JP4603762B2 - Inkjet head manufacturing method - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録媒体にインクを吐出して記録を行うインクジェットヘッドの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、インクジェットヘッドとしては、複数の圧力室が表面に沿って設けられた流路部材と、電圧が印加されることにより変形する圧電部材とを、接着剤で貼り合わせたものが知られている。
【０００３】
例えば、フレキシブルプリントケーブルと電気的に接合するための表面電極が上面の長辺縁に沿って設けられたセラミックス製の圧電アクチュエータ（圧電部材）と、多数の圧力室が長辺方向に沿って配設された金属板製のキャビティプレート（流路部材）とを、圧電アクチュエータの下面（表面電極が設けられた面の裏面）とキャビティプレートの圧力室が設けられた面とを向かい合わせた状態で接着剤で貼り合わせるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２５４６３４号公報（第４−８頁、第２図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、セラミックス製の圧電部材は寸法精度が低いため、流路部材と良好に貼り合わせる際には、その圧電部材と流路部材とを接着剤を挟んで重ね合わせた状態で、非常に強い力で加圧する必要がある。
【０００６】
しかしながら、圧電部材に対して外部から接着用の圧力を加える加圧用部材は、圧電部材の表面電極に当接した状態で圧電部材を押圧することとなるため、圧電部材に対する加圧力は表面電極の形成されている部分に集中する。その結果、表面電極の形成されていない部分では、接着が不十分となって圧力室間にインクのリークが生じたり、接着剤の厚みが厚くなり過ぎたりすることがあり、インクの吐出性能を低下させる原因となっていた。
【０００７】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、圧電部材と流路部材とを良好に貼り合わせることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法は、インク供給源、吐出ノズル及び前記吐出ノズルに接続される複数の圧力室が表面に沿って設けられた流路部材と、流路部材の上記表面に接着された状態で電気的に駆動されることにより圧力室の容積を変化させる板状の圧電部材とを有するインクジェットヘッドを製造するためのものである。そして、本製造方法は、流路部材と圧電部材とを加熱することによって接着する接着剤を挟んだ状態で圧電部材が複数の圧力室に跨って配置されるように加圧接着する接着工程と、接着工程よりも前に行われる工程であって、圧電部材における接着工程によって流路部材と接触する側の面の裏面に導電膜を形成する導電膜形成工程と、接着工程よりも後に、流路部材に圧力室を形成する工程と同一工程で形成された認識マークを基準にして導電膜を部分的に除去することにより、各圧力室に対応して設けられ圧電部材を駆動するための電極及び電極と同じ厚みのスペーサ部材に分離する分離工程とを含み、前記接着工程が、ヒータを内蔵しかつ平らな押圧面を有する加圧用部材により前記導電膜形成工程により形成された導電膜形成面を加熱及び押圧することを特徴としている。
【０００９】
このような請求項１のインクジェットヘッドの製造方法によれば、接着工程において、圧電部材に対して外部から接着用の圧力を加える加圧用部材は、圧電部材のスペーサに当接した状態で圧電部材を押圧することとなるため、スペーサ部材の設けられている部分、即ち、圧電部材と流路部材との接触部分に圧力が加わるようにすることができる。このため、圧電部材と流路部材とを良好に貼り合わせることができ、その結果、安定したインク吐出性能のインクジェットヘッドを製造することができる。特に、圧電部材に形成した導電膜を電極及びスペーサ部材に分離するようにしているため、製造工程を簡略化することができる。
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
一方、請求項２に記載のように、流路部材が、複数の圧力室が二次元方向に配置されたものである場合には、圧力部材と流路部材とを確実に貼り合わせるための困難性が一層高くなるが、本製造方法によれば良好に貼り合わせることができる。
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
図１は、第１実施形態のインクジェットヘッドの分解斜視図であり、図２は、インクジェットヘッドの断面図である。
【００２１】
図１及び図２に示すように、インクジェットヘッド１は、キャビティプレート１０と、圧電アクチュエータ２０と、フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ：ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）４０とを備えている。
ここで、まずキャビティプレート１０の構造について説明する。
【００２２】
図３は、キャビティプレート１０の分解斜視図であり、図４は、キャビティプレート１０の部分拡大分解斜視図である。
図３及び図４に示すように、キャビティプレート１０は、ベースプレート１２、スペーサプレート１３、第１マニホールドプレート１４、第２マニホールドプレート１５及びノズルプレート４３の５枚の薄板を接着剤で接合することにより積層した構造となっている。なお、本第１実施形態では、ノズルプレート４３を除いた各プレート１２，１３，１４，１５は、４２％ニッケル合金鋼板製で、５０μｍ〜１５０μｍ程度の厚さである。
【００２３】
ノズルプレート４３には、微小径のインク吐出用のノズル５４が、このノズルプレート４３の長手方向に沿って２列の千鳥配列状に配設されている。
また、第２マニホールドプレート１５には、ノズルプレート４３の各ノズル５４と対応する位置に複数の貫通孔１５ａが設けられており、更に、貫通孔１５ａの列の両側に沿って延びるように一対のマニホールド室１５ｂ，１５ｂが設けられている。同様に、第１マニホールドプレート１４にも、第２マニホールドプレートの貫通孔１５ａ及びマニホールド室１５ｂ，１５ｂと重なる位置に、貫通孔１４ａ及びマニホールド室１４ｂ，１４ｂが設けられている。なお、図４に示すように、第２マニホールドプレート１５のマニホールド室１５ｂ，１５ｂは、この第２マニホールドプレート１５の上面側にのみ開口した凹み形状となっている。
【００２４】
一方、スペーサプレート１３には、第１マニホールドプレート１４の各貫通孔１４ａと対応する位置に複数の貫通孔１３ａが設けられている。また、スペーサプレート１３における貫通孔１３ａの列の両側には、第１マニホールドプレート１４のマニホールド室１４ｂに連通する複数の貫通孔１３ｂが設けられており、更に、スペーサプレート１３の長手方向の一端にも、各マニホールド室１４ｂに連通する２つの供給孔１３ｃ，１３ｃが設けられている。
【００２５】
一方また、ベースプレート１２には、その長辺方向に沿った中心線と直交する方向（短辺方向）に延びる細幅の圧力室（厳密には、圧電アクチュエータ２０及びスペーサプレート１３が貼り合わせられることで圧力室となる開口空間）１６が多数設けられている。ここで、各圧力室１６の一端１６ａは、スペーサプレート１３及び各マニホールドプレート１４，１５に設けられた貫通孔１３ａ，１４ａ，１５ａを介してノズルプレート４３のノズル５４に連通している。また、各圧力室１６の他端１６ｂは、スペーサプレート１３の貫通孔１３ｂを介してマニホールドプレート１４，１５におけるマニホールド室１４ｂ，１５ｂに連通している。なお、図４に示すように、各圧力室１６の上記他端１６ｂは、ベースプレート１２の下面側にのみ開口した凹み形状となっている。
【００２６】
また更に、ベースプレート１２の長手方向の一端には、スペーサプレート１３の供給孔１３ｃ，１３ｃに連通する２つの供給孔１２ａ，１２ａが設けられている。そして、供給孔１２ａ，１２ａの上面には、その上方のインク供給源としてのインクタンク（図示せず）から供給されるインク中の塵除去のためのフィルタ２９が張設されている。
【００２７】
このような構造により、インクタンク（図示せず）からベースプレート１２及びスペーサプレート１３における供給孔１２ａ，１３ｃを介して左右両マニホールド室１４ｂ，１５ｂ内に流入したインクは、この各マニホールド室１４ｂ，１５ｂから各貫通孔１３ｂを通って各圧力室１６内に分配されたのち、この各圧力室１６内から各貫通孔１３ａ，１４ａ，１５ａを通って、各圧力室１６に対応するノズル５４に至る。
【００２８】
次に、圧電アクチュエータ２０の構造について説明する。
図５は、圧電アクチュエータ２０の分解斜視図であり、図６は、圧電アクチュエータ２０の部分拡大分解斜視図である。
図５に示すように、圧電アクチュエータ２０は、８枚の圧電シート２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｇ，２２と、１枚の絶縁シート２３とを積層した構造となっている。なお、本第１実施形態では、各圧電シート２１ａ〜２１ｇ，２２及び絶縁シート２３の厚さは、いずれも１５μｍ〜４０μｍ程度である。また、絶縁シート２３は、製造上、他の圧電シートと全く同じ材料（例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等のセラミックス材料）を用いることが好ましい。
【００２９】
最下層の圧電シート２２とそれを１番目として上方へ数えた場合の奇数番目の圧電シート２１ｂ，２１ｄ，２１ｆの表面（広幅面）のうち短辺の中央線を挟んだ両側には、細幅の個別電極２４が、これら各圧電シート２２，２１ｂ，２１ｄ，２１ｆの短辺と平行に、且つ、長辺に沿って複数並べてパターン形成されている。ここで、個別電極２４は、キャビティプレート１０における各圧力室１６に対応した位置に形成されている。また、各個別電極２４の幅寸法は、これと対応する圧力室１６の広幅部よりも少し狭くなるように設定されている。
【００３０】
一方、下から偶数番目の圧電シート２１ａ，２１ｃ，２１ｅ，２１ｇの表面（広幅面）には、複数個の圧力室１６に対して共通のコモン電極２５が形成されている。そして、各圧電シート２１ａ〜２１ｇのうち個別電極２４及びコモン電極２５が積層方向に重なる箇所（個別電極２４及びコモン電極２５に挟まれる箇所）が、圧電効果により機械的変位（歪み）を生じる活性部３５である。
【００３１】
また、圧力室１６は、ベースプレート１２の長辺方向に沿って２列に配列されているので、コモン電極２５は、この２列の圧力室１６を一体的に覆うように、偶数番目の圧電シート２１ａ，２１ｃ，２１ｅ，２１ｇの短辺方向の中央部において長辺方向に延びる平面視略矩形状に形成されている。そして、偶数番目の圧電シート２１ａ，２１ｃ，２１ｅ，２１ｇにおける短辺縁の近傍箇所には、この短辺縁の略全長にわたって延びる引き出し部２５ａ，２５ａが、コモン電極２５と一体形成されている。
【００３２】
また更に、偶数番目の圧電シート２１ａ，２１ｃ，２１ｅ，２１ｇの表面のうち活性部３５以外の箇所（偶数番目の圧電シート２１ａ，２１ｃ，２１ｅ，２１ｇにおける長辺縁の近傍箇所であって、コモン電極２５が形成されていない箇所）には、個別電極２４と略同じ幅寸法で長さの短いダミー個別電極２６が、個別電極２４と同じ上下位置に形成されている。これらダミー個別電極２６は、圧電アクチュエータ２０の変形作用（歪み）には寄与しない捨てパターンの電極であり、各圧電シート２２，２１ａ〜２１ｇ及び絶縁シート２３を積層した場合の部分的な厚さの変化を少なくするためのものである。
【００３３】
一方、奇数番目の圧電シート２２，２１ｂ，２１ｄ，２１ｆの表面のうち引き出し部２５ａ，２５ａと対応する位置（同じ上下位置）には、捨てパターンの電極としてのダミーコモン電極２７が形成されている。
一方また、最上層の圧電シートである絶縁シート２３の表面には、個別電極２４に対応する表面電極３０と、コモン電極２５の引き出し部２５ａに対応する表面電極３１とが、当該絶縁シート２３の長辺縁に沿って設けられている。
【００３４】
そして更に、絶縁シート２３の表面には、表面電極３０と交互にダミー表面電極３４が設けられている。このダミー表面電極３４は、圧電アクチュエータ２０の変形作用には寄与しない捨てパターンの電極であり、表面電極３０，３１と同じ材質且つ同じ厚みのものである。また、ダミー表面電極３４は、図７及び図８に示すように、キャビティプレート１０における圧電室１６と重ならず且つ圧力室１６に隣接する部分に相当する位置に形成されており、表面電極３０とダミー表面電極３４とにより各圧力室１６の周囲を取り囲むような配置となっている。
【００３５】
そして、最下層の圧電シート２２を除いて、他の全ての圧電シート２１ａ〜２１ｇ及び絶縁シート２３には、表面電極３０と、これに対応する位置の個別電極２４及びダミー個別電極２６とが互いに連通するように、スルーホール３２が穿設されている。同様に、圧電シート２１ａ〜２１ｇ及び絶縁シート２３には、少なくとも１つの表面電極３１（本第１実施形態では絶縁シート２３の四隅の表面電極３１）と、これに対応する位置の引き出し部２５ａ及びダミーコモン電極２７とが互いに連通するように、スルーホール３３が穿設されている。これら各スルーホール３２，３３には、個別電極２４やコモン電極２５等と同じ材質（例えばＡｇ−Ｐｄ系の導電ペースト等）の導電材料が充填されている。そのため、上下に積層した複数の圧電シート２２，２１ａ〜２１ｇ及び絶縁シート２３においては、同じ上下位置の個別電極２４とダミー個別電極２６と表面電極３０とがスルーホール３２内の導電材料を介して電気的に接続される一方、同じく上下複数枚のコモン電極２５とダミーコモン電極２７と表面電極３１とがスルーホール３３内の導電材料を介して電気的に接続される。
【００３６】
なお、各圧電シート２１ａ〜２１ｇ及び絶縁シート２３の各スルーホール３２，３３は、各圧電シート２１ａ〜２１ｇ及び絶縁シート２３の長辺方向に沿って一列状に整列しないように適宜ずらして穿設されている。
次に、圧電アクチュエータ２０の製造方法について説明する。なお、ここでは、シート状の素材から複数個の圧電アクチュエータ２０を製造する場合について述べる。
【００３７】
まず、圧電アクチュエータ２０における圧電シート２１ｂ（２１ｄ，２１ｆ，２２も同様）の複数個分をマトリックス状に並べた大きさを有する第１素材シート（グリーンシート）の表面のうち各圧電シート２１ｂ（２１ｄ，２１ｆ）となる箇所に、複数個の個別電極２４と捨てパターンの電極としてのダミーコモン電極２７とを設ける位置に対して、予めスルーホール３２を穿設する。
【００３８】
同様にして、圧電シート２１ａ（２１ｃ，２１ｅ，２１ｇも同様）の複数個分をマトリックス状に並べた大きさを有する第２素材シート（グリーンシート）の表面のうち各圧電シート２１ａ（２１ｃ，２１ｅ，２１ｇ）となる箇所に、複数個のコモン電極２５の引き出し部２５ａと捨てパターンの電極としてのダミー個別電極２６とを設ける位置に対して、予めスルーホール３３を穿設する。
