JP6021463B2 - 液体吐出ヘッド、および液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態1について説明する。図1は、本実施形態の液体吐出ヘッドの斜視図である。図2は、図1に示す液体吐出ヘッドの分解斜視図である。
圧電材積層体303は、層状に重なり合った一対の圧電基板で構成されている。図4は、圧電材積層体303を構成する一対の圧電基板の斜視図である。図4(a)は、一方の圧電基板である第1の圧電基板501の斜視図である。図4(b)は、他方の圧電基板である第2の圧電基板502の斜視図である。第1の圧電基板501、第2の圧電基板502には、例えばPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)基板が使用される。
図5は、第1の圧電基板501の電極構造を説明するための図である。図5(a)は上面図である。図5(b)はオリフィスプレート304側から見た正面図である。図5(c)は下面図である。第1の圧電基板501において、第1の溝503に第1の電極505が形成され、第2の溝504に第2の電極506が形成される。この時、共通電極引き出し配線521も同時に第1の圧電基板501の上面に形成される。第1の圧電基板501の上面において、共通電極引き出し配線521は、前面側の縁部から後面側の縁部まで延びている。図5(c)に示すように、第1の圧電基板501の下面には、第3の電極508が形成される。第3の電極508は、第1の溝503の底壁を駆動する為の電極として機能する。そのため、第3の電極508は、第1の溝503に対応する位置に形成されている。
次に、第1の圧電基板501と第2の圧電基板502をそれぞれ分極処理する。第1の圧電基板501は、第1の溝503の内壁を異なる3方向に分極処理する。第1の電極505を正電位として第2の電極506および第3の電極508をグランド電位として、両電極間に高電界を印加する。分極処理は、100〜150℃程度に加熱した状態で、第1の電極505と第2の電極506の間に1〜2kV/mm程度の高電界を所定の時間印加することによって行われる。分極処理は、例えばシリコーンオイル(絶縁破壊電圧:10kV/mm以上)のような絶縁性の高いオイルの中で行うことが望ましい。シリコーンオイルは分極後にキシレン、ベンゼン、トルエンといった炭化水素系溶剤や塩化メチレン、クロロベンゼンといった塩素化炭化水素系溶剤によって除去可能である。
次に、図7、8を用いて積層工程を説明する。図7(a)に示すように、第1の圧電基板501には、第1の溝503と、第1の溝503の両隣に配置された第2の溝504が形成されている。第1の溝503は、吐出口309と連通する圧力室307として機能する。第2の溝504は、空気室308として機能する。第1の溝503の内壁には第1の電極505(図7(a)では不図示)が形成され、第2の溝504の内壁には第2の電極506(図7(a)では不図示)が形成されている。第1の溝503および第2の溝504が形成されている面の裏面には、第3の電極508(図7(a)では不図示)が形成されている。
図8に示す積層体の前面および後面(圧力室307が露出している両面)は研磨工程により平坦化される。研磨には砥粒が用いられる。後の電極形成工程のために表面粗さはRa0.4μm程度が好ましい。また、オリフィスプレート304や後方絞りプレート302を精度よく貼りつけるために各面の平面度は10μm以内、端面間の平行度は30μm以内とすることが好ましい。
前面および後面が研磨された積層体に共通電極連結層817を形成する工程について図9、図10、図11を参照して説明する。図9は、前面および後面が研磨された積層体に共通電極層817を形成した全体斜視図である。図10は、図9に示す積層体の一部を切断して示した断面斜視図である。図11は、図9に示す積層体の拡大図および断面図である。図11(a)は、図9に示す共通電極連結層817の拡大図である。図11(b)は、図11(a)に示す切断線C−Cに沿った断面図である。図11(c)は、図11(a)に示す切断線D−Dに沿った断面図である。
図12、図13を参照して共通電極連結層817を有する積層体の後面に配線パターンを形成する工程について説明する。図12は、共通電極連結層817を有する積層体を後面側から見た斜視図である。図13は、図12に示す配線構造を説明するための部分拡大図である。図13(a)は後面図である。図13(b)は図13(a)に示す切断線E−Eに沿った断面図である。
