CN1626352A - 喷墨头的制造方法及喷墨头 - Google Patents

Abstract

一种喷墨头的制造方法，使从喷嘴的墨水喷出速度的偏差减小。在流路单元(4)上形成热固化温度为80℃以上的热固化性粘接剂，在它之上定位并放置热膨胀系数比流路单元(4)小的作动单元(21)。其次，把包含流路单元(4)及作动单元(21)的层叠体(93)配置在加压加热装置(102)的下夹具(103)上。在热固化性粘接剂层(91)固化之前，在流路单元(4)及作动单元(21)由于热膨胀而达到了在120℃处的最大尺寸的状态下，使下夹具(103)上升，开始对层叠体(93)加压。从热固化性粘接层(91)发生固化开始，解除加在层叠体(93)上的压力，在此状态下进行自然冷却。

Description

喷墨头的制造方法及喷墨头

技术领域

本发明涉及使热膨胀系数不同的2个单元叠合后的喷墨头的制造方法及喷墨头。

背景技术

专利文献1记载了使形成了多个包含喷嘴及压力室的墨水流路的流路单元和具有跨越多个压力室的尺寸的作动单元叠合后的喷墨头。作动单元包含作为绝缘体的多个压电陶瓷片。这些压电陶瓷片有几片被配置在其两侧的电极夹着。被压电陶瓷片的电极夹着的部分在制造过程中被施加高电压，成为极化了的活性部。在作动单元中，活性部按每个压力室形成。如果位于活性部两侧的2个电极为不同的电位的话，活性部就在片的厚度方向伸长。随之，压力室的容积减少，压力就加在压力室内的墨水上，从而就会从与压力室连通的喷嘴喷出墨水。在这种喷墨头中，压电陶瓷片具有跨越多个压力室的尺寸，因而能够在压电陶瓷片上高密度地配置多个电极。因此，能够与各电极对着，高密度地配置压力室，实现高分辨率印刷。

各活性部与位于其两侧的电极一起构成电容器。对于活性部，静电容越大其伸缩量就越大。因此，活性部的静电容越大，从对应的喷嘴的墨水喷出速度就越快。

在上述的喷墨头中，流路单元和作动单元一般由粘接剂粘接。作为粘接剂，根据耐墨水性好、固化时间短以及因粘接前的粘度低而固化后的厚度的偏差小等理由，现状是采用热固化性粘接剂。

专利文献1：特开2003-237078号公报(图1～图4)

本发明者发现，在用热固化性粘接剂使2个单元叠合的上述喷墨头中，喷嘴对着作动单元内的不同地点，从喷嘴的墨水喷出速度也不同。对此，参照图12及图13进行说明。图12是专利文献1中记载的喷墨头所包含的作动单元的俯视图。作动单元201，平面形状为梯形，具有重心202。作为本发明者发现的在作动单元内的不同地点从喷嘴的墨水喷出速度也不同的现象的一例，从喷嘴的墨水喷出速度，依赖于到作动单元201中喷嘴对着的地点的重心202的距离。具体而言，从喷嘴的墨水喷出速度，随着作动单元201中喷嘴对着的地点的重心202的距离变长而变慢。图13是把它作为到作动单元的重心202的距离和在粘接前后的各活性部的静电容量的变化率的关系而绘出的曲线图。如图13绘出的曲线210所示，静电容量的变化率随着到重心202的距离变长而减少。这种墨水喷出速度的偏差会使被印刷的图像的画质劣化。

发明内容

对此，本发明的主要的目的是使从喷嘴的墨水喷出速度的偏差减小。

本发明者深刻研究的结果发现，上述墨水喷出速度的地点依赖性是由于流路单元和作动单元的热膨胀系数的不同而产生的。以下，对本发明者发现的、墨水喷出速度的地点依赖性产生的原因进行说明。

一般而言，流路单元由耐墨水性及加工性的面，例如由诸如SUS430的金属材料形成。而作动单元则做成以热膨胀系数比流路单元小得多的压电陶瓷片为主的部件。还有，在粘接流路单元和作动单元时，为了保持热固化性粘接剂的厚度恒定，必须用一对按压部件夹持流路单元及作动单元，在它们互相押压的方向加上压力。此时，现状是，在流路单元及作动单元上加了压力的状态下，把它们升温到热固化性粘接剂的固化温度以上的温度，在热固化性粘接剂固化之后再解除这些压力。即，升温时，成为作动单元在大的压力下被束缚在流路单元中的状态。此时，对于作动单元，并不是整体均均匀地受到压力，因而在作动单元内的不同位置，束缚力就会产生偏差。作动单元的面积越大，该偏差就变得越显著。因此，含有热膨胀系数比流路单元的小得多的压电陶瓷片的作动单元，在以大的压力束缚了的地点(例如，靠近作动单元的重心的地点)，被流路单元拉扯而在面方向较大地延伸，该大的压力使得两者的伸长量的差难以作为沿着两者的界面的错动而释放。另一方面，在以小压力束缚的地点，由于产生沿着两者的界面的错动，因而作动单元按照自己的热膨胀系数而较小地伸长。

在热固化性粘接剂固化后的温度下降时，由于流路单元和作动单元由固化了的热固化性粘接剂成了不产生错动的状态，因而两者尽管热膨胀系数不同，也会按相同的长度缩小。另一方面，如上所述，作动单元升温时的伸长量在大的压力束缚了的地点就大，因此，回到常温后，加在作动单元上的压缩应力，在大的压力束缚了的地点就小。换言之，升温时小压力束缚的地点，回到常温后被流路单元拉扯而企图进行较大的收缩，因而形成了大的压缩应力。由于这种压缩应力随地点而不同，因而活性部的静电容量也随地点而不同。静电容量按照介电系数、电极面积和厚度来确定，不过，压缩应力不同，厚度就会不同。结果，位于与1个作动单元对着的范围内的多个喷嘴的墨水喷出速度就会产生偏差。