【００３９】
更に、絶縁シート２３の複数個をマトリックス状に並べた大きさを有する第３素材シート（グリーンシート）の表面のうち各絶縁シート２３の箇所に、複数個の表面電極３０，３１を設ける位置に対して、スルーホール３２，３３を穿設する。
【００４０】
そして、各圧電シート２２，２１ｂ，２１ｄ，２１ｆの表面に個別電極２４及びダミーコモン電極２７を、各圧電シート２１ａ，２１ｃ，２１ｅ，２１ｇの表面にコモン電極２５及びダミー個別電極２６を、絶縁シート２３の表面に表面電極３０，３１及びダミー表面電極３４を、それぞれＡｇ−Ｐｄ系の導電ペースト等の導電材料を用いたスクリーン印刷にて形成する。
【００４１】
この場合、各スルーホール３２，３３は、第１〜第３素材シートの上下広幅面に貫通しているから、各スルーホール３２，３３内に導電材料が浸入し、各スルーホール３２，３３を介して各電極部分２４，２５，２６，２７，３０，３１を通じてシートの上下面で導通可能となる。次いで、各素材シートを乾燥したのち積層し、次いで積層方向にプレスすることにより一体化して１枚の積層体にして焼成する。その後所定の大きさにカットする。
【００４２】
以上により、上下に積層した複数の圧電シート２２，２１ａ〜２１ｇ及び絶縁シート２３においては、同じ上下位置の個別電極２４とダミー個別電極２６と表面電極３０とがスルーホール３２内の導電材料を介して電気的に接続される一方、同じく上下複数枚のコモン電極２５とダミーコモン電極２７と表面電極３１とがスルーホール３３内の導電材料を介して電気的に接続される。
【００４３】
次に、こうして製造された圧電アクチュエータ２０を、キャビティプレート１０及びＦＰＣ４０と貼り合わせてインクジェットヘッド１を製造する工程について説明する。
まず、圧電アクチュエータ２０の下面（キャビティプレート１０の圧力室１６と対向する広幅面）全体に、インク非浸透性の合成樹脂材からなる接着剤４１（図２）を予め塗布する。
【００４４】
次いで、図７に示すように、キャビティプレート１０に対して、圧電アクチュエータ２０における各個別電極２４がキャビティプレート１０における各圧力室１６の各々に対応するように重ね合わせ、ヒータを内蔵すると共に平らな押圧面を有した加圧用部材としてのヒータバー（図示せず）により、圧電アクチュエータ２０の上面を加圧しつつ加熱する。ここで、圧電アクチュエータ２０の上面には、キャビティプレート１０と接触する部分の裏側に相当する位置に表面電極３０，３１及びダミー表面電極３４が設けられており、これらがヒータバーの押圧面に当接する。このため、ヒータバーからの押圧力は、表面電極３０，３１及びダミー表面電極３４が設けられた位置に相当する各圧力室１６の周囲部分に集中することとなり、圧電アクチュエータ２０とキャビティプレート１０とが良好に貼り合わせられる。なお、本工程が接着工程に相当する。
【００４５】
その後、圧電アクチュエータ２０の上面に、ＦＰＣ４０を重ね押圧することによって、ＦＰＣ４０における各種の配線パターン（図示せず）を各表面電極３０，３１に電気的に接合する。
そして、全個別電極２４とコモン電極２５との間に、通常の使用時よりも高い電圧を印可することで、圧電シート２１ａ〜２１ｇの上記両電極２４，２５間に挟まれる部分を分極処理する。
【００４６】
以上の構成において、圧電アクチュエータ２０における各個別電極２４のうち任意の個別電極２４とコモン電極２５との間に電圧を印加することにより、圧電シート２１ａ〜２１ｇのうち電圧を印加した個別電極２４に対応する部分が圧電による積層方向の歪みを生じ、この歪みにて各個別電極２４に対応する圧力室１６の内容積が縮小されることにより、圧力室１６内のインクがノズル５４から液滴状に吐出して、所定の印字が行われる。
【００４７】
なお、本第１実施形態のインクジェットヘッド１では、キャビティプレート１０が、流路部材に相当し、圧電アクチュエータ２０（詳しくは、圧電アクチュエータ２０から表面電極３０,３１及びダミー表面電極３４を除いたもの）が、圧電部材に相当し、ダミー表面電極３４が、スペーサ部材に相当している。
【００４８】
以上のように、本第１実施形態のインクジェットヘッド１の製造方法によれば、キャビティプレート１０と圧電アクチュエータ２０とを貼り合わせる際に、ヒータバーによる押圧力を、圧電アクチュエータ２０の表面電極３０，３１及びダミー表面電極３４によって、確実な接着が要求される圧力室１６の周囲部分に伝えることができるため、キャビティプレート１０と圧電アクチュエータ２０とを良好に貼り合わせることができる。その結果、圧力室１６間でのインクのリークや、接着剤４１の厚みが厚くなることによる圧力室１６の容積変化量の低下（インク吐出速度の低下）等を防止することができるため、安定したインク吐出性能のインクジェットヘッド１を製造することができる。
【００４９】
そして特に、本インクジェットヘッド１の製造方法では、ダミー表面電極３４の厚み及び材質を表面電極３０，３１と同じにしているため、表面電極３０,３１及びダミー表面電極３４によってヒータバーからの押圧力を均等に伝達することができる。加えて、製造も容易となる。
【００５０】
次に、第２実施形態について説明する。
図９は、インクジェットヘッドの平面図である。図１０は、図９内に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。図１１は、図１０内に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。図１２は、図９に示すインクジェットヘッドの要部断面図である。図１３は、図９に示すインクジェットヘッドの要部分解斜視図である。
【００５１】
図９に示すように、インクジェットヘッド１０１は、一方向（主走査方向）に延在した矩形平面形状をしている。インクジェットヘッド１０１は、後述する多数の圧力室１１０やインク排出口（ノズル）１０８（共に図１０〜図１２参照）が形成された流路ユニット１０４を有しており、その上面には、千鳥状になって２列に配列された複数の台形のアクチュエータユニット１２１が接着されている。より詳細には、各アクチュエータユニット１２１は、その平行対向辺（上辺及び下辺）が流路ユニット１０４の長手方向に沿うように配置されている。また、隣接するアクチュエータユニット１２１の斜辺同士が、流路ユニット１０４の幅方向にオーバーラップしている。なお、図９〜図１３では図示省略しているが、アクチュエータユニット１２１上には、後述する個別電極１３５及び共有電極１３４の電位を制御する信号を供給するためのＦＰＣ１５０（図１５参照）がそれぞれ貼り付けられている。
【００５２】
アクチュエータユニット１２１の接着領域と対応した流路ユニット１０４の下面は、インク吐出領域となっている。インク吐出領域の表面には、後述するように、多数のインク排出口１０８がマトリクス状に（二次元方向に）配列されている。また、流路ユニット１０４の上方には、その長手方向に沿ってインク溜まり１０３が配置されている。インク溜まり１０３は、その一端に設けられた開口１０３ａを介してインク供給源としてのインクタンク（図示せず）に連通しており、常にインクで満たされている。インク溜まり１０３には、その延在方向に沿って開口１０３ｂが２つずつ対になって、アクチュエータユニット１２１が設けられていない領域に千鳥状に設けられている。
【００５３】
図９及び図１０に示すように、インク溜まり１０３は、開口１０３ｂを介してその下層にある流路ユニット１０４内のマニホールド１０５と連通している。開口１０３ｂには、インク内に含有される塵埃などを捕獲するためのフィルタ（図示せず）が設けられていてよい。マニホールド１０５は、その先端部が２つに分岐して副マニホールド１０５ａとなっている。１つのアクチュエータユニット１２１の下部には、当該アクチュエータユニット１２１に対してインクジェットヘッド１０１の長手方向両隣にある２つの開口１０３ｂからそれぞれ２つの副マニホールド１０５ａが進入してきている。つまり、１つのアクチュエータユニット１２１の下部には、合計で４つの副マニホールド１０５ａがインクジェットヘッド１０１の長手方向に沿って延在している。各副マニホールド１０５ａには、インク溜まり１０３から供給されたインクが満たされている。
【００５４】
図１０及び図１１に示すように、アクチュエータユニット１２１に対応したインク吐出領域の表面には、多数のインク排出口１０８が配列されている。各インク吐出口８は、図１２からも分かるように、先細形状のノズルとなっており、平面形状がほぼ菱形の圧力室（キャビティ）１０（長さ９００μｍ、幅３５０μｍ）及びアパーチャ１１２を介して副マニホールド１０５ａと連通している。このようにして、インクジェットヘッド１０１には、インクタンクからインク溜まり１０３、マニホールド１０５、副マニホールド１０５ａ、アパーチャ１１２及び圧力室１１０を経てインク吐出口８に至るインク流路１３２が形成されている。なお、図１０及び図１１において、図面を分かりやすくするために、アクチュエータユニット１２１の下方にあって破線で描くべき圧力室１１０及びアパーチャ１１２を実線で描いている。更に、図１０及び図１１において、後述する溝部１５３及び導電膜１３８の図示を省略している。
【００５５】
また、図１１からも明らかなように、アクチュエータユニット１２１の下方にあるインク吐出領域に対応した流路ユニット１０４内では、１つの圧力室１１０と連通したアパーチャ１１２が当該圧力室に隣接する圧力室１１０と重複するように、圧力室１１０同士が密着して配列されている。このようなことが可能なことの一因は、図１２にも示すように、圧力室１１０とアパーチャ１１２とを異なる高さに設けるようにしたからである。このようにすることで、圧力室１１０を高密度に配列することが可能であり、比較的小さな占有面積のインクジェットヘッド１０１により高解像度の画像形成を実現している。
【００５６】
圧力室１１０は、図１０及び図１１に描かれた平面内において、インクジェットヘッド１０１の長手方向（第１配列方向）と、インクジェットヘッド１０１の幅方向からやや傾いた方向（第２配列方向）との２方向にインク吐出領域内で配列されている。インク吐出口８は、第１配列方向には５０ｄｐｉで配列されている。一方で、圧力室１１０は、第２配列方向には１つのインク吐出領域内に最大で１２個が含まれるように配列されており、そして、第２配列方向に１２個の圧力室１１０が配列されたことによる第１配列方向への変位は圧力室１１０の１つ分に相当している。これにより、インクジェットヘッド１０１の全幅内で、第１配列方向に隣接する２つのインク吐出口８間の距離だけ離隔した範囲には、１２個のインク吐出口８が存在するようになっている。なお、各インク吐出領域の第１配列方向についての両端部（アクチュエータユニット１２１の斜辺に相当する）では、インクジェットヘッド１０１の幅方向に対向するインク吐出領域と相補関係となることで上記条件を満たしている。そのため、本インクジェットヘッド１０１では、第１及び第２配列方向に配列された多数のインク吐出口８から、インクジェットヘッド１０１の幅方向への用紙に対する相対的な移動に伴って順次インク滴を吐出させることで、主走査方向に６００ｄｐｉで印刷を行うことが可能になっている。
【００５７】
次に、インクジェットヘッド１０１の断面構造について説明する。
図１２及び図１３に示すように、インクジェットヘッド１０１の底部側の要部は、上から、アクチュエータユニット１２１、キャビティプレート１２２、ベースプレート１２３、アパーチャプレート１２４、サプライプレート１２５、マニホールドプレート１２６，１２７，１２８、カバープレート１２９、ノズルプレート１３０の合計１０枚のシート材が積層された積層構造を有している。これらのうち、アクチュエータユニット１２１を除いた９枚のプレートから流路ユニット１０４が構成されている。
【００５８】
アクチュエータユニット１２１は、後で詳述するように、４枚の圧電シートが積層され且つ電極が配されることによってそのうちの最上層だけが活性層とされ残り３層が非活性層とされたものである。キャビティプレート１２２は、圧力室１１０に対応するほぼ菱形の開口（即ち、アクチュエータユニット１２１及びベースプレート１２３と貼り合わせられることで圧力室１１０となる開口空間）が多数設けられた金属プレートである。ベースプレート１２３は、キャビティプレート１２２の１つの圧力室１１０について、圧力室１１０とアパーチャ１１２との連絡孔及び圧力室１１０からインク吐出口８への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。アパーチャプレート１２４は、キャビティプレート１２２の１つの圧力室１１０について、アパーチャ１１２のほかに圧力室１１０からインク吐出口８への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。サプライプレート１２５は、キャビティプレート１２２の１つの圧力室１１０について、アパーチャ１１２と副マニホールド１０５ａとの連絡孔及び圧力室１１０からインク吐出口８への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。マニホールドプレート１２６，１２７，１２８は、副マニホールド１０５ａに加えて、キャビティプレート１２２の１つの圧力室１１０について、圧力室１１０からインク吐出口８への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。カバープレート１２９は、キャビティプレート１２２の１つの圧力室１１０について、圧力室１１０からインク吐出口８への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。ノズルプレート１３０は、キャビティプレート１２２の１つの圧力室１１０について、ノズルとして機能する先細のインク吐出口８がそれぞれ設けられた金属プレートである。
【００５９】
これら１０枚のシート１２１〜１３０は、図１２に示すようなインク流路１３２が形成されるように、互いに位置合わせして積層される。このインク流路１３２は、副マニホールド１０５ａからまず上方へ向かい、アパーチャ１１２において水平に延在し、それから更に上方に向かい、圧力室１１０において再び水平に延在し、それからしばらくアパーチャ１１２から離れる方向に斜め下方に向かってから垂直下方にインク吐出口８へと向かう。
【００６０】
次に、アクチュエータユニット１２１の詳細な構造について説明する。
図１４は、図１１に示す領域におけるアクチュエータユニット１２１の拡大平面図である。図１５は、図１４のＡ−Ａ線に沿ったインクジェットヘッド１０１の部分断面図である。
【００６１】
図１４に示すように、アクチュエータユニット１２１の上面であって平面視で各圧力室１１０と実質的に重なり合う位置には、厚さ１．１μｍ程度の個別電極１３５がそれぞれ設けられている。個別電極１３５は、ほぼ菱形の電極部１３５ａと、電極部１３５ａの一方の鋭角部から連続して形成された矢印形状の電極部１３５ａとからなる。電極部１３５ａは、圧力室１１０よりも一回り小さくほぼこれと相似形状を有しており、平面視において圧力室１１０に収まるように配置されている。また、電極部１３５ａは、平面視においてそのほとんどの領域が圧力室１１０からはみ出している。
