圧電アクチュエータの製造方法、液体吐出ヘッド及び画像形成装置
【課題】高密度に配置された配線部材の配線電極と圧電部材の電極とをはんだ接合することが難しい。
【解決手段】ＦＰＣ４の個別配線電極４２にメッキされたはんだ５１Ａを溶融して圧電部材３の外部電極２３とを接合する前に、ＦＰＣ４の個別配線電極４２にメッキされたはんだ５１Ａの端部を一旦溶融させ（第１ステップ）、溶融されたはんだ５１Ｂの端部と圧電部材３の外部電極２３とを接触させ、はんだ５１Ｂを再溶融することで、ＦＰＣ４の配線電極４２と前記圧電部材３の外部電極２３とを接合する（第２ステップ）。
【解決手段】ＦＰＣ４の個別配線電極４２にメッキされたはんだ５１Ａを溶融して圧電部材３の外部電極２３とを接合する前に、ＦＰＣ４の個別配線電極４２にメッキされたはんだ５１Ａの端部を一旦溶融させ（第１ステップ）、溶融されたはんだ５１Ｂの端部と圧電部材３の外部電極２３とを接触させ、はんだ５１Ｂを再溶融することで、ＦＰＣ４の配線電極４２と前記圧電部材３の外部電極２３とを接合する（第２ステップ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電アクチュエータの製造方法、液体吐出ヘッド及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）からなる記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてインクジェット記録装置などが知られている。
【０００３】
液体吐出ヘッドとしては、例えば液室内の液体であるインクを加圧し圧力を発生するための圧力発生手段（アクチュエータ手段）として圧電素子を使用し、圧電素子の変位で液室に壁面を形成する弾性変形可能な振動板部材を変形させ、液室内容積、圧力を変化させて液滴を吐出させるいわゆる圧電型ヘッドが知られている。
【０００４】
この圧電素子を使用した液体吐出ヘッドにおいては、所定のピッチで配列された圧電素子の個別電極にＦＰＣなどの配線部材の配線パターン（配線電極）をはんだによって接合している。
【０００５】
従来、圧電素子と配線部材との接合に関しては、例えば、ＦＰＣにおける電極バンプを、ノズルから液滴を吐出する領域である有効吐出領域に配設された有効バンプと、吐出領域以外の非有効吐出領域に配設された、圧電素子との電気的接続に直接的には寄与しない非有効バンプとから構成し、かつ、非有効バンプは、電気的に接続する前に、有効バンプよりも高い高さを有するとともに、非有効バンプの振動板側との接触によって妨げられていた有効バンプの電極との接触が、非有効バンプ自らの熱溶融による高さの減少によって可能となる高さを有するように構成することが知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３３２３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、液体吐出ヘッドにあっては、高画質化を図るために、多数のノズルを高密度に配置する必要があり、一つのヘッド内で配線部材の配線電極と接合する圧電素子の数も増大し、接合不良が発生するおそれが高まっている。
【０００８】
上記特許文献１に開示の構成にあっては、バンプ上にはんだをペースト印刷やはんだボールによって形成しており、ミクロンオーダーのばらつきを低減することは困難であることから、高密度配置された圧電素子と配線部材の配線電極との接合に適用することは困難である。
【０００９】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、高密度配置された圧電素子と配線電極とを接合不良を生じることなく安定して接合することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、本発明に係る圧電アクチュエータの製造方法は、
複数の圧電素子の電極と配線部材の複数の配線電極とをそれぞれはんだで接合して圧電アクチュエータを製造する方法であって、
前記配線部材の各配線電極にメッキされたはんだの端部を一旦溶融させる第１ステップと、
前記溶融されたはんだの端部と前記圧電素子の電極とを接触させ、前記はんだを再溶融して前記配線電極と前記圧電素子の電極とを接合する第２ステップと、を行う
構成とした。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高密度配置された圧電素子と配線電極とを接合不良を生じることなく安定して接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る圧電アクチュエータの製造方法で製造する圧電アクチュエータの一例の平面説明図である。
【図２】同じく正面説明図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線に沿う側面説明図である。
【図４】図２の要部拡大説明図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る圧電アクチュエータの製造方法の説明に供するＦＰＣの圧電部材との接合部分の拡大説明図及び側面説明図である。
【図６】同じく第１ステップ後のＦＰＣの圧電部材との接合部分の拡大説明図及び側面説明図である。
【図７】同じく第２ステップ後のＦＰＣの圧電部材との接合部分の拡大説明図及び側面説明図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る圧電アクチュエータの製造方法の説明に供するＦＰＣの圧電部材との接合部分の拡大説明図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る圧電アクチュエータの製造方法の第１例におけるＦＰＣの配線電極配列方向の異なる位置での第１ステップによる溶融後のはんだの状態を説明する説明図である。
【図１０】同実施形態の第２例におけるＦＰＣの配線電極配列方向の異なる位置での第１ステップによる溶融後のはんだの状態を説明する説明図である。
【図１１】同実施形態の第３例におけるＦＰＣの配線電極配列方向の異なる位置での第１ステップによる溶融後のはんだの状態を説明する説明図である。
【図１２】各実施形態におけるはんだを再溶融させる方法の説明に供する説明図である。
【図１３】液体吐出ヘッドの一例を示す液室長手方向（ノズル配列方向と直交する方向）に沿う断面説明図である。
【図１４】本発明に係る画像形成装置の一例の機構部の側面説明図である。
【図１５】同機構部の要部平面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明に係る圧電アクチュエータの製造方法で製造する圧電アクチュエータの一例について図１ないし図３を参照して説明する。図１は同圧電アクチュエータの平面説明図、図２は同じく正面説明図、図３は図１のＡ−Ａ線に沿う側面説明図、図４は図２の要部拡大説明図である。なお、図２でＦＰＣは透過状態で示している。
【００１４】
この圧電アクチュエータ１は、ベース部材２上に接着剤接合した複数（ここでは２つとする）の積層型圧電部材３を有し、圧電部材３にはフレキシブル配線部材としてのＦＰＣ４が接続されている。
【００１５】
圧電部材３にはハーフカットダイシングによって溝３１を加工して１つの圧電部材３に対して所定数の柱状の圧電素子である圧電柱３２を所定の間隔で櫛歯状に形成している。
【００１６】
ここで、圧電部材３は、圧電層２１と内部電極２２Ａ、２２Ｂとを交互に積層したものであり、内部電極２２Ａ、２２Ｂをそれぞれ圧電柱３２の配列方向と直交する方向の端面に引き出して、この端面に形成された個別外部電極（端面電極）２３、共通外部電極（端面電極）２４に接続し、端面電極（外部電極）２３、２４間に電圧を印加することで積層方向の変位を生じる。
【００１７】
また、圧電部材３には圧電柱３２に駆動信号を与えるための撓むことが可能なフレキシブル配線基板であるＦＰＣ４が接続されている。ＦＰＣ４には、図示しないが圧電柱３２に駆動波形を与えるドライバＩＣ（駆動回路）が搭載されている。
