また、ノズルプレート４７には、各圧力室３３に対応するノズル３４が多数形成されている。図２、図３に示すように、ノズル３４は、対応するマニホールド流路３１の両側において紙送り方向に沿って２列に配列されており、計８列のノズル列を構成している。また、１本のマニホールド流路３１の両側に配置された、２列のノズル列を構成する複数のノズル３４には、そのマニホールド流路３１から圧力室３３を介してそれぞれ同色のインクが供給され、これらのノズル３４からは同色のインクの液滴が噴射される。

そして、図４に示すように、流路ユニット２２内において、インク供給口３０に連なるマニホールド流路３１が、連通孔５３、アパーチャ３２、及び、連通孔５０を介して圧力室３３に連通し、さらに、この圧力室３３は連通孔５１，５２及び連通孔５４〜５７を介してノズル３４に連通している。つまり、流路ユニット２２には、マニホールド流路３１の出口から圧力室３３を経てノズル３４に至る個別インク流路５８が複数形成されている。

次に、圧電アクチュエータ２３について説明する。圧電アクチュエータ２３は、複数の圧力室３３を覆うようにキャビティプレート４０の上面に配置された振動板６０と、振動板６０の上面に積層された３層の圧電層６１，６２，６３と、３層の圧電層６１，６２，６３を厚み方向に挟むように配置された個別電極６４（６４ａ，６４ｂ）及び共通電極６５（６５ａ，６５ｂ）とを備えている。

図５は、流路ユニット２２に接合された状態における振動板６０の平面図、図６は、図４のVI-VI線断面図である。振動板６０は、ステンレス鋼等の鉄系合金、銅系合金、ニッケル系合金、あるいは、チタン系合金等からなる金属板である。図４、図５に示すように、この振動板６０は、キャビティプレート４０の上面に複数の圧力室３３を覆うように配設された状態で、キャビティプレート４０に接合されている。

この振動板６０の上面の、複数の圧力室３３の中央部と対向する領域には、複数の凹部７０がそれぞれ形成されている。凹部７０は、圧力室３３よりも一回り小さい楕円形の平面形状を有する。このような凹部７０が形成されることによって、圧力室３３と対向する領域において振動板６０の剛性が局所的に低下しており、振動板６０が変形しやすくなっている。また、振動板６０の上面には、複数の圧力室３３にそれぞれ対応した複数の凹部７０を互いに連通させる連通溝７１も形成されている。さらに、連通溝７１には大気連通口７２が１つ接続されている。つまり、複数の圧力室３３にそれぞれ対応する複数の凹部７０は、連通溝７１を介して１つの大気連通口７２に連通している。

３層の圧電層６１〜６３は、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との固溶体であり強誘電体であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を主成分とする圧電材料からなる。これら３層の圧電層６１〜６３は、振動板６０の上面に、複数の圧力室３３を覆うように接着剤で接合されている。但し、図３に示すように、振動板６０の上面に形成された大気連通口７２は圧電層６１〜６３に覆われておらず、常に大気開放状態となっている。これにより、圧電層６１〜６３によって覆われた複数の凹部７０内の空間は、大気連通口７２を介して常時大気に連通した状態となっている。

最上層の圧電層６１の上面には、複数の圧力室３３の中央部とそれぞれ対向する個別電極６４ａが配置されている。また、中央層の圧電層６２と最下層の圧電層６３の間にも、複数の圧力室３３の中央部とそれぞれ対向する個別電極６４ｂが配置されている。これら２種類の個別電極６４ａ，６４ｂは、それぞれ、圧力室３３よりも一回り小さい楕円形の平面形状を有する。また、２種類の個別電極６４ａ，６４ｂは、図示しない領域において上層２枚の圧電層６１，６２を貫通するスルーホールを介して互いに導通している。さらに、図３に示すように、最上層の圧電層６１の上面に配置されている個別電極６４ａにおいては、その一端部（ノズル３４側の端部）が、圧力室３３と対向しない領域まで引き出されて、接点部６６をなしている。そして、複数の個別電極６４ａの接点部６６は、フレキシブルプリント配線板（Flexible Printed Circuit：ＦＰＣ）を介して、図示しないヘッドドライバと接続される。

