JP2008200931A - ノズルプレート、ノズルプレートの製造方法及びインクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズルプレートを、接着剤を用いることなく他の部材との接合させ、且つ、ノズルプレートを容易に製造する。
【解決手段】インクジェットヘッド３の流路ユニット３１は、上からキャビティプレート２１、ベースプレート２２、マニホールドプレート２３及びノズルプレート２４が互いに積層されて構成されている。ノズルプレート２４は、上から熱可塑性樹脂フィルム２５、金属製の補強板２６及び熱可塑性樹脂フィルム２７が互いに積層されることにより構成されている。熱可塑性樹脂フィルム２７には複数のノズル１７が形成されており、熱可塑性樹脂フィルム２５及び補強板２６には複数のノズル１７に連通する複数の貫通孔が形成されている。熱可塑性樹脂フィルム２５と熱可塑性樹脂フィルム２７とは同じ熱可塑性樹脂材料により構成されているとともにその厚みもほぼ同じになっている。
【選択図】図５

Description

本発明は、複数のノズルが形成されたノズルプレート及びノズルプレートの製造方法、並びに、ノズルプレートを備えたインクジェットヘッドの製造方法である。

ノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドには、ノズルが形成されたノズルプレートを含む複数枚のプレートが互いに積層されることによりインクが流れるインク流路が形成されているものがある。例えば、特許文献１に記載のインクジェットヘッドにおいては、合成樹脂材料からなるノズルプレートと、金属材料からなるベースプレート、マニホールドプレート、スペーサプレート及びキャビティプレートとの合計５枚のプレートが互いに積層されるとともに、接着剤により接合されることにより、インク供給口から供給されたインクが圧力室を経てノズルに至るインク流路を有するキャビティユニット（流路ユニット）が構成されている。

特開２００６−３０５７６７号公報

しかしながら、特許文献１においては、上記５枚のプレートは、ノズル、圧力室などインク流路となる貫通孔が形成された状態で接着剤により接合されるため、接着剤がプレートの隙間からインク流路内にはみ出し、ノズルからのインクの吐出特性が変化してしまう虞がある。ここで、これら５枚のプレートを、接着剤を用いずに接合するために、例えば、ノズルプレートも他の４枚のプレートと同様金属材料により形成し、５枚のプレートを拡散接合により接合することも考えられるが、この場合には、金属材料により構成されるノズルプレートに微細なノズルを形成するための加工が困難となってしまう。

本発明の目的は、接着剤を用いることなく他の部材と接合可能であり、且つ、製造が容易なノズルプレート及びノズルプレートの製造方法、並びに、このようなノズルプレートを備えたインクジェットヘッドの製造方法を提供することである。

本発明のノズルプレートは、第１熱可塑性樹脂フィルムと、第１熱可塑性樹脂フィルムよりも剛性の高い材料からなり、第１熱可塑性樹脂フィルムの一表面に接合された補強板と、補強板の第１熱可塑性樹脂フィルムと反対側の表面に接合された第２熱可塑性樹脂フィルムとを備えている。そして、第１熱可塑性樹脂フィルムには、複数のノズルが形成されており、補強板及び第２熱可塑性樹脂フィルムには、複数のノズルに連通する複数の貫通孔が形成されている（請求項１）。

これによると、ノズルプレートとノズルプレートに接合される部品とを、第２熱可塑性樹脂フィルムの補強板と反対側の表面とその部品とが互いに当接するように積層し、これらが積層された方向から押圧しつつ加熱することにより、ノズルプレートとその部品とを接着剤を用いることなく接合させることができる。

さらに、第１熱可塑性樹脂フィルム及び第２熱可塑性樹脂フィルムと補強板とを、互いに積層してこれらが積層された方向から押圧しつつ加熱することにより、第１熱可塑性樹脂フィルム及び第２熱可塑性樹脂フィルムと補強板とをそれぞれ接合させることができるため、接着剤を用いずにノズルプレートを製造することができる。

また、補強板の両面に熱可塑性樹脂フィルムが接合されているので、第１、第２熱可塑性樹脂フィルムと補強板との熱膨張係数の違いによる補強板及び第１、第２熱可塑性樹脂フィルムの反りが発生しにくい。

加えて、熱可塑性樹脂フィルムには、レーザ加工などにより貫通孔及び微細なノズルを容易に形成することができる。

また、本発明のノズルプレートにおいては、補強板が金属材料からなることが好ましい（請求項２）。これによると、補強板が金属材料により構成されていることから、ノズルプレートの剛性が十分に高くなる。また、補強板が金属材料により構成されていることからエッチングなどにより貫通孔を容易に形成することができる。

また、本発明のノズルプレートにおいては、第１熱可塑性樹脂フィルムと第２熱可塑性樹脂フィルムとが、同じ熱可塑性樹脂材料からなることが好ましい（請求項３）。これによると、補強板の両面に同じ熱可塑性樹脂材料からなる熱可塑性樹脂フィルムが接合されているため、第１、第２熱可塑性樹脂フィルムと補強板との熱膨張係数の違いによる補強板及び第１、第２熱可塑性樹脂フィルムの反りがさらに発生しにくくなる。

このとき、第１熱可塑性樹脂フィルムと第２熱可塑性樹脂フィルムとが、同じ厚みを有していることが好ましい（請求項４）。これによると、第１、第２熱可塑性樹脂フィルムと補強板との熱膨張係数の違いによる補強板及び第１、第２熱可塑性樹脂フィルムの反りがさらに発生しにくくなる。