【００１８】
ＦＰＣ４はポリイミドなどの樹脂基材４１にＣｕなどからなる個別配線電極４２、共通配線電極４３を形成し、はんだ５１をメッキしたものである。なお、配線電極４２、４３は、接続部分以外はレジスト４４で覆われている。
【００１９】
そして、ＦＰＣ４のはんだ５１を溶融することで、ＦＰＣ４の配線電極４２と圧電部材３の個別外部電極２３及び個別外部電極２３側端面に引き回した取り出し用共通外部電極２５に接合することで、ＦＰＣ４の個別配線電極４２、共通配線電極４３と圧電部材３の個別外部電極２３、取り出し用共通外部電極２５をそれぞれはんだ５１にて接合接続している。
【００２０】
なお、ここでは、図４に示すように、圧電部材３の圧電柱３２は１本毎に駆動波形を与える駆動柱３２Ａと、駆動波形を与えないで支柱として使用する非駆動柱３２Ｂとして使用し、圧電部材３の圧電柱配列方向両端部の非駆動柱３２Ｂａは取り出し用共通外部電極２５を形成するための幅広の圧電柱としている。
【００２１】
次に、本発明の第１実施形態に係る圧電アクチュエータの製造方法について図５ないし図８を参照して説明する。各図（ａ）はＦＰＣの圧電部材との接合部分の拡大説明図、（ｂ）は（ａ）の側面説明図である。なお、個別外部電極２３のみを図示しているが取り出し用共通外部電極２５も同様である。
【００２２】
まず、図５に示すように、ＦＰＣ４の個別配線電極４２にメッキされたはんだ５１Ａを溶融して圧電部材３の外部電極２３とを接合する前に、図６に示すように、ＦＰＣ４の個別配線電極４２にメッキされたはんだ５１Ａの端部を一旦溶融させる（第１ステップ）。
【００２３】
これにより、溶融前のはんだ５１Ａの高さ（基材４０の表面からの高さの意味）は高さＨ１であったものが、溶融されたはんだ５１Ｂは表面張力によって円柱状になって高さＨ２（Ｈ２＞Ｈ１）と高くなる。
【００２４】
そこで、溶融されたはんだ５１Ｂの端部と圧電部材３の外部電極２３とを接触させ、図７に示すように、はんだ５１Ｂを再溶融することで、ＦＰＣ４の配線電極４２と前記圧電部材３の外部電極２３とをはんだ５１で接合する（第２ステップ）。
【００２５】
これにより、電極ピッチ（個別外部電極２３及び個別配線電極４２の圧電柱配列方向のピッチ）が微細で、メッキで付与できるはんだ５１の量が少ない場合でも、良好な接合状態を得ることができ、アクチュエータの高密度化を図れる。
【００２６】
つまり、図５に示すようにはんだ５１がめっきされた状態（はんだ５１Ａの状態：均一な膜状にはんだが形成されている）のままであると、圧電部材３にＦＰＣ４を接合しようとした場合、はんだ５１の高さが低いために、はんだ５１と個別外部電極２３との安定的なコンタクトが困難となる。また、これを解消しようとしてはんだ５１のめっき膜厚を厚くすると、はんだ量が増えすぎ、高密度な配線においては、溶融した際に隣接する配線同士が連結してしまうという不具合が生じる。
【００２７】
そこで、本発明では、接合前に、一度はんだ５１を溶融させて（はんだ５１Ｂにして）高さを高くすることで、はんだ５１の総量を変えることなく、はんだ５１と個別外部電極２３との安定的なコンタクトが可能になって、電極ピッチが微細で、はんだ量が少なくせざるを得ない状態においても良好な接合状態が得ることができる。
【００２８】
次に、本発明の第２実施形態に係る圧電アクチュエータの製造方法について図８を参照して説明する。図８は同製造方法で使用するＦＰＣの圧電部材との接合部分の拡大説明図である。
【００２９】
本実施形態では、図５のようにＦＰＣ４の個別配線電極４２にめっきしたはんだ５１Ａを溶融し、図８のように先端部側部分５１ａの高さをそれ以外の部分よりも高くしている。
【００３０】
つまり、個別配線電極４２の先端部のみはんだ５１を溶融させるので、先端部のみはんだ高さが高い状態となっている。
【００３１】
このように、圧電部材３の個別外部電極２３とコンタクトさせるのは先端部側のはんだ高さを積極的に高くすることによって、より安定したコンタクトが可能となる。
【００３２】
また、溶融させる端部領域の長さを変更することにより、コンタクトの状態を制御することができる。例えば、比較的安定してコンタクトができる領域では溶融する領域の長さを短く、加圧が難しくコンタクトが取りにくい領域では溶融する領域を長く設定すればよい。このようにすることにより、部品や装置ばらつきを吸収することができるので、より安定したコンタクトを行うことができる。
【００３３】
次に、本発明の第３実施形態に係る圧電アクチュエータの製造方法の異なる例について図９ないし図１１を参照して説明する。図９ないし図１１は同製造方法におけるＦＰＣの配線電極配列方向の異なる位置での第１ステップによる溶融後のはんだの状態を説明する説明図である。なお、各図（ａ）は圧電部材及びＦＰＣの平面説明図、（ｂ）〜（ｄ）は（ａ）の領域Ｂ〜Ｄの拡大説明図である。
【００３４】
ＦＰＣ４と圧電部材３とのコンタクト不良発生原因として、圧電部材３の反り、ＦＰＣ４の反り・ゆがみ、部品とセットしたときの平行度ばらつきが考えられる。特に、部品の反り・ゆがみを矯正させることは困難である。そこで、部品の反りやゆがみに合わせて、はんだ５１の高さを変化させることで、反りやゆがみが生じている場合でも良好なコンタクトを行うことができる。
【００３５】
つまり、図９に示す第１例では、第１ステップで、溶融後のはんだ５１Ｂの高さが、圧電部材３の一端部が最も高く、他端部側に向かうに従って低くなるように溶融している。例えば、ＦＰＣ４と積層型圧電部材３を接合する接合装置において加圧に傾きがあり、ある一定方向にのみ接合不良が出るような場合には、そちら側（図９では左側）のはんだ５１Ｂの高さを高く設定すればよい。
【００３６】
図１０に示す第２例では、第１ステップで、溶融後のはんだ５１Ｂの高さが、圧電部材３の両端部が最も高く、中央部が低くなるように溶融している。例えば、積層型圧電部材３に反りがあり、反りの凸側とＦＰＣ４を接合するような場合は、このようにはんだ５１Ｂの高さを設定することが好ましい。
【００３７】
図１１に示す第３例では、溶融後のはんだ５１Ｂの高さが、圧電部材３の中央部が最も高く、両端部が低くなっている構成としている。例えば、図１０とは逆に積層型圧電部材３に反りの凹側とＦＰＣ４を接合するような場合は、このようにはんだ５１Ｂの高さを設定することが好ましい。
【００３８】
これら第１例ないし第３例は、上記のように圧電部材やＦＰＣの反り、ゆがみ、接合装置のばらつきに合わせて選択することができる。
【００３９】
溶融後のはんだ５１Ｂの高さは、はんだを溶融させる温度により制御が可能である。即ち、比較的低温で流動性が低い状態では、はんだめっきの状態に近い扁平な形状が形成されるのに対し、十分な加熱が行われ高い流動性がある場合には表面張力により電極延伸方向の断面形状が円形に近いはんだ５１Ｂが形成される。（なお、図９から図１１においては、高さの関係を誇張して表わすために断面形状を縦長の円で表現している。）
【００４０】
このように、第１ステップによる溶融後のはんだの高さを電極配列方向（圧電柱配列方向）において、変化させることによって、部品や装置ばらつきを吸収することができるので、より安定したコンタクトを行うことができる。
【００４１】
次に、上記各実施形態におけるはんだを再溶融させる方法について図１２を参照して説明する。図１２は同方法の説明に供する説明図である。
【００４２】
ここでは、レーザーヘッド６１からレーザー６２を照射しながら、仮想線図示の位置から実線図示の位置まで、スキャンさせることによって、順次ＦＰＣ１５の各配線電極４２、４３のはんだ５１（前記はんだ５１Ｂ）を再溶融させることで、ＦＰＣ４と圧電部材３とを接合している。
【００４３】
このとき、ＦＰＣ４の配線電極４２、４３の一旦溶融されたはんだ５１Ｂと圧電柱３２の外部電極２３、２５は接触状態に保つ必要がある。これは、例えば、エアーでＦＰＣ４を圧電柱３２側に押し付ける方法、ガラス等のレーザーが透過する材料によってＦＰＣ４を圧電柱３２側に押し付ける方法などを採用することができる。
【００４４】
