JP2006264006A - インクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インクジェットヘッドの製造工程における接着剤の使用量を減らしつつ、高い接着品質を保ち、製造コストを抑える。
【解決手段】インクジェットヘッドに含まれる流路ユニットを構成する各プレートに熱硬化性接着剤を塗布する。そして、流路ユニットを構成する全てのプレートを積層する。このように積層した積層体１１５を、上ヒータ１２１及び下ヒータ１２２などのヒータによって加圧しつつ加熱する。これによって完成した流路ユニットと他の部材とを組み合わせ、インクジェットヘッドを完成させる。
【選択図】図１６

Description

本発明は、インクジェットヘッドの製造方法に関する。

インクを吐出する複数のノズルが形成されたインクジェットヘッドのヘッド本体は、複数の部材から構成される場合がある。例えば、ノズルに連通するインク流路が形成された流路ユニット及びノズルからインクを吐出させるような吐出エネルギーをインク流路内のインクに与えることができるアクチュエータユニットなどの部材である。

そして、ヘッド本体は、各部材を接着することによって構成される場合がある。例えば、特許文献１に示される各部材の接着工程は以下のとおりである。まず、ヘッド基板１（アクチュエータユニットに相当）と流路形成部材３とを接着する。次に、接着されたヘッド基板１及び流路形成部材３に、ノズルが形成されたノズルプレート２をさらに接着する。なお、特許文献１のインクジェットヘッドにおいては、ノズルプレート２及び流路形成部材３によって、上記の流路ユニットが構成されている。
特開２００４−０２５５８４号公報（図２〜図８）

ところが、特許文献１のように、２以上の接着工程を経て各部を接着する方法では、以下のような問題点が生じる。

第１の問題点は以下のとおりである。１回目の接着における接着剤が、２回目の接着における接着面にインク流路などを通してはみ出し、硬化する場合がある。このような、はみ出て硬化した接着剤によって、２回目の接着による接着層の厚さが不均一となることがある。従って、接着層の厚さが不均一となることを避けるため、２回目の接着の際には金属プレートに接着剤を多めに塗布するなどの対策を講じなければならない。しかし、接着剤を多めに塗布すると、余剰な接着剤が増え、さらにインク流路などを通してはみ出てしまう。

第２の問題点は、接着工程が多いと、製造コストが増大するという点である。

本発明の目的は、接着剤の使用量を減らしつつ高い接着品質を保ち、製造コストを抑えたインクジェットヘッドの製造方法を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明によるインクジェットヘッドの製造方法は、複数のノズルが形成されたノズルプレートを含む３枚以上のプレートが接着剤を介して積層されることによって、共通インク室と前記共通インク室の出口から圧力室を経て前記ノズルに達する複数の個別インク流路とが形成された流路ユニットを含むインクジェットヘッドの製造方法において、一又は複数の前記プレートに前記個別インク流路の一部となる孔を形成する第１の孔形成工程と、一又は複数の前記プレートに熱硬化性接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、前記接着剤塗布工程で塗布された熱硬化性接着剤が互いに隣接するどの２枚の前記プレートの間にも介在し且つ前記共通インク室及び前記個別インク流路が形成されるように、前記流路ユニットを構成する前記３枚以上のプレートを積層するプレート積層工程と、前記プレート積層工程において積層された前記３枚以上のプレートを、積層方向に加圧しつつ熱硬化性接着剤の硬化温度以上の温度に加熱する加圧加熱工程とを備えている。

本発明によるインクジェットヘッドの製造方法によると、ノズルプレートを含む３枚以上のプレートを加圧しつつ加熱する。従って、ノズルプレート以外のプレートを積層して加圧及び加熱した後で、あらためてノズルプレートを積層して加圧及び加熱するといった、２回に分けて加圧及び加熱を行う場合と比べて、製造工程を簡易にすることができ、製造コストを低減することができる。また、積層したプレートを加圧及び加熱する際、インク流路を通じて、あるいは、隣接した２枚のプレートの間から接着剤がはみ出て硬化する場合がある。そして、上記のように２回に分けて加圧及び加熱を行う場合、最初の加圧及び加熱の際にはみ出て硬化した接着剤が存在することによって、次の接着による接着層の厚さが不均一となることがある。このような接着層の厚さの不均一を避けるため、２回目の接着の際には金属プレートに接着剤を多めに塗布しなければならない。一方で、ノズルプレートを含む３枚以上のプレートを同時に接着すると、上記のようなはみ出て硬化した接着剤によって接着層の厚さが不均一になることはないため、インクの吐出特性が均一で精度の高いインクジェットヘッドを製造することができる。また、接着層の厚さの不均一を避けるため接着剤を多めに塗布する必要がなくなり、プレートに塗布する接着剤の量を抑えることができ、インク流路などへ接着剤が過剰に流れ出すのを防止することができる。

また、本発明においては、前記流路ユニットを構成する前記３枚以上のプレートに、複数の前記圧力室の容積を変化させる圧電アクチュエータユニットを積層するアクチュエータ積層工程をさらに備えており、前記加圧加熱工程において、前記３枚以上のプレート及び前記圧電アクチュエータユニットを同時に加圧及び加熱することが好ましい。

これによると、圧電アクチュエータユニットも含めて同時に加圧及び加熱するため、製造工程をさらに簡易にすることができる。

また、本発明においては、前記圧電アクチュエータユニットは、圧電材料からなる圧電層と、前記圧電層上の前記圧力室と対向する位置に配置される個別電極と、前記個別電極と共に前記圧電層を挟み且つ複数の前記圧力室に跨るように配置される共通電極とを含んでおり、前記アクチュエータ積層工程において、前記個別電極が前記圧力室から最も遠い層となるように前記圧電アクチュエータユニットを前記３枚以上のプレートに積層することが好ましい。

これによると、圧電アクチュエータユニットに含まれる個別電極が圧力室から最も遠い層に配置されるため、個別電極を間に挟んで積層する場合と比べ、圧電アクチュエータユニットの圧力室側の面が平坦に保たれたものとなる。このため、この圧電アクチュエータユニットと上記の３枚以上のプレートとを、平坦に保ったまま積層することができ、精度の高いインクジェットヘッドを製造することができる。

また、本発明においては、前記加圧加熱工程において、前記３枚以上のプレート及び前記圧電アクチュエータユニットが積層したアクチュエータユニット積層領域と、前記圧電アクチュエータユニットが積層しておらず前記３枚以上のプレートが積層した非アクチュエータユニット積層領域とのそれぞれの領域に個別に力を加えることが好ましい。

これによると、アクチュエータユニット積層領域と非アクチュエータユニット積層領域とにそれぞれ個別に力を加えるので、それぞれの領域の積層状態に応じた圧力を加えることができ、精度の高いインクジェットヘッドを製造することができる。

また、本発明においては、前記アクチュエータユニット積層領域と前記非アクチュエータユニット積層領域とに加えられる圧力の大きさを等しくすることが好ましい。

これによると、加圧加熱工程において加えられる圧力が、圧電アクチュエータユニットが積層した領域かどうかによらず等しい。このため、積層した上記３枚以上のプレート及び圧電アクチュエータユニット全体が、より均一な接着状況下で接着される。従って、より精度の高いインクジェットヘッドを製造することができる。

また、本発明においては、前記流路ユニットを構成する前記３枚以上のプレートにフィルタを積層するフィルタ積層工程をさらに備えており、前記加圧加熱工程において、前記３枚以上のプレート及び前記フィルタを同時に加圧及び加熱することが好ましい。

これによると、フィルタも含めて同時に加圧及び加熱するため、製造工程をさらに簡易にすることができる。

また、本発明においては、前記プレート積層工程後であって加圧加熱工程前に、前記プレート積層工程において積層された前記３枚以上のプレートを、積層方向に加圧することなく加熱する予備加熱工程をさらに備えていることが好ましい。

これによると、積層したプレート等の中に熱膨張係数の異なる部分が含まれている場合にも、以下のような理由により、精度の高い接着を行うことができる。すなわち、加圧加熱工程において積層されたプレート等の加熱を行うと、プレート等は膨張する。積層したこれらのプレートなどの中に熱膨張係数の異なる部分が含まれていると、膨張率の違いにより、熱膨張係数の異なる部分間でひずみが発生する。予備加熱工程を経ずに、加圧加熱工程において加圧しつつ加熱した場合、上記のようなひずみによって発生する応力にばらつきが生じ、均一な接着が実現されない。一方で、予備加熱工程においては、加圧をせずに加熱する。従って、予備加熱工程を経てから加圧加熱工程に進むと、予備加熱工程において積層プレート等を充分膨張させた後で加圧することとなり、上記のような応力のばらつきが生じない。これにより、積層したプレート等を均一に接着することができ、精度の高いインクジェットヘッドを製造することができる。

また、本発明においては、前記プレート積層工程における前記３枚以上のプレート同士の位置合わせのために用いられる第１の位置合わせ孔を前記３枚以上のプレートに形成する第２の孔形成工程をさらに備えており、前記プレート積層工程において、前記第１の位置合わせ孔を用いて前記３枚以上のプレート同士を位置合わせすることが好ましい。