本発明のノズルプレートの製造方法は、請求項１〜４のいずれかに記載のノズルプレートの製造方法であって、第１熱可塑性樹脂フィルムの一表面に補強板を積層し、これらの積層体をこれらが積層された方向から押圧しつつ加熱することにより、第１熱可塑性樹脂フィルムと補強板とを接合させる第１接合工程と、補強板の第１熱可塑性樹脂フィルムが接合されるのと反対側の表面に第２熱可塑性樹脂フィルムを積層し、これらの積層体をこれらが積層された方向から押圧しつつ加熱することにより、補強板と第２熱可塑性樹脂フィルムとを接合させる第２接合工程とを備えている（請求項５）。

これによると、第１熱可塑性樹脂フィルム及び第２熱可塑性樹脂フィルムと補強板とを、互いに積層してこれらが積層された方向から押圧しつつ加熱することにより、第１熱可塑性樹脂フィルム及び第２熱可塑性樹脂フィルムと補強板とをそれぞれ接合させることができるため、接着剤を用いずにノズルプレートを製造することができる。

このとき、第１接合工程よりも前に、第１熱可塑性樹脂フィルムに複数のノズルを形成し、第２接合工程よりも前に、第２熱可塑性樹脂フィルムに複数の貫通孔を形成し、第１接合工程及び第２接合工程よりも前に、補強板に複数の貫通孔を形成することが好ましい（請求項６）。これによると、第１、第２熱可塑性樹脂フィルムと補強板とは、互いに異なる材料により構成されているため、第１、第２熱可塑性樹脂フィルムと補強板とを接合してからノズル及び貫通孔を形成するとノズル及び貫通孔を形成する工程が複雑になってしまう虞があるが、接合前にノズル及び貫通孔を形成することにより、貫通孔を容易に形成することができる。

又はこのとき、補強板が金属材料からなり、第１接合工程及び第２接合工程よりも前に、補強板にエッチングにより複数の貫通孔を形成し、第１接合工程よりも後に、第１熱可塑性樹脂フィルムにレーザ加工により複数のノズルを形成し、第２接合工程よりも後に、第２熱可塑性樹脂フィルムにレーザ加工により複数の貫通孔を形成することが好ましい（請求項７）。これによると、補強板が金属材料からなる場合、補強板と第１熱可塑性樹脂フィルム及び第２熱可塑性樹脂フィルムを接合する前であれば、エッチングにより補強板に貫通孔を容易に形成することができる。また、補強板と第１熱可塑性樹脂フィルム及び第２熱可塑性樹脂フィルムを接合した後であっても、レーザ加工により第１、第２熱可塑性樹脂フィルムにそれぞれノズル及び貫通孔を容易に形成することができる。

又はこのとき、第１接合工程及び第２接合工程よりも後に、第１熱可塑性樹脂フィルムに複数のノズルを形成するとともに、補強板及び第２熱可塑性樹脂フィルムに複数の貫通孔を形成することが好ましい（請求項８）。これによると、第１、第２熱可塑性樹脂フィルム及び補強板を接合させてからノズル及び貫通孔を形成するため、これらを積層する際に、ノズルと貫通孔及び貫通孔同士の位置合わせを行う必要がない。

また、本発明のノズルプレートの製造方法においては、第１熱可塑性樹脂フィルムの一表面に補強板を積層するとともに、補強板の第１熱可塑性樹脂フィルムと反対側の表面に第２熱可塑性樹脂フィルムを積層し、これらの積層体をこれらが積層された方向から押圧しつつ加熱することにより、第１接合工程と第２接合工程とを同時に行うことが好ましい（請求項９）。これによると、第１、第２熱可塑性樹脂フィルム及び補強板を同時に接合することができるため、ノズルプレートの製造工程が簡略化される。

本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、請求項１〜４のいずれかに記載のノズルプレート及び金属材料からなる複数のプレートが互いに積層されることによって構成され、複数のノズル及びこれら複数のノズルに連通する複数の圧力室を含むインク流路が形成された流路ユニットと、複数の圧力室を覆うように流路ユニットの表面に配置された金属材料からなる振動板、振動板の流路ユニットと反対側の表面に配置された圧電層、及び、圧電層の表面に配置された駆動電極を有し、複数の圧力室内のインクに噴射のための圧力を付与する圧電アクチュエータとを備えたインクジェットヘッドの製造方法である。そして、ノズルプレートを製造するノズルプレート製造工程と、複数のプレートと振動板とを互いに積層させ、これらを拡散接合により接合させる拡散接合工程と、振動板の複数のプレートと反対側の表面に粒子堆積法により圧電層を形成する圧電層形成工程と、圧電層の表面に駆動電極を形成する駆動電極形成工程と、互いに積層された複数のプレートのうち、これら複数のプレートが積層された方向に関して、振動板と反対側の端に位置する第１プレートの、振動板と反対側の表面にノズルプレートを接合するノズルプレート接合工程とを備えている。そして、ノズルプレート接合工程において、第１プレートの振動板と反対側の表面と、第２熱可塑性樹脂フィルムの補強板と反対側の表面とが当接するように、第１プレートの振動板と反対側の表面にノズルプレートを積層させ、ノズルプレート、複数のプレート及び圧電アクチュエータの積層体を、これらが積層された方向から押圧しつつ加熱する（請求項１０）。

これによると、インクジェットヘッドを構成する各部品を、接着剤を用いることなく互いに接合することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。

