JP2006231797A - インクジェットヘッドの製造方法およびインクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】インクジェットヘッド形成の際に、振動板の変形を防止しながら振動板を熱圧着または接着することができるインクジェットヘッドの製造方法、およびその方法で製造されたインクジェットヘッドを提供することを目的とする。
【解決手段】積層部材２側面におけるの上下方向インク流路２０５の開口を覆うように振動板４、４を位置決めして積層体を構成し、この積層体を押圧する押圧工程と、積層部材２に形成されたインク供給孔２ａ、インク吐出孔３ａを封止する封止工程と、積層体を押圧し、かつインク供給孔２ａ、インク吐出孔３ａを封止して、インク流路を密閉状態としたまま振動板４、４を積層部材２に熱圧着する熱圧着工程とを具備し、振動板４、４の変形を防止しながら拡散接合できる。
【選択図】図８

Description

本発明は、金属製薄板の積層部材などで構成される被圧着体である積層部材に振動板を熱圧着するのに適したインクジェットヘッドの製造方法、およびその製造方法によって製作されたインクジェットヘッドに関する。

インクジェット印刷機におけるノズル（インク吐出孔）は、印刷密度を向上させるために、微小間隔に複数配置され、そのノズルには、微量のインクを導くための配管部が接続されている。この配管部をパイプで形成した場合には、インクジェット印刷機の極小化を図ることが困難であった。そこで、パイプを用いずに、所定位置に所定形状の開口が形成された薄板を複数枚積層し、熱圧着して積層部材を製作することで、インク流路を形成する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、上記のように薄板を複数枚積層して構成されたインクジェットヘッドでは、電圧の負荷により体積が変化して伸縮する圧電素子を利用して、インクをノズルから噴出させる構成を採用するものがある。この場合、圧電素子は、インク流路壁としても機能する振動板、およびフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）を介して配置される。この際、圧電素子の伸縮を効果的に利用するために、振動板の厚さは、薄い方が望ましい。

しかしながら、振動板の厚さを薄くすると、熱圧着処理によって、振動板が、空隙となっている流路側に窪んだ状態に変形したり、しわ状に変形したりすることがあった。これによって、フレキシブルプリント配線板を介して圧電素子を振動板の外側面に適切に設置することが困難となるとともに、圧電素子からの振動が減衰して、各ノズルからインクを均一に吐出することが困難となっていた。

また、熱圧着処理によらず、接着剤などによって振動板を接着する場合においても、振動板が、空隙となっている流路側に窪んだ状態に変形したり、しわ状に変形したりすることがあった。

そこで、従来においては、振動板の変形を抑制するために、振動板の厚さを増加させたりしていた。また、熱圧着処理を施す場合には、比較的低温によって熱圧着を施したり、熱圧着後に変形した振動板の外側面を研磨したりしていた。
特開２００３−２９０９３５号公報

上記したように、振動板の変形を抑制するために、振動板の厚さを増加させることは、圧電素子の駆動振動の減衰率が高くなり、圧電素子の振幅を効果的に利用することができないという問題があった。また、比較的低温によって熱圧着を施すことで、接合ムラが発生しやすくなるという問題があった。さらに、熱圧着後に変形した振動板の外側面を研磨することによって、振動板を破損するという問題があった。

そこで、本発明では、インクジェットヘッド形成の際に、振動板の変形を防止しながら振動板を熱圧着または接着することができるインクジェットヘッドの製造方法、およびその方法で製造されたインクジェットヘッドを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、側面にインク流路の一部が開口するように形成されたインクジェットヘッド構成部材と前記インク流路の開口を覆う振動板とを準備する準備工程と、前記インクジェットヘッド構成部材のインク流路の開口を覆うように所定の位置に前記振動板を位置決めして積層体を構成し、前記積層体を押圧する押圧工程と、前記インクジェットヘッド構成部材の前記側面と異なる面に形成された前記インク流路の開口部を封止する封止工程と、前記積層体を押圧し、かつ前記インク流路の開口部を封止して、前記インク流路を密閉状態としたまま加熱により前記振動板を前記積層部材に熱圧着する熱圧着工程とを具備することを特徴とする。

このインクジェットヘッドの製造方法によれば、インクジェットヘッド構成部材の側面に形成されたインク流路の開口を覆うように所定の位置に振動板を位置決めして構成された積層体を押圧し、かつ上記側面と異なる面に形成されたインク流路の開口部を封止して、インク流路を密閉状態としたまま加熱により振動板をインクジェットヘッド構成部材に熱圧着することで、振動板の変形を防止することができる。