これによると、プレートを積層する際、精度良く位置合わせをすることができるため、精度の高い流路ユニットを有するインクジェットヘッドを製造することができる。

また、本発明においては、前記流路ユニットにインクを供給するインク供給ユニットと前記流路ユニットとの位置合わせのために用いられる第２の位置合わせ孔を前記流路ユニットを構成する一又は複数の前記プレートに形成する第３の孔形成工程と、前記第２の位置合わせ孔を用いて前記インク供給ユニットと前記流路ユニットとを位置合わせする工程とをさらに備えていることが好ましい。

これによると、インク供給ユニットと流路ユニットとを精度良く位置合わせできるため、精度の高いインクジェットヘッドを製造することができる。

また、本発明においては、前記プレート積層工程において積層された前記３枚以上のプレート同士の相対位置を検査するための検査孔を前記３枚以上のプレートに形成する第４の孔形成工程と、前記第４の孔形成工程において形成された前記検査孔を用いて前記３枚以上のプレート同士の相対位置を検査する検査工程とをさらに備えていることが好ましい。

これによると、検査孔を使用して、積層した各プレートの位置合わせの精度を検査することができ、より精度の高いインクジェットヘッドを製造することができる。

また、本発明においては、前記第４の孔形成工程において前記３枚以上の各プレートに形成された前記検査孔の平面形状は互いに相似であり、前記３枚以上のプレートのうち前記流路ユニットの一方の最外層を構成するプレートから離れた位置にある前記検査孔ほど大きく、前記検査工程において、前記検査孔の平面形状の重心が積層方向に平行な一本の直線上に位置しているかどうかによって前記３枚以上のプレート同士の相対位置を検査することが好ましい。

これによると、流路ユニットの一方の面から検査孔を観察することにより、積層した各プレートの位置合わせの精度をより簡易に検査することができる。

また、本発明においては、前記第１の位置合わせ孔、前記第２の位置合わせ孔及び前記検査孔が、互いに異なる孔であることが好ましい。

これによると、位置合わせ作業及び検査ごとに異なる位置合わせ孔及び検査孔を用いることができるため、使用済みの位置合わせ孔や検査孔を次の作業で用いる必要がなく、精度の高い位置合わせ及び検査を行うことができ、精度の高いインクジェットヘッドを製造することができる。

本発明の好適な実施の形態について説明する。

＜インクジェットヘッド全体＞
図１は、本実施形態の製造方法によって製造されるインクジェットヘッドの外観を示している。図２は、図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。

インクジェットヘッド１は、図１に示されるように、主走査方向に長尺な形状を有している。インクジェットヘッド１は、ヘッド本体１ａ、リザーバユニット７０（インク供給ユニット）及びヘッド本体１ａの駆動を制御する制御部８０を有している。以下、これらについて、図１及び図２に従って分説する。

制御部８０は、メイン基板８２、メイン基板８２の側面に配置されたサブ基板８１及びサブ基板８１においてメイン基板８２に対向する側面に固定されたドライバＩＣ８３を有している。ドライバＩＣ８３は、ヘッド本体１ａに含まれるアクチュエータユニット２１を駆動するための信号を生成する。

メイン基板８２及びサブ基板８１は、共に主走査方向に長尺な矩形形状を有し、互いに平行になるようにインクジェットヘッド１上に立設されている。メイン基板８２は、リザーバユニット７０上面に固定されている。サブ基板８１は、メイン基板８２からの距離が等間隔になるよう離隔してメイン基板８２の両側に配置されている。また、サブ基板８１は、リザーバユニット７０から上方に離隔するように配置されている。メイン基板８２及び各サブ基板８１は、互いに電気的に接続されている。各ドライバＩＣ８３におけるサブ基板８１に対向する面には、ヒートシンク８４が固定されている。

インクジェットヘッド１は、さらに、給電部材であるＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）５０を有している。ＦＰＣ５０の一端は、ヘッド下方のアクチュエータユニット２１と電気的に接続されている。ＦＰＣ５０の他端は、ヘッド下方からヘッド上方へと引き出され、サブ基板８１と電気的に接続されている。また、ＦＰＣ５０は、アクチュエータユニット２１からサブ基板８１に至る途中で、ドライバＩＣ８３と電気的に接続されている。これにより、ＦＰＣ５０は、サブ基板８１から出力された信号をドライバＩＣ８３に伝達し、ドライバＩＣ８３から出力された駆動信号をアクチュエータユニット２１に供給することができる。

インクジェットヘッド１には、さらに、制御部８０を覆う上カバー５１及びヘッド下部を覆う下カバー５２が設けられている。これらのカバーにより、印刷時において飛び散ったインクが、制御部８０等まで飛翔することを防止することができる。なお、図１では、制御部８０の構成を見やすくするため、上カバー５１の図示を省略している。

上カバー５１は、図２に示されるように、アーチ形状の天井を有し、制御部８０を覆っている。下カバー５２は、上下に開口した四角筒状で、メイン基板８２の下部を覆っている。下カバー５２の側壁上端部には、内側に向かって突出した上壁５２ｂが形成されており、この上壁５２ｂと下カバー５２の側壁との接続部の上面に上カバー５１の下端が配置されている。下カバー５２及び上カバー５１は、共にヘッド本体１ａと同じ幅を有している。

下カバー５２の両側壁の下端には、下方に向かって突出する突出部５２ａが形成されている。突出部５２ａは、両側壁の長手方向に沿って２つ配置されている。図１には一方の側壁に突出部５２ａが形成されている様子が示されているが、他方の側壁にも、２つの突出部５２ａが同様に形成されている。突出部５２ａは、後述するリザーバユニット７０の凹部５３内に収容されている。また、突出部５２ａは、リザーバユニット７０の下部から凹部５３へと引き出されたＦＰＣ５０を覆っている。突出部５２ａの先端は、ヘッド本体１ａに含まれる流路ユニット４との間に製造誤差を吸収するための隙間を形成しつつ、流路ユニット４と対向している。突出部５２ａと流路ユニット４との間の隙間は、シリコン樹脂等が充填されることにより封鎖される。下カバー５２の側壁下端は、側壁下端の突出部５２ａが形成されていない部分において、リザーバユニット７０上面に配置されている。

ＦＰＣ５０におけるアクチュエータユニット２１に接続された一端近傍は、流路ユニット４の上面に沿って水平に延在している。そして、ＦＰＣ５０は、リザーバユニット７０に設けられた凹部５３内を通って、屈曲しつつ上方に引き出されている。

リザーバユニット７０は、図２に示されるように、主走査方向（図１参照）に延在するようにヘッド本体１ａの上部に配置されている。リザーバユニット７０は、上記のとおり、下カバー５２の突出部５２ａが収まる形状に形成された凹部５３を有している。リザーバユニット７０は、主走査方向に長尺な矩形の平面形状を有する６枚のプレート７１、７２、７３、７４、７５及び７６が積層した積層構造を有している。リザーバユニット７０が有するプレート７１〜７６には、それぞれ、貫通孔７１ａ、インク溜まり７２ａ、溝７２ｂ、貫通孔７３ａ、インク溜まり７４ａ、貫通孔７５ａ及び貫通孔７６ａが形成されている。

貫通孔７１ａは、図１に示されるように、プレート７１の主走査方向について一方の端部であって、副走査方向について一方の端部付近に形成されている。孔７１の上部には、インク供給口７９が設置されている。インク供給口７９は、図示しないインクタンクと接続される。貫通孔７６ａは、流路ユニット４に設けられた後述のマニホールド流路（共通インク室）５と、開口３ａにおいて連通するようにプレート７６に１０個形成されている。貫通孔７５ａは、プレート７５における貫通孔７６ａと対向する位置に１０個形成されている。貫通孔７３ａは、プレート７３のほぼ中央部であって、インク溜まり７２ａ及び７４ａの両者に対向する領域内に形成されている。

インク溜まり７２ａ及び７４ａは、それぞれ主走査方向に延在するようにプレート７２及び７４に形成されている。

溝７２ｂは、プレート７２において貫通孔７１ａと対向する位置に形成されている。溝７２ｂの一端は、インク溜まり７２ａと繋がっている。

貫通孔７１ａから、溝７２ｂ、インク溜まり７２ａ、貫通孔７３ａ、インク溜まり７４ａ及び貫通孔７５ａを通じ、貫通孔７６ａまで連通するように、プレート７１〜７６が積層されている。

このように、リザーバユニット７０内には、貫通孔７１ａから貫通孔７６ａへと連通するインク流路が形成されている。そして、貫通孔７１ａと接続されたインクタンク内のインクが、このインク流路を通して、流路ユニット４のマニホールド流路５へと供給される。

＜ヘッド本体＞
以下、ヘッド本体１ａについて各図を参照しつつ説明する。図３は、ヘッド本体１ａの平面図である。なお、図３及び図４において、図に向かって手前が上方向、すなわち、リザーバユニット７０がある方向となる。