本发明是根据本发明者获得的上述认识而完成的喷墨头的制造方法，具有：制作形成了多个经压力室而到达喷出墨水的喷嘴的墨水流路的流路单元的工序；制作包含热膨胀系数与上述流路单元不同且具有跨越多个上述压力室的尺寸的压电陶瓷片而构成，给出上述压力室内的墨水喷出能量的作动单元的工序；以热固化性粘接剂为中介使上述流路单元和上述作动单元叠合的工序；把上述流路单元及上述作动单元加热至上述热固化性粘接剂的固化温度以上的规定温度的工序；在上述热固化性粘接剂固化之前，在上述流路单元及上述作动单元由于热膨胀而达到了在上述规定温度处的最大尺寸的状态下，对上述流路单元及上述作动单元，以热固化性粘接剂为中介，施加互相挤压的方向的压力的工序；以及，在上述热固化性粘接剂固化后，解除施加在上述流路单元及上述作动单元上的压力的工序。

这样，在作动单元上，粘接后回到常温的状态时，不管什么地点，都会施加大致均等大小的压缩应力。因此，就能够减小设置在作动单元内不同位置的喷嘴的墨水喷出速度的偏差。因此，就能够提高作动单元的制造成品率。

本发明的喷墨头的制造方法，还可以具有：在解除上述压力的工序之后，从上述规定温度对上述流路单元及上述作动单元进行冷却的工序。

本发明中，在上述加热的工序中，也可以让上述流路单元和上述作动单元的层叠体与预先达到了上述规定温度的物质进行接触。这样，由于能很快地使作动单元及流路单元升温，因而能够增加从流路单元及作动单元达到在规定温度处的最大尺寸起，至热固化性粘接剂进行固化为止的时间。因此，开始增加压力的时刻就会有足够的余量，制造就会变得容易。

本发明中，在施加上述压力的工序中，也可以由一对上述加热夹具夹持上述层叠体来对上述层叠体施加压力。这样，由于流路单元及作动单元的加热和加压兼用一对加热夹具，因而能够简化喷墨头的制造所需要的设备。

在本发明中，上述叠合的工序可以包括把上述热固化性粘接剂转印到上述流路单元上的工序和按规定的位置关系对上述流路单元及上述作动单元进行定位的工序。

在本发明中，上述流路单元可以由多个上述压力室排列成矩阵状而构成。在这种情况下更能够发挥上述本发明的效果。

附图说明

图1是本发明的一实施方式所制造的喷墨头的外观透视图。

图2是图1所示的喷墨头的剖视图。

图3是图1所示的喷墨头所包含的喷头本体的俯视图。

图4是图3的一点点划线所包围的区域的放大图。

图5是与图3所示的喷头本体的压力室对应的局部剖视图。

图6是在图3中描绘的作动单元上形成的独立电极的俯视图。

图7是图3中描绘的作动单元的局部剖视图。

图8是本发明的一实施方式的喷墨头的制造工序图。

图9是对图1所示的喷墨头1按制造工序描绘的侧视图。

图10表示从加热开始时刻起的、作动单元的温度变化及热固化性粘接剂层的粘度指数的变化的情况。

图11是对于图1所示的喷墨头，对到作动单元的重心的距离和粘接前后的各活性部的静电容量的变化率的关系进行描绘的曲线图。

图12是专利文献1记载的喷墨头所包含的作动单元的俯视图。

图13是对于专利文献1记载的喷墨头，对到作动单元的重心的距离和粘接前后的各活性部的静电容量的变化率的关系进行描绘的曲线图。

图14是表示喷墨头根据专利文献1而制成时的粘接前后的各活性部的静电容量的变化率(％)的分布的曲线图。

图15是表示喷墨头根据本发明的实施方式而制成时的粘接前后的各活性部的静电容量的变化率(％)的分布的曲线图。

具体实施方式

以下，参照图纸对本发明合适的实施方式进行说明。

<喷头整体构造>

以下对采用本发明的第1实施方式的制造方法制造的喷墨头进行说明。图1是本实施方式的喷墨头1透视图。图2是沿图1的II-II线的剖视图。喷墨头1具有：用于对纸张喷出墨水的、具有在主扫描方向延伸的矩形平面形状的喷头本体70；以及，配置在喷头本体70的上方并形成了向喷头本体70提供的墨水的流路即2个墨水槽3的容器(リザ一バユニツト)即底座(ベ一スブロツク)71。

喷头本体70包括形成了墨水流路的流路单元4和由环氧类热固化性粘接剂粘接在流路单元4的上表面的多个作动单元21。这些流路单元4及作动单元21都是由多个薄板层叠并互相粘接而构成的。还有，在作动单元21的上表面，作为供电部件的柔性印刷线路板(FPC：Flexible Printed Circuit)50由焊锡焊接，从左边或右边引出来。

图3是喷头本体70的俯视图。如图3所示，流路单元4具有在一方向(主扫描方向)延伸的矩形平面形状。在图3中，设在流路单元4内的作为共用墨水室的集流腔(マニホ一ルド)流路5由虚线表示。从底座71的墨水槽3，通过多个开口3a，向集流腔流路5内提供墨水。集流腔流路5分为与流路单元4的较长方向平行延伸的多个副集流腔流路5a。

在流路单元4的上表面，平面形状为梯形的4个作动单元21为避开开口3a而成为锯齿状，排列成2列而粘接。各作动单元21的平行对边(上边和下边)沿流路单元4的较长方向配置。并且，邻接的作动单元21的斜边在流路单元4宽度方向部分地重叠。

与作动单元21的粘接区域对着的流路单元4的下表面成为多个喷嘴8(参照图6)排列为矩阵状的墨水喷出区域。在与作动单元21对着的流路单元4的表面上，大致菱形的压力室10(参照图5)排列成矩阵状，形成压力室群9。换言之，作动单元21具有跨越多个压力室10的尺寸。

回到图2，底座71由例如不锈钢等金属材料构成。底座71内的墨水槽3是沿底座71的较长方向形成的大致长方体的中空区域。墨水槽3通过设置在其一端的开口(未图示)与墨水罐(未图示)连通，通常装满墨水。在墨水槽3中，沿其延伸方向，开口3b各2个成对，设置成锯齿状，以便在未设置作动单元21的区域中与开口3a连接。

底座71的下表面73在开口3b的近旁与周围相比，向下方突出。并且，底座71只在在下表面73的开口3b的近旁设置的开口近旁部分73a与流路单元4接触。因此，底座71的下表面73的开口近旁部分73a以外的区域是与喷头本体70分开的，在该分开部分配置了作动单元21。