図１は、本実施の形態にかかるプリンタの概略構成図である。図１に示すように、プリンタ１は、キャリッジ２、インクジェットヘッド３、用紙搬送ローラ４などを備えている。キャリッジ２は、図１の左右方向（走査方向）に往復移動可能に支持されている。インクジェットヘッド３は、キャリッジ２の下面に配置されており、キャリッジ２とともに走査方向に移動しつつ、その下面に形成された複数のノズル１７（図２参照）からインクを吐出する。用紙搬送ローラ４は、記録用紙Ｐを図１の手前方向（紙送り方向）に搬送する。そして、プリンタ１においては、用紙搬送ローラ４により紙送り方向に搬送された記録用紙Ｐに、キャリッジ２とともに走査方向に往復移動するインクジェットヘッド３のノズル１７からインクを吐出することにより、記録用紙Ｐに印刷を行う。

次に、インクジェットヘッド３について、図２〜図５を用いて説明する。図２は図１のインクジェットヘッド３の平面図である。図３は図２の部分拡大図である。図４は図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。図５は図３のＶ−Ｖ線断面図である。

図２〜図５に示すように、インクジェットヘッド３は、内部に複数の個別インク流路が形成された流路ユニット３１と、流路ユニット３１の上面に配置された圧電アクチュエータ３２とを備えている。

流路ユニット３１は、キャビティプレート２１、ベースプレート２２、マニホールドプレート２３、及び、ノズルプレート２４を備えており、これらのプレートが積層状態で接合されている。

キャビティプレート２１、ベースプレート２２及びマニホールドプレート２３はステンレスなどの金属材料からなる、平面視で略矩形の板状体である。キャビティプレート２１には、平面に沿って２列に配列された複数の圧力室１０が形成されている。各圧力室１０は平面視で略楕円形状に形成されており、その長軸方向が走査方向（図２の左右方向）となるように配置されている。ベースプレート２２の平面視で複数の圧力室１０の長軸方向両端部に重なる位置には、それぞれ複数の貫通孔１２、１３が形成されている。

マニホールドプレート２３には、紙送り方向（図２の上下方向）に２列に延び、平面視で圧力室１０の図２における左端部又は右端部と重なるマニホールド流路１１が形成されている。マニホールド流路１１には後述する振動板４０に形成されたインク供給口９からインクが供給される。また、マニホールドプレート２２には、平面視で複数の圧力室１０のマニホールド流路１１とは反対側の端部と重なる位置に、複数の貫通孔１４が形成されている。

ノズルプレート２４は、上から熱可塑性樹脂フィルム２５（第２熱可塑性樹脂フィルム）、補強板２６及び熱可塑性樹脂フィルム２７（第１熱可塑性樹脂フィルム）が互いに積層されて構成されている。熱可塑性樹脂フィルム２５と熱可塑性樹脂フィルム２７とはともに、同じ熱可塑性樹脂材料（例えば、熱可塑性ポリイミド樹脂など）により構成された板状体であり、その厚みもほぼ同じ（例えば、５０μｍ程度）となっている。また、補強板２６は熱可塑性樹脂フィルム２５、２７よりも剛性の高いステンレスなどの金属材料により構成された板状体であり、熱可塑性樹脂フィルム２５、２７に接合されることにより、熱可塑性樹脂フィルム２５、２７を補強している。これにより、ノズルプレート２４の剛性が高くなっている。

熱可塑性樹脂フィルム２５には、平面視で複数の圧力室１０のマニホールド流路１１とは反対側の端部と重なる位置に複数の貫通孔１５が形成されている。補強板２６には、平面視で複数の圧力室１０のマニホールド流路１１とは反対側の端部と重なる位置に複数の貫通孔１６が形成されている。熱可塑性樹脂フィルム２７には、平面視で複数の圧力室１０のマニホールド流路１１とは反対側の端部と重なる位置に複数のノズル１７が形成されている。すなわち、熱可塑性樹脂フィルム２７には複数のノズル１７が形成されており、熱可塑性樹脂フィルム２５及び補強板２６にはそれぞれノズル１７に連通する貫通孔１５、１６が形成されている。

また、熱可塑性樹脂フィルム２７の下面には、プライマ層２８が形成され、プライマ層２８が形成された熱可塑性樹脂フィルム２７の下面に撥水膜２９が形成されている。ここで、プライマ層２８は熱可塑性樹脂フィルム２７の下面に撥水膜２９を形成する際の下地となる層であり、撥水膜２９を熱可塑性樹脂フィルム２７の下面に密着させるためのものである。なお、撥水膜２９が熱硬化性樹脂フィルムに十分に密着する材料からなる場合には、プライマ層２８は形成されていなくてもよい。

そして、流路ユニット３１においては、図２〜図５に示すように、マニホールド流路１１が貫通孔１２を介して圧力室１０に連通し、さらに、圧力室１０が貫通孔１３〜１６を介してノズル１７に連通している。このように、流路ユニット３１内には、マニホールド流路１１の出口から圧力室１０を経てノズル１７に至る複数の個別インク流路が形成されている。

次に、圧電アクチュエータ３２について説明する。図２〜図５に示すように、圧電アクチュエータ３２は、キャビティプレート２１の表面に配置され、導電性を有する振動板４０と、この振動板４０の上面に複数の圧力室１０に跨って連続的に形成された圧電層４１と、この圧電層４１の表面に複数の圧力室１０にそれぞれ対応して形成された複数の個別電極４２（駆動電極）とを有している。

振動板４０は、ステンレス鋼等の鉄系合金、ニッケル合金、アルミニウム合金、チタン合金等の金属材料からなり、図２〜図５に示すように、複数の圧力室１０を覆うようにキャビティプレート２１に接合されている。この振動板４０は、複数の個別電極４２に対向して個別電極４２と振動板４０との間の圧電層４１に電界を作用させる共通電極を兼ねており、図示しないドライバＩＣに接続されて常にグランド電位に保持されている。