ヘッド本体１ａは、図２及び図３に示されるように、主走査方向に長尺な矩形の平面形状を有する流路ユニット４と、流路ユニット４上に接着されたアクチュエータユニット２１とを有している。アクチュエータユニット２１は、台形形状を有しており、その台形の１対の平行対向辺が主走査方向に平行になるように流路ユニット４の上面に配置されている。また、アクチュエータユニット２１は、主走査方向に平行な２本の直線のそれぞれに沿って２つずつ、合計４つが、全体として千鳥状に流路ユニット４上に配列されている。流路ユニット４上で隣接し合うアクチュエータユニット２１の斜辺同士は、副走査方向について部分的にオーバーラップしている。

＜流路ユニット＞
流路ユニット４の内部には、インク流路の一部であるマニホールド流路５が形成されている。流路ユニット４の上面には、マニホールド流路５の開口３ａが形成されている。開口３ａは、主走査方向に平行な２本の直線のそれぞれに沿って５個ずつ、合計１０個形成されている。開口３ａは、４つのアクチュエータユニット２１が配置された領域を避ける位置に形成されている。さらに、上記のとおり、これらの開口３ａは、リザーバユニット７０の貫通孔７６ａと連通する位置に配置されている。

流路ユニット４の上面の開口３ａがある位置には、フィルタ３９が貼り付けられている。フィルタ３９は、リザーバユニット７０から開口３ａを通じて流路ユニット４に供給されるインク中の夾雑物を除去するためのものである。流路ユニット４に貼り付けられたフィルタ３９には、４枚の矩形形状のフィルタ３９ａと、２枚の平行四辺形形状のフィルタ３９ｂとがある。

矩形形状のフィルタ３９ａは、それぞれ、台形形状を有するアクチュエータユニット２１の短い方の平行対向辺と、流路ユニット４の側端とによって挟まれる領域に接着によって貼り付けられている。そして、これらのフィルタ３９ａは、この領域に２つずつ形成されている開口３ａをそれぞれ覆うように配置されている。平行四辺形形状のフィルタ３９ｂは、それぞれ、流路ユニット４の主走査方向について両端に位置するアクチュエータユニット２１に隣り合うように貼り付けられている。そして、これらのフィルタ３９ｂは、流路ユニット４の両端のアクチュエータユニット２１に隣り合う位置に形成されている開口３ａをそれぞれ覆うように配置されている。

流路ユニット４内に形成されたマニホールド流路５からは、４本の副マニホールド流路５ａが分岐している。これらの副マニホールド流路５ａは、各アクチュエータユニット２１の下側（流路ユニット４内部）に互いに隣接して延在している。

流路ユニット４の内部には、後述する位置合わせ孔１３５ａ、１３５ｂ、１３６ａ及び１３６ｂが形成されている。流路ユニット４の上面には、位置合わせ孔１３５ａ〜１３６ｂの開口が形成されている。

また、流路ユニット４の内部には、後述する２個の検査孔１３８が形成されている。流路ユニット４の上面には、検査孔１３８の開口が形成されている。

図４は、図３の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。なお、説明の都合上、図４にはアクチュエータユニット２１が示されていない。すなわち、図４は、アクチュエータユニット２１が流路ユニット４の上面に配置されていない状態における、ヘッド本体１ａの平面図である。また、本来破線で示されるべき、流路ユニット４の内部に形成されている圧力室１０やアパーチャ１２なども、実線で示されている。

流路ユニット４は、図４に示されるように、複数の圧力室１０がマトリクス状に形成されている圧力室群６を有している。圧力室１０は、後述のように、流路ユニット４の一方の最外層を構成するキャビティプレート２２（図５参照）の上面に開口するように形成されている。圧力室群６に形成された圧力室１０は、アクチュエータユニット２１に対向する領域のほぼ全面に亘って配列されている。すなわち、圧力室群６は、アクチュエータユニット２１とほぼ同一の大きさ及び形状を有している。また、アクチュエータユニット２１と同様、４つの圧力室群６は、主走査方向に平行な２本の直線に沿って、キャビティプレート２２に千鳥状に配列されている。

なお、アクチュエータユニット２１における各圧力室１０と対向する領域には、個別電極３５が配置されている（図６参照）。個別電極３５は、図４に示されるように、各圧力室１０より一回り小さく、アクチュエータユニット２１における圧力室１０と対向する領域内に完全に収まるように、この領域の中央部に配置されている。

流路ユニット４には、多数のノズル８が形成されている。これらのノズル８は、流路ユニット４の下面における副マニホールド流路５ａと対向する領域を避ける位置に配置されている。また、これらのノズル８は、流路ユニット４の他方の最外層、すなわち、キャビティプレート２２とは逆側の最外層を構成するノズルプレート３１（図５参照）に形成されている。さらに、これらのノズル８は、圧力室群６と対向する領域内に配置されている。圧力室群６と対向するそれぞれの領域内のノズル８は、図４に示されるように、流路ユニット４の長手方向（主走査方向）に平行な複数の直線に沿って等間隔に配列されている。以下、これらの直線上のノズル８の配列間隔を配列間隔Ａとする。

さらに、流路ユニット４に形成された各ノズル８は、流路ユニット４の長手方向に平行な仮想直線に各ノズル８の形成位置を射影したときの各射影点が、上記の仮想直線上に等間隔に並ぶように配列されている。また、これら各射影点の配列間隔は、配列間隔Ａより小さい。ここで、ノズル８の形成位置を長手方向に平行な仮想直線に射影した射影点とは、ノズル８の形成位置を通る長手方向に垂直な直線と仮想直線との交点をいう。

流路ユニット４の内部には、多数のアパーチャ（しぼり）１２が形成されている。これらのアパーチャ１２は、ノズルプレート３１とキャビティプレート２２との間の層に位置するアパーチャプレート２４（図５参照）に形成されている。また、これらのアパーチャ１２は、圧力室群６と対向する領域内に配置されている。本実施形態のアパーチャ１２は、水平面に平行な１方向に沿って延在している。

＜個別インク流路＞
流路ユニット４には、副マニホールド流路５ａと連通し、アパーチャ１２及び圧力室１０を経てノズル８に達する多数の個別インク流路が形成されている。この個別インク流路３２について、図５を参照しつつ説明する。

図５は、ヘッド本体１ａにおける図４のＶ−Ｖ線に沿った縦断面図である。

ヘッド本体１ａは、流路ユニット４と、その上面に接着されたアクチュエータユニット２１とを有している。流路ユニット４は、図５に示されるように、複数枚のプレートを積層した積層体によって構成されている。本実施形態においては、これらのプレートは、キャビティプレート２２、ベースプレート２３、アパーチャプレート２４、サプライプレート２５、マニホールドプレート２６、２７、２８、２９、カバープレート３０及びノズルプレート３１の、合計１０枚からなる。

上記の１０枚のプレートには、相互に連通することによって個別インク流路３２を構成するような連通孔が形成されている。これらの連通孔には、副マニホールド流路５ａを構成する連通孔（連通孔Ａとする）が含まれている。また、これらの連通孔には、圧力室１０の一端からノズル８へと連通する流路を構成する連通孔（連通孔Ｂとする）が含まれている。さらに、これらの連通孔には、圧力室１０の他端から副マニホールド流路５ａへと連通する流路を構成する連通孔（連通孔Ｃとする）が含まれている。

各プレートに形成されている連通孔について説明する。キャビティプレート２２には、圧力室１０が形成されている。そして、各プレート２３〜３１には、連通孔Ａ〜Ｃのうち、少なくともいずれか１つが形成されている。すなわち、カバープレート２３には、連通孔Ｂ及びＣが形成されている。アパーチャプレート２４には、連通孔Ｂ及び連通孔Ｃ（アパーチャ１２）が形成されている。サプライプレート２５には、連通孔Ｂ及びＣが形成されている。マニホールドプレート２６〜２９のそれぞれには、連通孔Ａ及びＢが形成されている。ベースプレート３０には、連通孔Ｂが形成されている。ノズルプレート３１には、連通孔Ｂ（ノズル８）が形成されている。

それぞれの連通孔は、以下のように相互に連通している。マニホールドプレート２６〜２９の連通孔Ａは、相互に連通し、副マニホールド流路５ａを構成している。各プレートの連通孔Ｂは、相互に連通している。また、ベースプレート２３の連通孔Ｂは、圧力室１０の一端と連通している。さらに、カバープレート３０の連通孔Ｂは、ノズル８と連通している。ベースプレート２３の連通孔Ｃは、圧力室１０の他端及びアパーチャ１２の一端と連通している。サプライプレート２５の連通孔Ｃは、アパーチャ１２の他端及び副マニホールド流路５ａと連通している。

