JP4218718B2 - インクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、記録媒体にインクを吐出するインクジェットヘッドの製造方法に関する。

特許文献１には、マニホールドから圧力室を通ってノズルに至る複数の個別インク流路が形成された流路ユニットと、圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータユニットとを有するヘッド本体と、ヘッド本体の上面に固定されたリザーバユニットと、リザーバユニットの上面に固定されたプレートとを含む複数のインクジェットヘッドが、プレートを介してフレームに固定されたインクジェットヘッドアセンブリについて記載されている。

このインクジェットヘッドアセンブリにおいて、各インクジェットヘッドのプレートには、長手方向に沿って配置され厚み方向に貫通した複数の貫通孔が形成されている。リザーバユニットの上面には、プレートの貫通孔と対向する位置にネジ孔部が形成されている。そして、プレートの貫通孔のそれぞれにボルトが挿通され、ボルトがネジ孔部に螺合されることで、プレートの平坦な下面とリザーバユニットの上面とが密着した状態でプレートとリザーバユニットとが固定される。これにより、リザーバユニットの上面及び下面が面方向に直交する方向に撓まなくなり、リザーバユニットに接着されている流路ユニット４の上面及び下面（複数のノズルが形成されたノズル面：インク吐出面）もプレートの下面と平行となるように矯正されるので、ノズル面の平面度が向上する。

特開２００５−１８６３８３号公報

上述した特許文献１に記載のインクジェットヘッドアセンブリの各インクジェットヘッドにおいて、リザーバユニットは、５枚のプレートが互いに接着剤で接合されることで構成されている。また、流路ユニットは、マニホールド、圧力室及びノズルなどのインク流路を構成する複数の孔がそれぞれ形成された９枚のプレートが複数の個別インク流路を形成するように積層されることによって構成されている。これら９枚のプレートどうしが接着剤で互いに接合されている場合、流路ユニットを構成する９枚のプレート間、流路ユニットとリザーバユニットとの間及びリザーバユニットを構成する５枚のプレート間の接着剤の厚みにばらつきが生じると、リザーバユニットの上面に固定されたプレートからノズル面までの距離がインクジェットヘッド毎にばらつく。このような複数のインクジェットヘッドが、フレームの上面とプレートの下面とが接するようにフレームに固定されていると、プレートからノズル面までの距離がインクジェットヘッド毎にばらついたインクジェットヘッドアセンブリとなってしまう。このようなインクジェットヘッドアセンブリが設けられたインクジェットプリンタで記録媒体に印字を行うと、ノズルから吐出されたインクの着弾位置精度がインクジェットヘッド毎にばらつくので印字品質が低下する。

そこで、本発明の目的は、固定用プレートからインク吐出面までの距離が一定なインクジェットヘッドの製造方法を提供することである。

本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、インク吐出面を有するノズルプレートを含む複数のプレートが積層された積層構造体であって、内部にインク供給口から前記インク吐出面に形成されたノズルに至るインク流路を有するインクジェットヘッドの製造方法において、前記複数のプレートのそれぞれに、前記インク流路を構成する一又は複数の流路孔を形成する流路孔形成工程と、前記流路孔形成工程で前記流路孔が形成された前記複数のプレートのうち少なくとも１枚のプレート上に接着剤を塗布する塗布工程と、前記インク吐出面と当接する第１の面を有する支持部と、前記第１の面と垂直な方向から前記第１の面を見る平面視で前記支持部の外側において前記第１の面と垂直な方向に所定距離突出し、且つ前記第１の面と平行な第２の面が形成された当接部とを含む治具を用いて、前記塗布工程で前記接着剤が塗布された前記プレートを含む複数のプレートを、前記第１の面と前記ノズルプレートの前記インク吐出面とが当接しつつ前記第２の面と前記複数のプレートのうちで最も長尺な固定用プレートとが対向するように積層する積層工程と、前記積層工程で積層された積層体の前記ノズルプレート及び前記固定用プレートを前記第１及び第２の面にそれぞれ当接させた状態で、前記接着剤を硬化させる硬化工程とを備えている。そして、前記塗布工程において、前記接着剤を、前記固定用プレートから前記ノズルプレートまでにあるいずれか２枚のプレートの間に配置する。

これによると、積層工程で積層された積層体には、固定用プレートとノズルプレートとの間に接着剤からなる層が形成されている。そして、硬化工程において、固定用プレートが第２の面と、インク吐出面が第１の面と当接した状態で接着剤からなる層が硬化するので、インクジェットヘッドの固定用プレートの第２の面と当接する面からノズルプレートのインク吐出面までの距離が、治具の第１の面から第２の面までの所定距離で規定される。したがって、同じ治具で形成されたインクジェットヘッドにおいて、インクジェットヘッドの固定用プレートからインク吐出面までの距離がインクジェットヘッド毎にばらつきにくくなる。その結果、インクジェットヘッドを固定用プレートを介してプリンタなどの記録装置に取り付けたときに、その取付位置からインク吐出面までの距離がインクジェットヘッド毎にばらつかず、印字品質が安定する。

本発明において、前記接着剤が熱硬化性樹脂であり、前記流路孔形成工程後であって前記積層工程前には、前記流路孔が形成された前記複数のプレートに熱硬化性接着剤を塗布する接着剤塗布工程をさらに備えている。そして、前記硬化工程において、前記接着剤塗布工程で塗布された前記熱硬化性接着剤及び前記塗布工程で塗布された前記熱硬化性樹脂を硬化させることが好ましい。これにより、硬化工程でインクジェットヘッドを構成する複数のプレートを一度に接合することが可能になり、インクジェットヘッドの製造工程を短縮することが可能になる。