圧電材積層体303の後面には絞りプレート302が接着される。絞りプレート302には、開口部809が各圧力室307に対応した位置に設けられている。開口部809は、駆動によって生じるインクの流動が吐出口309側に強く生じるようにインクの逆流を制限するものである。開口部809は、シリコン基板のエッチング加工などで形成可能である。開口部809の口径は圧力室307の開口端の口径よりも小さい。接着には、例えばエポキシ系の接着剤が用いられる。
圧電材積層体303の前面には、オリフィスプレート304が接合される。オリフィスプレート304は、圧電材積層体303の各圧力室307に対応する位置に円孔の吐出口309が形成された板状部材である。オリフィスプレート304の作製方法としては、例えば、ニッケルの電鋳加工が挙げられる。オリフィスプレート304の前面(圧電材積層体303と面する面の裏面)には撥インク処理が施される。撥インク材料には、シラン系、フッ素系の材料が挙げられる。これらの材料を蒸着などでコーティング処理をすることによって撥インク処理が施される。
図14に示すように個別電極接続端子814および共通電極接続端子821にはフレキシブルケーブル310が圧着される。個別電極接続端子814および共通電極接続端子821は同一面上に列状に形成されている。そのため、1枚のフレキシブルケーブルにより一括して接続できる。接続方法としては異方性導電フィルム(ACF;anisotoropic conductive film)による接続方法がある。圧着後、各端子とフレキシブルケーブル310との接合部付近は接着剤で補強される。
その後、インク供給口305を有する共通液室301を用意し、図1、図2に示すように後方絞りプレート302に接合する。共通液室301は、例えば、SUS(Steel Use Stainless)基板に機械加工を施すことで作成される。共通液室301は接着剤を用いて絞りプレート302と接合される。
本発明の実施形態2について説明する。以下、上述した実施形態1と異なる点を中心に説明する。図15は、実施形態2の第2の圧電基板を示す図である。図15(a)は上面図である。図15(b)は正面図である。
本発明の実施形態3について説明する。以下、上述した実施形態1、2と異なる点を中心に説明する。図16は、実施形態3の第1の圧電基板を示す図である。図16(a)は上面図である。図16(b)は正面図である。
本発明の実施形態4について説明する。以下、上述した実施形態1〜3と異なる点を中心に説明する。図17は、実施形態4の第1の圧電基板を示す図である。図17(a)は上面図である。図17(b)は正面図である。図17(c)は下面図である。
502 第2の圧電基板
521 共通電極引き出し配線
817 共通電極連結層
Claims (5)
- 液体を吐出する吐出口が形成されたオリフィスプレートと、前記オリフィスプレートに接合され、かつ層状に重なり合った一対の圧電基板と、を有する液体吐出ヘッドであって、
前記一対の圧電基板は、前記オリフィスプレートに面する前面から前記前面とは反対の後面に向かって延びる複数の溝であって、前記複数の溝のうち一部の溝が前記吐出口に連通する複数の溝と、各溝の内壁に形成された電極と、前記前面に形成され、前記複数の溝のうち前記一部の溝を除く溝に形成された電極と電気的に接続された共通電極連結層と、互いに対向する面の少なくとも一方に形成され、前記共通電極連結層と電気的に接続された共通電極引き出し配線と、を有する液体吐出ヘッド。 - 前記一対の圧電基板は、前記共通電極引き出し配線が形成された他の溝をさらに有する、請求項1に記載の液体吐出ヘッド。
- 前記共通電極引き出し配線が、前記複数の溝のうち最も外側に形成された溝に形成されている、請求項1に記載の液体吐出ヘッド。
- 一方の圧電基板において、前記一部の溝が前記前面に直交する面に配列され、該面の裏面に前記共通電極連結層と電気的に接続された共通電極と、前記共通電極連結層と電気的に接続された前記共通電極引き出し配線とが形成され、
前記共通電極引き出し配線が、前記一部の溝の配列領域よりも外側に形成されている、請求項1に記載の液体吐出ヘッド。 - 前記一対の圧電基板を1ユニットとする積層体が複数層状に重なり合っている、請求項1から4のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッド。
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