JP2004237626A

JP2004237626A - インクジェットヘッド及びその製造方法

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Publication number: JP2004237626A
Application number: JP2003030207A
Authority: JP
Inventors: Tomohiko Koda; 智彦甲田; Jun Nagata; 純永田
Original assignee: Hitachi Printing Solutions Inc
Current assignee: Ricoh Printing Systems Ltd
Priority date: 2003-02-07
Filing date: 2003-02-07
Publication date: 2004-08-26

Abstract

【課題】本発明は圧電素子と基台からなる駆動ユニットと、インク流路ユニットとの接着に関するものであり、インク吐出性能のばらつきを低減しつつ、組立後の性能を安定にするものである。
【解決手段】
圧電素子は振動板と第１の接着剤で接合され、位置決め部は圧力室外の剛性領域で、前記第１の接着剤よりも高硬度の第２の接着剤で接合されることで、圧電素子と振動板の接着にはばらつきがおきにくい低強度の弾性接着剤を、基台とインク流路部との接着には頑強に固定できるエポキシ系接着剤をと、目的にあった接着剤を選定することが出来るので、インク吐出性能の安定化や、駆動ユニットの破損を低減することが出来る。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインクジェットヘッドに関し、より詳細には、オンデマンド型のインクジェットヘッド記録装置の駆動源として圧電素子を用いたインクジェットヘッドにおいて、圧電素子と圧電素子を支持固定する基台とインク流路を繋げる接着技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
積層型圧電素子を用いたインクジェットヘッドとしては、門型の剛性部材に櫛歯状に切断された圧電素子が固定され、切り分けられた圧電素子である振動子の変位により振動板を介して圧力室の容積を変化させて、インクを吐出するものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
このようなヘッドにおける圧電素子と振動板の接合に関しては、ピエゾ振動子と振動板をショア硬度４０度（Ｄスケール）以上の接着剤により結合することにより信頼性を確保することが出来るとされている（例えば特許文献２参照）。これは微小なピエゾ振動子の振動が接着剤により吸収されず、インク吐出が出来なくなることを防ぐものである。
【０００４】
一方、ヘッドの小型化・高密度化が求められるにつれ、ノズル数が多く、かつそのピッチが非常に狭いヘッドが求めれらてきているが、この要求に対して圧電素子と振動板の接合部の接着剤塗布方法が問題となってくる。圧電素子と剛性部材をインク流路と接着剤を介して固定する場合、従来より、フィルムに接着剤を塗布して接着層を作り、そこに圧電素子や剛性部材を転写する方法が採用されている。この方法は、接着層を均一にすることにより、各部材の被接着面に同じ厚みの接着層を作製することが出来るという利点がある（例えば特許文献３参照）。
【０００５】
さらに、ヘッドの小型化は、各部品の位置決め精度を高め、圧電素子と圧力室の位置決め方法においても信頼性の高く、かつ簡単な方法が求められてきた。圧電素子と剛性部材、インク流路の位置決め固定に関しては、基板に固定された圧電素子を複数に分割した圧電素子ユニットを、流路ユニットを固定する剛性部材の係合溝に挿入する方法がある（例えば特許文献４参照）。これは、圧電素子ユニットを係合溝に挿入して固定することにより、各部品の位置決めを容易としている。
【０００６】