また、本発明において、前記インクジェットヘッドが、複数の前記プレートが互いに積層されて構成されており、共通インク室と、前記共通インク室の出口から一表面に開口する圧力室を経て前記一表面とは反対側の前記インク吐出面の前記ノズルに至る個別インク流路とを含む第１インク流路が形成された流路ユニットと、複数の前記プレートが互いに積層されて構成されており、前記流路ユニットの前記一表面に固定され、且つ前記インク供給口と前記第１インク流路とを繋ぐ第２インク流路が形成されたリザーバユニットとを有している。そして、前記固定用プレートが、前記リザーバユニットを構成する前記複数のプレートに含まれており、当該複数のプレートのうち最も厚みが分厚いプレートであり、前記流路孔形成工程後であって前記積層工程前には、前記流路孔が形成された前記リザーバユニットを構成する前記複数のプレート及び前記流路孔が形成された前記流路ユニットを構成する前記複数のプレートに熱硬化性接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、前記接着剤塗布工程で前記熱硬化性接着剤が塗布された前記リザーバユニットを構成する前記複数のプレートを、前記第２インク流路が形成されるように積層するリザーバユニット積層工程と、前記リザーバユニット積層工程で形成された積層体を加圧しつつ加熱して、前記熱硬化性接着剤を硬化させることにより前記リザーバユニットを形成するリザーバユニット形成工程と、前記接着剤塗布工程で前記熱硬化性接着剤が塗布された前記流路ユニットを構成する前記複数のプレートを、前記第１インク流路が形成されるように積層する流路ユニット積層工程と、前記流路ユニット積層工程で形成された積層体を加圧しつつ加熱して、前記熱硬化性接着剤を硬化させることにより前記流路ユニットを形成する流路ユニット形成工程とをさらに備えていることが好ましい。これにより、リザーバユニット単体を形成することで、リザーバユニットを構成する複数のプレートのうち固定用プレートを除くプレートがほとんど反らずに、固定用プレートに沿って接合される。

また、このとき、前記積層工程において、前記リザーバユニット形成工程で形成された前記リザーバユニットを、前記第１インク流路と前記第２インク流路とが互いに連通するように、前記流路ユニット形成工程で形成された前記流路ユニットの前記一表面に積層してもよい。これにより、リザーバユニット及び流路ユニットが個別に形成された後、リザーバユニットと流路ユニットとを積層するので、リザーバユニット及び流路ユニットを構成する複数のプレートを一度に積層する場合に比べて、その取り扱いが容易になる。

また、このとき、前記塗布工程において、前記接着剤を、前記リザーバユニットを構成する前記複数のプレートのうち、前記流路ユニットの前記一表面に積層される前記プレートの前記一表面と対向する面に塗布してもよい。これにより、リザーバユニット及び流路ユニットを個別に形成し、それぞれを積層してインクジェットヘッドを製造する場合においても、製造されたインクジェットヘッドの固定用プレートからインク吐出面までの距離がインクジェットヘッド毎にばらつきにくくなる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の第１実施形態によるインクジェットヘッドの製造方法によって製造されたインクジェットヘッドの側面図である。図２は、図１に示すII−II線に沿った断面図である。図１に示すように、インクジェットヘッド１は、図中左右に長手方向を有する略直方体形状を有している。インクジェットヘッド１は、図１及び図２に示すように、流路ユニット４とアクチュエータユニット２１とを有するヘッド本体１３と、ヘッド本体１３の上面に配置されこのヘッド本体１３にインクを供給するリザーバユニット９０と、アクチュエータユニット２１に駆動信号を供給するドライバＩＣ５２が実装されたフレキシブルプリント配線板（Flexible Printed Circuit：ＦＰＣ）５０と、ＦＰＣ５０と電気的に接続された制御基板５４とを含んでいる。

アクチュエータユニット２１の上面には、図２に示すように、ＦＰＣ５０の一端が電気的に接続されている。また、ＦＰＣ５０の他端は、リザーバユニット９０の上方において水平に配置された制御基板５４のコネクタ５４ａに接続されている。そして、制御基板５４からの指令に基づいて、ドライバＩＣ５２が、ＦＰＣ５０に設けられた配線を介してアクチュエータユニット２１に駆動信号を供給するように構成されている。

リザーバユニット９０は、その内部にインクを貯溜するインクリザーバ（第２インク流路）９０ａを有しており、このインクリザーバ９０ａは流路ユニット４のインク供給口５ｂに連通している。したがって、このインクリザーバ９０ａ内のインクは、インク供給口５ｂを介して流路ユニット４内のインク流路に供給される。

アクチュエータユニット２１、リザーバユニット９０、制御基板５４及びＦＰＣ５０等は、金属材料で形成されたサイドカバー５３とヘッドカバー５５とにより覆われており、外部に飛散するインクやインクミストの侵入が防止されている。また、リザーバユニット９０の側面とＦＰＣ５０との間には、弾力性を有するスポンジ５１が介装されており、このスポンジ５１により、ドライバＩＣ５２がサイドカバー５３の内面に押し付けられている。したがって、ドライバＩＣ５２で発生した熱がサイドカバー５３及びサイドカバー５３を経由してヘッドカバー５５から速やかに外部に放散されるようになっている。ここでは、サイドカバー５３及びヘッドカバー５５は放熱部材としても機能している。

次に、ヘッド本体１３について詳細に説明する。図３は、図２のヘッド本体１３を透視した平面図である。図４は、図３中の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。ヘッド本体１３の流路ユニット４は、図３に示すように、インクジェットヘッド１の長手方向と同方向に延在した矩形平面形状を有している。流路ユニット４の上面には、台形形状を有する４つのアクチュエータユニット２１が千鳥状に２列に配列された状態でそれぞれ接着されている。

流路ユニット４の下面、すなわち、インク吐出面４ａには、アクチュエータユニット２１の接着領域に対向した領域に多数のノズル８が配置されている。また、流路ユニット４の上面には、図４に示すように、角部が丸くなった略菱形形状の複数の圧力室１０が２方向に沿ってマトリクス状に配列されている。これらの圧力室１０は、１つのアクチュエータユニット２１に対して、１つの圧力室群９を構成している。

図４に示すように、流路ユニット４の長手方向に等間隔に並ぶ圧力室１０の列が、流路ユニット４の短手方向に互いに平行に１６列配列されている。各圧力室列に含まれる圧力室１０の数は、アクチュエータユニット２１の外形形状に対応して、その長辺側から短辺側に向かって次第に少なくなるように配置されている。また、ノズル８もこの圧力室１０と同様の配置がされている。