最上層の圧電層６１と中間層の圧電層６２の間と、最下層の圧電層６３の下面には、それぞれ、複数の圧力室３３の全てと対向する共通電極６５ａ，６５ｂが配置されている。これら２種類の共通電極６５ａ，６５ｂは、図示しない領域において導通し、さらに、常にグランド電位に保持されている。

これにより、３層の圧電層６１〜６３は、圧力室３３と対向する領域において、厚み方向に交互に配置された個別電極６４（６４ａ，６４ｂ）と共通電極６５（６５ａ，６５ｂ）に挟まれた状態となっている。また、３層の圧電層６１〜６３は、個別電極６４と共通電極６５に挟まれた部分において、それぞれ厚み方向に分極されている。

以上の構成を有する圧電アクチュエータ２３の作用について説明する。インクに圧力を付与しないとき（ノズル３４からインクの液滴を吐出させないとき）には、複数の個別電極６４の電位は、図示しないヘッドドライバにより予めグランド電位に保持されている。その状態から、ヘッドドライバにより何れかの個別電極６４に所定の駆動電位が付与されると、駆動電位が付与された個別電極６４とグランド電位に保持された共通電極６５との間に電位差が発生する。従って、３層の圧電層６１，６２，６３のそれぞれにおいて、個別電極６４と共通電極６５とに挟まれた部分に、分極方向と同じ方向（厚み方向）の電界が発生し、圧電層６１〜６３はそれぞれ厚み方向に伸びて面方向に収縮する。そして、これらの圧電層６１〜６３の変形（圧電歪み）に伴って、振動板６０の圧力室３３と対向する部分が圧力室３３側に凸となるように変形する（ユニモルフ変形）。このとき、圧力室３３の容積が減少することから、その内部のインクの圧力が上昇し、この圧力室３３に連通するノズル３４からインクの液滴が噴射される。

ここで、先ほど述べたように、振動板６０の上面の、圧力室３３と対向する領域には凹部７０が形成されていることから、この圧力室３３と対向する領域において振動板６０の剛性が局所的に低下している。従って、個別電極６４に駆動電位が付与されて圧電層６１〜６３に圧電歪みが生じたときの、振動板６０の圧力室３３側への変位量（変形量）が大きくなることから、圧力室３３内のインクに効率良く圧力を付与することができる。

さらに、振動板６０の上面に、複数の圧力室３３に対応して設けられた複数の凹部７０が、連通溝７１及び大気連通口７２を介して、大気に連通している。そのため、凹部７０内が呼吸できる（凹部７０と大気との間で空気が流動できる）ことになり、凹部７０内の圧力が常時大気圧に保たれる。従って、凹部７０内の圧力変動に起因して振動板６０や圧電層６１〜６３に生じる、変形や応力発生を防止できる。

次に、インクジェットヘッド３の製造方法について説明する。図７は、本実施形態のインクジェットヘッド３の製造工程を示す説明図である。尚、図７においては、図面の簡単のため、図６においては示されていた、圧電アクチュエータ２３の個別電極６４ａ，６４ｂと共通電極６５ａ，６５ｂの図示は省略されている。

図７（ａ）に示すように、まず、金属板である振動板６０の上面（流路ユニット２２との接合面と反対側の面）の、流路ユニット２２に接合されたときに複数の圧力室３３と対向することとなる領域に、エッチングやレーザー加工等により複数の凹部７０を形成する（凹部形成工程）。また、このとき、振動板６０の上面に、複数の凹部７０を互いに連通させる連通溝７１、及び、この連通溝７１に連なる１つの大気連通口７２（図２、図３参照：減圧口）も形成しておく。