底座71粘接固定于在支架72的把持部72a的下表面形成的凹部内。支架72包括把持部72a和从把持部72a的上表面在与其直交的方向按规定间隔而伸出的平板状的一对突出部72b。与作动单元21粘接的FPC50通过海绵等弹性部件83，沿支架72的突出部72b表面分别配置。并且，在配置在支架7的突出部72b表面的FPC50上设置了驱动器IC80。FPC50要把从驱动器IC80输出的驱动信号传送给喷头本体70的作动单元21，因此，带有焊锡，以此与两者电连接。

在驱动器IC80的外侧表面贴紧配置了大致长方体形状的散热器82，因而能有效地散去驱动器IC80产生的热。在驱动器IC80及散热器82的上方，FPC50的外侧，配置了基板81。在散热器82的上表面和基板81之间，以及散热器82的下表面和FPC50之间，分别用密封(シ一ル)部件84来粘接。

图4是在图3内描绘的一点点划线所包围的区域的放大图。如图4所示，在与作动单元21对着的流路单元4内，4个副集流腔流路5a平行于流路单元4的较长方向而延伸。各副集流腔流路5a连接着从其出口到喷嘴8的多个独立墨水流路。图5是表示独立墨水流路的剖视图。从图5可以看出，各喷嘴8通过压力室10和孔即节流孔13，与副集流腔流路5a连通。这样，就在喷头本体70上，对每个压力室10形成了从副集流腔流路5a的出口经过孔13、压力室10到喷嘴8的独立墨水流路7。

<喷头剖面构造>

从图5也可看出，喷头本体7具有，从上边起，由作动单元(アクチユエ一タユニツト)21、腔板(キヤビテイプレ一ト)22、基座板(ベ一スプレ一ト)23、孔板(アパ一チヤプレ一ト)24、输送板(サプライプレ一ト)25、集流腔板(マニホ一ルドプレ一ト)26、27、28、盖板(カバ一プレ一ト)29和喷嘴板(ノズルプレ一ト)30共计10张片材(シ一ト材)层叠的层叠构造。它们之中除作动单元21以外的9张板构成了流路单元4。

作动单元21，如后边详述的，是把4张压电片(压電シ一ト)41～44(参照图7)层叠起来并配置电极，使得只有其中的最上层是具有加电场时成为活性部的部分的层(以下只记为“具有活性部的层”)，其余3层为不具有活性部的非活性层。腔板22是在作动单元21的粘贴范围内设置了多个构成压力室10的空隙的大致菱形的孔的金属板。基座板23是对于腔板22的1个压力室10，分别设置了压力室10与孔13的联络孔23a和从压力室10到喷嘴8的联络孔23b的金属板。

孔板24是对于腔板22的1个压力室10，除了作为孔13的孔以外，分别设置了从压力室10到喷嘴8的联络孔的金属板。输送板25是对于腔板22的1个压力室10，分别设置了孔13与副集流腔流路5a的联络孔和从压力室10到喷嘴8的联络孔的金属板。集流腔板26、27、28是在副集流腔流路5a之外，又对于腔板22的1个压力室10，分别设置了从压力室10到喷嘴8的联络孔的金属板。盖板29是对于腔板22的1个压力室10，分别设置了从压力室10到喷嘴8的联络孔的金属板。喷嘴板30是对于腔板22的1个压力室10，分别设置了喷嘴8的金属板。

这10张片21～30互相定位层叠，形成图6所示的独立墨水流路7。该独立墨水流路7从副集流腔流路5a先往上方，在孔13中水平延伸，然后再往上方，在压力室10中再次水平延伸，然后略往离开孔13的方向的斜下方，再往垂直下方，至喷嘴8。

从图5可以看出，在各板的层叠方向，压力室10和孔13设置在不同的层上。因此，如图4所示，就能够在作动单元21对着的流路单元4内，把与1个压力室10连通的孔13，配置在俯视看去重叠于该压力室所邻接的另一压力室10的位置。结果，压力室10就会贴紧而高密度地排列，因而喷墨式头1占有面积比较小，能够实现高分辨率的图像印刷。

在基座板23和集流腔板28的上下表面、输送板25和集流腔板26、27的上表面以及盖板29的下表面，设有使多余的粘接剂流过的溢流槽(逃し溝)14，使其包围在各板的接合面上形成的开口。由于有该溢流槽14，因而能够防止在粘接板时的粘接剂漫出到独立墨水流路内而改变流路阻力。

<流路单元的具体情况>

回到图4，在作动单元21的粘贴范围内，形成了由多个压力室10组成的压力室群9。压力室群9具有与作动单元21的粘贴范围大致相同大小的梯形形状。压力室群9对于各作动单元21，一对一地形成。

如图4所表明的，属于压力室群9的各压力室10在其长的对角线的一端处与喷嘴8连通，并且在长的对角线的另一端处通过孔13与副集流腔流路5a连通。如后述的一样，在作动单元21上，平面形状为大致菱形、比压力室10小一圈的独立电极35(参照图6及图7)，与压力室10对着，排列为矩阵状。另外，在图4中，为了使图纸易懂，流路单元4用虚线描绘，喷嘴8、压力室10及孔13等则用实线描绘。

压力室10在排列方向A(第1方向)和排列方向B(第2方向)的2方向邻接配置成矩阵状。排列方向A是喷墨头1的较长方向，即流路单元4的延伸方向，与压力室10的短的一方的对角线平行。排列方向B是与排列方向A成钝角θ的压力室10的一斜边方向。并且，压力室10的两方的锐角部位于邻接的另2个压力室之间。

在排列方向A和排列方向B的2方向邻接配置成矩阵状的压力室10沿着排列方向A按相当于37.5dpi的距离分开。还有，压力室10在1个作动单元21内在排列方向B排列了16个。

配置成矩阵状的多个压力室10沿图4表示的排列方向A形成了多个压力室列。压力室列，对应于从垂直于图4纸面的方向(第3方向)看到的副集流腔流路5a的相对位置，分为第1压力室列11a、第2压力室列11b、第3压力室列11c以及第4压力室列11d。该第1～第4压力室列11a～11d从作动单元21的上边向下边，按11c→11d→11a→11b→11c→11d→…→11b的顺序周期性地按4个来配置。

