JP4158299B2 - インクジェット記録ヘッドの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインクジェット記録ヘッドおよびその製造方法に関し、特に、インク流路からインクが漏れるのを防止した長尺化されたインクジェット記録ヘッドおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、インクジェット記録方式においては印字速度の高速化が求められていた。このため、インクジェット記録ヘッド（以下、単に「ヘッド」と略す場合がある）には複数のノズルを備え、ある程度の印字幅を有したいわゆるマルチノズルヘッドを用いることが一般的となっている。
【０００３】
しかし、印字速度のより高速化を実現するためには、より多くのノズルを有し、より印字幅の広いヘッドを用いることが望まれる。このため、ヘッドは益々、長尺化する傾向にあった。
【０００４】
一般に、ヘッドは、ヘッドの中心となるベースプレートの面上に複数のプレートを重ねて接着し、インクを加圧するための空間としてのインクチャネル等のインク流路が形成される。そして、ベースプレートとインクを吐出させるためのノズルプレートとが接着剤により垂直に接着されることにより、製造される。この際、使用される接着剤は熱硬化性の樹脂である。ベースプレートとノズルプレートとは、押圧および加熱することで接着される。
【０００５】
また、ベースプレートとノズルプレートとを接着する場合、ベースプレートをノズルプレートに対して垂直に接着するようにしなければならない。このため、ベースプレートを、位置決めするためのホルダに固定して、ホルダとともにノズルプレートに接着するようにしていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ベースプレートの面上に重ねて接着される複数のプレートは、それぞれ材質や製造方法が異なるため、ノズルプレートと接着する面に段差が生じてしまう。また、プレートの貼合せに接着剤が用いられるが、貼合せにより接着剤がプレート間からはみ出して、ノズルプレートと接着する面に凹凸が生じる場合がある。このように、ノズルプレートと接着する面に段差や凹凸があると、確実に接着することができない。また、ノズルプレートと接着する面に段差や凹凸があると、接着時に加えられる力により、接着されたプレート間の接着面にせん断力が働き、接着面でプレートが剥がれてしまう。
【０００７】
ベースプレートと接着で段差や凹凸をなくすように、プレートを精度よく製造することもできるが、製造費用が高くなってしまう。また、段差や凹凸をなくすために接着する面を研削すると、インク流路に研削粉が入り込んでしまい、インク流路が詰まってしまう。インク流路は複雑に入り組んでいるので、一旦研削粉が入り込んでしまうと洗浄しても取出すのは困難となる。
【０００８】
また、ベースプレートとノズルプレートとを接着する場合、ベースプレートをホルダに固定してノズルプレートに接着していたため、ベースプレートとノズルプレートとの距離が、ホルダとノズルプレートとの距離により規制されてしまっていた。ベースプレートとホルダとが固定されているため、ホルダとノズルプレートとの距離がベースプレートとノズルプレートとの距離よりも短ければ、ベースプレートとノズルプレートとの距離は、ホルダとノズルプレートとの距離より短くなることはない。この場合には、ベースプレートとノズルプレートとの接着に必要な力を加えることができないなめ、接着面に隙間ができたり、接着後に剥がれてしまう。
【０００９】
このように、ベースプレートと複数のプレートとの接着、または、ベースプレートとノズルプレートとの接着における不良が原因でインク流路からインクが漏れてしまうといった問題があった。
【００１０】
この発明は上述の問題点を解決するためになされたもので、この発明の目的の１つは、インク流路からインクが漏れるのを防止することが可能なインクジェット記録ヘッドを提供することである。
【００１１】
この発明の他の目的は、製造誤差を許容することができ、容易に製造することができるインクジェット記録ヘッドを提供することである。
【００１２】
この発明の他の目的は、インク流路からインクが漏れるのを防止することが可能なインクジェット記録ヘッドの製造方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明のある局面にしたがうと、インクジェット記録ヘッドは、ベースプレートと、ベースプレートの少なくとも一方の面上に重ねて接着されることで複数のインク流路を形成する複数の薄板と、複数のインク流路それぞれからインクを吐出するための複数のノズルが形成されたノズルプレートとを備え、ベースプレートとベースプレートに直接接着される薄板とは、それらの接着面がノズルプレートの複数のノズルが形成された面と交わるように、ノズルプレートと接着され、複数の薄板のうちベースプレートに直接接着されていない薄板は、該薄板の延長線がノズルプレートと交わるように、ノズルプレートと所定の距離を隔てて配置したことを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、複数の薄板はベースプレートに重ねて接着される。ベースプレートとベースプレートに直接接着される薄板とは、それらの接着面がノズルプレートの複数のノズルが形成された面と交わるように、ノズルプレートと接着される。複数の薄板のうちベースプレートに直接接着されていない薄板は、ノズルプレートから離れているので、ノズルプレートから力を受けることがない。その結果、接着されている他の薄板との接着強度を保つことができ、インク流路からインクが漏れるのを防止することが可能なインクジェット記録ヘッドを提供することができる。また、薄板の製造誤差を許容することができ、容易に製造することができるインクジェット記録ヘッドを提供することができる。
【００１５】
この発明の他の局面にしたがうと、インクジェット記録ヘッドの製造方法は、ベースプレートの少なくとも一方の面上に薄板を重ねて接着し、複数のインク流路を形成するインク流路形成工程と、インク流路形成工程により形成された複数のインク流路と連通し、複数のインク流路のそれぞれからインクを吐出するための複数のノズルをノズルプレートに形成するインクプレート形成工程と、ベースプレートを両側から挟むように保持するホルダーをノズルプレートに接着するために、ホルダーをノズルプレートに押圧するノズルプレート押圧工程と、接着されたベースプレートおよび薄板を、それらの接着面がノズルプレートの複数のノズルが形成された面と交わるように、ノズルプレートに接着するために、ベースプレートをノズルプレートに押圧する押圧工程とを含む。
【００１６】
この発明によれば、ホルダーがノズルプレートに押圧され、ベースプレートがノズルプレートに押圧される。ベースプレートとホルダーとが別々に押圧されるので、ホルダーの押圧工程に影響を受けることなく、ベースプレートをノズルプレートに確実に接着することができ、インク流路からインクが漏れるのを防止することが可能なインクジェット記録ヘッドの製造方法を提供することができる。
【００１７】
この発明のさらに他の局面にしたがうと、インクジェット記録ヘッドの製造方法は、ベースプレートの少なくとも一方の面上に薄板を重ねて接着し、複数のインク流路を形成するインク流路形成工程と、インク流路形成工程により形成された複数のインク流路と連通し、複数のインク流路のそれぞれからインクを吐出するための複数のノズルをノズルプレートに形成するインクプレート形成工程と、ベースプレートを両側から挟むように保持するホルダーの第１の基準面に沿ってベースプレートが移動可能となるように、ベースプレートを第１の基準面に押し当てる第１基準面押圧工程と、ホルダーの第１の基準面に交わる第２の基準面をノズルプレートに接着するために、ホルダーを押圧するホルダー押圧工程と、接着されたベースプレートおよび薄板を、ノズルプレートに接着するために、ベースプレートを押圧するベースプレート押圧工程とを含む。
【００１８】
この発明によれば、ホルダーの第１の基準面にベースプレートを押し当てるので、ベースプレートはホルダーに対して第１の基準面に平行に位置決めされるとともに、第１の基準面内で移動可能となる。ホルダーの第２の基準面とノズルプレートとが接着されるので、ノズルプレートと第２の基準面とが平行になる。このため、第１の基準面と第２の基準面とがなす角度が、ベースプレートとノズルプレートとを接着する角度を定める。ベースプレートとノズルプレートとのなす角が正確に定められるので、ベースプレートをノズルプレートに確実に接着することができる。また、ベースプレートとホルダーとが別々に押圧されるので、ホルダーの押圧工程に影響を受けることなく、ベースプレートをノズルプレートに確実に接着することができる。この結果、インク流路からインクが漏れるのを防止することが可能なインクジェット記録ヘッドの製造方法を提供することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。なお、図中の同一符号は、同一または相当する部材を示し、重複した説明は繰返さない。