振動板４０の上面には、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との混晶（三元系の金属酸化物）であり強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を主成分とする圧電材料からなる圧電層４１が形成されている。圧電層４１は、複数の圧力室１０に跨って振動板４０の上面の全域にわたって連続的に形成されている。圧電層４１は、予めその厚み方向に分極されている。圧電層４１は、超微粒子の圧電材料を振動板４０の上面に高速で衝突させて堆積させるエアロゾルデポジション法（ＡＤ法、粒子堆積法）を用いて形成される。この他、圧電層４１は、ゾルゲル法、スパッタ法、水熱合成法、あるいは、ＣＶＤ（化学蒸着）法等、他の粒子堆積法を用いて形成することもできる。

圧電層４１の上面には、図２〜図５に示すように、平面形状が圧力室１０よりも一回り小さい略楕円形状である複数の個別電極４２が形成されている。複数の個別電極４２は、平面視で対応する圧力室１０の中央部に重なるようにそれぞれ形成されている。個別電極４２は金、銅、銀、パラジウム、白金、チタンなどの導電性材料からなる。さらに、圧電層４１の上面には、複数の個別電極４２の一端部（マニホールド流路１１側の端部）から、それぞれ、平面視で圧力室１０に対向しない部分まで延びた、複数の接点部４２ａが形成されている。個別電極４２及び接点部４２ａは、例えば、スクリーン印刷、スパッタ法、蒸着法等で形成することができる。また、接点部４２ａは、図示しないフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）を介して図示しないドライバＩＣに接続されている。

次に、圧電アクチュエータ３２の動作について説明する。ドライバＩＣから個別電極５２に選択的に駆動電位が付与されると、駆動電位が付与された個別電極４２と、共通電極を兼ねており、グランド電位に保持された振動板４０との間に挟まれている部分の圧電層４１に上下方向の電界が生じる。すると、圧電層４１のうち、駆動電位が付与された個別電極４２の真下の部分が分極方向である厚み方向と垂直な水平方向に収縮する。そして、この収縮に伴い、圧力室１０に対向する領域の圧電層４１及び振動板４０が圧力室１０側に凸になるように変形する。これにより、圧力室１０の容積が減少し、インクの圧力が上昇するので、圧力室１０に連通するノズル１７からインクが吐出される。

次に、インクジェットヘッド３の製造方法について説明する。図６はインクジェットヘッド３を構成するノズルプレート２４を製造する過程を説明する工程図である。図７はノズルプレート２４を製造した後のインクジェットヘッド３の製造工程を示す工程図である。

インクジェットヘッド３を製造するために、まず、図６（ａ）に示すように補強板２６にエッチングなどにより複数の貫通孔１６を形成する。ここで、補強板２６にエッチングにより貫通孔１６を形成する場合、熱可塑性樹脂フィルム２５、２７を接合した後では貫通孔１６の形成が困難になるが、補強板２６に熱可塑性樹脂フィルム２５、２７を接合する前に補強板２６にエッチングにより貫通孔１６を形成することにより、貫通孔１６の形成が容易になる。

次に、図６（ｂ）に示すように、補強板２６の上面に、貫通孔１５を形成していない熱可塑性樹脂フィルム２５を配置し（熱可塑性樹脂フィルム２５の一表面に補強板２６を積層し）、これらが積層された上下方向の両側からクッション材Ｃにより挟み込み、上下方向の両側から押圧しつつ（片側からの押圧でもよい）例えば３６０℃程度で加熱する（第２接合工程）。このとき、熱可塑性樹脂フィルム２５の下面が変形して補強板２６上面の凹凸の隙間に入り込む。そして、加熱をやめると熱可塑性樹脂フィルム２５が硬化し、熱可塑性樹脂フィルム２５の下面と補強板２６の上面とが互いに噛み合う。これにより、補強板２６と熱可塑性樹脂フィルム２５とが互いに接合される。

次に、図６（ｃ）に示すように、熱可塑性樹脂フィルム２５の平面視で複数の貫通孔１５に重なる部分にレーザ加工により複数の貫通孔１１５を形成する。このとき、レーザの強度は熱可塑性樹脂フィルム２５を加工することができる程度に設定されており、レーザが補強板２６に当たったとしても補強板２６が削られてしまうことがない。また、熱可塑性樹脂フィルム２７が接合されていないため、レーザが熱可塑性樹脂フィルム２７に当たり、熱可塑性樹脂フィルム２７が削られてしまうこともない。したがって、加工不良が発生しにくい。

次に、図６（ｄ）に示すように、補強板２６の下面（熱可塑性樹脂フィルム２５が接合されるのと反対側の表面）にノズル２７が形成されていない熱可塑性樹脂フィルム２７を配置し、熱可塑性樹脂フィルム２５、補強板２６及び熱可塑性樹脂フィルム２７の積層体を、これらが積層された上下方向の両側からクッション材Ｃにより挟み込み、上下方向の両側から押圧しつつ（片側からの押圧でもよい）例えば３６０℃程度で加熱する（第１接合工程）。このとき、熱可塑性樹脂フィルム２７の上面が変形して補強板２６下面の凹凸の隙間に入り込む。そして、加熱をやめると熱可塑性樹脂フィルム２７が硬化し、熱可塑性樹脂フィルム２７の上面と補強板２６の下面とが互いに噛み合う。これにより、補強板２６と熱可塑性樹脂フィルム２７とが接合される。