図３及び図４に示すように、流路ユニット４内には、インク供給口５ｂに連なるマニホールド流路５と、このマニホールド流路５から分岐する副マニホールド流路（共通インク室）５ａが形成されている。副マニホールド流路５ａは、台形形状のアクチュエータユニット２１と対向する領域において、流路ユニット４の長手方向に延在している。流路ユニット４の上面では、複数の圧力室１０が副マニホールド流路５ａに沿って配列し、流路ユニット４の短手方向に互いに平行な１６列の圧力室列を構成している。長手方向に見たとき、各圧力室列は、１つおいて隣接する圧力室群９の対応する圧力室列と直線状に繋がっている。一方、反対側のインク吐出面では、複数のノズル８が圧力室１０と同様に配置されている。なお、図面を分かりやすくするために、図４においては、アクチュエータユニット２１が二点鎖線で描かれており、さらに、アクチュエータユニット２１の下方にあって破線で描くべき圧力室１０、アパーチャ１２が実線で描かれている。

次に、ヘッド本体１３の断面構造について説明する。図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。図５に示すように、ヘッド本体１３は、流路ユニット４とアクチュエータユニット２１とが貼り合わされたものである。流路ユニット４は、上から、キャビティプレート２２、ベースプレート２３、アパーチャプレート２４、サプライプレート２５、マニホールドプレート２６、２７、２８、カバープレート２９及びノズルプレート３０の、９枚の金属プレートが積層された積層構造を有する。これらの金属プレート２２〜３０にそれぞれ形成された孔（流路孔）により、流路ユニット４内に、副マニホールド流路５ａの出口からアパーチャ１２、圧力室１０を介してノズル８に至る、複数の個別インク流路３２が形成されている。このように流路ユニット４には、インク供給口５ｂからノズル８に至る、マニホールド流路５、マニホールド流路５から分岐した副マニホールド流路５ａ、及び、副マニホールド流路５ａからさらに分岐した個別インク流路３２からなるインク流路（第１インク流路）３３が形成されている。そして、アクチュエータユニット２１が圧力室１０の開口を塞ぐように流路ユニット４の上面に接着されている。

次に、アクチュエータユニット２１について説明する。図６は、アクチュエータユニットを示す図であり、（ａ）は部分断面図であり、（ｂ）は個別電極の平面図である。図６（ａ）に示すように、アクチュエータユニット２１は、それぞれの厚みが１５μｍ程度で同じになるように形成された３枚の圧電シート４１〜４３を含んでいる。これら圧電シート４１〜４３は、１つの圧力室群９を構成するすべての圧力室１０に跨って配置されるように連続した層状の平板（連続平板層）となっている。圧電シート４１〜４３が連続平板層として形成されているので、例えば、スクリーン印刷技術を用いることにより圧電シート４１上に個別電極３５を高密度に配置することが可能となっている。圧電シート４１〜４３は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミック材料からなるものである。

個別電極３５は、略１μｍの厚みで、図６（ｂ）に示すように、圧力室１０とほぼ相似である略菱形の平面形状を有している。略菱形の個別電極３５における鋭角部の一方は延出され、その先端には、略１６０μｍの径を有する円形のランド３６が設けられている。

最上層の圧電シート４１とその下方の圧電シート４２との間には、共通電極３４が配置されている。共通電極３４は、圧電シート４２の上面のほぼ全体に形成され、図示しない領域において接地されている。これにより、個別電極３５ごとに電位を制御することができるようになっている。

アクチュエータユニット２１は、いわゆるユニモルフタイプの構成となっており、個別電極３５に対応して個別のアクチュエータが多数作り込まれている。

次に、アクチュエータユニット２１の動作について説明する。アクチュエータユニット２１は、外部から吐出要求があると、ドライバＩＣ５２から駆動信号が供給される。各アクチュエータは、駆動信号が与えられると、圧力室１０側に凸となるように変形する。このとき、圧力室１０内のインクの圧力が上昇し、ノズル８からインクが吐出される。

次に、リザーバユニット９０について説明する。図７は、図１に示すリザーバユニット９０の縦断面図である。リザーバユニット９０は、図２及び図７に示すように、流路ユニット４の上面に接着剤としての紫外線硬化性樹脂からなる接着層２を介して接着された下部リザーバ９５と、下部リザーバ９５の上面に配置された樹脂製の上部リザーバ９１とがネジ止めされて構成されている。

下部リザーバ９５は、金属で形成されたリザーバベースプレート９２、リザーバプレート９３及びアンダープレート９４の３枚のプレートが互いに位置合わせされて積層されたものである。ここで、３枚のプレート９２〜９４は、流路ユニット４の長手方向と同じ方向に長手方向を有している。これら３枚のプレート９２〜９４の短手方向の長さは、図２に示すように、２つのサイドカバー５３間の距離よりも短くなっている。

リザーバベースプレート９２は、図７に示すように、リザーバプレート９３及びアンダープレート９４よりも厚みが分厚く形成されており、これら２枚のプレート９３，９４よりも強度が高くなっている。また、リザーバベースプレート９２は、図１及び図７に示すように、その長手方向に関してリザーバプレート９３及びアンダープレート９４よりも長く両側に延出している。一方、リザーバプレート９３及びアンダープレート９４は、その長手方向に関して、流路ユニット４を構成する９枚のプレート２２〜３０とほぼ同じ長さになっている。つまり、リザーバユニット９０及び流路ユニット４を構成する複数のプレートは、リザーバベースプレート９２を除いたほぼ同じ長さとなるプレートのグループと、これらプレートよりも長い、すなわち、最も長尺なリザーバベースプレート９２との２つのグループに分けられる。

リザーバベースプレート９２の長手方向両端部には、貫通孔９２ａが形成されている。このリザーバベースプレート９２は、貫通孔９２ａを介してインクジェットプリンタにネジで固定される。つまり、リザーバベースプレート９２は、インクジェットヘッド全体をプリンタに固定するための固定用プレートである。

