加圧接合装置及びそれを用いた圧電素子ユニットの製造方法
【課題】圧電素子形成部材の割れや欠けを防止することができる加圧接合装置及びそれを用いた圧電素子ユニットの製造方法を提供する。
【解決手段】基台４２上の所定位置に固定基板１４を位置決めした状態で保持する保持治具４３と、保持治具４３に保持された固定基板１４の端面に対向して移動可能に配されて圧電素子形成部材１３の先端部側の端面に当接される当接部材４５と、当接部材４５の両端部に当接部材４５に沿って移動可能に配されて圧電素子形成部材１３の両側端面にそれぞれ当接される一対のチャック部材４６とを有し、基台４２上の規定位置に圧電素子形成部材１３を位置決めして保持する位置決め治具４４と、圧電素子形成部材１３を固定基板１４側に押圧する加圧手段５１と、を具備するようにする。
【解決手段】基台４２上の所定位置に固定基板１４を位置決めした状態で保持する保持治具４３と、保持治具４３に保持された固定基板１４の端面に対向して移動可能に配されて圧電素子形成部材１３の先端部側の端面に当接される当接部材４５と、当接部材４５の両端部に当接部材４５に沿って移動可能に配されて圧電素子形成部材１３の両側端面にそれぞれ当接される一対のチャック部材４６とを有し、基台４２上の規定位置に圧電素子形成部材１３を位置決めして保持する位置決め治具４４と、圧電素子形成部材１３を固定基板１４側に押圧する加圧手段５１と、を具備するようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の圧電素子が一体的に形成される圧電素子形成部材を有する圧電素子ユニットの製造に用いられる加圧接合装置、すなわち、圧電素子形成部材と固定基板とを位置決めした状態で接合する加圧接合装置及びそれを用いた圧電素子ユニットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子の変位を利用した装置としては、例えば、インク等の液滴をノズル開口から吐出させる液体噴射ヘッドが挙げられる。具体的には、ノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素子により変形させて圧力発生室に供給された液体に圧力を付与することでノズル開口から液滴として吐出させている。そして、このような液体噴射ヘッド等に利用される圧電素子としては、例えば、個別電極と共通電極とが圧電材料を挟んで交互に積層形成されたものがある。具体的には、例えば、電極と圧電材料とを交互に積層した圧電振動板（圧電素子形成部材）の非振動領域を固定基板に接合すると共に、圧電振動板の振動領域を櫛歯状に切り分けることによって複数の圧電振動子（圧電素子）を有する圧電振動子ユニット（圧電素子ユニット）として構成されたものがある（例えば、特許文献１参照）。そして、このような圧電素子ユニットは、各圧電素子の先端面を振動板に当接させた状態で固定されて使用される。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１２９４７４号公報（第３〜４頁、第１〜２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような圧電素子ユニットは、一般的に、加圧接合装置によって圧電素子形成部材と固定基板とを相対的に位置決めした状態で接合することによって形成される。具体的には、例えば、図１０に示すように、圧電素子ユニット１００を構成する固定基板１１４を加圧接合装置上に所定の保持治具１４３によって保持する。また、略コ字形状を有する係合部材１４４に圧電素子形成部材１１３を係合させる。すなわち、圧電素子形成部材１１３の先端部側の端面及び両側端面に係合部材１４４を当接させる。一方、圧電素子形成部材１１３の基端部側の端面を押圧部材１４７で係合部材１４４側に向かって押圧する。これにより、圧電素子形成部材１１３が所定位置に位置決めされた状態で保持される。そして、このように固定基板１１４及び圧電素子形成部材１１３が保持された状態で、圧電素子形成部材１１３を固定基板１１４側に押圧し、固定基板１１４と圧電素子形成部材１１３との間の接着剤を硬化させることで両者を接合している。
【０００５】
このように従来の加圧接合装置では、圧電素子形成部材の先端部側を係合部材に係合させている。このため、圧電素子形成部材を係合部材に係合させる際、或いは係合部材から圧電素子形成部材を取り外す際に、圧電素子形成部材に割れや欠けが生じてしまう虞がある。特に、圧電素子形成部材の先端面側の両角部において割れや欠けが生じやすい。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、圧電素子形成部材の割れや欠けを防止することができる加圧接合装置及びそれを用いた圧電素子ユニットの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本発明は、個別電極と共通電極とが圧電材料層を挟んで交互に複数積層されてなりその先端部側が複数のスリットによって櫛歯状に切り分けられて圧電素子の列が形成される圧電素子形成部材と、該圧電素子形成部材の基端部側が接合される固定基板と、を具備する圧電素子ユニットを形成する際に用いられ、前記圧電素子形成部材と前記固定基板とを位置決めした状態で加圧接合する加圧接合装置であって、基台上の所定位置に前記固定基板を位置決めした状態で保持する保持治具と、前記保持治具に保持された前記固定基板の端面に対向して移動可能に配されて前記圧電素子形成部材の前記先端部側の端面に当接される当接部材と、前記当接部材に沿って移動可能に当該当接部材の両端部に配されて前記圧電素子形成部材の両側端面にそれぞれ当接される一対のチャック部材とを有し、前記基台上の規定位置に前記圧電素子形成部材を位置決めして保持する位置決め治具と、前記圧電素子形成部材を前記固定基板側に押圧する加圧手段と、を具備することを特徴とする加圧接合装置にある。
かかる本発明の加圧接合装置では、位置決め治具を構成する当接部材とチャック部材とがそれぞれ独立しているため、これら当接部材及びチャック部材が圧電素子形成部材に接触することによる圧電素子形成部材の割れや欠けの発生を防止することができる。
【０００８】
ここで、前記チャック部材の前記圧電素子形成部材側の面が、当該圧電素子形成部材側が凸となる曲面で形成されていることが好ましい。これにより、圧電素子形成部材とチャック部材との接触面積が小さく抑えられるため、圧電素子形成部材にチャック部材が接触することによる割れや欠けの発生をさらに確実に防止することができる。
【０００９】
また、前記当接部材が、前記圧電素子の列方向両端部近傍で前記圧電素子形成部材に当接する突出部を有することが好ましい。これにより、圧電素子形成部材の割れや欠けの発生をさらに確実に防止することができる。
【００１０】
また、前記位置決め治具が、前記圧電素子形成部材の基端部側の端面に当接して当該圧電素子形成部材を前記当接部材側に押圧する押圧部材をさらに有することが好ましい。これにより、圧電素子形成部材を規定位置にさらに正確に位置決めして良好に保持することができると共に、圧電素子形成部材の変形も防止することができる。
【００１１】
さらに本発明は、このような加圧接合装置を用いた圧電素子ユニットの製造方法であって、前記保持治具によって所定位置に位置決めした状態で前記固定基板を前記基台上に保持し、前記当接部材及び一方の前記チャック部材を前記規定位置に合わせて移動して固定し、前記圧電素子形成部材を、その先端側の端面が前記当接部材に当接し且つその側端面が前記一方のチャック部材に当接するように前記固定基板上に接着剤を介して配置し、他方の前記チャック部材を前記圧電素子形成部材の側端面に当接させて前記圧電素子形成部材を規定位置に位置決めし、当該圧電素子形成部材を前記規定位置に位置決めした状態で、前記加圧手段によって前記圧電素子形成部材を前記固定基板側に押圧して前記接着剤によって前記圧電素子形成部材と前記固定基板とを接合することを特徴とする圧電素子ユニットの製造方法にある。