【００６２】
アクチュエータユニット１２１の上面の個別電極１３５以外の領域は、そのほとんどが個別電極１３５と同じ厚みで同じ材料からなる導電膜１３８で被覆されている。個別電極１３５と導電膜１３８との間は、個別電極１３５の外縁に沿ってアクチュエータユニット１２１の表面に形成された幅３０μｍ程度、深さ５〜１０μｍ程度の溝部１５３によって絶縁されている。後述するように、溝部１５３によって隣接する個別電極１３５同士の相互干渉が軽減されるので、クロストークの発生を抑制することが可能となっている。
【００６３】
図１５に示すように、アクチュエータユニット１２１は、それぞれ厚みが１５μｍ程度で同じになるように形成された４枚の圧電シート１４１，１４２，１４３，１４４を含んでいる。そして、アクチュエータユニット１２１には、個別電極１３５及び共通電極１３４の電位を制御する信号を供給するためのＦＰＣ１５０が貼り付けられている。圧電シート１４１〜１４４は連続平板層であり、アクチュエータユニット１２１は、インクジェットヘッド１０１内の１つのインク吐出領域内に形成された多数の圧力室１１０に跨って配置されている。圧電シート１４１〜１４４が連続平板層として多数の圧力室１１０に跨って配置されることで、圧電素子の機械的剛性を高く保つことができるので、インクジェットヘッド１０１におけるインク吐出性能の応答性を高めることができるようになっている。本第２実施形態において、圧電シート１４１〜１４４は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス材料からなるものである。
【００６４】
最上層にある圧電シート１４１とその下方に隣接した圧電シート１４２との間には、シート全面に形成された厚み２μｍ程度の共通電極１３４が介在している。また、上述したように、アクチュエータユニット１２１の上面つまり圧電シート１４１の上面には、平面形状が圧力室１１０と相似形状（長さ８５０μｍ、幅２５０μｍ）を有し且つ積層方向への射影領域が圧力室領域に含まれる電極部１３５ａと矢印形状の電極部１３５ｂとからなる個別電極１３５が、圧力室１１０毎に形成されている。更に、圧電シート１４３と圧電シート１４４との間、及び、圧電シート１４２と圧電シート１４３との間には、アクチュエータユニット１２１を補強するための補強用金属膜１３６ａ，１３６ｂがそれぞれ介在している。補強用金属膜１３６ａ，１３６ｂは、共通電極１３４とほぼ同じ厚さを有している。本第２実施形態において、個別電極１３５、導電膜１３８は下地にＮｉ（膜厚１μｍ程度）、表層にＡｕ（膜厚０．１μｍ程度）が形成された積層金属材料からなるものであり、共通電極１３４及び補強用金属膜１３６ａ，１３６ｂは、Ａｇ−Ｐｄ系の金属材料からなるものである。補強用金属膜１３６ａ，１３６ｂは電極として作用するものではなく必ずしも設ける必要はないが、補強用金属膜１３６ａ，１３６ｂがあることで焼結後の圧電シート１４１〜１４４の脆さを補うことができ、圧電シート１４１〜１４４がハンドリングし易くなるという利点がある。
【００６５】
共通電極１３４は、図示しない領域においてＦＰＣ１５０を介して接地されている。これにより、共通電極１３４は、全ての圧力室１１０に対応する領域において等しくグランド電位に保たれている。また、個別電極１３５は、各圧力室１１０に対応するもの毎に電位を制御することができるように、矢印形状の電極部１３５ａにおいて、個別電極１３５毎に独立してＦＰＣ１５０内に配線されたリード線（図示せず）と接触しており、このリード線を介して図示しないドライバに接続されている。このように、本第２実施形態では、平面視において圧力室１１０の外側にある電極部１３５ａにおいて個別電極１３５とＦＰＣ１５０とが接続されていることにより、アクチュエータユニット１２１の積層方向への伸縮が阻害されることが少なく、圧力室１１０の容積変化量を大きくすることができるようになっている。なお、共通電極１３４は、積層方向への射影領域が圧力室領域を含むように或いは射影領域が圧力室領域に含まれるように圧力室１１０毎に多数形成されたものであってもよく、必ずしもシート全面に形成された１枚の導電シートである必要はない。ただし、このとき、圧力室１１０に対応する部分が全て同一電位となるように共通電極同士が電気的に接続されていることが必要である。
【００６６】
本第２実施形態のインクジェットヘッド１０１において、圧電シート１４１〜１４４の分極方向はその厚み方向となっている。つまり、アクチュエータユニット１２１は、最上側（つまり、圧力室１１０から最も離れた）の圧力シート１４１を活性層とし且つ下側（つまり、圧力室１１０に近い）３枚の圧電シート１４２〜１４４を非活性層とした、いわゆるユニモルフタイプの構成となっている。したがって、個別電極１３５を正又は負の所定電位とすると、例えば電界と分極とが同方向であれば活性層である圧電シート１４１の電極に挟まれた部分が分極方向と直角方向に縮む。一方、圧電シート１４２〜１４４は、電界の影響を受けないため自発的には縮まないので、最上層の圧電シート１４１と下層の圧電シート１４２〜１４４との間で、シート間で分極方向への歪みに差を生じることとなり、圧電シート１４１〜１４４全体が非活性側に凸となる変形を生じる（ユニモルフ変形）。このとき、図１５で示したように、圧電シート１４１〜１４４の下面は圧力室を区画する隔壁（キャビティプレート）１２２の上面に固着されているので、結果的に圧電シート１４１〜１４４は圧力室側へ凸になるように変形する。このため、圧力室１１０の容積が低下して、インクの圧力が上昇し、インク吐出口８からインクが吐出される。その後、個別電極１３５への駆動電圧の印加が停止されれば、圧電シート１４１〜１４４は元の形状に戻って、圧力室１１０の容積が元の容積に戻るので、インクをマニホールド１０５側から吸い込む。
【００６７】
なお、他の駆動方法として、予め個別電極１３５に電圧を印加しておき、吐出要求がある毎に一旦電圧の印加を停止し、その後所定のタイミングにて再び電圧を印加する方法を用いることもできる。この場合は、電圧の印加が停止されたタイミングで、圧電シート１４１〜１４４が元の形状に戻ることにより、圧力室１１０の容積は、初期状態（予め電圧が印加された状態）と比較して増加し、インクがマニホールド１０５側から吸い込まれ、その後再び電圧が印加されたタイミングで、圧電シート１４１〜１４４が圧力室側へ凸となるように変形し、圧力室の容積低下によりインクへの圧力が上昇し、インクが吐出される。
【００６８】
また、例えば電界と分極とが逆方向であれば電極に挟まれた活性層である圧電シート１４１の一部が分極方向と直角方向に伸びる。したがって、圧電シート１４１〜１４４の電極１３４，３５に挟まれた部分は、圧電横効果により、圧力室側に凹となるように湾曲する。このため、圧力室１１０の容積が増加して、インクをマニホールド１０５側から吸い込む。その後、個別電極１３５への駆動電圧の印加が停止されれば、圧電シート１４１〜１４４は元の形状に戻って、圧力室１１０の容積が元の容積に戻るので、インクをノズルから吐出する。
【００６９】
このように、本第２実施形態のインクジェットヘッド１０１では、アクチュエータユニット１２１の圧力室から最も離れた圧電シート１４１が活性層であって、その圧力室側にある面とは反対側の面（上面）に個別電極１３５が形成されていると共に、圧電シート１４１の上面に個別電極１３５同士の離隔を保つような導電膜１３８が形成されている。そのため、接着力の強化のために個別電極１３５だけでなく圧電シート１４１上の全面にＦＰＣ１５０を接着により貼り合わせた場合に、個別電極１３５以外の領域に個別電極１３５とほぼ同じ厚さを有する導電膜１３８が存在するために、個別電極１３５が形成された領域とそれ以外の領域とに高低差がほとんど生じない。したがって、ＦＰＣ１５０を引き剥がそうとする外力がこれに加えられた場合であっても、ＦＰＣ１５０とアクチュエータユニット１２１とが剥がれにくくなって、インクジェットヘッド１０１の信頼性が向上する。
【００７０】
また、本第２実施形態のインクジェットヘッド１０１は、アクチュエータユニット１２１の圧力室から最も離れた圧電シート１４１だけが活性層であって、その圧力室側にある面とは反対側の面（上面）上だけに個別電極１３５が形成されたものである。そのため、アクチュエータユニット１２１を作製する際に、平面視で重なるように設けられた個別電極同士を互いに接続するためのスルーホールを形成する必要がなく、容易に製造可能である。
【００７１】
更に、本第２実施形態のインクジェットヘッド１０１は、圧力室１１０から最も離れた活性層としての圧電シート１４１と流路ユニット１０４との間に、３枚の非活性層としての圧電シートが配置されたものである。このように、１層の活性層に対して非活性層を３層とすることで、圧力室１１０の容積変化量を比較的大きくすることができ、したがって、個別電極１３５の駆動電圧の低電圧化と共に圧力室１１０の小型化及び高集積化を図ることが可能となる。
【００７２】
本第２実施形態のインクジェットヘッド１０１は、活性層である圧電シート１４１と非活性層である圧電シート１４２〜１４４とが同じ材料で形成されているために、材料を交換する手間が不要となり、比較的簡略な製造工程により製造可能である。そのため、製造コストを低減できることが期待される。更に、活性層である圧電シート１４１と非活性層である圧電シート１４２〜１４４とが全て実質的に同じ厚みを有していることからも、製造工程の簡略化によるコスト削減を図ることができる。なぜなら、圧電シートとなるセラミックス材料を塗布積層していくときの厚さ調整工程を簡単に行うことができるようになるからである。
【００７３】
また、上述のように構成された本第２実施形態のインクジェットヘッド１０１によれば、圧電シート１４１を共通電極１３４と個別電極１３５とで挟み込むことにより、圧電効果によって容易に圧力室１１０の容積を変化させることができる。また、活性層である圧電シート１４１が連続平板層であるため、容易に製造することが可能である。
【００７４】
また、本第２実施形態のインクジェットヘッド１０１は、圧力室１１０に近い圧電シート１４２〜１４４を非活性層とし、圧力室１１０から離れた圧電シート１４１を活性層としたユニモルフ構造のアクチュエータユニット１２１を有している。そのため、圧電横効果により圧力室１１０の容積変化量を大きくすることができて、圧力室１１０側が活性層でその反対側が非活性層のインクジェットヘッドと比較して、個別電極１３５に印加される電圧の低電圧化や圧力室１１０の高集積化を図ることが可能となる。印加電圧の低電圧化を図ることにより、個別電極１３５を駆動するドライバを小型化できてコストを抑えることができ、圧力室１１０を小さくできてその高集積化を図ったときであっても十分な量のインクを吐出することが可能となって、ヘッド１０１の小型化と印刷ドットの高密度配置が実現される。
【００７５】
次に、本第２実施形態のインクジェットヘッド１０１の製造方法について、更に図１６〜図２０を参照しつつ説明する。
インクジェットヘッド１０１を製造するには、まず流路ユニット１０４及びアクチュエータユニット１２１をそれぞれ並行して別個に作製し、その後両者を接着する。流路ユニット１０４を作製するには、これを構成する各プレート１２２〜１３０に、パターニングされたフォトレジストをマスクとした異方性エッチングを施して、図１２及び図１３に示すような開孔及び凹部を各プレート１２２〜１３０のそれぞれに形成する。また、図１６に示すように、キャビティプレート１２２に圧力室１１０を形成する際、これと同時のエッチング工程により、円形のマーク（キャビティ位置認識マーク）１５５を形成する。つまり、圧力室１１０及びマーク１５５に相当する部分に開孔を有するフォトレジストをマスクとしてキャビティプレート１２２にエッチングを施す。マーク１５５は、後述するレーザ加工のトレース位置決定・修正のために設けられるものであり、例えば、インク吐出領域外において、キャビティプレート１２２の長手方向の所定間隔毎に、キャビティプレート１２２の幅方向に離れた２個所に形成される。マーク１５５は開孔であってもよいし、凹部であってもよい。なお、図１６においては、多数の圧力室１１０のうち一部の圧力室１１０だけを図示している。
【００７６】
変形例として、マーク１５５は、圧力室１１０を形成するためのエッチングと別工程で、つまり別のフォトレジストをマスクとして行うようにしてもよい。しかしながら、マーク１５５を形成するためのエッチングを圧力室１１０を形成するためのエッチングと同時の工程とすることで、圧力室１１０に対するマーク１５５の位置精度を高めることができ、後述するように個別電極１３５と圧力室１１０との位置精度が向上するという利益が得られる。
【００７７】
また、キャビティプレート１２２以外の８枚のプレート１２３〜１３０についても、エッチングにより開孔を形成する。その後、インク流路１３２が形成されるように９枚のプレート１２２〜１３０を接着剤を介在させつつ重ね合わせ、接着することで流路ユニット１０４を作製する。
【００７８】
一方、アクチュエータユニット１２１を作製するには、まず、圧電シート１４４となるセラミックス材料上に、補強用金属膜１３６ａとなる導電性のペーストをパターン印刷する。それと並行して、圧電シート１４３となるセラミックス材料上に補強用金属膜１３６ｂとなる導電性のペーストをパターン印刷すると共に、圧電シート１４２となるセラミックス材料上に共通電極１３４となる導電性のペーストをパターン印刷する。その後、４枚の圧電シート１４１〜１４４を冶具を用いて位置合わせしつつ重ね合わせることによって得られた積層物を所定の温度で焼成する。これにより、最上層にある圧電シート１４１の下面に共通電極１３４が形成された、個別電極を有しない積層物が形成される。この時点でのアクチュエータユニット１２１の部分拡大断面図を図１７に示す。
【００７９】
しかる後、圧電シート１４１上の全面に導電膜１３８を、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：物理的蒸着）、印刷又はメッキにより形成する。この時点でのインクジェットヘッド１０１の図１５に相当する断面図を図１８（ａ）に、その一点鎖線で囲った領域の部分拡大図を図１９（ａ）にそれぞれ示す。なお、この工程が、導電膜形成工程に相当する。
【００８０】
次に、上述のようにして作製されたアクチュエータユニット１２１となる積層物を、圧電シート１４４とキャビティプレート１２２とが接触するように流路ユニット１０４と接着することとなるが、その際、圧電シート１４４とキャビティプレート１２２との間に接着剤を介在させた状態で両者を重ね合わせ、ヒータを内蔵すると共に平らな押圧面を有した加圧用部材としてのヒータバー（図示せず）により、アクチュエータユニット１２１となる積層物の導電膜１３８形成面を加圧しつつ加熱する。その際、ヒータバーの押圧面は導電膜１３８全域に当接するため、ヒータバーからの押圧力が均一に加わることとなる。なお、本工程が接着工程に相当する。
