JP2006062373A

JP2006062373A - インクジェットプリンタヘッド及びその製造方法

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Publication number: JP2006062373A
Application number: JP2005331541A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Hirota; 淳廣田; Atsushi Ito; 敦伊藤
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2000-08-30
Filing date: 2005-11-16
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2021-01-31
Also published as: JP3818453B2

Abstract

【課題】インクジェットプリンタの本体フレーム１の下面に複数のフロントヘッドユニットを正確且つ迅速に固定する。
【解決手段】前面に列状の複数個のノズルと、この各ノズル毎に圧力室を備えたキャビティプレート１０と、圧力室毎にインクに噴射エネルギーを付与する圧電アクチュエータ２０と、フレキシブルフラットケーブル４０とを積層したフロントヘッドユニット６を、治具４２の表面に載置する。そのとき、キャビティプレート１０の表面側のノズルプレート４３に、ノズル列の前後部位に穿設された位置決め孔に対して治具４２から突出する位置決めピンを嵌合して位置決めした状態で、本体フレーム１の底板５の下面の支持部８をフロントヘッドユニット６に被せ、本体フレーム１の上側に露出する空所９ａ，９ｂからＵＶ接着剤を充填後紫外線照射にてフロントヘッドユニット６を固着する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、圧電式等のインクジェットプリンタヘッドの構成に係り、より詳しくは、ノズル及びアクチュエータを備えたフロントヘッドユニットを、インク供給通路を備えた本体フレームに強固且つ迅速に且つ精度良く固定できる構造及びその製造方法に関するものである。

先行技術のオンディマンド型の圧電式のインクジェットプリンタヘッドにおいては、例えば、特開平８−２７６５８６号公報に記載されているように、積層型のフロントヘッドユニットは、多数のノズルを備えたノズルプレートと、その背面に接着剤にて積層され、インク供給タンクに連通するリザーバ室と前記ノズルの孔径より大径の第１通孔を有するスペーサプレートと、該スペーサプレートの背面に接着され、前記リザーバ室と連通するオリフィスと前記第１通孔に連通する第２通孔を有するインク供給プレートと、該インク供給プレートの背面に接着された補強プレート及び圧力室を構成するための圧力室プレートと、前記圧力室の背面に接着した圧電振動板とから構成されており、このフロントヘッドユニットを、合成樹脂製のヘッドケースの下面の凹所内に接着剤にて固定する。このヘッドケースには、後述するインクカートリッジからのインクを前記フロントヘッドユニットに流入させるためのインク流路が形成されており、このヘッドケースを、合成樹脂製の上面開放状でインクカートリッジを着脱自在に搭載できる本体フレームの下面にビス止めするという構成であった。

特開平８−２７６５８６号公報

しかしながら、前記の構成では、ヘッドケースが合成樹脂製の射出成形品であるとしても、フロントヘッドユニットの外周形状に合わせた凹所を正確に形成することができず、また、前記凹所の内壁面とフロントヘッドユニットの外周及び裏面との間の隙間に隈なく接着剤で充填するので、当該フロントヘッドユニットのノズルの向きをヘッドケースの下面と直交する方向に正確に合わせることも困難であるという問題があった。そして、前記フロントヘッドユニットを複数並設させる場合、一方のフロントヘッドユニットにおけるノズル列と隣接する他方のフロントヘッドユニットにおけるノズル列との平行度や間隔の誤差が大きくなると、用紙等の被記録媒体に対するインクの付着位置がずれて印刷精度が悪くなるので、前記複数のフロントヘッドユニットを、その平行度や配置間隔の誤差が小さくなるように、ヘッドケースに固定する必要があった。

さらに、前記接着剤の硬化速度が遅いと、ヘッドケースに対してフロントヘッドユニットを固定するために位置及び姿勢保持する治具を長時間拘束しなければならず、組み立て作業の能率も悪くなるという問題もあった。

本発明は、このような問題を解消した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技術的課題とするものである。

この技術的課題を達成するため、請求項１に記載の発明のインクジェットプリンタヘッドは、前面に列状の複数個のノズル、この各ノズル毎の圧力室及び、前記各圧力室ごとにインクに噴射エネルギーを付与するアクチュエータとからなるフロントヘッドユニットを、インク供給源から前記フロントヘッドユニットにインクを供給するインク供給通路を備えた本体フレームに固着してなるインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記本体フレームの底板には、前記フロントヘッドユニットの裏面を支持するための支持部と、該フロントヘッドユニットの裏面の複数箇所が露出する空所とを備え、該各空所には速硬化性の接着剤を充填してフロントヘッドユニットを固定したものである。

そして、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、前記速硬化性の接着剤はＵＶ接着剤としたものである。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記底板には、前記フロントヘッドユニットを複数並設するための支持部を並列状に形成し、該隣接する支持部には、前記隣接する２つのフロントヘッドユニットの裏面に跨がるように前記空所を形成したものである。

さらに、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項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、前記空所は、１つのフロントヘッドユニットの四隅近傍に対応するように配置したものである。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項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、前記フロントヘッドユニットを複数並べてその前面に固着されたカバープレートをさらに備えたものである。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５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、前記本体フレームの底板に、前記フロントヘッドユニットを複数並設するにおいて、前記各フロントヘッドユニットにおけるノズルプレートには、前記ノズルの列の前後部位またはその近傍に、治具に突設した位置決めピンにそれぞれ嵌まる位置決め孔を備え、ノズルプレートに隣接するプレートには、前記各位置決め孔に連通し、且つ位置決め孔より大径の盲孔を有したものである。