かかる本発明の製造方法では、当接部材及びチャック部材が圧電素子形成部材に接触することによる圧電素子形成部材の割れや欠けの発生を確実に防止することができる。
【００１２】
ここで、前記圧電素子形成部材と前記固定基板とを接合後、前記当接部材及び前記チャック部材のそれぞれを前記圧電素子形成部材の外側に向かって移動させてから前記圧電素子形成部材と前記固定基板との接合体を前記基台上から取り外すことが好ましい。これにより、接合体を基台上から取り外す際にも、圧電素子形成部材が当接部材及びチャック部材に接触して割れや欠けが発生するのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る加圧接合装置を用いて製造した圧電素子ユニットの概略斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ′断面図である。図１及び図２に示すように、圧電素子ユニット１０は、複数の圧電素子１１がその幅方向に並設された列１２を有する圧電素子形成部材１３と、圧電素子形成部材１３の先端部側が自由端となるようにその基端部側が接着剤２０によって接着される固定基板１４とを有する。
【００１４】
圧電素子形成部材１３は、圧電材料層１５と、共通電極又は個別電極となる電極層１６、１７とを交互に積層することにより形成され、例えば、ワイヤソー等によって複数のスリットである切り込み部１８を形成することにより櫛歯状に切り分けられて圧電素子１１の列１２が形成されている。また、圧電素子１１の列１２の両外側には、各圧電素子１１よりも広い幅を有する位置決め部１９が設けられている。この位置決め部１９は、圧電素子ユニット１０を液体噴射ヘッドに組み込む際に、圧電素子ユニット１０を高精度に位置決めするために設けられていて、圧電素子１１と同様の圧電材料層１５と電極層１６、１７を有するが外部電極と接続しないため駆動することのないダミー素子である。一方、固定基板１４は、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等からなる板状部材からなり、圧電素子形成部材１３の振動領域である先端部側が自由端となるように、圧電素子形成部材１３の非振動領域である基端部側が接着剤２０によって接着されている。
【００１５】
そして、このような圧電素子ユニット１０は、例えば、液体噴射ヘッドに搭載される。以下に、その一例としてインクジェット式記録ヘッドについて説明する。なお、図３は、インクジェット式記録ヘッドの概略を示す断面図である。図３に示すように、流路形成基板３０には圧力発生室３１が形成されており、この圧力発生室３１はその幅方向で複数並設されている。また、各圧力発生室３１の長手方向一端部側には、各圧力発生室３１にインクを供給するためのリザーバ３２がインク供給口３３を介して連通されている。また、流路形成基板３０の圧力発生室３１の開口面側は振動板３４で封止され、他方面側にはノズル開口３５が穿設されたノズルプレート３６が接合されている。振動板３４上には、図示しないインクカートリッジやメインタンクからのインク供給を受けるサブタンクなどのインク貯留部に接続されるインク供給路３７を有するヘッドケース３８が固定されており、且つこのヘッドケース３８には、上述した圧電素子ユニット１０が高精度に位置決めされて固定されている。すなわち、圧電素子ユニット１０は、各圧電素子１１の先端面が振動板３４上の各圧力発生室３１に対応する領域に設けられた各アイランド部３９に当接した状態で固定されている。
【００１６】
このように構成されたインクジェット式記録ヘッドでは、インク貯留部に連通されるインク供給路を介してリザーバ３２にインクが供給され、インク供給口３３を介して各圧力発生室３１に分配される。実際には、圧電素子１１に電圧を印加することにより圧電素子１１を収縮させる。これにより、振動板３４が圧電素子１１と共に引き上げられて圧力発生室３１の容積が広げられ、圧力発生室３１内にインクが引き込まれる。そして、ノズル開口３５に至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路からの記録信号に従い、圧電素子１１に印加していた電圧を解除すると、圧電素子１１が伸張されて元の状態に戻る。これにより、振動板３４も変位して元の状態に戻るため圧力発生室３１が収縮され、内部圧力が高まりノズル開口３５からインク滴が吐出される。
【００１７】
そして、このようにインクジェット式記録ヘッド等の液体噴射ヘッドでは、圧電素子１１の極めて微小な変形（伸縮）を利用してノズル開口３５からインク滴を吐出させているため、液体噴射ヘッド等に用いられる圧電素子ユニット１０は、極めて高精度に形成する必要がある。例えば、固定基板１４と圧電素子形成部材１３とを高精度に接合する必要がある。
【００１８】
以下、固定基板１４と圧電素子形成部材１３とを接合に用いる本発明の加圧接合装置について説明する。図４は、加圧接合装置の概略斜視図であり、図５は、加圧接合装置の正面方向の一部断面図であり、図６は、図５のＢ−Ｂ′断面図である。
【００１９】
図示するように、加圧接合装置４０は、装置本体４１上に設けられる基台４２を有し、基台４２上には固定基板１４を保持する保持治具４３が着脱自在に設けられている。本実施形態に係る加圧接合装置４０では、保持治具４３に複数、例えば、２つの固定基板１４が保持され、複数の圧電素子ユニット１０を同時に形成することができるようになっている。
【００２０】
また、装置本体４１上には、圧電素子形成部材１３を所定位置に位置決めする位置決め治具４４が設けられている。この位置決め治具４４は、保持治具４３に保持された固定基板１４の端面に対向して配されて圧電素子形成部材１３の先端部側の端面に当接される当接部材４５と、この当接部材４５の両端部に当接部材４５に沿ってスライド可能に配されて圧電素子形成部材１３の両側端面にそれぞれ当接される一対のチャック部材４６（第１のチャック部材４６Ａ及び第２のチャック部材４６Ｂ）とを有する。また、位置決め治具４４は、本実施形態では、圧電素子形成部材１３の基端部側に配されて圧電素子形成部材１３を当接部材４５側に押圧する押圧部材４７をさらに有する。
【００２１】
当接部材４５は、圧電素子形成部材１３（固定基板１４）側に突出して圧電素子形成部材１３の先端面に当接する突出部４８が設けられている。この突出部４８は、圧電素子形成部材１３の両端部近傍に対応する部分、すなわち、圧電素子形成部材１３の位置決め部１９が形成される部分に対応して設けられている。これにより、圧電素子形成部材１３の圧電素子１１が形成される領域に、当接部材４５が当接することがなく、圧電素子１１の先端部の欠けや割れ等の発生が防止される。一対のチャック部材４６は、当接部材４５の両端部に対応する位置に、この当接部材４５に沿ってスライド可能に設けられている。また、各チャック部材４６の圧電素子形成部材１３と当接する側の面は、本実施形態では、圧電素子形成部材１３側が凸となる曲面で構成されている。すなわち、各チャック部材４６の圧電素子形成部材１３との接触面積が小さくなるようにして、圧電素子形成部材１３の割れ等の発生を抑制している。
【００２２】
