JP2005059390A - インクジェットプリンタヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ヘッドユニットをその背面側に位置する背面側部材に固定する場合に、接着作業の能率を大幅に改善するとともに、経済的にまた効果的に接着強度を増すことを目的とする。
【解決手段】 前面に列状に配置された複数個のノズル１１ａを有し複数枚のプレートを積層して構成されたヘッドユニット６を、当該ヘッドユニットの背面側に位置する背面側部材に接着剤を介して固定してなるインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記ヘッドユニット６に、その背面から前記プレートの積層方向に延びる接着用穴５１を窪み形成し、前記背面側部材に、前記接着用穴５１と連通可能な接着剤用の流し込み孔５７を穿設し、前記ヘッドユニット６に、前記接着用穴５１の底部近傍を前記流し込み孔５７と対向しない位置で外部に連通する空気逃がし通路５２が設けられている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、圧電式等のインクジェットプリンタヘッド及びその製造方法に関するものである。

先行技術のオンデマンド型の圧電式等のインクジェットプリンタヘッドにおいては、印字方向に対してノズル列を直交方向に配置したインクジェットヘッドユニット（以下単にヘッドユニットという）は、複数個のノズルとそのノズル毎にそれぞれ形成された圧力室と、その複数の圧力室にインクを供給する共通インク室（マニホールド室）を備えたキャビティユニットと、このキャビティユニットの背面側に設けて前記圧力室のそれぞれの駆動部を有する圧電アクチュエータと、この圧電アクチュエータに電気的信号を送信するフレキシブルフラットケーブルとから構成されている。

このヘッドユニットをその背面側に位置する部材に固定する構成として、例えば、特許文献１には、ヘッドホルダの底板にヘッドユニットを固定し、このヘッドユニットの前面に保護カバーを被せる構成が記載されている。この特許文献１では、前記ヘッドホルダの底板において、ヘッドユニットの背面の四隅近傍及び保護カバーの背面の一部が露出可能な位置に、接着剤流し込み孔を穿設する技術が示されており、ヘッドユニットを並設する箇所では、隣り合うヘッドユニットの背面に跨る部分が露出するように接着剤流し込み孔を穿設している。そして、前記底板の前面側にヘッドユニットを配置して保護カバーを被せた状態で、前記接着剤流し込み孔に接着剤が流し込まれる。これにより、接着剤が、ヘッドユニットの背面の四隅近傍と保護カバーの背面とに接触して硬化し、前記底板に対してヘッドユニットと保護カバーとが固定される。
特開２００２−０６７３４１号公報（図７及び図９参照）

しかしながら、特許文献１の構成では、流し込み孔内の底部近傍に空気の逃げ道がないため、接着剤流し込み孔全体に一挙に接着剤を注入すると、流し込み孔の上面に接着剤が被さる状態となり、底部にまできっちりと充填することができなかった。そこで、この不都合をなくすために、流し込み孔の径よりも小径（流し込み孔の底部に届く径）の筒状注射針等を流し込み孔の底面に達するように挿入し、接着剤を底部付近から少量ずつ充填していた。そのため、接着剤の充填に時間を要し、作業の能率が極めて悪いという課題を有していた。

また、接着剤流し込み孔から注入された接着剤は、ヘッドユニットに対しては、その背面側の一部と接するだけである。すなわち、ヘッドユニットの四隅近傍となる一部の側面と一部の背面とに表面的に接触するだけである。従って、この場合に、接着剤とヘッドユニットとの接触面積を増加させて接着強度を向上させようとすると、ヘッドホルダの接着剤流し込み孔を拡径し、注入する接着剤の量を多くする必要があり、接着剤のコストが嵩むという課題を生じることになる。

本発明は、上記課題を解消し、ヘッドユニットをその背面側に位置する背面側部材に固定する場合に、接着作業の能率を大幅に改善するとともに、経済的にまた効果的に接着強度を増すことができるインクジェットプリンタヘッド及びその製造方法を提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明におけるインクジェットプリンタヘッドは、前面に列状に配置された複数個のノズルを有し複数枚のプレートを積層して構成されたヘッドユニットを、当該ヘッドユニットの背面側に位置する背面側部材に接着剤を介して固定してなるインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記ヘッドユニットに、その背面から前記プレートの積層方向に延びる接着用穴を窪み形成し、前記背面側部材に、前記接着用穴と連通可能な接着剤用の流し込み孔を穿設し、前記ヘッドユニットに、前記接着用穴の底部近傍を前記流し込み孔と対向しない位置で外部に連通する空気逃がし通路が設けられたことを特徴とするものである。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記空気逃がし通路は、前記接着用穴の底部近傍から前記ヘッドユニットの側面に開口していることを特徴とするものである。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記接着用穴は、ヘッドユニットを構成する複数枚のプレートのうち背面側のものに、板厚さ方向に貫通形成され、前記空気逃がし通路は、前記プレートのうち積層方向の中間のものに、前記接着用穴と接続し且つヘッドユニットの側面に延びるように該プレートの平板面に形成されていることを特徴とするものである。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載のインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記空気逃がし通路の断面積は、前記接着用穴の断面積よりも小さいことを特徴とするものである。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載のインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記接着剤は、前記流し込み孔に連続するように前記接着用穴に充填されて硬化していることを特徴とするものである。