また、図１２に示すように、レーザーを左から右にスキャンさせる場合、左から順次はんだ５１Ｂが溶融していくことになる。このとき、レーザー照射直前の配線電極のはんだ５１の高さが一番高くなっていることが好ましい。つまり、レーザー照射直前の配線電極のはんだ５１Ｂよりも他の配線電極のはんだ５１Ｂの高さが高いと、それが支えとなってレーザー照射直前の配線電極のはんだ５１Ｂと圧電柱３２の外部電極２３との間に隙間が形成される可能性がある。したがって、図９で説明した構成とすることが好ましい。
【００４５】
次に、本発明に係る製造方法で製造した圧電アクチュエータを備える液体吐出ヘッドの一例について図１３を参照して説明する。図１３は同液体吐出ヘッドの液室長手方向（ノズル配列方向と直交する方向）に沿う断面説明図である。
【００４６】
この液体吐出ヘッドは、ＳＵＳ基板などで形成した流路板（流路部材、流路基板、液室基板）１０１と、この流路板１０１の下面に接合した振動板を形成する振動板部材１０２と、流路板１０１の上面に接合したノズル板１０３とを有している。
【００４７】
これらの部材によって、液滴を吐出する複数のノズル１０４がそれぞれ通じる個別流路としての複数の個別液室（加圧液室、圧力室、加圧室、流路などとも称される。）１０６、個別液室１０６にインクを供給する供給路を兼ねた流体抵抗部１０７、この流体抵抗部１０７を介して個別液室１０６に通じる液体導入部１０８を形成し、液体導入部１０８に振動板部材１０２に形成した供給口１０９を介して後述するフレーム部材１１７に形成した共通液室１１０からインクを供給する。
【００４８】
流路板１０１は、ＳＵＳ基板を、酸性エッチング液を用いてエッチング、あるいは打ち抜き（プレス）などの機械加工することで、個別液室１０６、流体抵抗部１０７などの開口をそれぞれ形成している。なお、流路板１０１は、例えば単結晶シリコン基板をエッチングして形成することなどもできる。
【００４９】
振動板部材１０２は、第１層１０２Ａと第２層１０２Ｂとで形成されて、第１層１０２Ａで薄肉部を形成し、第１層１０２Ａ及び第２層１０２Ｂで厚肉部を形成している。そして、この振動板部材１０２は、各液室１０６に対応してその壁面を形成する第１層１０２Ａで形成された各振動領域（ダイアフラム部）１０２ａを有し、この振動領域１０２ａの中に、面外側（液室１０６と反対面側）に第１層１０２Ａ及び第２層１０２Ｂの厚肉部で形成された島状凸部１０２ｂが設けられている。
【００５０】
そして、この振動板部材１０２の液室１０６と反対側に振動領域１０２ａを変形させる駆動手段（アクチュエータ手段、圧力発生手段）としての本発明に係る圧電アクチュエータ１を配置している。
【００５１】
ノズル板１０３は、ニッケル（Ｎｉ）の金属プレートから形成したもので、エレクトロフォーミング法（電鋳）で製造している。このノズル板１０３には各液室１０６に対応して直径１０〜３５μｍのノズル１０４を形成し、流路板１０１に接着剤接合している。そして、このノズル板１０３の液滴吐出側面（吐出方向の表面：吐出面、又は液室１０６側と反対の面）には撥水層を設けている。
【００５２】
さらに、圧電アクチュエータ１の外周側には、エポキシ系樹脂或いはポリフェニレンサルファイトで射出成形により形成したフレーム部材１１７を接合している。そして、このフレーム部材１１７には前述した共通液室１１０を形成し、更に共通液室１１０に外部からインクを供給するための供給口１１９を形成し、この供給口１１９は更に図示しないサブタンクやインクカートリッジなどのインク供給源に接続される。
【００５３】
このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば駆動柱３２Ａに印加する電圧を基準電位から下げることによって駆動柱３２Ａが収縮し、振動板部材１０２の液室壁面を形成する振動領域１０２ａが下降して個別液室１０６の容積が膨張することで、個別液室１０６内にインクが流入し、その後駆動柱３２Ａに印加する電圧を上げて駆動柱３２Ａを積層方向に伸長させ、振動板部材１０２の振動領域１０２ａをノズル１０４方向に変形させて液室１０６の容積を収縮させることにより、液室１０６内のインクが加圧され、ノズル１０４からインク滴が吐出（噴射）される。
【００５４】
そして、駆動柱３２Ａに印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動板部材１０２の振動領域１０２ａが初期位置に復元し、液室１０６が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室１１０から液室１０６内にインクが充填される。そこで、ノズル１０４のメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の液滴吐出のための動作に移行する。
【００５５】
なお、このヘッドの駆動方法については上記の例（引き−押し打ち）に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行なうこともできる。
【００５６】
本発明に係る液体吐出ヘッドは本発明に係る製造方法で製造される圧電アクチュエータを備えることで高密度化を図ることができ、高画質画像を形成できるようになる。また、液体吐出ヘッドにインクを供給するタンクを一体にしてインクタンク一体型ヘッドを構成することもできる。
【００５７】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備える本発明に係る画像形成装置の一例について図１４及び図１５を参照して説明する。なお、図１４は同装置の機構部の側面説明図、図１５は同機構部の要部平面説明図である。
【００５８】
この画像形成装置はシリアル型画像形成装置であり、左右の側板２２１Ａ、２２１Ｂに横架したガイド部材である主従のガイドロッド２３１、２３２でキャリッジ２３３を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して矢示方向（キャリッジ主走査方向）に移動走査する。
【００５９】
このキャリッジ２３３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出するための本発明に係る液体吐出ヘッドと同ヘッドに供給するインクを収容するタンクを一体化した記録ヘッド２３４を複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
【００６０】
記録ヘッド２３４は、それぞれ２つのノズル列を有し、一方の記録ヘッド２３４ａの一方のノズル列はブラック（Ｋ）の液滴を、他方のノズル列はシアン（Ｃ）の液滴を、他方の記録ヘッド２３４ｂの一方のノズル列はマゼンタ（Ｍ）の液滴を、他方のノズル列はイエロー（Ｙ）の液滴を、それぞれ吐出する。なお、ここでは２ヘッド構成で４色の液滴を吐出する構成としているが、１ヘッド当たり４ノズル列配置とし、１個のヘッドで４色の各色を吐出させることもできる。
【００６１】
また、記録ヘッド２３４のタンク２３５には各色の供給チューブ２３６を介して、供給ユニット２２４によって各色のインクカートリッジ２１０から各色のインクが補充供給される。
【００６２】
一方、給紙トレイ２０２の用紙積載部（圧板）２４１上に積載した用紙２４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部２４１から用紙２４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）２４３及び給紙コロ２４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド２４４を備え、この分離パッド２４４は給紙コロ２４３側に付勢されている。
【００６３】
そして、この給紙部から給紙された用紙２４２を記録ヘッド２３４の下方側に送り込むために、用紙２４２を案内するガイド２４５と、カウンタローラ２４６と、搬送ガイド部材２４７と、先端加圧コロ２４９を有する押さえ部材２４８とを備えるとともに、給送された用紙２４２を静電吸着して記録ヘッド２３４に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト２５１を備えている。