次に、図６（ｅ）に示すように、熱可塑性樹脂フィルム２７の下面にプライマ層２８及び撥水膜２９を形成する。次に、図６（ｆ）に示すように、レーザ加工によりノズル１７を形成する。以上のようにしてノズルプレート２４が製造される（ノズル製造工程）。

ここで、プライマ層２８及び撥水膜２９は、熱可塑性樹脂フィルム２７の下面にプライマ層２８を構成する材料を塗布しさらに撥水膜２９を構成する材料を塗布し、これらを加熱して乾燥させることによって形成されるが、プライマ層２８及び撥水膜２９を構成する材料を乾燥させた後でノズル１７を形成してもよく、プライマ層２８及び撥水膜２９を構成する材料を塗布した後、これらを乾燥させる前にノズル１７を形成してもよい。いずれの場合にも、ノズル１７が形成される前に熱可塑性樹脂フィルム２７の下面にプライマ層２８及び撥水膜２９となる材料を塗布しているので、これらを塗布する際に材料がノズル１７内に流れ込んでしまうことがない。

また、熱可塑性樹脂フィルム２７にはレーザ加工により容易にノズル１７を形成することができる。さらに、ノズル１７の径（例えば２０〜５０μｍ）は貫通孔２５の径（例えば１００μｍ）よりも十分に小さいので、レーザ加工の際、レーザが熱可塑性樹脂フィルム２５に当たり、熱可塑性樹脂フィルム２５が削られてしまうなどの加工不良が生じにくい。

そして、上述したようにしてノズルプレート２４を製造すれば、ノズルプレート２４を構成する熱可塑性樹脂フィルム２５、２７及び補強板２６を、接着剤を用いることなく接合することができる。

また、補強板２６の上面及び下面にそれぞれ熱可塑性樹脂フィルム２５、２７が接合されているので、補強板２６と熱可塑性樹脂フィルム２５、２７との熱膨張係数の違いにより熱可塑性樹脂フィルム２５、２７及び補強板２６に反りが発生してしまうのを防止することができる。

さらに、熱可塑性樹脂フィルム２５と熱可塑性樹脂フィルム２７とが同じ熱可塑性樹脂材料により構成されているとともに、厚みもほぼ同じであるので、上述した反りを確実に防止することができる。

続いて、図７（ａ）に示すように、金属材料からなるプレート２１〜２３と振動板４０を互いに積層させ、これらを上下方向の両側から押圧しつつ（片側からの押圧でもよい）高温（例えば約１０００℃程度）で加熱することで各プレートの金属分子を隣接するプレートまで拡散させることにより互いに接合させる。すなわち、プレート２１〜２３を拡散接合により互いに接合させる（拡散接合工程）。次に、図７（ｂ）に示すように、振動板４０の上面（圧力室１０と反対側の表面）にＡＤ法等により圧電層４１を形成する（圧電層形成工程）。次に、図７（ｃ）に示すように、圧電層４１上面にスクリーン印刷等により個別電極４２を形成する（駆動電極形成工程）。

次に、図７（ｄ）に示すように、プレート２１〜２３のうち最も下に位置するマニホールドプレート２３の下面、すなわち、互いに積層された複数のプレート２１〜２３のうち、これら複数のプレート２１〜２３が積層された方向に関して、振動板４０と反対側の端に位置するマニホールドプレート２３（第１プレート）の振動板４０と反対側の表面と、熱可塑性樹脂フィルム２５の上面とが互いに当接するように、マニホールドプレート２３の下面にノズルプレート２４を配置し、プレート２１〜２３、振動板４０、圧電層４１、駆動電極４２及びノズルプレート２４の積層体を、上下方向の両側からクッション材Ｃで挟み込み、上下方向の両側から押圧しつつ（片側からの押圧でもよい）例えば３６０℃程度で加熱する。このとき、熱可塑性樹脂フィルム２５の上面が変形してマニホールドプレート２３の下面の凹凸の隙間に入り込む。そして、加熱をやめると熱可塑性樹脂フィルム２５が硬化し、熱可塑性樹脂フィルム２５の上面とマニホールドプレート２３の下面とが互いに噛み合う。これにより、熱可塑性樹脂フィルム２５とマニホールドプレート２３とが接合される。

以上のようにして、インクジェットヘッド３が製造される。そして、上述したようにしてインクジェットヘッド３を製造すれば、インクジェットヘッド３を構成するプレート２１〜２３、振動板４０、圧電層４１、個別電極及びノズルプレート２４を、接着剤を用いることなく接合することができる。

以上に説明した実施の形態によると、ノズルプレート２４とマニホールドプレート２３とを、熱可塑性樹脂フィルム２５の上面とマニホールドプレート２３の下面とが当接するように積層し、これらを上下方向の両側から押圧しつつ（片側からの押圧でもよい）加熱することにより接合することができるため、ノズルプレート２４とマニホールドプレート２３とを接着剤を用いることなく接合することができる。

さらに、補強板２６の上面及び下面にそれぞれ熱可塑性樹脂フィルム２５、２７を積層し、これらを上下方向の両側から押圧しつつ（片側からの押圧でもよい）加熱することにより、これらを互いに接合させることができるので、接着剤を用いることなくノズルプレート２４を製造することができる。

また、熱可塑性樹脂フィルム２５、２７には、レーザ加工によりそれぞれ貫通孔１５及びノズル１７を容易に形成することができる。

また、補強板２６の上面及び下面にそれぞれ接合された熱可塑性樹脂フィルム２５、２７が同じ熱可塑性樹脂材料により構成されているとともに厚みもほぼ同じであるため、補強板２６と熱可塑性樹脂フィルム２５、２７との熱膨張係数の違いによる補強板２６及び熱可塑性樹脂フィルム２５、２７に反りが発生しにくくなる。