請求項７に記載の発明のインクジェットプリンタヘッドの製造方法は、前面に列状の複数個のノズル、この各ノズル毎の圧力室及び、前記各圧力室ごとにインクに噴射エネルギーを付与するアクチュエータとからなるフロントヘッドユニットを、インク供給源から前記フロントヘッドユニットにインクを供給するインク供給通路を備えた本体フレームに固着してなるインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記本体フレームの底板には、前記複数のフロントヘッドユニットの裏面を並列状に支持するための支持部と、該フロントヘッドユニットの裏面の複数箇所が露出する空所とを設けておき、前記複数のフロントヘッドユニットを相互に位置決めして配置した後、該複数のフロントヘッドユニットの裏面に前記支持部を対向配置し、前記空所から充填した接着剤にて、前記複数のフロントヘッドユニットを前記支持部に固定することを特徴とする。

そして、請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法において、前記接着剤は、ＵＶ接着剤としたものである。

また、請求項９に記載の発明は、請求項７または請求項８に記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法において、前記空所は１つのフロントヘッドユニットの四隅近傍に対応するよう設けたことを特徴とするものである。

請求項１０に記載の発明は、請求項７乃至請求項９のいずれかに記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法において、前記複数のフロントヘッドユニットの前面に固着されたカバープレートをさらに備え、前記複数のフロントヘッドユニットを相互に位置決め配置するとともにその前面に前記カバープレートを配置し、それらに前記支持部を対向配置させたことを特徴とするものである。

請求項１１に記載の発明は、請求項７乃至請求項１０のいずれかに記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法であって、前記本体フレームの底板に、前記フロントヘッドユニットを複数並設するにおいて、前記各フロントヘッドユニットにおけるノズルプレートの前記ノズルの列の前後部位またはその近傍に予め穿設された位置決め孔を、治具に突設した位置決めピンにそれぞれ嵌合させた状態で、前記空所から充填した接着剤にて、前記複数のフロントヘッドユニットを前記支持部に固定するものである。

請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法において、前記各ノズルプレートには、ノズルと位置決め孔とを同一工程にて穿設するものである。

以上に説明したように、請求項１に記載の発明の圧電式インクジェットプリンタヘッドは、前面に列状の複数個のノズル、この各ノズル毎の圧力室及び、前記各圧力室ごとにインクに噴射エネルギーを付与するアクチュエータとからなるフロントヘッドユニットを、インク供給源から前記フロントヘッドユニットにインクを供給するインク供給通路を備えた本体フレームに固着してなるインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記本体フレームの底板には、前記フロントヘッドユニットの裏面を支持するための支持部と、該フロントヘッドユニットの裏面の複数箇所が露出する空所とを備え、該各空所には速硬化性の接着剤を充填してフロントヘッドユニットを固定したものである。

この構成により、フロントヘッドユニットの裏面と空所の壁面との間に充填された速硬化性の接着剤にて迅速に固定でき、且つフロントヘッドユニットの配置位置誤差も極めて小さくできるという効果を奏する。

そして、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、前記速硬化性の接着剤はＵＶ接着剤としたものであるから、秒単位の極短時間で固化が完了するので組み立て作業効率が大幅に向上するという効果を奏する。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記底板には、前記フロントヘッドユニットを複数並設するための支持部を並列状に形成し、該隣接する支持部には、前記隣接する２つのフロントヘッドユニットの裏面に跨がるように前記空所を形成したものであるから、該跨がった空所に接着剤を充填すれば隣接するフロントヘッドユニットの裏面箇所を同時に固定でき、組み立て作業効率が一層向上するという効果を奏する。

このように、１つのフロントヘッドユニットの四隅近傍に対応する空所にて接着剤で固定すると、接着剤の固化時に、当該接着剤の収縮歪みに伴うフロントヘッドユニットの位置ずれを極力少なくすることができると共に、後にインクジェットヘッドをプリンタに搭載した状態での不使用時に、ノズル部分の乾燥を防止すべくゴム製等のキャップでキャビティプレートの前面を密接すべく押圧したときに当該キャビティプレートの平面が歪むような変形が起こり難くなるという利点を有する。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項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、前記フロントヘッドユニットを複数並べてその前面に固着されたカバープレートをさらに備えるものであるから、上記のように複数のフロントヘッドユニットの配置誤差を小さくし、かつ、それらの間の隙間をカバープレートで塞ぎ、埃等の侵入を防止することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５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、前記本体フレームの底板に、前記フロントヘッドユニットを複数並設するにおいて、前記各フロントヘッドユニットにおけるノズルプレートには、前記ノズルの列の前後部位またはその近傍に、治具に突設した位置決めピンにそれぞれ嵌まる位置決め孔を備えたものであるから、一つのフロントヘッドユニットごとにノズルプレートを治具に対面させてセットすると、治具における位置決めピンに対してノズルプレートにおけるノズル列前後の位置決め孔を介して、ノズルプレートが正確な位置姿勢で簡単にセットできるから、この状態で本体フレームに対してフロントヘッドユニットを接着剤にて固着するだけで、複数並設するフロントヘッドユニットのノズル列が互いに平行状になり配置誤差を無くすることができる。また、位置決めのための構成も至極簡単であり、インクジェットヘッド側に跡に突出部が残らないという効果も奏する。

