JP2012056288A - 液体吐出ヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バンプの位置ずれや広がりを抑制する。
【解決手段】アクチュエータユニット１７の圧電層の表面１７ａ１には、個別電極１８ａ及び導電性のランド１８ｂが形成されている。ランド１８ｂは円筒状であり、個別電極１８ａの延出部１８ａ２の先端に接続している。ランド１８ｂの中空空間内には、導電性のバンプ１８ｄが収容されている。バンプ１８ｄを介してランド１８ｂとＦＰＣの端子とが接合され、ランド１８ｂを介して個別電極１８ａに駆動電圧が印加される。
【選択図】図９

Description

本発明は、インク等の液体を吐出する液体吐出ヘッド及びその製造方法に関する。

液体吐出ヘッドの一例であるインクジェットヘッドにおいて、ピエゾ方式により吐出口からインクを吐出させる技術が知られている。例えば特許文献１では、圧電層（圧電シート）の表面に形成された個別電極に駆動電圧を印加すると、活性部（圧電層における個別電極と他の電極（共通電極）とで挟まれた部分）が変位する。これにより、個別電極に対向する圧力室の容積が変化し、吐出口（ノズルの開口）からインクが吐出される。個別電極には、導電性のランド（ランド部）が設けられている。ランド上に形成された導電性のバンプを介して、ランドと給電部材（ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit））の端子とが接合される。

特開２００５−３０５８４７号公報（図８）

ところで、バンプは、所望の位置からずれて形成されたり、所望の大きさよりも大きく形成されたりすることがある。即ち、平面視において、バンプの中心とランドの中心とがずれたり、バンプがランドの外縁よりも外側に広がったりすることがある。この場合、活性部の体積が増大し、当該活性部が隣接する活性部に近づくことで、構造的クロストーク（当該活性部の変形が隣接する活性部に影響を及ぼす現象）が顕著化し得る。

本発明の目的は、バンプの位置ずれや広がりを抑制することができる液体吐出ヘッド及びその製造方法を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の第１観点によると、容積が変化する圧力室を経て液体を吐出する吐出口に至る液体流路が形成された流路ユニットと、圧電層、前記圧電層の表面において前記表面と直交する方向に関して前記圧力室に対向して配置された個別電極、及び、前記個別電極に接続し且つ前記表面と直交する方向に突出して形成された導電性のランドを含み、前記ランドを介して前記個別電極に駆動電圧が印加されることにより前記圧力室の容積を変化させる、アクチュエータユニットと、を備え、前記ランドの先端面に、前記ランドと接合し且つ前記駆動電圧が供給される導電性のバンプを収容する穴が開口していることを特徴とする、液体吐出ヘッドが提供される。

本発明の第２観点によると、容積が変化する圧力室を経て液体を吐出する吐出口に至る液体流路が形成された流路ユニットを作製する流路ユニット作製工程と、圧電層、前記圧電層の表面に形成された個別電極、及び、前記個別電極に接続した導電性のランドを含み、前記ランドを介して前記個別電極に駆動電圧が印加されることにより前記圧力室の容積を変化させる、アクチュエータユニットを作製するアクチュエータユニット作製工程であって、前記表面に前記個別電極を形成する個別電極形成工程、及び、前記表面と直交する方向に突出し且つ先端面に穴が開口した前記ランドを形成するランド形成工程を含む、アクチュエータユニット作製工程と、前記表面と直交する方向に関して前記個別電極を前記圧力室に対向させつつ、前記アクチュエータユニットを前記流路ユニットに固定する固定工程と、導電性のバンプを前記穴内に形成するバンプ形成工程と、を備えたことを特徴とする、液体吐出ヘッドの製造方法が提供される。

本発明によると、ランドの先端面に開口した穴にバンプを収容することで、バンプの位置ずれや広がりを抑制することができる。

本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドが適用されるインクジェット式プリンタの内部構造を示す概略側面図である。 インクジェットヘッドの流路ユニット及びアクチュエータユニットを示す平面図である。 図２の一点鎖線で囲まれた領域ＩＩＩを示す拡大図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った部分断面図である。 インクジェットヘッドの縦断面図である。 （ａ）は、アクチュエータユニットの部分断面図である。（ｂ）は、アクチュエータユニットの部分平面図である。（ｃ）は、（ａ）の一点鎖線で囲まれた領域Ｃの拡大図である。 ランド及びダミーランドの配置を示す、アクチュエータユニットの部分平面図である。 インクジェットヘッドの製造方法を示すフロー図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、個別電極形成工程、ランド形成工程、バンプ形成工程が行われるときの平面図及び断面図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

先ず、図１を参照し、本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッド１０が適用されるインクジェット式プリンタ１の全体構成について説明する。

