JP2013129117A - 液体噴射ヘッド、液体噴射装置及び液体噴射ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液体吐出面とは反対側に電極端子１０を設けて接続部の高さ制限を緩和させ、簡便な製造方法により製造可能な液体噴射ヘッド１を提供する。
【解決手段】ベースプレート４、ノズルプレート５と、アクチュエータ部２と、カバープレート３とが積層される積層構造を備え、アクチュエータ部２は、第一凹部６と、これに離間して形成される第二凹部７と、第一凹部６と第二凹部７の間に設置され、一方の端部が第一凹部６に開口し他方の端部が第二凹部７に開口するチャンネル８が複数配列するチャンネル列９と、第二凹部７又は第一凹部６よりも外周側の表面Ｈに設置され、チャンネル列９に駆動信号を伝達するための複数の電極端子１０からなる電極端子列１１とを備え、液滴の吐出側と反対側に外部回路と接続するための電極端子１０を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ノズルから液体を吐出して被記録媒体に図形や文字を記録する、あるいは機能性薄膜を形成する液体噴射ヘッド、これを用いた液体噴射装置、及び液体噴射ヘッドの製造方法に関する。

近年、記録紙等にインク滴を吐出して文字、図形を記録する、或いは素子基板の表面に液体材料を吐出して機能性薄膜を形成するインクジェット方式の液体噴射ヘッドが利用されている。この方式は、インクや液体材料を液体タンクから供給管を介して液体噴射ヘッドに供給し、チャンネルに充填したインクや液体材料をチャンネルに連通するノズルから吐出させる。インクの吐出の際には、液体噴射ヘッドや噴射した液体を記録する被記録媒体を移動させて、文字や図形を記録する、或いは所定形状の機能性薄膜を形成する。

特許文献１には、圧電材料から成るシートに多数の溝からなるインクチャンネルを形成したインクジェットヘッド６０が記載されている。図１９は特許文献１の図２に記載されるインクジェットヘッド６０の断面図である。インクジェットヘッド６０は、基板６２と圧電部材６５とカバー部材６４の積層構造を有する。基板６２の中央に供給口８１が形成され、供給口８１を挟むように排出口８２が形成される。基板６２の表面には圧電部材６５と枠部材６３が接着され、その上面にカバー部材６４が接着される。

圧電部材６５は互いに分極方向を対向させた２枚の圧電板７３が張り合わされて形成される。圧電部材６５には副走査方向（紙面に平行方向）に延びた複数本の微細な溝が研削形成され、主走査方向（紙面に垂直方向）に等間隔で並んだ複数の圧力室７４が形成される。圧力室７４（チャンネル）は隣接する一対の壁７５により区画され、一対の壁７５の対面する側面とその間の底部に連続して電極７６が形成され、更に基板６２の表面に形成される電気配線７７を介してＩＣ６６に電気的に接続される。カバー部材６４はフィルム９２と補強部材９４が接着剤を介して貼り合わされ、補強部材９４を圧電部材６５側にして圧電部材６５及び枠部材６３に接着される。補強部材９４及びフィルム９２には各圧力室７４に対応する開口９６及びノズル７２が形成される。

インクは基板６２の中央の供給口８１から供給され、複数の圧力室７４に流れ、更にインク室９０に流れて排出口８２から排出される。そして、ＩＣ６６から駆動パルスが電気配線７７を介して圧力室７４を挟む一対の壁７５の電極７６に印加されると、一対の壁７５はせん断変形して湾曲するように離反し、次に初期位置に復帰して圧力室７４内の圧力を高める。これに伴ってノズル７２からインク滴が吐出される。

ここで、各圧電部材６５は台形形状を有している。台形形状の傾斜面に電極が形成され、この傾斜面の電極が基板６２の表面に形成される電気配線７７と圧電部材６５の側面に形成される電極７６とを電気的に接続する。また、基板６２には、インク供給用の複数の供給孔８１やインク排出用の複数の排出孔８２が形成される。そのために、基板６２の表面の電気配線７７はこれらの供給孔８１や排出孔８２を逃げるように引き回されて形成される。特許文献２及び特許文献３にもほぼ同様の構造のインクジェットヘッドが記載されている。

特開２００９−１９６１２２号公報 特許第４６５８３２４号公報 特許第４２６３７４２号公報

特許文献１に記載されるインクジェットヘッド６０では、基板６２の表面に接着した圧電部材６５を台形状に傾斜加工する必要がある。更に、この台形状の傾斜面と両側面と基板６２の表面とに導電膜を形成し、両側面の導電膜を電気的に分離して電極７６を形成するとともに、基板６２上の導電膜をパターニングして多数の電気配線７７を形成する必要がある。しかし基板６２の表面には圧電部材６５が接着されて多数の突起物が存在する。また、加工すべき導電膜が傾斜している。そのために、フォトリソグラフィー及びエッチング法による微細加工が困難である。そこで、特許文献１ではレーザーパターニングにより電気配線７７を一本ずつ形成し、圧電部材６５の傾斜面ごとに傾斜面上の導電膜を電気的に分離している。このように電極の加工が線加工なので、位置合わせ等が複雑でかつ多大な時間を要する。また、基板６２の上に電気配線７７を形成した後に枠部材６３を設置するので、枠部材６３の位置合わせ、接着加工、また、枠部材６３の表面９４ａと台形状の圧電部材６５の表面の平坦化等、製造工程が極めて複雑となる。

また、特許文献１のインクジェットヘッド６０では、基板６２に対してインクの吐出側の表面９２ａの側に電気配線７７が形成され、ＩＣ６６が搭載される。カバー部材６４と被記録媒体との間は近接するので、ＩＣ６６の高さが制限される。また、ＩＣ６６と図示されない制御回路とをフレキシブル基板等により電気的に接続しなければならないが、その場合も高さが制限される。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、電極パターンの加工が容易であり、かつ、制御回路等との間の電気的接続部の高さ制限が緩和された液体噴射ヘッドを提供することを目的とする。

本発明の液体噴射ヘッドは、第一凹部と、前記第一凹部から離間して形成される第二凹部と、前記第一凹部と前記第二凹部の間に設置され、一方の端部が前記第一凹部に開口し他方の端部が前記第二凹部に開口するチャンネルが複数配列するチャンネル列と、前記第二凹部又は前記第一凹部よりも外周側の表面に設置され、前記チャンネル列に駆動信号を伝達するための複数の電極端子からなる電極端子列とを備えるアクチュエータ部と、前記第一凹部に連通する第一液室と前記第二凹部に連通する第二液室とを備え、前記電極端子列を露出させ、前記チャンネル列を覆って前記アクチュエータ部に接合されるカバープレートと、前記チャンネルに連通するノズルの列からなるノズル列を備え、前記カバープレートとは反対側の前記アクチュエータ部に接合されるノズルプレートと、を備えることとした。

また、前記第二凹部は、前記第一凹部を挟むように設置される左右の第二凹部を含み、前記チャンネル列は、左右の前記第二凹部と前記第一凹部との間にそれぞれ設置される左右のチャンネル列を含み、前記電極端子列は、左右の前記第二凹部よりも外周側の表面に設置され、左右の前記チャンネル列にそれぞれ駆動信号を供給するための左右の電極端子列を含み、前記ノズル列は、左右の前記チャンネル列のチャンネルにそれぞれ連通する左右のノズル列を含むこととした。

また、左側の前記ノズル列と右側の前記ノズル列とは列方向にチャンネルピッチの１／２ずれていることとした。

また、前記チャンネルは前記第一凹部から前記第二凹部まで延在する２つの壁により挟まれる溝からなり、前記チャンネル列は、複数の前記壁により区画される複数の前記溝の配列からなり、前記壁の側面には駆動電極が設置されることとした。

また、前記電極端子と前記駆動電極とは前記第二凹部又は前記第一凹部の底部に形成される配線電極を介して電気的に接続されることとした。

また、前記第二凹部又は前記第一凹部の底面は、前記壁に連続し、前記壁の上部が除去されて残る突条を備え、前記配線電極は前記突条の側面と隣接する前記突条の間の底面とに形成されることとした。

また、複数の前記溝は前記第二凹部又は前記第一凹部よりも前記アクチュエータ部の外周端側まで延設されることとした。

また、前記アクチュエータ部の端部側の表面に接合され、前記電極端子列に電気的に接続するフレキシブル基板を備えることとした。

また、前記アクチュエータ部は、前記表面に対して上方向に分極した圧電材料と下方向に分極した圧電材料とが積層される積層構造を含むこととした。

また、前記アクチュエータ部は、前記第一凹部と前記第二凹部の間が圧電材料から成り、前記第二凹部又は前記第一凹部よりも外周側が前記圧電材料よりも誘電率の小さい絶縁材料からなることとした。

また、前記チャンネルは貫通孔を介して前記ノズルに連通することとした。

また、前記アクチュエータ部はベースプレートを備え、前記貫通孔は前記ベースプレートに形成されることとした。

本発明の液体噴射ヘッドは、上記いずれかに記載の液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドを往復移動させる移動機構と、前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体供給管と、前記液体供給管に前記液体を供給する液体タンクと、を備えることとした。