また、本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、側面にインク流路の一部が開口するように形成されたインクジェットヘッド構成部材と前記インク流路の開口を覆う振動板とを準備する準備工程と、前記インクジェットヘッド構成部材のインク流路の開口を覆うように、所定の位置に前記振動板を接着剤を介して位置決めして積層体を構成し、前記積層体を押圧する押圧接着工程と、前記インク流路内を加圧する加圧工程とを具備することを特徴とする。

このインクジェットヘッドの製造方法によれば、インクジェットヘッド構成部材の側面に形成されたインク流路の開口を覆うように、所定の位置に振動板を接着剤を介して位置決めして構成された積層体を押圧し、かつインク流路内を加圧することで、振動板の変形を防止しながら振動板を接着することができる。

本発明のインクジェットヘッドは、上記したインクジェットヘッドの製造方法によって製作されたことを特徴とする。

このインクジェットヘッドによれば、振動板を変形させることなく熱圧着または接着できるので、各インク吐出孔から均一な量のインクを吐出することができる。

本発明のインクジェットヘッドの製造方法によれば、インクジェットヘッド形成の際に、振動板の変形を防止しながら振動板を熱圧着または接着することができるインクジェットヘッドの製造方法、およびその方法で製造されたインクジェットヘッドを提供することを目的とする。

以下、本発明の一実施の形態について図を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係る一実施の形態のインクジェットヘッドの製造方法によって製作されたインクジェットヘッド１の全体の概略構成を示す斜視図である。図２は、図１のインクジェットヘッド１の構造を分解して示す斜視図であり、図３は、図１のインクジェットヘッド１の底面の構成を示す平面図であり、図４は、図１のインクジェットヘッド１の上面の構成を示す平面図である。

図１に示すように、インクジェットヘッド１は、金属製の積層部材２を具備している。この積層部材２は、図２に示すように、複数種（図２に示す例では大別して５種）の金属製の第１流路形成積層板２１〜第５流路形成積層板２５を複数枚（例えば、２５〜２５０枚）積層して構成されている。これらの第１流路形成積層板２１〜第５流路形成積層板２５は、厚さが例えば０．０２ｍｍ〜０．２ｍｍの金属製（例えば、ＳＵＳ３０４等）の板材から構成されており、これらを拡散接合等によって圧着することにより、ブロック状に形成されている。また、第１流路形成積層板２１〜第５流路形成積層板２５に開口されたインク流路は、例えば、エッチング加工やブラスト加工によって形成される。

また、積層部材２の底面には、図２および図３に示すように、複数のインク吐出孔３ａ（直径、例えば０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍの孔）が形成されたオリフィスプレート３が拡散接合等によって接合されている。このオリフィスプレート３は、積層部材２と同一の材料（例えば、ＳＵＳ３０４等）から構成されており、厚さが例えば０．０５ｍｍ〜０．１ｍｍとされている。また、図３に示すように、インク吐出孔３ａは、１列形成され、例えば、パンチング加工やレーザ加工によって形成される。

また、積層部材２の両面には、図２に示すように、振動板（箔）４が、拡散接合等によって接合されている。この振動板４は、積層部材２と同一の材料（例えば、ＳＵＳ３０４等）から構成されており、厚さが例えば０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍとされている。また、振動板４は、レーザ加工やエッチング加工によって形成される。

振動板４の外側面には、接着剤（例えば、メチルシアノアクリレートやエポキシ系、アクリル系の接着剤）等によって、所定形状の導体パターンが形成されたフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）５が貼着されており、このフレキシブルプリント基板５には、圧電素子６が熱圧着接合等により接合されている。圧電素子６は、材質がＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等から構成されており、厚さが例えば、０．５ｍｍ〜２ｍｍとされている。この圧電素子６には、各インク吐出孔３ａにそれぞれ対応した電極が、蒸着等の方法で形成されており、これらの電極は、フレキシブルプリント基板５に形成された導体パターンと電気的に接続されている。

図２に示される、第１流路形成積層板２１〜第５流路形成積層板２５は、中央部に配置される第１流路形成積層板２１から積層方向両側に向けて対称に配置されており、中央部から積層方向両側に向けてインク流路が形成されるようになっている。そして、これらの両側のインク流路は、一方側と他方側とが、図３に示されるインク吐出孔３ａのように、同一直線上に形成されるようになっている。

上記した中央部に配置される第１流路形成積層板２１には、インク供給流路２０１、インク溜め部２０２、インク吐出部２０７を形成するための開口部が設けられている。また、第１流路形成積層板２１の外側に配置される第２流路形成積層板２２には、インク供給流路２０１、インク溜め部２０２を形成するための開口部と、下側インク流路２０６を形成するための開口部が設けられている。

この第２流路形成積層板２２の外側に配置される第３流路形成積層板２３には、下側インク流路２０６と、上側共通インク流路２０３とを形成するための開口部が設けられている。また、この第３流路形成積層板２３の外側に配置される第４流路形成積層板２４には、下側インク流路２０６と、上側個別インク流路２０４とを形成するための開口部が設けられている。