このように、インクジェットヘッドは当初に比べ、非常に精密な組立が要求されるものへと進化していった。
【０００７】
【特許文献１】
特公平４−５２２１３号公報
【特許文献２】
特公平７−６１７１３号公報
【特許文献３】
特許３１２０５６５号公報
【特許文献４】
特許３０８２８０２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、インクジェットヘッドも従来の紙への印刷だけでなく、産業用としても使用されるようになるにつれ、ユーザの様々なニーズに対応出来る製品を作製せねばならなくなった。いわゆる多品種小量生産に向けた設計・組立方法が求められることになってきた。
【０００９】
前述した従来技術のうち、ショア硬度４０度以上の硬い接着剤（一般的なエポキシ接着剤の全てがここに入る）を用いることは、微小な変位を行なう圧電素子のばらつきなどもインク吐出特性に反映しやすくなり、制御が難しいという問題がある。
【００１０】
フィルムによる転写方法について、接着剤の層は均一とし易いが、転写する同一平面すべてに接着剤を塗布することになり、不必要な部分にも接着剤が付着してしまうという不具合が生じる。更に、フィルムによる転写法は、接着剤の均一な転写を行えるが、圧電素子の先端と同一面にある部品も同じ接着剤、同じ接着量となってしまう。接合する部品・場所により接着剤の転写量・種類を替えることは、この方法では難しい。
【００１１】
剛性部材に溝を彫り、溝に係合させて位置決めするという方法は、ミクロンオーダの精度をもつ剛性部材を機械加工で作製する場合、非常に時間がかかりコストアップに繋がってしまう。
【００１２】
剛性領域に圧電素子ユニットの契合する溝を設けて位置決め固定する場合、係合溝の精度が非常に高くなる上、部品の精度も高くなければならない為、コストがかかる。また、剛性部材と圧電素子ユニットを固定する際、剛性部材と圧電素子ユニットの隙間に接着剤を流し込んで固定した場合、接着剤の収縮で、圧電素子と振動板の接合部に傾きが生じる可能性が高い。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下の特徴・製造方法を有するインクジェットヘッドを構成し、前述した課題を効果的に解決するものである。
【００１４】
（１）列状に並んだ複数のノズルと、前記ノズルと各々に対応し、かつ前記ノズルに連通する複数の圧力室と、前記圧力室の一部を形成する振動板とからなるインク流路部に、振動子に当接する複数の圧電素子と、流路部の位置決め部と、これらを保持する基台よりなる振動子群を接合することにより、前記圧電素子の変位を前記振動板を介して圧力室に伝え、ノズルよりインクを吐出するインクジェットヘッドにおいて、前記圧電素子は前記振動板と第１の接着剤で接合され、前記位置決め部は前記圧力室外の剛性領域で、前記第１の接着剤よりも高硬度の第２の接着剤で接合されること。
【００１５】
（２）前記圧電素子の前記振動板との接合面、及び前記位置決め部と前記圧力室剛性領域の接合面には夫々中継部材が接合され、圧電素子に接合された中継部材は前記振動板と第１の接着剤で接合され、前記位置決め部に接合された中継部材は前記圧力室外の剛性領域と、前記第１の接着剤よりも高硬度の第２の接着剤で接合されること。
【００１６】
（３）前記中継部材の材質はシリコンよりなり、ウェットエッチングまたはドライエッチングを用いて形成されること。
【００１７】
（４）前記中継部材には、前記圧電素子及び位置決め部と接合する面と、前記振動板及び前記剛性領域と接合する面に、接着強度を増加させるための溝又は穴が形成されていること。
【００１８】
（５）インクジェットヘッドの製造方法において、その一端が自由端となるように圧電素子を基台に接合する工程と、前記圧電素子の自由端側の面が基台に設けられた位置決め部と同一面となるように研磨する工程と、前記圧電素子を圧力室の並びに対応するように分割する工程と、前記圧電素子の自由端側に第１の接着層を形成する工程と、前記位置決め部の端部に前記第１の接着層よりも高硬度の第２の接着層を形成する工程と、列状に並んだ複数のノズルと、前記ノズルと各々に対応し、かつ前記ノズルに連通する複数の圧力室と、前記圧力室の一部を形成する振動板とからなるインク流路部に、前記第１の接着層及び第２の接着層を介して前記圧電素子及び前記位置決め部を接合させる工程とからなること。