押圧部材４７は、圧電素子形成部材１３の基端部側の端面に対向して設けられて圧電素子形成部材１３の端面に当接する当接部４９を有し、この当接部４９は、本実施形態では、圧電素子形成部材１３の基端部側の端面と同一又はそれ以上の面積で形成されている。すなわち、押圧部材４７の当接部４９は、圧電素子形成部材１３の基端部側の端面のほぼ全面に接触する大きさを有する。これにより、圧電素子形成部材１３と固定基板１４を接合する際に、圧電素子形成部材１３がこの押圧部材４７（当接部４９）によって確実に支持され圧電素子形成部材１３の変形が防止される。
【００２３】
また、保持治具４３が固定される基台４２の両端部には、一対のスライド軸５０が立設されており、この一対のスライド軸５０には、圧電素子形成部材１３を固定基板１４側に押圧するための加圧部材（加圧手段）５１が軸方向でスライド可能に固定されている。この加圧部材５１は、例えば、スライド軸５０に上下方向に移動可能に固定されるスライド部材５２と、スライド部材５２に設けられるスリット状のガイド孔５３に挿通されて先端部が基台４２側に突出した状態でこのスライド部材５２に係合保持されるコマ部材５４と、スライド部材５２に固定されてコマ部材５４の先端面を圧電素子形成部材１３に当接させた状態でコマ部材５４を圧電素子形成部材１３側に押圧する付勢部材５５とを具備する。
【００２４】
ここで、本実施形態に係るスライド部材５２は、スライド軸５０に上下方向に移動可能に固定される支持板５６と、この支持板５６の下面側に固定されてコマ部材５４が挿通されるガイド孔５３が設けられたガイド板５７と、支持板５６の上面側に設けられて支持板５６と共に付勢部材５５を固定する固定板５８とで構成されている。
【００２５】
コマ部材５４は、各保持治具４３に保持された各固定基板１４に対応して設けられており、例えば、本実施形態では、２つのコマ部材５４が設けられている。すなわち、ガイド板５７には、各固定基板１４に対応して２つのガイド孔５３が設けられており、各コマ部材５４は、各ガイド孔５３に挿通されてガイド板５７に係合保持されている。具体的には、各コマ部材５４は、基端部（上端部）側にフランジ部５９を有し、ガイド孔５３に挿通されるとその先端部がガイド板５７の下側（基台側）に突出した状態で、フランジ部５９がガイド板５７の表面に係止されるようになっている。コマ部材５４の保持治具４３側の先端面には、弾性材料からなる弾性層６０が設けられている。
【００２６】
付勢部材５５は、各コマ部材５４に対応してそれぞれ独立して設けられている。また、付勢部材５５は、各コマ部材５４に対してそれぞれ複数設けられていることが好ましく、例えば、本実施形態では、各コマ部材５４に対してそれぞれ２つの付勢部材５５が所定間隔で設けられている。付勢部材５５のコマ部材５４と接触する先端部は、コマ部材５４と点接触する形状となっていることが好ましい。例えば、本実施形態に係る付勢部材５５は、筒状体６１内に挿入された球状体６２が、例えば、コイルばね等からなる弾性部材６３によって付勢され筒状体６１の先端部の開口から若干突出した状態で保持されてなる。
【００２７】
また、この付勢部材５５とコマ部材５４との間にも、例えば、コイルばね等からなる弾性部材６４が介装されている。コマ部材５４が圧電素子形成部材１３に当接されていない状態では、コマ部材５４と付勢部材５５との間には所定の間隔が確保されており、コマ部材５４はこの弾性部材６４のみで付勢されている。
【００２８】
以下、このような加圧接合装置４０を用いた圧電素子ユニット１０の製造手順について図７及び図８を参照して詳細に説明する。なお、図７は、圧電素子ユニットの製造工程を示す平面図であり、図８は、圧電素子ユニットの製造工程を示す断面図である。
【００２９】
図７（ａ）に示すように、まず、固定基板１４が所定位置に固定された保持治具４３を基台４２上に位置決め固定する。なお、上述したように本実施形態では、保持治具４３には２つの固定基板１４が保持されている。この保持治具４３の位置決め方法は、特に限定されず、例えば、基台４２上に基準となる基準ピン（図示なし）を設けておき、保持治具４３をこの基準ピンに当接させることによって位置決めする。このとき、圧電素子形成部材１３を位置決め保持するための位置決め治具４４である当接部材４５、チャック部材４６及び押圧部材４７は、各固定基板１４に対応して基台４２の外側に配置されている。
【００３０】
次に、図７（ｂ）に示すように、当接部材４５と、一方のチャック部材、例えば、第１のチャック部材４６Ａとを移動させ、圧電素子形成部材１３が固定される位置、すなわち図中点線で示す規定位置に合わせて固定する。勿論、第１のチャック部材４６Ａの替わりに第２のチャック部材４６Ｂを移動させてもよい。
【００３１】
次に、図７（ｃ）に示すように、固定された当接部材４５及び第１のチャック部材４６Ａに合わせて固定基板１４上に圧電素子形成部材１３を載置する。つまり、圧電素子形成部材１３を、その先端面が当接部材４５に当接し且つその側端面が第１のチャック部材４６Ａに当接するように固定基板１４上に載置する。なおこのとき、固定基板１４又は圧電素子形成部材１３の何れか一方に接着剤を塗布しておき、固定基板１４上に接着剤を介して圧電素子形成部材１３を載置する。
【００３２】
ここで、圧電素子形成部材１３は、当接部材４５及び第１のチャック部材４６Ａと実際に当接していてもよいが、これら圧電素子形成部材１３と当接部材４５及び第１のチャック部材４６Ａとの間には若干の隙間が存在していてもよい。
【００３３】
次いで、図８（ａ）に示すように、第２のチャック部材４６Ｂを移動させて上記規定位置に合わせて固定する。このとき、圧電素子形成部材１３の位置が、上記規定位置よりも第２のチャック部材４６Ｂ側であると、第２のチャック部材４６Ｂが圧電素子形成部材１３の側端面に当接し、第２のチャック部材４６Ｂと共に圧電素子形成部材１３が移動することになる。これにより、圧電素子形成部材１３は、当接部材４５に沿った方向（図中左右方向）で規定位置に正確に位置決めされる。
【００３４】
次いで、本実施形態では、図８（ｂ）に示すように、押圧部材４７を圧電素子形成部材１３側に移動させて規定位置に合わせて固定する。このとき、圧電素子形成部材１３の位置が、上記規定位置よりも押圧部材４７側であると、押圧部材４７の当接部４９が圧電素子形成部材１３の基端部側の端面に当接して、押圧部材４７と共に圧電素子形成部材１３が移動することになる。これにより圧電素子形成部材１３は、当接部材４５とは直交する方向（図中上下方向）で規定位置に正確に位置決めされる。つまり、圧電素子形成部材１３は、当接部材４５の突出部４８、各チャック部材４６及び押圧部材４７の当接部４９と、それぞれ当接して、規定位置に正確に位置決めされる。
【００３５】
本発明の加圧接合装置４０では、このような手順で圧電素子形成部材１３が規定位置に位置決めされるため、圧電素子形成部材１３に当接部材４５及びチャック部材４６が接触することによる圧電素子形成部材１３の割れや欠けの発生を防止することができる。特に、圧電素子形成部材１３の当接部材４５側の両角部の割れや欠けの発生を効果的に防止することができる。さらに、圧電素子形成部材１３の先端部側の端面に、当接部材４５の突出部４８のみが当接するため、圧電素子１１が形成される領域に欠けや割れ等が発生するのを防止することができる。
【００３６】
さらに、本実施形態では、上述したように押圧部材４７によって圧電素子形成部材１３を所定の圧力で押圧することで、この押圧部材４７と当接部材４５の突出部４８との間に圧電素子形成部材１３を挟み込んで保持している。このため、圧電素子１１の先端に当接部材４５が当接することがない。したがって、圧電素子１１の先端部を傷つけることなく圧電素子形成部材１３を保持することができる。
【００３７】