そして、最も外側に配置される第５流路形成積層板２５には、上下方向インク流路２０５を形成するための開口部が設けられている。

上記した構成の第１流路形成積層板２１〜第５流路形成積層板２５を、所定の順序で、所定枚数積層し、拡散接合することにより、積層部材２内には、インク供給流路２０１からインク吐出部２０７に至るインク流路が、積層方向中央部から両側に向けて形成される。そして、図１および図４に示すように、積層部材２の上側に、インク供給孔２ａが開口した状態となる。

積層部材２へのインクの供給は、インク供給孔２ａから行われる。そして、このインク供給孔２ａから供給されたインクは、インク供給流路２０１を通って、インク溜め部２０２に導入され、このインク溜め部２０２から、上側共通インク流路２０３、上側個別インク流路２０４、上下方向インク流路２０５、下側インク流路２０６をこの順で通過して、インク吐出部２０７内にまで充填される。

そして、上記のように積層部材２内にインクが充填された状態で、フレキシブルプリント基板５を介して、圧電素子６に駆動信号が加わると、駆動信号が加わった部分の圧電素子６が変形することによって対応する部分の振動板４が振動し、対応する部分の上下方向インク流路２０５内のインクを押圧し、オリフィスプレート３の対応するインク吐出孔３ａから所定量のインクが吐出されるようになっている。

次に、上記した積層部材２の両側面の上下方向インク流路２０５の開口部を覆うように振動板４を拡散接合して、インクジェットヘッド１を製造する方法について、図５〜８を参照して説明する。

図５には、拡散接合を行う熱圧着装置３００の概要図を示している。また、図６および７には、被熱圧着体を押圧する概要を説明するための炉３１０内の構成図を示している。さらに、図８には、拡散接合時における図１のＡ−Ａ断面の一部を模式的に示している。

この熱圧着装置３００は、炉３１０と、この炉３１０の床上に設置された支え台３１１と、この支え台３１１上に設置されたあて板３１２ａと、このあて板３１２ａ上に配置された被熱圧着体を上方から支え台３１１側に押圧するあて板３１２ｂを備えた圧着冶具３１３と、この圧着冶具３１３を駆動する油圧シリンダ３１４ａと、被熱圧着体を構成する積層部材２のインク供給孔２ａおよびインク吐出孔３ａを封止するあて板３１２ｃを備えた封止冶具３１５と、この封止冶具３１５を駆動する油圧シリンダ３１４ｂとから主に構成されている。

炉３１０は、熱圧着を行う高温加熱が可能な炉であって、炉内の温度を最大１３００℃程度まで上昇させることができる。また、炉３１０内を真空状態にして被熱圧着体を加熱することも可能であり、さらに、炉３１０内を、例えば、窒素などの不活性ガス雰囲気にして被熱圧着体を加熱することも可能である。

圧着冶具３１３は、積層部材２の上下方向インク流路２０５、２０５の開口部を覆うように振動板４、４を配設して構成された積層体として機能する被熱圧着体を、あて板３１２ｂを介して、上方から支え台３１１側に押圧する部材である。なお、圧着冶具３１３を、例えば、所定の重量を有する重りで代用することもでき、この場合には、油圧シリンダ３１４ａは不要となる。

封止冶具３１５、３１５は、積層部材２のインク供給孔２ａおよびインク吐出孔３ａのそれぞれを、あて板３１２ｃ、３１２ｃを介して、両側方向から積層部材２を挟持するように押圧する部材であり、対向する位置に対をなして設置されている。

油圧シリンダ３１４ａ、３１４ｂは、被熱圧着体を加圧するように圧着治具３１３または封止冶具３１５を駆動する駆動手段である。

あて板３１２ａは、支え台３１１と被熱圧着体との間に介在し、支え台３１１が被熱圧着体と溶着するのを防止する部材である。また、あて板３１２ｂ、３１２ｃは、圧着治具３１３または封止冶具３１５の被熱圧着体と接触する面に設けられ、圧着治具３１３または封止冶具３１５と被熱圧着体とが溶着するのを防止する部材である。これらのあて板３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃは、例えば、ステンレス鋼にアルミニウムを含有させた析出硬化型ステンレス鋼などで形成される。この析出硬化型ステンレス鋼として、具体的には、日本冶金製の４３０Ａ、日本高周波鋼業製のＫＴＡ１７−７、ＫＭＳ１８−１４、ＫＭＳ１８−１７、日新製鋼製のＮＣＡ１、日本金属製のＳＵＳ６３１、日本金属工業製のＮＴＫ４０５、ＮＴＫ６３１、ＮＴＫＮＹ−８０Ａ等を使用することができる。なお、あて板３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃの膨張率は、被熱圧着体の膨張率と同じ程度であることが好ましい。