【００８１】
なお、アクチュエータユニット１２１となる積層物と流路ユニット１０４との位置合わせは、流路ユニット１０４のキャビティプレート１２２の表面及び圧電シート１４１の表面にそれぞれ形成された位置合わせのための目印に基づいて行われるが、アクチュエータユニット１２１となる積層物に未だ個別電極が形成されていないことから、高い精度を要求されない。
【００８２】
次に、図１８（ｂ）及び図２０に示すように、キャビティプレート１２２上に形成されたマーク１５５を基準にして、平面視で圧力室１１０の外縁やや内側にレーザが照射されるよう出射方向を制御しつつ例えばＹＡＧレーザを用いてレーザ加工を行い、圧電シート１４１上の導電膜１３８の図１４に示す溝部１５３に対応する領域１５７（図２０において太線で示す）だけを除去する。こうして導電膜１３８を部分的に除去することにより、導電膜１３８とは絶縁した個別電極１３５のパターンが形成される。このときの図１８（ｂ）の一点鎖線で囲った領域の部分拡大図を図１９（ｂ）に示す。なお、この工程が、分離工程に相当する。
【００８３】
このように、本第２実施形態では、圧力室１１０のある流路ユニット１０４側に形成されたマーク１５５に基づいてレーザ加工により個別電極１３５のパターンを形成するので、予め個別電極などが形成されたアクチュエータユニットを流路ユニットに接着する場合と比較して、圧電シート１４１上に形成される個別電極１３５の圧力室１１０に対する位置精度が向上する。これにより、インク吐出性能の均一性が優れたものとなり、インクジェットヘッド１０１の長尺化を図ることが容易になる。つまり、本第２実施形態のようにアクチュエータユニット１２１を複数設け、それらを流路ユニット１０４の長手方向に配列するのではなく、アクチュエータユニット１２１として流路ユニット１０４と同じ程度に長いものを１つだけ用いるようにすることができる。
【００８４】
その後、個別電極１３５に電気信号を供給するためのＦＰＣ１５０をアクチュエータユニット１２１上に貼り付け、更に所定の工程を経ることによってインクジェットヘッド１０１の製造が完了する。
なお、本第２実施形態のインクジェットヘッド１０１では、流路ユニット１０４が、流路部材に相当し、アクチュエータユニット１２１（詳しくは、導電膜１３８を形成する前のアクチュエータユニット１２１）が、圧電部材に相当し、個別電極１３５を除く導電膜１３８が、スペーサ部材に相当している。
【００８５】
以上のように、本第２実施形態のインクジェットヘッド１０１の製造方法によれば、流路ユニット１０４とアクチュエータユニット１２１とを貼り合わせる際に、ヒータバーによる押圧力を、アクチュエータユニット１２１の導電膜１３８によって均一に伝えることができるため、流路ユニット１０４とアクチュエータユニット１２１とを良好に貼り合わせることができる。その結果、圧力室１１０間でのインクのリークや、接着剤の厚みが厚くなることによる圧力室１１０の容積変化量の低下（インク吐出速度の低下）等を防止することができるため、安定したインク吐出性能のインクジェットヘッド１０１を製造することができる。特に、本第２実施形態では、流路ユニット１０４に多数の圧力室１１０が二次元方向に配列されており、アクチュエータユニット１２１と確実に貼り合わせるための困難性が高くなっている分、一層効果的である。
【００８６】
また、本第２実施形態のインクジェットヘッド１０１の製造方法では、圧電シート１４１〜１４４を積層する際に隣接する圧電シート間に個別電極を形成しない、つまり、圧力室１１０から最も離れた圧電シート１４１だけが活性層となるようにしているので、平面視で重なるように設けられた個別電極同士を互いに接続するためのスルーホールを圧電シート１４１〜１４４に形成する必要が無い。そのため、上述したように、本第２実施形態のインクジェットヘッド１０１は、比較的簡易な工程により低コストで製造可能である。
【００８７】
更に、本第２実施形態では、４枚の圧電シート１４１〜１４４を積層し、そのうち最上層の圧電シート１４１だけが活性層となり残りの３枚の圧電シート１４２〜１４４が非活性層となるようにしている。このようにして製造されたインクジェットヘッド１０１によれば、上述したように、圧力室１１０の容積変化量を比較的大きくすることができ、したがって、個別電極１３５の駆動電圧の低電圧化と共に圧力室１１０の小型化及び高集積化を図ることが可能となる。
【００８８】
また、本第２実施形態では、導電膜１３８が除去された後もレーザ加工を引き続いて行うことにより、圧電シート１４１の厚さの１／３〜２／３程度の深さを有する溝部１５３を圧電シート１４１に形成する。このように、個別電極１３５と導電膜１３８との間に個別電極１３５の外縁に沿って溝部１５３を形成することによって、ある圧力室１１０に対応した圧電シートの変形による影響が隣接する圧力室１１０上の圧電シートに伝わりにくくなり、隣接した圧力室１１０間のクロストークの発生を低減させることが可能となっている。
【００８９】
また、本第２実施形態では、溝部１５３に対応する部分以外の導電膜１３８は除去しない。そのため、上述したように、接着力の強化のために個別電極１３５だけでなく圧電シート１４１上の全面にＦＰＣ１５０を接着により貼り合わせた場合に、個別電極１３５以外の領域に個別電極１３５とほぼ同じ厚さを有する導電膜１３８が存在することで、個別電極１３５が形成された領域とそれ以外の領域とに高低差がほとんど生じない。したがって、ＦＰＣ１５０を引き剥がそうとする外力がこれに加えられた場合であっても、ＦＰＣ１５０とアクチュエータユニット１２１とが剥がれにくくなって、インクジェットヘッド１０１の信頼性が向上するという利益が得られる。
【００９０】
なお、本第２実施形態では、個別電極１３５のみ、共通電極１３４及び補強用金属膜１３６ａ，１３６ｂとは異なり圧電シート１４１〜１４４となるセラミックス材料と一緒に焼成しない。これは、個別電極１３５が露出しているために、焼成時の高温加熱により蒸発しやすく、セラミックス材料に被覆された共通電極１３４などに比べて厚みの制御が困難だからである。しかしながら、共通電極１３４なども焼成時に多少なりとも厚みが減少するので、焼成後の連続性を維持することを考慮するとその厚みを薄くすることが難しい。一方、個別電極１３５は、焼成後に上述したような手法で形成するために、共通電極１３４などよりも薄く形成することが可能である。このように、本第２実施形態のインクジェットヘッド１０１では、最も上層にある個別電極１３５を共通電極１３４よりも薄くすることで、活性層である圧電シート１４１の変位が個別電極１３５によって規制されづらくなって、インクジェットヘッド１０１における圧力室１１０の容積変形量を向上させている。
【００９１】
また、圧電シートや電極の材料は、上述したものに限らず、その他の公知の材料に変更してもよい。また、圧力室の平面形状や断面形状、配置形態、活性層の数、非活性層の数などは、適宜変更してよい。また、活性層と非活性層とで層厚を異なる厚みにしてもよい。
【００９２】
また、上記第２実施形態では、エッチングにより流路ユニットを構成する各プレートに開孔やマークを形成しているが、エッチング以外の方法で各プレートに開孔やマークを形成してもよい。また、上記第２実施形態では、レーザ加工を行う際に個別電極となる以外の導電膜を残存させているが、個別電極となる領域以外の導電膜は完全に除去してもよい。ただし、上述した利益が得られなくなることに加え加工時間が増加してコストアップにつながるので個別電極となる領域以外の導電膜の除去は特に行う必要は無い。
【００９３】
また、上記第２実施形態では、最上層にある圧力室から最も離れた圧電シートだけを活性層としているが、それ以外の圧電シートを活性層としてもよい。このようなインクジェットヘッドを製造するには、圧電シートを積層する際に、活性層とする圧電シートの一方の面（例えば圧電シート１４２の下面）に接触するような個別電極をパターン印刷すればよい。この場合は、平面視で上下に重なり合う個別電極同士を接続するためのスルーホールを形成する必要があり、製造工程がやや煩雑となる。また、最上層の圧電シート以外と接触する個別電極の圧力室に対する位置精度は低下するものの、最上層の圧電シートが圧力室の容積変化に最も寄与すると考えられるため、本第２実施形態は有効である。
【００９４】
また、上記第２実施形態では、導電膜の除去に引き続いて最上層の圧電シートを一部除去して溝部を形成しているが、溝部は必ずしも形成しなくてもよい。また、溝部は共通電極を孤立させない限りは上から２層目の圧電シート以下まで達していてもよく、溝部を深く形成するほどクロストーク抑制効果は大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施形態のインクジェットヘッドの分解斜視図である。
【図２】 図１に示すインクジェットヘッドの断面図である。
【図３】 キャビティプレートの分解斜視図である。
【図４】 キャビティプレートの部分拡大分解斜視図である。
【図５】 圧電アクチュエータの分解斜視図である。
【図６】 圧電アクチュエータの部分拡大分解斜視図である。
【図７】 圧電アクチュエータとキャビティプレートとの一端部を示す拡大斜視図である。
【図８】 圧電アクチュエータの平面図である。
【図９】 第２実施形態のインクジェットヘッドの平面図である。
【図１０】 図９内に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。
【図１１】 図１０内に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。
【図１２】 図９に示すインクジェットヘッドの要部断面図である。
【図１３】 図９に示すインクジェットヘッドの要部分解斜視図である。
【図１４】 図１１に示す領域におけるアクチュエータユニットの拡大平面図である。
【図１５】 図１４のＡ−Ａ線に沿ったインクジェットヘッドの部分断面図である。
【図１６】 図９に示すインクジェットヘッドの製造途中の一過程における、マークが形成されたキャビティプレートを示す平面図である。
【図１７】 図９に示すインクジェットヘッドの製造途中の一過程における、アクチュエータユニットの部分拡大断面図である。
【図１８】 図９に示すインクジェットヘッドの製造途中の一過程における部分断面図である。
【図１９】 図１８に対応した部分拡大断面図である。
【図２０】 図９に示すインクジェットヘッドの製造途中の一過程における、レーザ照射される領域を説明するための平面図である。
【符号の説明】
１０…キャビティプレート、１２…ベースプレート、１３…スペーサプレート、１４…第１マニホールドプレート、１５…第２マニホールドプレート、１６…圧力室、２０…圧電アクチュエータ、２１ａ〜２１ｇ，２２…圧電シート、２３…絶縁シート、２４…個別電極、２５…コモン電極、３０，３１…表面電極、３４…ダミー表面電極、４３…ノズルプレート、５４…ノズル、１０１…インクジェットヘッド、１０３…インク溜まり、１０３ａ，１０３ｂ…開口、１０４…流路ユニット、１０５…マニホールド、１０５ａ…副マニホールド、１０８…インク排出口、１１０…圧力室、１１２…アパーチャ、１２１…アクチュエータユニット、１２２…キャビティプレート、１３０…ノズルプレート、１３２…インク流路、１３４…共通電極、１３５…個別電極、１３５ａ，１３５ｂ…電極部、１３６ａ，１３６ｂ…補強用金属膜、１４１…圧電シート（活性層）、１４２〜１４４…圧電シート（非活性層）、１５０…ＦＰＣ、１５３…溝部、１５５…マーク、１５７…領域[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an inkjet head that performs recording by discharging ink onto a recording medium. Manufacturing method It is about.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an inkjet head is known in which a flow path member having a plurality of pressure chambers provided along a surface and a piezoelectric member that deforms when a voltage is applied are bonded together with an adhesive. Yes.
[0003]
For example, a ceramic piezoelectric actuator (piezoelectric member) in which surface electrodes for electrical connection with a flexible printed cable are provided along the long side edge of the upper surface, and a number of pressure chambers are arranged along the long side direction. With the metal plate cavity plate (flow path member) facing the lower surface of the piezoelectric actuator (the back surface of the surface provided with the surface electrode) and the surface of the cavity plate provided with the pressure chamber There exists what was made to bond together with an adhesive agent (for example, refer patent document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-254634 (page 4-8, FIG. 2)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the piezoelectric member made of ceramic has low dimensional accuracy. Therefore, when bonding with the flow path member well, the piezoelectric member and the flow path member are superposed with the adhesive sandwiched between them, and a very strong force It is necessary to pressurize with.