次に、図９に示すように、例えば、駆動モータを用いた駆動装置、油圧ポンプあるいは電磁ポンプ等で構成される加圧手段（図示なし）によって加圧部材５１（スライド部材５２）を所定位置まで下降させ、コマ部材５４によって各圧電素子形成部材１３を固定基板１４側に所定圧力で加圧する。具体的には、コマ部材５４が付勢部材５５の先端部の球状体６２に当接するまでスライド部材５２を下降させて固定すると、コマ部材５４が付勢部材５５及び弾性部材６４によって圧電素子形成部材１３側に付勢され、その結果、圧電素子形成部材１３はコマ部材５４によって固定基板１４側に所定圧力で加圧される。そして、このように圧電素子形成部材１３を固定基板１４側に加圧したまま、例えば、１５０℃〜２００℃程度の温度下で接着剤２０（図２参照）を加熱硬化させる。
【００３８】
このように接着剤２０を加熱硬化させる際には、その熱によって圧電素子形成部材１３が変形する虞がある。しかしながら、本実施形態では、圧電素子形成部材１３が、その基端部側の端面の略全面に押圧部材４７の当接部４９が当接した状態で保持されているため、熱による圧電素子形成部材１３の変形を抑えることができる。
【００３９】
その後、図示しないが圧電素子形成部材１３と固定基板１４との接合体を加圧接合装置４０から取り外す。このとき、当接部材４５、各チャック部材４６及び押圧部材４７のそれぞれを、圧電素子形成部材１３の外側に向かって移動させる。すなわち、これら当接部材４５、チャック部材４６及び押圧部材４７を圧電素子形成部材１３から引き離してから、圧電素子形成部材１３と固定基板１４との接合体を基台４２上から取り外すことが好ましい。これにより、上記接合体を基台４２上から取り外す際に、圧電素子形成部材１３が当接部材４５及びチャック部材４６に接触して割れや欠けが発生するのを防止することができる。
【００４０】
なお、取り外された圧電素子形成部材１３と固定基板１４との接合体は、例えば、ワイヤソー等によって圧電素子形成部材１３の先端部側が櫛歯状に切り分けられて、図１に示すような圧電素子ユニット１０が製造される。
【００４１】
以上説明したように、本発明によれば、圧電素子形成部材１３を高精度に位置決めして固定基板１４に接合することができると共に、圧電素子形成部材１３の変形や、欠け等の発生を防止することができる。したがって、高品質な圧電素子ユニット１０を形成することができ、この圧電素子ユニット１０をインクジェット式記録ヘッドに組み込む際、各圧電素子１１の先端部を振動板３４のアイランド部３９に確実に当接させることができる（図３参照）。よって、例えば、ドット抜け等の印刷不良の発生を防止したインクジェット式記録ヘッドを実現することができる。
【００４２】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、勿論、本発明はこのような実施形態に限定されるものでない。例えば、上述の実施形態では、圧電素子形成部材１３を押圧する押圧部材４７を設け、この押圧部材４７と当接部材４５とで、圧電素子形成部材１３を挟持するようにしたが、例えば、一対のチャック部材４６Ａ，４６Ｂで圧電素子形成部材１３を挟持するようにしてもよい。この場合、押圧部材４７は設けられていなくてもよい。例えば、圧電素子形成部材１３を固定基板１４上に載置する際、圧電素子形成部材１３を当接部材４５及び一方のチャック部材４６に確実に当接させることができれば、押圧部材４７が設けられていなくても、圧電素子形成部材１３を規定位置に正確に位置決めした状態で保持することができる。また、例えば、上述の実施形態では、各チャック部材４６の圧電素子形成部材１３と当接する当接面が曲面で構成されている例を説明したが、勿論、これらチャック部材４６の当接面は平面で構成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】圧電素子ユニットの一例を示す概略斜視図である。
【図２】圧電素子ユニットの一例を示す断面図である。
【図３】圧電素子ユニットが搭載された液体噴射ヘッドの概略を示す断面図である。
【図４】一実施形態に係る加圧接合装置の概略斜視図である。
【図５】一実施形態に係る加圧接合装置の一部断面図である。
【図６】一実施形態に係る加圧接合装置の断面図である。
【図７】一実施形態に係る圧電素子ユニットの製造工程を示す平面図である。
【図８】一実施形態に係る圧電素子ユニットの製造工程を示す平面図である。
【図９】一実施形態に係る圧電素子ユニットの製造工程を示す断面図である。
【図１０】従来技術に係る加圧接合装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０ 圧電素子ユニット、 １１ 圧電素子、 １３ 圧電素子形成部材、 １４ 固定基板、 ２０ 接着剤、 ４０ 加圧接合装置、 ４１ 装置本体、 ４２ 基台、 ４３ 保持治具、 ４４ 位置決め治具、 ４５ 当接部材、 ４６ チャック部材、 ４７ 押圧部材、 ４８ 突出部、 ４９ 当接部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の圧電素子が一体的に形成される圧電素子形成部材を有する圧電素子ユニットの製造に用いられる加圧接合装置、すなわち、圧電素子形成部材と固定基板とを位置決めした状態で接合する加圧接合装置及びそれを用いた圧電素子ユニットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子の変位を利用した装置としては、例えば、インク等の液滴をノズル開口から吐出させる液体噴射ヘッドが挙げられる。具体的には、ノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素子により変形させて圧力発生室に供給された液体に圧力を付与することでノズル開口から液滴として吐出させている。そして、このような液体噴射ヘッド等に利用される圧電素子としては、例えば、個別電極と共通電極とが圧電材料を挟んで交互に積層形成されたものがある。具体的には、例えば、電極と圧電材料とを交互に積層した圧電振動板（圧電素子形成部材）の非振動領域を固定基板に接合すると共に、圧電振動板の振動領域を櫛歯状に切り分けることによって複数の圧電振動子（圧電素子）を有する圧電振動子ユニット（圧電素子ユニット）として構成されたものがある（例えば、特許文献１参照）。そして、このような圧電素子ユニットは、各圧電素子の先端面を振動板に当接させた状態で固定されて使用される。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１２９４７４号公報（第３〜４頁、第１〜２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような圧電素子ユニットは、一般的に、加圧接合装置によって圧電素子形成部材と固定基板とを相対的に位置決めした状態で接合することによって形成される。具体的には、例えば、図１０に示すように、圧電素子ユニット１００を構成する固定基板１１４を加圧接合装置上に所定の保持治具１４３によって保持する。また、略コ字形状を有する係合部材１４４に圧電素子形成部材１１３を係合させる。すなわち、圧電素子形成部材１１３の先端部側の端面及び両側端面に係合部材１４４を当接させる。一方、圧電素子形成部材１１３の基端部側の端面を押圧部材１４７で係合部材１４４側に向かって押圧する。これにより、圧電素子形成部材１１３が所定位置に位置決めされた状態で保持される。そして、このように固定基板１１４及び圧電素子形成部材１１３が保持された状態で、圧電素子形成部材１１３を固定基板１１４側に押圧し、固定基板１１４と圧電素子形成部材１１３との間の接着剤を硬化させることで両者を接合している。
【０００５】