リザーバベースプレート９２には、上部リザーバ９１内の後述するインク流路９６と、リザーバプレート９３に形成された後述するインク流路６２とを連通させる貫通孔（流路孔）６１が形成されている。リザーバプレート９３には、貫通孔６１及びアンダープレート９４に形成された後述する１０個の貫通孔６３に連通するインク流路６２となる孔（流路孔）が形成されている。アンダープレート９４には、平面視で、１０個のインク供給口５ｂに対向する位置に、それぞれ貫通孔（流路孔）６３が形成されている。また、アンダープレート９４には、その下面の貫通孔６３が形成されていない部分にその厚みが小さくなった凹部９４ａが形成されている。これにより、下部リザーバ９５を流路ユニット４に接着層２を介して接着したときに、凹部９４ａによって流路ユニット４と下部リザーバ９５との間に隙間が形成される。そして、この隙間にアクチュエータユニット２１が配置されている。

上部リザーバ９１には、その内部にインク流路９６が形成されている。インク流路９６は、図７の左上部に、上面が開口したインク供給部９６ａを有しており、このインク供給部９６ａの開口（インク供給口）からインクが供給される。また、インク流路９６の図７の下部には、リザーバベースプレート９２に沿って、ダンパフィルム１０１が設けられている。このダンパフィルム１０１は、リザーバユニット９０内のインクに伝わった振動を減衰するものである。そして、インク流路９６の途中部位であって、ダンパフィルム１０１と対向する領域には、フィルタ９７が設けられている。このため、インク供給部９６ａから供給されたインクは、フィルタ９７によって混入した異物が取り除かれ、下部リザーバ９５に流れ込む。

このようにリザーバユニット９０は、上部リザーバ９１に形成されたインク流路９６と、下部リザーバ９５に形成された、貫通孔６１、インク流路６２及び貫通孔６３からなるインクリザーバ９０ａとを有しており、インク供給口（開口）に供給されたインクを、貫通孔６３を介してインク供給口５ｂに分配する。

続いて、インクジェットヘッド１の製造方法について、以下に説明する。図８は、インクジェットヘッド１の製造工程のフロー図である。図９は、本発明の第１実施形態によるインクジェットヘッド１の製造工程を経時的に示した図である。

インクジェットヘッド１を製造するには、流路ユニット４、アクチュエータユニット２１及びリザーバユニット９０などの部品を別々に作成し、それから各部品を組み付ける。本実施の形態では、アクチュエータユニット２１が積層された流路ユニット４とリザーバユニット９０とを、ステップ１８で説明するような治具を用いて組み付ける点に特徴がある。まず、流路ユニット４の製造工程から説明する。流路ユニット４を作製するには、図８のステップ１（Ｓ１）において、これを構成する各プレート２２〜３０に、パターニングされたフォトレジストをマスクとしたエッチングを施して、図５に示すような孔（流路孔）を各プレート２２〜３０に形成する（流路孔形成工程）。

次に、ステップ２（Ｓ２）において、ノズルプレート３０を除く各プレート２２〜２９の下面（ノズルプレート３０側の面）にエポキシ系の熱硬化性接着剤を塗布する（接着剤塗布工程）。そして、ステップ３（Ｓ３）において、９枚のプレート２２〜３０を、マニホールド流路５、副マニホールド流路５ａ及び個別インク流路３２が形成されるように、つまりインク流路３３が形成されるように積層する（流路ユニット積層工程）。

次に、ステップ４（Ｓ４）において、ステップ３で形成された９枚のプレート２２〜３０からなる流路ユニット前躯体（積層体）を、熱硬化性接着剤の硬化温度以上の温度に加熱しつつ加圧する。これによって、熱硬化性接着剤が硬化して９枚のプレート２２〜３０が互いに接合され、図５に示すような流路ユニット４の作製が完了する（流路ユニット形成工程）。

アクチュエータユニット２１を作製するには、まず、ステップ５（Ｓ５）において、圧電セラミックスのグリーンシートを複数用意する。グリーンシートは、予め焼成による収縮量を見込んで整形される。そのうちの一部のグリーンシート上に、導電性ペーストを共通電極３４のパターンにスクリーン印刷する。そして、治具を用いてグリーンシート同士を位置合わせしつつ、導電性ペーストが印刷されていないグリーンシートの下に、共通電極３４のパターンで導電性ペーストが印刷されたグリーンシートを重ね合わせ、さらにその下に、導電性ペーストが印刷されていないグリーンシートを１枚重ね合わせる。

そして、ステップ６（Ｓ６）において、ステップ５で得られた積層体を公知のセラミックスと同様に脱脂し、さらに所定の温度で焼成する。これにより、３枚のグリーンシートが圧電シート４１〜４３となり、導電性ペーストが共通電極３４となる。その後、最上層にある圧電シート４１上に、導電性ペーストを個別電極３５のパターンにスクリーン印刷する。さらに、導電性ペーストを焼成して、圧電シート４１上に個別電極３５を形成する。しかる後、ガラスフリットを含む金を、個別電極３５の延出部表面上に印刷して、ランド３６を形成する。このようにして、図６に描かれたようなアクチュエータユニット２１の作製が完了する。

リザーバユニット９０を作製するには、まず、ステップ７（Ｓ７）において、上部リザーバ９１を作製する。上部リザーバ９１を作製するには、公知の射出成形法によって上部リザーバ９１の樹脂部材を形成後、フィルタ９７及びダンパフィルム１０１を所定箇所に貼り付け、上部リザーバ９１を形成する。

次に、ステップ８（Ｓ８）において、下部リザーバ９５を作製する。下部リザーバ９５を作製するには、これを構成する３枚のプレート９２〜９４に、パターニングされたフォトレジストをマスクとしたエッチングを施して、図７に示すような孔及び凹部９４ａを形成する（流路孔形成工程）。なお、各プレート９２〜９４における孔の形成には、プレス加工を用いてもよい。

次に、ステップ９（Ｓ９）において、アンダープレート９４を除く２枚のプレート９２，９３の下面にエポキシ系の熱硬化性接着剤を塗布する（接着剤塗布工程）。このとき、リザーバベースプレート９２の両端部であってリザーバプレート９３と対向しない領域には、熱硬化性接着剤を塗布せず、それ以外の下面部分に熱硬化性接着剤を塗布する。この両端部の領域は、インクジェットヘッド１を装置本体に取り付ける取り付け面となり、インク吐出面の配設位置に関する基準面である。この両端部が、後述の治具（当接部：第２の面）に当接することになる。そして、ステップ１０（Ｓ１０）において、３枚のプレート９２〜９４を、インクリザーバ９０ａが形成されるように積層する（リザーバユニット積層工程）。

