JP4655060B2 - 液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液体を吐出する液体吐出ヘッドの製造方法に関する。

特許文献１には、インク流路となる孔及び位置決め孔が形成された複数のプレート同士を接着剤で接着し、ノズルから圧力室を経てマニホールドに至るインク流路が内部に複数形成されたインクジェットヘッドの製造方法について記載されている。

このインクジェットヘッドの製造方法においては、プレートに形成された位置決め孔に位置決めピンを嵌合してプレートの位置決めを行った状態で、他のプレートが接着剤を介して順次積層され、リザーバとフロントエンドが形成される。そして、ノズルプレートに形成された位置決め孔とフロントエンドのカバープレートに形成された位置決め孔とに位置決めピンが嵌合され、フロントエンドとノズルプレートとを位置決めして接着され、流路ユニットが形成される。

この後、リザーバに形成された位置決め孔と、流路ユニットの積層方向に連なった位置決め孔及び貫通孔とに位置決めピンが挿入され、流路ユニットとリザーバとが位置決めされた状態で接着される。

特開２００５−２２１８３号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載の技術において、ノズルプレートに形成された位置決め孔とカバープレートに形成された位置決め孔とが同径であり、ノズルプレートの位置決め孔は位置決めピンが挿入できる程度の大きな直径を有している。

ところで、インクジェットヘッドは吐出不良などに陥るとパージ動作を行う。通常、パージ動作を行った後は、インクジェットヘッドの記録媒体と対向する面、すわなち、ノズルプレートのインク吐出面に、パージ動作によってノズルから吐出されたインク滴が付着しているので、ワイパーなどでインク吐出面を払拭する。このとき、ノズルプレートに比較的大きな直径の位置決め孔が形成されていると、ワイパーで掻き寄せられたインクが位置決め孔に侵入しやすくなる。さらに、この位置決め孔は、カバープレートの位置決め孔及び他のプレートの貫通孔などと連なっているので、この孔が連なった部分に多量のインクが侵入し溜まる。このように、孔が連なった部分にインクが溜まり、且つ、ノズルプレートの位置決め孔が大きいと、印刷中に、ノズルプレートの位置決め孔から不意にインクが滴下し記録媒体を汚す。

そこで、本発明の目的は、液体の侵入を抑制するとともに複数の位置決め孔が連なった部分に溜まった液体を滴下しにくくすることが可能な液体吐出ヘッドの製造方法を提供することである。

本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、複数のノズル孔が形成されたノズルプレートを含む一方向に長尺な複数のプレートが、前記ノズルプレートを最も外側に配置して互いに積層されることによって構成された液体吐出ヘッドの製造方法において、前記ノズルプレート以外の前記複数のプレートの前記一方向の両端部に、中心が前記複数のプレートの積層方向に関して互いに重なる位置決め孔をそれぞれ形成する位置決め孔形成工程と、前記ノズルプレートの前記一方向の両端部に、複数の前記位置決め孔のうち最も大きい直径より小さい直径を有する孔を互いに重ならないようにそれぞれ３以上形成する孔形成工程と、前記孔のそれぞれと前記位置決め孔とが連通するとともに、前記３以上の孔の中心を結ぶ複数の線分によって形成されたｎ（ｎ：３以上の自然数）角形の重心と前記位置決め孔の中心とが重なるように、前記ノズルプレートと前記プレートとを積層する積層工程とを備えている。

これにより、ノズルプレートとこれ以外の複数のプレートとを位置決めして積層することが可能になるとともに、３以上の孔は比較的小さな孔になるので、これら孔を介して連通した位置決め孔に液体が侵入しにくくなり、且つ、複数の位置決め孔が連なった部分に溜まった液体が当該３以上の孔から滴下しにくくなる。また、複数のプレートが一方向に長尺であっても、ノズルプレートとこれ以外の複数のプレートとを確実に位置決めすることができる。

また、本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、別の観点では、複数のノズル孔が形成されたノズルプレートを含む一方向に長尺な複数のプレートが、前記ノズルプレートを最も外側に配置して互いに積層されることによって構成された液体吐出ヘッドの製造方法において、前記ノズルプレート以外の前記複数のプレートの前記一方向の両端部に、中心が前記複数のプレートの積層方向に関して互いに重なる位置決め孔をそれぞれ形成する位置決め孔形成工程と、前記ノズルプレートの前記一方向の両端部に、複数の前記位置決め孔のうち最も大きい直径より小さい直径を有する孔を互いに重ならないように２つ形成する孔形成工程と、前記孔のそれぞれと前記位置決め孔とが連通するとともに、前記２つの孔の中心を結ぶ線分の中点と前記位置決め孔の中心とが重なるように、前記ノズルプレートと前記プレートとを積層する積層工程とを備えている。