このように従来の加圧接合装置では、圧電素子形成部材の先端部側を係合部材に係合させている。このため、圧電素子形成部材を係合部材に係合させる際、或いは係合部材から圧電素子形成部材を取り外す際に、圧電素子形成部材に割れや欠けが生じてしまう虞がある。特に、圧電素子形成部材の先端面側の両角部において割れや欠けが生じやすい。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、圧電素子形成部材の割れや欠けを防止することができる加圧接合装置及びそれを用いた圧電素子ユニットの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本発明は、個別電極と共通電極とが圧電材料層を挟んで交互に複数積層されてなりその先端部側が複数のスリットによって櫛歯状に切り分けられて圧電素子の列が形成される圧電素子形成部材と、該圧電素子形成部材の基端部側が接合される固定基板と、を具備する圧電素子ユニットを形成する際に用いられ、前記圧電素子形成部材と前記固定基板とを位置決めした状態で加圧接合する加圧接合装置であって、基台上の所定位置に前記固定基板を位置決めした状態で保持する保持治具と、前記保持治具に保持された前記固定基板の端面に対向して移動可能に配されて前記圧電素子形成部材の前記先端部側の端面に当接される当接部材と、前記当接部材に沿って移動可能に当該当接部材の両端部に配されて前記圧電素子形成部材の両側端面にそれぞれ当接される一対のチャック部材とを有し、前記基台上の規定位置に前記圧電素子形成部材を位置決めして保持する位置決め治具と、前記圧電素子形成部材を前記固定基板側に押圧する加圧手段と、を具備することを特徴とする加圧接合装置にある。
かかる本発明の加圧接合装置では、位置決め治具を構成する当接部材とチャック部材とがそれぞれ独立しているため、これら当接部材及びチャック部材が圧電素子形成部材に接触することによる圧電素子形成部材の割れや欠けの発生を防止することができる。
【０００８】
ここで、前記チャック部材の前記圧電素子形成部材側の面が、当該圧電素子形成部材側が凸となる曲面で形成されていることが好ましい。これにより、圧電素子形成部材とチャック部材との接触面積が小さく抑えられるため、圧電素子形成部材にチャック部材が接触することによる割れや欠けの発生をさらに確実に防止することができる。
【０００９】
また、前記当接部材が、前記圧電素子の列方向両端部近傍で前記圧電素子形成部材に当接する突出部を有することが好ましい。これにより、圧電素子形成部材の割れや欠けの発生をさらに確実に防止することができる。
【００１０】
また、前記位置決め治具が、前記圧電素子形成部材の基端部側の端面に当接して当該圧電素子形成部材を前記当接部材側に押圧する押圧部材をさらに有することが好ましい。これにより、圧電素子形成部材を規定位置にさらに正確に位置決めして良好に保持することができると共に、圧電素子形成部材の変形も防止することができる。
【００１１】
さらに本発明は、このような加圧接合装置を用いた圧電素子ユニットの製造方法であって、前記保持治具によって所定位置に位置決めした状態で前記固定基板を前記基台上に保持し、前記当接部材及び一方の前記チャック部材を前記規定位置に合わせて移動して固定し、前記圧電素子形成部材を、その先端側の端面が前記当接部材に当接し且つその側端面が前記一方のチャック部材に当接するように前記固定基板上に接着剤を介して配置し、他方の前記チャック部材を前記圧電素子形成部材の側端面に当接させて前記圧電素子形成部材を規定位置に位置決めし、当該圧電素子形成部材を前記規定位置に位置決めした状態で、前記加圧手段によって前記圧電素子形成部材を前記固定基板側に押圧して前記接着剤によって前記圧電素子形成部材と前記固定基板とを接合することを特徴とする圧電素子ユニットの製造方法にある。
かかる本発明の製造方法では、当接部材及びチャック部材が圧電素子形成部材に接触することによる圧電素子形成部材の割れや欠けの発生を確実に防止することができる。
【００１２】
ここで、前記圧電素子形成部材と前記固定基板とを接合後、前記当接部材及び前記チャック部材のそれぞれを前記圧電素子形成部材の外側に向かって移動させてから前記圧電素子形成部材と前記固定基板との接合体を前記基台上から取り外すことが好ましい。これにより、接合体を基台上から取り外す際にも、圧電素子形成部材が当接部材及びチャック部材に接触して割れや欠けが発生するのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る加圧接合装置を用いて製造した圧電素子ユニットの概略斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ′断面図である。図１及び図２に示すように、圧電素子ユニット１０は、複数の圧電素子１１がその幅方向に並設された列１２を有する圧電素子形成部材１３と、圧電素子形成部材１３の先端部側が自由端となるようにその基端部側が接着剤２０によって接着される固定基板１４とを有する。
【００１４】
圧電素子形成部材１３は、圧電材料層１５と、共通電極又は個別電極となる電極層１６、１７とを交互に積層することにより形成され、例えば、ワイヤソー等によって複数のスリットである切り込み部１８を形成することにより櫛歯状に切り分けられて圧電素子１１の列１２が形成されている。また、圧電素子１１の列１２の両外側には、各圧電素子１１よりも広い幅を有する位置決め部１９が設けられている。この位置決め部１９は、圧電素子ユニット１０を液体噴射ヘッドに組み込む際に、圧電素子ユニット１０を高精度に位置決めするために設けられていて、圧電素子１１と同様の圧電材料層１５と電極層１６、１７を有するが外部電極と接続しないため駆動することのないダミー素子である。一方、固定基板１４は、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等からなる板状部材からなり、圧電素子形成部材１３の振動領域である先端部側が自由端となるように、圧電素子形成部材１３の非振動領域である基端部側が接着剤２０によって接着されている。
【００１５】
そして、このような圧電素子ユニット１０は、例えば、液体噴射ヘッドに搭載される。以下に、その一例としてインクジェット式記録ヘッドについて説明する。なお、図３は、インクジェット式記録ヘッドの概略を示す断面図である。図３に示すように、流路形成基板３０には圧力発生室３１が形成されており、この圧力発生室３１はその幅方向で複数並設されている。また、各圧力発生室３１の長手方向一端部側には、各圧力発生室３１にインクを供給するためのリザーバ３２がインク供給口３３を介して連通されている。また、流路形成基板３０の圧力発生室３１の開口面側は振動板３４で封止され、他方面側にはノズル開口３５が穿設されたノズルプレート３６が接合されている。振動板３４上には、図示しないインクカートリッジやメインタンクからのインク供給を受けるサブタンクなどのインク貯留部に接続されるインク供給路３７を有するヘッドケース３８が固定されており、且つこのヘッドケース３８には、上述した圧電素子ユニット１０が高精度に位置決めされて固定されている。すなわち、圧電素子ユニット１０は、各圧電素子１１の先端面が振動板３４上の各圧力発生室３１に対応する領域に設けられた各アイランド部３９に当接した状態で固定されている。
【００１６】