次に、ステップ１１（Ｓ１１）において、ステップ１０で形成された３枚のプレート９２〜９４からなる下部リザーバ前躯体（積層体）を、熱硬化性接着剤の硬化温度以上の温度に加熱しつつ加圧する。これによって、熱硬化性接着剤が硬化して３枚のプレート９２〜９４が互いに接合され、図７に示すような下部リザーバ９５の作製が完了する。このとき、リザーバベースプレート９２は、すべてのプレート材の中で一番厚く、高剛性であって、外力によって変形しにくい。そのため、２枚のプレート９３，９４がリザーバベースプレート９２に倣って接合されるので、下部リザーバ９５を構成する３枚のプレートがほとんど反らない下部リザーバ９５となる。そして、インクリザーバ９０ａとインク流路９６とが連通するように、下部リザーバ９５の上面上に上部リザーバ９１を配置し、上部リザーバ９１と下部リザーバ９５とをネジで固定する。こうして、リザーバユニット９０が完成する（リザーバユニット形成工程）。

変形例として、上部リザーバ９１の樹脂部材及びフィルム１０１の耐熱温度が、熱硬化性接着剤の硬化温度よりも高い場合、下部リザーバ前躯体に上部リザーバ９１をネジで固定してから下部リザーバ前躯体を加熱しつつ加圧して、熱硬化性接着剤を硬化させてもよい。このような変形例であっても、ステップ１１と同様に、リザーバユニット９０が製造される。

なお、上述したステップ１〜ステップ４の流路ユニット作製工程、ステップ５〜ステップ６のアクチュエータユニット作製工程、及び、ステップ７〜ステップ１１のリザーバユニット作製工程は、いずれも独立して行われるものであるため、いずれを先に行ってもよいし、並行して行ってもよい。

次に、ステップ１２（Ｓ１２）において、ステップ４で得られた流路ユニット４の上面であってアクチュエータユニット２１が貼り付けられる領域にエポキシ系の熱硬化性接着剤を塗布する。本実施の形態では、バーコータで接着剤を塗布しているが、転写法による塗布を行ってもよい。

次に、ステップ１３（Ｓ１３）において、流路ユニット４に塗布された熱硬化性接着剤層上に、アクチュエータユニット２１を載置する。このとき、各アクチュエータユニット２１は、個別電極３５と圧力室１０とが対向するように流路ユニット４に対して位置決めされる。この位置決めは、予め作製工程（ステップ１〜ステップ６）において流路ユニット４及びアクチュエータユニット２１に形成された位置決めマーク（図示せず）に基づいて行われる。

次に、ステップ１４（Ｓ１４）において、ステップ１３で積層された流路ユニット４とアクチュエータユニット２１との積層体、すなわち、ヘッド本体前躯体を、熱硬化性接着剤の硬化温度以上の温度に加熱しつつ加圧する。そして、ステップ１５（Ｓ１５）において、積層体を自然冷却する。次に、ステップ１６（Ｓ１６）において、アクチュエータユニット２１のランド３６とドライバＩＣ５２が実装されたＦＰＣ５０の配線とを接合する。こうして、流路ユニット４とアクチュエータユニット２１とで構成されたヘッド本体１３が完成する。この段階で、ノズルプレート３０を含むヘッド本体１３と、リザーバベースプレート（固定用プレート）９２を含むリザーバユニット９０とが準備される。

次に、ステップ１７（Ｓ１７）において、リザーバユニット９０の下面（流路ユニット４の上面と対向する面であって凹部９４ａが形成されていない部分）に紫外線硬化性樹脂を所定厚みとなるように塗布する（塗布工程）。紫外線硬化性樹脂は、各種のＵＶ硬化樹脂から選択可能であり、ＵＶ光のエネルギーによって架橋硬化する。また、紫外線硬化性樹脂は、ステップ２、ステップ９及びステップ１２で塗布された熱硬化性接着剤よりも粘性が高く、所定厚みに盛ることが可能なものである。

ここで、後述のステップ１８（Ｓ１８）において用いられる治具１０５について説明する。治具１０５は、図９（ａ）に示すように、インク吐出面４ａと平行な平面（第１の面）１０６ａを有しインク吐出面４ａを支持する支持部１０６と、平面視で支持部１０６の外側であってリザーバベースプレート９２の長手方向両端部と対向する位置に形成された一対の壁（当接部）１０７とを有している。この支持部１０６は一対の壁１０７に両側から挟まれて、断面が凹形状となっている。平面１０６ａは、平面視においてインク吐出面４ａよりも一回り大きな形状となっている。一対の壁１０７の上面（第２の面）１０７ａは、平面１０６ａと平行であって、平面１０６ａから平面１０６ａに対して垂直な方向（上方）に所定距離Ｔだけ突出した（離隔した）位置に形成されている。この所定距離Ｔは、流路ユニット４を構成する９枚のプレート２２〜３０の厚み、リザーバベースプレート９２を除く下部リザーバ９５を構成する２枚のプレート９３，９４の厚み及び各プレート間の熱硬化性接着剤の厚みなどを合計した距離となっている。

そして、ステップ１８において、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、治具１０５の支持部１０６の平面１０６ａと流路ユニット４のインク吐出面４ａとが当接するように、支持部１０６の平面１０６ａ上にヘッド本体１３を載置する。そして、アンダープレート９４に形成された貫通孔６３と流路ユニット４のインク供給口５ｂとが連通するように、且つ、リザーバベースプレート９２の長手方向両端部と壁１０７の上面１０７ａとが対向するように、リザーバユニット９０をヘッド本体１３及び治具１０５に対して位置決めしつつ、流路ユニット４の上面上にリザーバユニット９０を積層する（積層工程）。なお、流路ユニット４とリザーバユニット９０との間に介在する紫外線硬化樹脂は、その粘度よっては、リザーバユニット９０が上から積層されてもその厚みが変化してリザーバベースプレート９２と治具とが接するまでに時間がかかることがある。そのため、図９（ｂ）に示すように、リザーバベースプレート９２の下面と治具の上面１０７ａとの間に僅かな隙間が生じることがある。