また、請求項６に記載の発明におけるインクジェットプリンタヘッドの製造方法は、前面に列状に配置された複数個のノズルを有し複数枚のプレートを積層して形成されたヘッドユニットを、当該ヘッドユニットの背面側に位置する背面側部材に接着剤を介して固定してなるインクジェットプリンタヘッドにおいて、背面からプレートの積層方向に延びて窪み形成された接着用穴と、この接着用穴の底部近傍と外部とを連通する空気逃がし通路とを有する前記ヘッドユニットを製造する工程と、前記接着用穴と連通可能な接着剤の流し込み孔を有する前記背面側部材を製造する工程と、前記接着用穴と前記流し込み孔とが連通するように、前記ヘッドユニットを前記背面側部材に配置する工程と、前記接着剤を前記流し込み孔から前記接着用穴に連続するように注入し、前記空気逃がし通路から空気を逃がして、接着剤を接着用穴に充填させる工程と、を備えることを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、ヘッドユニットをその背面側部材に接着剤で固定するに際して、背面側部材に設けられた流し込み孔からヘッドユニットに設けられた接着用穴に接着剤が一挙に流し込まれても、空気逃がし通路が流し込み孔と対向しない位置で外部に連通しているので、接着剤が空気逃がし通路を塞ぐことなく空気が空気逃がし通路から外部に逃がされ、接着剤が接着用穴に充填される。これにより、必要量の接着剤を一度に注入しても、換言すれば、接着剤を小径の筒状注射針等で底部から少量ずつ充填するように作業しなくても、接着用穴の底部近傍に空気が溜まることなく接着用穴全体に接着剤を充填させることができるため、作業能率を大幅に向上させることができる。

また、接着剤が空気を留めることなく接着用穴に充填されることにより、接着剤が側面だけでなく底部にも確実に接触するため、接着用穴において接着剤の接触面積が増し、アンカー効果（作用）により接着強度を向上させることができる。

また、請求項２の発明によれば、空気逃がし通路は、積層方向に延びて窪み形成された接着用穴の底部近傍から、ヘッドユニットの側面に開口するよう形成されているため、流し込んだ接着剤で空気逃がし通路を塞ぐことなく確実に接着用穴から空気を逃がすことができる。

また、請求項３の発明によれば、接着用穴を形成するために必要な加工は、ヘッドユニットとして機能させるために各プレートに施される加工と同時に行うことができるため、接着用穴の形成のために特別な加工工程を追加する必要がない。

また、請求項４の発明によれば、空気逃がし通路の断面積を小さくしてその流路抵抗を接着用穴より大きくすることにより、接着剤が空気逃がし通路から漏れることを防止することができる。

また、請求項５の発明によれば、接着剤が接着用穴と流し込み孔に跨って連続して硬化することにより、確実にアンカー効果（作用）を発揮することができる。

また、請求項６の発明によれば、背面側部材に設けられた流し込み孔からヘッドユニットに設けられた接着用穴に接着剤を流し込むことができ、これにより、接着用穴の底部近傍の空気逃がし通路から空気が逃がして、接着用穴に空気を溜めることなく接着剤が底部まで充填することができる。その結果、接着用穴において接着剤の接触面積を増加させ、アンカー効果（作用）により接着強度を向上したインクジェットヘッドを製造することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明を適用するインクジェットプリンタの斜視図、図２は第１の実施形態におけるプリンタヘッドを背面側から見た平面図、図３は図２のIII ―III 線矢視断面図、図４はプリンタヘッドを前面側から見た平面図、図５（ａ）はヘッドユニットをフレームに取り付けた状態の側面図、図５（ｂ）はヘッドユニットをフレームに取り付けた状態を背面側から見た平面図、図６は図５（ｂ）のIV―IV線矢視断面図、図７は接着用穴の拡大斜視図、図８は図７のVIII―VIII線矢視断面図、図９はヘッドユニットの各部品の斜視図、図１０はキャビティユニットの各部品の部分斜視図、図１１はキャビティユニットの各部品の部分拡大斜視図である。