【００１９】
上述したように、圧電素子と振動板を固定する第１の接着剤と、位置決め部と流路剛性部を固定する第２の接着剤をそれぞれ別々にすることで、第１の接着剤にはインク吐出特性に最適な接着剤を用いることが出来、第２の接着剤には駆動ユニットを頑強に固定する高強度な接着剤を使用することが出来る。また、駆動ユニットを支える位置決め部に高強度な接着剤を用いることにより圧電素子の変位時に発生する反力を押え、駆動ユニットの倒れを防ぐことが出来る。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明による第一の例となるインクジェットヘッドの構造を示す分解斜視図であり、図２はインクジェットヘッドの組み上げた状態を示す側面図、図３は縦断面図である。
【００２１】
本ヘッドは大きく分けて、駆動ユニット１５と流路ユニット３３の２つに分けられる。
【００２２】
駆動ユニット１５は、変位発生源である圧電素子１、圧電素子１を保持しかつ位置決め部をもつ基台３、電気信号経路であるＦＰＣ１４と、このＦＰＣ１４と圧電素子１を中継する導電板９からなる。
【００２３】
圧電素子１は、電極と圧電体を交互に積層して作製されており、細長い板状のバルク材として生成される。この積層型の圧電素子１は分極方向によりｄ_３１型やｄ_３３型があり、本例ではｄ_３３型を用いている。
【００２４】
基台３は圧電素子１の一端を固定する圧電素子固定面６と、その両端に突き出した基台位置決め部４を持っている。圧電素子固定面６は板状の圧電素子１と接合する面で高平面度加工されている。基台３の側面と交差する角部７（図４参照）は面取りされている。基台位置決め部４は、その平面が圧電素子１の変位方向について、インク流路部２９との位置を決め、変位方向と直交する面の位置を平面上にある基台位置決め穴５により位置決めする（図４参照）。圧電素子固定面６と基台３の位置決め部４の高さは圧電素子１の高さより若干低くなっている。これは、圧電素子１と基台３を接合した後、圧電素子１の自由端側を基台位置決め部４と同じ高さのなるまで研磨する為である。
【００２５】
基台３の材質は圧電素子１を強固に固定する高い強度と、振動が他に伝播しないようなものが求められ、本例ではＳＵＳ４３０を用いている。他にもセラミックを用いる場合もある。セラミックで作製する場合は圧電素子１固定面と突き当て部を別々のブロックとして作製し、両部材を接合することにより基台３を形成する。セラミックで作製した場合、高い面精度を得られやすい。
【００２６】
圧電素子１と基台３は接着剤により接合される。図４に接合した状態を示す斜視図、図５にその側面断面図を示す。接着剤にはエポキシ系などの高強度なものを用いる。圧電素子１は予め分極処理を行なっているため、反りが発生している。よって、接合の際は、反りを強制するため、適度に加圧して行なわれる。接合位置として、角部７を面取りした基台３の側面と同一平面上に揃うように配置する。
【００２７】
接合後、基台位置決め部４と圧電素子１の自由端側を同一面とするため、研磨を行なう。図６にその状態を示す。なお、ｄ_３１型の圧電素子１を用いた場合、研磨後に自由端面に再度電極をスパッタリングする工程が入る。
【００２８】
研磨後、導電板９を基台３側面に取り付ける（図７及び図８参照）。導電板９は絶縁材上にノズルピッチに合わせて導電材がパターニングされており、ここではガラスに金メッキがスパッタリングされている。導電板９と基台３は接着剤１２により固定され、その後、圧電素子１の面取り面側の電極面ａと導電板９の電極面を、面取りしていない面側の電極面ｂと基台３を導電性接着剤１３で導通させる（図８参照）。導電板９を固定する際、ガラス板１１が圧電素子１と重なるように接合しなければならない。これは、共通電極を基台３から、個別電極を導電板９を経由して取り出すため、個別電極側の導電性接着剤が基台３と導通した場合、ショートしてしまうからである。