[0006]
However, the pressurizing member that applies pressure for adhesion to the piezoelectric member from the outside presses the piezoelectric member in contact with the surface electrode of the piezoelectric member. Concentrate on the part that is formed. As a result, in the portion where the surface electrode is not formed, the adhesion may be insufficient and ink leakage may occur between the pressure chambers, or the thickness of the adhesive may become too thick. It was a cause of lowering.
[0007]
This invention is made | formed in view of such a problem, and aims at bonding together a piezoelectric member and a flow-path member favorably.
[0008]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
The ink jet head manufacturing method according to claim 1, which is made to achieve the above object, includes an ink supply source. , Discharge nozzle as well as Said A flow path member provided along the surface with a plurality of pressure chambers connected to the discharge nozzle, and the volume of the pressure chamber is changed by being electrically driven in a state of being bonded to the surface of the flow path member. This is for manufacturing an ink jet head having a plate-like piezoelectric member. In this manufacturing method, the flow path member and the piezoelectric member are Glue by heating An adhesive process in which the piezoelectric member is disposed across a plurality of pressure chambers with the adhesive sandwiched therebetween, and a process that is performed before the adhesive process, and is performed by the adhesive process in the piezoelectric member. Based on the recognition mark formed in the same step as the step of forming the pressure chamber in the flow path member after the bonding step and the step of forming the conductive film on the back surface of the surface in contact with the road member And removing the conductive film partially to provide an electrode for driving the piezoelectric member corresponding to each pressure chamber and a separation step for separating the spacer member with the same thickness as the electrode. The bonding step heats and presses the conductive film forming surface formed by the conductive film forming step with a pressing member having a built-in heater and a flat pressing surface. It is characterized by that.
[0009]
According to the method of manufacturing an ink jet head of claim 1, in the bonding step, the pressing member that applies the bonding pressure from the outside to the piezoelectric member is in contact with the spacer of the piezoelectric member. Therefore, the pressure can be applied to the portion where the spacer member is provided, that is, the contact portion between the piezoelectric member and the flow path member. For this reason, a piezoelectric member and a flow path member can be bonded together favorably, and as a result, an ink jet head with stable ink ejection performance can be manufactured. In particular, since the conductive film formed on the piezoelectric member is separated into the electrode and the spacer member, the manufacturing process can be simplified.
[0010]
[0011]
[0012]
[0013]
[0014]
[0015]
On the other hand, as described in claim 2, when the flow path member has a plurality of pressure chambers arranged in a two-dimensional direction, it is difficult to securely bond the pressure member and the flow path member. However, according to this manufacturing method, it can bond well.
[0016]
[0017]
[0018]
[0019]
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is an exploded perspective view of the inkjet head according to the first embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the inkjet head.
[0021]
As shown in FIGS. 1 and 2, the inkjet head 1 includes a cavity plate 10, a piezoelectric actuator 20, and a flexible printed circuit (FPC) 40.
Here, the structure of the cavity plate 10 will be described first.
[0022]
FIG. 3 is an exploded perspective view of the cavity plate 10, and FIG. 4 is a partially enlarged exploded perspective view of the cavity plate 10.
As shown in FIG. 3 and FIG. 4, the cavity plate 10 is formed by bonding five thin plates of a base plate 12, a spacer plate 13, a first manifold plate 14, a second manifold plate 15 and a nozzle plate 43 with an adhesive. It has a laminated structure. In the first embodiment, each of the plates 12, 13, 14, 15 excluding the nozzle plate 43 is made of 42% nickel alloy steel plate and has a thickness of about 50 μm to 150 μm.
[0023]
In the nozzle plate 43, nozzles 54 for discharging ink having a small diameter are arranged in a zigzag array in two rows along the longitudinal direction of the nozzle plate 43.
The second manifold plate 15 is provided with a plurality of through holes 15a at positions corresponding to the respective nozzles 54 of the nozzle plate 43, and further, a pair of so as to extend along both sides of the row of the through holes 15a. Manifold chambers 15b and 15b are provided. Similarly, the first manifold plate 14 is also provided with through holes 14a and manifold chambers 14b and 14b at positions overlapping the through holes 15a and the manifold chambers 15b and 15b of the second manifold plate. As shown in FIG. 4, the manifold chambers 15 b and 15 b of the second manifold plate 15 have a concave shape opened only on the upper surface side of the second manifold plate 15.
[0024]
On the other hand, the spacer plate 13 is provided with a plurality of through holes 13 a at positions corresponding to the through holes 14 a of the first manifold plate 14. Further, on both sides of the row of through holes 13a in the spacer plate 13, a plurality of through holes 13b communicating with the manifold chamber 14b of the first manifold plate 14 are provided, and further, at one end in the longitudinal direction of the spacer plate 13 Also, two supply holes 13c, 13c communicating with each manifold chamber 14b are provided.
[0025]
On the other hand, a narrow pressure chamber (strictly speaking, the piezoelectric actuator 20 and the spacer plate 13 are bonded to the base plate 12 in a direction (short side direction) orthogonal to the center line along the long side direction. A large number of opening spaces 16 serving as pressure chambers) are provided. Here, one end 16a of each pressure chamber 16 communicates with the nozzle 54 of the nozzle plate 43 via the through holes 13a, 14a, 15a provided in the spacer plate 13 and the manifold plates 14, 15. The other end 16 b of each pressure chamber 16 communicates with the manifold chambers 14 b and 15 b in the manifold plates 14 and 15 through the through holes 13 b of the spacer plate 13. As shown in FIG. 4, the other end 16 b of each pressure chamber 16 has a concave shape opened only on the lower surface side of the base plate 12.
[0026]
Furthermore, two supply holes 12 a and 12 a communicating with the supply holes 13 c and 13 c of the spacer plate 13 are provided at one end in the longitudinal direction of the base plate 12. A filter 29 for removing dust in the ink supplied from an ink tank (not shown) as an ink supply source thereabove is stretched on the upper surfaces of the supply holes 12a and 12a.
[0027]
With such a structure, ink that has flowed from the ink tank (not shown) into the left and right manifold chambers 14b and 15b through the supply holes 12a and 13c in the base plate 12 and the spacer plate 13 is supplied to the manifold chambers 14b and 15b. From each pressure chamber 16 through each through-hole 13a, 14a, 15a to the nozzle 54 corresponding to each pressure chamber 16.
[0028]
Next, the structure of the piezoelectric actuator 20 will be described.
FIG. 5 is an exploded perspective view of the piezoelectric actuator 20, and FIG. 6 is a partially enlarged exploded perspective view of the piezoelectric actuator 20.
As shown in FIG. 5, the piezoelectric actuator 20 has a structure in which eight piezoelectric sheets 21 a, 21 b, 21 c, 21 d, 21 e, 21 f, 21 g, 22 and one insulating sheet 23 are laminated. In the first embodiment, each of the piezoelectric sheets 21a to 21g, 22 and the insulating sheet 23 has a thickness of about 15 μm to 40 μm. In addition, it is preferable to use the same material as the other piezoelectric sheets (for example, a ceramic material such as PZT (lead zirconate titanate)) for the insulating sheet 23 in production.
[0029]
The lowermost piezoelectric sheet 22 and the odd-numbered piezoelectric sheets 21b, 21d, 21f when counted upward (the wide surface) have narrow widths on both sides of the short side center line. A plurality of individual electrodes 24 are formed in a pattern in parallel with the short sides of the piezoelectric sheets 22, 21 b, 21 d, and 21 f and along the long sides. Here, the individual electrode 24 is formed at a position corresponding to each pressure chamber 16 in the cavity plate 10. In addition, the width dimension of each individual electrode 24 is set to be slightly narrower than the corresponding wide portion of the pressure chamber 16.
[0030]
On the other hand, a common electrode 25 common to the plurality of pressure chambers 16 is formed on the surfaces (wide surfaces) of the even-numbered piezoelectric sheets 21a, 21c, 21e, and 21g from the bottom. In each of the piezoelectric sheets 21a to 21g, the portion where the individual electrode 24 and the common electrode 25 overlap in the stacking direction (the portion sandwiched between the individual electrode 24 and the common electrode 25) generates mechanical displacement (distortion) due to the piezoelectric effect. Part 35.
[0031]
In addition, since the pressure chambers 16 are arranged in two rows along the long side direction of the base plate 12, the common electrode 25 is an even-numbered piezoelectric sheet so as to integrally cover the two rows of pressure chambers 16. 21a, 21c, 21e, and 21g are formed in a substantially rectangular shape in plan view extending in the long side direction at the center in the short side direction. In addition, lead portions 25 a and 25 a extending substantially over the entire length of the short side edge are integrally formed with the common electrode 25 in the vicinity of the short side edge of the even-numbered piezoelectric sheets 21 a, 21 c, 21 e and 21 g.
[0032]
Still further, on the surface of the even-numbered piezoelectric sheets 21a, 21c, 21e, and 21g, a portion other than the active portion 35 (a portion near the long edge in the even-numbered piezoelectric sheets 21a, 21c, 21e, and 21g, A dummy individual electrode 26 having a width dimension substantially the same as that of the individual electrode 24 and a short length is formed at the same vertical position as the individual electrode 24 at a portion where the electrode 25 is not formed. These dummy individual electrodes 26 are electrodes of a discarded pattern that do not contribute to the deformation action (distortion) of the piezoelectric actuator 20, and have a partial thickness when the piezoelectric sheets 22, 21 a to 21 g and the insulating sheet 23 are laminated. This is to reduce change.
[0033]
On the other hand, a dummy common electrode 27 is formed as a discarded pattern electrode at a position (same vertical position) corresponding to the lead portions 25a and 25a on the surfaces of the odd-numbered piezoelectric sheets 22, 21b, 21d, and 21f. .
On the other hand, on the surface of the insulating sheet 23 which is the uppermost piezoelectric sheet, a surface electrode 30 corresponding to the individual electrode 24 and a surface electrode 31 corresponding to the lead portion 25 a of the common electrode 25 are provided on the insulating sheet 23. It is provided along the long edge.
[0034]
Further, dummy surface electrodes 34 are provided alternately on the surface electrode 30 on the surface of the insulating sheet 23. The dummy surface electrode 34 is a discarded pattern electrode that does not contribute to the deformation action of the piezoelectric actuator 20, and has the same material and the same thickness as the surface electrodes 30 and 31. Further, as shown in FIGS. 7 and 8, the dummy surface electrode 34 is formed at a position corresponding to a portion adjacent to the pressure chamber 16 and not overlapping the piezoelectric chamber 16 in the cavity plate 10. And the dummy surface electrode 34 are arranged so as to surround each pressure chamber 16.
[0035]
Except for the lowermost piezoelectric sheet 22, all of the other piezoelectric sheets 21 a to 21 g and the insulating sheet 23 have the surface electrode 30, the individual electrode 24 and the dummy individual electrode 26 at positions corresponding to each other. A through hole 32 is formed so as to communicate with each other. Similarly, the piezoelectric sheets 21a to 21g and the insulating sheet 23 include at least one surface electrode 31 (surface electrodes 31 at the four corners of the insulating sheet 23 in the first embodiment), and lead portions 25a at positions corresponding thereto. A through hole 33 is formed so that the dummy common electrode 27 communicates with each other. Each of the through holes 32 and 33 is filled with a conductive material made of the same material as the individual electrode 24 and the common electrode 25 (for example, an Ag-Pd conductive paste). For this reason, in the plurality of piezoelectric sheets 22, 21 a to 21 g and the insulating sheet 23 stacked one above the other, the individual electrodes 24, the dummy individual electrodes 26, and the surface electrodes 30 at the same vertical position are interposed via the conductive material in the through holes 32. On the other hand, a plurality of upper and lower common electrodes 25, dummy common electrodes 27, and surface electrodes 31 are electrically connected through a conductive material in the through hole 33.
[0036]
The through holes 32 and 33 of the piezoelectric sheets 21a to 21g and the insulating sheet 23 are appropriately shifted so as not to be aligned in a line along the long side direction of the piezoelectric sheets 21a to 21g and the insulating sheet 23. Has been.
Next, a method for manufacturing the piezoelectric actuator 20 will be described. Here, a case where a plurality of piezoelectric actuators 20 are manufactured from a sheet-like material will be described.
[0037]
First, each piezoelectric sheet 21b (21d) among the surfaces of a first material sheet (green sheet) having a size in which a plurality of piezoelectric sheets 21b (21d, 21f, and 22) in the piezoelectric actuator 20 are arranged in a matrix. , 21f), a through hole 32 is previously drilled at a position where a plurality of individual electrodes 24 and a dummy common electrode 27 as a discard pattern electrode are provided.
[0038]
Similarly, each piezoelectric sheet 21a (21c, 21e) out of the surface of the second material sheet (green sheet) having a size in which a plurality of piezoelectric sheets 21a (21c, 21e, 21g) are arranged in a matrix. , 21g), through holes 33 are formed in advance at positions where the lead portions 25a of the plurality of common electrodes 25 and the dummy individual electrodes 26 as the electrodes of the discard pattern are provided.
[0039]
Further, at a position where a plurality of surface electrodes 30 and 31 are provided at each insulating sheet 23 in the surface of a third material sheet (green sheet) having a size in which a plurality of insulating sheets 23 are arranged in a matrix. On the other hand, through holes 32 and 33 are formed.
[0040]
The individual electrodes 24 and dummy common electrodes 27 are provided on the surfaces of the piezoelectric sheets 22, 21b, 21d, and 21f, the common electrodes 25 and dummy individual electrodes 26 are provided on the surfaces of the piezoelectric sheets 21a, 21c, 21e, and 21g, and the insulating sheets. The surface electrodes 30, 31 and the dummy surface electrode 34 are formed on the surface 23 by screen printing using a conductive material such as an Ag-Pd conductive paste.