本発明に係るカラーインクジェットプリンタ１００は、図１に示すように、例えば、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のカラーインクがぞれぞれ仕切られて充填されたインクカートリッジ６１と、用紙（被記録媒体）６２に印字するためのインクジェットプリンタヘッド（以下単にプリンタヘッドという）６３と、前記インクカートリッジ６１とプリンタヘッド６３が搭載されるキャリッジ６４と、このキャリッジ６４を前記用紙６２の搬送方向（副走査方向、以下Ｙ方向という）と直交する方向（主走査方向、以下Ｘ方向という）に往復移動させる駆動ユニット６５、キャリッジ６４の往復移動方向に延び、前記プリンタヘッド６３と対向配置されたプラテンローラ６６と、パージ装置６７とを備えている。

駆動ユニット６５は、キャリッジ６４の下端部に配置されてプラテンローラ６６と平行に延びるキャリッジ軸７１と、キャリッジ６４の上端部に配置されてキャリッジ軸７１と平行に延びるガイド板７２と、キャリッジ軸７１とガイド板７２との間にあって、キャリッジ軸７１の両端部に配置される２つのプーリ７３、７４とこの両プーリ７３，７４に巻き掛けしたタイミングベルト７５とからなる。

モータ７６の駆動に従って回転する一方のプーリ７３からの駆動力により、タイミングベルト７５に接合されているキャリッジ６４が、前記キャリッジ軸７１とガイド板７２に支持されて直線往復移動できる。

図示しない給紙部からＹ方向（副走査方向）に搬送される用紙６２は、前記プラテンローラ６６とプリンタヘッド６３との間に導入されて、後述するようにプリンタヘッド６３から吐出されるインクにより所定の印字がなされ、その後排紙される。

パージ装置６７はプラテンローラ６６の側方に設けられ、プリンタヘッド６３がリセット位置にある時に、プリンタヘッド６３に対向するように配置されている。このパージ装置６７は、プリンタヘッド６３の後述する複数のノズル１１ａを覆うように当該ノズルの開口面に対して当接するパージキャップ８１と、ポンプ８２及びカム８３と、インク貯留部８４とを備えている。プリンタヘッド６３がリセット位置にあるときに、プリンタヘッド６３の内部に溜まる気泡等を含んだ不良インクを、カム８３の駆動によりポンプ８２によって吸引することにより、プリンタヘッド６３の回復を図るようにしている。なお、吸引された不良インクはインク貯留部８４に貯められる。

パージ装置６７におけるプラテンローラ６６側の位置には、パージ装置６７に隣接してワイパ部材８６が配置されている。このワイパ部材８６はへら状に形成されており、キャリッジ６４の移動に伴って、プリンタヘッド６３のノズル面を拭くものである。ノズル面を拭く場合に、ワイパ部材８６は上方に突出され、ノズル面を拭かない場合には下方に後退している。

キャップ８５は、インクの乾燥を防止するため、印字が終了するとリセット位置に戻されるキャリッジ６４に搭載されたプリンタヘッド６３の複数のノズル１１ａを覆うものである。

プリンタヘッド６３は、図３に示すように、前面（図３における下面）に列状に配置された複数個のノズル１１ａを有するヘッドユニット６と、このヘッドユニット６の背面側に位置するフレーム５０と、このフレーム５０の背面側に位置するヘッドホルダ１とを備えている。なお、この実施形態では、フレーム５０がヘッドユニット６の背面側に位置するため、フレーム５０が請求項に記載の背面側部材に相当するが、ヘッドユニット６がヘッドホルダ１に直接取り付けられて、ヘッドホルダ１が背面側部材となる形態でもよい。

ヘッドホルダ１には、前述したインクカートリッジ６１を搭載する搭載部３が備えられ、このインクカートリッジ６１からヘッドユニット６に、後述する各色毎のインク供給用のスリーブ４を介して、インクが供給されるようになっている。

まず、ヘッドユニット６の構成から説明する。ヘッドユニット６は、図９〜図１１に示すように、複数枚の金属プレートを積層して構成されたキャビティユニット１０と、このキャビティユニット１０に対して接着剤または接着シートを介して接着し積層されるプレート型の圧電アクチュエータ２０と、その背面（上面）に外部機器との電気的接続のために重ね接合されたフレキシブルフラットケーブル４０とにより構成されている。

前記キャビティユニット１０は、図１０に示すように、ノズルプレート１１、２枚のマニホールドプレート１２、１２、スペーサプレート１３及びベースプレート１４の５枚の薄い金属板をそれぞれ接着剤にて重ね接合した構造に構成されている。この実施形態では、ノズルプレート１１を除く各プレートは、４２％ニッケル合金鋼板製で、５０μｍ〜１５０μｍ程度の厚さを有する。