构成第1压力室列11a的压力室10a和构成第2压力室列11b的压力室10b中，从第3方向看去，对于与排列方向A直交的方向(第4方向)，喷嘴8偏于图4的纸面下侧。并且，喷嘴8与分别对应的压力室10的下端部附近对着。另一方面，在构成第3压力室列11c的压力室10c和构成第4压力室列11d的压力室10d中，对于第4方向，喷嘴8偏于图4的纸面上侧。并且，喷嘴8与分别对应的压力室10的上端部附近对着。在第1及第4压力室列11a、11d中，从第3方向看去，压力室10a、10d的一半以上的区域与副集流腔流路5a叠合。在第2及第3压力室列11b、11c中，从第3方向看去，压力室10b、10c的大致全区域不与副集流腔流路5a叠合。因此，对于不管属于哪个压力室列的压力室10，与其连通的喷嘴8都不与副集流腔流路5a叠合，并且尽可能扩大副集流腔流路5a的宽度，向各压力室10顺畅地提供墨水。

还有，如图4所示，喷头本体70中，沿梯形压力室群9的成对的平行边之中的长边，具有与压力室10相同形状及相同大小的多个周边空隙15在长边的全区排列成一直线状。周边空隙15由作动单元21及基座板23堵住具有与在腔板22中形成的压力室10相同形状及相同大小的孔来划定。即，周边空隙15不与墨水流路连接，而且周边空隙15中未设置对着的独立电极35。即，没有用墨水装满周边空隙15。

还有，喷头本体70中，沿梯形压力室群9的成对的平行边之中的的短边，多个周边空隙16在短边的全区排列成一直线状。再有，喷头本体70中，沿梯形压力室群9的两斜边，多个周边空隙17在两斜边的全区排列成一直线状。周边空隙16、17都在俯视看去为等边三角形的区域中贯通了腔板22。周边空隙16、17不与墨水流路连接，而且周边空隙16、17中未设置对着的独立电极35。即，与周边空隙15相同，没有用墨水装满周边空隙16、17。

<作动单元的具体情况>

其次，对于作动单元21的构成进行说明。在作动单元21之上，多个独立电极35按与压力室10相同的图形配置成矩阵状。各独立电极35配置在俯视看去与压力室10重叠的位置。

图6是独立电极35的俯视图。如图6所示，独立电极35配置在与压力室10对着的位置，由俯视看去收纳在压力室10内的主电极区域35a和与主电极区域35a相连且俯视看去配置在压力室10外的辅助电极区域35b构成。

图7是沿图6的VII-VII线的剖视图。如图7所示，作动单元21包括各个厚度为15μm左右、形成一样的4张压电片41、42、43、44。该压电片41～44是连续的层状的平板(连续平板层)，跨越在喷头本体70内的1个墨水喷出区域内形成的多个压力室10而配置。压电片41～44作为连续平板层，跨越多个压力室10而配置，使得能够采用例如丝网印刷技术来高密度地在压电片41上配置独立电极35。因此，能够高密度地配置在与独立电极35对应的位置上形成的压力室10，从而进行高分辨率图像的印刷。压电片41～44由具有强电感应性的钛酸锆酸铅(PZT)类陶瓷材料构成。

如图6所示，在最上层的压电片41之上形成的独立电极35的主电极区域35a具有与压力室10大致相似的大致菱形的平面形状。大致菱形的主电极区域35a的下方锐角部伸出来，与对着压力室10外的辅助电极区域35b相连。在辅助电极区域35b的前端，设有与独立电极35电连接的圆形接合(ランド)部36。如图7所示，接合部36对着腔板22中不形成压力室10的区域。接合部36由例如包含玻璃焊料(ガラスフリツト)的金构成，如图6所示，焊接在辅助电极区域35b的伸出部表面上。图7中省略了FPC50的图示的接合部36与设在FPC50上的接点是电连接的。进行该连接时，需要把FPC50的接点按压在接合部36上。在与接合部对着的腔板22的区域，不形成压力室10，因而能够通过充分按压，进行牢固的连接。

在最上层的压电片41和其下侧的压电片42之间，有与压电片41相同外形且大致有2μm厚的共用电极34。独立电极35及共用电极34都是由例如Ag-Pd类等金属材料构成的。

共用电极34在未图示的区域中接地。因此，共用电极34在与所有压力室10对应的区域中保持相等的恒定电位，本实施方式中为地电位。还有，独立电极35通过包括独立于各独立电极35的别的引线的FPC50，与驱动器IC80连接，以便能够按各压力室10来控制电位。

<作动单元的驱动方法>

其次，叙述作动单元21的驱动方法。作动单元21的压电片41的极化方向是其厚度方向。即，作动单元21把上侧(即远离压力室10)1张压电片41作为有活性部的层，并把下侧(即靠近压力室10)3张压电片42～44作为非活性层，成为所谓单向表面形状型(ユニモルフタイプ)的构成。因此，如果使独立电极35为正或负的规定电位的话，例如电场与极化为同方向，则在压电片41中的电极所夹的电场施加部分就作为活性部(压力产生部)来工作，由于压电横效应而在与极化方向成直角的方向缩小。

在本实施方式中，压电片41中由主电极区域35a和共用电极34夹着的部分，施加电场后，就作为由于压电效应而产生变形的活性部来工作。而位于压电片41下方的3张压电片42～44，没有从外部施加电场，因此基本不作为活性部而起作用。因此，在压电片41中主要是由主电极区域35a和共用电极34夹着的部分，由于压电横效应而在与极化方向成直角的方向缩小。

另一方面，压电片42～44因不受电场的影响而不会自发性地产生位移，所以，在上层的压电片41和下层的压电片42～44之间，在与极化方向垂直的方向的变形就会产生差，使得压电片41～44整体趋于向非活性侧凸起地变形(单向表面形状变形)。此时，如7所示，由于由压电片41～44构成的作动单元21的下表面固定在划分压力室的隔壁(腔板)22的上表面，结果，压电片41～44就会向压力室侧凸起地变形。因此，压力室10的容积降低，墨水的压力上升，从喷嘴8喷出墨水。此后，使独立电极35回到与共用电极34相同的电位后，压分片41～44就变为原来的形状，压力室10的容积回到原来的容积，因而就会从副集流腔流路5a侧吸入墨水。