本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、ベースプレートに貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、圧電材料を含むアクチュエータ部を形成するアクチュエータ部形成工程と、前記アクチュエータ部を前記ベースプレートに接合する接合工程と、前記アクチュエータ部の前記ベースプレートとは反対側に並列する複数の溝と前記溝を区画する壁を形成し、並列する複数の前記溝からなるチャンネル列を構成する溝形成工程と、前記アクチュエータ部に導電材料を堆積し、複数の前記壁の上面と側面と前記溝の底面に導電膜を形成する導電膜形成工程と、前記溝の長手方向と交差する方向に複数の前記壁を研削し、前記チャンネル列を介して互いに離間し、複数の前記溝に連通する第一凹部と第二凹部を形成する凹部形成工程と、前記導電膜をパターニングして前記壁の側面に駆動電極を形成し、前記アクチュエータ部の表面に電極端子を形成する電極形成工程と、第一液室と第二液室を有するカバープレートを、前記第一液室を前記第一凹部に前記第二液室を前記第二凹部にそれぞれ連通させ、前記電極端子を露出させ、複数の前記溝の上部開口を閉塞して前記アクチュエータ部に接合するカバープレート接合工程と、前記ベースプレートの前記アクチュエータ部とは反対側を研削する研削工程と、前記ベースプレートにノズルプレートを接合するノズルプレート接合工程と、を備えることとした。

また、前記溝形成工程は、互いに離間する左右の前記チャンネル列を形成し、前記凹部形成工程は、左右の前記チャンネル列の間に前記第一凹部を形成し、左右の前記チャンネル列の前記第一凹部に対して外側に左右の前記第二凹部を形成することとした。

また、前記溝形成工程は、左側の前記チャンネル列を右側の前記チャンネル列に対して列方向にチャンネルピッチの１／２ずらして前記溝を形成することとした。

また、前記凹部形成工程は、前記第一凹部を形成する際に前記溝の底面まで研削し、左右の前記第二凹部を形成する際に前記溝の底面を残し前記壁の上部を研削する工程であることとした。

また、前記アクチュエータ部形成工程は、基板面に対して上方に分極した圧電材料と下方に分極した圧電材料を積層して接合する工程であることとした。

また、前記アクチュエータ部形成工程は、前記圧電材料よりも誘電率の小さい絶縁材料からなる絶縁体基板の前記チャンネル列となる領域に前記圧電材料からなる圧電体基板を嵌め込んで前記アクチュエータ部を形成する工程であることとした

また、前記溝形成工程の前に、前記アクチュエータ部の前記ベースプレートとは反対側の表面に感光性樹脂膜を設置する感光性樹脂膜設置工程を更に含み、前記電極形成工程は、前記感光性樹脂膜を除去するリフトオフ法により前記導電膜のパターニングすることとした。

また、前記溝形成工程は、前記ベースプレートに達する深さに形成する工程であることとした。

また、前記溝形成工程は、前記第一凹部又は前記第二凹部よりも前記アクチュエータ部の外周端側まで延長して形成する工程であることとした。

また、前記アクチュエータ部の表面にフレキシブル基板を接合し、前記フレキシブル基板に形成した配線電極と前記電極端子とを電気的に接続するフレキシブル基板接合工程を更に含むこととした。

本発明の液体噴射ヘッドは、第一凹部と、第一凹部から離間して形成される第二凹部と、第一凹部と第二凹部の間に設置され、一方の端部が第一凹部に開口し他方の端部が第二凹部に開口するチャンネルが複数配列するチャンネル列と、第二凹部又は第一凹部よりも外周側の表面に設置され、チャンネル列に駆動信号を伝達するための複数の電極端子からなる電極端子列とを備えるアクチュエータ部と、第一凹部に連通する第一液室と第二凹部に連通する第二液室とを備え、電極端子列を露出させ、チャンネル列を覆ってアクチュエータ部に接合されるカバープレートと、チャンネルに連通するノズルの列からなるノズル列を備え、カバープレートとは反対側のアクチュエータ部に接合されるノズルプレートと、を備える。これにより、液体吐出面とは反対側に電極端子が設置されるので、外部回路との間の接続に高さの制限を設ける必要がない。また、配線電極を形成する際に一括してパターニングすることができるので、製造方法が容易となる。

本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッドのチャンネルの長手方向に沿った縦断面模式図である。 本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッドのチャンネルの長手方向に沿った縦断面模式図である。 本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッドのチャンネルの長手方向に沿った縦断面模式図である。 本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッドの模式的な部分分解斜視図である。 本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッドの第一凹部の構造の一例を表す模式的な部分斜視図である。 本発明の第四実施形態に係る液体噴射ヘッドのチャンネルの長手方向に沿った縦断面模式図である。 本発明の第五実施形態に係る液体噴射ヘッドのチャンネルの長手方向に沿った縦断面模式図である。 本発明の第五実施形態に係る液体噴射ヘッドの模式的な部分分解斜視図である。 本発明の第六実施形態に係る液体噴射ヘッドのチャンネルの長手方向に沿った断面模式図である。 本発明の第七実施形態に係る液体噴射ヘッドのアクチュエータ部の上面模式図である。 本発明の第八実施形態に係る液体噴射ヘッドの模式的な斜視図である。 本発明の第九実施形態に係る液体噴射装置の模式的な斜視図である。 本発明の第十実施形態に係る液体噴射ヘッドの基本的な製造方法を表す工程図である。 本発明の第十実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法の各工程の説明図である。 本発明の第十実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法の各工程の説明図である。 本発明の第十実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法の各工程の説明図である。 本発明の第十実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法の各工程の説明図である。 本発明の第十一実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法を説明するためのアクチュエータ基板の模式的な部分斜視図である。 従来から公知のインクジェットヘッドの断面図である。

＜液体噴射ヘッド＞
（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッド１のチャンネル８の長手方向に沿った縦断面模式図である。図１に示すように、液体噴射ヘッド１は、液滴吐出用のチャンネル８が構成されるアクチュエータ部２と、チャンネル８の一方の側の開口を塞ぐカバープレート３と、アクチュエータ部２に接合されチャンネル８の他方の側を塞ぐ液滴吐出用のノズルプレート５とを備える。

アクチュエータ部２は、第一凹部６と、この第一凹部６から離間して形成される第二凹部７と、第一凹部６と第二凹部７の間に設置され、一方の端部が第一凹部６に開口し他方の端部が第二凹部７に開口するチャンネル８が複数紙面奥側に配列する図示しないチャンネル列と、第一凹部６よりも外周側の表面Ｈに設置され、チャンネル列に駆動信号を伝達するための複数の電極端子１０からなる紙面奥側に配列する図示しない電極端子列とを備える。

アクチュエータ部２は、分極処理が施された圧電材料を使用することができる。圧電材料として、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）セラミックする使用する。アクチュエータ部２は、表面Ｈに対して上方向（表面Ｈの法線方向）に分極した圧電材料と下方向（法線方向とは反対方向）に分極した圧電材料とが積層される積層構造とすることができる。チャンネル８は、第一凹部６から第二凹部７まで延在する２つの壁１９により挟まれる溝１８からなり、チャンネル列は、複数の壁１９により区画される複数の溝１８の配列からなる。チャンネル８を構成する各壁１９の側面には駆動電極１６が設置される。第一凹部６及び第二凹部７は、複数の壁１９の一部である突条２２を残して除去した領域からなる。そのため、突条２２の側面と壁１９の側面とは連続する。また、各チャンネル８は第一凹部６及び第二凹部７に開口する。

カバープレート３は、第一凹部６に連通する第一液室１２と第二凹部７に連通する第二液室１３とを備え、電極端子１０が紙面奥側に配列する電極端子列を露出させ、チャンネル８が紙面奥側に配列するチャンネル列を覆ってアクチュエータ部２の表面Ｈに接合される。カバープレート３として、熱膨張係数がアクチュエータ部２と同程度とすることが好ましい。例えば、カバープレート３として、アクチュエータ部２と同じ材料の圧電材料を使用することができる。

ノズルプレート５は、チャンネル８に連通するノズル１４の列から成り紙面奥側に配列する図示しないノズル列を備え、アクチュエータ部２に接合される。ノズルプレート５は溝１８の底部を構成し、この底部のチャンネル８側の表面には配線電極１７が延設される。ノズルプレート５として、ポリイミドフィルムを使用することができる。また、ポリイミドフィルムよりも剛性の高いセラミックス材料やガラス材料、その他の無機材料を使用することができる。アクチュエータ部２の外周端側の表面Ｈにフレキシブル基板２１が設置される。フレキシブル基板２１に形成される配線電極２３と電極端子１０が図示しない異方性導電材を介して電気的に接続される。

電極端子１０と駆動電極１６とは第一凹部６の底面Ｇに形成した配線電極１７を介して電気的に接続される。即ち、第一凹部６の底面Ｇは、壁１９に連続し壁１９の上部が除去されて残る突条２２を備え、配線電極１７は突条２２の側面と隣接する突条２２との間の底面Ｇに形成される。従って、電極端子１０に与えられる駆動信号は、配線電極１７を介して駆動電極１６に伝達される。