上記のとおりに相互に連通した連通孔によって、個別インク流路３２が構成されている。副マニホールド流路５ａから流出したインクは、個別インク流路３２を通って、以下の経路でノズル８へと流出する。まず、副マニホールド流路５ａから上方向に向かって、アパーチャ１２の一端部に至る。次に、アパーチャ１２の延在方向に沿って水平に進み、アパーチャ１２の他端部に至る。そこから上方に向かって、圧力室１０の一端部に至る。さらに、圧力室１０の延在方向に沿って水平に進み、圧力室１０の他端部に至る。そこから３枚のプレートを経由して斜め下方に向かい、さらに直下のノズル８へと進む。

このように、個別インク流路３２は、圧力室１０を頂部とする弓なり形状を有している。これにより、図４に示されるような個別インク流路３２を構成する各連通孔の高密度配置を可能とし、インクの円滑な流れを実現している。

＜位置合わせ孔＞
流路ユニット４には、図３に示されるように、４個の位置合わせ孔１３５ａ、１３５ｂ、１３６ａ及び１３６ｂが形成されている。このうち、位置合わせ孔１３５ａ及び位置合わせ孔１３６ａは、流路ユニット４の長手方向（主走査方向）における一方の端部付近に形成されている。また、位置合わせ孔１３５ｂ及び位置合わせ孔１３６ｂは、他方の端部付近に形成されている。これら４つの位置合わせ孔１３５ａ〜１３６ｂは、流路ユニット４の短手方向について中央付近を通り且つ長手方向に平行な一直線上に配置されている。そして、位置合わせ孔１３６ａ及び１３６ｂは、それぞれ、長手方向について位置合わせ孔１３５ａ及び１３５ｂより両端側に配置されている。さらに、図７に示されるように、位置合わせ孔１３５ａ〜１３６ｂは、流路ユニット４に含まれる最上層のキャビティプレート２２から最下層のノズルプレート３１までを貫通するように形成されている。

位置合わせ孔１３５ａ、１３５ｂは、いずれもほぼ円形の横断面形状を有している。そして、図７に示されるように、流路ユニット４におけるどの横断面についても、同一の大きさの断面形状を有している。一方、位置合わせ孔１３６ａ、１３６ｂの形状は、相互に異なっている。これらの位置合わせ孔１３５ａ〜１３６ｂは、後述のとおり、各プレート同士及び流路ユニット４とリザーバユニット７０との位置合わせに使用する。

なお、位置合わせ孔１３５ａ〜１３６ｂの中には、同じ形状のものがあってもよい。例えば、位置合わせ孔１３５ａ及び１３５ｂ同士、又は、位置合わせ孔１３５ａ及び位置合わせ孔１３６ａ同士等で、同じ形状を有していてもよい。あるいは、全ての位置合わせ孔が同じ形状を有していてもよい。さらに、これらの位置合わせ孔１３５ａ〜１３６ｂの形状は、円形と大きく異なるものでもよい。

＜検査孔＞
流路ユニット４には、図３に示されるように、２個の検査孔１３８が形成されている。これらの検査孔１３８は、流路ユニット４の長手方向について両端部付近に形成されている。また、これらの検査孔１３８は、流路ユニット４の短手方向について中央付近に配置されている。そして、それぞれの検査孔１３８は、長手方向について位置合わせ孔１３５ａ及び１３５ｂより中央側に配置されている。

図７に示されるように、検査孔１３８は、流路ユニット４に含まれる最上層のキャビティプレート２２から最下層のノズルプレート３１までを貫通するように形成されている。

各プレートに形成された検査孔１３８は、それぞれ円形の平面形状を有している。そして、これらの検査孔１３８は、上記の位置合わせ孔１３５を用いて各プレートを正確に積層した際に、それぞれの円形の中心が各プレートの積層方向に平行な一本の直線上に位置するような配置で、各プレートに形成されている。また、各プレートに形成された検査孔１３８のうち、流路ユニット４の一方の最外層を構成するキャビティプレート２２に形成された検査孔１３８が最も小さくなっている。そして、キャビティプレート２２から離れた位置にある検査孔１３８ほど大きくなっている。

流路ユニット４を構成するプレートは全部で１０枚なので、各プレートに形成された検査孔１３８の形状をある１平面にこれと垂直な方向に射影した像は、半径の異なる１０個の同心円となる。従って、各プレートを正確に位置合わせして積層した場合には、流路ユニット４のノズルプレート３１側から検査孔１３８を観察すると、半径の異なる１０個の同心円が観察されることとなる。

なお、各プレートに形成された検査孔１３８の平面形状は、円形以外のものでもよい。この場合には、その平面形状の重心が積層方向に平行な１本の直線上に位置するように形成される。また、キャビティプレート２２から離れた位置にある検査孔１３８ほど小さくなるように、検査孔１３８を各プレートに形成してもよい。

＜アクチュエータユニット＞
アクチュエータユニット２１について、図６を参照しつつ説明する。図６（ａ）は、図５のアクチュエータユニット２１付近を拡大した図である。

アクチュエータユニット２１は、図６に示されるように、圧電層４１、シート４２、４３及び４４を含んでいる。そして、これらの圧電層４１及びシート４２〜４４は、共通電極３４を介して積層されている。圧電層４１、シート４２〜４４及び共通電極３４は、複数の圧力室１０に跨るように配置されている。また、圧電層４１の上面の圧力室１０と対向する位置には、個別電極３５が配置されている。

圧電層４１は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス材料などの強誘電性を有する圧電材料からなる。また、共通電極３４は、図示しない領域において接地されている。従って、共通電極３４は、すべての圧力室１０に対向する領域において等しくグランド電位に保たれている。

図６（ｂ）は、個別電極３５の上面図である。個別電極３５は、菱型形状の本体部を有している。この本体部は、圧力室１０と形はほぼ同じであるが、圧力室１０より一回り小さい大きさを有している。そして、個別電極３５は、この本体部が圧力室１０と対向する領域の中央部に位置するように、圧電層４１上に配置されている。

個別電極３５は、本体部から延出されたランド部３６を有している。ランド部３６は、個別電極３５の本体部における一方の鋭角部から延出されている。また、ランド部３６は円形形状を有している。さらに、図６（ａ）に示されるように、ランド部３６は、本体部よりも厚い。つまり、ランド部３６の上面は、本体部の上面よりも、圧電層４１の表面から離れた位置にある。

個別電極３５のランド部３６の上面は、ＦＰＣ５０（図１及び図２参照）に設けられた接続部と電気的に接合されている。これにより、ＦＰＣ５０は、サブ基板８１から出力された信号をドライバＩＣ８３に伝達し、ドライバＩＣ８３から出力された駆動信号を各個別電極３５に供給することができる。

なお、シート４２〜４４の材料には、金属を用いてもよいし、圧電層４１と同様のＰＺＴを用いてもよい。あるいは、ＰＺＴ以外の圧電材料等を使用してもよい。例えば、ＰＺＴと類似の材料として、マグネシウムニオブ酸鉛、ニッケルニオブ酸鉛、亜鉛ニオブ酸鉛、マンガンニオブ酸鉛、アンチモンスズ酸鉛、チタン酸鉛等を使用することができる。これらの材料は互いに親和性が高く、これらの材料を使用した場合、アクチュエータユニット２１の耐久性を高くすることができる。

＜インク吐出＞
アクチュエータユニット２１の駆動によるインク吐出について説明する。

アクチュエータユニット２１における圧力室１０から最も離れた層には、個別電極３５が配置されている。そして、個別電極３５は、共通電極３４と共に、１つの圧電層４１を挟み込んでいる。圧電層４１は、厚み方向に分極されており、アクチュエータユニット２１に含まれる唯一の活性層である。すなわち、アクチュエータユニット２１は、いわゆるユニモルフタイプの構成となっている。

個別電極３５をグランド電位と異なる電位とすると、圧電層４１における個別電極３５と共通電極３４とによって挟まれた部分に電界が生じる。この電界は、個別電極３５及び共通電極３４に垂直、つまり、圧電層４１の厚み方向に平行である。圧電層４１はこの電界の印加方向に分極されているので、圧電層４１の電極による電界印加部分は、電歪効果により、上記の分極方向と垂直な方向について収縮する。

このとき、シート４２〜４４は、印加された電界の影響を受けず、自発的に縮むことはない。従って、圧電層４１の収縮により、圧電層４１と、シート４２〜４４との間に歪みが生じる。この歪みによって、シート４２〜４４は、圧電層４１とは逆側、つまり、アクチュエータユニット２１の下面側に凸となるように変形する（ユニモルフ変形）。

一方、アクチュエータユニット２１の下面における個別電極３５と対向する領域には、図６に示されるように、圧力室１０が配置されている。従って、アクチュエータユニット２１の個別電極３５と対向する領域が、上記のように下面側に凸となるように変形すると、凸部が圧力室１０内部に突出する。従って、圧力室１０の容積が減少する。圧力室１０の容積が減少すると、圧力室１０内のインクの圧力が上昇し、圧力室１０からインクを押し出す。これによって、ノズル８からインクが吐出されることとなる。

ところで、上記のとおり、各ノズル８は、流路ユニット４の長手方向に平行な直線に沿って、一定の配列間隔Ａで配列されている。一方で、本実施形態のインクジェットヘッド１は、配列間隔Ａよりも小さいドット間隔で印字できる。これは、以下のように実現されている。