プリンタ１は、直方体形状の筐体１ａを有する。筐体１ａの天板上部には、排紙部３１が設けられている。筐体１ａの内部空間は、上から順に空間Ａ，Ｂ，Ｃに区分できる。空間Ａ及びＢは、排紙部３１に連なる用紙搬送経路が形成された空間である。空間Ａでは、用紙Ｐの搬送と用紙Ｐへの画像の記録が行われる。空間Ｂでは、給紙に係る動作が行われる。空間Ｃには、インク供給源としてのインクカートリッジ４０が収容されている。

空間Ａには、４つのインクジェットヘッド１０、用紙Ｐを搬送する搬送ユニット２１、用紙Ｐをガイドするガイドユニット（後述）等が配置されている。空間Ａの上部には、これらの機構を含めたプリンタ１各部の動作を制御してプリンタ１全体の動作を司るコントローラ１ｐが配置されている。

コントローラ１ｐは、外部から供給された画像データに基づいて、用紙Ｐに画像が記録されるよう、記録に係わる準備動作、用紙Ｐの供給・搬送・排出動作、用紙Ｐの搬送に同期したインク吐出動作、吐出性能の回復維持動作（メンテナンス動作）等を制御する。

コントローラ１ｐは、演算処理装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）に加えて、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory：不揮発性ＲＡＭを含む）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit ）、Ｉ／Ｆ（Interface）、Ｉ／Ｏ（Input/Output Port）等を有する。ＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプログラム、各種固定データ等が記憶されている。ＲＡＭには、プログラム実行時に必要なデータ（例えば画像データ）が一時的に記憶される。ＡＳＩＣでは、画像データの書き換え、並び替え等（信号処理や画像処理）が行われる。Ｉ／Ｆは、上位装置とのデータ送受信を行う。Ｉ／Ｏは、各種センサの検出信号の入力／出力を行う。

各ヘッド１０は、主走査方向に長尺な略直方体形状を有するラインヘッドである。４つのヘッド１０は、副走査方向に所定ピッチで並び、ヘッドフレーム３を介して筐体１ａに支持されている。ヘッド１０は、流路ユニット１２、８つのアクチュエータユニット１７（図２参照）、及びリザーバユニット１１を含む。画像記録に際して、４つのヘッド１０の下面（吐出面１０ａ）からはそれぞれマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックのインクが吐出される。ヘッド１０のより具体的な構成については後に詳述する。

搬送ユニット２１は、図１に示すように、ベルトローラ６，７及び両ローラ６，７間に巻回されたエンドレスの搬送ベルト８に加え、搬送ベルト８の外側に配置されたニップローラ４及び剥離プレート５、搬送ベルト８の内側に配置されたプラテン９等を有する。

ベルトローラ７は、駆動ローラであって、搬送モータ（図示せず）の駆動により回転し、図１中時計回りに回転する。ベルトローラ７の回転に伴い、搬送ベルト８が図１中の太矢印方向に走行する。ベルトローラ６は、従動ローラであって、搬送ベルト８が走行するのに伴って、図１中時計回りに回転する。ニップローラ４は、ベルトローラ６に対向配置され、上流側ガイド部（後述）から供給された用紙Ｐを搬送ベルト８の外周面８ａに押さえつける。剥離プレート５は、ベルトローラ７に対向配置され、用紙Ｐを外周面８ａから剥離して下流側ガイド部（後述）へと導く。プラテン９は、４つのヘッド１０に対向配置され、搬送ベルト８の上側ループを内側から支える。これにより、外周面８ａとヘッド１０の吐出面１０ａとの間に、画像記録に適した所定の間隙が形成される。

ガイドユニットは、搬送ユニット２１を挟んで配置された、上流側ガイド部及び下流側ガイド部を含む。上流側ガイド部は、２つのガイド２７ａ，２７ｂ及び一対の送りローラ２６を有する。当該ガイド部は、給紙ユニット１ｂ（後述）と搬送ユニット２１とを繋ぐ。下流側ガイド部は、２つのガイド２９ａ，２９ｂ及び二対の送りローラ２８を有する。当該ガイド部は、搬送ユニット２１と排紙部３１とを繋ぐ。

空間Ｂには、給紙ユニット１ｂが配置されている。給紙ユニット１ｂは、給紙トレイ２３及び給紙ローラ２５を有し、給紙トレイ２３が筐体１ａに対して着脱可能である。給紙トレイ２３は、上方に開口する箱であり、複数種類のサイズの用紙Ｐを収納する。給紙ローラ２５は、給紙トレイ２３内で最も上方にある用紙Ｐを送り出し、上流側ガイド部に供給する。