この実施形態のヘッドユニット６は、図９に示すように、ノズル１１ａが多数設けられてＹ方向（副走査方向）に長く構成された長尺型のヘッドであり、ヘッドユニット６が取り付けられるプリンタヘッド６３も、図２に示すように、Ｙ方向（副走査方向）に長く構成されている。ヘッドユニット６のノズル１１ａは、図１０に示すように、Ｙ方向に延びる全部で４列のノズル列１１ｂとして設けられており、これら４列のノズル列１１ｂはＹ方向の中間で２分され、２列ずつを１組として計４組のノズル群１１ｃに構成されている。そして、ノズル群１１ｃ内では、各ノズル列１１ｂ、１１ｂが一定ピッチで千鳥配列されている。

前記下側のマニホールドプレート１２にはノズルプレート１１が接着され、各ノズル群１１ｃ毎に、ノズル１１ａに連通する多数の貫通路１７が、上下両マニホールドプレート１２、１２及びスペーサプレート１３の各々の長辺（Ｙ方向）に沿って、ノズル１１ａに対応する２列の千鳥配列状に一定ピッチで設けられている。そして、２枚のマニホールドプレート１２、１２には、各ノズル群１１ｃ毎に、インク通路１２ａ、１２ｂが、前記貫通孔１７の列の両側に沿って延びるように穿設されている。但し、図１１の拡大図に示すように、下側のマニホールドプレート１２におけるインク通路１２ｂは、このマニホールドプレート１２の上側のみに開放するように凹み形成されている。このインク通路１２ａ、１２ｂは、上側のマニホールドプレート１２に対する前記スペーサプレート１３の積層により密閉される構造になっている。また、これらインク通路１２ａ、１２ｂは、ノズル群１１ｃに対応して、貫通孔１７を挟む２個を１組として短辺（Ｘ方向）方向に２組、また長辺（Ｙ方向）方向の中間において分けられて２組、計４組設けられており、それぞれ両短辺側の端部から異なる色のインクを供給できるようになっている。

また、前記ベースプレート１４には、各ノズル群１１ｃ毎に、短辺（Ｘ方向）に沿って延びる細幅の圧力室１６が２列ずつ多数個穿設されている。そして、前記千鳥状のノズル列と平行状の長手基準線１４ａ、１４ｂを設定すると（図１１参照）、左側の圧力室１６の先端１６ａは前記右側の長手基準線１４ａ上に位置し、右側の圧力室１６の先端１６ａは左側の長手基準線１４ｂ上に位置し、且つこの左右の圧力室１６の先端１６ａが交互に配置されている。これにより、左右両側の圧力室１６は一つおきに互いに逆方向に延びるように交互に配置されていることになる。

この各圧力室１６の先端１６ａは、前記スペーサプレート１３及び両マニホールドプレート１２、１２に同じく千鳥配列状にて穿設されている貫通路１７、１７、１７を介して連通している。一方、前記各圧力室１６の他端１６ｂは、前記スペーサプレート１３に穿設された貫通孔１８を介して、前記両マニホールドプレート１２、１２におけるインク通路１２ａ、１２ｂに連通している。前記各圧力室１６の他端１６ｂは、ベースプレート１４の下面側にのみ開口するように凹み形成されているものである。

これにより、前記ベースプレート１４及びスペーサプレート１３の短辺側の両端部に穿設のインク供給口１９ａ、１９ｂから前記インク通路１２ａ、１２ｂ内に流入したインクは、このインク通路１２ａから前記各貫通孔１８を通って前記各圧力室１６内に分配されたのち、この各圧力室１６内から前記貫通路１７、１７、１７を通って、この圧力室１６に対応するノズル１１ａに至るという構成になっている（図１０参照）。なお、前述したようにインク通路１２ａ、１２ｂは長辺方向と短辺方向とで４組に分けられ各組に異なる色が供給されるため、各ノズル群１１ｃは、その長辺方向の一方端側の半分、他方端側の半分、及び短辺方向の２群で異なる色のインクが吐出される。

前記インク供給口１９ａは、図９に示すように、各インク通路１２ａ、１２ｂ毎に計８個設けられている。そしてインク供給口１９ａは、２個（１色）を一組として、その上面にそれぞれインクカートリッジ６１から供給されるインク中の塵除去のためのフィルタ２９が接着剤にて固定されている。

また、各フィルタ２９（２個１組のインク供給口１９ａ）上には、インクカートリッジ６１からインクの供給を受けるために、筒状のスリーブ４が各々突設されている（図６参照）。各スリーブ４は、内部にインク通路を有するとともに、下部に外径の大きい大径部４ａと、上部に外径の小さい小径部４ｂとを有しており、その各下端面が、前記各フィルタ２９上にエポキシ樹脂等にて強固に接着固定されている。また、前記小径部４ｂの外周には、インクカートリッジ６１と接続する流路部材との接続に際して、インク漏れを防止するために、環状の弾性シール体であるゴム製のパッキンもしくはＯリング等が被嵌される（図示せず）。