また、あて板３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃは、被熱圧着体を拡散接合する前に、炉３１０内で、１０００℃程度に加熱されることにより、その表面にアルミニウムを析出し、析出したアルミニウムが酸化アルミニウム（アルミナ；Ａｌ_２Ｏ_３）の層を形成する。この層の形成によって、被熱圧着体との溶着が防止される。

なお、あて板３１２ａ上に設置される被熱圧着体の位置決めを容易に行うために、例えば、インク供給孔２ａおよびインク吐出孔３ａの封止の妨げとならない程度に、支え台３１１上に設置されたあて板３１２ａの表面に、被熱圧着体の形状に対応させた均一な深さの溝部等を形成してもよい。また、あて板３１２ｂ、３１２ｃは、圧着治具３１３または封止冶具３１５の一端面に配設されているが、この構成に限らず、例えば、あて板３１２ｂ、３１２ｃを設けずに、圧着治具３１３および封止冶具３１５自体を、上記したあて板３１２ｂ、３１２ｃを形成する材料で形成してもよい。

ここで、封止冶具３１５、３１５によりあて板３１２ｃ、３１２ｃを介して封止される、積層部材２のインク供給孔２ａを有する端面（図４に示された上面）およびインク吐出孔３ａを有する端面（図３に示された底面）は、シール性能を向上させるために、鏡面仕上げされている。これらの鏡面仕上げされた端面の、例えば中心線平均粗さ（Ｒａ）は、０．０５〜０．１μｍとなっている。また、封止冶具３１５、３１５に配置されたあて板３１２ｃ、３１２ｃのシール面側は、上記した端面と同様に、例えば０．０５〜０．１μｍの中心線平均粗さ（Ｒａ）で鏡面仕上げられている。

なお、積層部材２の振動板４を拡散接合する面、および圧着冶具３１３に配置されたあて板３１２ｂの押圧面も鏡面仕上げされていることが好ましい。これらの面を鏡面仕上げすることで、振動板４との拡散接合を的確に行うことができる。また、あて板３１２ｂの押圧面を鏡面仕上げすることで、振動板４におけるあて板３１２ｂとの接触面に傷がつくのを防止することができる。振動板４におけるあて板３１２ｂとの接触面の傷の発生を防止することで、振動板４とフレキシブルプリント基板５との接合部における気泡の介在を防止することができる。

次に、図６〜８を参照して、振動板４を積層部材２の側面に拡散接合する方法について具体的に説明する。

まず、積層部材２を設置する前に、あて板３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃを炉３１０内において１１００℃で３６０分程度熱し、あて板３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃの表面に、アルミニウムを析出させ、そのアルミニウムが酸化した酸化アルミニウム層（アルミナ層）である層を形成する。

続いて、あて板３１２ａ上の所定の位置に振動板４を配置する。この振動板４上に、一方の上下方向インク流路２０５の開口部が振動板４に面するように積層部材２を配置する。さらに、上向きに開口している、他方の上下方向インク流路２０５の開口部を覆うように振動板４を配置する。このように、振動板４、積層部材２、振動板４の順に積層することで、積層体として機能する被熱圧着体を構成する。なお、この際、積層部材２は、インク供給孔２ａ、インク吐出孔３ａがそれぞれあて板３１２ｃ、３１２ｃのそれぞれに対向するように配置される。

続いて、油圧シリンダ３１４ａによって圧着治具３１３を下降させ、あて板３１２ｂを介して、被熱圧着体を支え台３１１側に押圧する。さらに、油圧シリンダ３１４ｂ、３１４ｂによって封止冶具３１５、３１５を積層部材２側に双方から移動させ、あて板３１２ｃ、３１２ｃを介して、インク供給孔２ａ、インク吐出孔３ａを封止する。なお、あて板３１２ｃ、３１２ｃは、インク供給孔２ａ、インク吐出孔３ａのそれぞれを気密に封止できる程度に封止面を押圧している。上記したように、積層部材２おける上下方向インク流路２０５の開口部、インク供給孔２ａおよびインク吐出孔３ａを封止することで、積層部材２のインク流路は、密閉された状態となる。

なお、炉３１０内を真空状態にして拡散接合する場合には、積層部材２のインク流路を密閉した状態としてから、真空引きが行われる。

続いて、インク流路を密閉した状態で、炉３１０内を加熱し、炉３１０内の温度を９５０℃に設定する。そして、その設定温度を３時間維持した後、４８時間の除冷処理を行う。なお、この設定温度および加熱時間は、積層部材２および振動板４を形成する材料や厚さ、大きさなどの形状を考慮して適宜に設定可能である。