この液体噴射ヘッド１は次のように駆動する。図示しない液体タンクからカバープレート３の第一液室１２に液体を供給する。すると、液体は第一凹部６に流入し、第一凹部６から各チャンネル８に充填される。更に液体は、第二凹部７から第二液室１３に流出し、図示しない液体タンクに戻される。次に、図示しない制御回路から電極端子１０に駆動信号が与えられると、配線電極１７を介して対応するチャンネル８を構成する壁１９の側面の駆動電極１６に駆動信号が伝達される。駆動信号に基づいて壁１９に電界が印加されると壁１９はせん断モードで変形し、壁１９が屈曲変形してチャンネル８の容積を変化させ、内部に充填される液体がノズル１４を介して液滴として吐出される。この液体噴射ヘッド１は、例えば３つのチャンネルを一組として各チャンネルを順次選択する３サイクル駆動により吐出動作を行う。

このように、液滴が吐出される側とは反対側のアクチュエータ部２の表面Ｈに電極端子列１１を設けたので外部回路との間の接続に高さ制限を設ける必要がなく、電極端子列１１に設置するフレキシブル基板２１やその他の素子に対する厚さの制約が大幅に緩和される。また、アクチュエータ部２の表面Ｈに形成する電極端子１０を一括してパターニングすることができる。また、液体が循環する循環型の液体噴射ヘッド１なので、アクチュエータ部２を駆動することにより発熱する熱が液体に伝達されて、効率よく放熱することができる。また、液体に混入する気泡や塵埃を外部に迅速に排出でき、無駄に液体を使用せず、記録不良による被記録媒体の無駄な消費を抑制することができる。

また、溝１８の底部に高誘電率の圧電材料が存在しないので、隣接するチャンネル８間において駆動信号が漏れ出すクロストークが低減する。また、第一及び第二凹部６、７は壁１９の大部分が除去されるので、この領域に壁１９が存在しその両側面に駆動電極が形成される場合と比較して、消費電力が大幅に低減する。

なお、上記実施形態において、アクチュエータ部２として分極処理が施された圧電材料を使用したが、これに代えて、チャンネル８を構成する壁１９のみを圧電材料とし、第一凹部６や第二凹部７、及び第一凹部６や第二凹部７よりも外周側の材料を圧電材料よりも誘電率の小さい絶縁材料とすることができる。このように構成すれば、高価な圧電材料の使用量を減少させて製造コストを削減することができる。また、圧電材料上に配線電極や電極端子列が形成されないので、電極間の容量が低下し、消費電力が大幅に低減する。なお、絶縁材料として、マシナブルセラミックスやアルミナセラミックス、二酸化ケイ素等の低誘電率材料を使用することができる。

（第二実施形態）
図２は、本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッド１のチャンネル８の長手方向に沿った縦断面模式図である。第一実施形態と異なる部分は、チャンネル８を構成する溝１８の底面にアクチュエータ部２が残されており、チャンネル８は残されたアクチュエータ部２に形成される貫通孔２０を介してノズル１４に連通する点である。その他の構成は第一実施形態と同様である。同一の部分または同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。

溝１８の底部にアクチュエータ部２が残るようにアクチュエータ部２を研削する。そして、残したアクチュエータ部２を裏面側から研削して薄くし、チャンネル８に連通する貫通孔２０をサンドブラスト等により形成する。このように、溝１８の底部にアクチュエータ部２を残すことにより、第一及び第二液体室１２、１３を形成する際に壁１９が安定し、製造が容易となる。その他は第一実施形態と同様なので説明を省略する。
（第三実施形態）
図３〜図５は、本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッド１を説明するための図であり、図３は液体噴射ヘッド１のチャンネル８の長手方向に沿った縦断面模式図であり、図４は液体噴射ヘッド１の模式的な部分分解斜視図であり、図５は第一凹部６の構造の一例を表す模式的な部分斜視図である。

図３及び図４に示すように、液体噴射ヘッド１は、液滴吐出用のチャンネル８が構成されるアクチュエータ部２と、チャンネル８の一方の側の開口を塞ぐカバープレート３と、カバープレート３とは反対側のアクチュエータ部２に接合される液滴吐出用のノズルプレート５とを備える。アクチュエータ部２は、ノズルプレート５の側にベースプレート４を備える。（以下の説明においては、ベースプレート４を除いた部分をアクチュエータ部２とし、アクチュエータ部２とベースプレート４とは別体として説明する。）

アクチュエータ部２は、第一凹部６と、この第一凹部６から離間して形成される第二凹部７と、第一凹部６と第二凹部７の間に設置され、一方の端部が第一凹部６に開口し他方の端部が第二凹部７に開口するチャンネル８が複数配列するチャンネル列９と、第一凹部６よりも外周側の表面Ｈに設置され、チャンネル列９に駆動信号を伝達するための複数の電極端子１０からなる電極端子列１１とを備える。

アクチュエータ部２は、分極処理が施された圧電材料を使用することができる。圧電材料として、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）セラミックする使用する。アクチュエータ部２は、表面Ｈに対して上方向（＋ｚ方向）に分極した圧電材料と下方向（−ｚ方向）に分極した圧電材料とが積層される積層構造とすることができる。チャンネル８は、第一凹部６から第二凹部７まで延在する２つの壁１９により挟まれる溝１８からなり、チャンネル列９は、複数の壁１９により区画される複数の溝１８の配列からなる。チャンネル８を構成する各壁１９の側面には駆動電極１６が設置される。第一凹部６及び第二凹部７は、複数の壁１９の一部である突条２２を残して除去した領域からなる。そのため、突条２２の側面と壁１９の側面とは連続する。また、各チャンネル８は第一凹部６及び第二凹部７に開口する。

なお、溝１８は、アクチュエータ部２が底面に残る深さに形成してもよいし、ベースプレート４に達する深さまで形成してもよい。ベースプレート４を圧電材料よりも誘電率の小さい低誘電率材料を使用する場合は、溝１８をベースプレート４に達する深さに形成するのが好ましい。溝１８を構成する２つの壁１９の間から高誘電率の圧電材料を除去することにより、隣接するチャンネルに駆動信号が漏れ出すクロストークを低減させることができる。

カバープレート３は、第一凹部６に連通する第一液室１２と第二凹部７に連通する第二液室１３とを備え、上記電極端子列１１を露出させ、チャンネル列９を覆ってアクチュエータ部２の表面Ｈに接合される。カバープレート３として、熱膨張係数がアクチュエータ部２と同程度とすることが好ましい。例えば、カバープレート３として、アクチュエータ部２と同じ材料の圧電材料を使用することができる。ベースプレート４は、各チャンネル８にそれぞれ連通する複数の貫通孔２０を有し、カバープレート３とは反対側のアクチュエータ部２に接合される。

ベースプレート４として、マシナブルセラミックス、ＰＺＴセラミックス、酸化シリコン、酸化アルミニウム（アルミナ）、窒化アルミニウム等のセラミックス材を使用することができる。マシナブルセラミックスとしては、例えばマセライト、マコール、ホトベール、シェイパル（以上いずれも登録商標）等を使用することができる。特に、マシナブルセラミックスは、研削加工が容易であり、熱膨張係数をアクチュエータ部２と同等とすることができる。そのため、温度変化に対してアクチュエータ部２が反る、或いは割れることがなく、信頼性の高い液体噴射ヘッド１を構成することができる。加えて、マシナブルセラミックスを使用すれば圧電材料よりも誘電率が小さいので、隣接するチャンネル間で発生するクロストークを低減させることができる。

ノズルプレート５は、貫通孔２０を介しチャンネル８に連通するノズル１４の列から成るノズル列１５を備え、ベースプレート４に接合される。ノズルプレート５として、ポリイミドフィルムを使用することができる。アクチュエータ部２の外周端側の表面Ｈにフレキシブル基板２１が設置される。フレキシブル基板２１に形成される配線電極２３と電極端子１０が図示しない異方性導電材を介して電気的に接続される。

電極端子１０と駆動電極１６とは第一凹部６の底面Ｇに形成した配線電極１７を介して電気的に接続される。即ち、第一凹部６の底面Ｇは、壁１９に連続し壁１９の上部が除去されて残る突条２２を備え、配線電極１７は突条２２の側面と隣接する突条２２との間の底面Ｇに形成される。従って、電極端子１０に与えられる駆動信号は、配線電極１７を介して駆動電極１６に伝達される。