【００２９】
続いて、図９に示すように、導電性接着剤１３が硬化した後、圧電素子１をノズルピッチに合わせてダイシングして、ノズル数と同数の振動子２の列を形成する。位置決めの基点となるのは基台位置決め穴５である。両端に発生する切残し部分は加工後に取り除く。
【００３０】
そして、図１０に示すように、切断後に電気信号を圧電素子１に伝達するＦＰＣ１４を導電板９に取り付ける。以上の工程により駆動ユニット１５が形成される。
【００３１】
流路ユニット３３はノズルプレート１８、チャンバプレート２０、ダイアフラムプレート２４からなるインク流路部２９と、インク流路部２９を固定する固定板３０から形成される。各プレートはそれぞれに設けられている流路ユニット位置決め穴１６（ａ）〜（ｃ）により位置決めされる。また、インク流路部２９には駆動ユニット１５を位置決めする駆動ユニット位置決め穴１７（ａ）〜（ｃ）が形成されており、チャンバプレート２０にその位置決め穴１７（ｂ）が形成され、ノズルプレート１８とダイアフラムプレート２４にはその穴に干渉しない逃げ穴位置決め穴１７（ａ）と逃げ穴位置決め穴１７（ｃ）が設けられている。
【００３２】
ノズルプレート１８は、インク吐出口であるノズル１９をもち、インク吐出面には撥インク処理が施される。材質はＳＵＳ３０３が用いられ、プレス加工により作製される。
【００３３】
チャンバープレート２０は、ノズル１９に連通する圧力室２１と、インク溜めであるマニホールド２３、圧力室２１とマニホールド２３を結ぶリストリクタ２２が形成されている。材質にはＳｉ（シリコン）が用いられ、ウェットエッチング、またはドライエッチングにより形成する。エッチングによる加工は非常に高精度である為、駆動ユニット１５に対する位置決め穴１７（ｂ）がチャンバープレート２０に設けられているのはそうした理由からである。
【００３４】
ダイアフラムプレート２４は、圧力室２１の一側壁をなす振動板２５と、基台位置決め部４が当接する基台接合部２６、マニホールド２３へインクを導入するインク導入孔２７、マニホールド２３内のインク変動を吸収するダンパ２８が形成されている。ダイアフラムプレート２４は金属と樹脂を張り合わせて形成し、金属にはＳＵＳ３０３、樹脂にはポリイミドフィルムが用いられる。張りあせた合成部材の金属面をエッチングにより取り除き、金属の枠部に囲まれた振動板２５やダンパ２８を形成する。
【００３５】
インク流路部２９の組立は、ノズルプレート１８、チャンバープレート２０、ダイアフラムプレート２４をそれぞれシート状の接着材で接合することにより行なわれる（図１１）。それぞれの接着層は２〜３μｍ程度である。
【００３６】
インク流路部２９を形成した後、固定板３０を接合する（図１２参照）。固定板３０はインク供給路３１と駆動ユニット１５が貫通する貫通孔３２を有し、インク流路部２９と接合する面は高平面度加工が施される。材質はＳＵＳ４３０であり、インク流路部２９に比べ分厚い形状の為、高い剛性をもつ。よって、インク流路部２９の接合時に発生する反りやうねりはここで矯正される。なお、貫通孔３２の大きさは駆動ユニット１５が接触しない程度の大きさである。これは、駆動ユニット１５と固定板３０が接触又は接合することにより傾きが発生し、インク吐出特性を著しく低下させる為である。以上の工程により流路ユニット３３が形成される。
【００３７】
駆動ユニット１５と流路ユニット３３はそれぞれ別々の工程で組立られる為、組立順序はどちらが先でも構わない。
【００３８】
続いて、各ユニットの接合を行なう。接合は、転写板３４，３５により駆動ユニット１５に接着剤３７，３８を転写した後、行なわれる。
【００３９】