また、補強板２６が金属材料により構成されていることから、ノズルプレート２４の剛性が十分に高くなる。また、金属材料からなる補強板２６には、エッチングなどにより貫通孔１６を容易に形成することができる。

さらに、補強板２６にエッチングにより貫通孔１６を形成する場合、熱可塑性樹脂フィルム２５、２７を接合した後では貫通孔１６の形成が困難になるが、補強板２６に熱可塑性樹脂フィルム２５、２７を接合する前に補強板２６にエッチングにより貫通孔１６を形成することにより、貫通孔１６の形成が容易になる。また、熱可塑性樹脂フィルム２５、２７には、補強板２６に熱可塑性樹脂フィルム２５、２７を接合した後であっても、それぞれレーザ加工により容易に貫通孔１５及びノズル１７を形成することができる。

加えて、インクジェットヘッド３を構成するプレート２１〜２３、振動板５０、圧電層５１、個別電極５２及びノズルプレート２４を、接着剤を用いることなく互いに接合することができる。

次に、本実施の形態に種々の変更を加えた変形例について説明する。ただし、本実施の形態と同様の構成を有するものについては同じ符号を付し、適宜その説明を省略する。

一変形例では、図８（ａ）に示すように、熱可塑性樹脂フィルム２５、補強板２６及び熱可塑性樹脂フィルム２７にそれぞれ複数の貫通孔１５、１６及びノズル１７を形成するとともに、熱可塑性樹脂フィルム２７の下面にプライマ層２８及び撥水膜２９を形成しておく。そして、図８（ｂ）に示すように、熱可塑性樹脂フィルム２５を補強板２６の上面に配置するとともに熱可塑性樹脂フィルム２７を補強板２６の下面に配置してこれらを互いに積層させ、上下方向の両側からクッション材Ｃで挟み込んで上下方向の両側から押圧しつつ（片側からの押圧でもよい）加熱することにより熱可塑性樹脂フィルム２５、補強板２６及び熱可塑性樹脂フィルム２７を互いに接合させる（変形例１）。

熱可塑性樹脂フィルム２５、補強板２６及び熱可塑性樹脂フィルム２７を互いに接合させてからこれらに貫通孔１５、１６及びノズル１７を形成しようとすると、貫通孔１５、１６及びノズル１７を形成する工程が複雑になってしまう虞があるが、熱可塑性樹脂フィルム２５、補強板２６及び熱可塑性樹脂フィルム２７に貫通孔１５、１６及びノズル１７を形成してからこれらを接合することにより、貫通孔１５、１６及びノズル１７の形成が容易になる。

また、この場合には、熱可塑性樹脂フィルム２５と補強板２６との接合、及び、補強板２６と熱可塑性樹脂フィルム２７との接合を同時に行うことができる。すなわち、本発明に係る第１接合工程と第２接合工程とを同時に行うことができる。したがって、ノズルプレート２４の製造工程が簡略化される。

別の一変形例では、図９（ａ）に示すように、複数の貫通孔１５が形成されていない熱可塑性樹脂フィルム２５、複数の貫通孔１６が形成されていない補強板２６、及び複数のノズル１７が形成されておらず、下面にプライマ層２８及び撥水層２９が形成された熱可塑性樹脂フィルム２７を互いに積層させ、上下方向の両側からクッション材Ｃで挟み込んで、上下方向の両側から押圧しつつ（片側からの押圧でもよい）加熱することにより、熱可塑性樹脂フィルム２５、補強板２６及び熱可塑性樹脂フィルム２７を互いに接合した後、図９（ｂ）に示すように、レーザ加工などにより、熱可塑性樹脂フィルム２５に複数の貫通孔１５を形成し、補強板１６に複数の貫通孔１６を形成し、熱可塑性樹脂フィルム２７に複数のノズル１７を形成する（変形例２）。

この場合には、熱可塑性樹脂フィルム２５、２７及び補強板２６を接合してから貫通孔１５、１６及びノズル１７を形成するので、熱可塑性樹脂フィルム２５、２７及び補強板２６を積層する際に、貫通孔１５、１６及びノズル１７の位置合わせを行う必要がない。

なお、この場合にも、熱可塑性樹脂フィルム２５と補強板２６との接合、及び、補強板２６と熱可塑性樹脂フィルム２７との接合を同時に行うことができる。すなわち、本発明に係る第１接合工程と第２接合工程とが同時に行われる。したがって、ノズルプレート２４の製造工程が簡略化される。

本実施の形態では、振動板４０が共通電極を兼ねていたが、振動板４０とは別に共通電極が設けられていてもよい。例えば、別の一変形例では、図１０に示すように、圧電アクチュエータ１３２において、振動板４０の上面全域にアルミナ層１４３が形成されており、アルミナ層１４３の上面全域に共通電極１４４が形成されている。そして、共通電極１４４の上面に実施の形態と同様の圧電層４１及び個別電極４２が形成されている（変形例３）。ここでアルミナ層１４３は、振動板４０と共通電極１４４とを絶縁させるとともに、圧電層４１を形成した後、圧電層４１を高温で加熱するアニール処理を行う際に、振動板４０を構成する金属が圧電層４１に拡散するのを防止するためのものである。

この場合でも、実施の形態と同様にしてプレート２１〜２３と振動板４０とを接合した後、振動板４０の上面にスパッタ法等によりアルミナ層１４３を形成し、アルミナ層１４３の上面にスクリーン印刷等により共通電極１４４を形成し、その後、実施の形態と同様にして圧電層４１、個別電極４２を形成し、マニホールドプレート２３の下面にノズルプレート２４を接合することにより、接着剤を用いることなくインクジェットヘッドを構成する各部材を接合することができる。