そして、本発明では、ノズルプレートに隣接するプレートには、前記各位置決め孔に連通し、且つ位置決め孔より大径の盲孔を有したものであるから、フロントヘッドユニットを積層状に組み立てるときに、ノズルプレートとそれに隣接するプレートとの間の横ずれが多少できても、位置決めピンが盲孔につかえず、且つ、印刷作業中に万一、インクが位置決め孔を介して盲孔内に浸入しても、アクチュエータ側にインクが浸入せず、電気的短絡事故が発生しないという効果を奏する。

したがって、複数のフロントヘッドユニットの前面の水平度やノズル列の平行度を正確に保持した状態で、各フロントヘッドユニットの裏面からの接着剤の充填で、本体フレームと固定でき、インクジェットプリンタヘッドの組み立て精度を大幅に向上できるという効果を奏する。

そして、請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法において、前記接着剤は、ＵＶ接着剤としたものであるから、固定に要する時間が短時間となり、請求項５に記載の発明による効果に加えて、組み立て作業能率が大幅に向上するという効果を奏する。

また、請求項９に記載の発明は、請求項７または請求項８に記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法において、前記空所は１つのフロントヘッドユニットの四隅近傍に対応するよう設けたことを特徴とするものであるから、接着剤による固化に際しての収縮による本体フレームに対するフロントヘッドユニットの取付け位置のずれを少なくできるという効果を奏する。

また、請求項１０に記載の発明は、請求項７乃至請求項９のいずれかに記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法において、前記複数のフロントヘッドユニットの前面に固着されたカバープレートをさらに備え、前記複数のフロントヘッドユニットを相互に位置決め配置するとともにその前面に前記カバープレートを配置し、それらに前記支持部を対向配置するものであるから、複数のフロントヘッドユニットを上記のように正確に配置し、かつ、それらの間の隙間をカバープレートで塞ぎ、埃等の侵入を防止することができる。

従って、一つのフロントヘッドユニットごとにノズルプレートを治具に対面させてセットすると、治具における位置決めピンに対してノズルプレートにおけるノズル列前後の位置決め孔を介して、ノズルプレートが正確な位置姿勢で簡単にセットできるから、この状態で本体フレームに対してフロントヘッドユニットを接着剤にて固着するだけで、複数並設するフロントヘッドユニットのノズル列が互いに平行状になり配置誤差を無くすることができる。また、本体フレームに、フロントヘッドユニットを複数固定した後には、治具における位置決めピンからノズルプレートを外すだけでよいから、作業効率が良いという効果を奏する。

請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法において、前記各ノズルプレートには、ノズルと位置決め孔とを同一工程にて穿設したものであるから、ノズルと位置決め孔とを別工程で形成する場合に比べて、相互の位置誤差が少なくなり、その分だけ複数のフロントヘッドユニットの並設の配置誤差も小さくできるという効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態を図面について説明する。図１、図２及び図３は、本発明の実施の形態による圧電式インクジェットプリンタヘッドの斜視図を示し、図４は本体フレーム１の下面図である。

これらの図において、記録媒体に沿って走行する公知のキャリッジ（図示しない）に搭載される本体フレーム１は、ポリプロエチレン、ポリプロピレン等の合成樹脂材の射出形成品で、上面開放の略箱状に形成されており、その上方から４つのインクカートリッジを着脱自在に装着できる搭載部３を有し、該搭載部３の一側部位３ａには、前記各インクカートリッジのインク放出部（図示せず）に接続できるインク供給通路４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが本体フレーム１の底板５の下面まで連通している。なお、前記搭載部３の一側部位３ａの上面には、前記インク放出部と密接できるようにしたゴム製等のパッキング（図示せず）が配置されている。

前記底板５は、前記搭載部３から一段下に突出するようにして水平状に形成され、該底板５の下面側には、後に詳述するフロントヘッドユニット６を２つ並列させて配置するための２つの支持部８、８を段付き状に形成する。該各支持部８にはＵＶ接着剤７にて固定するための複数の空所９ａ，９ｂが上下に貫通するように形成されている。

フロントヘッドユニット６は、図１２に示すように、複数枚の金属板製の積層型のキャビティープレート１０と、該キャビティプレート１０に対して接着剤または接着シート４１（図１６参照）を介して接着・積層されるプレート型の圧電アクチュエータ２０と、その上面に外部機器との電気的接続のために、フレキシブルフラットケーブル４０が接着剤にて重ね接合されて構成されており、キャビティープレート１０における最下層のノズルプレート４３に後述のように開口されたノズル５４から下向きにインクが吐出するものとする。

次に、フロントヘッドユニット６の各構成部品の詳細について説明する。前記キャビティープレート１０の第１実施形態は、図１３、図１４、図１５及び図１６に示すように構成されている。すなわち、ノズルプレート４３、下層プレート１１、二枚のマニホールドプレート１２、スペーサプレート１３及びベースプレート１４の五枚の薄い板状材料をそれぞれ接着剤にて重ね接合して積層した構造である。実施形態では、ノズルプレート４３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。