[0041]
In this case, since the through holes 32 and 33 penetrate the upper and lower wide surfaces of the first to third material sheets, the conductive material enters the through holes 32 and 33, and the through holes 32 and 33 are inserted into the through holes 32 and 33. Through the electrode portions 24, 25, 26, 27, 30, and 31, conduction is possible on the upper and lower surfaces of the sheet. Next, each material sheet is dried and then laminated, and then pressed in the laminating direction to be integrated into one laminated body and fired. Then cut into a predetermined size.
[0042]
As described above, in the plurality of piezoelectric sheets 22, 21 a to 21 g and the insulating sheet 23 stacked above and below, the individual electrode 24, the dummy individual electrode 26, and the surface electrode 30 at the same vertical position are interposed via the conductive material in the through hole 32. Similarly, the plurality of upper and lower common electrodes 25, dummy common electrodes 27, and surface electrodes 31 are electrically connected through the conductive material in the through holes 33.
[0043]
Next, a process for manufacturing the inkjet head 1 by bonding the piezoelectric actuator 20 manufactured in this manner to the cavity plate 10 and the FPC 40 will be described.
First, an adhesive 41 (FIG. 2) made of a non-ink-permeable synthetic resin material is applied in advance to the entire lower surface of the piezoelectric actuator 20 (the wide surface facing the pressure chamber 16 of the cavity plate 10).
[0044]
Next, as shown in FIG. 7, the individual electrodes 24 in the piezoelectric actuator 20 are overlapped with the cavity plate 10 so as to correspond to the pressure chambers 16 in the cavity plate 10. The upper surface of the piezoelectric actuator 20 is heated while being pressed by a heater bar (not shown) as a pressing member having a pressing surface. Here, surface electrodes 30 and 31 and a dummy surface electrode 34 are provided on the upper surface of the piezoelectric actuator 20 at positions corresponding to the back side of the portion in contact with the cavity plate 10, and these abut against the pressing surface of the heater bar. . For this reason, the pressing force from the heater bar concentrates on the peripheral portion of each pressure chamber 16 corresponding to the position where the surface electrodes 30 and 31 and the dummy surface electrode 34 are provided, and the piezoelectric actuator 20 and the cavity plate 10 are Bonds well. This process corresponds to the bonding process.
[0045]
Thereafter, the FPC 40 is overlapped and pressed on the upper surface of the piezoelectric actuator 20, whereby various wiring patterns (not shown) in the FPC 40 are electrically joined to the surface electrodes 30 and 31.
Then, by applying a voltage higher than that during normal use between all the individual electrodes 24 and the common electrode 25, the portions sandwiched between the electrodes 24 and 25 of the piezoelectric sheets 21a to 21g are subjected to polarization processing. .
[0046]
In the above configuration, by applying a voltage between any individual electrode 24 and the common electrode 25 among the individual electrodes 24 in the piezoelectric actuator 20, the individual electrode 24 to which a voltage is applied among the piezoelectric sheets 21a to 21g. Corresponding portions cause distortion in the stacking direction due to piezoelectricity, and the internal volume of the pressure chamber 16 corresponding to each individual electrode 24 is reduced by this distortion, so that the ink in the pressure chamber 16 drops from the nozzle 54 in the form of droplets. Then, predetermined printing is performed.
[0047]
In the inkjet head 1 of the first embodiment, the cavity plate 10 corresponds to a flow path member, and the piezoelectric actuator 20 (specifically, the piezoelectric actuator 20 excluding the surface electrodes 30 and 31 and the dummy surface electrode 34). ) Corresponds to a piezoelectric member, and the dummy surface electrode 34 corresponds to a spacer member.
[0048]
As described above, according to the method of manufacturing the inkjet head 1 of the first embodiment, when the cavity plate 10 and the piezoelectric actuator 20 are bonded together, the pressing force by the heater bar is applied to the surface electrodes 30 and 31 of the piezoelectric actuator 20. In addition, since the dummy surface electrode 34 can be transmitted to the peripheral portion of the pressure chamber 16 where reliable adhesion is required, the cavity plate 10 and the piezoelectric actuator 20 can be bonded together favorably. As a result, it is possible to prevent ink leakage between the pressure chambers 16 and a decrease in volume change amount (decrease in ink discharge speed) of the pressure chamber 16 due to an increase in the thickness of the adhesive 41. The ink jet head 1 having the ink ejection performance can be manufactured.
[0049]
In particular, in the manufacturing method of the inkjet head 1, since the thickness and material of the dummy surface electrode 34 are the same as those of the surface electrodes 30 and 31, the pressing force from the heater bar is applied by the surface electrodes 30 and 31 and the dummy surface electrode 34. Can be transmitted evenly. In addition, manufacture is also facilitated.
[0050]
Next, a second embodiment will be described.
FIG. 9 is a plan view of the inkjet head. FIG. 10 is an enlarged view of a region surrounded by a one-dot chain line drawn in FIG. FIG. 11 is an enlarged view of a region surrounded by a one-dot chain line drawn in FIG. 12 is a cross-sectional view of a principal part of the ink jet head shown in FIG. FIG. 13 is an exploded perspective view of a main part of the inkjet head shown in FIG.
[0051]
As shown in FIG. 9, the inkjet head 101 has a rectangular planar shape extending in one direction (main scanning direction). The inkjet head 101 has a flow path unit 104 in which a number of pressure chambers 110 and ink discharge ports (nozzles) 108 (both shown in FIGS. 10 to 12) are formed. A plurality of trapezoidal actuator units 121 arranged in two rows are bonded. More specifically, each actuator unit 121 is arranged such that its parallel opposing sides (upper side and lower side) are along the longitudinal direction of the flow path unit 104. Further, the oblique sides of the adjacent actuator units 121 overlap in the width direction of the flow path unit 104. Although not shown in FIGS. 9 to 13, on the actuator unit 121, FPCs 150 (see FIG. 15) for supplying signals for controlling the potentials of the individual electrode 135 and the common electrode 134 described later are respectively provided. It is pasted.
[0052]
The lower surface of the flow path unit 104 corresponding to the adhesion area of the actuator unit 121 is an ink ejection area. As will be described later, a large number of ink discharge ports 108 are arranged in a matrix (in a two-dimensional direction) on the surface of the ink discharge region. An ink reservoir 103 is disposed above the flow path unit 104 along the longitudinal direction thereof. The ink reservoir 103 communicates with an ink tank (not shown) as an ink supply source through an opening 103a provided at one end thereof, and is always filled with ink. Two pairs of openings 103b are formed in the ink reservoir 103 along the extending direction, and are provided in a staggered manner in a region where the actuator unit 121 is not provided.
[0053]
As shown in FIGS. 9 and 10, the ink reservoir 103 communicates with the manifold 105 in the flow path unit 104 in the lower layer through the opening 103b. The opening 103b may be provided with a filter (not shown) for capturing dust or the like contained in the ink. The manifold 105 has a sub-manifold 105a with its tip portion branched into two. Two sub-manifolds 105 a enter the lower part of one actuator unit 121 from two openings 103 b on both sides in the longitudinal direction of the inkjet head 101 with respect to the actuator unit 121. That is, a total of four sub-manifolds 105 a extend along the longitudinal direction of the inkjet head 101 at the bottom of one actuator unit 121. Each sub-manifold 105 a is filled with ink supplied from the ink reservoir 103.
[0054]
As shown in FIGS. 10 and 11, a large number of ink discharge ports 108 are arranged on the surface of the ink discharge region corresponding to the actuator unit 121. As can be seen from FIG. 12, each ink discharge port 8 is a tapered nozzle, and has a substantially rhombic pressure chamber (cavity) 10 (length: 900 μm, width: 350 μm) and an aperture 112. It communicates with the sub-manifold 105a. In this way, the ink jet head 101 is formed with an ink flow path 132 from the ink tank to the ink discharge port 8 through the ink reservoir 103, the manifold 105, the sub-manifold 105a, the aperture 112 and the pressure chamber 110. 10 and 11, the pressure chamber 110 and the aperture 112, which are to be drawn with broken lines below the actuator unit 121, are drawn with solid lines for easy understanding of the drawings. Further, in FIG. 10 and FIG. 11, illustration of a groove 153 and a conductive film 138, which will be described later, is omitted.
[0055]
Further, as is apparent from FIG. 11, in the flow path unit 104 corresponding to the ink discharge area below the actuator unit 121, the aperture 112 communicating with one pressure chamber 110 is a pressure chamber adjacent to the pressure chamber. The pressure chambers 110 are arranged in close contact with each other so as to overlap with 110. One reason that such a possibility is possible is that the pressure chamber 110 and the aperture 112 are provided at different heights as shown in FIG. By doing so, the pressure chambers 110 can be arranged at high density, and high-resolution image formation is realized by the inkjet head 101 having a relatively small occupation area.
[0056]
The pressure chamber 110 includes a longitudinal direction (first arrangement direction) of the inkjet head 101 and a direction slightly inclined from the width direction of the inkjet head 101 (second arrangement direction) in the plane depicted in FIGS. 10 and 11. Are arranged in the ink discharge area in the two directions. The ink discharge ports 8 are arranged at 50 dpi in the first arrangement direction. On the other hand, the pressure chambers 110 are arranged so that a maximum of twelve pressure chambers are included in one ink ejection region in the second arrangement direction, and twelve pressure chambers 110 are arranged in the second arrangement direction. The displacement in the first arrangement direction due to this is equivalent to one of the pressure chambers 110. As a result, within the entire width of the inkjet head 101, there are twelve ink discharge ports 8 in a range separated by a distance between two ink discharge ports 8 adjacent in the first arrangement direction. It should be noted that both ends of each ink discharge area in the first arrangement direction (corresponding to the oblique sides of the actuator unit 121) satisfy the above condition by being complementary to the ink discharge area facing the width direction of the inkjet head 101. ing. Therefore, in the inkjet head 101, ink droplets are sequentially ejected from a large number of ink ejection ports 8 arranged in the first and second arrangement directions as the inkjet head 101 moves relative to the paper in the width direction. Thus, it is possible to perform printing at 600 dpi in the main scanning direction.
[0057]
Next, the cross-sectional structure of the inkjet head 101 will be described.
As shown in FIGS. 12 and 13, the main part on the bottom side of the ink jet head 101 includes, from above, the actuator unit 121, the cavity plate 122, the base plate 123, the aperture plate 124, the supply plate 125, and the manifold plates 126, 127, 128. The cover plate 129 and the nozzle plate 130 have a laminated structure in which a total of 10 sheet materials are laminated. Among these, the flow path unit 104 is composed of nine plates excluding the actuator unit 121.
[0058]
As will be described in detail later, the actuator unit 121 has four piezoelectric sheets stacked and electrodes arranged so that only the uppermost layer is an active layer and the remaining three layers are inactive layers. It is. The cavity plate 122 is a metal plate provided with a number of substantially rhombic openings corresponding to the pressure chambers 110 (that is, opening spaces that become the pressure chambers 110 by being bonded to the actuator unit 121 and the base plate 123). The base plate 123 is a metal plate provided with a communication hole between the pressure chamber 110 and the aperture 112 and a communication hole from the pressure chamber 110 to the ink discharge port 8 with respect to one pressure chamber 110 of the cavity plate 122. The aperture plate 124 is a metal plate provided with a communication hole from the pressure chamber 110 to the ink discharge port 8 in addition to the aperture 112 for one pressure chamber 110 of the cavity plate 122. The supply plate 125 is a metal plate provided with a communication hole between the aperture 112 and the sub-manifold 105 a and a communication hole from the pressure chamber 110 to the ink discharge port 8 with respect to one pressure chamber 110 of the cavity plate 122. The manifold plates 126, 127, and 128 are metal plates provided with communication holes from the pressure chamber 110 to the ink discharge port 8 for one pressure chamber 110 of the cavity plate 122 in addition to the sub-manifold 105 a. The cover plate 129 is a metal plate in which a communication hole from the pressure chamber 110 to the ink ejection port 8 is provided for one pressure chamber 110 of the cavity plate 122. The nozzle plate 130 is a metal plate provided with a tapered ink discharge port 8 that functions as a nozzle for one pressure chamber 110 of the cavity plate 122.
[0059]
These ten sheets 121 to 130 are stacked in alignment with each other so that an ink flow path 132 as shown in FIG. 12 is formed. The ink flow path 132 first extends upward from the sub-manifold 105a, extends horizontally at the aperture 112, then further upwards, extends horizontally again at the pressure chamber 110, and then moves away from the aperture 112 for a while. It goes from the diagonally downward direction to the ink discharge port 8 vertically downward.
[0060]
Next, the detailed structure of the actuator unit 121 will be described.
FIG. 14 is an enlarged plan view of the actuator unit 121 in the region shown in FIG. FIG. 15 is a partial cross-sectional view of the inkjet head 101 taken along the line AA in FIG.
[0061]
As shown in FIG. 14, individual electrodes 135 having a thickness of about 1.1 μm are provided on the upper surface of the actuator unit 121 and at positions where the pressure chambers 110 substantially overlap each other in plan view. The individual electrode 135 includes a substantially rhombic electrode part 135a and an arrow-shaped electrode part 135a formed continuously from one acute angle part of the electrode part 135a. The electrode portion 135a is slightly smaller than the pressure chamber 110 and has a similar shape to the electrode portion 135a. The electrode portion 135a is disposed so as to be accommodated in the pressure chamber 110 in plan view. In addition, most of the electrode portion 135 a protrudes from the pressure chamber 110 in plan view.
[0062]
Most of the region other than the individual electrode 135 on the upper surface of the actuator unit 121 is covered with a conductive film 138 made of the same material with the same thickness as the individual electrode 135. The individual electrode 135 and the conductive film 138 are insulated by a groove 153 having a width of about 30 μm and a depth of about 5 to 10 μm formed on the surface of the actuator unit 121 along the outer edge of the individual electrode 135. As will be described later, since the mutual interference between the adjacent individual electrodes 135 is reduced by the groove portion 153, it is possible to suppress the occurrence of crosstalk.