次に、ステップ１９（Ｓ１９）において、図９（ｃ）に示すように、リザーバベースプレート９２の長手方向両端部の下面を壁１０７の上面１０７ａに当接するように、ヘッド本体１３とリザーバユニット９０とからなる積層体９９を治具１０５に近づく方向（下方）に押圧する。このとき、積層体９９は治具１０５側に押圧されているので、ステップ１８で平面１０６ａに当接したインク吐出面４ａはそのまま当接した状態が保たれる。また、このときの押圧によって、所定厚みに盛られた紫外線硬化性樹脂の厚みが減少し、リザーバベースプレート９２の長手方向両端部の下面が上面１０７ａに当接する。この状態で、図示しないＵＶ光照射器から紫外線硬化性樹脂に向かってＵＶ光を照射し、紫外線硬化性樹脂を硬化させる（硬化工程）。こうして、厚みが減少した紫外線硬化性樹脂が硬化することで、リザーバユニット９０と流路ユニット４とを接合する接着層２が形成され、治具１０５の平面１０６ａから上面１０７ａまでの所定距離Ｔとリザーバベースプレート９２の下面からインク吐出面４ａまでの距離とがほぼ同じ距離となる、リザーバユニット９０及びヘッド本体１３からなる積層体９９の形成が完了する。

しかる後、ＦＰＣ５０と制御基板５４とをコネクタ５４ａを介して電気的に接続し、流路ユニット４とでリザーバユニット９０及びアクチュエータユニット２１とを取り囲むようにサイドカバー５３及びヘッドカバー５５を組み付け工程を経ることによって、上述したインクジェットヘッド１が完成する。

以上のような本実施形態によるインクジェットヘッド１の製造方法によると、ステップ１８の積層工程においては、流路ユニット４の上面上に紫外線硬化性樹脂を介してリザーバユニット９０を積層し積層体９９を形成している。そして、ステップ１９の硬化工程において、リザーバベースプレート９２の両端が上面１０７ａと、インク吐出面４ａが平面１０６ａと当接した状態で紫外線硬化性樹脂（接着層２）を硬化させるので、リザーバベースプレート９２の下面からインク吐出面４ａまでの距離が、治具１０５の所定距離Ｔとほぼ同じ距離となる。したがって、同じ治具１０５で形成されたインクジェットヘッド１において、固定用プレートであるリザーバベースプレート９２からインク吐出面４ａまでの距離がインクジェットヘッド１の間で均一化される。その結果、インクジェットヘッド２をリザーバベースプレート９２を介してプリンタなどの記録装置に取り付けたときに、その取付位置からインク吐出面４ａまでの距離がインクジェットヘッド毎にばらつかず、得られる印字品質が安定する。

また、リザーバユニット９０と流路ユニット４とを個別に形成した後、リザーバユニット９０と流路ユニット４とを積層して積層体９９を構成しているので、リザーバユニット９０及び流路ユニット４を構成する複数のプレートを一度に積層して積層体９９と同様な積層体を構成する場合に比べて、その取り扱いが容易になる。

また、リザーバユニット９０の下面に紫外線硬化性樹脂が塗布された後、流路ユニット４の上面に紫外線硬化性樹脂を介してリザーバユニット９０が配置されている。このように、リザーバユニット９０及び流路ユニット４を個別に形成し、それぞれを積層してインクジェットヘッド１を製造する場合においても、製造されたインクジェットヘッド１の固定用プレートであるリザーバベースプレート９２からインク吐出面４ａまでの距離がインクジェットヘッド毎にばらつきにくくなる。

続いて、本発明の第２実施形態によるインクジェットヘッドの製造方法について以下に説明する。図１０は、本発明の第２実施形態によるインクジェットヘッドの製造工程のフロー図である。なお、上述した第１実施形態と同様なものについては、同符号を示し説明を省略する。

本実施形態におけるインクジェットヘッドの製造方法においては、リザーバユニット９０とヘッド本体１３とを接着するのに、第１実施形態で採用した紫外線硬化性樹脂に替えて熱硬化性樹脂を採用し、流路ユニット４を構成する９枚のプレート間、下部リザーバ９５を構成する３枚のプレート９２〜９４間、及び、流路ユニット４とアクチュエータユニット２１との間の熱硬化性接着剤を硬化させるときに、熱硬化性樹脂も同時に硬化させる。以下、図１０を参照しつつ具体的に説明する。

本実施形態におけるインクジェットヘッドを製造するには、図１０に示すように、第１実施形態のステップ１〜ステップ３と同じステップ１（Ｆ１）〜ステップ３（Ｆ３）を行う。こうして、９枚のプレート２２〜３０からなる流路ユニット前躯体が形成される。次に、第１実施形態のステップ５〜ステップ６と同じステップ４（Ｆ４）〜ステップ５（Ｆ５）を行い、アクチュエータユニット２１を作製する。

次に、第１実施形態のステップ８〜ステップ１０と同じステップ６（Ｆ６）〜ステップ８（Ｆ８）を行う。こうして、３枚のプレート９２〜９４からなる下部リザーバ前躯体が形成される。

次に、第１実施形態のステップ１２〜ステップ１３とほぼ同様なステップ９（Ｆ９）〜ステップ１０（Ｆ１０）を行う。つまり、流路ユニット前躯体の上面であってアクチュエータユニット２１が貼り付けられる領域にエポキシ系の熱硬化性接着剤を塗布した後、その熱硬化性接着剤層上に、第１実施形態と同様に位置決めしてアクチュエータユニット２１を載置し、ヘッド本体前躯体を形成する。