前記ノズルプレート４３には、微小径（実施形態では２５μｍ程度）の多数個のインク噴出用のノズル５４が、当該ノズルプレート４３における第１の方向（長辺方向）に沿って２列の千鳥配列状に設けられている。また、ノズルプレート４３には、ノズル５４の列の前後部位またはその近傍に、後述するように、複数のフロントヘッドユニット６、６を相互の位置を高い精度で並設固定するための前後一対の位置決め孔５５、５５が寸法Ｌ１だけ隔てて穿設されている（図１４参照）。

前記ノズル５４及び位置決め孔５５、５５はレーザ加工、プレス加工等により同一工程にて穿設されるから、例えばノズル５４の列を結ぶ直線に対して位置決め孔５５、５５の位置が所定の高い精度で穿設される。また、ノズル５４の列の先端及び後端に対して位置決め孔５５、５５の位置が近すぎると、印字作業に伴うインク滴が位置決め孔５５内に溜まるおそれがあるため、実施形態では、前または後の位置決め孔５５から直近のノズル５４までの距離を１mm程度離した位置に穿設するものとする。

前記ノズル５４に対応する連通孔１５が下層プレート１１の前記第１の方向に延びる２つの平行状の基準線１１ａ、１１ｂに沿って、微小ピッチＰの間隔で千鳥状配列にて穿設されている。前記二枚のマニホールドプレート１２、１２には、インク通路１２ａ、１２ｂが、前記連通孔１５の列の両側に沿って延びるように穿設されている。但し、下層プレート１１に対面する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、当該マニホールドプレート１２の上側にのみ開放するように凹み形成されている（図１４参照）。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。

なお、前記下層プレート１１及び下側のマニホールドプレート１２には、前記各位置決め孔５５に連通する逃がし孔５６が穿設されており（図１４参照）、各逃がし孔５６の直径は位置決め孔５５より大きく設定され、且つ逃がし孔５６は、上側のマニホールドプレート１２や前記スペーサプレート１３まで届かない盲孔に形成されている。これにより、万一、前記各位置決め孔５５からインクが浸入した場合でも、後述する圧電アクチュエータ２０の箇所までインクが届かず、インクの液による電気的短絡の事故がないように配慮されている。

また、前記ベースプレート１４には、その長辺（前記第１の方向）に沿う中心線に対して直交する第２の方向（短辺方向）に延びる細幅の圧力室１６の多数個が穿設されている。そして、前記中心線を挟んで左右両側にて平行状の長手基準線１４ａ、１４ｂを設定すると、前記中心線より左側の圧力室１６の先端１６ａは前記左側の長手基準線１４ａ上に位置し、逆に前記長手中心線より右側の圧力室１６の先端１６ａは前記右側の長手基準線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ので、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、前記ノズルプレート４３における前記千鳥状配列のノズル５４に、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に同じく千鳥状配列にて穿設されている微小径の貫通路１７、１７、１７及び連通孔１５を介して連通している。これらの場合、連通孔１５、貫通路１７の直径は、ノズル５４の直径よりかなり大きく設定されている。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における左右両側部位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、図１５に示すように、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。また、最上層のベースプレート１４の一端部に穿設された供給孔１９ａの上面には、その上方のインクカートリッジから供給されるインク中の塵除去のためのフィルタ２９が張設されている。

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の一端部に穿設の供給孔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及び連通孔１５を通って、当該圧力室１６に対応するノズル５４に至るという構成になっている（図１５及び図１６参照）。

前記圧電アクチュエータ２０は、図１２、図１３及び図１７に示すように、９枚の圧電シート２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｇ，２２及びトップシート２３を積層した構造で、前記各圧電シートのうち最下段の圧電シート２２とそれから上方へ数えて奇数番目の圧電シート２１ｂ，２１ｄ，２１ｆの上面（広幅面）には、前記キャビティープレート１０における各圧力室１６の箇所ごとに細幅の個別電極２４が、第１の方向（長辺方向）に沿って列状に形成され、各個別電極２４は前記第１の方向と直交する第２の方向に沿って各圧電シートの長辺の端縁部近傍まで延びている。下から偶数段目の圧電シート２１ａ，２１ｃ，２１ｅ，２１ｇの上面（広幅面）には、複数個の圧力室１６に対して共通のコモン電極２５が形成されている。

実施形態においては、前記各個別電極２４の幅寸法は対応する圧力室１６における平面視での広幅部より少し狭く設定されている。

他方、圧力室１６は前記のベースプレート１４の短辺の中央部側で、前記第１の方向（長辺）に沿って２列状に配列されているので、前記コモン電極２５は、その２列の圧力室１６、１６を一体的に覆うように、偶数段目の圧電シート２１ａ，２１ｃ，２１ｅ，２１ｇの短辺方向の中央において長辺に沿って延びる平面視略矩形状に形成されると共に、該偶数段目の圧電シート２１ａ，２１ｃ，２１ｅ，２１ｇの対の短辺の端縁部近傍では当該端縁部のほぼ全長にわたって延びる引出部２５ａ，２５ａが一体的に形成されている。