これにより、ノズルプレートとこれ以外の複数のプレートとを位置決めして積層することが可能になるとともに、２つの孔は比較的小さな孔になるので、これら孔を介して連通した位置決め孔に液体が侵入しにくくなり、且つ、複数の位置決め孔が連なった部分に溜まった液体が当該２つの孔から滴下しにくくなる。また、複数のプレートが一方向に長尺であっても、ノズルプレートとこれ以外の複数のプレートとを確実に位置決めすることができる。

本発明において、前記孔が、前記位置決め孔のうち最も大きい直径の√３／２倍未満の直径を有していることが好ましい。
本発明においては、前記孔形成工程において、平面視で、前記孔の中心と前記位置決め孔の中心とを結ぶ線分が同じ角度を介して隣接するように、前記ノズルプレートに前記３以上の孔が形成されることが好ましい。
本発明において、前記積層工程は、前記プレートを支持する支持面を有し、前記プレートが前記支持面に載置される載置位置と前記プレートが別の前記プレートに積層される積層位置との間において前記支持面を移動させることが可能なプレート移動機構と、前記プレートの両端部にそれぞれ形成された前記位置決め孔及び前記３以上の孔又は前記２つの孔を撮像する撮像手段と、前記支持面が移動するように前記プレート移動機構を制御する制御手段とを含む積層装置を用いて行われ、前記積層工程において、前記撮像手段が撮像した撮像画像に基づいて、配置の基準位置に前記位置決め孔の中心と前記ｎ角形の重心又は前記２つの孔の中心を結ぶ線分の中点とが一致するように、前記支持面を移動させることが好ましい。
本発明においては、前記孔形成工程において、前記一方向に関して、一方端側の前記２つの孔の並びの方向と、他方端側の前記２つの孔の並びの方向とが互いに直交するように、前記孔が前記ノズルプレートに形成されることが好ましい。これにより、さらに配置の位置精度が向上する。
本発明においては、前記撮像手段は、前記載置位置において前記支持面に載置された前記プレートの前記一方向の両端部と対向する位置にそれぞれ固定された２つのカメラを有しており、前記カメラの光軸が、前記配置の基準位置であることが好ましい。

また、本発明において、前記孔形成工程において、前記孔の直径が、前記ノズル孔の直径と同じに形成されることが好ましい。これにより、孔が非常に小さな孔になるので、孔を介して連通した位置決め孔に液体がより一層侵入しにくくなり、且つ、複数の位置決め孔が連なった部分に溜まった液体が当該孔からほとんど滴下しなくなる。また、同じ加工機を用いて同じ工程で、ノズル孔と孔とをノズルプレートに形成することができる。そのため、ノズルプレートを作製する工程を短縮することが可能になるとともに、別工程で孔を形成するよりも、孔の位置精度が高くなる。
また、本発明において、前記孔形成工程において、前記積層工程で前記孔の中心が前記位置決め孔の外形線と重なる位置に配置されるように、前記ノズルプレートに複数の前記孔が形成されることが好ましい。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の第１実施形態によるインクジェットヘッドの概略斜視図である。図２は、インクジェットヘッドの平面図である。図３は、図２の一点鎖線で囲まれた領域の拡大平面図である。図３では、説明の都合上、本来アクチュエータユニット２１の陰になって見ることができないノズル８、圧力室１０及びアパーチャ１２が実線で示されている。

図１に示すように、インクジェットヘッド１は、主走査方向（一方向）に細長い略直方体形状を有している。インクジェットヘッド１は、インク流路が形成された流路ユニット４と、流路ユニット４の上面に接着された４つのアクチュエータユニット２１とを有している。これら流路ユニット４及びアクチュエータユニット２１は共に、複数のプレートを積層して互いに接着させた積層構造を有している。

図２及び図３に示すように、流路ユニット４には、圧力室群９を構成する多数の圧力室１０や多数のノズル（ノズル孔）８が形成されている。流路ユニット４の上面には、４つの台形のアクチュエータユニット２１が千鳥状になって２列に配列されている。各アクチュエータユニット２１は、その平行対向辺（上辺及び下辺）が流路ユニット４の長手方向（主走査方向）に沿うように配置されている。また、隣接するアクチュエータユニット２１の斜辺同士が、流路ユニット４の幅方向（副走査方向）にオーバーラップしている。

アクチュエータユニット２１が接着される流路ユニット４の上面は、図３に示すように、ノズル８にそれぞれ連通した圧力室１０がマトリクス状に複数配列されている。１つのアクチュエータユニット２１の接着領域に対応して、これらの圧力室１０が集合し１つの圧力室群９を構成している。また、圧力室群９に対向する流路ユニット４の下面では、圧力室１０に連通するノズル８もマトリクス状に多数配列されて、１つの圧力室群９に対応した１つのインク吐出領域を形成している。