転写板３４，３５の作製方法、及び接合状態を図１３に示す。まず、それぞれのユニットについて超音波洗浄やプラズマアッシング等を行い、表面状態をクリーンな状態にする。駆動ユニット１５のプラズマ処理は、ＦＰＣなどを劣化させる可能性があるので保護フィルムなどを貼って行なう。続いて駆動ユニットに第１の接着剤３７と第２の接着剤３８を順番に転写する。まず、接合に用いる第１の接着剤３７を転写する転写板３４を作製し、続いて第２の接着剤３８を転写する転写板３５を作製する。これら転写板は、圧電素子用転写板３４と基台用転写板３５の２つであり、それぞれには基台位置決め穴５と対応する転写板位置決め穴３６が設けられている。転写板にはＳｉが用いられ、転写板位置決め穴３６の形成等はエッチングにより行なわれる。
【００４０】
転写板３４，３５に接着層を作製する方法は、まず塗工台３９の上に転写板３４，３５を固定し（図１３の（ｂ−１）（ｂ−２）参照）、接着剤３７，３８を転写板３４，３５の所定の領域に塗布する。塗工台３９は高平面度加工されており、中央部に複数の吸引穴４０が設けられ、吸引穴４０は纏まって側面の一つの出口４１に集約される。吸引穴４０の上に転写板３４，３５を置き、出口４１より吸引することにより転写板３４，３５を精密に固定することが出来る。転写板３４，３５の両脇には転写板３４，３５と同じ厚みのＳｉのスペーサ４２が予め固定されている。
【００４１】
次に、図１３（ｃ）で示すように、塗布した接着剤３７をドクターブレード４３により掻き取る。（ｘ）−（ｘ）断面図で示すように、ドクターブレード４３は両端の基準面から一定距離のギャップ４４を介して掻き取り面があり、スペーサ４２にドクターブレード４３を押し当てた状態で接着剤３７，３８を掻きとっていくことで、図１３（ｄ）に示す均一な接着層４５を作製する。ギャップ４４の量は転写後の接着剤３７，３８のはみ出し量などから決定され、ドクターブレード４３を複数用いて、段階的にギャップ３９を減らして接着層４５を作製していくとより均一な接着層４５を形成することができる。なお、図示していないが、接着剤３８についても同様に均一の接着層を形成する。
【００４２】
第１の接着剤３７，第２の接着剤３８にはどちらも常温硬化型の接着剤を用い、圧電素子１用（第１の接着剤３７）としては弾性接着剤であるＥＰ００１（セメダイン社）を用い、基台３（第２の接着剤３８）にはアラルダイト（バンティコ社）を用いる。ＥＰ００１はショア硬度３７（Ｄスケール）程度であり、アラルダイトはショア硬度７０（Ｄスケール）程度である。常温硬化型接着剤を用いるのは、設計時に熱膨張を考慮する必要が無いためである。
【００４３】
本例において、接着層４５の厚さは圧電素子１用転写板は４０〜４５μｍ、基台３用転写板は３０〜３５μｍで行なっている。この量は転写される量、接合時のはみ出しなど接着剤３７、３８や被転写部材の面積などにより変わり得る。
【００４４】
以上説明した接着層作製方法で転写板３４，３５に接着層４５を形成する。
【００４５】
接着剤３７，３８の転写については、まず圧電素子１に第１の接着剤３７の転写を行なう。図１４（ａ）に示すように、基台３の基台位置決め穴５と圧電素子用転写板３４の転写板位置決め穴３６をピン４６で結び、圧電素子用転写板３４に駆動ユニット１５をおしつけて、第１の接着剤３７を転写する。転写は基台３の圧電素子固定面６と反対の面にある加圧面８を押して行なう。この際の加圧量・時間も転写量に影響する為、明確に定めて行なう。
【００４６】
次に、図１４（ｂ）に示すように、基台３に第２の接着剤３８を転写する。圧電素子用転写板３４の時と同様にピン４６を用いて位置決めして基台３を押し付ける。この際も、加圧量や加圧時間も条件を検討した上で行なう。
【００４７】
続いて、図１４（ｃ）に示すように、第１の接着剤３７及び第２の接着剤３８が転写された駆動ユニット１５は、基台位置決め穴５と流路ユニット３３の駆動ユニット位置決め穴１７をピン４６で結ぶことにより接合される。接着台４７に流路ユニット３３をピン４６で固定した状態で、駆動ユニット１５をピン４６をガイドに挿入していく。接合時は加圧面を押して行なわれる。