また、キャビティユニット１０の背面（上面）には、図５、図６及び図９に示すように、Ｙ方向に延びる左右両長辺に沿って、接着用穴５１が所定間隔で窪み形成されている。すなわち、接着用穴５１は貫通させずに有底の穴として形成されている。そして、このキャビティユニット１０の側面には、図７に示すように後述するフレーム５０の流し込み孔５７と対向しない位置に、前記接着用穴５１の底部と外部とを連通させる空気逃がし通路５２が開口されている。この実施形態では、キャビティユニット１０の最下層となるノズルプレート１１が短辺側（Ｘ方向）長辺側（Ｙ方向）ともにその他のプレートよりも細幅に形成されているため、接着用穴５１が形成される左右両長辺寄りの部位では、下側のマニホールドプレート１２が最下層のプレートとなっている。そのため、図７に示すように、キャビティユニット１０を構成する複数のプレートのうち、背面側に位置するベースプレート１４、及びスペーサプレート１３に、それぞれ板厚さ方向に平面視略矩形状の貫通孔を穿設し、ベースプレート１４、スペーサプレート１３、及び上下のマニホールドプレート１２、１２を積層することによって、上側のマニホールドプレート１２の背面（上面）側が底部となって、有底の接着用穴５１が構成されている。

また、上側のマニホールドプレート１２には、一端がベースプレート１４に穿設された前記貫通孔と重なり、他端が当該マニホールドプレート１２の側面に開口する複数の空気逃がし通路５２が、このマニホールドプレート１２の板厚さを貫通して形成されている。すなわち、接着用穴５１の底部近傍の側面からヘッドユニット６の側面に延びるように空気逃がし通路５２が形成される。そして、この空気逃がし通路５２の断面積は、接着用穴５１の断面積よりも小さく形成されている。この空気逃がし通路５２の接着用穴５１に重なる部分は、実質接着用穴５１が延長され、それを兼ねることができる。

なお、ベースプレート１４及びスペーサプレート１３における接着用穴５１形成のための貫通孔の穿設や、上側のマニホールドプレート１２における空気逃がし通路５２の穿設は、各プレートにおけるその他の加工と同時に行われる。

また、この実施形態では、図７に示すように、１つの接着用穴５１に断面積の小さい５つの空気逃がし通路５２を設けているが、空気逃がし通路５２の数は任意に設定できる。また、空気逃がし通路５２は、上側のマニホールドプレート１２の板厚さを貫通せずに、当該マニホールドプレート１２の上面側に開口する凹所（ハーフエッチング）の通路として形成してもよい。また、空気逃がし通路５２は、接着用穴５１の底部近くに設けることが望ましいが、必要に応じて、積層方向の中間に位置するプレートに形成してもよい。

一方、図９に示す圧電アクチュエータ２０は、複数枚の圧電シートを積層した構造であり、特開平４−３４１８５１号公報に記載のように、前記各圧電シートのうち最下段の圧電シートとそれから上方へ数えて奇数番目の圧電シートの上面には、前記キャビティユニット１０における各圧力室１６の箇所ごとに細幅の個別電極（図示せず）が形成されている。下から偶数番目の圧電シートの上面には、複数個の圧力室１６に対して共通のコモン電極（図示せず）が形成されている。前記最上段のトップシートの上面には、表面電極３０として、前記各個別電極の各々に対して電気的に接続した個別用の表面電極と、前記コモン電極に対して電気的に接続したコモン用の表面電極とが設けられている。

そして、このような構成のプレート型の圧電アクチュエータ２０は、前記キャビティユニット１０に対して、この圧電アクチュエータ２０における各個別電極が前記キャビティユニット１０における圧力室１６の各々に対応するように積層固定される。この実施形態では、キャビティユニット１０が長尺であるため、２つの圧電アクチュエータ２０、２０が長辺側（Ｙ方向）に沿って並べて固定される。このとき、ヘッドユニット６の背面（上面）側に上述した接着用穴５１及びインク供給用のスリーブ４が露出するように、キャビティユニット１０及び２つの圧電アクチュエータ２０、２０のサイズが設定されている。

また、圧電アクチュエータ２０における背面（上面）側の表面には、前記フレキシブルフラットケーブル４０における各種の配線パターン（図示せず）が、前記表面電極３０の各々に電気的に接合される。この実施形態では、２つの圧電アクチュエータ２０、２０にそれぞれフレキシブルフラットケーブル４０、４０が接合されている。また、この実施形態の各フレキシブルフラットケーブル４０には、ＩＣチップ４０ａが搭載されたタイプを使用している。