このように構成されたインクジェット式記録ヘッドでは、インク貯留部に連通されるインク供給路を介してリザーバ３２にインクが供給され、インク供給口３３を介して各圧力発生室３１に分配される。実際には、圧電素子１１に電圧を印加することにより圧電素子１１を収縮させる。これにより、振動板３４が圧電素子１１と共に引き上げられて圧力発生室３１の容積が広げられ、圧力発生室３１内にインクが引き込まれる。そして、ノズル開口３５に至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路からの記録信号に従い、圧電素子１１に印加していた電圧を解除すると、圧電素子１１が伸張されて元の状態に戻る。これにより、振動板３４も変位して元の状態に戻るため圧力発生室３１が収縮され、内部圧力が高まりノズル開口３５からインク滴が吐出される。
【００１７】
そして、このようにインクジェット式記録ヘッド等の液体噴射ヘッドでは、圧電素子１１の極めて微小な変形（伸縮）を利用してノズル開口３５からインク滴を吐出させているため、液体噴射ヘッド等に用いられる圧電素子ユニット１０は、極めて高精度に形成する必要がある。例えば、固定基板１４と圧電素子形成部材１３とを高精度に接合する必要がある。
【００１８】
以下、固定基板１４と圧電素子形成部材１３とを接合に用いる本発明の加圧接合装置について説明する。図４は、加圧接合装置の概略斜視図であり、図５は、加圧接合装置の正面方向の一部断面図であり、図６は、図５のＢ−Ｂ′断面図である。
【００１９】
図示するように、加圧接合装置４０は、装置本体４１上に設けられる基台４２を有し、基台４２上には固定基板１４を保持する保持治具４３が着脱自在に設けられている。本実施形態に係る加圧接合装置４０では、保持治具４３に複数、例えば、２つの固定基板１４が保持され、複数の圧電素子ユニット１０を同時に形成することができるようになっている。
【００２０】
また、装置本体４１上には、圧電素子形成部材１３を所定位置に位置決めする位置決め治具４４が設けられている。この位置決め治具４４は、保持治具４３に保持された固定基板１４の端面に対向して配されて圧電素子形成部材１３の先端部側の端面に当接される当接部材４５と、この当接部材４５の両端部に当接部材４５に沿ってスライド可能に配されて圧電素子形成部材１３の両側端面にそれぞれ当接される一対のチャック部材４６（第１のチャック部材４６Ａ及び第２のチャック部材４６Ｂ）とを有する。また、位置決め治具４４は、本実施形態では、圧電素子形成部材１３の基端部側に配されて圧電素子形成部材１３を当接部材４５側に押圧する押圧部材４７をさらに有する。
【００２１】
当接部材４５は、圧電素子形成部材１３（固定基板１４）側に突出して圧電素子形成部材１３の先端面に当接する突出部４８が設けられている。この突出部４８は、圧電素子形成部材１３の両端部近傍に対応する部分、すなわち、圧電素子形成部材１３の位置決め部１９が形成される部分に対応して設けられている。これにより、圧電素子形成部材１３の圧電素子１１が形成される領域に、当接部材４５が当接することがなく、圧電素子１１の先端部の欠けや割れ等の発生が防止される。一対のチャック部材４６は、当接部材４５の両端部に対応する位置に、この当接部材４５に沿ってスライド可能に設けられている。また、各チャック部材４６の圧電素子形成部材１３と当接する側の面は、本実施形態では、圧電素子形成部材１３側が凸となる曲面で構成されている。すなわち、各チャック部材４６の圧電素子形成部材１３との接触面積が小さくなるようにして、圧電素子形成部材１３の割れ等の発生を抑制している。
【００２２】
押圧部材４７は、圧電素子形成部材１３の基端部側の端面に対向して設けられて圧電素子形成部材１３の端面に当接する当接部４９を有し、この当接部４９は、本実施形態では、圧電素子形成部材１３の基端部側の端面と同一又はそれ以上の面積で形成されている。すなわち、押圧部材４７の当接部４９は、圧電素子形成部材１３の基端部側の端面のほぼ全面に接触する大きさを有する。これにより、圧電素子形成部材１３と固定基板１４を接合する際に、圧電素子形成部材１３がこの押圧部材４７（当接部４９）によって確実に支持され圧電素子形成部材１３の変形が防止される。
【００２３】
また、保持治具４３が固定される基台４２の両端部には、一対のスライド軸５０が立設されており、この一対のスライド軸５０には、圧電素子形成部材１３を固定基板１４側に押圧するための加圧部材（加圧手段）５１が軸方向でスライド可能に固定されている。この加圧部材５１は、例えば、スライド軸５０に上下方向に移動可能に固定されるスライド部材５２と、スライド部材５２に設けられるスリット状のガイド孔５３に挿通されて先端部が基台４２側に突出した状態でこのスライド部材５２に係合保持されるコマ部材５４と、スライド部材５２に固定されてコマ部材５４の先端面を圧電素子形成部材１３に当接させた状態でコマ部材５４を圧電素子形成部材１３側に押圧する付勢部材５５とを具備する。
【００２４】
ここで、本実施形態に係るスライド部材５２は、スライド軸５０に上下方向に移動可能に固定される支持板５６と、この支持板５６の下面側に固定されてコマ部材５４が挿通されるガイド孔５３が設けられたガイド板５７と、支持板５６の上面側に設けられて支持板５６と共に付勢部材５５を固定する固定板５８とで構成されている。
【００２５】
コマ部材５４は、各保持治具４３に保持された各固定基板１４に対応して設けられており、例えば、本実施形態では、２つのコマ部材５４が設けられている。すなわち、ガイド板５７には、各固定基板１４に対応して２つのガイド孔５３が設けられており、各コマ部材５４は、各ガイド孔５３に挿通されてガイド板５７に係合保持されている。具体的には、各コマ部材５４は、基端部（上端部）側にフランジ部５９を有し、ガイド孔５３に挿通されるとその先端部がガイド板５７の下側（基台側）に突出した状態で、フランジ部５９がガイド板５７の表面に係止されるようになっている。コマ部材５４の保持治具４３側の先端面には、弾性材料からなる弾性層６０が設けられている。
【００２６】
付勢部材５５は、各コマ部材５４に対応してそれぞれ独立して設けられている。また、付勢部材５５は、各コマ部材５４に対してそれぞれ複数設けられていることが好ましく、例えば、本実施形態では、各コマ部材５４に対してそれぞれ２つの付勢部材５５が所定間隔で設けられている。付勢部材５５のコマ部材５４と接触する先端部は、コマ部材５４と点接触する形状となっていることが好ましい。例えば、本実施形態に係る付勢部材５５は、筒状体６１内に挿入された球状体６２が、例えば、コイルばね等からなる弾性部材６３によって付勢され筒状体６１の先端部の開口から若干突出した状態で保持されてなる。
【００２７】
また、この付勢部材５５とコマ部材５４との間にも、例えば、コイルばね等からなる弾性部材６４が介装されている。コマ部材５４が圧電素子形成部材１３に当接されていない状態では、コマ部材５４と付勢部材５５との間には所定の間隔が確保されており、コマ部材５４はこの弾性部材６４のみで付勢されている。
【００２８】
以下、このような加圧接合装置４０を用いた圧電素子ユニット１０の製造手順について図７及び図８を参照して詳細に説明する。なお、図７は、圧電素子ユニットの製造工程を示す平面図であり、図８は、圧電素子ユニットの製造工程を示す断面図である。
【００２９】
図７（ａ）に示すように、まず、固定基板１４が所定位置に固定された保持治具４３を基台４２上に位置決め固定する。なお、上述したように本実施形態では、保持治具４３には２つの固定基板１４が保持されている。この保持治具４３の位置決め方法は、特に限定されず、例えば、基台４２上に基準となる基準ピン（図示なし）を設けておき、保持治具４３をこの基準ピンに当接させることによって位置決めする。このとき、圧電素子形成部材１３を位置決め保持するための位置決め治具４４である当接部材４５、チャック部材４６及び押圧部材４７は、各固定基板１４に対応して基台４２の外側に配置されている。
【００３０】