【００２０】
図１は、本発明の実施の形態の１つにおけるインクジェット記録ヘッドを利用したインクジェット記録装置１０の全体構成を示した図である。本図を参照して、インクジェット記録装置１０は、インクジェット方式でノズルから、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）それぞれの色のインクを吐出させる４個のラインヘッド１０１と、各色のインクが溜められている４個のインクタンク１０７と、インクタンク１０７のインクをラインヘッド１０１に供給するための４本のインクパイプ１０３とを備えている。
【００２１】
ここで、ラインヘッド１０１は、用紙幅に対応した所定の長さを有しており、両端がキャリッジベルト１０５に固定されている。このため、キャリッジベルト１０５の回転によって用紙上を走査方向（図中Ｚ方向）に往復移動し、用紙全体への印字を行なうことができる。
【００２２】
また、インクジェット記録装置１０は、記録用の用紙を給紙するための給紙部１０９と、給紙部１０９から送られてきた用紙を搬送するための搬送ローラ１１１と、用紙を印字位置まで搬送等するための搬送ベルト１１３と、送られてきた用紙を印字位置で吸着して搬送ベルト１１３上に固定させるための吸着装置１１５と、印字後の用紙を排出するための排出部１１７とを備えている。
【００２３】
なお、排出部１１７とその上に積み置きされた排出用紙とは、内部構造を図示するため、一部のみを図示し、他の部分は図示を省略している。
【００２４】
図２は、本実施の形態におけるインクジェット記録装置１０の動作制御を説明するための機能ブロック図である。本図を参照して、インクジェット記録装置１０のメインコントローラ２０１は、スキャナ等から読取った画像データをホストコンピュータ２０３から受け取り、１フレーム単位でバッファ用のフレームメモリ２０５に格納する。そして、フレームメモリ２０５から読み出した画像を基に、ドライバコントローラ２１５およびヘッドドライバ２１７を介して、インクを吐出するための吐出信号をラインヘッド１０１に出力する。ヘッドドライバ２１７は、吐出信号を出力するタイミングを制御する。
【００２５】
また、メインコントローラ２０１は、印字の際に、ラインヘッド１０１を移動させるために、モータドライバ２０７を通してラインヘッド送りモータ２０９を駆動制御する。ラインヘッド送りモータ２０９の駆動により、キャリッジベルト１０５が回転する。さらに、メインコントローラ２０１は、用紙を搬送するために、モータドライバ２１１を通して紙送りモータ２１３を駆動制御する。紙送りモータ２１３の駆動により、搬送ローラ１１１と搬送ベルト１１３とが駆動される。
【００２６】
図３は、本実施の形態におけるラインヘッド１０１の構成を説明するための一部分解斜視図である。図３を参照して、ラインヘッド１０１は、その中心となるベースプレート３０１と、インクを吐出させるための複数のノズルを有するノズルプレート３０３と、ヘッドを両側から挟むように保持するホルダ４５０，４５１とを備えている。
【００２７】
ラインヘッド１０１は、インクを引き出す流路を形成するための引出板３０５と、インレットを形成するためのインレットプレート３０７と、インクを加圧するための空間としてのインクチャネル（加圧室）を形成するためのチャネルプレート３０９と、インク吐出の駆動源である圧電素子３１１と、圧電素子３１１に吐出信号となる電圧を印加するためのフレキシブルケーブル３１５とを備えている。
【００２８】
これらは、図に示されるように、ベースプレート３０１の両面にそれぞれ設けられている。そして、分解されている部分で構成されるヘッドセルと同じものが、ここでは、３セル並べられることによりラインヘッド１０１のライン幅が確保される。
【００２９】
ここで、ベースプレート３０１とノズルプレート３０３とは、ベースプレート３０１の端面の各インク流路がノズルプレート３０３の対応するノズル位置にくるように接着され、かつ、ベースプレート３０１の引出板３０５が接着される面とノズルプレート３０３のノズルが形成された面とが垂直に交わるように、接着される。
【００３０】
このような構成により、ラインヘッド１０１は、ベースプレート３０１の両サイドにインクを加圧するためのインクチャネルが設けられている。１つのインクチャネルに対して１つのノズルが対応する。このため、単位長さ当りのノズル数を、片面における単位長さ当りのインクチャネル数の２倍としている。具体的には、片面の１インチ当りのインクチャネル数が４５個であり、両面合わせて１インチ当りのインクチャネル数が９０個となり、９０ｎｐｉ（ｎｏｚｚｌｅ／ｉｎｃｈ）の性能を実現させている。
【００３１】
図４は、本実施の形態におけるラインヘッド１０１のノズルが配列する方向に対して垂直な面を示した断面図である。図４（Ａ）は、奇数列のノズルに対応するインク流路を示す断面図である。図４（Ｂ）は、偶数列のノズルに対応するインク流路を示す断面図である。これら２つの断面図は、それぞれ、一方に対して他方を１／９０インチだけノズルが配列する方向にシフトさせたものに相当する。
【００３２】
図４（Ａ）および（Ｂ）を参照して、ラインヘッド１０１は、ベースプレート３０１の両面に、引出板３０５、インレットプレート３０７、チャネルプレート３０９、および、振動板４０１が積層される。これにより、共通インク室４１７、インレット４１５、および、インクチャネル４１３、引出部４１２からなるインク流路が形成されている。振動板４０１のインクチャネル４１３と反対側の面には圧電素子３１１が積層される。振動板４０１と圧電素子３１１とは接着されている。なお、チャネルプレート３０９の一部に振動板４０１を形成するようにしてもよく、図３では、その例を示した。
【００３３】
なお、実際には、ベースプレートの厚さは１．５［ｍｍ］、引出板３０５の厚さは２００［μm］、インレットプレート３０７の厚さは５０［μm］、チャネルプレート３０９の厚さは１５０［μm］、振動板４０１の厚さは３〜３０［μｍ］、ノズルプレート３０３の厚さは０．１５［ｍｍ］である。
【００３４】
図４（Ａ）は、奇数列のノズルに対応するインク流路の中心面における断面を示したものである。ここでの中心面とは、インクチャネル４１３が配列する方向（ノズルが配列する方向）を法線とする面であって、インクチャネルの中心を通る面をいう。図４（Ａ）では、奇数列のノズルに対応するインク流路は示されているが、偶数列のノズルに対応するインク流路は示されていない。この断面では偶数列のノズルに対応するインク流路を有する側（図４（Ａ）中ベースプレート３０１の下側）では、インク流路間に設けられる隔壁が表わされている。
【００３５】
図４（Ｂ）は、偶数列のノズルに対応するインク流路の中心面における断面を示したものである。図４（Ａ）と同様に、偶数列のノズルに対応するインク流路は示されているが、奇数列のノズルに対応するインク流路は示されていない。
【００３６】
なお、インレット４１５をインク流路の中心に設けられるようにしたが、インク流路の中心からはずれた位置に設けるようにしてもよい。また、共通インク室４１７を、奇数列のノズルに対応するインク流路と偶数列のノズルに対応するインク流路とで、別に設けるようにしたが、奇数列のノズルに対応するインク流路と偶数列のノズルに対応するインク流路とで共通した共通インク室としてもよい。
【００３７】
ベースプレート３０１と引出板３０５とは、ノズルプレート３０３とそれぞれ垂直に接着される。これに対して、インレットプレート３０７、チャネルプレート３０９、振動板４０１は、ノズルプレート３０３と所定の距離を隔てて配置されており、ノズルプレート３０３と接触することない。この所定の距離は、主に、引出板３０５、インレットプレート３０７、チャネルプレート３０９、および、振動板４０１の製造誤差を基に定められ、製造誤差より大きな値とすればよい。本実施の形態においては、所定の距離を１００［μｍ］としている。
【００３８】
インレットプレート３０７は、電気鋳造法により加工される。これに対して、引出板３０５、チャネルプレート３０９、および、振動板４０１は、エッチングにより加工される。このように、加工方法が異なるため、寸法精度に誤差を生じる。また、プレートを貼合せるとき、インク流路が正しく形成されるように位置決めすると、貼合せたプレート３０１，３０５，３０７，３０９，４０１の端面で段差が生じる場合がある。また、プレートの貼合せに接着剤が用いられるが、貼合せにより接着剤がプレート間からはみ出して貼合せたプレート３０１，３０５，３０７，３０９，４０１の端面に凹凸が生じる場合がある。