図５を用いて具体的に説明する。第一凹部６の底面Ｇは、溝１８に連続する円弧状底面ＧＣと、この円弧状底面ＧＣから突出し上面が階段状の階段状底面ＧＳを含む。配線電極１７は円弧状底面ＧＣの上に形成される導電膜と突条２２の側面に形成される導電膜とからなる。後に詳細に説明するが、この円弧状底面ＧＣは、溝１８を形成する際に円盤状のダイシングブレード（ダイシングソー、ダイヤモンドホイールとも言う。）を用いたことによる。また、上端部が階段状の突条２２は、溝１８に直交する方向の各階段の幅に相当するダイシングブレードにより壁１９を研削して形成したことによる。この際、円弧状底面ＧＣに形成した配線電極１７を切断しないようにする。ダイシングブレードの外周が円弧状底面ＧＣに達しないように研削するので、壁１９に連続する突条２２が残る。なお、第二凹部７の底面にも突条２２が形成され、第二凹部７の底面に配線電極１７が形成されているが、第二凹部７の底面の突条２２や配線電極１７は研削して除去してもよい。また、第二凹部７の底面Ｇを必ずしも円弧状とする必要はなく、第二凹部７を形成する際に円弧状の底面Ｇを除去してもよい。

この液体噴射ヘッド１は次のように駆動する。図示しない液体タンクからカバープレート３の第一液室１２に液体を供給する。すると、液体は第一凹部６に流入し、第一凹部６から各チャンネル８に充填される。更に液体は、第二凹部７から第二液室１３に流出し、図示しない液体タンクに戻される。次に、図示しない制御回路から電極端子１０に駆動信号が与えられると、配線電極１７を介して対応するチャンネル８を構成する壁１９の側面の駆動電極１６に駆動信号が伝達される。駆動信号に基づいて壁１９に電界が印加されると壁１９はせん断モードで変形し、壁１９が屈曲変形してチャンネル８の容積を変化させ、内部に充填される液体が貫通孔２０及びノズル１４を介して液滴として吐出される。この液体噴射ヘッド１は、３つのチャンネルを一組として各チャンネルを順次選択する３サイクル駆動により吐出動作を行う。

このように、液滴が吐出される側とは反対側のアクチュエータ部２の表面Ｈに電極端子列１１を設けたので外部回路との間の接続に高さ制限を設ける必要がなく、電極端子列１１に設置するフレキシブル基板２１やその他の素子に対する厚さの制約が大幅に緩和される。また、後に詳細に説明するが、アクチュエータ部２の表面Ｈに形成する電極端子１０を一括してパターニングすることができる。また、液体が循環する循環型の液体噴射ヘッド１なので、アクチュエータ部２を駆動することにより発熱する熱が液体に伝達されて、効率よく放熱することができる。また、液体に混入する気泡や塵埃を外部に迅速に排出でき、無駄に液体を使用せず、記録不良による被記録媒体の無駄な消費を抑制することができる。

なお、上記実施形態において、アクチュエータ部２として分極処理が施された圧電材料を使用したが、これに代えて、チャンネル８を構成する壁１９のみを圧電材料とし、第一凹部６や第二凹部７、及び第一凹部６や第二凹部７よりも外周側の材料を圧電材料よりも誘電率の小さい絶縁材料とすることができる。このように構成すれば、高価な圧電材料の使用量を減少させて製造コストを削減することができる。また、圧電材料上に配線電極や電極端子列が形成されないので、電極間の容量が低下し、消費電力が大幅に低減する。なお、絶縁材料として、マシナブルセラミックスやアルミナセラミックス、二酸化ケイ素等の低誘電率材料を使用することができる。

（第四実施形態）
図６は、本発明の第四実施形態に係る液体噴射ヘッド１のチャンネル８の長手方向に沿った縦断面模式図である。第三実施形態と異なる部分は、チャンネル８を構成する溝１８が、第一凹部６及び第二凹部７を超えてアクチュエータ部２の外周端までストレートに形成されている点であり、その他の構成は第三実施形態と同様である。従って、以下、第三実施形態と異なる部分について説明する。

アクチュエータ部２のチャンネル８を構成する溝１８は、第一凹部６及び第二凹部７を超えてアクチュエータ部２の外周端まで延設される。第一凹部６及び第二凹部７は、壁１９を突条２２が残る程度の深さまで研削して形成される。第一凹部６及び第二凹部７の底部は、チャンネル８を構成する溝１８の底面と同じ深さの平坦面と、壁１９に連続する突条２２とからなる。配線電極１７は、溝１８の底面に形成される導電膜と、これに連続する第一凹部６の底面及び突条２２の側面に形成される導電膜と、突条２２の側面に連続し、第一凹部６よりも外周側の壁１９’の側面に形成される導電膜とから構成される。

第一凹部６と第二凹部７のアクチュエータ部２の外周側に封止材２４を設置して、チャンネル８に充填される液体が外部に漏洩しないようにする。なお、封止材２４は図６に示す位置に限定されず、カバープレート３の端部側に設置してもよい。

本実施形態においても、第一凹部６及び第二凹部７の底部に壁１９に連続する突条２２が残されている。その理由は、第三実施形態の場合と同様に、第一凹部６及び第二凹部７を形成する際に、ダイシングブレードの外周が底面Ｇに達しないように壁１９を研削し、底面Ｇに堆積した導電膜の切断を防ぐためである。なお、図６では第二凹部７の底面Ｇに突条２２が形成され、突条２２と突条２２の間の底面Ｇに配線電極１７が形成されているが、第二凹部７の突条２２及び底面Ｇの導電膜は研削して除去してもよい。

チャンネル８を構成するための溝１８を第一凹部６及び第二凹部７を超えてアクチュエータ部２の外周端までストレートに形成するので、ダイシングブレードの外形形状の影響を受けることなく液体噴射ヘッド１を小型化することができる。例えば、直径が２インチのダイシングブレードを用いて深さ約０．３５ｍｍの溝１８を形成する場合、底面Ｇが円弧形状となる溝１８方向の長さがおよそ８ｍｍであり、直径が４インチの場合はおよそ１２ｍｍ必要となる。これに対して、本実施形態のように溝１８をストレートに形成するので、この長さを数分の一以下に縮小することができる。また、液体噴射ヘッド１の大きさと同じにするのであれば、チャンネル８を長く形成することができる。その他については第三実施形態と同様なので説明を省略する。

（第五実施形態）
図７及び図８は本発明の第五実施形態に係る液体噴射ヘッド１を説明するための図であり、図７が液体噴射ヘッド１のチャンネル８の長手方向に沿った縦断面模式図であり、図８が液体噴射ヘッド１の模式的な部分分解斜視図である。第四実施形態と異なる点は、左右対称に２列のチャンネル列を構成し、これに対応する２列のノズル列を備え、記録密度を２倍に向上させることができる点である。同一の部分または同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。

図７及び図８に示すように、液体噴射ヘッド１は、液滴吐出用の左及び右チャンネル８Ｌ、８Ｒが構成されるアクチュエータ部２と、左及び右チャンネル８Ｌ、８Ｒの一方の側の開口を塞ぐカバープレート３と、カバープレート３とは反対側のアクチュエータ部２に接合されるベースプレート４と、ベースプレート４に接合される液滴吐出用のノズルプレート５とを備える。

アクチュエータ部２は、第一凹部６と、この第一凹部６から離間し、第一凹部６を挟むように設置される左及び右第二凹部７Ｌ、７Ｒと、第一凹部６と左第二凹部７Ｌの間に設置され、一方の端部が第一凹部６に開口し、他方の端部が左第二凹部７Ｌに開口する左チャンネル８Ｌが複数配列する左チャンネル列９Ｌと、第一凹部６と右第二凹部７Ｒの間に設置され、一方の端部が第一凹部６に開口し、他方の端部が右第二凹部７Ｒに開口する右チャンネル８Ｒが複数配列する右チャンネル列９Ｒとを備える。アクチュエータ部２は、更に、左第二凹部７Ｌよりも外周側の表面Ｈに設置され、左チャンネル列９Ｌに駆動信号を伝達するための複数の左電極端子１０Ｌからなる左電極端子列１１Ｌと、右第二凹部７Ｒよりも外周側の表面Ｈに設置され、右チャンネル列９Ｒに駆動信号を伝達するための複数の右電極端子１０Ｒからなる右電極端子列１１Ｒとを備える。

アクチュエータ部２は、分極処理が施された圧電材料を使用することができる。圧電材料や分極方向は第三実施形態と同様である。左チャンネル８Ｌは、第一凹部６から左第二凹部７Ｌまで延在する２つの壁１９により挟まれる溝１８からなり、左チャンネル列９Ｌは複数の壁１９により区画される複数の溝１８の配列からなる。右チャンネル８Ｒは、第一凹部６から右第二凹部７Ｒまで延在する２つの壁１９により挟まれる溝１８からなり、右チャンネル列９Ｒは複数の壁１９により区画される複数の溝１８の配列からなる。更に、左右のチャンネル８Ｌ、８Ｒを構成する各溝１８は、左右の第二凹部７Ｌ、７Ｒよりもアクチュエータ部２の外周端側まで延設される。

左右のチャンネル８Ｌ、８Ｒを構成する各壁１９の側面には駆動電極１６が設置される。左右の第二凹部７Ｌ、７Ｒは、複数の壁１９の一部である突条２２を残して除去した領域からなる。そのため、突条２２の側面と壁１９の側面、及び、アクチュエータ部２の外周端側の壁１９’の側面とが連続する。第一凹部６は、複数の壁１９の全部を除去し、その底面に突条２２が残されない。左チャンネル列９Ｌの各左チャンネル８Ｌは、第一凹部６と左第二凹部７Ｌに開口する。同様に、右チャンネル列９Ｒの各右チャンネル８Ｒは、第一凹部６と右第二凹部７Ｒに開口する。