次に、第１実施形態のステップ１６〜ステップ１７と同様なステップ１１（Ｆ１１）〜ステップ１２（Ｆ１２）を行う。つまり、アクチュエータユニット２１のランド３６とドライバＩＣ５２が実装されたＦＰＣ５０の配線とを接合した後、下部リザーバ前躯体の下面（キャビティプレート２２の上面と対向する面であって凹部９４ａが形成されていない部分）に熱硬化性樹脂を所定厚みとなるように塗布する（塗布工程）。この熱硬化性樹脂は、各種の熱硬化樹脂からなるものであり、硬化温度以上に加熱されることによって硬化する。また、熱硬化性樹脂も第１実施形態の紫外線硬化性樹脂と同様に、ステップ２、ステップ７及びステップ９で塗布された熱硬化性接着剤よりも粘性が高く、所定厚みに盛ることが可能なものである。なお、ステップ２、ステップ７及びステップ９で塗布された熱硬化性接着剤は熱硬化性樹脂に替えてもよい。

次に、ステップ１３（Ｆ１３）において、第１実施形態と同様の治具１０５を用いて、治具１０５の支持部１０６の平面１０６ａとヘッド本体前躯体の下面（インク吐出面４ａ）とが当接するように、支持部１０６の平面１０６ａ上にヘッド本体前躯体を載置する。そして、アンダープレート９４に形成された貫通孔６３とキャビティプレート２２のインク供給口５ｂとが連通するように、且つ、リザーバベースプレート９２の長手方向両端部が壁１０７の上面１０７ａと対向するように、下部リザーバ前躯体をヘッド本体前躯体及び治具１０５に対して位置決めしつつ、ヘッド本体前躯体のキャビティプレート２２の上面上に熱硬化性樹脂を介して下部リザーバ前躯体を積層する（積層工程）。このときにおいても、用いる熱硬化性樹脂の粘度によっては、時間を置かないと、リザーバベースプレート９２の長手方向両端部と上面１０６ａとが接触しないことがある。

次に、ステップ１４（Ｆ１４）において、リザーバベースプレート９２の長手方向両端部の下面を壁１０７の上面１０７ａに当接するように、ステップ１３で形成された積層体（すなわち、ヘッド本体前躯体と下部リザーバ前躯体とが積層したもの）を治具１０５に近づく方向（下方）に押圧する。このとき、積層体は治具１０５側に押圧されているので、ステップ１３で平面１０６ａと当接したインク吐出面４ａはそのまま当接した状態が保たれる。また、このときの押圧によって、所定厚みに盛られた熱硬化性樹脂の厚みが減少し、リザーバベースプレート９２の長手方向両端部の下面が上面１０７ａに当接する。この状態で、ステップ１３で形成された積層体を加熱し、熱硬化性樹脂を硬化させる（硬化工程）。こうして、厚みが減少した熱硬化性樹脂が硬化することで、第１実施形態の接着層２と同様な接着層が形成され、治具１０５の平面１０６ａから上面１０７ａまでの所定距離Ｔとリザーバベースプレート９２の下面からインク吐出面４ａまでの距離とがほぼ同じ距離となる、ヘッド本体１３と下部リザーバ９５とからなる積層体の形成が完了する。なお、このステップ１４の加熱によって各プレート間の熱硬化性接着剤も硬化するため、ヘッド本体前躯体がヘッド本体１３となり、下部リザーバ前躯体が下部リザーバ９５となる。

次に、第１実施形態のステップ７と同様なステップ１５（Ｆ１５）を行い、上部リザーバ９１を形成する。そして、ステップ１６（Ｆ１６）において、インクリザーバ９０ａとインク流路９６とが連通するように、ステップ１４で形成された下部リザーバ９５の上面上に上部リザーバ９１を配置し、上部リザーバ９１と下部リザーバ９５とをネジで固定する。こうして、ヘッド本体１３とリザーバユニット９０からなる積層体の形成が完了する。

しかる後、ＦＰＣ５０と制御基板５４とをコネクタ５４ａを介して電気的に接続し、流路ユニット４とでリザーバユニット９０及びアクチュエータユニット２１とを取り囲むようにサイドカバー５３及びヘッドカバー５５を組み付け工程を経ることによって、本実施形態によるインクジェットヘッドが完成する。

以上のような本実施形態によるインクジェットヘッドの製造方法によると、ステップ１４の硬化工程でインクジェットヘッドを構成する複数のプレートを一度に硬化させて接合することが可能になり、第１実施形態に比べてインクジェットヘッドの製造工程を短縮することができる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、上述した各実施形態においては、リザーバベースプレート９２からインク吐出面４ａまでの高さ方向に関する距離を所定距離Ｔとなるように、流路ユニット４とリザーバユニット９０との間に所定厚みの紫外線硬化及び熱硬化性樹脂を塗布していたが、これらキャビティプレート２２及びアンダープレート９４間以外のプレート間に接着層を形成する紫外線硬化又は熱硬化性樹脂を塗布していてもよい。なお、リザーバベースプレート９２とリザーバプレート９３間、及び、リザーバプレート９３とアンダープレート９４間に紫外線硬化又は熱硬化性樹脂を塗布する場合、流路ユニット４を構成する９枚のプレート間に紫外線硬化又は熱硬化性樹脂を塗布する場合と比べて、紫外線硬化又は熱硬化性樹脂の塗布作業が容易になる。これは、９枚のプレート２２〜３０にそれぞれ形成された複数の孔よりも少ない数の孔が３枚のプレート９２〜９４にそれぞれ形成されており、その塗布領域における形状が３枚のプレート９２〜９４の方が単純となっているからである。この点に関しては上述の各実施形態においても同様である。さらに、リザーバユニット９０のインクリザーバ９０ａを構成する貫通孔は、複数の個別インク流路３２を構成する複数の孔よりも大きいため、塗布された紫外線硬化又は熱硬化性樹脂が押圧時にインクリザーバ９０ａ側にはみ出して一部を塞ぐようなことがほとんどない。