另外，作为其它驱动方法，也可以预先把独立电极35置于与共用电极34不同的电位，每当有喷出要求时，就把独立电极35一下置于与共用电极34相同的电位，此后按规定的定时再次把独立电极35置于与共用电极34不同的电位。在这种情况下，在独立电极35和共用电极34成为相同的电位的定时，压电片41～44回到原来的形状，因而压力室10容积与初期状态(两电极的电位不相同的状态)相比，有所增加，墨水就从副集流腔流路5a侧被吸入压力室10内。在此后再次把独立电极35置于与共用电极34不同的电位的定时，压电片41～44向压力室10侧凸起变形，压力室10容积降低，因而墨水的压力上升，墨水就被喷出。

<印字时的动作例>

再次回复到图4，以下考虑在排列方向A均具有相当于37.5dpi的宽度(678.0μm)，在与排列方向A直交的方向(第4方向)延伸的带状区域R。在该带状区域R中，对于16列的压力室列11a～11d内的任一列，只有1个喷嘴8。即，在与1个作动单元21对应的墨水喷出区域内的任意的位置，划分了这样的带状区域R11、R12时，在该带状区域R内，通常分别分布着16个喷嘴8。并且，这各16个的各喷嘴8在排列方向A延伸的假想直线上投影的投影点的位置，按相当于印字时的分辨率600dpi的间隔等间隔地分开。

属于1个带状区域R的16个喷嘴8在排列方向A延伸的假想直线上投影的位置，从位于左边的起，按顺序把这16个喷嘴8记为(1)～(16)，这16个喷嘴8从下边起，按(1)、(9)、(5)、(13)、(2)、(10)、(6)、(14)、(3)、(11)、(7)、(15)、(4)、(12)、(8)、(16)的顺序排列。在这种构成的喷墨头1中，在作动单元21内与印字介质的运送配合，适当地进行驱动，就能够描绘具有600dpi的分辨率的文字和图形等。

对以下情况进行说明：例如，对以600dpi的分辨率在排列方向A延伸的直线进行印字。首先，简单地说明喷嘴8与压力室10的同一侧的锐角部连通的参考例的情况。在这种情况下，与印字介质的运送对应，从位于图6中最下边的压力室列中的喷嘴8开始喷出墨水，依次选择上侧邻接的压力室列所属的喷嘴8，喷出墨水。这样，墨水的点就会在排列方向A以600dpi的间隔邻接而形成。最后，就能够描绘整体以600dpi分辨率在排列方向A延伸的直线。

另一方面，在本实施方式中，从位于图4中最下边的压力室列11b中的喷嘴8开始喷出墨水，随着印字介质的运送，依次选择与上侧邻接的压力室连通的喷嘴8，喷出墨水。此时，从下侧向上侧每上升1压力室列，喷嘴位置在排列方向A的位移不相同，因此，随着印字介质的运送，沿排列方向A依次形成的墨水的点，不会以600dpi的间隔等间隔地形成。

即，如图4所示，与印字介质的运送对应，首先从与图中最下边的压力室列11b连通的喷嘴(1)喷出墨水，在印字介质上以相当于37.5的间隔形成点列。之后，随着印字介质的运送，直线的形成位置到达与从下边起的第2压力室列11a连通的喷嘴(9)的位置后，就从该喷嘴(9)喷出墨水。因此，从开始时形成的点的位置，按相当于600dpi的间隔量的8倍，在排列方向A位移了的位置，形成第2墨水点。

其次，随着印字介质的运送，直线的形成位置到达与从下边起的第3压力室列11d连通的喷嘴(5)的位置后，就从喷嘴(5)喷出墨水。因此，从开始时形成的点的位置，按相当于600dpi的间隔量的4倍，在排列方向A位移了的位置，形成第3墨水点。再有，随着印字介质的运送，直线的形成位置到达与从下边起的第4压力室列11c连通的喷嘴(13)的位置后，就从喷嘴(13)喷出墨水。因此，从开始时形成的点的位置，按相当于600dpi的间隔量的12倍，在排列方向A位移了的位置，形成第4墨水点。再有，随着印字介质的运送，直线的形成位置到达与从下边起的第5压力室列11b连通的喷嘴(2)的位置后，就从喷嘴(2)喷出墨水。因此，从开始时形成的点的位置，按相当于600dpi的间隔量，在排列方向A位移了的位置，形成第5墨水点。

以下相同，依次选择与位于图中下侧至上侧的压力室10连通的喷嘴8，并形成墨水点。此时，把图4中所示的喷嘴8的编号作为N的话，按相当于(倍率n＝N-9)×(相当于600dpi的间隔)的量，在从开始时形成的点位置起在排列方向A位移了的位置，形成墨水点。最后，选择完16个喷嘴8时，由图中最下边的压力室列11b中的喷嘴(1)以相当于37.5dpi的间隔形成了的墨水点之间就由以相当于600dpi的间隔分开形成了的15个点连接起来了，就能够描绘整体以600dpi的分辨率在排列方向A延伸的直线。

另外，在各墨水喷出区域的排列方向A的两端部(作动单元21的斜边)近旁，与在喷头本体70的宽度方向相对的别的作动单元21所对应的墨水喷出区域的排列方向A的两端部近旁成互补关系，因而能够以600dpi的分辨率进行印刷。

<喷墨头的制造方法>

其次，参照图8及图9说明上述的喷墨头1的制造方法。图8是喷墨头1的制造工序图，图9是按制造工序描绘喷墨头1的侧视图。

制造喷墨头1时，分别制作流路单元4及作动单元21等部件，然后把各部件组装起来。首先，在步骤1(S1)中，制作流路单元4。制作流路单元4时，在构成它的各板22～30上，以带有图形的抗蚀剂为掩膜，进行蚀刻，在各板22～30上形成图5所示的孔。此后，通过环氧类热固化性粘接剂使定位了的9张板22～30叠合，形成独立墨水流路7。并且，把9张板22～30加压并加热至热固化性粘接剂的固化温度以上的温度。因此，热固化性粘接剂就会固化，9张板22～30就会互相粘接，得到5所示的流路单元4。

作为变形例，也可以让9张板22～30间的热固化性粘接剂，在后边进行的加热工序(步骤6～步骤9)中，与流路单元4和作动单元21之间的热固化性粘接剂一起固化。在本说明书中，有时把这种热固化性粘接剂未固化的状态的东西称为流路单元。还有，也可以通过金属接合把9张板22～30粘接起来。喷嘴板30的孔，也可以不采用蚀刻，而采用穿孔加工或激光加工来形成。