インクジェットヘッド１を使用して、主走査方向（図３等参照）に沿って一本のラインを印刷用紙を搬送しつつ印字する場合を考える。まず、印刷用紙の搬送によって、印刷すべきラインの位置が搬送方向について上流側から下流側へと移動する。そして、搬送方向について最も上流側に位置するノズル８のちょうど下方に印刷すべきラインの位置が到達するタイミングを計って、そのノズル８からインクを吐出する。ここで、各ノズル８は、上記のとおり、流路ユニット４の長手方向に平行な直線に沿って配列間隔Ａで形成されているため、この時点では、印刷用紙上には配列間隔Ａでドットが形成される。

次に、印刷用紙の搬送方向について２番目に上流側の位置にあるノズル８のちょうど下方に印刷すべきラインの位置が到達するタイミングを計って、そのノズル８からインクを吐出する。このように、印刷用紙の搬送に従って、次々と各ノズル８からインクを吐出する。

上記のように全てのノズル８からインクを吐出すると、印刷用紙上の印刷すべきラインの位置には、各ノズル８によって形成されたドットが並ぶ。一方、上記のように、各ノズル８の位置を流路ユニット４の長手方向、すなわち、主走査方向に平行な仮想直線に射影した際、その射影点は、配列間隔Ａより小さい間隔で等間隔に並ぶようになっている。従って、印刷用紙上には、各ノズル８によって形成された各ドットが、主走査方向における印字の解像度に対応した間隔で等間隔に並ぶこととなる。

なお、各ノズル８は、図４に示されるように、ノズルプレート３１における圧力室群６に対向する領域に形成されている。従って、隣り合う圧力室群６同士に挟まれた領域には、ノズル８が形成されていない。

しかし、圧力室１０と同様、ノズル８の形成領域も、台形形状を有する圧力室群６の斜辺付近において、副走査方向についてオーバーラップしている。そして、このオーバーラップした領域においても、この領域にある各ノズル８の形成位置を流路ユニット４の主走査方向に平行な仮想直線に射影した際、その射影点が等間隔に並んで途切れないようになっている。

これによって、インクジェットヘッド１が、その主走査方向についての幅全体に亘って、印字の解像度に対応した間隔で途切れずに印字できるようになっている。

＜インクジェットヘッドの製造方法＞
本実施形態によるインクジェットヘッド１の製造方法について、ヘッド本体１ａの製造工程を中心に説明する。

ヘッド本体１ａは、図８に示されるように、上から順に、フィルタ３９及びアクチュエータユニット２１、並びに、連通孔が形成されたキャビティプレート２２、ベースプレート２３、アパーチャプレート２４、サプライプレート２５、マニホールドプレート２６、２７、２８、２９、カバープレート３０及びノズルプレート３１が積層されることによって製造される。これらのアクチュエータユニット２１、各プレート２２〜３１及びフィルタ３９は、接着剤を介して積層される。

＜製造工程全体＞
本実施形態によるインクジェットヘッドの製造工程全体の流れを、図９を参照しつつ説明する。

まず、流路ユニット４を構成する各プレート２２〜３１に、連通孔、位置合わせ孔及び検査孔を形成する（Ｓ１，Ｓ２、第１〜第４の孔形成工程）。連通孔の形成、位置合わせ孔の形成及び検査孔の形成は、どのような順番で行ってもよい。

次に、連通孔、位置合わせ孔及び検査孔を形成した各プレート２２〜３０に、接着剤を塗布する（Ｓ３、接着剤塗布工程）。

次に、接着剤を塗布した各プレート２２〜３１を、位置合わせ孔１３５ａ及び１３５ｂを使用して位置合わせしつつ積層する（Ｓ４、プレート積層工程）。そして、接着剤を塗布したプレートを含む全てのプレートを積層するまで、Ｓ３〜Ｓ５の手順を繰り返す（Ｓ５、ＮＯ及びＳ３〜Ｓ５）。全てのプレートについて接着剤塗布及び積層が完了すると、次の手順に移る（Ｓ５、ＹＥＳ）。

次に、全てのプレートを積層した積層体上に、フィルタ３９を積層する（Ｓ６、フィルタ積層工程）。さらに、フィルタ３９より厚いアクチュエータユニット２１を積層する（Ｓ７、アクチュエータ積層工程）。

次に、プレート、アクチュエータユニット及びフィルタを積層した積層体を予備加熱する（Ｓ８、予備加熱工程）。

次に、積層体を加圧しつつ加熱して、積層体に介在する接着剤を硬化させ、接着を完了する（Ｓ９、加圧加熱工程）。これにより、ヘッド本体１ａが完成する。

次に、完成したヘッド本体１ａの検査孔１３８を観察して、各プレートを積層した際の位置合わせの精度を検査する（Ｓ１０）。

次に、ヘッド本体１ａを、位置合わせ孔１３６ａ及び１３６ｂを使用して位置合わせしつつ、リザーバユニット７０に積層する（Ｓ１１）。

次に、積層したヘッド本体１ａ及びリザーバユニット７０と、制御部８０などの他の部材とを組み立てる（Ｓ１２）。これにより、インクジェットヘッド１が完成する。

上記の各工程について、以下、詳説する。

＜連通孔、位置合わせ孔及び検査孔形成＞
連通孔、位置合わせ孔及び検査孔形成工程（第１〜第４の孔形成工程）について説明する。

キャビティプレート２２等の各プレートが金属材料からなる場合には、連通孔は、エッチングによって形成される。エッチングについて、図１０を参照しつつ説明する。

連通孔を形成するためのエッチングは、以下のように行われる。まず、連通孔を形成しようとするプレート１０２の表面に、ポジ型又はネガ型のレジスト材１００を配置する。そして、プレート１０２に形成する連通孔の平面形状と同一形状のマスク部分又は非マスク部分を有するマスクを、レジスト材１００に配置する。このとき、プレート１０２に形成しようとする連通孔の位置及び形状は、これらのプレート１０２を積層した際に相互に連通することにより、図５に示されるような個別インク流路３２が形成されるような位置及び形状に設定されている。なお、マスク部分及び非マスク部分のどちらを連通孔と同一形状にするのかは、レジスト材１００の型がポジ及びネガのどちらの型かによる。その後、マスク上方からプレート１０２に光を照射する。これにより、マスクされた部分のレジスト材１００は露光し、それ以外の部分は露光しない。

次に、光を照射したプレート１０２を現像液に漬ける。これにより、露光したレジスト材１００の露光部分及び露光していない非露光部分のどちらかが現像液に溶け出す。従って、プレート１０２の表面における連通孔の開口となるべき部分にはレジスト材１００がなく、プレート１０２の表面における連通孔の開口となるべき部分以外の部分はレジスト材１００によって覆われる状態になる。

次に、レジスト材１００に覆われたプレート１０２の表面に、エッチング剤をかける。これにより、図１０（ａ）に示されるように、プレート１０２における表面がレジスト材１００に覆われていない非レジスト部分１０１は、その表面から徐々にエッチング剤に溶解していく。そして、一定時間経過後には、プレート１０２の非レジスト部分１０１は、表面から裏面に至るまで、完全に溶解する。最後に、プレート１０２の表面からエッチング剤及びレジスト材１００を除去する。これにより、プレートを貫通する連通孔が形成される。

なお、個別インク流路３２を構成する連通孔には、アパーチャ１２のように、プレートを貫通しない部分を有するものがある（図６参照）。このように、プレートを貫通しない連通孔等は、ハーフエッチングによって形成される。すなわち、レジスト材で覆われたプレートにエッチング剤をかける際、エッチング剤による溶解で連通孔がプレートを完全に貫通する前にエッチングを中止し、レジスト材を除去する。これにより、プレートを貫通しない連通孔を形成することができる。

図７に示されるような位置合わせ孔１３５ａ〜１３６ｂ及び検査孔１３８も、エッチングによって各プレート２２〜３１に形成される。

ノズルプレート３１に形成されるノズル８は、プレス加工によって形成される。この場合には、ノズルプレート３１は、以下のように作製される。まず、ノズルプレート３１上の複数のノズル８と同一の配列で形成された複数のパンチを有するプレス加工装置などによって、金属プレートに複数のノズル孔を形成する。次に、プレスによって金属プレートの反対側に生じた突隆部を平らに研磨する。さらに、研磨した金属プレートから、ノズルプレート３１の形状を切り出すことにより、ノズルプレート３１が作製される。

＜接着剤塗布＞
接着剤塗布工程について説明する。

エッチング等によって個別インク流路３２の連通孔並びに位置合わせ孔１３５ａ〜１３６ｂが形成された各プレートには、接着剤が塗布される。接着剤には、エポキシ樹脂等の熱硬化性接着剤が用いられる。