【００３９】
インレットプレート３０７、チャネルプレート３０９、および、振動板４０１を、ノズルプレート３０３から離すようにすることで、貼合せたプレート３０１，３０５，３０７，３０９，４０１の端面で段差や凹凸が生じたとしても、ノズルプレート３０３と接着する場合に、インレットプレート３０７、チャネルプレート３０９、および振動板４０１が、ノズルプレート３０３と接触しない。したがって、インレットプレート３０７と引出板３０５との間、インレットプレート３０７とチャネルプレート３０９との間、チャネルプレート３０９と振動板４０１との間にせん断力を受けることがなく、プレートが剥がれたりすることがない。このため、上述の製造誤差を許容できるとともに、インク流路が正しく形成されるようにプレートを位置決めすることが容易となる。
【００４０】
なお、ベースプレート３０１と引出板３０５の端面で生じる段差や凹凸は、研削することにより取り除かれる。この研削については後述する。
【００４１】
ノズルプレート３０３には、後述するノズル４１０に通じるインク流路として連絡路４１１が形成されている。
【００４２】
ベースプレート３０１のノズルプレート３０３と接着される側と反対の端部には、ベースプレート３０１の面から突出した突出部３５０が設けられている。突出部３５０は、ベースプレート３０１の面から突出しているので、ベースプレート３０１の厚さよりも厚い。また、突出部３５０は、図３にも示されるように、ノズルプレート３０３と接着される端面に対向する端面の一部であり、ノズルプレート３０３と接着される端面と平行な平面である。なお、突出部３５０は、ベースプレート３０１の面から突出して形成されるものであれば、ベースプレート３０１の任意の場所に形成することができる。また、突出部は、ノズルプレート３０３と接着される端面と平行な平面を有すればさらに好ましく、その平面の形状には、円形、四角形、多角形などの種々の形状を適用することができる。
【００４３】
図５は、本実施の形態におけるラインヘッド１０１が備えるノズルプレート３０３の一部の平面図である。図６は、図５のＡ−Ａ線断面の一部を示す断面図である。図５および図６を参照して、ノズルプレート３０３は、インクを飛翔させるためのノズル４１０を複数有する。本実施の形態においては、ノズルは９０［ｎｐｉ］で図中のＸ方向に配列されている。
【００４４】
また、ノズルプレート３０３には、連結路４１１Ａ，４１１Ｂが形成されている。連結路４１１Ａ，４１１Ｂは、ベースプレート３０１と引出板３０５とで形成される引出部４１２と、ノズル４１０とを繋ぐインク流路である。
【００４５】
図７は、本実施の形態におけるラインヘッド１０１がインクを飛翔する原理を説明するための図である。図７（Ａ）は、奇数列のノズルからインクを飛翔する場合を示す図であり、図７（Ｂ）は偶数列のノズルからインクを飛翔する場合を示す図である。図７（Ａ）および図７（Ｂ）を参照して、圧電素子３１１に電圧が印加されると、圧電素子３１１は圧電現象により黒矢印の方向に縮もうとする。この場合、圧電素子３１１の片面は振動板４０１に拘束されているため、自由に縮むことができない。したがって、圧電素子３１１はインクチャネルを押す方向（本図では紙面縦方向（白矢印で示す方向）が加圧方向となる）に撓むことになる。この撓みによって、インクチャネル４１３を加圧してノズルプレート３０３の該当するノズル４１０からインク滴を吐出させる。このように、奇数列のノズルと偶数列のノズルからそれぞれインクを飛翔させることができる。
【００４６】
このような構成のラインヘッド１０１においては、圧電素子３１１の撓む方向（加圧方向）とインク吐出方向とが垂直となるように接着されている。
【００４７】
図８は、本実施の形態におけるラインヘッド１０１を製造する工程の流れを示すフロー図である。図８を参照して、ラインヘッド１０１の製造では、まず、ベースプレート３０１に引出板３０５が接着される（工程６０１）。図９は、本実施の形態におけるラインヘッド１０１のベースプレート３０１と引出板３０５とを貼合せた状態の一部を示す斜視図である。図９を参照して、ベースプレート３０１と引出板３０５とを貼合せることにより、その貼合せ面の一部に引出部４１２が形成される。引出部４１２の一方の端は、ベースプレート３０１と引出板３０５との端面に開口し、ノズルプレート３０３が接着されたときに、ノズルプレート３０３に形成された連結路４１１と接続される。引出部４１２の他方の端は、引出板３０５のベースプレート３０１との接着面と反対側の面に開口し、チャネルプレート３０９が接着されたときに形成されるインクチャネル４１３と接続される。
【００４８】
図８に戻って、ベースプレート３０１と引出板３０５とを貼合せ後、ベースプレート３０１および引出板３０５のノズルプレート３０３との接着面が研削される（工程６０２）。この研削工程は、接着されたベースプレート３０１および引出板３０５とノズルプレート３０３との接着を確実に行なうため、ベースプレート３０１および引出板３０５のノズルプレート３０３との接着面の段差をなくし、滑らかにするためである。研削方法は、電解インプロセスドレッシング（ＥＬＩＤ：ELectrolytic Inprocess Dressing）やラッピングや放電加工などの方法で平面研削が行なわれる。研削工程では、研削粉が発生し、これが引出部４１２に詰まる。
【００４９】
引出部４１２に詰まった研削粉を除去するために、研削されたベースプレート３０１および引出板３０５が洗浄される（工程６０２）。洗浄は、純水または有機溶剤を用いた超音波洗浄である。
【００５０】
洗浄されたベースプレート３０１および引出板３０５に、インレットプレート３０７、チャネルプレート３０９、振動板４０１、および、圧電素子３１１が接着される（工程６０４）。
【００５１】
次に、ノズルプレート３０３、ベースプレート３０１、および、ホルダ４５０，４５１が治具上で位置決めされる（工程６０５）。なお、ノズルプレート３０３は、二段階電気鋳造法や二段階エッチングにより別の工程で加工される。
【００５２】
そして、熱圧着装置により、ベースプレート３０１および引出板３０５とホルダ４５０，４５１とがノズルプレートに熱圧着される（工程６０６）。ホルダ４５０，４５１のノズルプレートに対する押圧と、ベースプレート３０１のノズルプレートに対する押圧とが、別々に行なわれつつ、加熱される。なお、ホルダ４５０，４５１およびベースプレート３０１とノズルプレート３０３との間には、熱硬化性のエポキシ樹脂やアクリル樹脂やウレタン樹脂からなるフィルム状接着剤５１０が挿入される。このフィルム状接着剤５１０が加熱されることで、ホルダ４５０，４５１およびベースプレート３０１とノズルプレートとが接着される。
【００５３】
その後、ホルダ４５０，４５１内に樹脂が封入される（工程６０７）。
次に、工程６０５における位置決めについて説明する。図１０は、本実施の形態におけるラインヘッド１０１のホルダ４５０，４５１とベースプレート３０１との位置関係を示す図である。図１１は、図１０のＢ−Ｂ線断面を、ノズルプレート３０３を含めて示す断面図である。図１０および図１１を参照して、ホルダ４５０とホルダ４５１とは、それぞれの両端で互いに接着される。ホルダ４５０の第３基準面４５３とホルダ４５１の第４基準面４５５で、治具の位置決めピン５０１を挟んでいる。ホルダ４５１は、バネで付勢されたボールプランジャ５０３を有する。そして、ボールプランジャ５０３は、ベースプレート３０１をホルダ４５０の第１基準面４５７に押し当てる。また、ベースプレート３０１の基準溝３７０に治具の位置決めピン５０１が入り込む。
【００５４】
ベースプレート３０１とノズルプレート３０３との位置決めは次のように行なわれる。
（１）ノズルプレート３０３の基準穴５０５（図１３参照）を治具の位置決めピン５０１に挿入することにより、ノズルプレートが治具上に位置決めされる。
（２）ホルダ４５０の第３基準面４５３とホルダ４５１の第４基準面４５５で、治具の位置決めピン５０１を挟むことで、ホルダ４５０とホルダ４５１とが、治具に位置決めされる。
（３）バネで付勢されたボールプランジャ５０３がベースプレート３０１をホルダ４５０の第１基準面４５７に押し当てることで、ベースプレート３０１が第１基準面４５７に平行に移動可能な位置に定められる。この位置は、ベースプレート３０１とホルダ４５０との相対的な位置である。