カバープレート３は、第一凹部６に連通する第一液室１２と、左第二凹部７Ｌに連通する左第二液室１３Ｌと、右第二凹部７Ｒに連通する右第二液室１３Ｒとを備え、左電極端子列１１Ｌと右電極端子列１１Ｒを露出させ、左チャンネル列９Ｌと右チャンネル列９Ｒを覆ってアクチュエータ部２の表面Ｈに接合される。カバープレート３の材質等は第三実施形態と同様なので、説明を省略する。ベースプレート４は、左チャンネル列９Ｌの各左チャンネル８Ｌにそれぞれ連通する複数の貫通孔２０Ｌと、右チャンネル列９Ｒの各右チャンネル８Ｒにそれぞれ連通する複数の貫通孔２０Ｒとを備え、カバープレート３とは反対側のアクチュエータ部２に接合される。ベースプレート４の材質等は第三実施形態と同様なので説明を省略する。

ノズルプレート５は、貫通孔２０Ｌを介して左チャンネル列９Ｌの各左チャンネル８Ｌにそれぞれ連通する複数の左ノズル１４Ｌからなる左ノズル列１５Ｌと、貫通孔２０Ｒを介して右チャンネル列９Ｒの各右チャンネル８Ｒにそれぞれ連通する複数の右ノズル１４Ｒからなる右ノズル列１５Ｒとを備え、ベースプレート４に接合される。ノズルプレート５の材質等は第三実施形態と同様なので、説明を省略する。

アクチュエータ部２の左外周端側の表面Ｈに左フレキシブル基板２１Ｌが設置され、左フレキシブル基板２１Ｌに形成される各配線電極２３Ｌと各左電極端子１０Ｌが図示しない異方性導電材を介して電気的に接続される。同様に、アクチュエータ部２の右外周端側の表面Ｈに右フレキシブル基板２１Ｒが設置され、右フレキシブル基板２１Ｒに形成される各配線電極２３Ｒと各右電極端子１０Ｒが図示しない異方性導電材を介して電気的に接続される。

左及び右第二凹部７Ｌ、７Ｒの底面Ｇに壁１９及び壁１９’に連続する突条２２が残されている。これは、第四実施形態と同様に、左及び右第二凹部７Ｌ、７Ｒを形成する際に、ダイシングブレードの外周が底面Ｇに達しないようにして壁１９を研削し、底面Ｇに堆積した導電膜の切断を防ぐためである。壁１９’の上端面に形成される左電極端子１０Ｌと左チャンネル８Ｌの壁１９の側面に形成される駆動電極１６とは、左チャンネル８Ｌの溝１８の底面Ｇに形成される配線電極１７と、溝１８の底面Ｇに連続する左第二凹部７Ｌの底面Ｇと突条２２の側面に形成される配線電極１７と、外周部の壁１９’が構成する溝の底面と壁１９’の側面に形成される配線電極１７を介して電気的に接続される。

更に、第四実施形態と同様に、左及び右第二凹部７Ｌ、７Ｒのアクチュエータ部２の外周側に封止材２４が設置され、左及び右チャンネル８Ｌ，８Ｒや左及び右第二凹部７Ｌ、７Ｒに充填される液体が外部に漏洩するのを防止する。なお、封止材は図７に示される位置に限定されず、カバープレート３の端部側に設置してもよい。

この液体噴射ヘッド１は次のように動作する。図示しない液体タンクからカバープレート３の第一液室１２に液体を供給する。液体は第一凹部６に流入し、第一凹部６から左及び右チャンネル列９Ｌ、９Ｒの各チャンネル８に充填される。更に、液体は左第二凹部７Ｌ及び右第二凹部７Ｒから左第二液室１３Ｌ及び右第二液室１３Ｒのそれぞれに流出し、図示しない液体タンクに戻される。次に、図示しない制御回路から左及び右電極端子列１１Ｌ、１１Ｒのそれぞれの電極端子１０Ｌ、１０Ｒに駆動信号が与えられると、配線電極１７を介して対応するチャンネル８の駆動電極１６に駆動信号が伝達される。その駆動信号に応じて、壁１９に電界が印加され、壁１９が変形して、対応するそれぞれのノズル１４Ｌ、１４Ｒから液滴が吐出される。

このように、チャンネルの構造や液体の流れが左右対称になるように構成したので、左ノズル列１５Ｌから吐出される液滴の吐出条件と右ノズル列１５Ｒから吐出される液滴の吐出条件を一致させることができる。また、チャンネルを構成するための溝１８を、アクチュエータ部２の一方端から他方端までストレートに形成したので、ダイシングブレードの外形形状の影響を受けることなく液体噴射ヘッド１を小型化することができる。また、液滴が吐出される側とは反対側のアクチュエータ部２の表面Ｈに左及び右電極端子列１１Ｌ、１１Ｒを設けたので、外部回路との間の接続に高さ制限を設ける必要がなく、左及び右電極端子列１１Ｌ、１１Ｒに設置するフレキシブル基板２１やその他の素子に対する厚さの制限が大幅に緩和される。

（第六実施形態）
図９は、本発明の第六実施形態に係る液体噴射ヘッド１のチャンネル８の長手方向に沿った縦断面模式図である。第五実施形態と異なる部分は、左及び右第二凹部７Ｌ、７Ｒの底面が円弧形状を有する点であり、その他の部分は第五実施形態と同様である。従って、以下、異なる部分について説明する。

図９に示すように、左第二凹部７Ｌの底部は、左チャンネル８Ｌの溝１８の底面Ｇに連続する円弧状底面と、この円弧状底面よりも上部に突出する突条２２を備えている。この円弧形状は、左チャンネル８Ｌをダイシングブレードにより形成する際に、ダイシングブレードの外形形状が転写されるためである。右チャンネル８Ｒの底部も同様に円弧形状を備える。実際の形状は図５に示されるように、円弧形状の底面とこの底面から突出する突条２２を備え、この突条２２の上端は階段状に形成される。その理由は第三実施形態において説明した通りである。

左及び右第二凹部７Ｌ、７Ｒの底部が液体の流れに沿って漸次浅くなる傾斜を有し、底部が矩形形状の場合と比較して液体が滞留せず、流れがスムーズとなる。そのため、液体噴射ヘッドの内部のクリーニングや液体の交換が容易となる。また、液体に混入する気泡がチャンネルの近傍に滞留し難くなるので、吐出特性が安定する。

（第七実施形態）
図１０は、本発明の第七実施形態に係る液体噴射ヘッド１のアクチュエータ部２の上面模式図である。第一凹部６を左第二凹部７Ｌと右第二凹部７Ｒが挟むように配置され、第一凹部６と左第二凹部７Ｌとの間に複数の左チャンネル８Ｌが配列する左チャンネル列９Ｌが構成され、第一凹部６と右第二凹部７Ｒとの間に複数の右チャンネル８Ｒが配列する右チャンネル列９Ｒが構成される。

ここで、左チャンネル列９Ｌと右チャンネル列９Ｒとは列方向（ｘ方向）にチャンネルピッチＰの半ピッチ（Ｐ／２）分ずれた位置とする。その結果、左ノズル列１５Ｌと右ノズル列１５Ｒとは列方向にノズルピッチＰの半ピッチ（Ｐ／２）分ずれることになり、列方向に直交するｙ方向からみたときに、左ノズル１４Ｌの中間に右ノズル１４Ｒが位置する。列方向に直交するｙ方向を液体噴射ヘッド１の走査方向とすれば、記録密度を２倍とすることができる。

本実施形態では、各チャンネル８が配列する列方向をｘ方向とし、これに直交する方向をｙ方向として、左及び右チャンネル８Ｌ、８Ｒの長手方向をｙ方向に対して傾斜角θ傾斜させ、左チャンネル８Ｌと右チャンネル８Ｒが一直線となるように配置する。そして、このｙ方向を液体噴射ヘッド１の走査方向とすればよい。

なお、本実施形態では左ノズル列１５Ｌに対して右ノズル列１５Ｒを列方向に半ピッチ分ずらしているが、本発明はこれに限定されず、一般的に左ノズル列１５Ｌと右ノズル列１５Ｒとは列方向に（２ｎ−１）Ｐ／２（ｎは正の整数、Ｐはノズルピッチ）ずれるように配置すればよい。なお、左チャンネル８Ｌと右チャンネル８Ｒのｙ方向の距離をＤとして、次式を満たすように傾斜角θを決めることができる。
ｔａｎ（θ）＝（２ｎ−１）Ｐ／（２Ｄ）

（第八実施形態）
図１１は本発明の第八実施形態に係る液体噴射ヘッド１の模式的な斜視図である。図１１（ａ）は液体噴射ヘッド１の全体斜視図であり、図１１（ｂ）は液体噴射ヘッド１の内部斜視図である。