この構成において、前記圧電アクチュエータ２０における各個別電極のうち任意の個別電極と、コモン電極との間に電圧を印加することにより、圧電シートのうち前記電圧を印加した個別電極に対応した部分に圧電による積層方向の歪みが発生し、この歪みにて前記各個別電極に対応する圧力室１６の内容積が縮小されることにより、この圧力室１６内のインクが、ノズル１１ａから液滴状に吐出して、所定の印字が行われる。

なお、この実施形態のヘッドユニット６では、１つのキャビティユニット１０に対して２つの圧電アクチュエータ２０，２０を固定する構成であったが、ヘッドユニット６の構成、数は任意であり、例えば１つのヘッドユニット６を、１つのキャビティユニット１０に対して１つの圧電アクチュエータ２０を固定する構成としても良いし、このように１つのキャビティユニット１０に１つの圧電アクチュエータ２０を固定したヘッドユニット６を複数個配列する構成でも良い。また、ヘッドユニット６におけるキャビティプレート１０は金属材料の他、セラミックス材であっても良い。さらに、本発明のインクジェットプリンタの駆動手段は、上記のプレート状の圧電アクチュエータ２０の他の形式であっても良いし、静電気により、圧力室の背面を覆う振動板を振動させてインクをノズル１１ａから吐出させる構成であっても良い。

次に、ヘッドユニット６の背面（上面）側に位置し、このヘッドユニット６が接着剤を介して固定されるフレーム５０について説明する。フレーム５０は金属製であり、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、Ｙ方向に長い略矩形状の平板の中央部分に、Ｙ方向に長い略矩形状の開口部５６を穿設した形状を呈している。前述したように、ヘッドユニット６における圧電アクチュエータ２０が一部分で積層方向の歪みが生じると、その圧力室に対して圧力を付与するだけでなく、キャビティユニット１０の他の部分にも歪みを生じ、他の部分の圧力室においてインク吐出動作を行う際にいわゆるクロストークが起きる。そのため、フレーム５０を金属のような剛性の高い素材にすることにより、圧電アクチュエータ２０の動作にともなうキャビティユニット１０の歪みを抑え、クロストークを抑制することができる。

また、従来は、ヘッドホルダの底板にヘッドユニットを直接接着固定していたが、ヘッドホルダは軽量化のために合成樹脂を素材として成形されているので、その線膨張係数が、金属プレート及び圧電シートの積層体であるヘッドユニットよりも大きい。そのため、ヘッドホルダに固定されたヘッドユニットの位置が、環境温度の変化で変動したり、傾いたり（平行度が悪化）することがあった。その結果、用紙における複数のインク着色点にズレが発生し、色ずれが生じたり、画像の解像度が低下したりするという問題が発生していた。そこで、例えば、特開２００３−１４５７５２号公報に記載のように、ヘッドユニットをその背面側部材であるヘッドホルダの底板に固定するに際し、隣接するヘッドユニットの略中間部位のみを接着固定し、環境温度に変化が生じても、ノズル列の間隔精度や平行度を一定にするように工夫がなされていた。

しかしながら、本発明のように、ヘッドユニット６を合成樹脂製のヘッドホルダ１に直接接着するのではなく、線膨張係数がヘッドユニット６に近い金属製のフレーム５０にヘッドユニット６を接着するように構成することにより、環境温度の変化から受ける前述したような悪影響を大幅に低減することができる。

図５及び図６に示すように、前記したフレーム５０の開口部５６の細幅（Ｘ方向）方向の寸法Ｗ１は、ヘッドユニット６における圧電アクチュエータ２０の細幅（Ｘ方向）方向の寸法Ｗ２よりは大きく、またキャビティユニット１０の細幅（Ｘ方向）方向の寸法Ｗ３よりは小さく形成されている。そして、フレーム５０の前面（下面）にヘッドユニット６が取り付けられた状態では、図６に示すように、ヘッドユニット６の圧電アクチュエータ２０の部分が開口部５６の内部に嵌め込まれた状態となり、開口部５６から上方に、ヘッドユニット６の背面（上面）に取り付けられた２つのフレキシブルケーブル４０及び４本のスリーブ４が引き出される。

このフレーム５０には、ヘッドユニット６の接着用穴５１に連通可能な接着剤用の流し込み穴５７が、左右両長辺側に沿って、前記接着用穴５１に対応した位置に設けられている。この実施形態では、流し込み孔５７は平面視略矩形状に形成され、流し込み孔５７の方が、前記接着用穴５１より大きな開口面積となっている。