【００４８】
次に、図１４（ｄ）に示すように、４０〜６０℃程度に加熱して接着剤の硬化を行なう。これは、常温であると完全硬化に時間がかかり、公率が悪い為である。この程度の温度であれば熱膨張による影響も殆どない。
【００４９】
以上説明したようにな工程で組立てることにより、基台位置決め部４と圧電素子１にそれぞれ目的にあった第１の接着剤３７と第２の接着剤３８を塗布した状態で組立てることが出来る。この方法を用いたインクジェットヘッドは、ノズル１９間の相互干渉・インク速度のばらつきが少ない安定したインク吐出性能を得ることが出来る。
【００５０】
次に、本発明の第２の例について説明する。ヘッドの部品構成は先に説明した第１の例と同じであるが、本例では圧電素子１と圧力室２１の位置をより高精度にすることを目的としている。
【００５１】
本方法では、駆動ユニット１５の流路ユニット３３との接合面に、中継部材４８を取り付けることにより行なう。図１５に、本例で用いる中継部材４８の接合前の状態を示す。中継部材４８は、振動子２の自由端側の先端にあり、振動子２の幅よりも狭い突起４９があり、凸状の形をしている。突起４９の先端面積を圧力室２１形状に合わせて小さくすることにより、振動子２の幅を太くしても圧力室２１への当接面積が適切な広さにすることが出来る。また、図１６及び図１７に示すように、中継部材４８は複数の中継部材４８を一枚の板に連結した中継部材連結プレート５０として形成されており、両端に中継部材位置決め穴５２を設け、この穴を基準に組立ることにより、突起４９と圧力室２１の位置決めも容易且つ高精度に行なうことが出来る。
【００５２】
本例において、中継部材４８はＳｉ（シリコン）で作製し、エッチングにより凸形状や穴を形成する。特にドライエッチングで加工すると、穴の形状を丸穴や長穴を形成出来るため、位置決め穴として使い易い。中継部材４８の圧電素子１接合面、または振動板２５接合面には接着剤の逃げ溝を設けることも可能である。この場合、接着剤の逃げ溝だけでなく、投錨効果も得られるため、高い接合強度を確保できる。
【００５３】
以下、組立方法を図１８に示す。まず、（ａ）及び（ｂ）に示すように、ダイシング前の段階まで組立た駆動ユニット１５に中継部材連結プレート５０を圧電素子１と基台位置決め部４に取り付ける。取り付けにはエポキシ系接着剤を用い、ここでは圧電素子１と基台位置決め部４の接着剤は同一のものとする。理由は、振動板２５との接合部以外の部分で柔らかい接着剤を用いると、圧電素子１の変位が吸収されてしまうからである。駆動ユニット１５と中継部材連結プレート５０の位置決めはそれぞれの位置決め穴を用いて行なう。続いて、（ｃ）に示すように、中継部材４８と圧電素子１を同時にダイシングする。ダイシングは突起４９をカットしないように位置を合わせて行なう。ダイシングに用いる刃は、振動子２の幅を出来る限り広く取る為、細い刃を用いている。ダイシング後、振動子２とその先端部についた中継部材４８、基台３位置決め部についた基台中継部材５１以外はすべて取り除く。最後に、（ｄ）に示すように、ＦＰＣ１４を導電板９に取り付ける。このようにして、駆動ユニット１５に中継部材４８を取り付ける。
【００５４】
第１の接着剤及び第２の接着剤を塗布する方法は第１の例と同様に、２つの転写板を用いて行なう。圧電素子用転写板３４で圧電素子１に接着された中継部材４８を、基台用転写板３５で、基台３に接着された中継部材４８を転写する。突起の面積は振動子２の面積よりも小さいので、圧電素子用接着板３４の接着層の厚みは若干変化する。
【００５５】
このような方法により、圧電素子１と圧力室２１の位置決めを高精度に行なうことが出来る中継部材４８を介した場合でも、それぞれ目的にあった接着剤の塗布を行なうことが出来、本発明の効果をより高めることが出来る。
【００５６】
なお、中継部材４８にセラミックを使用する方法もある。この場合、材質にはジルコニアなどが適当である。分割加工にはダイシングを用いて突起４９を形成する。よって、Ｓｉに比べ精度が落ちるが、加工が容易で突起の幅やピッチを変更し易いので、ノズルピッチの広いものや、ノズル数が多くて長いヘッドに使われやすい。