そして、前記偶数段目の圧電シート２１ａ，２１ｃ，２１ｅ，２１ｇの対の長辺の端縁部近傍の表面であって、前記コモン電極２５が形成されていない箇所には、前記各個別電極２４と同じ上下位置（対応する位置）に、当該個別電極２４と略同じ幅寸法で長さの短いダミー個別電極２６を形成する。

他方、最下段の圧電シート２２とそれから上方へ数えて奇数番目の圧電シート２１ｂ，２１ｄ，２１ｆの上面（広幅面）のうち、前記引出部２５ａ，２５ａに対応する位置（同じ上下位置、圧電シートの対の短辺の端縁部近傍）には、ダミーコモン電極２７を形成するのである。

前記最上段のトップシート２３の上面には、その長辺の端縁部に沿って、前記各個別電極２４の各々に対する表面電極３０と、前記コモン電極２５に対する表面電極３１とが、設けられている。

さらに、前記最下段の圧電シート２２を除いて、他の全ての圧電シート２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｇとトップシート２３とには、前記各表面電極３０と、それに対応する位置（同じ上下位置）の個別電極２４並びにダミー個別電極２６とが互いに連通するように、スルーホール３２を穿設する。同様に、前記少なくとも１つの表面電極３１（実施形態では、トップシート２３の４隅の位置の表面電極３１）と、それに対応する位置（同じ上下位置）の引出部２５ａ並びにダミーコモン電極２７とが互いに連通するように、スルーホール３３を穿設し、スルーホール３２、３３内に充填された導電性材料を介して、各層の個別電極２４同士及びそれと対応する位置の表面電極３０とが電気的に接続されているように構成し、同じく、各層のコモン電極２５同士及びそれと対応する位置の表面電極３１とが電気的に接続されているように構成するものである（図１３及び図１７参照）。

前記した構成の圧電アクチュエータ２０は、以下に述べるような方法で製造される。即ち、前記一つの圧電アクチュエータ２０における圧電シート２１ｂ，２１ｄ，２１ｆの複数個をマトリックス状に並べて一体化してなる第１素材シート（セラミックグリーンシート）の表面のうち各圧電シートの箇所に、複数個の個別電極２４と、捨てパターンの電極としてのダミーコモン電極２７を設ける位置に対応して予めスルーホール３２を穿設する。同様に、圧電シート２１ａ，２１ｃ，２１ｅ，２１ｇの複数個をマトリックス状に並べて一体化してなる第２素材シート（セラミックグリーンシート）の表面のうち各圧電シートの箇所に、複数個のコモン電極２５と、捨てパターンの電極としてのダミー個別電極２６を設ける位置に対応して予めスルーホール３３を穿設する。さらに、前記と同様に、トップシート２３の複数個をマトリックス状に並べて一体化してなる第３素材シート（セラミックグリーンシート）の表面のうちトップシート２３の箇所に、複数個の表面電極３０、３１を設ける位置に対してスルーホール３２、３３を穿設する。

そして、各圧電シート２１ｂ，２１ｄ，２１ｆ、２２の表面に個別電極２４及びダミーコモン電極２７を、圧電シート２１ａ，２１ｃ，２１ｅ，２１ｇの表面にコモン電極２５及びダミー個別電極２６を、トップシート２３の表面に表面電極３０、３１の箇所を、それぞれ、導電ペーストのスクリーン印刷にて形成すると、前記各スルーホール３２、３３は、第１、第２素材シートの上下広幅面に貫通しているので、各スルーホール３２、３３内にも前記導電ペーストが浸入し、該各スルーホール３２、３３を介して各電極部分でシートの上下面で導電通可能となる。次いで、各グリーンシートを乾燥した後、積層し、次いで積層方向にプレスすることで一体化して、一枚の積層体にする。その後焼成する。

これにより、上下に積層された複数枚の圧電シート２１とトップシート２３とは上下同じ位置の前記個別電極２４及びダミー個別電極２６が表面電極３０の箇所と電気的に接続されるし、同じく上下複数枚のコモン電極２５及びダミーコモン電極２７が表面電極３１の箇所と電気的に接続されることになる。

なお、圧電アクチュエータ２０の厚さ方向の外周側面にて個別電極２４同士やコモン電極２５同士を電気的に接続するように、側面電極（図示せず）を形成しても良い。

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、前記キャビティープレート１０に対して、当該圧電アクチュエータ２０における各個別電極２４が前記キャビティープレート１０における各圧力室１６の各々に対応するように積層固定される（図１２、図１３参照）。また、この圧電アクチュエータ２０における上側の表面には、前記フレキシブルフラットケーブル４０が重ね接着されることにより、この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、前記各表面電極３０、３１に電気的に接合される。

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２４のうち任意の個別電極２４と、コモン電極２５との間に電圧を印加することにより、圧電シート２１のうち前記電圧を印加した個別電極２４の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２４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１５から液滴状に噴出して、所定の印字が行われる（図１６参照）。

次に、本体フレーム１の底板５の支持部８に対して複数のフロントヘッドユニット６、６を並列的に固着する方法について説明する。図２〜図８に示すように、複数の空所９ａ，９ｂは、一つのフロントヘッドユニット６に対してその四隅近傍を固定する箇所に形成されているものであり、実施形態では、前記２つの支持部８、８のうち一辺（実施形態では長辺）が隣接する箇所においては、並設する２つのフロントヘッドユニット６、６の裏面に跨がるように、空所９ａ，９ａを広幅に形成する。