[0063]
As shown in FIG. 15, the actuator unit 121 includes four piezoelectric sheets 141, 142, 143, and 144 formed to have the same thickness of about 15 μm. The actuator unit 121 is attached with an FPC 150 for supplying a signal for controlling the potentials of the individual electrode 135 and the common electrode 134. The piezoelectric sheets 141 to 144 are continuous flat plate layers, and the actuator unit 121 is disposed across a number of pressure chambers 110 formed in one ink ejection region in the inkjet head 101. Since the piezoelectric sheets 141 to 144 are arranged as a continuous flat plate layer across the many pressure chambers 110, the mechanical rigidity of the piezoelectric element can be kept high, so that the responsiveness of the ink ejection performance in the inkjet head 101 is improved. Be able to. In the second embodiment, the piezoelectric sheets 141 to 144 are made of a lead zirconate titanate (PZT) ceramic material having ferroelectricity.
[0064]
A common electrode 134 having a thickness of about 2 μm formed on the entire surface of the sheet is interposed between the piezoelectric sheet 141 in the uppermost layer and the piezoelectric sheet 142 adjacent below the uppermost layer. Further, as described above, the upper surface of the actuator unit 121, that is, the upper surface of the piezoelectric sheet 141 has a planar shape similar to that of the pressure chamber 110 (length: 850 μm, width: 250 μm), and a projection region in the stacking direction is a pressure. An individual electrode 135 including an electrode part 135 a and an arrow-shaped electrode part 135 b included in the chamber region is formed for each pressure chamber 110. Further, reinforcing metal films 136a and 136b for reinforcing the actuator unit 121 are interposed between the piezoelectric sheet 143 and the piezoelectric sheet 144 and between the piezoelectric sheet 142 and the piezoelectric sheet 143, respectively. The reinforcing metal films 136 a and 136 b have substantially the same thickness as the common electrode 134. In the second embodiment, the individual electrode 135 and the conductive film 138 are made of a laminated metal material in which Ni (film thickness of about 1 μm) is formed on the base and Au (film thickness of about 0.1 μm) is formed on the surface layer. The electrode 134 and the reinforcing metal films 136a and 136b are made of an Ag—Pd-based metal material. The reinforcing metal films 136a and 136b do not necessarily serve as electrodes and are not necessarily provided. However, the presence of the reinforcing metal films 136a and 136b can compensate for the brittleness of the sintered piezoelectric sheets 141 to 144. There is an advantage that the piezoelectric sheets 141 to 144 are easy to handle.
[0065]
The common electrode 134 is grounded via the FPC 150 in a region not shown. As a result, the common electrode 134 is kept at the same ground potential in the regions corresponding to all the pressure chambers 110. In addition, the individual electrodes 135 are leads wired in the FPC 150 independently for each individual electrode 135 in the arrow-shaped electrode portion 135a so that the potential can be controlled for each corresponding to each pressure chamber 110. It is in contact with a wire (not shown), and is connected to a driver (not shown) through this lead wire. As described above, in the second embodiment, since the individual electrode 135 and the FPC 150 are connected to each other in the electrode portion 135a outside the pressure chamber 110 in a plan view, expansion and contraction of the actuator unit 121 in the stacking direction is hindered. Therefore, the volume change amount of the pressure chamber 110 can be increased. The common electrode 134 may be formed in large numbers for each pressure chamber 110 such that the projection region in the stacking direction includes the pressure chamber region or the projection region is included in the pressure chamber region. There is no need for a single conductive sheet formed on the entire surface of the sheet. However, at this time, it is necessary that the common electrodes are electrically connected so that the portions corresponding to the pressure chambers 110 all have the same potential.
[0066]
In the inkjet head 101 of the second embodiment, the polarization direction of the piezoelectric sheets 141 to 144 is the thickness direction. That is, the actuator unit 121 uses the pressure sheet 141 on the uppermost side (that is, farthest from the pressure chamber 110) as the active layer and the three piezoelectric sheets 142 to 144 on the lower side (that is, close to the pressure chamber 110) on the non-side. The active layer has a so-called unimorph type configuration. Accordingly, when the individual electrode 135 is set to a predetermined positive or negative potential, for example, if the electric field and the polarization are in the same direction, the portion sandwiched between the electrodes of the piezoelectric sheet 141 that is the active layer contracts in a direction perpendicular to the polarization direction. On the other hand, since the piezoelectric sheets 142 to 144 are not affected by the electric field and do not spontaneously shrink, the piezoelectric sheets 141 to 144 are not contracted spontaneously. A difference is caused in the distortion, and the entire piezoelectric sheets 141 to 144 are deformed to be convex on the inactive side (unimorph deformation). At this time, as shown in FIG. 15, the lower surfaces of the piezoelectric sheets 141 to 144 are fixed to the upper surface of the partition wall (cavity plate) 122 that partitions the pressure chambers. As a result, the piezoelectric sheets 141 to 144 are bonded to the pressure chambers. Deforms so that it is convex to the side. For this reason, the volume of the pressure chamber 110 is reduced, the pressure of the ink is increased, and ink is ejected from the ink ejection port 8. Thereafter, when the application of the drive voltage to the individual electrode 135 is stopped, the piezoelectric sheets 141 to 144 return to the original shape, and the volume of the pressure chamber 110 returns to the original volume, so that ink is sucked from the manifold 105 side. .
[0067]
As another driving method, it is also possible to apply a voltage to the individual electrode 135 in advance, stop the application of the voltage every time there is a discharge request, and then apply the voltage again at a predetermined timing. it can. In this case, when the voltage application is stopped, the piezoelectric sheets 141 to 144 return to their original shapes, so that the volume of the pressure chamber 110 is compared with the initial state (a state in which a voltage is applied in advance). When the ink is sucked in from the manifold 105 side and then the voltage is applied again, the piezoelectric sheets 141 to 144 are deformed so as to protrude toward the pressure chamber, and the pressure on the ink is reduced due to a decrease in the volume of the pressure chamber. Rises and ink is ejected.
[0068]
For example, if the electric field and the polarization are in opposite directions, a part of the piezoelectric sheet 141 that is an active layer sandwiched between the electrodes extends in a direction perpendicular to the polarization direction. Therefore, the portions sandwiched between the electrodes 134 and 35 of the piezoelectric sheets 141 to 144 are curved so as to be concave toward the pressure chamber due to the piezoelectric lateral effect. For this reason, the volume of the pressure chamber 110 increases and ink is sucked from the manifold 105 side. Thereafter, when the application of the drive voltage to the individual electrode 135 is stopped, the piezoelectric sheets 141 to 144 return to the original shape, and the volume of the pressure chamber 110 returns to the original volume, so that ink is ejected from the nozzle.
[0069]
Thus, in the inkjet head 101 of the second embodiment, the piezoelectric sheet 141 farthest from the pressure chamber of the actuator unit 121 is the active layer, and the surface opposite to the surface on the pressure chamber side (upper surface ), And a conductive film 138 is formed on the upper surface of the piezoelectric sheet 141 so as to keep the individual electrodes 135 apart. Therefore, when the FPC 150 is bonded not only to the individual electrode 135 but also to the entire surface of the piezoelectric sheet 141 in order to enhance the adhesive strength, a conductive material having substantially the same thickness as the individual electrode 135 in a region other than the individual electrode 135. Since the film 138 exists, there is almost no difference in height between the region where the individual electrode 135 is formed and the other region. Therefore, even when an external force for peeling off the FPC 150 is applied thereto, the FPC 150 and the actuator unit 121 are difficult to peel off, and the reliability of the inkjet head 101 is improved.
[0070]
In the inkjet head 101 of the second embodiment, only the piezoelectric sheet 141 farthest from the pressure chamber of the actuator unit 121 is the active layer, and the surface (upper surface) opposite to the surface on the pressure chamber side. The individual electrode 135 is formed only on the top. Therefore, when the actuator unit 121 is manufactured, it is not necessary to form through holes for connecting the individual electrodes provided so as to overlap each other in plan view, and the actuator unit 121 can be easily manufactured.
[0071]
Further, in the inkjet head 101 of the second embodiment, three piezoelectric sheets as inactive layers are arranged between the piezoelectric sheet 141 as the active layer farthest from the pressure chamber 110 and the flow path unit 104. It is a thing. In this way, by making three inactive layers with respect to one active layer, the volume change amount of the pressure chamber 110 can be made relatively large, and therefore the driving voltage of the individual electrode 135 is low. As a result, the pressure chamber 110 can be downsized and highly integrated.
[0072]
In the inkjet head 101 of the second embodiment, since the piezoelectric sheet 141 that is the active layer and the piezoelectric sheets 142 to 144 that are the inactive layers are formed of the same material, it is not necessary to replace the material. It can be manufactured by a relatively simple manufacturing process. Therefore, it is expected that the manufacturing cost can be reduced. Furthermore, since the piezoelectric sheets 141 that are the active layers and the piezoelectric sheets 142 to 144 that are the non-active layers all have substantially the same thickness, it is possible to reduce costs by simplifying the manufacturing process. . This is because the thickness adjustment process when applying and laminating the ceramic material to be the piezoelectric sheet can be easily performed.
[0073]
Further, according to the inkjet head 101 of the second embodiment configured as described above, the piezoelectric sheet 141 is sandwiched between the common electrode 134 and the individual electrode 135, so that the volume of the pressure chamber 110 can be easily increased by the piezoelectric effect. Can be changed. Moreover, since the piezoelectric sheet 141 which is an active layer is a continuous flat plate layer, it can be easily manufactured.
[0074]
In addition, the inkjet head 101 of the second embodiment includes a unimorph actuator unit 121 in which the piezoelectric sheets 142 to 144 close to the pressure chamber 110 are inactive layers and the piezoelectric sheet 141 away from the pressure chamber 110 is an active layer. Have. Therefore, the volume change amount of the pressure chamber 110 can be increased by the piezoelectric lateral effect, and the voltage applied to the individual electrode 135 is compared with the inkjet head in which the pressure chamber 110 side is the active layer and the opposite side is the inactive layer. It is possible to reduce the voltage and the pressure chamber 110 to be highly integrated. By reducing the applied voltage, the driver for driving the individual electrode 135 can be reduced in size and the cost can be reduced, and the pressure chamber 110 can be reduced in size and sufficiently integrated. A large amount of ink can be ejected, and the head 101 can be downsized and the print dots can be arranged at high density.
[0075]
Next, a method for manufacturing the ink jet head 101 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS.
In order to manufacture the inkjet head 101, the flow path unit 104 and the actuator unit 121 are first prepared separately in parallel, and then both are bonded. In order to fabricate the flow path unit 104, each plate 122 to 130 constituting the flow path unit 104 is subjected to anisotropic etching using a patterned photoresist as a mask to form openings and holes as shown in FIGS. A recess is formed in each of the plates 122-130. Further, as shown in FIG. 16, when the pressure chamber 110 is formed in the cavity plate 122, a circular mark (cavity position recognition mark) 155 is formed by an etching process at the same time. That is, the cavity plate 122 is etched using a photoresist having openings in portions corresponding to the pressure chamber 110 and the mark 155 as a mask. The mark 155 is provided for determining and correcting the trace position of laser processing to be described later. For example, the mark 155 is arranged in the width direction of the cavity plate 122 at predetermined intervals in the longitudinal direction of the cavity plate 122 outside the ink discharge region. It is formed in two places apart. The mark 155 may be an opening or a recess. In FIG. 16, only some of the pressure chambers 110 among the many pressure chambers 110 are illustrated.
[0076]
As a modification, the mark 155 may be formed in a separate process from the etching for forming the pressure chamber 110, that is, using another photoresist as a mask. However, by performing the etching for forming the mark 155 at the same time as the etching for forming the pressure chamber 110, the positional accuracy of the mark 155 with respect to the pressure chamber 110 can be improved. The advantage that the positional accuracy between 135 and the pressure chamber 110 is improved is obtained.
[0077]
In addition, holes are formed in the eight plates 123 to 130 other than the cavity plate 122 by etching. Thereafter, the nine plates 122 to 130 are overlapped and bonded with an adhesive interposed therebetween so that the ink flow path 132 is formed, whereby the flow path unit 104 is manufactured.
[0078]
On the other hand, in order to manufacture the actuator unit 121, first, a conductive paste that becomes the reinforcing metal film 136 a is pattern printed on the ceramic material that becomes the piezoelectric sheet 144. In parallel with this, a conductive paste to be the reinforcing metal film 136b is pattern printed on the ceramic material to be the piezoelectric sheet 143, and a conductive paste to be the common electrode 134 is formed on the ceramic material to be the piezoelectric sheet 142. Print a pattern. Thereafter, a laminate obtained by stacking the four piezoelectric sheets 141 to 144 while aligning them using a jig is fired at a predetermined temperature. As a result, a laminate in which the common electrode 134 is formed on the lower surface of the uppermost piezoelectric sheet 141 and does not have individual electrodes is formed. FIG. 17 shows a partially enlarged sectional view of the actuator unit 121 at this time.
[0079]
Thereafter, a conductive film 138 is formed on the entire surface of the piezoelectric sheet 141 by PVD (Physical Vapor Deposition), printing or plating. FIG. 18A shows a cross-sectional view corresponding to FIG. 15 of the ink jet head 101 at this time, and FIG. 19A shows a partially enlarged view of the region surrounded by the alternate long and short dash line. Note that this step corresponds to a conductive film forming step.
[0080]
Next, the laminate that becomes the actuator unit 121 manufactured as described above is bonded to the flow path unit 104 so that the piezoelectric sheet 144 and the cavity plate 122 are in contact with each other. The actuator unit 121 is formed by a heater bar (not shown) as a pressurizing member that includes a heater and has a flat pressing surface. Then, the conductive film 138 forming surface of the laminate is heated while being pressed. At that time, since the pressing surface of the heater bar contacts the entire conductive film 138, the pressing force from the heater bar is uniformly applied. This process corresponds to the bonding process.