上述したように、空間Ａ及びＢに、給紙ユニット１ｂから搬送ユニット２１を介して排紙部３１に至る用紙搬送経路が形成されている。記録指令に基づいて、コントローラ１ｐは、給紙ローラ２５用の給紙モータ（図示せず）、各ガイド部の送りローラ用の送りモータ（図示せず）、搬送モータ等を駆動する。給紙トレイ２３から送り出された用紙Ｐは、送りローラ２６によって、搬送ユニット２１に供給される。用紙Ｐが各ヘッド１０の真下を副走査方向に通過する際、順に吐出面１０ａからインクが吐出されて、用紙Ｐ上にカラー画像が記録される。インクの吐出動作は、用紙センサ３２からの検出信号に基づいて行われる。用紙Ｐは、その後剥離プレート５により剥離され、２つの送りローラ２８によって上方に搬送される。さらに用紙Ｐは、上方の開口３０から排紙部３１に排出される。

ここで、副走査方向とは、搬送ユニット２１による用紙Ｐの搬送方向と平行な方向であり、主走査方向とは、水平面に平行且つ副走査方向と直交する方向である。

空間Ｃには、インクユニット１ｃが筐体１ａに対して着脱可能に配置されている。インクユニット１ｃは、カートリッジトレイ３５、及び、トレイ３５内に並んで収納された４つのカートリッジ４０を有する。各カートリッジ４０は、インクチューブ（図示せず）を介して、対応するヘッド１０にインクを供給する。

次に、図２〜図５を参照し、ヘッド１０の構成についてより詳細に説明する。なお、図３では、アクチュエータユニット１７の下側にあって点線で示すべき圧力室１６及びアパーチャ１５を実線で示している。

図５に示すように、ヘッド１０は、流路ユニット１２、アクチュエータユニット１７、リザーバユニット１１、及び基板６４が積層した積層体である。このうち、アクチュエータユニット１７、リザーバユニット１１、及び基板６４が、流路ユニット１２の上面１２ｘとカバー６５とにより形成される空間に収容されている。当該空間内において、ＦＰＣ（平型柔軟基板）５０が、アクチュエータユニット１７と基板６４とを電気的に接続している。ＦＰＣ５０には、ドライバＩＣ５７が実装されている。

カバー６５は、図５に示すように、トップカバー６５ａ及びアルミ製のサイドカバー６５ｂを含む。カバー６５は、下方に開口する箱であり、流路ユニット１２の上面１２ｘに固定されている。ドライバＩＣ５７は、サイドカバー６５ｂの内面に当接し、カバー６５ｂと熱的に結合している。なお、当該熱的結合を確実にするため、ドライバＩＣ５７は、リザーバユニット１１の側面に固定された弾性部材（例えばスポンジ）５８によってサイドカバー６５ｂ側に付勢されている。

リザーバユニット１１は、４枚の金属プレート１１ａ〜１１ｄを互いに接着した積層体である。リザーバユニット１１の内部には、インク溜りのリザーバ７２を含むインク流路が形成されている。当該インク流路の一端はチューブ等を介してカートリッジ４０に接続し、他端は流路ユニット１２に接続している。プレート１１ｄの下面には、図５に示すように、凹凸が形成されており、凹部によってプレート１１ｄと上面１２ｘとの間に空間が形成されている。アクチュエータユニット１７は、ＦＰＣ５０の上方に若干の間隙を残して、当該空間内で上面１２ｘに固定されている。プレート１１ｄには、インク流出流路７３が形成されている。当該流路７３は、プレート１１ｄの下面の凸部の先端面（即ち、上面１２ｘとの接合面）に開口している。

流路ユニット１２は、略同一サイズの矩形状の９枚の金属プレート１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ，１２ｇ，１２ｈ，１２ｉ（図４参照）を互いに接着した積層体である。図２に示すように、流路ユニット１２の上面１２ｘには、開口１２ｙが形成されており、それぞれインク流出流路７３の開口７３ａに接続している。流路ユニット１２の内部には、開口１２ｙから吐出口１４ａに繋がるインク流路が形成されている。当該インク流路は、図２、図３、及び図４に示すように、開口１２ｙを一端に有するマニホールド流路１３、マニホールド流路１３から分岐した副マニホールド流路１３ａ、及び、副マニホールド流路１３ａの出口から圧力室１６を経て吐出口１４ａに至る個別流路１４を含む。