一方、流路ユニット２２を構成する８枚の金属プレート４０〜４７（詳細には図４参照）には、複数のノズル３４、複数の圧力室３３、４本のマニホールド流路３１等を、エッチング等により形成する。そして、これら８枚のプレート４０〜４７と、前記凹部形成工程において複数の凹部７０が形成された振動板６０とを積層させてから、合計９枚のプレートを接合し、流路ユニット２２の作製と振動板６０の流路ユニット２２（キャビティプレート４０）への接合を同時に行う（流路ユニット作製工程、振動板接合工程）。ここで、９枚のプレートの接合方法としては、例えば、熱硬化性を有するエポキシ系接着剤を用いた接合（接着）や、高温条件下で積層状態のプレートを加圧し、プレート境界面で金属原子を互いに拡散させることでプレート同士を接合する、金属拡散接合などを採用することができる。

次に、図７（ｂ）に示すように３層の圧電層６１〜６３の積層体８０を作製する。具体的には、まず、３層の圧電層６１〜６３となる３枚のグリーンシートの表面に、個別電極６４ａ，６４ｂ又は共通電極６５ａ，６５ｂ（図６参照）をスクリーン印刷法や蒸着法等によって形成する。その後、３枚のグリーンシートを、個別電極６４と共通電極６５とが厚み方向に交互に配置されるように重ね合わせてから焼成することによって、３層の圧電層６１〜６３の積層体８０を作製する。

次に、振動板６０の上面の、複数の凹部７０、連通溝７１、及び、大気連通口７２が形成されていない平坦な領域に、エポキシ系樹脂材料を主な成分とする接着剤８１を塗布する。そして、前述した３層の圧電層６１〜６３の積層体８０を、接着剤８１が塗布された振動板６０の上面に、複数の凹部７０を覆うように位置合わせした状態で設置する（圧電層設置工程）。このとき、振動板６０の上面の、大気連通口７２が形成された領域には積層体８０を配置しないようにして、大気連通口７２が圧電層６１〜６３によって覆われないようにする（図３参照）。また、接着剤８１は、振動板６０に塗布する必要は必ずしもなく、最下層の圧電層６３の下面に塗布してもよい。

その後、図７（ｃ）に示すように、接着剤８１が硬化する所定の温度条件下で、３層の圧電層６１〜６３の積層体８０を振動板６０に押し付ける（又は、振動板６０を積層体８０に押し付ける）ことにより、接着剤８１により、３層の圧電層６１〜６３からなる積層体８０を振動板６０に接着する（接着工程）。

ところで、このように、接着工程において３層の圧電層６１〜６３と振動板６０の一方を他方に押し付けたときには、振動板６０の圧力室３３と対向する部分が、圧力室３３側に凸になるように変形しやすく、その結果、厚みが不均一な状態で接着剤８１が硬化してしまう虞がある。

そこで、振動板６０の上面に形成された複数の凹部７０内を、減圧源としての吸引ポンプ８２を用いて減圧する（減圧工程）。これにより、圧力室３３と対向する領域において振動板６０を圧電層６３側に引き寄せて、振動板６０が圧力室３３側に凸となるように変形するのを防止し、振動板６０と圧電層６３の間の、接着剤８１の厚みを均一にすることが可能になる。

本実施形態における具体的な凹部７０の減圧方法について説明する。先に述べたように、凹部形成工程において、振動板６０の上面に複数の凹部７０を形成するとともに、これら複数の凹部７０を互いに連通させる連通溝７１と、この連通溝７１に連なる大気連通口７２をも同時に形成している。また、大気連通口７２は振動板６０の上面に配置された圧電層６１〜６３によって覆われず、大気開放状態となっている。

その上で、振動板６０の上面の大気連通口７２に吸引ポンプ８２を接続し、吸引ポンプ８２により、１つの大気連通口７２（減圧口）から吸引することで、複数の凹部７０内の減圧を同時に行う。これによれば、多数の凹部７０内の減圧を、１つの減圧口７２からの吸引によって一度に行うことができ、減圧工程を効率よく行うことができる。