【００６４】
この搬送ベルト２５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ２５２とテンションローラ２５３との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。また、この搬送ベルト２５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ２５６を備えている。この帯電ローラ２５６は、搬送ベルト２５１の表層に接触し、搬送ベルト２５１の回動に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト２５１は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ２５２が回転駆動されることによってベルト搬送方向に周回移動する。
【００６５】
さらに、記録ヘッド２３４で記録された用紙２４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト２５１から用紙２４２を分離するための分離爪２６１と、排紙ローラ２６２及び排紙コロ２６３とを備え、排紙ローラ２６２の下方に排紙トレイ２０３を備えている。
【００６６】
また、装置本体の背面部には両面ユニット２７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット２７１は搬送ベルト２５１の逆方向回転で戻される用紙２４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ２４６と搬送ベルト２５１との間に給紙する。また、この両面ユニット２７１の上面は手差しトレイ２７２としている。
【００６７】
さらに、キャリッジ２３３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド２３４のノズルの状態を維持し、回復するための回復手段を含む本発明に係るヘッドの維持回復装置である維持回復機構２８１を配置している。この維持回復機構２８１には、記録ヘッド２３４の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材（以下「キャップ」という。）２８２ａ、２８２ｂ（区別しないときは「キャップ２８２」という。）と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード２８３と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け２８４などを備えている。
【００６８】
また、キャリッジ２３３の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け２８８を配置し、この空吐出受け２８８には記録ヘッド２３４のノズル列方向に沿った開口部２８９などを備えている。
【００６９】
このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ２０２から用紙２４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙２４２はガイド２４５で案内され、搬送ベルト２５１とカウンタローラ２４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド２３７で案内されて先端加圧コロ２４９で搬送ベルト２５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。
【００７０】
このとき、帯電ローラ２５６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト２５１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト２５１上に用紙２４２が給送されると、用紙２４２が搬送ベルト２５１に吸着され、搬送ベルト２５１の周回移動によって用紙２４２が副走査方向に搬送される。
【００７１】
そこで、キャリッジ２３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド２３４を駆動することにより、停止している用紙２４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙２４２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙２４２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙２４２を排紙トレイ２０３に排紙する。
【００７２】
このように、この画像形成装置では、本発明に係る液体吐出ヘッドを記録ヘッドとして備えるので、高画質画像を安定して形成することができる。
【００７３】
なお、本願において、「用紙」とは材質を紙に限定するものではなく、ＯＨＰ、布、ガラス、基板などを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体、記録媒体、記録紙、記録用紙などと称されるものを含む。また、画像形成、記録、印字、印写、印刷はいずれも同義語とする。
【００７４】
また、「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。
【００７５】
また、「インク」とは、特に限定しない限り、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用い、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。
【００７６】
また、「画像」とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を三次元的に造形して形成された像も含まれる。
【００７７】
また、画像形成装置には、特に限定しない限り、シリアル型画像形成装置及びライン型画像形成装置のいずれも含まれる。
【符号の説明】
【００７８】
１ 圧電アクチュエータ
２ ベース部材
３ 圧電部材
４ ＦＰＣ（配線部材）
３２Ａ、３２Ｂ 圧電柱
２３ 個別外部電極
２５ 取り出し用共通外部電極
４１ 基材
４２ 個別配線電極
４３ 共通配線電極
５１ はんだ
５１Ａ はんだ（メッキ状態）
５１Ｂ はんだ（第１ステップ後の溶融状態）
１０１ 流路板
１０２ 振動板部材
１０３ ノズル板
１０４ ノズル
１０５ 液室（個別液室、個別液室）
１１０ 共通液室
１１７ フレーム部材
２３３ キャリッジ
２３４ａ、２３４ｂ 記録ヘッド
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧電アクチュエータの製造方法、液体吐出ヘッド及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）からなる記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてインクジェット記録装置などが知られている。
【０００３】
液体吐出ヘッドとしては、例えば液室内の液体であるインクを加圧し圧力を発生するための圧力発生手段（アクチュエータ手段）として圧電素子を使用し、圧電素子の変位で液室に壁面を形成する弾性変形可能な振動板部材を変形させ、液室内容積、圧力を変化させて液滴を吐出させるいわゆる圧電型ヘッドが知られている。
【０００４】
この圧電素子を使用した液体吐出ヘッドにおいては、所定のピッチで配列された圧電素子の個別電極にＦＰＣなどの配線部材の配線パターン（配線電極）をはんだによって接合している。
【０００５】