（４）ホルダ４５０の第２基準面４５９がノズルプレート３０３と接することで、ベースプレート３０１とノズルプレート３０３それぞれの面がなす角度が、第１基準面と第２基準面とのなす角により定められる。本実施の形態においては、第１基準面４５７と第２基準面４５９とのなす角を９０度としている。
（５）ベースプレート３０１の基準溝３７０を、治具の位置決めピン５０１に合わせることで、ベースプレート３０１とノズルプレートとの位置が定められる。
【００５５】
このように、治具の位置決めピン５０１により、ホルダ４５０，４５１のノズルプレート３０３に対する図中Ｙ方向の位置、ベースプレート３０１のノズルプレート３０３に対する図中ＸおよびＹ方向の位置が定められる。
【００５６】
また、ホルダーの第１基準面４５７にベースプレート３０１を押し当て、ホルダーの第２基準面４５９がノズルプレートと接着されるので、ベースプレート３０１とノズルプレート３０３とのなす角が定められる。
【００５７】
次に、本実施の形態におけるラインヘッド１０１のホルダ４５０，４５１の変形例について説明する。図１２は、本実施の形態におけるラインヘッド１０１の変形されたホルダ４５０Ａ，４５１Ａとベースプレート３０１との位置関係を示す図である。図１２を参照して、ホルダ４５０Ａとホルダ４５１Ｂとは、それぞれの両端で互いに接着される。ホルダ４５０Ａの第３基準面４５３とホルダ４５１Ａの第４基準面４５５で、治具の位置決めピン５０１を挟んでいる。ホルダ４５１Ａは、バネで付勢されたボールプランジャ５０３を有する。そして、ボールプランジャ５０３は、ベースプレート３０１をホルダ４５０Ａの第１基準面４５７に押し当てる。また、ベースプレート３０１の基準溝３７０に治具の位置決めピン５０１が入り込む。
【００５８】
以上説明して明らかなように、変形されたホルダ４５０Ａ，４５１Ａにおいても、先に説明したホルダ４５０，４５１と同様の位置決めをすることができる。
【００５９】
次に、工程６０６における押圧について説明する。図１３は、本実施の形態におけるラインヘッド１０１を製造するための押圧工程を説明するための図である。図１３を参照して、ホルダ４５０，４５１およびベースプレート３０１とノズルプレート３０３との間には、厚さ約３５［μｍ］のフィルム状接着剤５１０が挿入される。フィルム状接着剤５１０は、インク流路に対応する部分から接着剤が除去されるように、パターニングされている。パターニングは、公知のフォトリソグラフィーやプレスにより行なわれる。本実施の形態においては、フィルム状接着剤５１０として東京応化工業（株）製のＰＲ１３５のドライフィルムを用いた。なお、フィルム状接着剤の厚さは約３５［μｍ］に限定されることはなく、これより厚くてもよく、また、薄くてもよく、好ましくは３〜１００［μm］である。フィルム状接着剤の厚さは、押圧する力の大きさ等に応じて定めることができる。また、たとえばエイブルスティック（株）製のエイブルボンド３４２−３等の接着剤を接着面にパターン印刷することにより塗布するようにしてもよい。この場合、塗布する接着剤の厚さは、好ましくは３〜１００［μm］である。
【００６０】
ベースプレート３０１をノズルプレートに対して力Ｆ１で押圧し、ホルダ４５０，４５１をノズルプレートに対して力Ｆ２で押圧する。力Ｆ１と力Ｆ２とは、同じとしてもよいし、異なるようにしてもよい。
【００６１】
このように、ホルダ４５０，４５１とベースプレート３０１とを別々に押圧するようにしたので、ホルダ４５０，４５１を押圧する工程に影響されることなく、ベースプレート３０１を押圧することができる。また、押圧する力の方向も独立して定めることができるので、ベースプレート３０１をノズルプレート３０３に対して正確な方向に押すことができる。
【００６２】
さらに、ベースプレート３０１を押圧する力Ｆ１は、突出部３５０に加えられる。ベースプレート３０１は、突出部３５０の部分で、ベースプレート３０１の厚みよりも厚くなっている。ベースプレート３０１の厚さの高さに対する比は、突出部３５０の部分で大きくなる。このため、ベースプレート３０１をノズルプレート３０３に対して押圧する方向を定めやすくなる。
【００６３】
また、突出部３５０の押圧される部分の面積は突出部３５０の無い部分に比べて大きくなるので、ベースプレート３０１の単位面積に加わる力を大きくすることなく、ベースプレート全体に大きな力を加えることができる。
【００６４】
さらに、突出部３５０の押圧される部分は、ベースプレート３０１のノズルプレート３０３と接着される端面と平行な平面である。このため、押圧する治具を平面にしておけば、突出部３５０と治具とが面接触することにより、治具とベースプレート３０１とが接触する位置を定めることができ、ベースプレート３０１がノズルプレート３０３に対して垂直となるようにベースプレート３０１の位置を定めることができる。さらに、治具で垂直な方向の力を突出部３５０に加えれば良く、ベースプレート３０１を正しい方向に保ったまま押圧することができる。
【００６５】
この結果、ベースプレート３０１および引出板３０５をノズルプレート３０３に確実に接着することができ、インク流路からインクが漏れるのを防止したラインヘッド１０１を製造することができる。
【００６６】
なお、図１に示すように、ここではラインヘッド１０１の横幅を用紙幅としているが、これには限られず、ある程度の長さを有した長尺化したヘッド全般に対して、本発明の適用は可能である。
【００６７】
また、図３および図４等に示すように、今回は、ベースプレート３０１の両面にインクチャネル等を設けたラインヘッド１０１を示したが、この構成に限定されるものではない。したがって、ベースプレート３０１の片面のみに流路やインクチャネルが設けられた構成のラインヘッドについても本発明の適用は可能である。
【００６８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内ですべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態の１つにおけるインクジェット記録ヘッドを利用したインクジェット記録装置１０の全体構成を示した図である。
【図２】 本実施の形態におけるインクジェット記録装置１０の動作制御を説明するための機能ブロック図である。
【図３】 本実施の形態におけるラインヘッド１０１の構成を説明するための一部分解斜視図である。
【図４】 本実施の形態におけるラインヘッド１０１のノズルが配列する方向に対して垂直な面を示した断面図である。
【図５】 本実施の形態におけるラインヘッド１０１が備えるノズルプレート３０３の一部の平面図である。
【図６】 図５のＡ−Ａ線断面の一部を示す断面図である。
【図７】 本実施の形態におけるラインヘッド１０１がインクを飛翔する原理を説明するための図である。
【図８】 本実施の形態におけるラインヘッド１０１を製造する工程の流れを示すフロー図である。
【図９】 本実施の形態におけるラインヘッド１０１のベースプレート３０１と引出板３０５とを貼合せた状態の一部を示す斜視図である。
【図１０】 本実施の形態におけるラインヘッド１０１のホルダ４５０，４５１とベースプレート３０１との位置関係を示す図である。
【図１１】 図１０のＢ−Ｂ線断面を、ノズルプレート３０３を含めて示す断面図である。
【図１２】 本実施の形態におけるラインヘッド１０１の変形されたホルダ４５０Ａ，４５１Ａとベースプレート３０１との位置関係を示す図である。
【図１３】 本実施の形態におけるラインヘッド１０１を製造するための押圧工程を説明するための図である。
【符号の説明】
１０ インクジェット記録装置、１０１ ラインヘッド、１０３ インクパイプ、１０５ キャリッジベルト、１１３ 搬送ベルト、１１５ 吸着装置、２０１ メインコントローラ、２１５ ドライバコントローラ、２１７ ヘッドドライバ、３０１ ベースプレート、３０３ ノズルプレート、３０５ 引出板、３０７ インレットプレート、３０９ チャネルプレート、３１１ 圧電素子、３１５ フレキシブルケーブル、３５０ 突出部、４０１ 振動板、４５０，４５１ ホルダ、５０３ ボールプランジャ。
【発明の属する技術分野】
本発明はインクジェット記録ヘッドおよびその製造方法に関し、特に、インク流路からインクが漏れるのを防止した長尺化されたインクジェット記録ヘッドおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、インクジェット記録方式においては印字速度の高速化が求められていた。このため、インクジェット記録ヘッド（以下、単に「ヘッド」と略す場合がある）には複数のノズルを備え、ある程度の印字幅を有したいわゆるマルチノズルヘッドを用いることが一般的となっている。
【０００３】
しかし、印字速度のより高速化を実現するためには、より多くのノズルを有し、より印字幅の広いヘッドを用いることが望まれる。このため、ヘッドは益々、長尺化する傾向にあった。