まず、前記２つのフロントヘッドユニット６、６を並設するために、治具４２プレートに予め位置決めピン５７、５７を４つ突設する。その場合、２つのノズルプレート４３、４３におけるノズル５４、５４列が互いに平行であるように正確にセットする必要がある。そのため、１つのノズルプレート４３の前後部位にＬ１だけ隔てて穿設された位置決め孔５５、５５に対応するように前後２箇所の位置決めピン５７、５７を突設させる（図６参照）。また、２つのノズルプレート４３、４３におけるノズル５４、５４列の間隔がＬ２にて平行度を保持するために、位置決めピン５７、５７をＬ２の間隔だけ隔てて突設させる（図５参照）。

治具４２においてノズルプレート４３が載る位置決めピン５７、５７のまわりの部分４２ａは、他の部分よりも高く突出しており、平面視においてカバープレート４４の開口部４４ａよりも小さい大きさである。最初に、カバープレート４４をその開口部４４ａに突出部分４２ａが挿入するようにして治具４２上に載せる。

次いで、前記各フロントヘッドユニット６のノズルプレート４３をプレート状の治具４２の突出部分４２ａに対面させるように下向きにして、各ノズルプレート４３に設けられた前記ノズル５４の列の前後部位に穿設された位置決め孔５５、５５を対応する位置決めピン５７、５７に嵌め入れる（図１０（ａ）及び図１１参照）。これにより、２つのフロントヘッドユニット６、６における両ノズル５４、５４列が平行で、且つノズル列の前後位置も前後にずれないようにセットされる（図１０（ａ）参照）。

そして、前記位置決めピン５７の高さ寸法をノズルプレート４３の厚さ寸法より高くしてあっても、当該ノズルプレート４３に隣接するプレート（下層プレート１１）には逃がし孔５６が形成されているから、位置決めピン５７の先端がプレートにつかえず、また、位置決めピン５７と位置決め孔５５との両直径を同じにしてガタつかないようすることにより、ノズルプレート４３の表面（下面）が治具４２の表面に当接した状態を保持でき、並設するノズル５４の軸線（インクの噴射方向に対応する）を治具４２の表面に対して直交する方向に正確に設定できることになる。なお、逃がし孔５６の直径が位置決め孔５５（位置決めピン５７）の直径より大きく設定することにより、キャビティプレート１０における各プレート４３、１１、１２、１３、１４の積層作業時の各プレートの横ずれの誤差が若干あっても、位置決めピン５７全体が位置決め孔５５に貫通できるのである。

次いで、このフロントヘッドユニット６、６の上方から本体フレーム１を被せる。そのとき、各支持部８の段付きの凹部内に前記各フロントヘッドユニット６が収納されるようにセットすると、底板５のリブ５ａの下縁はノズルプレート４３の下面とほぼ同一平面をなす状態に保持される。次いで、本体フレーム１の上面側から前記各空所９ａ，９ｂに速硬化性の接着剤としての変性アクリル樹脂系接着剤の粘性のあるＵＶ接着剤７を図１０（ｂ）の下向き矢印のごとく落とし込み充填し、次いで、本体フレーム１上から前記各空所９ａ，９ｂに向かって紫外線を照射する。すると、ＵＶ接着剤７は短時間（数十秒以内）で固化するのである。

このとき、フロントヘッドユニット６の厚さ寸法Ｈ１ａを、前記キャビティプレート１０におけるノズルプレート４３前面からフレキシブルフラットケーブル４０の裏面までの厚さとするときには、前記段付き状の各支持部８の深さ寸法Ｈ２を、Ｈ１ａより若干深く設定すると（図５参照）、各支持部８とフレキシブルフラットケーブル４０や圧電アクチュエータ２０、さらにはキャビティプレート１０の上面（裏面）との間に若干の隙間９ｃができ（図７及び図８参照）、この隙間９ｃに前記ＵＶ接着剤７が侵入した状態で秒単位で固化するから、本体フレーム１でフロントヘッドユニット６のいずれの箇所も押さえ付ける余分な外力が作用しない状態の元で両者を固定するすることができる。

従って、ノズル５４の軸線（インクの噴射方向に対応する）を治具４２の表面に対して直交する方向に正確に設定でき、かつ、２つのフロントヘッドユニット６、６のノズル列の相互の関係も正確に維持できる。

また、前記凹所９ａ，９ｂを例えば、平面視矩形状のフロントヘッドユニット６の四隅近傍に配置することにより、ＵＶ接着剤７の固化時に、当該接着剤の収縮歪みに伴うフロントヘッドユニット６の位置ずれを極力少なくすることができる。

また、フロントヘッドユニット６の四隅近傍を固化することで、後にインクジェットヘッドをプリンタに搭載した状態での不使用時に、ノズル部分の乾燥を防止すべくゴム製等のキャップでキャビティプレート１０の前面を密接すべく押圧したときに当該キャビティプレート１０の平面が歪むような変形が起こり難くなるという利点を有する。

さらに、図５及び図７に示すように、並列させたフロントヘッドユニット６、６の隣接する辺に跨がって空所９ａが広幅で形成されていると、１箇所の空所９ａにＵＶ接着剤７を充填し、紫外線照射で、２つのユニット６、６を一度に固化でき、作業速度の短縮及び製造効率の大幅向上に寄与できる。