従来、圧電素子と配線部材との接合に関しては、例えば、ＦＰＣにおける電極バンプを、ノズルから液滴を吐出する領域である有効吐出領域に配設された有効バンプと、吐出領域以外の非有効吐出領域に配設された、圧電素子との電気的接続に直接的には寄与しない非有効バンプとから構成し、かつ、非有効バンプは、電気的に接続する前に、有効バンプよりも高い高さを有するとともに、非有効バンプの振動板側との接触によって妨げられていた有効バンプの電極との接触が、非有効バンプ自らの熱溶融による高さの減少によって可能となる高さを有するように構成することが知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３３２３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、液体吐出ヘッドにあっては、高画質化を図るために、多数のノズルを高密度に配置する必要があり、一つのヘッド内で配線部材の配線電極と接合する圧電素子の数も増大し、接合不良が発生するおそれが高まっている。
【０００８】
上記特許文献１に開示の構成にあっては、バンプ上にはんだをペースト印刷やはんだボールによって形成しており、ミクロンオーダーのばらつきを低減することは困難であることから、高密度配置された圧電素子と配線部材の配線電極との接合に適用することは困難である。
【０００９】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、高密度配置された圧電素子と配線電極とを接合不良を生じることなく安定して接合することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、本発明に係る圧電アクチュエータの製造方法は、
複数の圧電素子の電極と配線部材の複数の配線電極とをそれぞれはんだで接合して圧電アクチュエータを製造する方法であって、
前記配線部材の各配線電極にメッキされたはんだの端部を一旦溶融させる第１ステップと、
前記溶融されたはんだの端部と前記圧電素子の電極とを接触させ、前記はんだを再溶融して前記配線電極と前記圧電素子の電極とを接合する第２ステップと、を行う
構成とした。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高密度配置された圧電素子と配線電極とを接合不良を生じることなく安定して接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る圧電アクチュエータの製造方法で製造する圧電アクチュエータの一例の平面説明図である。
【図２】同じく正面説明図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線に沿う側面説明図である。
【図４】図２の要部拡大説明図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る圧電アクチュエータの製造方法の説明に供するＦＰＣの圧電部材との接合部分の拡大説明図及び側面説明図である。
【図６】同じく第１ステップ後のＦＰＣの圧電部材との接合部分の拡大説明図及び側面説明図である。
【図７】同じく第２ステップ後のＦＰＣの圧電部材との接合部分の拡大説明図及び側面説明図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る圧電アクチュエータの製造方法の説明に供するＦＰＣの圧電部材との接合部分の拡大説明図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る圧電アクチュエータの製造方法の第１例におけるＦＰＣの配線電極配列方向の異なる位置での第１ステップによる溶融後のはんだの状態を説明する説明図である。
【図１０】同実施形態の第２例におけるＦＰＣの配線電極配列方向の異なる位置での第１ステップによる溶融後のはんだの状態を説明する説明図である。
【図１１】同実施形態の第３例におけるＦＰＣの配線電極配列方向の異なる位置での第１ステップによる溶融後のはんだの状態を説明する説明図である。
【図１２】各実施形態におけるはんだを再溶融させる方法の説明に供する説明図である。
【図１３】液体吐出ヘッドの一例を示す液室長手方向（ノズル配列方向と直交する方向）に沿う断面説明図である。
【図１４】本発明に係る画像形成装置の一例の機構部の側面説明図である。
【図１５】同機構部の要部平面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明に係る圧電アクチュエータの製造方法で製造する圧電アクチュエータの一例について図１ないし図３を参照して説明する。図１は同圧電アクチュエータの平面説明図、図２は同じく正面説明図、図３は図１のＡ−Ａ線に沿う側面説明図、図４は図２の要部拡大説明図である。なお、図２でＦＰＣは透過状態で示している。
【００１４】
この圧電アクチュエータ１は、ベース部材２上に接着剤接合した複数（ここでは２つとする）の積層型圧電部材３を有し、圧電部材３にはフレキシブル配線部材としてのＦＰＣ４が接続されている。
【００１５】
圧電部材３にはハーフカットダイシングによって溝３１を加工して１つの圧電部材３に対して所定数の柱状の圧電素子である圧電柱３２を所定の間隔で櫛歯状に形成している。
【００１６】
ここで、圧電部材３は、圧電層２１と内部電極２２Ａ、２２Ｂとを交互に積層したものであり、内部電極２２Ａ、２２Ｂをそれぞれ圧電柱３２の配列方向と直交する方向の端面に引き出して、この端面に形成された個別外部電極（端面電極）２３、共通外部電極（端面電極）２４に接続し、端面電極（外部電極）２３、２４間に電圧を印加することで積層方向の変位を生じる。
【００１７】
また、圧電部材３には圧電柱３２に駆動信号を与えるための撓むことが可能なフレキシブル配線基板であるＦＰＣ４が接続されている。ＦＰＣ４には、図示しないが圧電柱３２に駆動波形を与えるドライバＩＣ（駆動回路）が搭載されている。
【００１８】
ＦＰＣ４はポリイミドなどの樹脂基材４１にＣｕなどからなる個別配線電極４２、共通配線電極４３を形成し、はんだ５１をメッキしたものである。なお、配線電極４２、４３は、接続部分以外はレジスト４４で覆われている。
【００１９】
そして、ＦＰＣ４のはんだ５１を溶融することで、ＦＰＣ４の配線電極４２と圧電部材３の個別外部電極２３及び個別外部電極２３側端面に引き回した取り出し用共通外部電極２５に接合することで、ＦＰＣ４の個別配線電極４２、共通配線電極４３と圧電部材３の個別外部電極２３、取り出し用共通外部電極２５をそれぞれはんだ５１にて接合接続している。
【００２０】
なお、ここでは、図４に示すように、圧電部材３の圧電柱３２は１本毎に駆動波形を与える駆動柱３２Ａと、駆動波形を与えないで支柱として使用する非駆動柱３２Ｂとして使用し、圧電部材３の圧電柱配列方向両端部の非駆動柱３２Ｂａは取り出し用共通外部電極２５を形成するための幅広の圧電柱としている。
【００２１】
次に、本発明の第１実施形態に係る圧電アクチュエータの製造方法について図５ないし図８を参照して説明する。各図（ａ）はＦＰＣの圧電部材との接合部分の拡大説明図、（ｂ）は（ａ）の側面説明図である。なお、個別外部電極２３のみを図示しているが取り出し用共通外部電極２５も同様である。
【００２２】
まず、図５に示すように、ＦＰＣ４の個別配線電極４２にメッキされたはんだ５１Ａを溶融して圧電部材３の外部電極２３とを接合する前に、図６に示すように、ＦＰＣ４の個別配線電極４２にメッキされたはんだ５１Ａの端部を一旦溶融させる（第１ステップ）。
【００２３】
これにより、溶融前のはんだ５１Ａの高さ（基材４０の表面からの高さの意味）は高さＨ１であったものが、溶融されたはんだ５１Ｂは表面張力によって円柱状になって高さＨ２（Ｈ２＞Ｈ１）と高くなる。
【００２４】
そこで、溶融されたはんだ５１Ｂの端部と圧電部材３の外部電極２３とを接触させ、図７に示すように、はんだ５１Ｂを再溶融することで、ＦＰＣ４の配線電極４２と前記圧電部材３の外部電極２３とをはんだ５１で接合する（第２ステップ）。
【００２５】
これにより、電極ピッチ（個別外部電極２３及び個別配線電極４２の圧電柱配列方向のピッチ）が微細で、メッキで付与できるはんだ５１の量が少ない場合でも、良好な接合状態を得ることができ、アクチュエータの高密度化を図れる。