【０００４】
一般に、ヘッドは、ヘッドの中心となるベースプレートの面上に複数のプレートを重ねて接着し、インクを加圧するための空間としてのインクチャネル等のインク流路が形成される。そして、ベースプレートとインクを吐出させるためのノズルプレートとが接着剤により垂直に接着されることにより、製造される。この際、使用される接着剤は熱硬化性の樹脂である。ベースプレートとノズルプレートとは、押圧および加熱することで接着される。
【０００５】
また、ベースプレートとノズルプレートとを接着する場合、ベースプレートをノズルプレートに対して垂直に接着するようにしなければならない。このため、ベースプレートを、位置決めするためのホルダに固定して、ホルダとともにノズルプレートに接着するようにしていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ベースプレートの面上に重ねて接着される複数のプレートは、それぞれ材質や製造方法が異なるため、ノズルプレートと接着する面に段差が生じてしまう。また、プレートの貼合せに接着剤が用いられるが、貼合せにより接着剤がプレート間からはみ出して、ノズルプレートと接着する面に凹凸が生じる場合がある。このように、ノズルプレートと接着する面に段差や凹凸があると、確実に接着することができない。また、ノズルプレートと接着する面に段差や凹凸があると、接着時に加えられる力により、接着されたプレート間の接着面にせん断力が働き、接着面でプレートが剥がれてしまう。
【０００７】
ベースプレートと接着で段差や凹凸をなくすように、プレートを精度よく製造することもできるが、製造費用が高くなってしまう。また、段差や凹凸をなくすために接着する面を研削すると、インク流路に研削粉が入り込んでしまい、インク流路が詰まってしまう。インク流路は複雑に入り組んでいるので、一旦研削粉が入り込んでしまうと洗浄しても取出すのは困難となる。
【０００８】
また、ベースプレートとノズルプレートとを接着する場合、ベースプレートをホルダに固定してノズルプレートに接着していたため、ベースプレートとノズルプレートとの距離が、ホルダとノズルプレートとの距離により規制されてしまっていた。ベースプレートとホルダとが固定されているため、ホルダとノズルプレートとの距離がベースプレートとノズルプレートとの距離よりも短ければ、ベースプレートとノズルプレートとの距離は、ホルダとノズルプレートとの距離より短くなることはない。この場合には、ベースプレートとノズルプレートとの接着に必要な力を加えることができないなめ、接着面に隙間ができたり、接着後に剥がれてしまう。
【０００９】
このように、ベースプレートと複数のプレートとの接着、または、ベースプレートとノズルプレートとの接着における不良が原因でインク流路からインクが漏れてしまうといった問題があった。
【００１０】
この発明は上述の問題点を解決するためになされたもので、この発明の目的の１つは、インク流路からインクが漏れるのを防止することが可能なインクジェット記録ヘッドを提供することである。
【００１１】
この発明の他の目的は、製造誤差を許容することができ、容易に製造することができるインクジェット記録ヘッドを提供することである。
【００１２】
この発明の他の目的は、インク流路からインクが漏れるのを防止することが可能なインクジェット記録ヘッドの製造方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明のある局面にしたがうと、インクジェット記録ヘッドは、ベースプレートと、ベースプレートの少なくとも一方の面上に重ねて接着されることで複数のインク流路を形成する複数の薄板と、複数のインク流路それぞれからインクを吐出するための複数のノズルが形成されたノズルプレートとを備え、ベースプレートとベースプレートに直接接着される薄板とは、それらの接着面がノズルプレートの複数のノズルが形成された面と交わるように、ノズルプレートと接着され、複数の薄板のうちベースプレートに直接接着されていない薄板は、該薄板の延長線がノズルプレートと交わるように、ノズルプレートと所定の距離を隔てて配置したことを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、複数の薄板はベースプレートに重ねて接着される。ベースプレートとベースプレートに直接接着される薄板とは、それらの接着面がノズルプレートの複数のノズルが形成された面と交わるように、ノズルプレートと接着される。複数の薄板のうちベースプレートに直接接着されていない薄板は、ノズルプレートから離れているので、ノズルプレートから力を受けることがない。その結果、接着されている他の薄板との接着強度を保つことができ、インク流路からインクが漏れるのを防止することが可能なインクジェット記録ヘッドを提供することができる。また、薄板の製造誤差を許容することができ、容易に製造することができるインクジェット記録ヘッドを提供することができる。
【００１５】
この発明の他の局面にしたがうと、インクジェット記録ヘッドの製造方法は、ベースプレートの少なくとも一方の面上に薄板を重ねて接着し、複数のインク流路を形成するインク流路形成工程と、インク流路形成工程により形成された複数のインク流路と連通し、複数のインク流路のそれぞれからインクを吐出するための複数のノズルをノズルプレートに形成するインクプレート形成工程と、ベースプレートを両側から挟むように保持するホルダーをノズルプレートに接着するために、ホルダーをノズルプレートに押圧するノズルプレート押圧工程と、接着されたベースプレートおよび薄板を、それらの接着面がノズルプレートの複数のノズルが形成された面と交わるように、ノズルプレートに接着するために、ベースプレートをノズルプレートに押圧する押圧工程とを含む。
【００１６】
この発明によれば、ホルダーがノズルプレートに押圧され、ベースプレートがノズルプレートに押圧される。ベースプレートとホルダーとが別々に押圧されるので、ホルダーの押圧工程に影響を受けることなく、ベースプレートをノズルプレートに確実に接着することができ、インク流路からインクが漏れるのを防止することが可能なインクジェット記録ヘッドの製造方法を提供することができる。
【００１７】
この発明のさらに他の局面にしたがうと、インクジェット記録ヘッドの製造方法は、ベースプレートの少なくとも一方の面上に薄板を重ねて接着し、複数のインク流路を形成するインク流路形成工程と、インク流路形成工程により形成された複数のインク流路と連通し、複数のインク流路のそれぞれからインクを吐出するための複数のノズルをノズルプレートに形成するインクプレート形成工程と、ベースプレートを両側から挟むように保持するホルダーの第１の基準面に沿ってベースプレートが移動可能となるように、ベースプレートを第１の基準面に押し当てる第１基準面押圧工程と、ホルダーの第１の基準面に交わる第２の基準面をノズルプレートに接着するために、ホルダーを押圧するホルダー押圧工程と、接着されたベースプレートおよび薄板を、ノズルプレートに接着するために、ベースプレートを押圧するベースプレート押圧工程とを含む。
【００１８】
この発明によれば、ホルダーの第１の基準面にベースプレートを押し当てるので、ベースプレートはホルダーに対して第１の基準面に平行に位置決めされるとともに、第１の基準面内で移動可能となる。ホルダーの第２の基準面とノズルプレートとが接着されるので、ノズルプレートと第２の基準面とが平行になる。このため、第１の基準面と第２の基準面とがなす角度が、ベースプレートとノズルプレートとを接着する角度を定める。ベースプレートとノズルプレートとのなす角が正確に定められるので、ベースプレートをノズルプレートに確実に接着することができる。また、ベースプレートとホルダーとが別々に押圧されるので、ホルダーの押圧工程に影響を受けることなく、ベースプレートをノズルプレートに確実に接着することができる。この結果、インク流路からインクが漏れるのを防止することが可能なインクジェット記録ヘッドの製造方法を提供することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。なお、図中の同一符号は、同一または相当する部材を示し、重複した説明は繰返さない。
【００２０】
図１は、本発明の実施の形態の１つにおけるインクジェット記録ヘッドを利用したインクジェット記録装置１０の全体構成を示した図である。本図を参照して、インクジェット記録装置１０は、インクジェット方式でノズルから、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）それぞれの色のインクを吐出させる４個のラインヘッド１０１と、各色のインクが溜められている４個のインクタンク１０７と、インクタンク１０７のインクをラインヘッド１０１に供給するための４本のインクパイプ１０３とを備えている。