個別流路１４は、吐出口１４ａ毎に形成されており、図４に示すように、流路抵抗調整用の絞りとして機能するアパーチャ１５、及び、上面１２ｘに開口した圧力室１６を含む。圧力室１６は、図３に示すように、それぞれ略菱形形状であり、上面１２ｘでマトリクス状に配置されることで、平面視で略台形領域を占める計８つの圧力室群を構成している。吐出口１４ａも、圧力室１６と同様、吐出面１０ａでマトリクス状に配置されることで、平面視で略台形領域を占める計８つの吐出口群を構成している。圧力室群と吐出群とは個別に対応しており、平面視で１つの圧力室群が１つの吐出群に重なっている。

アクチュエータユニット１７は、図２に示すように、それぞれ台形の平面形状を有し、上面１２ｘにおいて２列の千鳥状に配置されている。各アクチュエータユニット１７は、図３に示すように、圧力室群（吐出口群）の占める台形領域上に配置されている。

ＦＰＣ５０は、アクチュエータユニット１７毎に設けられており、対応するアクチュエータユニット１７の各電極に対応する配線及び端子を有する。配線はそれぞれドライバＩＣ５７の出力端子と接続されている。ＦＰＣ５０は、コントローラ１ｐ（図１参照）による制御の下、基板６４で調整されたデータをドライバＩＣ５７に伝達し、ドライバＩＣ５７で生成された各駆動信号をアクチュエータユニット１７の各電極に伝達する。駆動信号は、各電極（個別電極）に対し、選択的に印加される。

次に、図６及び図７を参照し、アクチュエータユニット１７の構成について説明する。

アクチュエータユニット１７は、図６（ａ）に示すように、３つの圧電層１７ａ，１７ｂ，１７ｃの積層体を有する。圧電層１７ａ，１７ｂ，１７ｃは共に、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックスからなるシート状部材である。圧電層１７ａは、これらの積層方向と同じ方向に分極されている。

圧電層１７ａ，１７ｂ，１７ｃは、圧電層１７ａの表面１７ａ１（圧電層１７ｂと反対側の面）と直交する方向から見て（即ち、平面視で）、同一のサイズ及び形状（１のアクチュエータユニット１７を画定する台形形状）を有する。即ち、１のアクチュエータユニット１７は１の圧力室群に含まれる多数の圧力室１６に対向しつつこれらに跨って配置され、圧電層１７ｃが１の圧力室群に含まれる全ての圧力室１６を封止している。本実施形態において、圧電層１７ａ，１７ｂ，１７ｃは略同じ厚みを有する。

表面１７ａ１には、圧力室１６にそれぞれ対向する位置に、多数の個別電極１８ａが形成されている。圧電層１７ａとその下側の圧電層１７ｂとの間、及び、圧電層１７ｂとその下側の圧電層１７ｃとの間には、それぞれ共通電極１９及び金属層２０が形成されている。圧電層１７ｃの下面には電極が形成されていない。共通電極１９は圧電層１７ｂの上面全体に亘って形成され、金属層２０も圧電層１７ｃの上面全体に亘って形成されている。これら電極１８ａ（後述のランド１８ｂ及びバンプ１８ｄは除く）、電極１９及び金属層２０は共に、Ａｕ（金）からなり、略１μｍの厚みを有する。なお、金属層２０は、平面視で台形のアクチュエータユニット１７の角部において、スルーホールを介して共通電極１９と接続されている。金属層２０は、共通電極１９と共に、１のアクチュエータユニット１７に対応する全ての圧力室１６に共通の定電位電極として機能する。

個別電極１８ａは、圧力室１６と同様、複数の行及び複数の列を形成するようマトリクス状に配置されている。各個別電極１８ａは、図６（ｂ）に示すように、主部１８ａ１、延出部１８ａ２、ランド１８ｂ、及びバンプ１８ｄの４つの部分から構成されている。主部１８ａ１は、圧力室１６よりもサイズが一回り小さい。主部１８ａ１は、平面視で圧力室１６の輪郭に内包され、圧力室１６と相似の略菱形形状である。

延出部１８ａ２は、表面１７ａ１に沿って、圧力室１６の外側領域まで延びている。延出部１８ａ２は、主部１８ａ１の一方の鋭角部から延出した枠状の部分であり、図９（ａ）に示すように、主部１８ａ１の鋭角部の先端と、他の３つの辺とから構成されている。主部１８ａ１に関して、長い対角線に重なる仮想線Ａと短い対角線に重なる仮想線Ｂとを想定したとき、２つの辺１８ａ２ｘが、仮想線Ａを挟んで対称の位置にあり、仮想線Ａに沿って直線状に延びている。１つの辺１８ａ２ｙは、仮想線Ｂに平行な直線状の部分であり、仮想線Ａを跨ぐ。２つの辺１８ａ２ｘの主部１８ａ１と反対側で、１つの辺１８ａ２ｙが、２つの辺１８ａ２ｘの端部同士を接続している。これら３つの辺１８ａ２ｘ，１８ａ２ｙと主部１８ａ１の鋭角部とによって、貫通孔１８ａ２ｚが画定されている。換言すると、延出部１８ａ２は、その外縁（辺１８ａ２ｘ，１８ａ２ｙ）以外の部分に貫通孔１８ａ２ｚを有する。