次に、図７（ｂ）に示すように、当接部材４５と、一方のチャック部材、例えば、第１のチャック部材４６Ａとを移動させ、圧電素子形成部材１３が固定される位置、すなわち図中点線で示す規定位置に合わせて固定する。勿論、第１のチャック部材４６Ａの替わりに第２のチャック部材４６Ｂを移動させてもよい。
【００３１】
次に、図７（ｃ）に示すように、固定された当接部材４５及び第１のチャック部材４６Ａに合わせて固定基板１４上に圧電素子形成部材１３を載置する。つまり、圧電素子形成部材１３を、その先端面が当接部材４５に当接し且つその側端面が第１のチャック部材４６Ａに当接するように固定基板１４上に載置する。なおこのとき、固定基板１４又は圧電素子形成部材１３の何れか一方に接着剤を塗布しておき、固定基板１４上に接着剤を介して圧電素子形成部材１３を載置する。
【００３２】
ここで、圧電素子形成部材１３は、当接部材４５及び第１のチャック部材４６Ａと実際に当接していてもよいが、これら圧電素子形成部材１３と当接部材４５及び第１のチャック部材４６Ａとの間には若干の隙間が存在していてもよい。
【００３３】
次いで、図８（ａ）に示すように、第２のチャック部材４６Ｂを移動させて上記規定位置に合わせて固定する。このとき、圧電素子形成部材１３の位置が、上記規定位置よりも第２のチャック部材４６Ｂ側であると、第２のチャック部材４６Ｂが圧電素子形成部材１３の側端面に当接し、第２のチャック部材４６Ｂと共に圧電素子形成部材１３が移動することになる。これにより、圧電素子形成部材１３は、当接部材４５に沿った方向（図中左右方向）で規定位置に正確に位置決めされる。
【００３４】
次いで、本実施形態では、図８（ｂ）に示すように、押圧部材４７を圧電素子形成部材１３側に移動させて規定位置に合わせて固定する。このとき、圧電素子形成部材１３の位置が、上記規定位置よりも押圧部材４７側であると、押圧部材４７の当接部４９が圧電素子形成部材１３の基端部側の端面に当接して、押圧部材４７と共に圧電素子形成部材１３が移動することになる。これにより圧電素子形成部材１３は、当接部材４５とは直交する方向（図中上下方向）で規定位置に正確に位置決めされる。つまり、圧電素子形成部材１３は、当接部材４５の突出部４８、各チャック部材４６及び押圧部材４７の当接部４９と、それぞれ当接して、規定位置に正確に位置決めされる。
【００３５】
本発明の加圧接合装置４０では、このような手順で圧電素子形成部材１３が規定位置に位置決めされるため、圧電素子形成部材１３に当接部材４５及びチャック部材４６が接触することによる圧電素子形成部材１３の割れや欠けの発生を防止することができる。特に、圧電素子形成部材１３の当接部材４５側の両角部の割れや欠けの発生を効果的に防止することができる。さらに、圧電素子形成部材１３の先端部側の端面に、当接部材４５の突出部４８のみが当接するため、圧電素子１１が形成される領域に欠けや割れ等が発生するのを防止することができる。
【００３６】
さらに、本実施形態では、上述したように押圧部材４７によって圧電素子形成部材１３を所定の圧力で押圧することで、この押圧部材４７と当接部材４５の突出部４８との間に圧電素子形成部材１３を挟み込んで保持している。このため、圧電素子１１の先端に当接部材４５が当接することがない。したがって、圧電素子１１の先端部を傷つけることなく圧電素子形成部材１３を保持することができる。
【００３７】
次に、図９に示すように、例えば、駆動モータを用いた駆動装置、油圧ポンプあるいは電磁ポンプ等で構成される加圧手段（図示なし）によって加圧部材５１（スライド部材５２）を所定位置まで下降させ、コマ部材５４によって各圧電素子形成部材１３を固定基板１４側に所定圧力で加圧する。具体的には、コマ部材５４が付勢部材５５の先端部の球状体６２に当接するまでスライド部材５２を下降させて固定すると、コマ部材５４が付勢部材５５及び弾性部材６４によって圧電素子形成部材１３側に付勢され、その結果、圧電素子形成部材１３はコマ部材５４によって固定基板１４側に所定圧力で加圧される。そして、このように圧電素子形成部材１３を固定基板１４側に加圧したまま、例えば、１５０℃〜２００℃程度の温度下で接着剤２０（図２参照）を加熱硬化させる。
【００３８】
このように接着剤２０を加熱硬化させる際には、その熱によって圧電素子形成部材１３が変形する虞がある。しかしながら、本実施形態では、圧電素子形成部材１３が、その基端部側の端面の略全面に押圧部材４７の当接部４９が当接した状態で保持されているため、熱による圧電素子形成部材１３の変形を抑えることができる。
【００３９】
その後、図示しないが圧電素子形成部材１３と固定基板１４との接合体を加圧接合装置４０から取り外す。このとき、当接部材４５、各チャック部材４６及び押圧部材４７のそれぞれを、圧電素子形成部材１３の外側に向かって移動させる。すなわち、これら当接部材４５、チャック部材４６及び押圧部材４７を圧電素子形成部材１３から引き離してから、圧電素子形成部材１３と固定基板１４との接合体を基台４２上から取り外すことが好ましい。これにより、上記接合体を基台４２上から取り外す際に、圧電素子形成部材１３が当接部材４５及びチャック部材４６に接触して割れや欠けが発生するのを防止することができる。
【００４０】
なお、取り外された圧電素子形成部材１３と固定基板１４との接合体は、例えば、ワイヤソー等によって圧電素子形成部材１３の先端部側が櫛歯状に切り分けられて、図１に示すような圧電素子ユニット１０が製造される。
【００４１】
以上説明したように、本発明によれば、圧電素子形成部材１３を高精度に位置決めして固定基板１４に接合することができると共に、圧電素子形成部材１３の変形や、欠け等の発生を防止することができる。したがって、高品質な圧電素子ユニット１０を形成することができ、この圧電素子ユニット１０をインクジェット式記録ヘッドに組み込む際、各圧電素子１１の先端部を振動板３４のアイランド部３９に確実に当接させることができる（図３参照）。よって、例えば、ドット抜け等の印刷不良の発生を防止したインクジェット式記録ヘッドを実現することができる。
【００４２】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、勿論、本発明はこのような実施形態に限定されるものでない。例えば、上述の実施形態では、圧電素子形成部材１３を押圧する押圧部材４７を設け、この押圧部材４７と当接部材４５とで、圧電素子形成部材１３を挟持するようにしたが、例えば、一対のチャック部材４６Ａ，４６Ｂで圧電素子形成部材１３を挟持するようにしてもよい。この場合、押圧部材４７は設けられていなくてもよい。例えば、圧電素子形成部材１３を固定基板１４上に載置する際、圧電素子形成部材１３を当接部材４５及び一方のチャック部材４６に確実に当接させることができれば、押圧部材４７が設けられていなくても、圧電素子形成部材１３を規定位置に正確に位置決めした状態で保持することができる。また、例えば、上述の実施形態では、各チャック部材４６の圧電素子形成部材１３と当接する当接面が曲面で構成されている例を説明したが、勿論、これらチャック部材４６の当接面は平面で構成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】圧電素子ユニットの一例を示す概略斜視図である。
【図２】圧電素子ユニットの一例を示す断面図である。
【図３】圧電素子ユニットが搭載された液体噴射ヘッドの概略を示す断面図である。
【図４】一実施形態に係る加圧接合装置の概略斜視図である。
【図５】一実施形態に係る加圧接合装置の一部断面図である。
【図６】一実施形態に係る加圧接合装置の断面図である。
【図７】一実施形態に係る圧電素子ユニットの製造工程を示す平面図である。
【図８】一実施形態に係る圧電素子ユニットの製造工程を示す平面図である。