尚、上述した減圧工程は、前記接着工程と同時、あるいは、接着工程の直後に行うことが好ましい。この場合には、接着工程における押圧によって、最下層の圧電層６３と振動板６０の間の隙間がほぼ無くなるため、減圧工程時に、圧電層６３と振動板６０との間から凹部７０への空気の流入が生じない。そのため、凹部７０内の減圧を効率よく行うことができるし、また、外部からの空気流入に伴う凹部７０内への接着剤８１流入も防止できる。さらに、減圧と同時、又は、減圧よりも先に振動板６０と圧電層６３が接着されることで、凹部７０内の減圧時に生じる虞のある、圧電層６３と振動板６０の間の位置ズレも抑制される。

次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

１］前記実施形態では、流路ユニット２２を構成するキャビティプレート５０等の複数枚のプレートと振動板６０とを一度に接合することで、流路ユニット２２の作製工程と振動板６０の流路ユニット２２への接合工程を同時に行っているが、先に、流路ユニット２２を構成するプレート同士を接合して流路ユニット２２を作製してから、この流路ユニット２２の上面に振動板６０を接合するというように、別々の工程で行ってもよい。

２］図８（ａ）に示すように、振動板６０を流路ユニット２２に接合した後に、加圧ポンプ９０を用いて圧力室３３内を加圧してもよい（加圧工程）。加圧ポンプ９０は、例えば、図２に示す流路ユニット２２のインク供給口３０に接続され、インク供給口３０からマニホールド流路３１を介して、複数の圧力室３３内を同時に加圧する。あるいは、加圧ポンプ９０が複数のノズル３４に接続されることにより、ノズル３４側から圧力室３３を加圧することも可能である。このように圧力室３３内を加圧することで、図８（ａ）に示すように、振動板６０の圧力室３３と対向する部分が上方（圧電層６１〜６３側）へ膨らむことになる。

振動板６０を上方へ膨らませてから圧電層６１〜６３の積層体８０を振動板６０に接合する工程は、前記実施形態と同じとすることができる。即ち、図８（ｂ）に示すように、振動板６０の上面に接着剤８１を介在させた状態で積層体８０を配置してから、積層体８０を振動板６０に押し付けつつ、振動板６０の上面に形成された凹部７０内を、吸引ポンプ８２を用いて減圧する。

以上のように、振動板６０を流路ユニット２２に接合した後に圧力室３３内を加圧して、振動板６０の圧力室３３と対向する部分を上方へ膨らませてから、圧電層６１〜６３を接着することにより、振動板６０が圧力室３３側に変形した状態で圧電層６１〜６３が接着されてしまうことを確実に防止できる。

尚、図８のように、圧電層６１〜６３の積層体８０を振動板６０に配置する前に圧力室３３内を加圧するのではなく、圧電層６１〜６３を振動板６０の上面に配置してから、３層の圧電層６１〜６３の積層体８０を振動板６０に押し付ける際に、同時に圧力室３３内の加圧を行ってもよい。

４］上記３］で述べた変更形態においては、圧力室３３内の加圧と、振動板６０の上面に形成された凹部７０内の減圧の、両方の工程を行うことによって、振動板６０が圧力室３３側に変形した状態で圧電層６１〜６３が接着されるのを防止しているが、圧力室３３内の加圧のみを行い、凹部７０内の減圧を省略してもよい。さらに、この場合には、凹部７０は、圧電層６１〜６３の接着するための必須の構成ではなくなることから、振動板６０に凹部７０を形成する工程自体を省略することもできる。

３］圧電アクチュエータの圧電層の層数は３枚に限定されるものではなく、圧電アクチュエータが、１枚や２枚の圧電層を有するものであってもよいし、４枚以上の多数の圧電層を有するものであってもよい。

４］前記実施形態では、圧電アクチュエータ２３の作動時に振動板６０に形成された凹部７０内が呼吸することができるように、複数の凹部７０が大気連通口７２を介して大気に連通している。しかし、凹部７０が常時大気に連通していると、外部から凹部７０内へ塵等の異物が侵入し、圧電アクチュエータ２３の作動が阻害されることも考えられる。この点を考慮して、製造段階において、凹部７０内の減圧工程が終了した後に、大気連通口７２を塞ぎ、使用時には複数の凹部７０が大気から遮断されるようにしてもよい。