図１１は、各プレートに接着剤を塗布するための接着剤塗布装置を示している。この接着剤塗布装置は、塗布台９５、ブレード９６を有している。塗布台９５には、フィルム９１が配置されている。フィルム９１には、塗布台９５上において、プレートに転写するための接着剤が塗布される。ブレード９６は、塗布台９５の上部に配置されている。このブレードは、接着剤をフィルム９１上で引き伸ばすために用いられる。

さらに、接着剤塗布装置は、ワーク設置プレート９３を有している。接着剤が塗布されるプレートは、このワーク設置プレート９３の下面に設置される。

また、接着剤塗布装置は、転写ローラ９０及び転写ローラ移動ユニット９４を有している。転写ローラ９０の上端部は、ワーク設置プレート９３に設置されたプレートの下面との間に僅かな隙間を空けて配置されている。転写ローラ移動ユニット９４は、転写ローラ９０を、ワーク設置プレート９３の長手方向（図１１に向かって左右方向）について移動させることができる。

さらに、接着剤塗布装置は、ガイドローラ９２、巻き取りドラム９８及び供給ドラム９９を有している。供給ドラム９９には、フィルム９１が巻き取られている。供給ドラム９９は、回動可能に接着剤塗布装置に設置されている。フィルム９１が引き出されると、供給ドラム９９が回動する。

供給ドラム９９から引き出されたフィルム９１の一端は、２個のガイドローラ９２を介して、巻き取りドラム９８に固定されている。巻き取りドラム９８は、図示しないドラム駆動部によって駆動されることにより、フィルム９１を巻き取っていくことができる。供給ドラム９９から引き出されたフィルム９１は、２個のガイドローラ９２の間で、塗布台９５の上部と、転写ローラ９０の上端部を通っている。

このような構成を有する接着剤塗布装置を使用することにより、各プレートに、以下のような手順で接着剤が塗布される。

まず、転写ローラ９０を塗布台９５から最も離れた位置に移動させる。そして、ワーク設置プレート９３にプレートを設置する。図１１においては、例として、サプライプレート２５が設置された様子が図示されている。

次に、塗布台９５上部を通るフィルム９１に、接着剤１０４が置かれる。そして、巻き取りドラム９８を駆動してフィルム９１を巻き取る。このとき、フィルム９１上に置かれた接着剤１０４は、ブレード９６と塗布台９５との隙間を通り、所定の厚さに引き伸ばされる。

次に、フィルム９１上に引き伸ばされた接着剤がワーク設置プレート９３の真下に位置するまで、巻き取りドラム９８を駆動してフィルム９１を巻き取る。

次に、転写ローラ９０を、図１１の矢印で示されるようにワーク設置プレート９３に設置されたサプライプレート２５の一端から他端まで移動させる。これにより、転写ローラ９０の上端部によって、フィルム９１が順にサプライプレート２５の下面に押し付けられる。これによって、フィルム９１の上面に引き伸ばされた接着剤を、サプライプレート２５に均一に塗布することができる。

＜プレート積層＞
接着剤が塗布されたプレートを含む各プレート２２〜３１を積層するプレート積層工程について説明する。

図１２に示されるように、各プレート２２〜３１を積層する積層台１１２には、位置合わせピン１１１ａ及び１１１ｂが固定されている。これら２本の位置合わせピンは、各プレート２２〜３１に形成された位置合わせ孔１３５ａ及び１３５ｂの離隔距離と同じだけ離隔して配置されている。

各プレート２２〜３１は、各プレートに形成された位置合わせ孔１３５ａ及び１３５ｂを使用して位置合わせしつつ、互いに積層される。まず、ノズルプレート３１を積層台１１２の上方に移動する。そして、ノズルプレート３１の２個の位置合わせ孔１３５ａ及び１３５ｂが、積層台１１２の２個の位置合わせピン１１１ａ及び１１１ｂの先端に位置するように、ノズルプレート３１の位置合わせを行う。そして、位置合わせピン１１１ａ及び１１１ｂを位置合わせ孔１３５ａ及び１３５ｂに通しつつノズルプレート３１を下方に移動して、ノズルプレート３１を積層台１１２上に置く。

次に、カバープレート３０を、上記と同様に位置合わせしつつ、ノズルプレート３１上に積層する。さらに、各プレート２２〜２９を、順に積層する。このとき、隣り合うどのプレート同士の間にも接着剤１０４が介在するように、各プレートが積層される。なお、どのプレートのどちらの面に接着剤を塗布するかは、特に限定されない。

このように各プレート２２〜３１を積層することにより、接着剤１０４を介して積層した積層体１１０が形成される。積層体１１０の内部では、位置合わせ孔１３５ａ及び１３５ｂを用いた位置合わせによって、各プレートに形成された連通孔が相互に連通する。これによって、図５に示されるような個別インク流路３２が、積層体１１０内部に形成される。なお、積層体１１０は、流路ユニット４に相当する。後述の加圧加熱工程において、積層体１１０内の接着剤が加熱されて硬化することにより、流路ユニット４が完成する。

＜フィルタ積層＞
フィルタ積層工程について説明する。

各プレート２２〜３１を積層した積層体１１０上には、図１３に示されるように、フィルタ３９ａ及び３９ｂが積層される。フィルタ３９ａ及び３９ｂは、積層体１１０の上面における、アクチュエータユニット２１が積層されない領域に積層される（図３参照）。

＜アクチュエータユニット積層＞
アクチュエータ積層工程について説明する。

各プレート２２〜３１並びにフィルタ３９ａ及び３９ｂを積層した積層体１１０上には、図１４に示されるように、さらにアクチュエータユニット２１が積層される。アクチュエータユニット２１は、各個別電極３５が各圧力室１０と対向する領域内に収まるように位置合わせして積層される（図４参照）。さらに、アクチュエータユニット２１は、個別電極３５がキャビティプレート２２から最も離れて位置するように、積層体１１０上に配置される（図６参照）。

本実施形態においては、アクチュエータユニット２１を積層した段階で、ヘッド本体１ａの各構成部材の積層が完了する。この時点で、各構成部材の積層体が大気に開放している部位は、ノズルプレート３１に形成されたノズル８と、フィルタ３９に形成された図示しないフィルタ孔の２箇所である。ノズル８及びフィルタ孔は、共に微細な孔である。例えば、ノズル８の開口径は２０μｍであり、フィルタ孔はノズル８の開口径よりも小さい開口径を有している。つまり、ヘッド本体１ａに形成されたインク流路は、ノズル８とフィルタ孔という、非常に小さな径の孔のみを介して大気に開放している。これにより、積層後の各工程において、ノズル８を詰まらせてしまうような、あるいは、ノズル８から吐出されるインクの吐出特性に影響するような異物、塵、ほこり等がヘッド本体１ａ内に浸入することを極力防ぐことができる。

＜予備加熱＞
予備加熱工程について、図１５を参照しつつ説明する。

各プレート２２〜３１、アクチュエータユニット２１及びフィルタ３９を積層した積層体１１５を、次のように加熱する。まず、接着剤を介して積層した積層体１１５を、加熱台１１７の上に置く。さらに、加熱台１１７を、ヒータ１１６の上に置く。そして、積層体１１５内部に介在する接着剤の硬化温度付近まで、積層体１１５を加熱する。なお、この予備加熱工程において、積層体１１５に含まれる接着剤が硬化せず、その流動性を保つ程度であれば、硬化温度以上に加熱してもよい。例えば、後述の加圧加熱工程における作業温度まで加熱してもよい。いずれにしても、所定の温度に達するまで、加圧はせず、加熱のみを行う。

このように、予備加熱工程を経てから後述の加圧加熱工程に進むと、以下のように、精度の高い接着を行うことができる。すなわち、積層体１１５の加熱を行うと、アクチュエータユニット２１やキャビティプレート２２等は膨張する。しかし、アクチュエータユニット２１とキャビティプレート２２とは、熱膨張係数が異なっている。従って、積層体１１５の加熱を行うと、膨張率の違いにより、アクチュエータユニット２１とキャビティプレート２２との間でひずみが発生する。

予備加熱せずに積層体１１５を加圧しつつ加熱した場合、上記のようなひずみによって発生する応力にばらつきが生じ、均一な接着が実現されない。一方で、積層体１１５を加圧せずに予備加熱した後、加圧加熱工程に進むと、予備加熱工程において積層プレート等を充分膨張させた後で加圧することとなり、上記のような応力のばらつきが生じない。これにより、アクチュエータユニット２１及びキャビティプレート２２を精度良く均一に接着することができる。

＜加圧加熱＞
予備加熱した積層体１１５を加圧しつつ加熱する加圧加熱工程について説明する。

図１６は、積層体１１５を加圧しつつ加熱する装置を示している。この加圧加熱装置は、３種類のヒータを有している。１つ目のヒータは、下ヒータ１２２である。下ヒータ１２２は、加熱台１２３の上に置かれた積層体１１５を下方から加熱する。