[0081]
In addition, the alignment of the laminate serving as the actuator unit 121 and the flow path unit 104 is based on alignment marks formed on the surface of the cavity plate 122 and the surface of the piezoelectric sheet 141 of the flow path unit 104, respectively. However, since the individual electrode is not yet formed on the laminate that becomes the actuator unit 121, high accuracy is not required.
[0082]
Next, as shown in FIG. 18B and FIG. 20, the emission direction is such that the laser is irradiated to the outer edge of the pressure chamber 110 slightly inside in plan view with reference to the mark 155 formed on the cavity plate 122. For example, laser processing is performed using a YAG laser while controlling only the region 157 (shown by a thick line in FIG. 20) corresponding to the groove 153 shown in FIG. 14 of the conductive film 138 on the piezoelectric sheet 141. By partially removing the conductive film 138 in this way, a pattern of the individual electrode 135 insulated from the conductive film 138 is formed. FIG. 19B shows a partially enlarged view of the region surrounded by the alternate long and short dash line in FIG. This step corresponds to a separation step.
[0083]
Thus, in the second embodiment, since the pattern of the individual electrode 135 is formed by laser processing based on the mark 155 formed on the flow path unit 104 side where the pressure chamber 110 is located, the individual electrode or the like is formed in advance. Compared with the case where the actuator unit is bonded to the flow path unit, the positional accuracy of the individual electrode 135 formed on the piezoelectric sheet 141 with respect to the pressure chamber 110 is improved. Thereby, the uniformity of the ink ejection performance becomes excellent, and it becomes easy to increase the length of the inkjet head 101. That is, rather than providing a plurality of actuator units 121 as in the second embodiment and arranging them in the longitudinal direction of the flow path unit 104, one actuator unit 121 that is as long as the flow path unit 104 is used. Can only be used.
[0084]
Thereafter, the FPC 150 for supplying an electric signal to the individual electrode 135 is attached on the actuator unit 121, and the manufacturing of the ink jet head 101 is completed through a predetermined process.
In the inkjet head 101 of the second embodiment, the flow path unit 104 corresponds to the flow path member, and the actuator unit 121 (specifically, the actuator unit 121 before forming the conductive film 138) is the piezoelectric member. Correspondingly, the conductive film 138 excluding the individual electrode 135 corresponds to a spacer member.
[0085]
As described above, according to the method of manufacturing the inkjet head 101 of the second embodiment, when the flow path unit 104 and the actuator unit 121 are bonded together, the pressing force by the heater bar is applied by the conductive film 138 of the actuator unit 121. Since it can transmit uniformly, the flow-path unit 104 and the actuator unit 121 can be bonded together favorably. As a result, it is possible to prevent ink leakage between the pressure chambers 110, a decrease in the volume change amount of the pressure chamber 110 due to an increase in the thickness of the adhesive (decrease in ink discharge speed), and the like. An ink jet head 101 having ink ejection performance can be manufactured. In particular, in the second embodiment, a large number of pressure chambers 110 are arranged in the two-dimensional direction in the flow path unit 104, and the difficulty in reliably bonding to the actuator unit 121 is increased. Is.
[0086]
Further, in the method of manufacturing the inkjet head 101 according to the second embodiment, when the piezoelectric sheets 141 to 144 are stacked, the individual electrodes are not formed between the adjacent piezoelectric sheets, that is, the piezoelectric sheet 141 farthest from the pressure chamber 110. Since only the active layer is formed, it is not necessary to form through holes in the piezoelectric sheets 141 to 144 for connecting the individual electrodes provided to overlap each other in plan view. Therefore, as described above, the inkjet head 101 of the second embodiment can be manufactured at a low cost by a relatively simple process.
[0087]
Further, in the second embodiment, four piezoelectric sheets 141 to 144 are laminated, and only the uppermost piezoelectric sheet 141 becomes an active layer, and the remaining three piezoelectric sheets 142 to 144 become inactive layers. I have to. According to the ink jet head 101 manufactured in this way, as described above, the volume change amount of the pressure chamber 110 can be made relatively large. Therefore, the pressure chamber can be reduced along with the lowering of the drive voltage of the individual electrode 135. 110 can be downsized and highly integrated.
[0088]
In the second embodiment, the groove portion 153 having a depth of about 1/3 to 2/3 of the thickness of the piezoelectric sheet 141 is obtained by continuously performing laser processing even after the conductive film 138 is removed. The piezoelectric sheet 141 is formed. Thus, by forming the groove 153 along the outer edge of the individual electrode 135 between the individual electrode 135 and the conductive film 138, the influence of the deformation of the piezoelectric sheet corresponding to a certain pressure chamber 110 is affected by the adjacent pressure chamber 110. It becomes difficult to be transmitted to the upper piezoelectric sheet, and the occurrence of crosstalk between the adjacent pressure chambers 110 can be reduced.
[0089]
In the second embodiment, the conductive film 138 other than the portion corresponding to the groove 153 is not removed. Therefore, as described above, when the FPC 150 is bonded not only to the individual electrode 135 but also to the entire surface of the piezoelectric sheet 141 in order to strengthen the adhesive force, the area other than the individual electrode 135 is almost the same as the individual electrode 135. Due to the presence of the conductive film 138 having a thickness, there is almost no difference in height between the region where the individual electrode 135 is formed and the other region. Therefore, even when an external force for peeling off the FPC 150 is applied to the FPC 150, the FPC 150 and the actuator unit 121 are not easily separated from each other, and a benefit that the reliability of the inkjet head 101 is improved can be obtained.
[0090]
In the second embodiment, only the individual electrode 135 is not fired together with the ceramic material to be the piezoelectric sheets 141 to 144, unlike the common electrode 134 and the reinforcing metal films 136a and 136b. This is because the individual electrodes 135 are exposed, so that they tend to evaporate due to high-temperature heating during firing, and it is difficult to control the thickness compared to the common electrode 134 coated with a ceramic material. However, since the thickness of the common electrode 134 and the like is somewhat reduced during firing, it is difficult to reduce the thickness in consideration of maintaining continuity after firing. On the other hand, the individual electrode 135 can be formed thinner than the common electrode 134 and the like because it is formed by the above-described method after firing. As described above, in the inkjet head 101 of the second embodiment, the individual electrode 135 that is the uppermost layer is made thinner than the common electrode 134, so that the displacement of the piezoelectric sheet 141 that is the active layer is difficult to be regulated by the individual electrode 135. Thus, the volume deformation amount of the pressure chamber 110 in the inkjet head 101 is improved.
[0091]
In addition, the material of the piezoelectric sheet or electrode is not limited to the above-described material, and may be changed to other known materials. In addition, the planar shape and cross-sectional shape of the pressure chamber, the arrangement, the number of active layers, the number of inactive layers, and the like may be changed as appropriate. Further, the active layer and the non-active layer may have different layer thicknesses.
[0092]
Moreover, in the said 2nd Embodiment, although the hole and the mark are formed in each plate which comprises a flow-path unit by an etching, you may form a hole and a mark in each plate by methods other than an etching. In the second embodiment, the conductive film other than the individual electrode is left when performing laser processing, but the conductive film other than the region serving as the individual electrode may be completely removed. However, in addition to the loss of the above-mentioned benefits, the processing time increases, leading to an increase in cost. Therefore, it is not particularly necessary to remove the conductive film other than the region serving as the individual electrode.
[0093]
Moreover, in the said 2nd Embodiment, although only the piezoelectric sheet furthest from the pressure chamber in the uppermost layer is used as the active layer, other piezoelectric sheets may be used as the active layer. In order to manufacture such an ink jet head, when the piezoelectric sheets are laminated, individual electrodes that come into contact with one surface of the piezoelectric sheet as the active layer (for example, the lower surface of the piezoelectric sheet 142) may be pattern-printed. . In this case, it is necessary to form through-holes for connecting the individual electrodes that overlap vertically in plan view, and the manufacturing process becomes somewhat complicated. In addition, although the positional accuracy of the individual electrode in contact with the pressure chamber other than the uppermost piezoelectric sheet is lowered, it is considered that the uppermost piezoelectric sheet contributes most to the volume change of the pressure chamber. It is.
[0094]
Further, in the second embodiment, the groove portion is formed by removing a part of the uppermost piezoelectric sheet subsequent to the removal of the conductive film, but the groove portion is not necessarily formed. Further, the groove portion may reach the second layer or lower piezoelectric sheet from the top as long as the common electrode is not isolated, and the crosstalk suppressing effect becomes greater as the groove portion is formed deeper.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view of an ink jet head according to a first embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the inkjet head shown in FIG.
FIG. 3 is an exploded perspective view of a cavity plate.
FIG. 4 is a partially enlarged exploded perspective view of a cavity plate.
FIG. 5 is an exploded perspective view of a piezoelectric actuator.
FIG. 6 is a partially enlarged exploded perspective view of a piezoelectric actuator.
FIG. 7 is an enlarged perspective view showing one end portions of a piezoelectric actuator and a cavity plate.
FIG. 8 is a plan view of a piezoelectric actuator.
FIG. 9 is a plan view of an inkjet head according to a second embodiment.
10 is an enlarged view of a region surrounded by an alternate long and short dash line drawn in FIG. 9. FIG.
11 is an enlarged view of a region surrounded by an alternate long and short dash line drawn in FIG.
12 is a cross-sectional view of a main part of the ink jet head shown in FIG.
13 is an exploded perspective view of a main part of the ink jet head shown in FIG.
14 is an enlarged plan view of the actuator unit in the region shown in FIG.
15 is a partial cross-sectional view of the inkjet head taken along line AA in FIG.
16 is a plan view showing a cavity plate on which marks are formed in a process in the middle of manufacturing the inkjet head shown in FIG. 9;
17 is a partially enlarged cross-sectional view of an actuator unit in a process during the manufacturing of the ink jet head shown in FIG.
18 is a partial cross-sectional view of the inkjet head shown in FIG. 9 in the course of manufacturing. FIG.
FIG. 19 is a partially enlarged cross-sectional view corresponding to FIG.
20 is a plan view for explaining a region irradiated with a laser in a process in the middle of manufacturing the inkjet head shown in FIG. 9;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Cavity plate, 12 ... Base plate, 13 ... Spacer plate, 14 ... 1st manifold plate, 15 ... 2nd manifold plate, 16 ... Pressure chamber, 20 ... Piezoelectric actuator, 21a-21g, 22 ... Piezoelectric sheet, 23 ... Insulation Sheet, 24 ... Individual electrode, 25 ... Common electrode, 30, 31 ... Surface electrode, 34 ... Dummy surface electrode, 43 ... Nozzle plate, 54 ... Nozzle, 101 ... Inkjet head, 103 ... Ink reservoir, 103a, 103b ... Opening, DESCRIPTION OF SYMBOLS 104 ... Flow path unit, 105 ... Manifold, 105a ... Sub manifold, 108 ... Ink discharge port, 110 ... Pressure chamber, 112 ... Aperture, 121 ... Actuator unit, 122 ... Cavity plate, 130 ... Nozzle plate, 132 ... Ink flow path 134: Common power 135 ... Individual electrode, 135a, 135b ... Electrode part, 136a, 136b ... Reinforcing metal film, 141 ... Piezoelectric sheet (active layer), 142-144 ... Piezoelectric sheet (inactive layer), 150 ... FPC, 153 ... Groove part 155 ... mark, 157 ... area

Claims (2)

インク供給源、吐出ノズル及び前記吐出ノズルに接続される複数の圧力室が表面に沿って設けられた流路部材と、前記流路部材の前記表面に接着された状態で電気的に駆動されることにより前記圧力室の容積を変化させる板状の圧電部材とを有するインクジェットヘッドを製造するための製造方法であって、
前記流路部材と前記圧電部材とを加熱することにより接着する接着剤を挟んだ状態で前記圧電部材が複数の圧力室に跨って配置されるように加圧接着する接着工程と、
前記接着工程よりも前に行われる工程であって、前記圧電部材における前記接着工程によって前記流路部材と接触する側の面の裏面に導電膜を形成する導電膜形成工程と、
前記接着工程よりも後に、前記流路部材に前記圧力室を形成する工程と同一工程で形成された認識マークを基準にして前記導電膜を部分的に除去することにより、各圧力室に対応して設けられ前記圧電部材を駆動するための電極及び前記電極と同じ厚みのスペーサ部材に分離する分離工程と、
を含み、
前記接着工程が、ヒータを内蔵しかつ平らな押圧面を有する加圧用部材により前記導電膜形成工程により形成された導電膜形成面を加熱及び押圧することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。An ink supply source, a flow path member having a plurality of pressure chambers are provided along the surface to be connected to the discharge nozzle and the discharge nozzle, it is electrically driven in a state of being adhered to the surface of the channel member A manufacturing method for manufacturing an ink jet head having a plate-like piezoelectric member that changes the volume of the pressure chamber.
An adhesion step of pressure bonding so that the piezoelectric member is disposed across a plurality of pressure chambers with an adhesive to be bonded by heating the flow path member and the piezoelectric member;
A conductive film forming step for forming a conductive film on the back surface of the surface in contact with the flow path member by the bonding step in the piezoelectric member, the step being performed before the bonding step;
After the bonding step, the conductive film is partially removed with reference to the recognition mark formed in the same step as the step of forming the pressure chamber in the flow path member, thereby corresponding to each pressure chamber. A separation step of separating the electrode for driving the piezoelectric member and a spacer member having the same thickness as the electrode;
Only including,
The method of manufacturing an ink jet head, wherein the bonding step heats and presses the conductive film forming surface formed by the conductive film forming step with a pressing member having a built-in heater and having a flat pressing surface . 請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記流路部材は、前記複数の圧力室が二次元方向に配置されたものであることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。In the manufacturing method of the ink-jet head according to claim 1,
The flow path member, the manufacturing method of the ink jet head, wherein the this plurality of pressure chambers in which are arranged two-dimensionally.

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