另一方面，制作作动单元21时，首先，在步骤2(S2)中，准备多个压电陶瓷的坯片。考虑预烧制的收缩量而形成坯片。在其中一部分的坯片上，把导电浆用丝网印刷印刷在共用电极34的图形上。然后，用夹具对这些坯片进行定位，并在不印刷导电浆的坯片之下，叠合按共用电极34的图形印刷了导电浆的坯片，再在它之下，叠合2张未印刷导电浆的坯片。

然后，在步骤3(S3)中，对在步骤2中获得的层叠体，与公知的陶瓷相同，进行脱脂，再按规定的温度进行烧制。这样，4张坯片就成为压电片41～44，导电浆就成为共用电极34。此后，在位于最上层的压电片41上，在独立电极35的图形上采用丝网印刷印刷导电浆。并且，通过对层叠体进行加热处理来烧制导电浆，在压电片41上形成独立电极35。之后，在独立电极35上印刷包含玻璃焊料的金，形成接合部36。这样，就能够制成图7所绘的作动单元21。另外，各压电片41～44具有20μm～100μm的厚度。

作为变形例，也可以在对未形成独立电极35及接合部36的作动单元(本说明书中，为方便起见，有时将其称为作动单元)和流路单元4进行加热粘接后，在作动单元上对独立电极35的图形采用丝网印刷印刷导电浆，再进行加热处理。在这种情况下，就能够使其与流路单元中形成了的压力室10对着，以高的位置精度形成独立电极35。还有，也可以备好对独立电极35的图形采用丝网印刷印刷了导电浆的坯片，在它之下，叠合按共用电极34的图形印刷了导电浆的坯片，再在它之下，叠合2片未印刷导电浆的坯片，形成层叠体，对其进行加热处理。在这种情况下，由于预先印刷形成了独立电极35的图形，因而能够通过一次加热处理而形成作动单元。

另外，步骤1的流路单元制作工序和步骤2～3的作动单元的制作工序是独立进行的，因此，先进行哪个都可以，一併进行也可以。

其次，在步骤4(S4)中，在形成多个与步骤1中获得的流路单元4的压力室相当的凹部的面上，由采用了棒涂刷器(バ一コ一タ一)的转印来涂敷热固化温度为80℃左右的环氧类热固化性粘接剂。作为热固化性粘接剂，可以采用例如二液混合型的粘接剂。图9(a)描画了棒涂刷器的卷线杆101在流路单元4上向图中箭头方向移动的情况。如图9(a)所示，采用棒涂刷器在流路单元4上形成均一厚度的热固化性粘接剂层91。

接着，在步骤5(S5)中，如图9(b)所示，在热固化性粘接剂层9上，放置4张的作动单元21。此时，使各作动单元21对流路单元4进行定位，使得活性部与压力室10对着。该定位是根据预制作工序(步骤1～步骤3)中流路单元4及作动单元21上形成的定位记号(未图示)来进行的。此后，在作动单元21上放置作为缓冲材的诸如那副龙(ナフロン)(登记商标)的树脂片92。

其次，在步骤6(S6)中，如图9(c)所示，把由流路单元4、热固化性粘接剂层91、作动单元21和树脂片92构成的层叠体93放置在加压加热装置102的下夹具103上。加压加热装置102的下夹具103及上夹具104分别在内部具有未图示的加热器。因此，使到加热器的电流导通截止，就能够把下夹具103及上夹具104维持在希望温度。在步骤6中，把下夹具103及上夹具104预先加热至120℃。上夹具104的位置是固定的，而由气缸105支持的下夹具103可以在与上夹具104的距离发生变化的方向升降。因此，加压加热装置102就能够一边加热配置在下夹具103上的部件，一边增加夹在下夹具103和上夹具104之间的该部件所希望的压力。在步骤6中，下夹具103预先固定在下方位置，因而在下夹具103上放置的层叠体93和上夹具104之间是分开的。另外，在这种情况下，由于把气缸105停止位置设为可变，因而能够尽量使层叠体93和上夹具104之间变窄，提高加热效率。

层叠体93被放置在下夹具103上之后，使下夹具103及上夹具104的温度保持在120℃，在下夹具103和上夹具104之间不被夹着，放置120秒钟(步骤7(S7))。

把层叠体93放置在保持120℃的下夹具103上的话，构成层叠体93的流路单元4、作动单元21及热固化性粘接剂层91的温度就开始上升。还有，热固化性粘接剂层91随着其温度上升，粘度就逐渐变化。在图10中，曲线130表示从把层叠体93放置在保持120℃的下夹具103上的时刻开始的、作动单元21的温度变化的情况。还有，曲线131表示热固化性粘接剂层91的粘度指数的变化的情况。从曲线130可知，层叠体93被放置在下夹具103上的话，紧接着温度立刻急速上升，在50秒左右的短时间内就达到120℃附近的温度。另一方面，从曲线131可知，热固化性粘接剂层91的粘度是从层叠体93加热开始后开始降低，经过200秒左右后转为上升。因此，在层叠体93达到120℃附近的温度的时刻，热固化性粘接剂层91还未固化。

对于层叠体93，随着其温度上升，各层叠部件分别发生热膨胀。在本实施方式中，构成层叠体93的流路单元4及作动单元21，从加热开始在经过了50秒左右的时刻，达到被加热到120℃后的最大长度。此时，包含热膨胀系数比流路单元4小很多的压电陶瓷片的作动单元21，由于层叠体93未被加压，且热固化性粘接剂层91还未固化，因而不受流路单元4的拉扯，与流路单元4的伸长量无关地进行伸长。因此，流路单元4及作动单元21的伸长量就成为与各自的热膨胀系数对应的量，作动单元21的伸长量随地点而不同的情况几乎没有。

从层叠体93的加热开始经过120秒后，在步骤8中，驱动气缸105，使下夹具103上升。因此，如图9(d)所示，层叠体93就被夹在了下夹具103和上夹具104之间，以规定压力开始被加压。此时，热固化性粘接剂层91还未固化。通过对层叠体93进行加压，在流路单元4和作动单元21之间夹着的热固化性粘接剂层91的厚度就会均匀减小，而没有随地点的不同和个体差异。在该加压工序之间，把下夹具103及上夹具104的温度仍保持在120℃。另外，在层叠体93中作为缓冲材而被包含的树脂片92的作用是把气缸105产生的外部压力均匀地分散加在整体层叠体93上，使热固化性粘接剂层91的厚度的变得均匀。