【００５７】
その他の例として、剥離材が塗付されたフィルムに接着剤の層が形成しているシート接着剤で圧電素子１に第１の接着剤、基台位置決め部４に第２の接着剤を転写する方法もある。この場合、ハンドリングが容易で、転写板に接着剤を塗布する必要もなくなるので作業性が向上する。しかし、シート接着剤は硬化時に１００℃以上の熱が必要となるため、駆動ユニット１５、流路ユニット３３ともに熱膨張係数を合わせなければならない。
【００５８】
また、図１９及び２０に示すように、固定板３０の側面に基台位置決め部４に接着剤を塗布する接着剤注入孔５３を設けることにより、駆動ユニット１５の固定を強化する方法もある。固定板３０の側面の基台３位置決め部付近に適当な大きさの穴５３を設け、そこからディスペンサ５４により第２の接着剤３８を基台位置決め部４の下部周辺に注入するものである。固定板３０と駆動ユニット１５を、圧電素子１と振動板２５との接合部から離れた部分において接着した場合、接着剤の収縮により倒れや傾きが発生しやすい。この方法のように、駆動ユニット１５とインク流路部２９との接合部付近において第２の接着剤３８で固定板３０と固定すると、第２の接着剤３８の収縮による倒れや傾きが殆ど無いので、特性を悪化させずに頑強に固定できる。
【００５９】
【発明の効果】
以上に説明したように、列状に並んだ複数のノズルと、前記ノズルと各々に対応し、かつ前記ノズルに連通する複数の圧力室と、前記圧力室の一部を形成する振動板とからなるインク流路部に、振動子に当接する複数の圧電素子と、流路部の位置決め部と、これらを保持する基台よりなる振動子群を接合することにより、前記圧電素子の変位を前記振動板を介して圧力室に伝え、ノズルよりインクを吐出するインクジェットヘッドにおいて、前記圧電素子は前記振動板と第１の接着剤で接合され、前記位置決め部は前記圧力室外の剛性領域で、前記第１の接着剤よりも高硬度の第２の接着剤で接合されることで、圧電素子と振動板の接着にはばらつきがおきにくい低強度の弾性接着剤を、基台とインク流路部との接着には頑強に固定できるエポキシ系接着剤を、と目的にあった接着剤を選定することが出来るので、インク吐出性能の安定化や、駆動ユニットの破損を低減することが出来る。
【００６０】
また、圧電素子と振動板の間に中継部材を、基台位置決め部とインク流路部の剛性領域の間に基台中継部材を接合することにより、位置精度や吐出性能を向上することが出来る。そして、中継部材と圧電素子、基台中継部材と基台を接合する接着剤を、中継部材と圧電素子を接合する接着剤よりも高強度とすることで、圧電素子の変位を中継部材と圧電素子を接合する接着剤により減衰させることなく振動板に伝えることが出来る。
【００６１】
また、中継部材の材質をシリコンとし、ウェットエッチング、またはドライエッチングを用いて中継部材を形成することにより、数μｍ以内の位置ずれで、ロットばらつきも殆どない中継部材を作製することが出来る。
【００６２】
また、中継部材と基台中継部材には、圧電素子と基台位置決め部と接合する面と、振動板と剛性領域と接合する面に、溝が形成されているので、接着剤のはみだしを低減し、接着強度を飛躍的に向上することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の例となるインクジェットヘッドの構造を示す分解斜視図。
【図２】インクジェットヘッドの組み上げた状態を示す側面図。
【図３】図２の縦断面図。
【図４】圧電素子と基台との接合状態を示す斜視図。
【図５】図４の側面断面図。
【図６】基台位置決め部と圧電素子の研磨加工の状態を示す概略斜視図。
【図７】導電板を基台との接合状態を示す斜視図。
【図８】図７の側面断面図。
【図９】圧電素子を分割加工した状態を示す斜視図。
【図１０】駆動ユニットにＦＰＣを取り付けた状態を示す斜視図。
【図１１】流路ユニット分解斜視図及び斜視図。