次にフレーム５０の背面（上面）側に位置し、このフレーム５０が接着剤を介して固定されるヘッドホルダ１について説明する。ヘッドホルダ１は、ポリエチレン、ポリプロピレン等の合成樹脂材の射出成形品で、図３に示すように、上面開放状でＹ方向に長い略箱状を呈している。そして、この略箱状の内部空間もＹ方向に長く、前記した搭載部３として、その上方からインクカートリッジ６１が着脱自在に装着できるようになっている。また、搭載部３の下面となる底板５には、ヘッドユニット６に固定されたフレキシブルフラットケーブル４０を引き出すためのスリット５３と、ヘッドユニット６に突設された４本の筒状のスリーブ４を挿通させるため挿通孔５４，５４と、フレーム５０をヘッドホルダ１に固定する接着剤用の第２の流し込み孔５５が穿設されている。

前記スリット５３は、底部５の中央付近において長辺側（Ｙ方向）に沿って細長く形成されている。挿通孔５４、５４は、搭載部３の短辺側の両端部に略楕円形に形成されている。第２の流し込み孔５５は、底部５における下面側の開口の面積が上面側の開口の面積よりも小さい側断面視で逆向き台形状に形成され、底部５の左右両長辺（Ｙ方向）に沿って複数箇所設けられている。この第２の流し込み孔５５のＹ方向の位置は、底部５の下面側となる前記フレーム５０の、隣接する流し込み穴５７、５７の間となるように配置されている。

以上のように構成されたヘッドユニット６及びフレーム５０をヘッドホルダ１に接着剤を介して固定する方法について説明する。

まず、ヘッドユニット６に取り付けられた２つのフレキシブルフラットケーブル４０と４本のスリーブ４とを、フレーム５０の開口部５６から背面側（上方）に取り出すようにして、ヘッドユニット６をフレーム５０の前面（下面）に配置し、フレーム５０の接着用の流し込み孔５７と、ヘッドユニット６の接着用穴５１とを位置合わせする。このとき、位置合わせ用の治具等を使用してもよい。そして、フレーム５０の各流し込み孔５７側からヘッドユニット６の各接着用穴５１に、大径の充填筒等を使用して、接着剤５８として、例えば光硬化型接着剤であるＵＶ接着剤を一挙に注入する。

前記接着用穴５１では、上方から接着剤５８が流し込まれるに伴って、下方の空気が空気逃がし通路５２から外部に抜けるため、接着用穴５１の底部に空気が溜まることなく接着剤５８が接着用穴５１に充填される。そして、接着剤５８は、接着用穴５１に充填されるだけでなく、流し込み穴５７の大部分に充填される程度の量が注入され、硬化される。

次に、ヘッドユニット６が固定されたフレーム５０が、ヘッドホルダ１の底板５の前面（下面）に配置される。このとき、底板５に穿設された挿通孔５４、５４に、それぞれスリーブ４が２本ずつ挿通され、スリット５３から２つのフレキシブルフラットケーブル４０が引き出される。そして、第２の流し込み孔５５に接着剤５８を注入して硬化させ、フレーム５０がヘッドホルダ１に固定される。 この構成では、接着用穴５１の底部近傍に空気逃がし通路５２が設けられてることにより、空気が底部に溜まらずに外部に逃げるため、ヘッドユニット６の各接着用穴５１毎に一挙に接着剤５８を注入することができ、接着作業に要する時間を大幅に短縮できる。特に、接着用穴５１の上方から被せるように粘性の高い接着剤５８を注入すると、接着剤５８自体の下方に流れようとする圧力により、空気を速やかに空気逃がし通路５２に押しやることができる。

また、ヘッドユニット６の空気逃がし通路５２が、フレーム５０の流し込み孔５７に対向する位置には設けられておらず、また空気逃がし通路５２の断面積が接着用穴５１の断面積よりも小さく設定されているため、粘性抵抗の大きい接着剤５８が、その注入に伴って空気逃がし通路５２から漏れることを防止できる。

また接着剤５８は、接着用穴５１に空気を含むことなく充填されることにより、接着用穴５１の底部及び側面の全てと接触してその接触面積を増加させることに加え、接着用穴５１から流し込み穴５７にまで連続して硬化していることにより、ヘッドユニット６とフレーム５０との間におけるアンカー効果（作用）が高められ、ヘッドユニット６とフレーム５０とを極めて高い接着強度で固定するこができる。

また、接着用穴５１はヘッドユニット６の両長辺に沿って複数個設けられて、アンカー効果を複数（多数）箇所で発揮されるため、全体としての接着強度を大幅に向上させることができる。

また、従来のように、ヘッドユニット６の四隅近傍を表面的に接着剤で覆う場合と比べると、接着剤５８は、比較的小さい穴である接着用穴５１、流し込み穴５７、及び第２の流し込み穴５５に充填される程度の量しか使用されないため、接着用穴５１が複数設けられていても、全体として使用する接着剤の量を減らし、接着剤のコストを削減することができる。