また、流路ユニット４とリザーバユニット９０との間に配置する紫外線硬化樹脂や熱硬化性樹脂は、他の部位に用いる樹脂より粘度を高くしていたが、所定の厚さが塗布できる範囲で低くしてもよく、他の部位に用いるものと同じであってもよい。このときには、部位に対応して異なる樹脂材を用いる必要がなくなり、コスト的なメリットがある。また、ステップ１８（Ｓ１８）、ステップ１３（Ｆ１３）において、リザーバユニット９０の自重によって、直ちにリザーバベースプレート９２の両端部下面と上面１０７ａとが当接することになり、ステップ１９（Ｓ１９）、ステップ１４（Ｆ１４）では、単に樹脂材の硬化処理（紫外線照射あるいは加熱）を施せばよい。

本発明の第１実施形態によるインクジェットヘッドの製造方法によって製造されたインクジェットヘッドの側面図である。 図１に示すII−II線に沿った断面図である。 図２のヘッド本体の平面図である。 図３中の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。 図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。 アクチュエータユニットを示す図であり、（ａ）は部分断面図であり、（ｂ）は個別電極の平面図である。 図１に示すリザーバユニットの縦断面図である。 インクジェットヘッドの製造工程のフロー図である。 本発明の第１実施形態によるインクジェットヘッドの製造工程を経時的に示した図である。 本発明の第２実施形態によるインクジェットヘッドの製造工程のフロー図である。

符号の説明

１ インクジェットヘッド
２ 接着層（紫外線硬化性樹脂）
４ 流路ユニット
４ａ インク吐出面
５ｂ インク供給口
８ ノズル
１０ 圧力室
２１ アクチュエータユニット
２２ キャビティプレート
２３ ベースプレート
２４ アパーチャプレート
２５ サプライプレート
２６〜２８ マニホールドプレート
２９ カバープレート
３０ ノズルプレート
３２ 個別インク流路
３３ インク流路（第１インク流路）
９０ リザーバユニット
９０ａ インクリザーバ（第２インク流路）
９２ リザーバベースプレート（固定用プレート）
９３ リザーバプレート
９４ アンダープレート
１０５ 治具
１０６ 支持部
１０６ａ 平面（第１の面）
１０７ 壁（当接部）
１０７ａ 上面（第２の面）

Claims (5)

1. インク吐出面を有するノズルプレートを含む複数のプレートが積層された積層構造体であって、内部にインク供給口から前記インク吐出面に形成されたノズルに至るインク流路を有するインクジェットヘッドの製造方法において、
   前記複数のプレートのそれぞれに、前記インク流路を構成する一又は複数の流路孔を形成する流路孔形成工程と、
   前記流路孔形成工程で前記流路孔が形成された前記複数のプレートのうち少なくとも１枚のプレート上に接着剤を塗布する塗布工程と、
   前記インク吐出面と当接する第１の面を有する支持部と、前記第１の面と垂直な方向から前記第１の面を見る平面視で前記支持部の外側において前記第１の面と垂直な方向に所定距離突出し、且つ前記第１の面と平行な第２の面が形成された当接部とを含む治具を用いて、前記塗布工程で前記接着剤が塗布された前記プレートを含む複数のプレートを、前記第１の面と前記ノズルプレートの前記インク吐出面とが当接しつつ前記第２の面と前記複数のプレートのうちで最も長尺な固定用プレートとが対向するように積層する積層工程と、
   前記積層工程で積層された積層体の前記ノズルプレート及び前記固定用プレートを前記第１及び第２の面にそれぞれ当接させた状態で、前記接着剤を硬化させる硬化工程とを備えており、
   前記塗布工程において、前記接着剤を、前記固定用プレートから前記ノズルプレートまでにあるいずれか２枚のプレートの間に配置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。
2. 前記接着剤が熱硬化性樹脂であり、
   前記流路孔形成工程後であって前記積層工程前には、前記流路孔が形成された前記複数のプレートに熱硬化性接着剤を塗布する接着剤塗布工程をさらに備えており、
   前記硬化工程において、前記接着剤塗布工程で塗布された前記熱硬化性接着剤及び前記塗布工程で塗布された前記熱硬化性樹脂を硬化させることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
3. 前記インクジェットヘッドが、
   複数の前記プレートが互いに積層されて構成されており、共通インク室と、前記共通インク室の出口から一表面に開口する圧力室を経て前記一表面とは反対側の前記インク吐出面の前記ノズルに至る個別インク流路とを含む第１インク流路が形成された流路ユニットと、
   複数の前記プレートが互いに積層されて構成されており、前記流路ユニットの前記一表面に固定され、且つ前記インク供給口と前記第１インク流路とを繋ぐ第２インク流路が形成されたリザーバユニットとを有し、
   前記固定用プレートが、前記リザーバユニットを構成する前記複数のプレートに含まれており、当該複数のプレートのうち最も厚みが分厚いプレートであり、
   前記流路孔形成工程後であって前記積層工程前には、
   前記流路孔が形成された前記リザーバユニットを構成する前記複数のプレート及び前記流路孔が形成された前記流路ユニットを構成する前記複数のプレートに熱硬化性接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、
   前記接着剤塗布工程で前記熱硬化性接着剤が塗布された前記リザーバユニットを構成する前記複数のプレートを、前記第２インク流路が形成されるように積層するリザーバユニット積層工程と、
   前記リザーバユニット積層工程で形成された積層体を加圧しつつ加熱して、前記熱硬化性接着剤を硬化させることにより前記リザーバユニットを形成するリザーバユニット形成工程と、
   前記接着剤塗布工程で前記熱硬化性接着剤が塗布された前記流路ユニットを構成する前記複数のプレートを、前記第１インク流路が形成されるように積層する流路ユニット積層工程と、
   前記流路ユニット積層工程で形成された積層体を加圧しつつ加熱して、前記熱硬化性接着剤を硬化させることにより前記流路ユニットを形成する流路ユニット形成工程とをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
4. 前記積層工程において、前記リザーバユニット形成工程で形成された前記リザーバユニットを、前記第１インク流路と前記第２インク流路とが互いに連通するように、前記流路ユニット形成工程で形成された前記流路ユニットの前記一表面に積層することを特徴とする請求項３に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
5. 前記塗布工程において、前記接着剤を、前記リザーバユニットを構成する前記複数のプレートのうち、前記流路ユニットの前記一表面に積層される前記プレートの前記一表面と対向する面に塗布することを特徴とする請求項４に記載のインクジェットヘッドの製造方法。

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