２つ目のヒータは、積層体１１５におけるアクチュエータユニット２１が積層したアクチュエータ積層領域を加熱する、４つのアクチュエータヒータ１２０である。アクチュエータヒータ１２０は、アクチュエータユニット２１とほぼ同一の平面形状を有している。アクチュエータヒータ１２０は、下方に設置された積層体１１５上のアクチュエータユニット２１と対向する位置に配置されている。

アクチュエータヒータ１２０には、ヒータ駆動アーム１２７が取り付けられている。ヒータ駆動アーム１２７は、アクチュエータヒータ１２０を駆動して、下方へと移動させることができる。そして、ヒータ駆動アーム１２７は、下方に設置されたアクチュエータユニット２１にアクチュエータヒータ１２０を押し付けて、アクチュエータユニット２１を加圧することができる。これにより、アクチュエータヒータ１２０は、積層体１１５におけるアクチュエータユニット２１が積層したアクチュエータ積層領域を加圧しつつ加熱することができる。

３つ目のヒータは、上ヒータ１２１である。上ヒータ１２１は、積層体１１５の平面形状と同一の平面形状を有している。すなわち、上ヒータ１２１の平面形状は、積層体１１５の平面形状と同一の大きさの矩形形状である。そして、下方に設置された積層体１１５と対向する位置に配置されている。

上ヒータ１２１には、上ヒータ１２１を上下方向に貫通するアクチュエータ退避孔１２４が設けられている。アクチュエータ退避孔１２４は、アクチュエータユニット２１とほぼ同一の平面形状を有しており、アクチュエータユニット２１より若干大きい。そして、アクチュエータ退避孔１２４は、上ヒータ１２１における下方に設置された積層体１１５上のアクチュエータユニット２１と対向する位置に形成されている。すなわち、アクチュエータ退避孔１２４内を通ることにより、アクチュエータヒータ１２０が上ヒータ１２１に邪魔されることなく上下に移動可能となるように、アクチュエータ退避孔１２４が配置されている。

上ヒータ１２１には、ヒータ駆動アーム１２５が取り付けられている。ヒータ駆動アーム１２５は、上ヒータ１２１を駆動して、下方へと移動させることができる。そして、ヒータ駆動アーム１２５は、下方に設置された積層体１１５に上ヒータ１２１を押し付けて、積層体１１５を加圧することができる。このとき、上ヒータ１２１は、フィルタ３９に当接している。従って、上ヒータ１２１は、アクチュエータ退避孔１２４により、アクチュエータユニット２１が積層したアクチュエータユニット積層領域を避けつつ、フィルタ３９を介して積層体１１５を加圧することができる。すなわち、上ヒータ１２１は、積層体１１５におけるアクチュエータユニット２１が積層していない非アクチュエータ積層領域を加圧しつつ加熱することができる。

なお、上ヒータ１２１の下面に、フィルタ３９と同様の平面形状を有するフィルタ退避孔などを設けることにより、積層体１１５に積層したフィルタ３９による段差を避けつつ、フィルタ３９の積層領域とそれ以外の領域とを均等に加圧できるようにしてもよい。

上記のような装置構成により、以下のとおりに積層体１１５を加圧しつつ加熱する。まず、予備加熱工程を経た積層体１１５を加熱台１２３に置き、さらに、その加熱台１２３を下ヒータ１２２上に置く。次に、アクチュエータヒータ１２０及び上ヒータ１２１を下方に移動させる。そして、積層体１１５におけるアクチュエータ積層領域及び非アクチュエータ積層領域を同時に加圧しつつ、接着剤の硬化温度以上の所定温度まで加熱する。

ここで、アクチュエータ積層領域及び非アクチュエータ積層領域には、個別に力が加えられ、その大きさは互いに異なっている。そして、それぞれの領域に加えられる力の大きさは、それぞれの領域に加えられる圧力の大きさが同じになるように調節されている。これにより、アクチュエータ積層領域及び非アクチュエータ積層領域のそれぞれの接着状況を均一にすることができる。

この加圧加熱工程により、積層体１１５に介在する接着剤が硬化し、接着が完了する。これによって、ヘッド本体１ａが完成する。

なお、予備加熱工程で使用したヒータ１１６等を、そのまま下ヒータ１２２等として本加圧加熱工程で使用してもよい。また、上記のとおり、積層体１１５におけるアクチュエータ積層領域及び非アクチュエータ積層領域に加えられる力の大きさは、それぞれの領域に加えられる圧力を等しくなるようなものとしている。しかし、これらの領域に加えられる力を、圧力以外の他の接着状況、積層状況に基づいて決定することとしてもよい。

＜検査＞
検査工程について説明する。

上記のとおり、各プレートを正確に位置合わせして積層した場合には、ヘッド本体１ａのノズルプレート３１側から検査孔１３８を観察すると、半径の異なる１０個の同心円が観察されることとなる。図１７（ａ）は、このように正確に積層されたヘッド本体１ａにおける検査孔１３８を観察した結果を示している。なお、検査孔１３８を観察すると、本来は１０個の円が観察されるが、図を見やすくするため、図１７においては一部の円のみ図示している。

一方で、一部のプレートの位置がずれている場合には、ヘッド本体１ａの検査孔１３８を観察すると、図１７（ｂ）に示されるように、一部中心のずれた円が観察される。これにより、ヘッド本体１ａに含まれるプレートのうちのどのプレートがどれだけずれているか、すなわち、各プレートの相対位置を検査することができる。さらに、プレートのずれ量によっては、その後の工程からそのヘッド本体１ａが除外される。また、ずれ量の大小に基づいて、ヘッド本体１ａのランク分けをしてもよい。

＜リザーバユニットへの積層＞
完成したヘッド本体１ａとリザーバユニット７０とを積層する工程について説明する。

リザーバユニット７０は、上記のとおり、矩形の平面形状を有する６枚のプレート７１〜７６が積層した積層構造を有している（図２参照）。リザーバユニット７０は、貫通孔７１ａや、インク溜まり７２ａなどが形成されたプレート７１〜７６を積層することによって作製される。リザーバユニット７０には、ヘッド本体１ａに形成された位置合わせ孔１３６ａ及び１３６ｂと対応する図示しない位置合わせ孔が形成されている。この位置合わせ孔は、ヘッド本体１ａ側の位置合わせ孔１３６ａ及び１３６ｂとの間で位置を合わせたとき、リザーバユニット７０の貫通孔７６ａとヘッド本体１ａの開口３ａとが連通するような位置に配置されている。

図１８は、ヘッド本体１ａとリザーバユニット７０とを位置合わせしつつ積層している様子を示している。積層の手順は以下のとおりである。なお、リザーバユニット７０とヘッド本体１ａとの積層に先立って、ＦＰＣ５０とアクチュエータユニット２１の個別電極３５とが接続されるが、図面を簡略化するために、図１８にはＦＰＣ５０が図示されていない。

まず、ヘッド本体１ａにおけるリザーバユニット７０との積層面に接着剤を塗布する。そして、積層台１３７に固定された位置合わせピン１３１ａ及び１３１ｂに位置合わせ孔１３６ａ及び１３６ｂを通しつつ、ヘッド本体１ａを積層台１３７上に配置する。次に、リザーバユニット７０に形成された位置合わせ孔を位置合わせピン１３１ａ及び１３１ｂに通しつつ、ヘッド本体１ａ上にリザーバユニット７０を積層する。

これにより、リザーバユニット７０の貫通孔７６ａとヘッド本体１ａの開口３ａとが連通する（図２及び図３参照）。そして、リザーバユニット７０内のインク流路を通じ、リザーバユニット７０の貫通孔７１ａと接続されたインクタンクとヘッド本体１ａのマニホールド流路５とを連通するインク流路が形成される。

なお、リザーバユニット７０の位置合わせ孔は、リザーバユニット７０を貫通していなくてもよい。この場合には、位置合わせ作業において、リザーバユニット７０の厚さとヘッド本体１ａの厚さとを合わせた長さよりも短い位置合わせピン１３１が使用される。

また、ヘッド本体１ａの位置合わせ孔１３６も、ヘッド本体１ａを貫通していなくてもよい。この場合には、リザーバユニット７０の位置合わせ孔がリザーバユニット７０を貫通している必要がある。また、位置合わせ作業において、リザーバユニット７０の厚さとヘッド本体１ａの厚さとを合わせた長さよりも短い位置合わせピン１３１が使用される。さらに、リザーバユニット７０の位置合わせ孔に位置合わせピン１３１を通した後、その上にヘッド本体１ａが積層される。

＜インクジェットヘッドの完成＞
上記のとおり積層されたヘッド本体１ａ及びリザーバユニット７０や、制御部８０、上カバー５１及び下カバー５２等の部材を組み立てることにより、インクジェットヘッド１が完成する。

＜変形例＞
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。

例えば、上記実施形態においては、流路ユニット４を構成するプレート、アクチュエータユニット２１及びフィルタ３９を全て積層した後で、加圧加熱工程により接着剤を硬化させることとした。しかし、フィルタ３９を積層せずに加圧加熱工程を経た後で、フィルタ３９のみ別に積層することとしてもよい。この場合、フィルタ３９を改めて積層する工程が増えるので、その分、ヘッド本体１ａを取り扱う上で異物等の浸入を招く可能性がある。しかし、フィルタ３９以外の各構成部材間に介在する接着剤の使用量に変わりはなく、接着剤の厚みを均一化できることに違いはない。従って、この場合でも、接着剤の厚みに起因してインクの吐出特性が不均一になる、という問題は生じない。