また、以上の説明では、ノズルプレート２４を製造してからノズルプレート２４をマニホールドプレート２３に接合したが、互いに接合されていない熱可塑性樹脂フィルム２５、補強板２６及び熱可塑性樹脂フィルム２７をマニホールドプレート２３の下方に積層させ、プレート２１〜２３、振動板４０、圧電層４１、個別電極４２、熱可塑性樹脂フィルム２５、補強板２６及び熱可塑性樹脂フィルム２７の積層体を上下方向の両側から押圧しつつ（片側からの押圧でもよい）加熱することにより、マニホールドプレート２３、熱可塑性樹脂フィルム２５、補強板２６及び熱可塑性樹脂フィルム２７を互いに接合させてもよい。この場合には、本発明に係る第１接合工程、第２接合工程及びノズルプレート接合工程が同時に行われることになる。

また、以上の説明では、熱可塑性樹脂フィルム２５、２７が同じ熱可塑性樹脂材料により構成されており、その厚みもほぼ同じであったが、熱可塑性樹脂フィルム２５と熱可塑性樹脂フィルム２７とが互いに異なる熱可塑性樹脂材料により構成されていてもよい。あるいは、熱可塑性樹脂フィルム２５の厚みと熱可塑性樹脂フィルム２７の厚みとが互いに異なっていてもよい。これらの場合でも、補強板２６の上面及び下面に熱可塑性樹脂フィルム２５、２７が接合されているので、補強板２６の上面及び下面のいずれか一方にのみ熱可塑性樹脂フィルムが接合されている場合よりは、補強板２６と熱可塑性樹脂フィルム２５、２７との膨張係数の違いによる反りを低減することができる。

また、以上の説明では、補強板２６と熱可塑性樹脂フィルム２５との接合の後、補強板２６と熱可塑性樹脂フィルム２７との接合を行った、あるいは、熱可塑性樹脂フィルム２５、２７と補強板２６との接合を同時に行ったが、補強板２６と熱可塑性樹脂フィルム２７との接合の後、補強板２６と熱可塑性樹脂フィルム２５との接合を行ってもよい。すなわち、本発明に係る第１接合工程の後、第２接合工程を行ってもよい。

また、補強板２６の上面及び下面に凹凸を形成するため表面を粗くするための処理を施してもよい。この場合には、熱可塑性樹脂フィルム２５、２７と補強板２６とがより確実に噛み合うため、熱可塑性樹脂フィルム２５、２７と補強板２６とを確実に接合することができる。また、同様に、熱可塑性樹脂フィルム２５とマニホールドプレート２３とをより確実に接合するために、マニホールドプレート２３の下面に表面を粗くするための処理施しても良い。

別の一変形例では、図１１に示すように、ノズルプレート５０は、実施の形態と同様、熱可塑性樹脂フィルム２５（第２熱可塑性樹脂フィルム）、補強板２６及び熱可塑性樹脂フィルム２７（第１熱可塑性樹脂フィルム）が互いに積層されているのに加えて、熱可塑性樹脂フィルム２５の上面に補強板５２が積層され、補強板５２の上面に熱可塑性樹脂フィルム５１が積層されている。補強板５２は補強板２６と同じ金属材料により構成されており、補強板２６と同じ厚みを有している。また、補強板５２には平面視で複数の貫通孔１５に重なる位置に複数の貫通孔６２が形成されている。熱可塑性樹脂フィルム５１は熱可塑性樹脂フィルム２５、２７とほぼ同じ熱可塑性樹脂材料により構成されており、熱可塑性樹脂フィルム２５、２７とほぼ同じ厚みを有している。また、熱可塑性樹脂フィルム５１には平面視で複数の貫通孔６２に重なる位置に複数の貫通孔６１が形成されている（変形例４）。

この場合には、補強板２６の上面及び下面にそれぞれ熱可塑性樹脂フィルム２５、２７が接合され、補強板５２の上面及び下面にそれぞれ熱可塑性樹脂フィルム２５、５１が接合されているとともに、熱可塑性樹脂フィルム２５の上面に補強板５２及び熱可塑性樹脂フィルム５１が接合され、熱可塑性樹脂フィルム２５の下面に補強板２６及び熱可塑性樹脂フィルム２７が接合されているため、補強板２６、５２と、熱可塑性樹脂フィルム２５、２７、５１との熱膨張係数の差によって、補強板２６、５２及び熱可塑性樹脂フィルム２５、２７、５１に反りが発生するのが防止される。また、ノズルプレート５０は、ノズルプレート２４と比較して熱可塑性樹脂フィルム及び補強板の積層枚数が多いため、その分強度が高くなる。

また、以上の説明においては、補強板２６、５２が金属材料により構成されていたが、補強板は熱可塑性樹脂フィルムよりも剛性の高い材料であれば、金属以外の材料により構成されていてもよい。

本発明における実施の形態に係るプリンタの概略構成図である。 図１のインクジェットヘッドの平面図である。 図２の部分拡大図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 図３のＶ−Ｖ線断面図である。 ノズルプレートの製造過程を示す工程図である。 インクジェットヘッドの製造過程を示す工程図である。 変形例１におけるインクジェットヘッドの製造過程を示す工程図である。 変形例２におけるノズルプレートの製造過程を示す工程図である。 変形例３の図５相当の断面図である。 変形例４の図５相当の断面図である。