还有，从层叠体93的加热开始到加压开始的时间，如果下夹具103及上夹具104的温度为120℃，流路单元4和作动单元21达到最大长度，为50秒以上，并且，热固化性粘接层91开始固化反应，达到的某种程度的硬度，为300秒以下，就可以了。再有，优选的是，加压在热固化性粘接剂的粘度变成最小的200秒以前开始。这样，就能够再现性很好地获得与规定的加压力对应的热固化性粘接剂层91的厚度。

按照别的实施例，层叠体93的加压在层叠体93(流路单元4和作动单元21)的温度饱和后且热固化性粘接剂的粘度指数变成最小前开始，也是可以的。下夹具103及上夹具104的温度为120℃的话，从图10可知，层叠体93的加压可以在层叠体93的加热起50～200秒的时刻开始。

加压工序从加热开始时刻至经过400秒左右进行。因此，从曲线131可知，即使在加压工序间热固化性粘接剂层91固化、被冷却，流路单元4和作动单元21也会由粘接部固定，在压力解除时也不会发生错动。经过400秒左右后，反向驱动气缸105，如9(e)所示，使下夹具103下降。这样，加在层叠体93上的压力就被解除(步骤9)。

然后，在步骤10中，在解除了对层叠体93的压力的状态下，对层叠体93进行冷却，使温度下降到常温。在本实施方式中，冷却通过自然放置来进行。在该自然冷却的过程中，构成层叠体93的流路单元4及作动单元21就会收缩。此时，流路单元4和作动单元21由固化了的热固化性粘接剂层91粘接，不会产生错动，因此，两者尽管热膨胀系数不同，也会按大致相同的长度缩小。如上所述，在加热引起升温时，构成层叠体93的各部件被固定成几乎不会由于自由膨胀随地点不同而使其伸长量不同的状态，因此，回到常温之后在作动单元21内存在的压缩应力，也几乎没有按地点的分布。

然后，经过FPC50的粘接工序等，上述喷墨头1就告完成。

图11是对于根据本实施方式制造的喷墨头1，与图13相同，对到作动单元21的重心的距离和粘接前后的各活性部的静电容量的变化率的关系进行描绘的曲线图。如图11中所描绘的曲线140所示，在按上述方法制造的喷墨头1中，可以看到内部存在的压缩应力所引起的静电容量的降低，不过，静电容量的变化率几乎不依赖于到重心的距离。因此，位于与1个作动单元21对着的范围内的多个喷嘴8的墨水喷出速度几乎不产生偏差。因而，能够大幅度地提高喷墨头1所印刷的图像的画质。

还有，在作动单元21上不论什么地点，内部都存在比较大的压缩应力，因此，纵使在制造过程中施加大的拉伸力，作动单元21也不易产生断裂。因此，就能够提高作动单元21的制造成品率。

图14表示喷墨头根据特开2003-237078而制成时的粘接前后的各活性部的静电容量的变化率(％)。图15表示喷墨头根据上述实施方式而制成时的粘接前后的各活性部的静电容量的变化率(％)。在图14、图15中，粘接前后的各活性部的静电容量的变化率0(％)表示粘接前后的各活性部的静电容量没有变化。特开2003-237078的喷墨头1中，静电容量的变化率平均为-4.9％，静电容量的变化率的标准偏差σ为3.5％。上述实施方式的喷墨头1中，静电容量的变化率平均为-8.1％，静电容量的变化率的标准偏差σ为1.0％。上述实施方式的静电容量的变化率的标准偏差不到特开2003-237078的静电容量的变化率的标准偏差的三分之一。即，上述实施方式能够抑制粘接前后的活性部的静电容量的变化。因此，位于与1个作动单元21对着的范围内的多个喷嘴8的墨水喷出速度几乎不产生偏差。因而，能够大幅度地提高喷墨头1所印刷的图像的画质。

静电容量的变化率的平均值(-8.1％)并不是很大的值。因此，简而言之，在上述实施方式的喷墨头1中，活性部的静电容量的标准偏差为活性部的静电容量的平均值的1％以内。

还有，在上述制造方法中，由于在步骤6中预先把下夹具103预热至120℃，因此，与把层叠体93放置在下夹具103上，再使下夹具103升温的情况相比，能很快地使层叠体93升温。因此，能够增加从流路单元4及作动单元21达到在120℃时的最大尺寸起至热固化性粘接剂层91发生固化为止的时间。因此，使下夹具103上升、在层叠体93上开始加上压力的时刻，就会有足够的余量，制造就会变得容易。

还有，在步骤6中，热加压装置102能够一边对放置在下夹具103上的层叠93进行加热，一边在下夹具103和上夹具104之间夹着，并对层叠体93施加希望的压力。这样，由于热加压装置102能够对层叠体93既进行加热又进行加压，因而能够使喷墨头1的制造所需要的设备简单化。还有，能够使层叠体93以更加均匀的温度分布进行升温。再有，能够防止因升温时热固化性粘接剂的粘度降低，作动单元21在流路单元4上流动而位移。另外，在这种情况下的加压力为不限制层叠体93的各构成部件的膨胀的程度，这一点很重要。

还有，在步骤6中，也可以从在下夹具103上放置层叠体93起，使下夹具103升温至120℃。在这种情况下，层叠体93的升温步调比上述情况下的慢。

还有，在步骤6中，热固化性粘接剂的热固化温度为约80℃时，也可以把下夹具103加热至80℃～160℃的温度。

以上，对于本发明的合适的实施方式进行了说明，不过，本发明不限于上述实施方式，只要是专利要求的范围中记载了的，能够进行各种设计变更的都包括在内。例如，可以不用树脂片92。还有，上述实施方式中说明了多个压力室及喷嘴排列成矩阵状的喷墨头，不过，本发明也可以用于喷嘴排列成1列或2列的喷墨头。再有，流路和压力室的形状等可以适当改变。还有，在上述实施方式中，说明了流路单元的热膨胀系数比作动单元的大的情况，不过，热膨胀系数的大小关系反过来也可以。还有，再从很快地冷却粘接后的层叠体93的观点来看，上述实施方式中进行自然冷却，不过，也可以采用风冷或水冷的强制冷却手段。