上記した処理工程を実施することで、振動板４、４が積層部材２の側面に拡散接合される。

次に、図８を参照して、上記した加熱処理中におけるインク流路内の状態を説明する。

上記したように、インク流路は、加熱処理前に密閉された状態となる。炉３１０内が加熱されると、積層部材２の温度が上昇し、それに伴ってインク流路内に密閉されている空気の温度も上昇する。空気の温度が上昇するとその体積が増加するため、インク流路内の圧力が上昇する。このインク流路内の圧力の上昇によって、厚さが０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍという箔状の振動板４、４は、あて板３１２ｂの押圧面、またはあて板３１２ａの上面に押し付けられた状態で積層部材２に拡散接合される。

また、除冷処理工程においては、密閉されたインク流路内の温度は徐々に低下するため、それに伴ってインク流路内の圧力も徐々に低下する。

冷却後、振動板４、４上には、一方の面に圧電素子６が異方性導電ファイル（ＡＣＦ）を用いて熱圧着されたフレキシブルプリント基板５が、接着剤により接着されインクジェットヘッド１が形成される。なお、振動板４、４上にフレキシブルプリント基板５を接着する際、フレキシブルプリント基板５を振動板４、４側に押圧して接着される。

以上説明したように、本発明に係る第１の実施の形態では、インク流路の開口部を封止し、インク流路を密閉状態にして積層部材２に振動板４、４を拡散接合することで、振動板４、４が上下方向インク流路２０５側に窪んだ状態に変形したり、しわ状に変形したりすることを防止することができる。

また、除冷処理工程において、振動板４、４をあて板３１２ｂの押圧面またはあて板３１２ａの上面に押し付ける圧力は徐々に低下しながらも、振動板４、４には、その圧力がかけられた状態が維持されるので、除冷処理工程における振動板４の変形も抑制することができる。

さらに、インク供給孔２ａ、インク吐出孔３ａを有する積層部材２の封止面、およびこれらの封止面を封止するあて板３１２ｃ、３１２ｃの封止面を鏡面仕上げすることで、あて板３１２ｃ、３１２ｃを積層部材２の封止面に所定の圧力で押圧するのみで封止することができる。

また、上記したインクジェットヘッドの製造方法で製作されたインクジェットヘッド１においては、変形を有しない振動板４、４が形成されるため、フレキシブルプリント基板５の接合や、フレキシブルプリント基板５を介しての圧電素子６の接合を的確に行うことができる。これによって、圧電素子６の伸縮による変動を振動板４、４に的確に伝達し、各インク吐出孔３ａから均一な量のインクを吐出することができる。

なお、上記した積層部材２に振動板４を拡散接合する説明では、積層部材２の両側面に同時に振動板４、４を拡散接合する一例を示したが、一方の側面ずつ振動板４を拡散接合してもよい。

また、積層部材として、両側面に上下方向インク流路２０５の開口部を有する形態のものを例にして説明したが、例えば、一側面にのみ上下方向インク流路の開口部を有する形態の積層部材にも、本発明は適用することができる。この場合にも、上記した作用効果と同様の作用効果を得ることができる。

また、上記した実施の形態では、積層部材２に振動板４を拡散接合する一例を示したが、積層部材２の代わりに、インクジェットヘッド構成部材として機能し、側面にインク流路の一部が開口するように形成された、積層構造以外の構造を有する金属部材を用い、この金属部材のインク流路の開口に振動板４を拡散接合する場合にも、本発明は適用することができる。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態では、振動板を拡散接合によらず、接着剤により接着してインクジェットヘッドを製作するするインクジェットヘッドの製造方法の一例を示す。

ここでは、第１の実施の形態で示した積層部材２の上下方向インク流路２０５の開口部に接着剤により振動板を接着して、インクジェットヘッドを製造する方法の一例について説明する。なお、第１の実施の形態の構成と同一部分には同一の符号を付して重複する説明を簡略または省略する。

図９には、接着装置４００の概要図を示している。また、図１０は、接着時における図１のＡ−Ａ断面の一部を模式的に示している。

この接着装置４００は、支え台４１１と、この支え台４１１上に設置されたあて板４１２ａと、このあて板４１２ａ上に配置された被接着体を上方から支え台４１１側に押圧するあて板４１２ｂを備えた圧着冶具４１３と、この圧着冶具４１３を駆動する油圧シリンダ４１４ａと、被接着体を構成する積層部材２のインク供給孔２ａまたはインク吐出孔３ａを封止するあて板４１２ｃを備えた封止冶具４１５と、積層部材２内のインク流路内を加圧するための、あて板４３０ａを備えた圧縮流体供給冶具４３０と、封止冶具４１５および圧縮流体供給冶具４３０を駆動する油圧シリンダ４１４ｂ、４１４ｂとから主に構成されている。