【００２１】
ここで、ラインヘッド１０１は、用紙幅に対応した所定の長さを有しており、両端がキャリッジベルト１０５に固定されている。このため、キャリッジベルト１０５の回転によって用紙上を走査方向（図中Ｚ方向）に往復移動し、用紙全体への印字を行なうことができる。
【００２２】
また、インクジェット記録装置１０は、記録用の用紙を給紙するための給紙部１０９と、給紙部１０９から送られてきた用紙を搬送するための搬送ローラ１１１と、用紙を印字位置まで搬送等するための搬送ベルト１１３と、送られてきた用紙を印字位置で吸着して搬送ベルト１１３上に固定させるための吸着装置１１５と、印字後の用紙を排出するための排出部１１７とを備えている。
【００２３】
なお、排出部１１７とその上に積み置きされた排出用紙とは、内部構造を図示するため、一部のみを図示し、他の部分は図示を省略している。
【００２４】
図２は、本実施の形態におけるインクジェット記録装置１０の動作制御を説明するための機能ブロック図である。本図を参照して、インクジェット記録装置１０のメインコントローラ２０１は、スキャナ等から読取った画像データをホストコンピュータ２０３から受け取り、１フレーム単位でバッファ用のフレームメモリ２０５に格納する。そして、フレームメモリ２０５から読み出した画像を基に、ドライバコントローラ２１５およびヘッドドライバ２１７を介して、インクを吐出するための吐出信号をラインヘッド１０１に出力する。ヘッドドライバ２１７は、吐出信号を出力するタイミングを制御する。
【００２５】
また、メインコントローラ２０１は、印字の際に、ラインヘッド１０１を移動させるために、モータドライバ２０７を通してラインヘッド送りモータ２０９を駆動制御する。ラインヘッド送りモータ２０９の駆動により、キャリッジベルト１０５が回転する。さらに、メインコントローラ２０１は、用紙を搬送するために、モータドライバ２１１を通して紙送りモータ２１３を駆動制御する。紙送りモータ２１３の駆動により、搬送ローラ１１１と搬送ベルト１１３とが駆動される。
【００２６】
図３は、本実施の形態におけるラインヘッド１０１の構成を説明するための一部分解斜視図である。図３を参照して、ラインヘッド１０１は、その中心となるベースプレート３０１と、インクを吐出させるための複数のノズルを有するノズルプレート３０３と、ヘッドを両側から挟むように保持するホルダ４５０，４５１とを備えている。
【００２７】
ラインヘッド１０１は、インクを引き出す流路を形成するための引出板３０５と、インレットを形成するためのインレットプレート３０７と、インクを加圧するための空間としてのインクチャネル（加圧室）を形成するためのチャネルプレート３０９と、インク吐出の駆動源である圧電素子３１１と、圧電素子３１１に吐出信号となる電圧を印加するためのフレキシブルケーブル３１５とを備えている。
【００２８】
これらは、図に示されるように、ベースプレート３０１の両面にそれぞれ設けられている。そして、分解されている部分で構成されるヘッドセルと同じものが、ここでは、３セル並べられることによりラインヘッド１０１のライン幅が確保される。
【００２９】
ここで、ベースプレート３０１とノズルプレート３０３とは、ベースプレート３０１の端面の各インク流路がノズルプレート３０３の対応するノズル位置にくるように接着され、かつ、ベースプレート３０１の引出板３０５が接着される面とノズルプレート３０３のノズルが形成された面とが垂直に交わるように、接着される。
【００３０】
このような構成により、ラインヘッド１０１は、ベースプレート３０１の両サイドにインクを加圧するためのインクチャネルが設けられている。１つのインクチャネルに対して１つのノズルが対応する。このため、単位長さ当りのノズル数を、片面における単位長さ当りのインクチャネル数の２倍としている。具体的には、片面の１インチ当りのインクチャネル数が４５個であり、両面合わせて１インチ当りのインクチャネル数が９０個となり、９０ｎｐｉ（ｎｏｚｚｌｅ／ｉｎｃｈ）の性能を実現させている。
【００３１】
図４は、本実施の形態におけるラインヘッド１０１のノズルが配列する方向に対して垂直な面を示した断面図である。図４（Ａ）は、奇数列のノズルに対応するインク流路を示す断面図である。図４（Ｂ）は、偶数列のノズルに対応するインク流路を示す断面図である。これら２つの断面図は、それぞれ、一方に対して他方を１／９０インチだけノズルが配列する方向にシフトさせたものに相当する。
【００３２】
図４（Ａ）および（Ｂ）を参照して、ラインヘッド１０１は、ベースプレート３０１の両面に、引出板３０５、インレットプレート３０７、チャネルプレート３０９、および、振動板４０１が積層される。これにより、共通インク室４１７、インレット４１５、および、インクチャネル４１３、引出部４１２からなるインク流路が形成されている。振動板４０１のインクチャネル４１３と反対側の面には圧電素子３１１が積層される。振動板４０１と圧電素子３１１とは接着されている。なお、チャネルプレート３０９の一部に振動板４０１を形成するようにしてもよく、図３では、その例を示した。
【００３３】
なお、実際には、ベースプレートの厚さは１．５［ｍｍ］、引出板３０５の厚さは２００［μm］、インレットプレート３０７の厚さは５０［μm］、チャネルプレート３０９の厚さは１５０［μm］、振動板４０１の厚さは３〜３０［μｍ］、ノズルプレート３０３の厚さは０．１５［ｍｍ］である。
【００３４】
図４（Ａ）は、奇数列のノズルに対応するインク流路の中心面における断面を示したものである。ここでの中心面とは、インクチャネル４１３が配列する方向（ノズルが配列する方向）を法線とする面であって、インクチャネルの中心を通る面をいう。図４（Ａ）では、奇数列のノズルに対応するインク流路は示されているが、偶数列のノズルに対応するインク流路は示されていない。この断面では偶数列のノズルに対応するインク流路を有する側（図４（Ａ）中ベースプレート３０１の下側）では、インク流路間に設けられる隔壁が表わされている。
【００３５】
図４（Ｂ）は、偶数列のノズルに対応するインク流路の中心面における断面を示したものである。図４（Ａ）と同様に、偶数列のノズルに対応するインク流路は示されているが、奇数列のノズルに対応するインク流路は示されていない。
【００３６】
なお、インレット４１５をインク流路の中心に設けられるようにしたが、インク流路の中心からはずれた位置に設けるようにしてもよい。また、共通インク室４１７を、奇数列のノズルに対応するインク流路と偶数列のノズルに対応するインク流路とで、別に設けるようにしたが、奇数列のノズルに対応するインク流路と偶数列のノズルに対応するインク流路とで共通した共通インク室としてもよい。
【００３７】
ベースプレート３０１と引出板３０５とは、ノズルプレート３０３とそれぞれ垂直に接着される。これに対して、インレットプレート３０７、チャネルプレート３０９、振動板４０１は、ノズルプレート３０３と所定の距離を隔てて配置されており、ノズルプレート３０３と接触することない。この所定の距離は、主に、引出板３０５、インレットプレート３０７、チャネルプレート３０９、および、振動板４０１の製造誤差を基に定められ、製造誤差より大きな値とすればよい。本実施の形態においては、所定の距離を１００［μｍ］としている。
【００３８】
インレットプレート３０７は、電気鋳造法により加工される。これに対して、引出板３０５、チャネルプレート３０９、および、振動板４０１は、エッチングにより加工される。このように、加工方法が異なるため、寸法精度に誤差を生じる。また、プレートを貼合せるとき、インク流路が正しく形成されるように位置決めすると、貼合せたプレート３０１，３０５，３０７，３０９，４０１の端面で段差が生じる場合がある。また、プレートの貼合せに接着剤が用いられるが、貼合せにより接着剤がプレート間からはみ出して貼合せたプレート３０１，３０５，３０７，３０９，４０１の端面に凹凸が生じる場合がある。
【００３９】
インレットプレート３０７、チャネルプレート３０９、および、振動板４０１を、ノズルプレート３０３から離すようにすることで、貼合せたプレート３０１，３０５，３０７，３０９，４０１の端面で段差や凹凸が生じたとしても、ノズルプレート３０３と接着する場合に、インレットプレート３０７、チャネルプレート３０９、および振動板４０１が、ノズルプレート３０３と接触しない。したがって、インレットプレート３０７と引出板３０５との間、インレットプレート３０７とチャネルプレート３０９との間、チャネルプレート３０９と振動板４０１との間にせん断力を受けることがなく、プレートが剥がれたりすることがない。このため、上述の製造誤差を許容できるとともに、インク流路が正しく形成されるようにプレートを位置決めすることが容易となる。