【００２６】
つまり、図５に示すようにはんだ５１がめっきされた状態（はんだ５１Ａの状態：均一な膜状にはんだが形成されている）のままであると、圧電部材３にＦＰＣ４を接合しようとした場合、はんだ５１の高さが低いために、はんだ５１と個別外部電極２３との安定的なコンタクトが困難となる。また、これを解消しようとしてはんだ５１のめっき膜厚を厚くすると、はんだ量が増えすぎ、高密度な配線においては、溶融した際に隣接する配線同士が連結してしまうという不具合が生じる。
【００２７】
そこで、本発明では、接合前に、一度はんだ５１を溶融させて（はんだ５１Ｂにして）高さを高くすることで、はんだ５１の総量を変えることなく、はんだ５１と個別外部電極２３との安定的なコンタクトが可能になって、電極ピッチが微細で、はんだ量が少なくせざるを得ない状態においても良好な接合状態が得ることができる。
【００２８】
次に、本発明の第２実施形態に係る圧電アクチュエータの製造方法について図８を参照して説明する。図８は同製造方法で使用するＦＰＣの圧電部材との接合部分の拡大説明図である。
【００２９】
本実施形態では、図５のようにＦＰＣ４の個別配線電極４２にめっきしたはんだ５１Ａを溶融し、図８のように先端部側部分５１ａの高さをそれ以外の部分よりも高くしている。
【００３０】
つまり、個別配線電極４２の先端部のみはんだ５１を溶融させるので、先端部のみはんだ高さが高い状態となっている。
【００３１】
このように、圧電部材３の個別外部電極２３とコンタクトさせるのは先端部側のはんだ高さを積極的に高くすることによって、より安定したコンタクトが可能となる。
【００３２】
また、溶融させる端部領域の長さを変更することにより、コンタクトの状態を制御することができる。例えば、比較的安定してコンタクトができる領域では溶融する領域の長さを短く、加圧が難しくコンタクトが取りにくい領域では溶融する領域を長く設定すればよい。このようにすることにより、部品や装置ばらつきを吸収することができるので、より安定したコンタクトを行うことができる。
【００３３】
次に、本発明の第３実施形態に係る圧電アクチュエータの製造方法の異なる例について図９ないし図１１を参照して説明する。図９ないし図１１は同製造方法におけるＦＰＣの配線電極配列方向の異なる位置での第１ステップによる溶融後のはんだの状態を説明する説明図である。なお、各図（ａ）は圧電部材及びＦＰＣの平面説明図、（ｂ）〜（ｄ）は（ａ）の領域Ｂ〜Ｄの拡大説明図である。
【００３４】
ＦＰＣ４と圧電部材３とのコンタクト不良発生原因として、圧電部材３の反り、ＦＰＣ４の反り・ゆがみ、部品とセットしたときの平行度ばらつきが考えられる。特に、部品の反り・ゆがみを矯正させることは困難である。そこで、部品の反りやゆがみに合わせて、はんだ５１の高さを変化させることで、反りやゆがみが生じている場合でも良好なコンタクトを行うことができる。
【００３５】
つまり、図９に示す第１例では、第１ステップで、溶融後のはんだ５１Ｂの高さが、圧電部材３の一端部が最も高く、他端部側に向かうに従って低くなるように溶融している。例えば、ＦＰＣ４と積層型圧電部材３を接合する接合装置において加圧に傾きがあり、ある一定方向にのみ接合不良が出るような場合には、そちら側（図９では左側）のはんだ５１Ｂの高さを高く設定すればよい。
【００３６】
図１０に示す第２例では、第１ステップで、溶融後のはんだ５１Ｂの高さが、圧電部材３の両端部が最も高く、中央部が低くなるように溶融している。例えば、積層型圧電部材３に反りがあり、反りの凸側とＦＰＣ４を接合するような場合は、このようにはんだ５１Ｂの高さを設定することが好ましい。
【００３７】
図１１に示す第３例では、溶融後のはんだ５１Ｂの高さが、圧電部材３の中央部が最も高く、両端部が低くなっている構成としている。例えば、図１０とは逆に積層型圧電部材３に反りの凹側とＦＰＣ４を接合するような場合は、このようにはんだ５１Ｂの高さを設定することが好ましい。
【００３８】
これら第１例ないし第３例は、上記のように圧電部材やＦＰＣの反り、ゆがみ、接合装置のばらつきに合わせて選択することができる。
【００３９】
溶融後のはんだ５１Ｂの高さは、はんだを溶融させる温度により制御が可能である。即ち、比較的低温で流動性が低い状態では、はんだめっきの状態に近い扁平な形状が形成されるのに対し、十分な加熱が行われ高い流動性がある場合には表面張力により電極延伸方向の断面形状が円形に近いはんだ５１Ｂが形成される。（なお、図９から図１１においては、高さの関係を誇張して表わすために断面形状を縦長の円で表現している。）
【００４０】
このように、第１ステップによる溶融後のはんだの高さを電極配列方向（圧電柱配列方向）において、変化させることによって、部品や装置ばらつきを吸収することができるので、より安定したコンタクトを行うことができる。
【００４１】
次に、上記各実施形態におけるはんだを再溶融させる方法について図１２を参照して説明する。図１２は同方法の説明に供する説明図である。
【００４２】
ここでは、レーザーヘッド６１からレーザー６２を照射しながら、仮想線図示の位置から実線図示の位置まで、スキャンさせることによって、順次ＦＰＣ１５の各配線電極４２、４３のはんだ５１（前記はんだ５１Ｂ）を再溶融させることで、ＦＰＣ４と圧電部材３とを接合している。
【００４３】
このとき、ＦＰＣ４の配線電極４２、４３の一旦溶融されたはんだ５１Ｂと圧電柱３２の外部電極２３、２５は接触状態に保つ必要がある。これは、例えば、エアーでＦＰＣ４を圧電柱３２側に押し付ける方法、ガラス等のレーザーが透過する材料によってＦＰＣ４を圧電柱３２側に押し付ける方法などを採用することができる。
【００４４】
また、図１２に示すように、レーザーを左から右にスキャンさせる場合、左から順次はんだ５１Ｂが溶融していくことになる。このとき、レーザー照射直前の配線電極のはんだ５１の高さが一番高くなっていることが好ましい。つまり、レーザー照射直前の配線電極のはんだ５１Ｂよりも他の配線電極のはんだ５１Ｂの高さが高いと、それが支えとなってレーザー照射直前の配線電極のはんだ５１Ｂと圧電柱３２の外部電極２３との間に隙間が形成される可能性がある。したがって、図９で説明した構成とすることが好ましい。
【００４５】
次に、本発明に係る製造方法で製造した圧電アクチュエータを備える液体吐出ヘッドの一例について図１３を参照して説明する。図１３は同液体吐出ヘッドの液室長手方向（ノズル配列方向と直交する方向）に沿う断面説明図である。
【００４６】
この液体吐出ヘッドは、ＳＵＳ基板などで形成した流路板（流路部材、流路基板、液室基板）１０１と、この流路板１０１の下面に接合した振動板を形成する振動板部材１０２と、流路板１０１の上面に接合したノズル板１０３とを有している。
【００４７】
これらの部材によって、液滴を吐出する複数のノズル１０４がそれぞれ通じる個別流路としての複数の個別液室（加圧液室、圧力室、加圧室、流路などとも称される。）１０６、個別液室１０６にインクを供給する供給路を兼ねた流体抵抗部１０７、この流体抵抗部１０７を介して個別液室１０６に通じる液体導入部１０８を形成し、液体導入部１０８に振動板部材１０２に形成した供給口１０９を介して後述するフレーム部材１１７に形成した共通液室１１０からインクを供給する。
【００４８】
流路板１０１は、ＳＵＳ基板を、酸性エッチング液を用いてエッチング、あるいは打ち抜き（プレス）などの機械加工することで、個別液室１０６、流体抵抗部１０７などの開口をそれぞれ形成している。なお、流路板１０１は、例えば単結晶シリコン基板をエッチングして形成することなどもできる。
【００４９】
振動板部材１０２は、第１層１０２Ａと第２層１０２Ｂとで形成されて、第１層１０２Ａで薄肉部を形成し、第１層１０２Ａ及び第２層１０２Ｂで厚肉部を形成している。そして、この振動板部材１０２は、各液室１０６に対応してその壁面を形成する第１層１０２Ａで形成された各振動領域（ダイアフラム部）１０２ａを有し、この振動領域１０２ａの中に、面外側（液室１０６と反対面側）に第１層１０２Ａ及び第２層１０２Ｂの厚肉部で形成された島状凸部１０２ｂが設けられている。