ランド１８ｂは、導電性の円環状壁であり、延出部１８ａ２の先端上に配置されている。円環状壁は、図６（ｂ）に示すように、ランド１８ｂの中央の穴１８ｂ１を画定している。ランド１８ｂ全体は、平面視で圧力室１６と対向しない。ランド１８ｂは、Ａｇ−Ｐｄ（銀パラジウム）で形成され、外径略１３０μｍ・表面１７ａ１からの高さ略１０μｍである。ランド１８ｂは、全体として高さが揃っている。詳細には、ランド１８ｂの積層方向の厚みは、延出部１８ａ２と重なっていない部分で略１０μｍ、延出部１８ａ２と重なっている部分で略９μｍ（個別電極１８ａの厚み略１μｍを引いた高さ）となっている。

バンプ１８ｄは、ＦＰＣ５０との接続端子であり、図６（ｃ）に示すように、ランド１８ｂの穴１８ｂ１内に収容されている。バンプ１８ｄは、Ａｇ（銀）又はＡｇ−Ｐｄ（銀パラジウム）で形成され、ランド１８ｂの先端面から半球状に突出している。バンプ１８ｄの表面１７ａ１からの高さは略４０〜５０μｍである。バンプ１８ｄは、ランド１８ｂの内壁面及び延出部１８ａ２の先端と、電気的に接続されている。

共通電極１９及び金属層２０は、１のアクチュエータユニット１７に対応する全圧力室１６に共通の電極であり、それぞれ圧電層１７ｂ，１７ｃの全面に亘って形成されている。表面１７ａ１には、ランド１８ｂに加え、ランド１８ｂと同じ材料からなり且つランド１８ｂと略同じ形状及びサイズの、共通電極１９及び金属層２０用のランド１８ｃ（図３参照）が形成されている。ランド１８ｃは、表面１７ａ１において、台形の上底及び下底近傍に配置されている。ランド１８ｃは、バンプ１８ｄを介してＦＰＣ５０の端子と接続され、常に接地電位に保持される。

圧電層１７ａは電極１８ａ，１９に挟まれた部分に活性部を有する。活性部は、ｄ_３１、ｄ_３３、ｄ_１５から選らばれる少なくとも１つの振動モード（本実施形態ではｄ_３１）で変位する。圧電層１７ｂ，１７ｃにおける活性部に対向する部分は非活性部である。即ち、アクチュエータユニット１７は、圧力室１６毎に、ユニモルフタイプの圧電型アクチュエータを含む。各圧電型アクチュエータは、１層の活性部と２層の非活性部との積層体であり、独立して変形可能である。アクチュエータユニット１７は、ＦＰＣ５０から個別電極１８ａに駆動電圧が印加されることで、圧電型アクチュエータが対応する圧力室１６の容積を変化させ、圧力室１６内のインクにエネルギーを付与する。

表面１７ａ１には、個別電極１８ａ及びランド１８ｃの他、個別電極１８ａから離隔した位置に、多数のダミーランド１８ｅが形成されている（図７参照）。ダミーランド１８ｅは、１の主部１８ａ１に関して、図７に示すようにランド１８ｂと対称な位置に配置されている。図７に示すように、個別電極１８ａが、短い対角線方向に沿って交互に等間隔で配置して電極列を構成し、ランド１８ｂが隣接電極列内の２つの個別電極に挟まれている。そのため、１の主部１８ａ１に着目すると、３つのランド１８ｂと３つのダミーランド１８ｅとが当該主部１８ａ１を取り囲んでいる。換言すると、これら３つのランド１８ｂと３つのダミーランド１８ｅとがそれぞれ頂点をなす六角形の領域の中央に、主部１８ａ１が配置されている。なお、ダミーランド１８ｅは、ランド１８ｂと同じ材料で形成され、その形状及びサイズも同じである。しかしダミーランド１８ｅは、その穴内にバンプが配置されていない点で、ランド１８ｂと異なる。即ちダミーランド１８ｅはＦＰＣ５０の端子と接続されない。

次に、図８を参照し、ヘッド１０の製造方法について説明する。

先ず、流路ユニット１２、アクチュエータユニット１７のうちバンプ１８ｄを除いたもの（以下、これを「アクチュエータユニット前駆体」と称す。ただし、図７では説明の都合上、Ｓ２を「アクチュエータユニット作製」としている。）、及びリザーバユニット１１を別々に作製する（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）。これら工程Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は、独立して行われるものであり、いずれの工程を先に行ってもよく、並行して行ってもよい。