【００４０】
なお、ベースプレート３０１と引出板３０５の端面で生じる段差や凹凸は、研削することにより取り除かれる。この研削については後述する。
【００４１】
ノズルプレート３０３には、後述するノズル４１０に通じるインク流路として連絡路４１１が形成されている。
【００４２】
ベースプレート３０１のノズルプレート３０３と接着される側と反対の端部には、ベースプレート３０１の面から突出した突出部３５０が設けられている。突出部３５０は、ベースプレート３０１の面から突出しているので、ベースプレート３０１の厚さよりも厚い。また、突出部３５０は、図３にも示されるように、ノズルプレート３０３と接着される端面に対向する端面の一部であり、ノズルプレート３０３と接着される端面と平行な平面である。なお、突出部３５０は、ベースプレート３０１の面から突出して形成されるものであれば、ベースプレート３０１の任意の場所に形成することができる。また、突出部は、ノズルプレート３０３と接着される端面と平行な平面を有すればさらに好ましく、その平面の形状には、円形、四角形、多角形などの種々の形状を適用することができる。
【００４３】
図５は、本実施の形態におけるラインヘッド１０１が備えるノズルプレート３０３の一部の平面図である。図６は、図５のＡ−Ａ線断面の一部を示す断面図である。図５および図６を参照して、ノズルプレート３０３は、インクを飛翔させるためのノズル４１０を複数有する。本実施の形態においては、ノズルは９０［ｎｐｉ］で図中のＸ方向に配列されている。
【００４４】
また、ノズルプレート３０３には、連結路４１１Ａ，４１１Ｂが形成されている。連結路４１１Ａ，４１１Ｂは、ベースプレート３０１と引出板３０５とで形成される引出部４１２と、ノズル４１０とを繋ぐインク流路である。
【００４５】
図７は、本実施の形態におけるラインヘッド１０１がインクを飛翔する原理を説明するための図である。図７（Ａ）は、奇数列のノズルからインクを飛翔する場合を示す図であり、図７（Ｂ）は偶数列のノズルからインクを飛翔する場合を示す図である。図７（Ａ）および図７（Ｂ）を参照して、圧電素子３１１に電圧が印加されると、圧電素子３１１は圧電現象により黒矢印の方向に縮もうとする。この場合、圧電素子３１１の片面は振動板４０１に拘束されているため、自由に縮むことができない。したがって、圧電素子３１１はインクチャネルを押す方向（本図では紙面縦方向（白矢印で示す方向）が加圧方向となる）に撓むことになる。この撓みによって、インクチャネル４１３を加圧してノズルプレート３０３の該当するノズル４１０からインク滴を吐出させる。このように、奇数列のノズルと偶数列のノズルからそれぞれインクを飛翔させることができる。
【００４６】
このような構成のラインヘッド１０１においては、圧電素子３１１の撓む方向（加圧方向）とインク吐出方向とが垂直となるように接着されている。
【００４７】
図８は、本実施の形態におけるラインヘッド１０１を製造する工程の流れを示すフロー図である。図８を参照して、ラインヘッド１０１の製造では、まず、ベースプレート３０１に引出板３０５が接着される（工程６０１）。図９は、本実施の形態におけるラインヘッド１０１のベースプレート３０１と引出板３０５とを貼合せた状態の一部を示す斜視図である。図９を参照して、ベースプレート３０１と引出板３０５とを貼合せることにより、その貼合せ面の一部に引出部４１２が形成される。引出部４１２の一方の端は、ベースプレート３０１と引出板３０５との端面に開口し、ノズルプレート３０３が接着されたときに、ノズルプレート３０３に形成された連結路４１１と接続される。引出部４１２の他方の端は、引出板３０５のベースプレート３０１との接着面と反対側の面に開口し、チャネルプレート３０９が接着されたときに形成されるインクチャネル４１３と接続される。
【００４８】
図８に戻って、ベースプレート３０１と引出板３０５とを貼合せ後、ベースプレート３０１および引出板３０５のノズルプレート３０３との接着面が研削される（工程６０２）。この研削工程は、接着されたベースプレート３０１および引出板３０５とノズルプレート３０３との接着を確実に行なうため、ベースプレート３０１および引出板３０５のノズルプレート３０３との接着面の段差をなくし、滑らかにするためである。研削方法は、電解インプロセスドレッシング（ＥＬＩＤ：ELectrolytic Inprocess Dressing）やラッピングや放電加工などの方法で平面研削が行なわれる。研削工程では、研削粉が発生し、これが引出部４１２に詰まる。
【００４９】
引出部４１２に詰まった研削粉を除去するために、研削されたベースプレート３０１および引出板３０５が洗浄される（工程６０２）。洗浄は、純水または有機溶剤を用いた超音波洗浄である。
【００５０】
洗浄されたベースプレート３０１および引出板３０５に、インレットプレート３０７、チャネルプレート３０９、振動板４０１、および、圧電素子３１１が接着される（工程６０４）。
【００５１】
次に、ノズルプレート３０３、ベースプレート３０１、および、ホルダ４５０，４５１が治具上で位置決めされる（工程６０５）。なお、ノズルプレート３０３は、二段階電気鋳造法や二段階エッチングにより別の工程で加工される。
【００５２】
そして、熱圧着装置により、ベースプレート３０１および引出板３０５とホルダ４５０，４５１とがノズルプレートに熱圧着される（工程６０６）。ホルダ４５０，４５１のノズルプレートに対する押圧と、ベースプレート３０１のノズルプレートに対する押圧とが、別々に行なわれつつ、加熱される。なお、ホルダ４５０，４５１およびベースプレート３０１とノズルプレート３０３との間には、熱硬化性のエポキシ樹脂やアクリル樹脂やウレタン樹脂からなるフィルム状接着剤５１０が挿入される。このフィルム状接着剤５１０が加熱されることで、ホルダ４５０，４５１およびベースプレート３０１とノズルプレートとが接着される。
【００５３】
その後、ホルダ４５０，４５１内に樹脂が封入される（工程６０７）。
次に、工程６０５における位置決めについて説明する。図１０は、本実施の形態におけるラインヘッド１０１のホルダ４５０，４５１とベースプレート３０１との位置関係を示す図である。図１１は、図１０のＢ−Ｂ線断面を、ノズルプレート３０３を含めて示す断面図である。図１０および図１１を参照して、ホルダ４５０とホルダ４５１とは、それぞれの両端で互いに接着される。ホルダ４５０の第３基準面４５３とホルダ４５１の第４基準面４５５で、治具の位置決めピン５０１を挟んでいる。ホルダ４５１は、バネで付勢されたボールプランジャ５０３を有する。そして、ボールプランジャ５０３は、ベースプレート３０１をホルダ４５０の第１基準面４５７に押し当てる。また、ベースプレート３０１の基準溝３７０に治具の位置決めピン５０１が入り込む。
【００５４】
ベースプレート３０１とノズルプレート３０３との位置決めは次のように行なわれる。
（１）ノズルプレート３０３の基準穴５０５（図１３参照）を治具の位置決めピン５０１に挿入することにより、ノズルプレートが治具上に位置決めされる。
（２）ホルダ４５０の第３基準面４５３とホルダ４５１の第４基準面４５５で、治具の位置決めピン５０１を挟むことで、ホルダ４５０とホルダ４５１とが、治具に位置決めされる。
（３）バネで付勢されたボールプランジャ５０３がベースプレート３０１をホルダ４５０の第１基準面４５７に押し当てることで、ベースプレート３０１が第１基準面４５７に平行に移動可能な位置に定められる。この位置は、ベースプレート３０１とホルダ４５０との相対的な位置である。
（４）ホルダ４５０の第２基準面４５９がノズルプレート３０３と接することで、ベースプレート３０１とノズルプレート３０３それぞれの面がなす角度が、第１基準面と第２基準面とのなす角により定められる。本実施の形態においては、第１基準面４５７と第２基準面４５９とのなす角を９０度としている。
（５）ベースプレート３０１の基準溝３７０を、治具の位置決めピン５０１に合わせることで、ベースプレート３０１とノズルプレートとの位置が定められる。
【００５５】
このように、治具の位置決めピン５０１により、ホルダ４５０，４５１のノズルプレート３０３に対する図中Ｙ方向の位置、ベースプレート３０１のノズルプレート３０３に対する図中ＸおよびＹ方向の位置が定められる。
【００５６】
また、ホルダーの第１基準面４５７にベースプレート３０１を押し当て、ホルダーの第２基準面４５９がノズルプレートと接着されるので、ベースプレート３０１とノズルプレート３０３とのなす角が定められる。
【００５７】