【００５０】
そして、この振動板部材１０２の液室１０６と反対側に振動領域１０２ａを変形させる駆動手段（アクチュエータ手段、圧力発生手段）としての本発明に係る圧電アクチュエータ１を配置している。
【００５１】
ノズル板１０３は、ニッケル（Ｎｉ）の金属プレートから形成したもので、エレクトロフォーミング法（電鋳）で製造している。このノズル板１０３には各液室１０６に対応して直径１０〜３５μｍのノズル１０４を形成し、流路板１０１に接着剤接合している。そして、このノズル板１０３の液滴吐出側面（吐出方向の表面：吐出面、又は液室１０６側と反対の面）には撥水層を設けている。
【００５２】
さらに、圧電アクチュエータ１の外周側には、エポキシ系樹脂或いはポリフェニレンサルファイトで射出成形により形成したフレーム部材１１７を接合している。そして、このフレーム部材１１７には前述した共通液室１１０を形成し、更に共通液室１１０に外部からインクを供給するための供給口１１９を形成し、この供給口１１９は更に図示しないサブタンクやインクカートリッジなどのインク供給源に接続される。
【００５３】
このように構成した液体吐出ヘッドにおいては、例えば駆動柱３２Ａに印加する電圧を基準電位から下げることによって駆動柱３２Ａが収縮し、振動板部材１０２の液室壁面を形成する振動領域１０２ａが下降して個別液室１０６の容積が膨張することで、個別液室１０６内にインクが流入し、その後駆動柱３２Ａに印加する電圧を上げて駆動柱３２Ａを積層方向に伸長させ、振動板部材１０２の振動領域１０２ａをノズル１０４方向に変形させて液室１０６の容積を収縮させることにより、液室１０６内のインクが加圧され、ノズル１０４からインク滴が吐出（噴射）される。
【００５４】
そして、駆動柱３２Ａに印加する電圧を基準電位に戻すことによって振動板部材１０２の振動領域１０２ａが初期位置に復元し、液室１０６が膨張して負圧が発生するので、このとき、共通液室１１０から液室１０６内にインクが充填される。そこで、ノズル１０４のメニスカス面の振動が減衰して安定した後、次の液滴吐出のための動作に移行する。
【００５５】
なお、このヘッドの駆動方法については上記の例（引き−押し打ち）に限るものではなく、駆動波形の与えた方によって引き打ちや押し打ちなどを行なうこともできる。
【００５６】
本発明に係る液体吐出ヘッドは本発明に係る製造方法で製造される圧電アクチュエータを備えることで高密度化を図ることができ、高画質画像を形成できるようになる。また、液体吐出ヘッドにインクを供給するタンクを一体にしてインクタンク一体型ヘッドを構成することもできる。
【００５７】
次に、本発明に係る液体吐出ヘッドを備える本発明に係る画像形成装置の一例について図１４及び図１５を参照して説明する。なお、図１４は同装置の機構部の側面説明図、図１５は同機構部の要部平面説明図である。
【００５８】
この画像形成装置はシリアル型画像形成装置であり、左右の側板２２１Ａ、２２１Ｂに横架したガイド部材である主従のガイドロッド２３１、２３２でキャリッジ２３３を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して矢示方向（キャリッジ主走査方向）に移動走査する。
【００５９】
このキャリッジ２３３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出するための本発明に係る液体吐出ヘッドと同ヘッドに供給するインクを収容するタンクを一体化した記録ヘッド２３４を複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
【００６０】
記録ヘッド２３４は、それぞれ２つのノズル列を有し、一方の記録ヘッド２３４ａの一方のノズル列はブラック（Ｋ）の液滴を、他方のノズル列はシアン（Ｃ）の液滴を、他方の記録ヘッド２３４ｂの一方のノズル列はマゼンタ（Ｍ）の液滴を、他方のノズル列はイエロー（Ｙ）の液滴を、それぞれ吐出する。なお、ここでは２ヘッド構成で４色の液滴を吐出する構成としているが、１ヘッド当たり４ノズル列配置とし、１個のヘッドで４色の各色を吐出させることもできる。
【００６１】
また、記録ヘッド２３４のタンク２３５には各色の供給チューブ２３６を介して、供給ユニット２２４によって各色のインクカートリッジ２１０から各色のインクが補充供給される。
【００６２】
一方、給紙トレイ２０２の用紙積載部（圧板）２４１上に積載した用紙２４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部２４１から用紙２４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）２４３及び給紙コロ２４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド２４４を備え、この分離パッド２４４は給紙コロ２４３側に付勢されている。
【００６３】
そして、この給紙部から給紙された用紙２４２を記録ヘッド２３４の下方側に送り込むために、用紙２４２を案内するガイド２４５と、カウンタローラ２４６と、搬送ガイド部材２４７と、先端加圧コロ２４９を有する押さえ部材２４８とを備えるとともに、給送された用紙２４２を静電吸着して記録ヘッド２３４に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト２５１を備えている。
【００６４】
この搬送ベルト２５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ２５２とテンションローラ２５３との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。また、この搬送ベルト２５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ２５６を備えている。この帯電ローラ２５６は、搬送ベルト２５１の表層に接触し、搬送ベルト２５１の回動に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト２５１は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ２５２が回転駆動されることによってベルト搬送方向に周回移動する。
【００６５】
さらに、記録ヘッド２３４で記録された用紙２４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト２５１から用紙２４２を分離するための分離爪２６１と、排紙ローラ２６２及び排紙コロ２６３とを備え、排紙ローラ２６２の下方に排紙トレイ２０３を備えている。
【００６６】
また、装置本体の背面部には両面ユニット２７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット２７１は搬送ベルト２５１の逆方向回転で戻される用紙２４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ２４６と搬送ベルト２５１との間に給紙する。また、この両面ユニット２７１の上面は手差しトレイ２７２としている。
【００６７】
さらに、キャリッジ２３３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド２３４のノズルの状態を維持し、回復するための回復手段を含む本発明に係るヘッドの維持回復装置である維持回復機構２８１を配置している。この維持回復機構２８１には、記録ヘッド２３４の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材（以下「キャップ」という。）２８２ａ、２８２ｂ（区別しないときは「キャップ２８２」という。）と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード２８３と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け２８４などを備えている。