または、アクチュエータユニット２１のサイズ、形状、厚さ等に応じて選択できる方法として、アクチュエータユニット２１が非常に薄く脆いものであることを考慮し、あえてアクチュエータユニット２１の積層を別工程としてもよい。この場合、アクチュエータユニット２１の積層をより精密に取り扱うことができ、全体的な歩留まりの向上という観点で利点がある。

さらには、フィルタ３９及びアクチュエータユニット２１の両方を別に積層することとしてもよい。この場合においても、流路ユニット４の各構成部材の積層に当たって、接着剤の量の適正化や、接着剤の厚みの均一化を図ることが可能であり、流路ユニット４内に形成されるインク流路、とりわけ各個別インク流路３２のインク吐出特性を均一にできることに変わりはない。

あるいは、上記実施形態においては、４個の位置合わせ孔及び２個の検査孔を各プレートに形成し、それぞれ２個ずつを別の位置合わせの作業及び検査の作業に用いている。しかし、各プレートに形成するこれらの位置合わせ孔及び検査孔を少なくして、いずれか２個の孔を２回以上の作業に併用するようにしてもよい。

さらには、上記実施形態においては、ヘッド本体１ａが完成した後で検査孔１３８を用いた検査を行っているが、プレート２２〜３１の積層を終えた後であれば、この検査をいつ行ってもよい。

なお、上記実施形態においては、個別電極３５を、アクチュエータユニット２１上にいつ設置するかを限定していない。従って、アクチュエータユニット２１を積層体１１０に積層する前に、個別電極３５をアクチュエータユニット２１上に設置してもよい。また、アクチュエータユニット２１を積層体１１０に積層した後で、個別電極３５をアクチュエータユニット２１上に設置することとしてもよい。後者の場合、積層体１１０に積層されるアクチュエータユニット２１は完成されたものではないが、本明細書では、このような個別電極３５が表面に設置されていないアクチュエータユニット２１を、便宜上、アクチュエータユニット２１と称している。

本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドの製造方法によって製造されるインクジェットヘッドの外観斜視図である。 図１に示されるＩＩ−ＩＩ線に沿った縦断面図である。 図１に示されるヘッド本体の上面図である。 図３に示される一点鎖線に囲まれた領域の拡大図である。 図４に示されるＶ−Ｖ線に沿った縦断面図である。 図６（ａ）は、図５に示されるアクチュエータユニットの拡大縦断面図である。 図６（ｂ）は、図６（ａ）に示される個別電極の上面図である。 図３に示されるＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った縦断面図である。 図１に示されるヘッド本体を構成する各部を表す分解斜視図である。 本実施形態によるインクジェットヘッドの製造工程全体の流れを説明するフローチャートである。 図８に示される流路ユニットに含まれるプレートに、図５に示される個別インク流路を構成する連通路を形成する工程を説明する図である。 図８に示される流路ユニットに含まれるプレートに接着剤を塗布する接着剤塗布装置の概略図である。 図８に示される流路ユニットに含まれるプレートを積層する工程を説明する図である。 図１２に示される積層体に、フィルタを積層する工程を説明する図である。 図１３に示される積層体に、さらに、アクチュエータユニットを積層する工程を説明する図である。 図１４に示される積層体を予備加熱する工程を説明する図である。 図１４に示される積層体を加圧しつつ加熱する工程を説明する図である。 図１６で説明される工程によって完成したヘッド本体の検査孔を観察した結果を示す図である。 図１に示されるヘッド本体とリザーバユニットとを積層する工程を説明する図である。

符号の説明

１ インクジェットヘッド
１ａ ヘッド本体
４ 流路ユニット
６ 圧力室群
８ ノズル
１０ 圧力室
２１ アクチュエータユニット
２２ キャビティプレート
２３ ベースプレート
２４ アパーチャプレート
２５ サプライプレート
２６，２７，２８，２９ マニホールドプレート
３０ カバープレート
３１ ノズルプレート
３２ 個別インク流路
３４ 共通電極
３５ 個別電極
３９ フィルタ
４１ 圧電層
７０ リザーバユニット
１０４ 接着剤
１３５，１３６ 位置合わせ孔
１３８ 検査孔

Claims (12)

1. 複数のノズルが形成されたノズルプレートを含む３枚以上のプレートが接着剤を介して積層されることによって、共通インク室と前記共通インク室の出口から圧力室を経て前記ノズルに達する複数の個別インク流路とが形成された流路ユニットを含むインクジェットヘッドの製造方法において、
   一又は複数の前記プレートに前記個別インク流路の一部となる孔を形成する第１の孔形成工程と、
   一又は複数の前記プレートに熱硬化性接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、
   前記接着剤塗布工程で塗布された熱硬化性接着剤が互いに隣接するどの２枚の前記プレートの間にも介在し且つ前記共通インク室及び前記個別インク流路が形成されるように、前記流路ユニットを構成する前記３枚以上のプレートを積層するプレート積層工程と、
   前記プレート積層工程において積層された前記３枚以上のプレートを、積層方向に加圧しつつ熱硬化性接着剤の硬化温度以上の温度に加熱する加圧加熱工程とを備えてい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. 前記流路ユニットを構成する前記３枚以上のプレートに、複数の前記圧力室の容積を変化させる圧電アクチュエータユニットを積層するアクチュエータ積層工程をさらに備えており、
   前記加圧加熱工程において、前記３枚以上のプレート及び前記圧電アクチュエータユニットを同時に加圧及び加熱することを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
3. 前記圧電アクチュエータユニットは、圧電材料からなる圧電層と、前記圧電層上の前記圧力室と対向する位置に配置される個別電極と、前記個別電極と共に前記圧電層を挟み且つ複数の前記圧力室に跨るように配置される共通電極とを含んでおり、
   前記アクチュエータ積層工程において、前記個別電極が前記圧力室から最も遠い層となるように前記圧電アクチュエータユニットを前記３枚以上のプレートに積層することを特徴とする請求項２に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
4. 前記加圧加熱工程において、前記３枚以上のプレート及び前記圧電アクチュエータユニットが積層したアクチュエータユニット積層領域と、前記圧電アクチュエータユニットが積層しておらず前記３枚以上のプレートが積層した非アクチュエータユニット積層領域とのそれぞれの領域に個別に力を加えることを特徴とする請求項２又は３に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
5. 前記アクチュエータユニット積層領域と前記非アクチュエータユニット積層領域とに加えられる圧力の大きさを等しくすることを特徴とする請求項４に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
6. 前記流路ユニットを構成する前記３枚以上のプレートにフィルタを積層するフィルタ積層工程をさらに備えており、
   前記加圧加熱工程において、前記３枚以上のプレート及び前記フィルタを同時に加圧及び加熱することを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
7. 前記プレート積層工程後であって加圧加熱工程前に、前記プレート積層工程において積層された前記３枚以上のプレートを、積層方向に加圧することなく加熱する予備加熱工程をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
8. 前記プレート積層工程における前記３枚以上のプレート同士の位置合わせのために用いられる第１の位置合わせ孔を前記３枚以上のプレートに形成する第２の孔形成工程をさらに備えており、
   前記プレート積層工程において、前記第１の位置合わせ孔を用いて前記３枚以上のプレート同士を位置合わせすることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
9. 前記流路ユニットにインクを供給するインク供給ユニットと前記流路ユニットとの位置合わせのために用いられる第２の位置合わせ孔を前記流路ユニットを構成する一又は複数の前記プレートに形成する第３の孔形成工程と、
   前記第２の位置合わせ孔を用いて前記インク供給ユニットと前記流路ユニットとを位置合わせする工程とをさらに備えていることを特徴とする請求項８に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
10. 前記プレート積層工程において積層された前記３枚以上のプレート同士の相対位置を検査するための検査孔を前記３枚以上のプレートに形成する第４の孔形成工程と、
    前記第４の孔形成工程において形成された前記検査孔を用いて前記３枚以上のプレート同士の相対位置を検査する検査工程とをさらに備えていることを特徴とする請求項９に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
11. 前記第４の孔形成工程において前記３枚以上の各プレートに形成された前記検査孔の平面形状は互いに相似であり、前記３枚以上のプレートのうち前記流路ユニットの一方の最外層を構成するプレートから離れた位置にある前記検査孔ほど大きく、
    前記検査工程において、前記検査孔の平面形状の重心が積層方向に平行な一本の直線上に位置しているかどうかによって前記３枚以上のプレート同士の相対位置を検査することを特徴とする請求項１０に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
12. 前記第１の位置合わせ孔、前記第２の位置合わせ孔及び前記検査孔が、互いに異なる孔であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載のインクジェットヘッドの製造方法。

Images