図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、液体噴射ヘッド１はノズルプレート５とベースプレート４と複数の壁１９'を含むアクチュエータ部２とカバープレート３と流路部材２５の積層構造を備える。ノズルプレート５とベースプレート４とアクチュエータ部２とカバープレート３の積層構造は第四実施形態と同じである。ノズルプレート５とベースプレート４とアクチュエータ部２はｙ方向の幅がカバープレート３と流路部材２５のｙ方向の幅よりも長く、カバープレート３は壁１９’が露出するようにアクチュエータ部２の上面に接合される。複数の壁１９’は、ｘ方向に並列に配列し、その上面には図示しない電極端子１０が形成される。カバープレート３は第一凹部に連通する第一液室１２と第二凹部に連通する第二液室１３を備える。

流路部材２５は、カバープレート３側の表面に開口する凹部からなる図示しない液体供給室と液体排出室を備え、カバープレート３とは反対側の表面に液体供給室に連通する供給継手２７ａと液体排出室に連通する排出継手２７ｂとを備える。

フレキシブル基板２１は壁１９’の上面に接合されている。フレキシブル基板２１には図示しない多数の配線電極が形成され、壁１９’の上面に形成される図示しない電極端子１０と電気的に接続される。フレキシブル基板２１はその表面に駆動回路としてのドライバＩＣ２８や接続コネクタ２９を備える。ドライバＩＣ２８は、接続コネクタ２９から入力した信号に基づいて図示しないチャンネル８を駆動するための駆動信号を生成し、図示しない電極端子１０を介して図示しない駆動電極１６に供給する。

ベース３０はノズルプレート５、ベースプレート４、アクチュエータ部２、カバープレート３及び流路部材２５の積層体を収納する。ベース３０の下面にノズルプレート５の液体噴射面が露出する。フレキシブル基板２１はベース３０の側面から外部に引き出され、ベース３０の外側面に固定される。ベース３０はその上面に２つの貫通孔を備え、液体供給用の供給チューブ３１ａが一方の貫通孔を貫通して供給継手２７ａに接続し、液体排出用の排出チューブ３１ｂが他方の貫通孔を貫通して排出継手２７ｂに接続する。

流路部材２５を設け、上方から液体を供給し上方へ液体を排出するように構成するとともに、フレキシブル基板２１にドライバＩＣ２８を実装し、フレキシブル基板２１をｚ方向に折り曲げて立設した。フレキシブル基板２１は液体の吐出面とは反対側の、壁１９’の上面に接合するので、配線周りの空間を十分確保することができる。また、ドライバＩＣ２８やアクチュエータ部２は駆動時に発熱するが、熱はベース３０や流路部材２５を介して内部を流れる液体に伝導される。即ち、被記録媒体の記録用液体を冷却媒体として利用して、内部で発生した熱を効率よく外部に放熱することができる。そのため、ドライバＩＣ２８やアクチュエータ部２の過熱による駆動能力の低下を防止することができる。また、溝内を液体が循環するので、気泡が混入した場合でもその気泡を外部に迅速に排出でき、無駄に液体を使用せず、記録不良による被記録媒体の無駄な消費を抑制することができる。これにより、信頼性の高い液体噴射ヘッド１を提供することが可能となる。

なお、上記第三実施形態〜第八実施形態において、アクチュエータ部２がそのノズルプレート５側にベースプレート４を備える実施形態について説明したが、これに代えて、第一及び第二実施形態のようにベースプレート４を除去した構成とすることができる。

＜液体噴射装置＞
（第九実施形態）
図１２は本発明の第九実施形態に係る液体噴射装置５０の模式的な斜視図である。液体噴射装置５０は、液体噴射ヘッド１、１’を往復移動させる移動機構４０と、液体噴射ヘッド１、１’に液体を供給し、液体噴射ヘッド１、１’から液体を回収する流路部３５、３５’と、流路部３５、３５’及び液体噴射ヘッド１、１’に液体を循環させる液体ポンプ３３、３３’及び液体タンク３４、３４’を備えている。各液体噴射ヘッド１、１’は複数の吐出溝を備え、各吐出溝に連通するノズルから液滴を吐出する。液体噴射ヘッド１、１’は既に説明した第一〜第八実施形態のいずれかを使用する。

液体噴射装置５０は、紙等の被記録媒体４４を主走査方向に搬送する一対の搬送手段４１、４２と、被記録媒体４４に液体を吐出する液体噴射ヘッド１、１’と、液体噴射ヘッド１、１’を載置するキャリッジユニット４３と、液体タンク３４、３４’に貯留した液体を流路部３５、３５’に押圧して循環させる液体ポンプ３３、３３’と、液体噴射ヘッド１、１’を主走査方向と直交する副走査方向に走査する移動機構４０を備えている。図示しない制御部は液体噴射ヘッド１、１’、移動機構４０、搬送手段４１、４２を制御して駆動する。

一対の搬送手段４１、４２は副走査方向に延び、ローラ面を接触しながら回転するグリッドローラとピンチローラを備えている。図示しないモータによりグリッドローラとピンチローラを軸周りに移転させてローラ間に挟み込んだ被記録媒体４４を主走査方向に搬送する。移動機構４０は、副走査方向に延びた一対のガイドレール３６、３７と、一対のガイドレール３６、３７に沿って摺動可能なキャリッジユニット４３と、キャリッジユニット４３を連結し副走査方向に移動させる無端ベルト３８と、この無端ベルト３８を図示しないプーリを介して周回させるモータ３９を備えている。

キャリッジユニット４３は、複数の液体噴射ヘッド１、１’を載置し、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４種類の液滴を吐出する。液体タンク３４、３４’は対応する色の液体を貯留し、液体ポンプ３３、３３’、流路部３５、３５’を介して液体噴射ヘッド１、１’に循環させる。各液体噴射ヘッド１、１’は駆動信号に応じて各色の液滴を吐出する。液体噴射ヘッド１、１’から液体を吐出させるタイミング、キャリッジユニット４３を駆動するモータ３９の回転及び被記録媒体４４の搬送速度を制御することにより、被記録媒体４４上に任意のパターンを記録することできる。

＜液体噴射ヘッドの製造方法＞
（第十実施形態）
次に、本発明の第十実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法について説明する。図１３は、本発明の液体噴射ヘッド1の基本的な製造方法を表す工程図である。図１４〜図１７は、各工程を説明するための説明図である。

まず、貫通孔形成工程Ｓ１において、ベースプレート４に貫通孔２０を形成する。ベースプレート４の一方の表面に座繰り部５１を形成し、他方の表面から座繰り部５１の底面に貫通する貫通孔２０を形成する。図１４（Ｓ１）はベースプレート４の貫通孔２０が形成される領域の断面模式図である。座繰り部５１は、貫通孔２０の穿孔を容易にするために設けている。ベースプレート４としてセラミックス板を使用する場合に、このセラミックス板に直径が数１０μｍ〜１００μｍで深さが２００μｍ以上の細孔を高精度に位置決めして多数形成することは極めて難しい。そこで、例えば０．２ｍｍ〜１ｍｍ程度の厚さのセラミックス板を用意し、貫通孔２０に対応する位置にサンドブラストにより底厚を０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ残して座繰り部５１を形成しておく。

ベースプレート４として、マシナブルセラミックス、ＰＺＴセラミックス、酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム等を使用することができる。マシナブルセラミックスとしては、例えばマセライト、マコール、ホトベール、シェイパル（以上いずれも登録商標）等を使用することができる。貫通孔２０はノズルが設置される位置にノズルの数と同数形成する。

次に、アクチュエータ部形成工程Ｓ２において、図１４（Ｓ２）に示すように、アクチュエータ部２は、板面に対して上方向と下方向の互いに反対方向に分極Ｐの処理が施された２枚の圧電材料を貼り合わせて形成する。圧電材料としてＰＺＴセラミックスを使用することができる。

次に、接合工程Ｓ３において、図１４（Ｓ３）に示すように、アクチュエータ部２をベースプレート４に接着剤を用いて接合する。アクチュエータ部２とベースプレート４を貼り合わせたときに余分な接着剤が貫通孔２０から押し出されるので、貫通孔２０は接着剤の厚さの均一化に寄与する。

次に、感光性樹脂膜設置工程Ｓ１１において（図１３では省略している。）、図１４（Ｓ１１）に示すように、アクチュエータ部２のベースプレート４側とは反対側の表面に感光性樹脂膜５３を設置する。感光性樹脂膜５３としてレジストフィルムを貼り付け、次にフォトリソグラフィー工程により露光・現像を行ってレジストフィルムのパターンを形成する。レジストフィルムのパターンは、主に電極端子列を形成するためのパターンであり、電極端子列が形成される領域からレジストフィルムを除去する。レーザー光によりパターンを線描画する場合と比較して、短時間で高精度のパターンを形成することができる。なお、レジストフィルムを貼り付けることに代えて、レジスト液を塗布し乾燥してレジストフィルムとしてもよい。また、感光性樹脂膜設置工程Ｓ１１は、接合工程Ｓ３の後であり導電膜形成工程Ｓ５の前であればよい。