Ｓ１では、９枚の金属プレートにそれぞれ貫通孔を形成して、プレート１２ａ〜１２ｉを準備する。そしてこれらプレート１２ａ〜１２ｉを互いに位置合わせしつつ積層して接合することで、流路ユニット１２を作製する。接合は、エポキシ系接着剤を介する方法で行われるが、金属接合のように接着剤を用いない方法で行ってもよい。

Ｓ２では、８つのアクチュエータユニット前駆体を作製する。
先ず、圧電層１７ａ，１７ｂ，１７ｃとなる、３枚の圧電セラミックスのグリーンシートを用意する。これらのうち２枚の（圧電層１７ｂ，１７ｃとなる）グリーンシート上にそれぞれ、Ａｕペーストを共通電極１９及び金属層２０のパターンにスクリーン印刷する。そして、印刷のない圧電層１７ａ用グリーンシートの下に、Ａｕの共通電極パターンを挟むようにして圧電層１７ｂ用グリーンシートを重ね、さらにこの下にＡｕの金属層パターンを挟むようにして圧電層１７ｃ用グリーンシートを重ねる。こうして得られた積層体を、公知のセラミックスと同様に脱脂して焼成する。このとき、３枚のグリーンシートが圧電層１７ａ，１７ｂ，１７ｃとなり、Ａｕペーストが共通電極１９及び金属層２０となる（Ｓ２１）。Ｓ２１の後、表面１７ａ１に、Ａｕペーストを個別電極１８ａのパターンにスクリーン印刷する。そして当該Ａｕペーストを焼成し、表面１７ａ１に主部１８ａ１及び延出部１８ａ２を形成する（Ｓ２２：図９（ａ）参照）。Ｓ２２の後、各延出部１８ａ２の先端上にＡｇ−Ｐｄペーストを印刷し、表面１７ａ１と直交する方向に突出した円筒状のランド１８ｂを形成する（Ｓ２３：図９（ｂ）参照）。このとき同時に、共通電極１９及び金属層２０用のランド１８ｃ及びダミーランド１８ｅも、表面１７ａ１の所定位置に形成する。各ランド１８ｂ，１８ｃ，１８ｅは、所定温度で焼成される。このようにして、アクチュエータユニット前駆体を作製する。

Ｓ３では、４枚の金属プレートにそれぞれ貫通孔や凹部を形成して、金属プレート１１ａ〜１１ｄを準備する。そしてこれらプレート１１ａ〜１１ｄを互いに位置合わせしつつ積層して接合することで、リザーバユニット１１を作製する。接合の方法は、流路ユニット１２と同様である。

次いで、Ｓ１で作製した流路ユニット１２に、Ｓ２で作製した８つのアクチュエータユニット前駆体を、平面視で主部１８ａ１を圧力室１６に対向させつつ、固定する（Ｓ４）。固定は、エポキシ系接着剤を介して行われる。

Ｓ４の後、各ランド１８ｂ，１８ｃの穴１８ｂ１内に、Ａｇ又はＡｇ−Ｐｄのペーストを塗布することで、バンプ１８ｄを形成する（Ｓ５：図９（ｃ）参照）。このときバンプ１８ｄは、例えば穴１８ｂ１の領域以外を覆うマスクを使用して、形成される。このようにしてアクチュエータユニット前駆体にバンプ１８ｄを形成することで、アクチュエータユニット１７が完成する。

Ｓ５の後、アクチュエータユニット１７のそれぞれにＦＰＣ５０を接続する（Ｓ６）。ＦＰＣ５０の一端近傍には、多数の端子が形成されている。このとき、ＦＰＣ５０の一端近傍をアクチュエータユニット１７上に配置して加圧しつつ、各端子と対応するバンプ１８ｄとを接合する。このとき、ＦＰＣ５０は、各端子とランド１８ｂ，１８ｃとの接合部分以外において、表面１７ａ１と略５０μｍの間隙を介して対向する。これにより、アクチュエータユニット１７の各圧電アクチュエータの自由な変形が確保される。

Ｓ６の後、Ｓ３で作製したリザーバユニット１１を、流路ユニット１２に固定する（Ｓ７）。その後、ＦＰＣ５０と基板６４とをコネクタ６４ａを介して電気的に接続する工程、流路ユニット１２とでリザーバユニット１１及びアクチュエータユニット１７とを取り囲むようにサイドカバー６５ｂ及びトップカバー６５ａを組み付ける工程等を経て、ヘッド１０が完成する。