符号の説明

３ インクジェットヘッド
１０ 圧力室
１５ 貫通孔
１６ 貫通孔
１７ ノズル
２１ キャビティプレート
２２ ベースプレート
２３ マニホールドプレート
２４ ノズルプレート
２５ 熱可塑性樹脂フィルム
２６ 補強板
２７ 熱可塑性樹脂フィルム
３１ 流路ユニット
３２ 圧電アクチュエータ
５０ 振動板
５１ 圧電層
５２ 個別電極

Claims (10)

1. 第１熱可塑性樹脂フィルムと、
   前記第１熱可塑性樹脂フィルムよりも剛性の高い材料からなり、前記第１熱可塑性樹脂フィルムの一表面に接合された補強板と、
   前記補強板の前記第１熱可塑性樹脂フィルムと反対側の表面に接合された第２熱可塑性樹脂フィルムとを備え、
   前記第１熱可塑性樹脂フィルムには、複数のノズルが形成されており、
   前記補強板及び前記第２熱可塑性樹脂フィルムには、前記複数のノズルに連通する複数の貫通孔が形成されていることを特徴とするノズルプレート。
2. 前記補強板が金属材料からなることを特徴とする請求項１に記載のノズルプレート。
3. 前記第１熱可塑性樹脂フィルムと前記第２熱可塑性樹脂フィルムとが、同じ熱可塑性樹脂材料からなることを特徴とする請求項１又は２に記載のノズルプレート。
4. 前記第１熱可塑性樹脂フィルムと前記第２熱可塑性樹脂フィルムとが、同じ厚みを有していることを特徴とする請求項３に記載のノズルプレート。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のノズルプレートの製造方法であって、
   前記第１熱可塑性樹脂フィルムの前記一表面に前記補強板を積層し、これらの積層体をこれらが積層された方向から押圧しつつ加熱することにより、前記第１熱可塑性樹脂フィルムと前記補強板とを接合させる第１接合工程と、
   前記補強板の前記第１熱可塑性樹脂フィルムが接合されるのと反対側の表面に前記第２熱可塑性樹脂フィルムを積層し、これらの積層体をこれらが積層された方向から押圧しつつ加熱することにより、前記補強板と前記第２熱可塑性樹脂フィルムとを接合させる第２接合工程とを備えていることを特徴とするノズルプレートの製造方法。
6. 前記第１接合工程よりも前に、前記第１熱可塑性樹脂フィルムに前記複数のノズルを形成し、
   前記第２接合工程よりも前に、前記第２熱可塑性樹脂フィルムに前記複数の貫通孔を形成し、
   前記第１接合工程及び前記第２接合工程よりも前に、前記補強板に前記複数の貫通孔を形成することを特徴とする請求項５に記載のノズルプレートの製造方法。
7. 前記補強板が金属材料からなり、
   前記第１接合工程及び前記第２接合工程よりも前に、前記補強板にエッチングにより前記複数の貫通孔を形成し、
   前記第１接合工程よりも後に、前記第１熱可塑性樹脂フィルムにレーザ加工により前記複数のノズルを形成し、
   前記第２接合工程よりも後に、前記第２熱可塑性樹脂フィルムにレーザ加工により前記複数の貫通孔を形成することを特徴とする請求項５に記載のノズルプレートの製造方法。
8. 前記第１接合工程及び前記第２接合工程よりも後に、前記第１熱可塑性樹脂フィルムに前記複数のノズルを形成するとともに、前記補強板及び前記第２熱可塑性樹脂フィルムに前記複数の貫通孔を形成することを特徴とする請求項５に記載のノズルプレートの製造方法。
9. 前記第１熱可塑性樹脂フィルムの一表面に前記補強板を積層するとともに、前記補強板の前記第１熱可塑性樹脂フィルムと反対側の表面に前記第２熱可塑性樹脂フィルムを積層し、これらの積層体をこれらが積層された方向から押圧しつつ加熱することにより、前記第１接合工程と前記第２接合工程とを同時に行うことを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載のノズルプレートの製造方法。
10. 請求項１〜４のいずれかに記載のノズルプレート及び金属材料からなる複数のプレートが互いに積層されることによって構成され、複数のノズル及びこれら複数のノズルに連通する複数の圧力室を含むインク流路が形成された流路ユニットと、前記複数の圧力室を覆うように前記流路ユニットの表面に配置された金属材料からなる振動板、前記振動板の前記流路ユニットと反対側の表面に配置された圧電層、及び、前記圧電層の表面に配置された駆動電極を有し、前記複数の圧力室内のインクに噴射のための圧力を付与する圧電アクチュエータとを備えたインクジェットヘッドの製造方法であって、
    前記ノズルプレートを製造するノズルプレート製造工程と、
    前記複数のプレートと前記振動板とを互いに積層させ、これらを拡散接合により接合させる拡散接合工程と、
    前記振動板の前記複数のプレートと反対側の表面に粒子堆積法により前記圧電層を形成する圧電層形成工程と、
    前記圧電層の表面に前記駆動電極を形成する駆動電極形成工程と、
    互いに積層された前記複数のプレートのうち、これら複数のプレートが積層された方向に関して、前記振動板と反対側の端に位置する第１プレートの、前記振動板と反対側の表面に前記ノズルプレートを接合するノズルプレート接合工程とを備え、
    前記ノズルプレート接合工程において、
    前記第１プレートの前記振動板と反対側の表面と、前記第２熱可塑性樹脂フィルムの前記補強板と反対側の表面とが当接するように、前記第１プレートの前記振動板と反対側の表面に前記ノズルプレートを積層させ、前記ノズルプレート、前記複数のプレート及び前記圧電アクチュエータの積層体を、これらが積層された方向から押圧しつつ加熱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。

Images