次に、溝形成工程Ｓ４において、図１４（Ｓ４）に示すように、アクチュエータ部２のベースプレート４とは反対側の表面に並列する複数の溝１８とこの溝１８を区画する壁１９を形成し、溝１８からなるチャンネル８が複数並列するチャンネル列９を構成する。図１４（Ｓ４）の上図がチャンネル列９方向の縦断面模式図であり、下図がチャンネル８の長手方向の縦断面模式図である。ダイシングブレード５４は円盤形状を有する。そのため、チャンネル８（溝１８）の両端部はダイシングブレード５４の外形形状が転写される。

溝１８の底部にアクチュエータ部２の材料を残すように研削してもよいが、溝１８の底部をベースプレート４に達する深さまで研削することが好ましい。ベースプレート４として圧電材料よりも低誘電率の材料を使用する場合は、溝１８の底部に高誘電率の圧電材料を残さないように研削することにより、隣接するチャンネル間のクロストークを低減させることができる。

なお、第四実施形態及び第五実施形態のように溝１８をアクチュエータ部２の一方端から他方端までストレートに形成する場合は、ダイシングブレード５４の外形形状が転写されない。外形形状が転写されない分、アクチュエータ部２のチャンネル方向の長さを小さくコンパクトに構成することができる。

次に、導電膜形成工程Ｓ５において、図１４（Ｓ５）に示すように、アクチュエータ部２に導電材料を堆積し、複数の壁１９の上部と側面と溝１８の底面に導電膜５５を形成する。導電膜５５はアルミニウム、ニッケル、クロム、銅、金、銀等の金属をスパッタリング法、蒸着法、めっき法等により堆積する。

図１５（ａ）は、導電膜形成工程Ｓ５の後のアクチュエータ部２とベースプレート４からなる積層体の模式的な部分斜視図であり、図１５（ｂ）は、チャンネル８の長手方向の縦断面模式図である。アクチュエータ部２にはチャンネル８が配列するチャンネル列９が形成される。アクチュエータ部２の上面と壁１９の側面と溝１８の底面の全面とに導電膜５５が堆積される。アクチュエータ部２の一方の端部の表面Ｈは電極端子を形成する領域の感光性樹脂膜５３が除去される。この領域の導電膜５５は、溝１８の円弧形状の底面及び溝１８の平坦な底面の導電膜５５と連続的に堆積される。なお、ベースプレート４のアクチュエータ部２とは反対側の貫通孔２０が形成される領域には座繰り部５１が形成される。

次に、凹部形成工程Ｓ６において、溝１８の長手方向と直交する方向に複数の壁１９を研削し、チャンネル列９を介して互いに離間し、複数の溝１８に連通する第一凹部６と第二凹部７を形成する。図１６（Ｓ６）の上図は、第一凹部６及び第二凹部７を形成した後のアクチュエータ部２とベースプレート４からなる積層体の模式的な部分斜視図であり、下図がチャンネル８の長手方向の縦断面模式図である。図１６（Ｓ６）に示すように、ダイシングブレードを用いてチャンネル８の長手方向に直交する方向に走査して研削する。研削の際には、円弧形状の底面に堆積する導電膜５５を切断しないように、ダイシングブレードの外周が円弧形状の底面に達しないようにして壁１９を研削する。そのために、第一凹部６又は第二凹部７の底面に円弧形状の底面から突出する突条２２が形成される。

壁１９の研削は、第一凹部６や第二凹部７のチャンネル方向の幅よりも薄い厚さのダイシングブレードを使用するので、突条２２の上面は階段状となる。なお、第一凹部６又は第二凹部７のチャンネル方向の幅よりも薄い厚さのダイシングブレードを使用することに代えて、外径が溝１８の円弧形状を有する円筒状の研削盤を使用すれば、突条２２の上面を円弧形状とすることができる。また、第二凹部７の底面は必ずしも円弧形状とする必要はなく、第四実施形態の場合と同様に矩形形状とし、底面から導電膜５５を除去してもよい。

次に、電極形成工程Ｓ７において、図１６（Ｓ７）に示すように、導電膜５５をパターニングして壁１９の側面に駆動電極１６を形成し、アクチュエータ部２の表面Ｈに電極端子１０を形成する。感光性樹脂膜５３を除去することにより導電膜５５をパターニングする（リフトオフ法という）。つまり、感光性樹脂膜５３を除去することにより、感光性樹脂膜５３の上に堆積した導電膜５５が除去されて、壁１９の両側面の導電膜５５や表面Ｈの導電膜５５がパターニングされる。その結果、アクチュエータ部２の表面Ｈに電気的に分離する複数の電極端子１０と、壁１９の両側面に電気的に分離する駆動電極１６が形成され、駆動電極１６と電極端子１０との間を第一凹部６の円弧状底面と突条２２の側面と溝１８の底面に形成される配線電極１７を介して電気的に接続される。

次に、カバープレート接合工程Ｓ８において、図１６（Ｓ８）に示すように、第一液室１２と第二液室１３を有するカバープレート３を、第一液室１２を第一凹部６に第二液室１３を第二凹部７にそれぞれ連通させ、電極端子１０を露出させ、複数の溝１８の上部開口を閉塞してアクチュエータ部２に接着剤を用いて接合する。カバープレート３は、アクチュエータ部２と同程度の熱膨張係数を有する材料を使用することが好ましい。例えば、アクチュエータ部２としてＰＺＴセラミックスを使用する場合はカバープレート３も同じＰＺＴセラミックスを使用することができる。カバープレート３は、各溝１８の上端開口を閉塞してチャンネル８を構成する機能と、第一凹部６に均等に液体を供給し、第二凹部７から均等に液体を排出する機能とを備える。

次に、研削工程Ｓ９において、ベースプレート４のアクチュエータ部２とは反対側を研削し、図１７（Ｓ９）に示すように表面を平坦化する。次に、ノズルプレート接合工程Ｓ１０において、図１７（Ｓ１０）に示すように、ベースプレート４にノズルプレート５を、接着剤を介して接合する。ノズルプレート５には貫通孔２０に連通するノズル１４を形成する。ノズル１４は、予めノズルプレート５をベースプレート４に接合する前に形成してもよいし、接合した後に貫通孔２０の位置にノズル１４を形成してもよい。ノズルプレート５はポリイミドフィルムを使用することができる。ノズル１４はレーザー光を使用して穿孔することができる。

次に、フレキシブル基板接合工程Ｓ１２において（図１３では省略している。）、図１７（Ｓ１２）に示すように、アクチュエータ部２の表面Ｈにフレキシブル基板２１を接合しフレキシブル基板２１に形成した配線電極とアクチュエータ部２に形成した電極端子１０とを図示しない異方性導電材を介して電気的に接続する。

以上説明してきたように、本発明の液体噴射ヘッド１の製造方法によれば、電極端子１０をフォトリソグラフィー法により一括してパターニングすることができるので、従来法のようにレーザー光を用いて線描画によりパターニングする方法に比べて簡便であり短時間で製造することができる。また、従来法のように台形形状の圧電材料の傾斜部とこの圧電材料が接着される平坦部との間で電気的接続を取る必要がなく、信頼性の高い配線パターンを形成することができる。また、従来法では、電極パターンを形成後に枠部材を設置するので、高精度の位置合わせを必要としたが、本発明においては枠部材の位置合わせの必要がない。また、従来法では、枠部材を設置した後に表面の平坦化工程を必要としたが、本発明においてはこのような平坦化工程を必要とせず、簡便に製造することができる利点を有する。

なお、本実施形態においては第三実施形態の液体噴射ヘッド１の製造方法について説明したが、第四〜第六実施形態の液体噴射ヘッド１の製造に適用できることができることは明らかである。つまり、第四実施形態の液体噴射ヘッド１では、溝形成工程Ｓ４において、アクチュエータ部２の一方の端部から他方の端部までストレートに研削し、チャンネルに充填される液体が外部に漏洩しないように、第一凹部６及び第二凹部７の外周側に封止材２４を設置すればよい。

また、第五実施形態の液体噴射ヘッド１では、貫通孔形成工程Ｓ１において、左及び右チャンネル列９Ｌ、９Ｒに対応する位置に貫通孔２０Ｌ、２０Ｒを形成し、凹部形成工程Ｓ６においては、第一凹部６を形成する際に溝１８の底面まで研削し、左及び右第二凹部７Ｌ、７Ｒを研削する際に溝１８の底面を残して壁１９の上部を研削する。具体的に、左及び右チャンネル列９Ｌ、９Ｒの中間の位置に第一凹部６を形成し、第一凹部６に対して離間して第一凹部６の左右に左及び右第二凹部７Ｌ、７Ｒを形成する。導電膜形成工程Ｓ５においては、アクチュエータ部２の両端部の表面Ｈに左及び右電極端子列１１Ｌ、１１Ｒを形成する。更に、カバープレート接合工程Ｓ８において、第一凹部６に対応する位置に第一液室１２を形成し、左及び右第二凹部７Ｌ、７Ｒのそれぞれに対応する位置に左及び右第二液室１３Ｌ、１３Ｒを形成したカバープレート３をアクチュエータ部２に接合し、ノズルプレート接合工程Ｓ１０において、左及び右貫通孔２０Ｌ、２０Ｒに対応する位置に左及び右ノズル列１５Ｌ、１５Ｒを形成したノズルプレート５をベースプレート４に接合する。更に、フレキシブル基板接合工程Ｓ１２において、左及び右フレキシブル基板２１Ｌ、２１Ｒを左及び右電極端子列１１Ｌ、１１Ｒが形成されるアクチュエータ部２の表面Ｈに接合する。