【図１２】流路ユニットに固定板が装着された状態を示す斜視図。
【図１３】転写板の作製過程を示す工程図。
【図１４】駆動ユニットと流路ユニットの接着過程を示す工程図。
【図１５】本発明の第２の例で用いられる中継部材の斜視図。
【図１６】中継部材連結プレートの斜視図。
【図１７】図１６の正面図。
【図１８】駆動ユニットに中継連結プレートを接合する過程を示す工程図。
【図１９】本発明の第３の例となるインクジェットヘッドの製造方法を示す正面断面図。
【図２０】図１９の側面断面図。
【符号の説明】
１は圧電素子、２は振動子、３は基台、４は基台位置決め部、５は基台位置決め穴、６は圧電素子固定面、７は角部、８は加圧面、９は導電板、１０は電極、１１はガラス板、１２は接着剤、１３は導電性接着剤、１４はＦＰＣ、１５は駆動ユニット、１６は流路ユニット位置決め穴、１７は駆動ユニット位置決め穴、１８はノズルプレート、１９はノズル、２０はチャンバープレート、２１は圧力室、２２はリストリクタ、２３はマニホールド、２４はダイアフラムプレート、２５は振動板、２６は基台接合部、２７はインク導入口、２８はダンパー、２９はインク流路部、３０は固定板、３１はインク供給路、３２は貫通孔、３３は流路ユニット、３４は圧電素子用転写板、３５は基台用転写板、３６は転写板位置決め穴、３７は第１の接着剤、３８は第２の接着剤、３９は塗工台、４０は吸引孔、４１は出口、４２はスペーサ、４３はドクターブレード、４４はギャップ、４５は接着層、４６はピン、４７は接着台、４８は中継部材、４９は突起、５０は中継部材連結プレート、５１は中継部材位置決め部、５２は中継部材位置決め穴、５３は接着剤注入孔、５４はディスペンサである。

Claims

列状に並んだ複数のノズルと、前記ノズルと各々に対応し、かつ前記ノズルに連通する複数の圧力室と、前記圧力室の一部を形成する振動板とからなるインク流路部に、振動子に当接する複数の圧電素子と、流路部の位置決め部と、これらを保持する基台よりなる振動子群を接合することにより、前記圧電素子の変位を前記振動板を介して圧力室に伝え、ノズルよりインクを吐出するインクジェットヘッドにおいて、
前記圧電素子は前記振動板と第１の接着剤で接合され、前記位置決め部は前記圧力室外の剛性領域で、前記第１の接着剤よりも高硬度の第２の接着剤で接合されることを特徴とするインクジェットヘッド。
前記圧電素子の前記振動板との接合面、及び前記位置決め部と前記圧力室剛性領域の接合面には夫々中継部材が接合され、圧電素子に接合された中継部材は前記振動板と第１の接着剤で接合され、前記位置決め部に接合された中継部材は前記圧力室外の剛性領域と、前記第１の接着剤よりも高硬度の第２の接着剤で接合されることを特徴とするインクジェットヘッド。
前記中継部材の材質はシリコンよりなり、ウェットエッチングまたはドライエッチングを用いて形成されることを特徴とする前記請求項２記載のインクジェットヘッド。
前記中継部材には、前記圧電素子及び位置決め部と接合する面と、前記振動板及び前記剛性領域と接合する面に、接着強度を増加させるための溝又は穴が形成されていることを特徴とする前記請求項２または３のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
その一端が自由端となるように圧電素子を基台に接合する工程と、前記圧電素子の自由端側の面が基台に設けられた位置決め部と同一面となるように研磨する工程と、前記圧電素子を圧力室の並びに対応するように分割する工程と、前記圧電素子の自由端側に第１の接着層を形成する工程と、前記位置決め部の端部に前記第１の接着層よりも高硬度の第２の接着層を形成する工程と、列状に並んだ複数のノズルと、前記ノズルと各々に対応し、かつ前記ノズルに連通する複数の圧力室と、前記圧力室の一部を形成する振動板とからなるインク流路部に、前記第１の接着層及び第２の接着層を介して前記圧電素子及び前記位置決め部を接合させる工程とからなるインクジェットヘッドの製造方法。