以上に述べたように、本実施形態のヘッド１０及びその製造方法によると、ランド１８ｂの先端面に開口した穴１８ｂ１にバンプ１８ｄを収容することで、バンプ１８ｄの位置ずれや広がりを抑制することができる。ひいては、構造的クロストークの均一化及び低減が実現される。

しかも、ランド１８ｂ自体に穴１８ｂ１が形成されているので、穴が形成された他の部材を追加的に設ける必要がなく、構成の簡素化及び製造の容易化が実現される。

ランド１８ｂの穴１８ｂ１を画定する側壁（円筒状の側壁）が、バンプ１８ｄを全周に亘って包囲している。これにより、バンプ１８ｄが穴１８ｂ１から漏出するのが防止され、バンプ１８ｄの広がりをより確実に抑制することができる。

穴１８ｂ１がランド１８ｂの底面まで貫通している。即ち、ランド１８ｂが筒状である。これにより、ランド１８ｂを容易に形成することができる。また、穴１８ｂ１がランド１８ｂの底面まで貫通していない場合に比べ、バンプ１８ｄをより確実に穴１８ｂ１内に収容することができる。

延出部１８ａ２が、その外縁以外の部分に貫通孔１８ａ２ｚを有する。これにより、延出部１８ａ２の面積を低減することができると共に、構造的クロストークをより一層効果的に抑制することができる。

ランド１８ｂと同じ形状及びサイズのダミーランド１８ｅを設けたことで、各ランド１８ｂ，１８ｅが同じ高さとなり、アクチュエータユニット１７を流路ユニット１２に固定する際、各ランド１８ｂ，１８ｅを介して個別電極１８ａの周囲に均等な圧力を付加することができる。接着剤の厚みが場所によらず均一になるため、各圧電型アクチュエータの変形性能も均一化する。また、アクチュエータユニット１７自体も破損し難くなる。

ダミーランド１８ｅの穴にはバンプ１８ｄが収容されない。ダミーランド１８ｅの穴にバンプ１８ｄが収容されていると、ランド１８ｂとＦＰＣ５０の端子とを接合する際にＦＰＣ５０の配線の損傷が生じることがあるが、本実施形態によればこの問題を軽減することができる。

バンプ１８ｄの表面１７ａ１からの高さが、ランド１８ｂの表面１７ａ１からの高さ以上である（図６（ｃ）参照）。これにより、バンプ１８ｄを介したランド１８ｂと端子との接合を容易且つ確実に行うことができる。

表面１７ａ１に共通電極１９や金属層２０にまで到達したクラックが形成されている場合に、バンプ１８ｄが位置ずれや広がりによって当該クラック上に配置されると、マイグレーション現象（バンプ１８ｄを構成する金属イオンが電界に沿って移動する現象）により、個別電極１８ａと共通電極１９や金属層２０とが短絡し得る。この現象は、本実施形態のようにバンプ１８ｄがＡｇを含む材料からなる場合に生じ易い。しかし本実施形態によれば、バンプ１８ｄがＡｇを含む材料からなる場合でも、バンプ１８ｄを穴１８ｂ１に収容することで、バンプ１８ｄの位置ずれや広がりが抑制されるため、上記のような短絡を防止することができる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。

圧電層は、複数の圧力室に亘って延在することに限定されず、圧力室毎に個別に設けられてもよい。
アクチュエータユニットに含まれる圧電層の数は任意である。

ランドは、Ａｇ−Ｐｄ以外の任意の導電性材料からなってよい。
ランドの形状やサイズは任意であり、例えば平面形状は、円形の他、楕円形、三角形等の多角形であってよい。また、ランドの圧電層表面からの高さは、全体として揃っていなくてもよく、また、バンプの高さより高くてもよい。
ランドは、圧力室に対向する位置に配置されてもよい。
穴は、ランドの先端面に開口している限りは、ランドの底面まで貫通していなくてよい。即ち、ランドは筒状でなくてよい。例えば、柱状のランドの先端面に穴を構成する凹部が形成されてよい。また、ランドの穴を画定する側壁がバンプを全周に亘って包囲しなくてもよい（例えば、当該側壁の一部に切欠があったり、平面視において側壁が半円弧状であったりしてよい）。
共通電極用のランドの表面における位置は任意であり、また、共通電極用ランドは表面に形成されることに限定されない。また、共通電極用ランドの先端面にはバンプを収容する穴が開口していなくてよい。

ダミーランドの穴にバンプが収容されてもよい。
ダミーランドの形状及びサイズは、個別電極用のランドと同じでなくてもよい。
圧電層の表面に、ダミーランドが形成されていなくてもよい。