【図９】一実施形態に係る圧電素子ユニットの製造工程を示す断面図である。
【図１０】従来技術に係る加圧接合装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０ 圧電素子ユニット、 １１ 圧電素子、 １３ 圧電素子形成部材、 １４ 固定基板、 ２０ 接着剤、 ４０ 加圧接合装置、 ４１ 装置本体、 ４２ 基台、 ４３ 保持治具、 ４４ 位置決め治具、 ４５ 当接部材、 ４６ チャック部材、 ４７ 押圧部材、 ４８ 突出部、 ４９ 当接部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
個別電極と共通電極とが圧電材料層を挟んで交互に複数積層されてなりその先端部側が複数のスリットによって櫛歯状に切り分けられて圧電素子の列が形成される圧電素子形成部材と、該圧電素子形成部材の基端部側が接合される固定基板と、を具備する圧電素子ユニットを形成する際に用いられ、前記圧電素子形成部材と前記固定基板とを位置決めした状態で加圧接合する加圧接合装置であって、
基台上の所定位置に前記固定基板を位置決めした状態で保持する保持治具と、
前記保持治具に保持された前記固定基板の端面に対向して移動可能に配されて前記圧電素子形成部材の前記先端部側の端面に当接される当接部材と、前記当接部材に沿って移動可能に当該当接部材の両端部に配されて前記圧電素子形成部材の両側端面にそれぞれ当接される一対のチャック部材とを有し、前記基台上の規定位置に前記圧電素子形成部材を位置決めして保持する位置決め治具と、
前記圧電素子形成部材を前記固定基板側に押圧する加圧手段と、
を具備することを特徴とする加圧接合装置。
【請求項２】
前記チャック部材の前記圧電素子形成部材側の面が、当該圧電素子形成部材側が凸となる曲面で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の加圧接合装置。
【請求項３】
前記当接部材が、前記圧電素子の列方向両端部近傍で前記圧電素子形成部材に当接する突出部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の加圧接合装置。
【請求項４】
前記位置決め治具が、前記圧電素子形成部材の基端部側の端面に当接して当該圧電素子形成部材を前記当接部材側に押圧する押圧部材をさらに有することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の加圧接合装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の加圧接合装置を用いた圧電素子ユニットの製造方法であって、
前記保持治具によって所定位置に位置決めした状態で前記固定基板を前記基台上に保持し、
前記当接部材及び一方の前記チャック部材を前記規定位置に合わせて移動して固定し、
前記圧電素子形成部材を、その先端側の端面が前記当接部材に当接し且つその側端面が前記一方のチャック部材に当接するように前記固定基板上に接着剤を介して配置し、
他方の前記チャック部材を前記圧電素子形成部材の側端面に当接させて前記圧電素子形成部材を規定位置に位置決めし、
当該圧電素子形成部材を前記規定位置に位置決めした状態で、前記加圧手段によって前記圧電素子形成部材を前記固定基板側に押圧して前記接着剤によって前記圧電素子形成部材と前記固定基板とを接合することを特徴とする圧電素子ユニットの製造方法。
【請求項６】
前記圧電素子形成部材と前記固定基板とを接合後、前記当接部材及び前記チャック部材のそれぞれを前記圧電素子形成部材の外側に向かって移動させてから前記圧電素子形成部材と前記固定基板との接合体を前記基台上から取り外すことを特徴とする請求項５に記載の圧電素子ユニットの製造方法。
【請求項１】
個別電極と共通電極とが圧電材料層を挟んで交互に複数積層されてなりその先端部側が複数のスリットによって櫛歯状に切り分けられて圧電素子の列が形成される圧電素子形成部材と、該圧電素子形成部材の基端部側が接合される固定基板と、を具備する圧電素子ユニットを形成する際に用いられ、前記圧電素子形成部材と前記固定基板とを位置決めした状態で加圧接合する加圧接合装置であって、
基台上の所定位置に前記固定基板を位置決めした状態で保持する保持治具と、
前記保持治具に保持された前記固定基板の端面に対向して移動可能に配されて前記圧電素子形成部材の前記先端部側の端面に当接される当接部材と、前記当接部材に沿って移動可能に当該当接部材の両端部に配されて前記圧電素子形成部材の両側端面にそれぞれ当接される一対のチャック部材とを有し、前記基台上の規定位置に前記圧電素子形成部材を位置決めして保持する位置決め治具と、
前記圧電素子形成部材を前記固定基板側に押圧する加圧手段と、
を具備することを特徴とする加圧接合装置。
【請求項２】
前記チャック部材の前記圧電素子形成部材側の面が、当該圧電素子形成部材側が凸となる曲面で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の加圧接合装置。
【請求項３】
前記当接部材が、前記圧電素子の列方向両端部近傍で前記圧電素子形成部材に当接する突出部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の加圧接合装置。
【請求項４】
前記位置決め治具が、前記圧電素子形成部材の基端部側の端面に当接して当該圧電素子形成部材を前記当接部材側に押圧する押圧部材をさらに有することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の加圧接合装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の加圧接合装置を用いた圧電素子ユニットの製造方法であって、
前記保持治具によって所定位置に位置決めした状態で前記固定基板を前記基台上に保持し、
前記当接部材及び一方の前記チャック部材を前記規定位置に合わせて移動して固定し、
前記圧電素子形成部材を、その先端側の端面が前記当接部材に当接し且つその側端面が前記一方のチャック部材に当接するように前記固定基板上に接着剤を介して配置し、
他方の前記チャック部材を前記圧電素子形成部材の側端面に当接させて前記圧電素子形成部材を規定位置に位置決めし、
当該圧電素子形成部材を前記規定位置に位置決めした状態で、前記加圧手段によって前記圧電素子形成部材を前記固定基板側に押圧して前記接着剤によって前記圧電素子形成部材と前記固定基板とを接合することを特徴とする圧電素子ユニットの製造方法。
【請求項６】
前記圧電素子形成部材と前記固定基板とを接合後、前記当接部材及び前記チャック部材のそれぞれを前記圧電素子形成部材の外側に向かって移動させてから前記圧電素子形成部材と前記固定基板との接合体を前記基台上から取り外すことを特徴とする請求項５に記載の圧電素子ユニットの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−２３８７５３（Ｐ２００８−２３８７５３Ａ）
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８６０８４（Ｐ２００７−８６０８４）
【出願日】平成１９年３月２８日（２００７．３．２８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２８日（２００７．３．２８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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