还有，在本发明中，流路单元和作动单元分别经过别的工序而被制造，因而可以并行制造，也可以先制造其中的一个。还有，上述实施方式中，在解除压力的工序之后具有冷却的工序，不过，两工序同时进行也可以。

Claims (21)

1.一种喷墨头的制造方法，其特征在于具有：

制作形成了多个经压力室而到达喷出墨水的喷嘴的墨水流路的流路单元的工序；

制作包含热膨胀系数与上述流路单元不同且具有跨越多个上述压力室的尺寸的压电陶瓷片而构成、给上述压力室内的墨水以喷出能量的作动单元的工序；

以热固化性粘接剂为中介，使上述流路单元和上述作动单元叠合的工序；

把上述流路单元及上述作动单元加热至上述热固化性粘接剂的固化温度以上的规定温度的工序；

在上述热固化性粘接剂固化之前，在上述流路单元及上述作动单元由于热膨胀而达到了在上述规定温度处的最大尺寸的状态下，对上述流路单元及上述作动单元，以热固化性粘接剂为中介，施加互相挤压的方向的压力的工序；以及，

在上述热固化性粘接剂固化后，解除施加在上述流路单元及上述作动单元上的压力的工序。

2.权利要求1所述的喷墨头的制造方法，其特征在于还具有：在解除上述压力的工序之后，从上述规定温度对上述流路单元及上述作动单元进行冷却的工序。

3.权利要求1或2所述的喷墨头的制造方法，其特征在于，在上述加热的工序中，让上述流路单元和上述作动单元的层叠体与预先达到了上述规定温度的加热夹具进行接触。

4.权利要求3所述的喷墨头的制造方法，其特征在于，在上述施加压力的工序中，由一对上述加热夹具夹持上述层叠体来对上述层叠体施加压力。

5.权利要求1～2中任意一项所述的喷墨头的制造方法，其特征在于，上述叠合的工序包括把上述热固化性粘接剂转印到上述流路单元上的工序和按规定的位置关系对上述流路单元及上述作动单元进行定位的工序。

6.权利要求1～2中任意一项所述的喷墨头的制造方法，其特征在于，在上述流路单元中，多个上述压力室排列成矩阵状。

7.权利要求1～2中任意一项所述的喷墨头的制造方法，其特征在于，上述规定的温度在80℃～160℃的范围内。

8.权利要求1～2中任意一项所述的喷墨头的制造方法，其特征在于，上述压电陶瓷片具有20μm～100μm的厚度。

9.权利要求1～2中任意一项所述的喷墨头的制造方法，其特征在于，以树脂片为中介对流路单元和作动单元施加压力。

10.权利要求1～2中任意一项所述的喷墨头的制造方法，其特征在于，

在上述施加压力的工序中，

对流路单元及作动单元施加允许流路单元及作动单元热膨胀的别的压力；

在上述热固化性粘接剂固化之前，在上述流路单元及上述作动单元由于热膨胀而达到了在上述规定温度处的最大尺寸的状态下，对上述流路单元及上述作动单元施加上述压力。

11.一种喷墨头的制造方法，其特征在于具有：

制作形成了多个经压力室而到达喷出墨水的喷嘴的墨水流路的流路单元的工序；

制作包含热膨胀系数与上述流路单元不同且具有跨越多个上述压力室的尺寸的压电陶瓷片而构成、给上述压力室内的墨水以喷出能量的作动单元的工序；

以热固化性粘接剂为中介，使上述流路单元和上述作动单元叠合的工序；

把上述流路单元及上述作动单元加热至上述热固化性粘接剂的固化温度以上的规定温度的工序；

在流路单元及作动单元的温度饱和后且热固化性粘接剂的粘度指数变成最小前，对上述流路单元及上述作动单元，以热固化性粘接剂为中介，施加互相挤压的方向的压力的工序；以及，

在上述热固化性粘接剂固化后，解除施加在上述流路单元及上述作动单元上的压力的工序。

12.权利要求11所述的喷墨头的制造方法，其特征在于还具有：在解除上述压力的工序之后，从上述规定温度对上述流路单元及上述作动单元进行冷却的工序。

13.权利要求11或12所述的喷墨头的制造方法，其特征在于，在上述加热的工序中，让上述流路单元和上述作动单元的层叠体与预先达到了上述规定温度的加热夹具进行接触。

14.权利要求13所述的喷墨头的制造方法，其特征在于，在上述施加压力的工序中，由一对上述加热夹具夹持上述层叠体来对上述层叠体施加压力。

15.权利要求11～12中任意一项所述的喷墨头的制造方法，其特征在于，上述叠合的工序包括把上述热固化性粘接剂转印到上述流路单元上的工序和按规定的位置关系对上述流路单元及上述作动单元进行定位的工序。

16.权利要求11～12中任意一项所述的喷墨头的制造方法，其特征在于，在上述流路单元中，多个上述压力室排列成矩阵状。

17.权利要求11～12中任意一项所述的喷墨头的制造方法，其特征在于，上述规定的温度在80℃～160℃的范围内。

18.权利要求11～12中任意一项所述的喷墨头的制造方法，其特征在于，上述压电陶瓷片具有20μm～100μm的厚度。

19.权利要求11～12中任意一项所述的喷墨头的制造方法，其特征在于，以树脂片为中介对流路单元和作动单元施加压力。

20.权利要求11～12中任意一项所述的喷墨头的制造方法，其特征在于，

在上述施加压力的工序中，

对流路单元及作动单元施加允许流路单元及作动单元热膨胀的别的压力；

在流路单元及作动单元的温度饱和后且热固化性粘接剂的粘度指数变成最小前，对上述流路单元及上述作动单元施加上述压力。

21.一种喷墨头，具有：

具有经压力室而到达喷出墨水的喷嘴的多个墨水流路的流路单元；

热膨胀系数与上述流路单元不同，具有跨越多个上述压力室的尺寸的压电陶瓷片，给上述压力室内的墨水以喷出能量的作动单元；

共用电极；以及，

分别对上述压力室配设的多个独立电极，

其特征在于，

活性部由上述共用电极、上述独立电极、以及位于上述共用电极和上述独立电极之间的上述压电陶瓷片的一部分形成；

活性部的静电容量的标准偏差为活性部的静电容量的平均值的1％以内。

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