圧着冶具４１３は、積層部材２の上下方向インク流路２０５、２０５の開口部を覆うように接着剤を介して振動板４ａ、４ａを配設して構成された、積層体として機能する被接着体を、あて板４１２ｂを介して、上方から支え台４１１側に押圧する部材である。なお、圧着冶具４１３を、例えば、所定の重量を有する重りで代用することもでき、この場合には、油圧シリンダ４１４ａは不要となる。また、圧着冶具４１３に設けられたあて板４１２ｂは、圧着冶具４１３と一体的に構成されてもよい。

封止冶具４１５は、積層部材２のインク供給孔２ａまたはインク吐出孔３ａを、あて板４１２ｃを介して、この封止冶具４１５と対向するように設けられた圧縮流体供給冶具４３０と両側方向から積層部材２を挟持するように押圧する部材である。また、封止冶具４１５に設けられたあて板４１２ｃは、封止冶具４１５と一体的に構成されてもよい。

圧縮流体供給冶具４３０は、積層部材２のインク流路に圧縮流体をあて板４３０ａを介して導く部材である。また、圧縮流体供給冶具４３０内には、コンプレッサ４４０からの圧縮流体を積層部材２内のインク流路に導くための圧縮流体流路４３０ｂが形成され、圧縮流体供給冶具４３０に備えられたあて板４３０ａにもそれに対応して開口部が形成されている。なお、コンプレッサ４４０からの圧縮流体は、フレキシブル配管４４１を介して圧縮流体供給冶具４３０に供給される。ここで、圧縮流体として、例えば圧縮空気などが挙げられる。また、圧縮流体供給冶具４３０に設けられたあて板４３０ａは、圧縮流体供給冶具４３０と一体的に構成されてもよい。

油圧シリンダ４１４ａ、４１４ｂは、被接着体を加圧するように圧着治具４１３、封止冶具４１５、圧縮流体供給冶具４３０を駆動する駆動手段である。

あて板４１２ｃ、４３０ａの被接着体との接触面は、例えば０．０５〜０．１μｍの中心線平均粗さ（Ｒａ）で鏡面仕上げされ、被接着体とのシール性能が向上されている。なお、あて板４１２ａ、４３０ｂの被接着体との接触面も、鏡面仕上げされていることが好ましい。

振動板４ａは、例えば、ポリイミド、液晶ポリマーなどの樹脂で形成される。振動板４ａを被接着体に接着する接着剤は、例えば、メチルシアノアクリレートやエポキシ系、アクリル系の接着剤などを用いることができるが、これらに限られるものではない。

次に、図９および１０を参照して、振動板４を、インクジェットヘッド構成部材として機能する積層部材２の側面に接着する方法について具体的に説明する。

まず、あて板４１２ａ上の所定の位置に振動板４ａを配置する。この振動板４ａ上に、一方の上下方向インク流路２０５の開口部が振動板４ａに面するように積層部材２を配置する。さらに、上向きに開口している、他方の上下方向インク流路２０５の開口部を覆うように振動板４ａを配置する。なお、振動板４ａ、４ａを配置する際、振動板４ａ、４ａを接着する積層部材２の接着面または振動板４ａの接着面には、接着剤が塗布されている。

このように、振動板４ａ、積層部材２、振動板４ａの順に積層することで、積層体として機能する被接着体を構成する。なお、この際、積層部材２は、インク供給孔２ａ、インク吐出孔３ａがそれぞれあて板４１２ｃ、４３０ａのそれぞれに対向するように配置される。ここで、被接着体のインク流路内に圧縮流体を効率よく供給するために、１つの開口部によって構成されているインク供給孔２ａ側があて板４３０ａに面する側に設置されていることが好ましい。

続いて、油圧シリンダ４１４ａによって圧着治具４１３を下降させ、あて板４１２ｂを介して、被接着体を支え台４１１側に押圧する。さらに、油圧シリンダ４１４ｂ、４１４ｂによって封止冶具４１５、圧縮流体供給冶具４３０を積層部材２側に双方から移動させ、あて板４１２ｃ、４３０ａを介して、インク供給孔２ａ、インク吐出孔３ａを封止する。なお、ここでは、インク供給孔２ａとあて板４３０ａの開口部とが連通するように、被接着体にあて板４３０ａを接触させている。

あて板４１２ｃ、４３０ａは、インク供給孔２ａ、インク吐出孔３ａのそれぞれを気密に封止できる程度に封止面を押圧している。上記したように、積層部材２における上下方向インク流路２０５の開口部、インク吐出孔３ａは封止された状態となる。

続いて、コンプレッサ４４０を作動して、圧縮流体供給冶具４３０を介して、被接着体のインク流路内に圧縮流体を供給し、振動板４ａ、４ａをあて板４１２ａ、４１２ｂ側へ押圧できる程度にインク流路内を加圧する。