個別電極や共通電極の形状、サイズ、数等も任意である。
延出部の貫通孔は１に限定されず、２以上であってもよい。延出部が貫通孔を有さなくてもよい。

ダミーランド１８ｅの穴には、本実施形態では導電性のバンプが配置されていないが、ランド１８ｂ，１８ｃと同様、バンプ１８ｄが配置されてもよい。このとき表面１７ａ１からのバンプの高さは、各ランド１８ｂ，１８ｃ，１８ｅにおいて同じであってよい。こうすることで、アクチュエータユニット１７にＦＰＣ５０を固定する際に、各バンプを介して、アクチュエータユニット１７における個別電極１８ａの周囲に均等な圧力が付加される。これにより、圧力の集中が緩和され、アクチュエータユニット１７の破損を抑制することができる。

バンプは、Ａｇ又はＡｇ−Ｐｄ以外の任意の導電性材料（例えばＡｕ）からなってよい。
バンプ形成工程（Ｓ５）は、固定工程（Ｓ４）の後に行っても前に行ってもよい。
共通電極１９や金属層２０は、Ａｕ以外の任意の導電性材料（例えばＡｇ又はＡｇ−Ｐｄ）からなってよい。

本発明に係る液体吐出ヘッドは、プリンタに限定されず、ファクシミリやコピー機等の液体吐出装置に適用可能である。また、液体吐出装置に適用される液体吐出ヘッドの数は４に限定されず、１以上であればよい。液体吐出ヘッドは、ライン式に限定されず、シリアル式でもよい。さらに、本発明に係る液体吐出ヘッドは、インク以外の液体を吐出してもよい。

１ インクジェット式プリンタ
１０ インクジェットヘッド（液体吐出ヘッド）
１２ 流路ユニット
１４ 個別流路（液体流路）
１４ａ 吐出口
１６ 圧力室
１７ アクチュエータユニット
１７ａ，１７ｂ 圧電層
１７ａ１ 圧電層の表面
１８ａ 個別電極
１８ａ１ 主部
１８ａ２ 延出部
１８ａ２ｚ 貫通孔
１８ｂ ランド
１８ｂ１ 穴
１８ｄ バンプ
１８ｅ ダミーランド

Claims (8)

1. 容積が変化する圧力室を経て液体を吐出する吐出口に至る液体流路が形成された流路ユニットと、
   圧電層、前記圧電層の表面において前記表面と直交する方向に関して前記圧力室に対向して配置された個別電極、及び、前記個別電極に接続し且つ前記表面と直交する方向に突出して形成された導電性のランドを含み、前記ランドを介して前記個別電極に駆動電圧が印加されることにより前記圧力室の容積を変化させる、アクチュエータユニットと、を備え、
   前記ランドの先端面に、前記ランドと接合し且つ前記駆動電圧が供給される導電性のバンプを収容する穴が開口していることを特徴とする、液体吐出ヘッド。
2. 前記ランドの前記穴を画定する側壁が、前記バンプを全周に亘って包囲していることを特徴とする、請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記穴が前記ランドの底面まで貫通していることを特徴とする、請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記個別電極が、前記表面と直交する方向に関して前記圧力室に対向する主部、及び、前記主部から前記表面に沿って延出し且つ前記ランドが形成された延出部を有し、
   前記延出部が、その外縁以外の部分に貫通孔を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記表面において前記個別電極及び前記ランドから離隔した位置に、前記ランドと同じ形状及びサイズで且つ前記駆動電圧が印加されないダミーランドが形成されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記ダミーランドの穴には前記バンプが収容されないことを特徴とする、請求項５に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記バンプの前記表面からの高さが、前記ランドの前記表面からの高さ以上であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
8. 容積が変化する圧力室を経て液体を吐出する吐出口に至る液体流路が形成された流路ユニットを作製する流路ユニット作製工程と、
   圧電層、前記圧電層の表面に形成された個別電極、及び、前記個別電極に接続した導電性のランドを含み、前記ランドを介して前記個別電極に駆動電圧が印加されることにより前記圧力室の容積を変化させる、アクチュエータユニットを作製するアクチュエータユニット作製工程であって、前記表面に前記個別電極を形成する個別電極形成工程、及び、前記表面と直交する方向に突出し且つ先端面に穴が開口した前記ランドを形成するランド形成工程を含む、アクチュエータユニット作製工程と、
   前記表面と直交する方向に関して前記個別電極を前記圧力室に対向させつつ、前記アクチュエータユニットを前記流路ユニットに固定する固定工程と、
   導電性のバンプを前記穴内に形成するバンプ形成工程と、
   を備えたことを特徴とする、液体吐出ヘッドの製造方法。

Images