【００６８】
また、キャリッジ２３３の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け２８８を配置し、この空吐出受け２８８には記録ヘッド２３４のノズル列方向に沿った開口部２８９などを備えている。
【００６９】
このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ２０２から用紙２４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙２４２はガイド２４５で案内され、搬送ベルト２５１とカウンタローラ２４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド２３７で案内されて先端加圧コロ２４９で搬送ベルト２５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。
【００７０】
このとき、帯電ローラ２５６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト２５１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト２５１上に用紙２４２が給送されると、用紙２４２が搬送ベルト２５１に吸着され、搬送ベルト２５１の周回移動によって用紙２４２が副走査方向に搬送される。
【００７１】
そこで、キャリッジ２３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド２３４を駆動することにより、停止している用紙２４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙２４２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙２４２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙２４２を排紙トレイ２０３に排紙する。
【００７２】
このように、この画像形成装置では、本発明に係る液体吐出ヘッドを記録ヘッドとして備えるので、高画質画像を安定して形成することができる。
【００７３】
なお、本願において、「用紙」とは材質を紙に限定するものではなく、ＯＨＰ、布、ガラス、基板などを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体、記録媒体、記録紙、記録用紙などと称されるものを含む。また、画像形成、記録、印字、印写、印刷はいずれも同義語とする。
【００７４】
また、「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。
【００７５】
また、「インク」とは、特に限定しない限り、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用い、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。
【００７６】
また、「画像」とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を三次元的に造形して形成された像も含まれる。
【００７７】
また、画像形成装置には、特に限定しない限り、シリアル型画像形成装置及びライン型画像形成装置のいずれも含まれる。
【符号の説明】
【００７８】
１ 圧電アクチュエータ
２ ベース部材
３ 圧電部材
４ ＦＰＣ（配線部材）
３２Ａ、３２Ｂ 圧電柱
２３ 個別外部電極
２５ 取り出し用共通外部電極
４１ 基材
４２ 個別配線電極
４３ 共通配線電極
５１ はんだ
５１Ａ はんだ（メッキ状態）
５１Ｂ はんだ（第１ステップ後の溶融状態）
１０１ 流路板
１０２ 振動板部材
１０３ ノズル板
１０４ ノズル
１０５ 液室（個別液室、個別液室）
１１０ 共通液室
１１７ フレーム部材
２３３ キャリッジ
２３４ａ、２３４ｂ 記録ヘッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の圧電素子の電極と配線部材の複数の配線電極とをそれぞれはんだで接合して圧電アクチュエータを製造する方法であって、
前記配線部材の各配線電極にメッキされたはんだの端部を一旦溶融させる第１ステップと、
前記溶融されたはんだの端部と前記圧電素子の電極とを接触させ、前記はんだを再溶融して前記配線電極と前記圧電素子の電極とを接合する第２ステップと、を行う
ことを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項２】
前記第１ステップにおける前記配線部材の各配線電極のはんだ溶融後のはんだの高さを前記複数の圧電素子の配列方向で変化させることを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項３】
前記第２ステップではレーザースキャンによって前記はんだを再溶融させることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項４】
前記配線部材の各配線電極にメッキされたはんだの電極面からの高さは、前記圧電素子の配列方向で両端部の配線電極のはんだが高く、両端部以外の配線電極のはんだが低いことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の圧電アクチュエータの製造方法で製造された圧電アクチュエータを備えていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項６】
請求項５に記載の液体吐出ヘッドを備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
複数の圧電素子の電極と配線部材の複数の配線電極とをそれぞれはんだで接合して圧電アクチュエータを製造する方法であって、
前記配線部材の各配線電極にメッキされたはんだの端部を一旦溶融させる第１ステップと、
前記溶融されたはんだの端部と前記圧電素子の電極とを接触させ、前記はんだを再溶融して前記配線電極と前記圧電素子の電極とを接合する第２ステップと、を行う
ことを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項２】
前記第１ステップにおける前記配線部材の各配線電極のはんだ溶融後のはんだの高さを前記複数の圧電素子の配列方向で変化させることを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項３】
前記第２ステップではレーザースキャンによって前記はんだを再溶融させることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項４】
前記配線部材の各配線電極にメッキされたはんだの電極面からの高さは、前記圧電素子の配列方向で両端部の配線電極のはんだが高く、両端部以外の配線電極のはんだが低いことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の圧電アクチュエータの製造方法で製造された圧電アクチュエータを備えていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項６】
請求項５に記載の液体吐出ヘッドを備えていることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−６３５７５（Ｐ２０１３−６３５７５Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０３４１９（Ｐ２０１１−２０３４１９）
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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