次に、本実施の形態におけるラインヘッド１０１のホルダ４５０，４５１の変形例について説明する。図１２は、本実施の形態におけるラインヘッド１０１の変形されたホルダ４５０Ａ，４５１Ａとベースプレート３０１との位置関係を示す図である。図１２を参照して、ホルダ４５０Ａとホルダ４５１Ｂとは、それぞれの両端で互いに接着される。ホルダ４５０Ａの第３基準面４５３とホルダ４５１Ａの第４基準面４５５で、治具の位置決めピン５０１を挟んでいる。ホルダ４５１Ａは、バネで付勢されたボールプランジャ５０３を有する。そして、ボールプランジャ５０３は、ベースプレート３０１をホルダ４５０Ａの第１基準面４５７に押し当てる。また、ベースプレート３０１の基準溝３７０に治具の位置決めピン５０１が入り込む。
【００５８】
以上説明して明らかなように、変形されたホルダ４５０Ａ，４５１Ａにおいても、先に説明したホルダ４５０，４５１と同様の位置決めをすることができる。
【００５９】
次に、工程６０６における押圧について説明する。図１３は、本実施の形態におけるラインヘッド１０１を製造するための押圧工程を説明するための図である。図１３を参照して、ホルダ４５０，４５１およびベースプレート３０１とノズルプレート３０３との間には、厚さ約３５［μｍ］のフィルム状接着剤５１０が挿入される。フィルム状接着剤５１０は、インク流路に対応する部分から接着剤が除去されるように、パターニングされている。パターニングは、公知のフォトリソグラフィーやプレスにより行なわれる。本実施の形態においては、フィルム状接着剤５１０として東京応化工業（株）製のＰＲ１３５のドライフィルムを用いた。なお、フィルム状接着剤の厚さは約３５［μｍ］に限定されることはなく、これより厚くてもよく、また、薄くてもよく、好ましくは３〜１００［μm］である。フィルム状接着剤の厚さは、押圧する力の大きさ等に応じて定めることができる。また、たとえばエイブルスティック（株）製のエイブルボンド３４２−３等の接着剤を接着面にパターン印刷することにより塗布するようにしてもよい。この場合、塗布する接着剤の厚さは、好ましくは３〜１００［μm］である。
【００６０】
ベースプレート３０１をノズルプレートに対して力Ｆ１で押圧し、ホルダ４５０，４５１をノズルプレートに対して力Ｆ２で押圧する。力Ｆ１と力Ｆ２とは、同じとしてもよいし、異なるようにしてもよい。
【００６１】
このように、ホルダ４５０，４５１とベースプレート３０１とを別々に押圧するようにしたので、ホルダ４５０，４５１を押圧する工程に影響されることなく、ベースプレート３０１を押圧することができる。また、押圧する力の方向も独立して定めることができるので、ベースプレート３０１をノズルプレート３０３に対して正確な方向に押すことができる。
【００６２】
さらに、ベースプレート３０１を押圧する力Ｆ１は、突出部３５０に加えられる。ベースプレート３０１は、突出部３５０の部分で、ベースプレート３０１の厚みよりも厚くなっている。ベースプレート３０１の厚さの高さに対する比は、突出部３５０の部分で大きくなる。このため、ベースプレート３０１をノズルプレート３０３に対して押圧する方向を定めやすくなる。
【００６３】
また、突出部３５０の押圧される部分の面積は突出部３５０の無い部分に比べて大きくなるので、ベースプレート３０１の単位面積に加わる力を大きくすることなく、ベースプレート全体に大きな力を加えることができる。
【００６４】
さらに、突出部３５０の押圧される部分は、ベースプレート３０１のノズルプレート３０３と接着される端面と平行な平面である。このため、押圧する治具を平面にしておけば、突出部３５０と治具とが面接触することにより、治具とベースプレート３０１とが接触する位置を定めることができ、ベースプレート３０１がノズルプレート３０３に対して垂直となるようにベースプレート３０１の位置を定めることができる。さらに、治具で垂直な方向の力を突出部３５０に加えれば良く、ベースプレート３０１を正しい方向に保ったまま押圧することができる。
【００６５】
この結果、ベースプレート３０１および引出板３０５をノズルプレート３０３に確実に接着することができ、インク流路からインクが漏れるのを防止したラインヘッド１０１を製造することができる。
【００６６】
なお、図１に示すように、ここではラインヘッド１０１の横幅を用紙幅としているが、これには限られず、ある程度の長さを有した長尺化したヘッド全般に対して、本発明の適用は可能である。
【００６７】
また、図３および図４等に示すように、今回は、ベースプレート３０１の両面にインクチャネル等を設けたラインヘッド１０１を示したが、この構成に限定されるものではない。したがって、ベースプレート３０１の片面のみに流路やインクチャネルが設けられた構成のラインヘッドについても本発明の適用は可能である。
【００６８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内ですべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態の１つにおけるインクジェット記録ヘッドを利用したインクジェット記録装置１０の全体構成を示した図である。
【図２】 本実施の形態におけるインクジェット記録装置１０の動作制御を説明するための機能ブロック図である。
【図３】 本実施の形態におけるラインヘッド１０１の構成を説明するための一部分解斜視図である。
【図４】 本実施の形態におけるラインヘッド１０１のノズルが配列する方向に対して垂直な面を示した断面図である。
【図５】 本実施の形態におけるラインヘッド１０１が備えるノズルプレート３０３の一部の平面図である。
【図６】 図５のＡ−Ａ線断面の一部を示す断面図である。
【図７】 本実施の形態におけるラインヘッド１０１がインクを飛翔する原理を説明するための図である。
【図８】 本実施の形態におけるラインヘッド１０１を製造する工程の流れを示すフロー図である。
【図９】 本実施の形態におけるラインヘッド１０１のベースプレート３０１と引出板３０５とを貼合せた状態の一部を示す斜視図である。
【図１０】 本実施の形態におけるラインヘッド１０１のホルダ４５０，４５１とベースプレート３０１との位置関係を示す図である。
【図１１】 図１０のＢ−Ｂ線断面を、ノズルプレート３０３を含めて示す断面図である。
【図１２】 本実施の形態におけるラインヘッド１０１の変形されたホルダ４５０Ａ，４５１Ａとベースプレート３０１との位置関係を示す図である。
【図１３】 本実施の形態におけるラインヘッド１０１を製造するための押圧工程を説明するための図である。
【符号の説明】
１０ インクジェット記録装置、１０１ ラインヘッド、１０３ インクパイプ、１０５ キャリッジベルト、１１３ 搬送ベルト、１１５ 吸着装置、２０１ メインコントローラ、２１５ ドライバコントローラ、２１７ ヘッドドライバ、３０１ ベースプレート、３０３ ノズルプレート、３０５ 引出板、３０７ インレットプレート、３０９ チャネルプレート、３１１ 圧電素子、３１５ フレキシブルケーブル、３５０ 突出部、４０１ 振動板、４５０，４５１ ホルダ、５０３ ボールプランジャ。
Claims (1)
- ベースプレートの少なくとも一方の面上に複数の薄板を重ねて接着し、複数のインク流路を形成するインク流路形成工程と、
前記インク流路形成工程により形成された複数のインク流路と連通し、前記複数のインク流路のそれぞれからインクを吐出するための複数のノズルをノズルプレートに形成するノズルプレート形成工程と、
前記ベースプレートを両側から挟むように保持するホルダーの第１の基準面に沿って前記ベースプレートが移動可能となるように、前記ベースプレートを前記第１の基準面に押し当てる第１基準面押圧工程と、
前記ホルダーの前記第１の基準面に交わる第２の基準面を前記ノズルプレートに接着するために、前記ホルダーを前記ベースプレートに押圧するホルダー押圧工程と、
接着された前記ベースプレートおよび前記ベースプレートに直接接着された薄板を、それらの接着面が前記ノズルプレートの前記複数のノズルが形成された面と交わるように、前記ノズルプレートに接着するために、前記ベースプレートを前記ノズルプレートに押圧するベースプレート押圧工程とを含み、
前記インク流路形成工程は、
前記ベースプレートとともに前記ノズルプレートに押圧する薄板を前記ベースプレートに接着する工程と、
前記複数の薄板のうち前記ベースプレートに直接接着されていない薄板は、該薄板の延長線が前記ノズルプレートと交わり、かつ前記ノズルプレートと接触しない所定の距離を隔てて重ねて接着する工程とを含む、インクジェット記録ヘッドの製造方法。
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