次に、図１０を参照して、上記した接着処理中におけるインク流路内の状態を説明する。

上記したように、インク流路において、あて板４３０ａを介して圧縮流体供給冶具４３０が接触したインク供給孔２ａ以外は、密閉された状態となる。インク流路内が加圧されると、振動板４ａ、４ａは、あて板４１２ｂの押圧面、またはあて板４１２ａの上面に押し付けられた状態で積層部材２に接着される。

そして、振動板４ａ、４ａ上に、一方の面に圧電素子６が異方性導電ファイル（ＡＣＦ）を用いて熱圧着されたフレキシブルプリント基板５を、接着剤により接着して、インクジェットヘッド１が形成される。なお、振動板４ａ、４ａ上にフレキシブルプリント基板５を接着する際、インク流路内に圧縮流体を供給してインク流路内を加圧した状態で、フレキシブルプリント基板５を振動板４ａ、４ａ側に押圧している。

以上説明したように、本発明に係る第２の実施の形態では、インク流路内を加圧した状態で、積層部材２に振動板４ａ、４ａを接着することで、振動板４ａ、４ａが上下方向インク流路２０５側に窪んだ状態に変形したり、しわ状に変形したりすることを防止することができる。

さらに、インク供給孔２ａ、インク吐出孔３ａを有する積層部材２の封止面、およびこれらの封止面を封止するあて板４１２ｃ、４３０ａの封止面を鏡面仕上げすることで、あて板４１２ｃ、４３０ａを積層部材２の封止面に所定の圧力で押圧するのみで封止することができる。

また、上記したインクジェットヘッドの製造方法で製作されたインクジェットヘッド１においては、変形を有しない振動板４ａ、４ａが形成されるため、フレキシブルプリント基板５の接合や、フレキシブルプリント基板５を介しての圧電素子６の接合を的確に行うことができる。これによって、圧電素子６の伸縮による変動を振動板４ａ、４ａに的確に伝達し、各インク吐出孔３ａから均一な量のインクを吐出することができる。

また、上記した実施の形態では、積層部材２に振動板４ａを接着した後、圧電素子６を備えたフレキシブルプリント基板５を振動板４ａ上に接着しているが、この工程に限られるものではなく、例えば、次に示す（１）〜（３）の工程によって行ってもよい。

（１）予め振動板４ａにフレキシブルプリント基板５を接着し、その後、フレキシブルプリント基板５上に圧電素子６を異方性導電ファイル（ＡＣＦ）を用いて熱圧着して形成されたものを、前述した工程において、積層部材２に接着してもよい。

（２）振動板として、圧電素子６が熱圧着されたフレキシブルプリント基板５を用い、前述した工程において、フレキシブルプリント基板５を直接積層部材２に接着してもよい。この場合には、インク流路にフレキシブルプリント基板５が面する構成となる。

（３）前述した工程において積層部材２に振動板４ａを接着した後、積層部材２の押圧を解除して、振動板４ａ上に、接着剤を介してフレキシブルプリント基板５を配置し、インク流路内を加圧しつつ、フレキシブルプリント基板５を振動板４ａ側に押圧して接着し、フレキシブルプリント基板５上に異方性導電ファイル（ＡＣＦ）を用いて圧電素子６を熱圧着してもよい。なお、この熱圧着は、積層部材２、フレキシブルプリント基板５、圧電素子６からなる積層体全体を、プレス機によってプレスすることで行われる。なお、この（３）の工程は、前述した第１の実施の形態においても適用することができる。

また、第２の実施の形態では、積層部材２の両側面に同時に振動板４ａ、４ａを接着する一例を示したが、一方の側面ずつ振動板４ａを接着してもよい。また、第２の実施の形態では、樹脂で形成された振動板４ａを用いた一例を示したが、第１の実施の形態で用いられた金属からなる振動板４を用いることもできる。

また、積層部材として、両側面に上下方向インク流路２０５の開口部を有する形態のものを例にして説明したが、例えば、一側面にのみ上下方向インク流路の開口部を有する形態の積層部材にも、本発明は適用することができる。この場合にも、上記した作用効果と同様の作用効果を得ることができる。

さらに、上記した第２の実施の形態では、積層部材２に振動板４ａ、４ａを接着する一例を示したが、この実施の形態に限られるものではない。例えば、積層部材２の代わりに、インクジェットヘッド構成部材として機能し、側面にインク流路の一部が開口するように形成された、積層構造以外の構造を有する金属部材、樹脂部材、セラミックス部材などを用い、これらの部材のインク流路の開口に振動板４ａを接着する場合にも、本発明は適用することができる。この場合にも、上記した作用効果と同様の作用効果を得ることができる。