なお、速硬化性の接着剤としては、前記ＵＶ接着剤７と成分が類似する湿気硬化型接着剤等も使用できる。

そして、フロントヘッドユニット６、カバープレート４４、本体フレーム１の間には、シール剤４５を充填する。なお、フロントヘッドユニット６とカバープレート４４の間には、カバープレート４４にフロントヘッドユニット６を対向させる際に、カバープレート４４またはフロントヘッドユニット６の下層プレート１１の対向面のいずれかに予め塗布した接着剤兼シール剤を介装させる。

即ち、図７〜図９に示すように、弾性のある薄金属板製のカバープレート４４の左右両側縁とリブ５ａとの間、及びカバープレート４４の折曲部分４４ｃの先端と本体フレーム１の側面との間にシール剤４５を塗布する。なお、フレキシブルフラットケーブル４０と本体フレーム１との間、フレキシブルフラットケーブル４０とカバープレート４４との間、およびカバープレート４４における折曲部分４４ｃのコーナ部と本体フレーム１との間には、フロントヘッドユニット６に本体フレーム１を被せ付ける前に、シール剤４５をあらかじめ塗布しておく。これにより、前記隙間９ｃの外周を完全に封止でき、外部からインクや、紙粉、埃等が侵入することを防止できるのである。

なお、カバープレート４４は、中央部分においてノズルプレート４３に対応する孔４４ａを有し、両端において底板５の下面側から本体フレーム１の側面に沿って折曲部分４４ｂ，４４ｃが形成され、一方の折曲部分４４ｂで、フレキシブルフラットケーブル４０の中途部の下面側を覆うようにしている。

カバープレート４４の外周は、本体フレーム１に対してシリコーン接着剤等のシール剤４５で封止固定されている。すなわち、カバープレート４４の左右両側縁と底板５の左右両側に立ち上がったリブ５ａとの間、及びカバープレート４４の他方の折曲部分４４ｃの先端と本体フレーム１の側面との間に沿って、ほぼＵ字状にシール剤４５が充填され（図７及び図９）、また一方の折曲部分４４ｂの内側とフレキシブルフラットケーブル４０との間およびそのケーブル４０と本体フレーム１の側面との間にそれぞれシール剤４５が充填されている（図８参照）。カバープレート４４の孔４４ａの内周とフロントヘッドユニット６の前面との間は、カバープレート４４とフロントヘッドユニット６とを接着する接着剤（シール剤）によって封止される。これにより、２個のフロントヘッドユニット６の間は、カバープレート４４によって塞がれ、かつ本体フレーム１とフロントヘッドユニット６の外周との間は、カバープレート４４およびシール剤４５を介して封止されて、本体フレーム１とフロントヘッドユニット６との隙間９ｃにインクや、紙粉、埃等が侵入することを防止でき、圧電アクチュエータ２０とフレキシブルフラットケーブル４０との電気的接続箇所の電気的短絡事故が防止できるのである。また、一方の折曲部分４４ｂにより、フレキシブルフラットケーブル４０の引き出し方向を案内できるとともに、そのケーブル４０の保護もできる。

なお、図２、図９に示すように、本体フレーム１における前記各インク供給通路４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの本体フレーム１の底板５の下面への連通部の外周には平面視８字状等の嵌合溝４６を凹み形成し、該嵌合溝４６には、リング状のゴム製等のパッキン４７を挿入するとともに、シリコーン樹脂等のシール剤４５にて予め充填しておく。前述のフロントヘッドユニット６と本体フレーム１との接着固定時に、同時に前記各パッキン４７の先端が前記各供給孔１９ａの外周に押圧されことにより、シール剤４５もフロントヘッドユニット６に接触し、供給孔１９ａ（フィルタ２９）とのシール箇所が密閉できるのである。

図１８はキャビティプレート１０の第２実施形態を示し、第１実施形態のキャビティプレート１０との相違は下層プレート１１が省略されている点であり、他の形態及び構成、作用・効果は同一であるので、同一符号を付して、詳細な説明は省略する。そして、ノズルプレート４３における位置決め孔５５に連通する盲孔としての逃がし孔５６は、下側マニホールドプレート１２及び上側マニホールドプレート１２にのみ穿設されており、スペーサプレート１３やベースプレート１４には逃がし孔５６が穿設されていないので、第１実施形態と同様に、位置決め孔５５側からインクが浸入してもスペーサプレート１３やベースプレート１４にて遮断され、その裏面側の圧電アクチュエータ２０の箇所にインクが浸透せず、電気的短絡事故が発生しない。

また、並列すべきフロントヘッドユニットの個数は２〜４と任意に構成することができ、フロントヘッドユニットにおけるキャビティプレートは金属材料の他、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５４から吐出させる構成であっても良い。また、本体フレーム１にインクカートリッジを搭載することなく、キャリッジ以外のインクタンクからチューブを介してインク供給路４ａ〜４ｂにインクを供給するものであっても良い。