以上説明した実施形態は、本発明を、印刷用紙にインクを噴射して画像等を記録するインクジェット式のプリンタに適用したものであるが、本発明の適用対象は、このようなプリンタに限られず、様々な種類の液体をその用途に応じて移送する、種々の液体移送装置に本発明を適用することが可能である。

本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドを備えた、プリンタの概略構成を示す平面図である。 インクジェットヘッドの平面図である。 図２のインクジェットヘッドの一部拡大平面図である。 図３のIV-IV線断面図である。 流路ユニットに接合された状態での振動板の平面図である。 図４のVI-VI線断面図である。 インクジェットヘッドの製造工程を示す図であり、（ａ）は凹部形成工程、流路ユニット作製工程、及び、振動板接合工程を示す図、（ｂ）は圧電層設置工程を示す図、（ｃ）は接着工程及び減圧工程を示す図である。 変更形態のインクジェットヘッドの製造工程を示す図であり、（ａ）は加圧工程、及び、圧電層設置工程を示す図、（ｂ）は接着工程及び減圧工程を示す図である。 従来のインクジェットヘッド製造方法における問題点を説明するための図である。

符号の説明

３ インクジェットヘッド
２２ 流路ユニット
２３ 圧電アクチュエータ
３３ 圧力室
６０ 振動板
６１，６２，６３ 圧電層
７０ 凹部
７１ 連通溝
７２ 大気連通口
８１ 接着剤

Claims (5)

1. その一表面に配置された圧力室を含む、液体流路が形成された流路ユニットと、
   前記圧力室を覆うように前記流路ユニットの前記一表面に接合される振動板、及び、この振動板に積層される圧電層を含む圧電アクチュエータと、を備えた液体移送装置の製造方法であって、
   前記流路ユニットを作製する流路ユニット作製工程と、
   前記振動板の前記流路ユニットとの接合面と反対側の面の、前記流路ユニットに接合したときに前記圧力室と対向することとなる領域に、凹部を形成する凹部形成工程と、
   前記振動板を、前記圧力室を覆うように前記流路ユニットの前記一表面に接合する振動板接合工程と、
   前記振動板の前記流路ユニットとの接合面と反対側の面に、前記凹部を覆うように、且つ、前記振動板との間に接着剤を介在させながら、前記圧電層を設置する圧電層設置工程と、
   前記圧電層で覆われた前記凹部内を減圧する減圧工程と、
   前記振動板と前記圧電層のうちの一方を他方に押し付けて、前記接着剤によって前記圧電層を前記振動板に接着する接着工程と、
   を有することを特徴とする液体移送装置の製造方法。
2. 前記接着工程と同時、又は、前記接着工程を行った後に、前記減圧工程を行うことを特徴とする請求項１に記載の液体移送装置の製造方法。
3. 前記振動板接合工程の後で、前記圧力室内を加圧する加圧工程をさらに備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体移送装置の製造方法。
4. 前記流路ユニット作製工程において、前記圧力室を複数有する前記流路ユニットを作製し、
   前記凹部形成工程において、前記振動板の前記流路ユニットとの接合面と反対側の面に、前記複数の圧力室にそれぞれ対応する複数の前記凹部と、これら複数の凹部を互いに連通させる連通溝と、前記連通溝に連なる１つの減圧口とを形成し、
   前記減圧工程において、前記１つの減圧口から吸引を行うことにより、前記複数の凹部内の減圧を同時に行うことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の液体移送装置の製造方法。
5. その一表面に配置された複数の圧力室を含む、液体流路が形成された流路ユニットと、
   前記複数の圧力室を覆うように前記流路ユニットの前記一表面に接合される振動板、及び、この振動板に積層される圧電層を含む圧電アクチュエータとを備え、
   前記振動板の前記流路ユニットとの接合面と反対側の面に、前記複数の圧力室とそれぞれ対向する複数の凹部と、これら複数の凹部を互いに連通させる連通溝と、前記連通溝に連なる大気連通口とが形成されていることを特徴とする液体移送装置。

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