また、インク流路内を加圧する方法は、上記した方法に限られるものではなく、接着の際、振動板４ａ、４ａをあて板４１２ａ、４１２ｂ側へ押圧するようにインク流路内を加圧できる方法ならばよい。

本発明に係る一実施の形態のインクジェットヘッドの製造方法において製造されたインクジェットヘッドの全体の概略構成を示す斜視図。 図１のインクジェットヘッドの構造を分解して示す斜視図。 図１のインクジェットヘッドの底面の構成を示す平面図。 図１のインクジェットヘッドの上面の構成を示す平面図。 熱圧着装置の概要図。 被熱圧着体を押圧する概要を説明するための炉内の構成図。 被熱圧着体を押圧する概要を説明するための炉内の構成図。 拡散接合時における図１のＡ−Ａ断面の一部を模式的に示した図。 接着装置の概要図。 接着時における図１のＡ−Ａ断面の一部を模式的に示した図。

符号の説明

１…インクジェットヘッド、２…積層部材、４…振動板、２０５…上下方向インク流路、２０７…インク吐出部、３００…熱圧着装置、３１０…炉、３１１…支え台、３１２ａ，３１２ｂ，３１２ｃ…あて板、３１３…圧着冶具、３１４ａ，３１４ｂ…油圧シリンダ、３１５…封止冶具。

Claims (13)

1. 側面にインク流路の一部が開口するように形成されたインクジェットヘッド構成部材と前記インク流路の開口を覆う振動板とを準備する準備工程と、
   前記インクジェットヘッド構成部材のインク流路の開口を覆うように所定の位置に前記振動板を位置決めして積層体を構成し、前記積層体を押圧する押圧工程と、
   前記インクジェットヘッド構成部材の前記側面と異なる面に形成された前記インク流路の開口部を封止する封止工程と、
   前記積層体を押圧し、かつ前記インク流路の開口部を封止して、前記インク流路を密閉状態としたまま加熱により前記振動板を前記積層部材に熱圧着する熱圧着工程と
   を具備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. 前記インクジェットヘッド構成部材が、複数枚の金属平板を加圧加熱することで一体化された積層部材であることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッドの製造方法。
3. 前記インク流路の開口部の封止は、前記開口部に封止部材を当接し、この封止部材を前記インクジェットヘッド構成部材側に加圧することにより行われることを特徴とする請求項１または２記載のインクジェットヘッドの製造方法。
4. 前記インク流路の開口部を有する封止面およびこの封止面に当接する前記封止部材の当接面が鏡面処理されていることを特徴とする請求項３記載のインクジェットヘッドの製造方法。
5. 前記インクジェットヘッド構成部材および前記振動板は、ステンレス鋼からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のインクジェットヘッドの製造方法。
6. 前記熱圧着工程は、真空下で行われることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載のインクジェットヘッドの製造方法。
7. 前記熱圧着工程は、不活性ガス雰囲気下で行われることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載のインクジェットヘッドの製造方法。
8. 側面にインク流路の一部が開口するように形成されたインクジェットヘッド構成部材と前記インク流路の開口を覆う振動板とを準備する準備工程と、
   前記インクジェットヘッド構成部材のインク流路の開口を覆うように、所定の位置に前記振動板を接着剤を介して位置決めして積層体を構成し、前記積層体を押圧する押圧接着工程と、
   前記インク流路内を加圧する加圧工程と
   を具備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。
9. 前記振動板のインクジェットヘッド構成部材との接合面と異なる面には、圧電素子が圧着された回路基板が接着されていることを特徴とする請求項８記載のインクジェットヘッドの製造方法。
10. 前記振動板が、圧電素子が圧着された回路基板であることを特徴とする請求項８記載のインクジェットヘッドの製造方法。
11. 前記振動板が前記インクジェットヘッド構成部材に固着された後、前記積層体の押圧を解除して、前記振動板上に、接着剤を介して圧電素子が圧着された回路基板を配置し、前記インク流路内を加圧しつつ、前記回路基板を振動板側に押圧する第２の押圧接着工程を具備することを特徴とする請求項８記載のインクジェットヘッドの製造方法。
12. 前記振動板が前記インクジェットヘッド構成部材に固着された後、前記積層体の押圧を解除して、前記振動板上に、接着剤を介して回路基板を配置し、前記インク流路内を加圧しつつ、前記回路基板を振動板側に押圧する第２の押圧接着工程と、
    前記インク流路内を加圧しつつ、前記回路基板上に圧電素子を熱圧着する熱圧着工程と
    を具備することを特徴とする請求項８記載のインクジェットヘッドの製造方法。
13. 請求項１乃至請求項１２のいずれか１項記載の製造方法によって製作されたことを特徴とするインクジェットヘッド。
    
    
    

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