（第十一実施形態）
図１８は、本発明の第十一実施形態に係る液体噴射ヘッド１の製造方法を説明するためのアクチュエータ部２の模式的な部分斜視図である。アクチュエータ部形成工程Ｓ２において、圧電材料よりも誘電率の小さい絶縁材料からなる絶縁体基板５７のチャンネル列となる領域に圧電体基板５６を嵌め込み、平坦化してアクチュエータ部２を形成する。ここで、圧電体基板５６は、基板面に対して上方に分極した圧電体基板と下方に分極した圧電体基板が積層される積層構造を有する。

更に、凹部形成工程Ｓ６において、破線で示す第一凹部６及び第二凹部７を研削して形成する際には圧電体基板５６と絶縁体基板５７の境界面５８を除去する。これにより、高価な圧電材料の使用量を減少させて製造コストを削減することができる。また、圧電体基板上に配線電極や電極端子列が形成されないので、電極間の容量が低下し、消費電力が大幅に低減する。なお、絶縁体基板５７として、マシナブルセラミックスやアルミナセラミックス、二酸化ケイ素等の低誘電率材料を使用することができる。

１ 液体噴射ヘッド
２ アクチュエータ部
３ カバープレート
４ ベースプレート
５ ノズルプレート
６ 第一凹部
７ 第二凹部
８ チャンネル、９ チャンネル列
１０ 電極端子、１１ 電極端子列
１２ 第一液室
１３ 第二液室
１４ ノズル、１５ ノズル列
１６ 駆動電極
１７ 配線電極
１８ 溝
１９ 壁、１９’ 壁
２０ 貫通孔
２１ フレキシブル基板
２２ 突条
２４ 封止材

Claims (23)

1. 第一凹部と、前記第一凹部から離間して形成される第二凹部と、前記第一凹部と前記第二凹部の間に設置され、一方の端部が前記第一凹部に開口し他方の端部が前記第二凹部に開口するチャンネルが複数配列するチャンネル列と、前記第二凹部又は前記第一凹部よりも外周側の表面に設置され、前記チャンネル列に駆動信号を伝達するための複数の電極端子からなる電極端子列とを備えるアクチュエータ部と、
   前記第一凹部に連通する第一液室と前記第二凹部に連通する第二液室とを備え、前記電極端子列を露出させ、前記チャンネル列を覆って前記アクチュエータ部に接合されるカバープレートと、
   前記チャンネルに連通するノズルの列からなるノズル列を備え、前記カバープレートとは反対側の前記アクチュエータ部に接合されるノズルプレートと、を備える液体噴射ヘッド。
2. 前記第二凹部は、前記第一凹部を挟むように設置される左右の第二凹部を含み、
   前記チャンネル列は、左右の前記第二凹部と前記第一凹部との間にそれぞれ設置される左右のチャンネル列を含み、
   前記電極端子列は、左右の前記第二凹部よりも外周側の表面に設置され、左右の前記チャンネル列にそれぞれ駆動信号を供給するための左右の電極端子列を含み、
   前記ノズル列は、左右の前記チャンネル列のチャンネルにそれぞれ連通する左右のノズル列を含む、請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
3. 左側の前記ノズル列と右側の前記ノズル列とは列方向にチャンネルピッチの１／２ずれている請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
4. 前記チャンネルは前記第一凹部から前記第二凹部まで延在する２つの壁により挟まれる溝からなり、前記チャンネル列は複数の前記壁により区画される複数の前記溝の配列からなり、前記壁の側面には駆動電極が設置される請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
5. 前記電極端子と前記駆動電極とは前記第二凹部又は前記第一凹部の底部に形成される配線電極を介して電気的に接続される請求項４に記載の液体噴射ヘッド。
6. 前記第二凹部又は前記第一凹部の底面は、前記壁に連続し、前記壁の上部が除去されて残る突条を備え、
   前記配線電極は前記突条の側面と隣接する前記突条の間の底面とに形成される請求項５に記載の液体噴射ヘッド。
7. 複数の前記溝は前記第二凹部又は前記第一凹部よりも前記アクチュエータ部の外周端側まで延設される請求項４〜６のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
8. 前記アクチュエータ部の端部側の表面に接合され、前記電極端子列に電気的に接続するフレキシブル基板を備える請求項１〜７のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
9. 前記アクチュエータ部は、前記表面に対して上方向に分極した圧電材料と下方向に分極した圧電材料とが積層される積層構造を含む請求項１〜８のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
10. 前記アクチュエータ部は、前記第一凹部と前記第二凹部の間が圧電材料から成り、前記第二凹部又は前記第一凹部よりも外周側が前記圧電材料よりも誘電率の小さい絶縁材料からなる請求項１〜９のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
11. 前記チャンネルは貫通孔を介して前記ノズルに連通する請求項１〜１０のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
12. 前記アクチュエータ部はベースプレートを備え、前記貫通孔は前記ベースプレートに形成される請求項１１に記載の液体噴射ヘッド。
13. 請求項１に記載の液体噴射ヘッドと、
    前記液体噴射ヘッドを往復移動させる移動機構と、
    前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体供給管と、
    前記液体供給管に前記液体を供給する液体タンクと、を備える液体噴射装置。
14. ベースプレートに貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
    圧電材料を含むアクチュエータ部を形成するアクチュエータ部形成工程と、
    前記アクチュエータ部を前記ベースプレートに接合する接合工程と、
    前記アクチュエータ部の前記ベースプレートとは反対側に並列する複数の溝と前記溝を区画する壁を形成し、並列する複数の前記溝からなるチャンネル列を構成する溝形成工程と、
    前記アクチュエータ部に導電材料を堆積し、複数の前記壁の上面と側面と前記溝の底面に導電膜を形成する導電膜形成工程と、
    前記溝の長手方向と交差する方向に複数の前記壁を研削し、前記チャンネル列を介して互いに離間し、複数の前記溝に連通する第一凹部と第二凹部を形成する凹部形成工程と、
    前記導電膜をパターニングして前記壁の側面に駆動電極を形成し、前記アクチュエータ部の表面に電極端子を形成する電極形成工程と、
    第一液室と第二液室を有するカバープレートを、前記第一液室を前記第一凹部に前記第二液室を前記第二凹部にそれぞれ連通させ、前記電極端子を露出させ、複数の前記溝の上部開口を閉塞して前記アクチュエータ部に接合するカバープレート接合工程と、
    前記ベースプレートの前記アクチュエータ部とは反対側を研削する研削工程と、
    前記ベースプレートにノズルプレートを接合するノズルプレート接合工程と、を備える液体噴射ヘッドの製造方法。
15. 前記溝形成工程は、互いに離間する左右の前記チャンネル列を形成し、
    前記凹部形成工程は、左右の前記チャンネル列の間に前記第一凹部を形成し、左右の前記チャンネル列の前記第一凹部に対して外側に左右の前記第二凹部を形成する請求項１４に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
16. 前記溝形成工程は、左側の前記チャンネル列を右側の前記チャンネル列に対して列方向にチャンネルピッチの１／２ずらして前記溝を形成する請求項１５に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
17. 前記凹部形成工程は、前記第一凹部を形成する際に前記溝の底面まで研削し、左右の前記第二凹部を形成する際に前記溝の底面を残し前記壁の上部を研削する工程である請求項１５又は１６に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
18. 前記アクチュエータ部形成工程は、基板面に対して上方に分極した圧電材料と下方に分極した圧電材料を積層して接合する工程である請求項１４〜１７のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
19. 前記アクチュエータ部形成工程は、前記圧電材料よりも誘電率の小さい絶縁材料からなる絶縁体基板の前記チャンネル列となる領域に前記圧電材料からなる圧電体基板を嵌め込んで前記アクチュエータ部を形成する工程である請求項１４〜１８のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
20. 前記溝形成工程の前に、前記アクチュエータ部の前記ベースプレートとは反対側の表面に感光性樹脂膜を設置する感光性樹脂膜設置工程を更に含み、
    前記電極形成工程は、前記感光性樹脂膜を除去するリフトオフ法により前記導電膜のパターニングする請求項１４〜１９のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
21. 前記溝形成工程は、前記ベースプレートに達する深さに形成する工程である請求項１４〜２０のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
22. 前記溝形成工程は、前記第一凹部又は前記第二凹部よりも前記アクチュエータ部の外周端側まで延長して形成する工程である請求項１４〜２１のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
23. 前記アクチュエータ部の表面にフレキシブル基板を接合し、前記フレキシブル基板に形成した配線電極と前記電極端子とを電気的に接続するフレキシブル基板接合工程を更に含む請求項１４〜２２のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。

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