また、ヘッドユニット６の両長辺に沿って、略等間隔に接着用穴５１を設けているため、接着剤５８の収縮歪みを均等化し、硬化による位置ズレ等を極力少なくすることができる。

さらに、接着剤５８にＵＶ接着剤を使用すると、接着時間を短縮できる。特に金属との接触により硬化が促進されるタイプのＵＶ接着剤を使用すると、金属プレートの積層体であるヘッドユニット６に設けられた接着用穴５１において、充填された接着剤が大面積で金属面と接触するため、接着用穴５１内での硬化が促進されて作業時間の短縮及び製造効率の大幅向上に寄与できる。

本発明を適用するインクジェットプリンタの斜視図である。 第１の実施形態におけるプリンタヘッドを背面側から見た平面図である。 図２のIII ―III 線矢視断面図である。 プリンタヘッドを前面側から見た平面図である。 （ａ）はヘッドユニットをフレームに取り付けた状態の側面図、（ｂ）はヘッドユニットをフレームに取り付けた状態を背面側から見た平面図である。 図５（ｂ）のIV―IV線矢視断面図である。 接着用穴の拡大斜視図である。 図７のVIII―VIII線矢視断面図である。 ヘッドユニットの各部品の斜視図である。 キャビティユニットの各部品の部分斜視図である。 キャビティユニットの各部品の部分拡大斜視図である。

符号の説明

１ ヘッドホルダ
３ 搭載部
４ スリーブ
５ 底板
６ （インクジェット）ヘッドユニット
１０ キャビティユニット
１１ ノズルプレート
１１ａ ノズル
１１ｂ ノズル列
１１ｃ ノズル群
１２ マニホールドプレート
１３ スペーサプレート
１４ ベースプレート
１６ 圧力室
１７ 貫通路
１９ａ インク供給口
２０ 圧電アクチュエータ
２９ フィルタ
３０ 表面電極
４０ フレキシブルフラットケーブル
５０ フレーム
５１ 接着用穴
５２ 空気逃がし通路
５３ スリット
５４ 挿通孔
５５ 第２の流し込み孔
５６ 開口部
５７ 流し込み穴
５８ 接着剤
６１ インクカートリッジ
６２ 用紙
６３ （インクジェット）プリンタヘッド
６４ キャリッジ
１００ インクジェットプリンタ

Claims (6)

1. 前面に列状に配置された複数個のノズルを有し複数枚のプレートを積層して構成されたヘッドユニットを、当該ヘッドユニットの背面側に位置する背面側部材に接着剤を介して固定してなるインクジェットプリンタヘッドにおいて、
   前記ヘッドユニットに、その背面から前記プレートの積層方向に延びる接着用穴を窪み形成し、
   前記背面側部材に、前記接着用穴と連通可能な接着剤用の流し込み孔を穿設し、
   前記ヘッドユニットに、前記接着用穴の底部近傍を前記流し込み孔と対向しない位置で外部に連通する空気逃がし通路が設けられたことを特徴とするインクジェットプリンタヘッド。
2. 前記空気逃がし通路は、前記接着用穴の底部近傍から前記ヘッドユニットの側面に開口し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プリンタヘッド。
3. 前記接着用穴は、ヘッドユニットを構成する複数枚のプレートのうち背面側のものに、板厚さ方向に貫通形成され、前記空気逃がし通路は、前記プレートのうち積層方向の中間のものに、前記接着用穴と接続し且つヘッドユニットの側面に延びるように該プレートの平板面に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェットプリンタヘッド。
4. 前記空気逃がし通路の断面積は、前記接着用穴の断面積よりも小さいことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のインクジェットプリンタヘッド。
5. 前記接着剤は、前記流し込み孔に連続するように前記接着用穴に充填されて硬化していることを特徴とする請求項１から４のいずれかにインクジェットプリンタヘッド。
6. 前面に列状に配置された複数個のノズルを有し複数枚のプレートを積層して形成されたヘッドユニットを、当該ヘッドユニットの背面側に位置する背面側部材に接着剤を介して固定してなるインクジェットプリンタヘッドにおいて、
   背面からプレートの積層方向に延びて窪み形成された接着用穴と、この接着用穴の底部近傍と外部とを連通する空気逃がし通路とを有する前記ヘッドユニットを製造する工程と、
   前記接着用穴と連通可能な接着剤の流し込み孔を有する前記背面側部材を製造する工程と、
   前記接着用穴と前記流し込み孔とが連通するように、前記ヘッドユニットを前記背面側部材に配置する工程と、
   前記接着剤を前記流し込み孔から前記接着用穴に連続するように注入し、前記空気逃がし通路から空気を逃がして、接着剤を接着用穴に充填させる工程と、
   を備えることを特徴とするインクジェットプリンタヘッドの製造方法。

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