本発明の実施の形態によるインクジェットプリンタヘッドのノズル側を上にした斜視図である。インクジェットプリンタヘッドの部品の分解斜視図である。本体フレームの上方から見たインクジェットプリンタヘッドの部品の分解斜視図である。本体フレームの底板を下面側から見た図である。図４のＶ−Ｖ線矢視で見た各部品の拡大断面図である。図４のVI−VI線矢視で見た各部品の拡大断面図である。図４のＶ−Ｖ線矢視で見た本体フレームとフロントヘッドユニットとの接着部を示す拡大断面図である。図４のVI−VI線矢視で見た本体フレームとフロントヘッドユニットとの接着部を示す拡大断面図である。インク供給通路部における本体フレームとフロントヘッドユニットとの接着部を示す拡大断面図である。製造方法を示し（ａ）はフロントヘッドユニットを治具上に位置決め配置した状態の側面図、（ｂ）は本体フレームを被せた状態の断面図である。位置決め状態での位置決めピンと位置決め孔及び盲孔としての逃がし孔の位置関係を示す要部拡大断面図である。フロントヘッドユニットの各部品の斜視図である。キャビティープレートと圧電アクチュエータとの一端部を示す拡大斜視図である。キャビティープレートの分解斜視図である。キャビティープレートの部分的拡大斜視図である。フロントヘッドユニットの拡大側断面図である。圧電アクチュエータの分解斜視図である。第２実施形態のキャビティープレートの分解斜視図である。

符号の説明

１本体フレーム
５底板
６フロントヘッドユニット
７ＵＶ接着剤
８支持部
９ａ，９ｂ空所
９ｃ隙間
１０キャビティープレート
１１下層プレート
１２，１２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
２０圧電アクチュエータ
４０フレキシブルフラットケーブル
４２治具
４３ノズルプレート
５４ノズル
５５位置決め孔
５６盲孔としての逃がし孔
５７位置決めピン

Claims

前面に列状の複数個のノズル、この各ノズル毎の圧力室及び、前記各圧力室ごとにインクに噴射エネルギーを付与するアクチュエータとからなるフロントヘッドユニットを、インク供給源から前記フロントヘッドユニットにインクを供給するインク供給通路を備えた本体フレームに固着してなるインクジェットプリンタヘッドにおいて、
前記本体フレームの底板には、前記フロントヘッドユニットの裏面を支持するための支持部と、該フロントヘッドユニットの裏面の複数箇所が露出する空所とを備え、該各空所には速硬化性の接着剤を充填してフロントヘッドユニットを固定したことを特徴とするインクジェットプリンタヘッド。
前記速硬化性の接着剤はＵＶ接着剤であ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。
前記底板には、前記フロントヘッドユニットを複数並設するための支持部を並列状に形成し、該隣接する支持部には、前記隣接する２つのフロントヘッドユニットの裏面に跨がるように前記空所を形成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインクジェットプリンタヘッド。
前記空所は、１つのフロントヘッドユニットの四隅近傍に対応するように配置したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のインクジェットプリンタヘッド。
前記フロントヘッドユニットを複数並べてその前面に固着されたカバープレートをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のインクジェットプリンタヘッド。
前記本体フレームの底板に、前記フロントヘッドユニットを複数並設するにおいて、前記各フロントヘッドユニットにおけるノズルプレートには、前記ノズルの列の前後部位またはその近傍に、治具に突設した位置決めピンにそれぞれ嵌まる位置決め孔を備え、ノズルプレートに隣接するプレートには、前記各位置決め孔に連通し、且つ位置決め孔より大径の盲孔を有したことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のインクジェットプリンタヘッド。
前面に列状の複数個のノズル、この各ノズル毎の圧力室及び、前記各圧力室ごとにインクに噴射エネルギーを付与するアクチュエータとからなるフロントヘッドユニットを、インク供給源から前記フロントヘッドユニットにインクを供給するインク供給通路を備えた本体フレームに固着してなるインクジェットプリンタヘッドにおいて、
前記本体フレームの底板には、前記複数のフロントヘッドユニットの裏面を並列状に支持するための支持部と、該フロントヘッドユニットの裏面の複数箇所が露出する空所とを設けておき、
前記複数のフロントヘッドユニットを相互に位置決めして配置した後、該複数のフロントヘッドユニットの裏面に前記支持部を対向配置し、前記空所から充填した接着剤にて、前記複数のフロントヘッドユニットを前記支持部に固定す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。
前記接着剤は、ＵＶ接着剤であることを特徴とする請求項７に記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法。
前記空所は１つのフロントヘッドユニットの四隅近傍に対応するよう設けることを特徴とする請求項７または請求項８に記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法。
前記複数のフロントヘッドユニットの前面に固着されたカバープレートをさらに備え、
前記複数のフロントヘッドユニットを相互に位置決め配置するとともにその前面に前記カバープレートを配置し、それらに前記支持部を対向配置することを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれかに記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法。
前記本体フレームの底板に、前記フロントヘッドユニットを複数並設するにおいて、前記各フロントヘッドユニットにおけるノズルプレートの前記ノズルの列の前後部位またはその近傍に予め穿設された位置決め孔を、治具に突設した位置決めピンにそれぞれ嵌合させた状態で、前記空所から充填した接着剤にて、前記複数のフロントヘッドユニットを前記支持部に固定することを特徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれかに記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法。
前記各ノズルプレートには、ノズルと位置決め孔とを同一工程にて穿設することを特徴とする請求項１１に記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法。