流路ユニット４内には、図３において破線で示すように、共通インク室であるマニホールド流路５及びその分岐流路である副マニホールド流路５ａが形成されている。１つのインク吐出領域に対応して４本の副マニホールド流路５ａが流路ユニット４の長手方向に延在している。流路ユニット４の上面に設けられているマニホールド流路５の開口部５ｂは、アクチュエータユニット２１を避けるように複数形成されており、それぞれが図示しないインク供給路と接合されている。そして、図示しないインクタンクからインク供給路を介してインクが供給され、マニホールド流路５及び副マニホールド流路５ａにインクが分配されるようになっている。

流路ユニット４の長手方向の両端部には、流路ユニット４を構成する複数のプレート２２〜２９（図４参照）にそれぞれ形成された孔（後述する）が積層方向に連なって形成された貫通部２がそれぞれ形成されている。

次に、インクジェットヘッド１の断面構造について説明する。図４は、図３のIV−IV線における部分断面図である。図５は、インクジェットヘッドの分解斜視図である。図４に示すように、ノズル８は、圧力室１０及びアパーチャ１２を介して副マニホールド流路５ａと連通している。そして、インクジェットヘッド１には、副マニホールド流路５ａの出口からアパーチャ１２、圧力室１０を経てノズル８に至る個別インク流路３２が圧力室１０ごとに形成されている。

図４に示すように、インクジェットヘッド１は、流路ユニット４とアクチュエータユニット２１とが貼り合わされたものである。そして、流路ユニット４は、上から、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及びノズルプレート２９が積層された積層構造を有している。

アクチュエータユニット２１は、後で詳述するように、４枚の圧電シート４１〜４４（図７（ａ）参照）が積層され且つ電極が配されている。そのうちの最上層だけが電界印加時に電歪特性を示す活性層となる部分を有し、残り３層が非活性層とされたものである。なお、活性層を有する層数は、要求されるアクチュエータユニット２１の変位量に応じて適宜決められるものであり、本実施形態のように１層に限るものではない。例えば、より大きな変位が必要であれば、活性層を有する層を増やせばよい。

図４及び図５に示すように、キャビティプレート２２は、圧力室１０となるほぼ菱形の孔が多数形成されている。さらに、貫通部２の一部となる孔（位置決め孔）２ａが長手方向両端部にそれぞれ形成された金属プレートである。ベースプレート２３は、各圧力室１０とこれに対応するアパーチャ１２とを連通させるための連通孔及び各圧力室１０とこれに対応するノズル８とを連通させるための連通孔が多数形成されている。さらに、貫通部２の一部となる孔（位置決め孔）２ｂが長手方向両端部にそれぞれ形成された金属プレートである。

アパーチャプレート２４は、各アパーチャ１２となる孔及び各圧力室１０とこれに対応するノズル８とを連通させるための連通孔が多数形成されている。さらに、貫通部２の一部となる孔（位置決め孔）２ｃが長手方向両端部にそれぞれ形成された金属プレートである。サプライプレート２５は、各アパーチャ１２と副マニホールド流路５ａとを連通させるための連通孔及び各圧力室１０とこれに対応するノズル８とを連通させるための連通孔が多数形成されている。さらに、貫通部２の一部となる孔（位置決め孔）２ｄが長手方向両端部にそれぞれ形成された金属プレートである。

マニホールドプレート２６、２７、２８は、副マニホールド流路５ａとなる孔及び各圧力室１０とこれに対応するノズル８とを連通させるための多数の連通孔が形成されている。さらに、貫通部２の一部となる孔（位置決め孔）２ｅ〜２ｇが長手方向両端部にそれぞれ形成された金属プレートである。

ノズルプレート２９は、ノズル８が多数形成され且つ貫通部２の一部となる３つの孔３ａ〜３ｃが長手方向両端部にそれぞれ形成された金属プレートである。なお、ノズルプレート２９の下面（すなわち、インク吐出面となる流路ユニット４の底面）２９ａには、撥水性を有する撥水膜（不図示）が形成されている。

これら８枚の金属プレートは、図４に示すような個別インク流路３２が形成されるように、互いに位置合わせして積層される。この個別インク流路３２は、圧力室１０を最上部として、全体的に上に凸の弓なり形状をした流路であり、この圧力室１０を挟んで２つの流路から構成されている。このうち、一方の流路は、副マニホールド流路５ａの上側縁部から上方に向かい、アパーチャ１２で一旦水平に延在した後、圧力室１０の一方端に至る流路である。また、他方の流路は、圧力室１０の他方端から離れるようにして斜め下方に向かい、その後垂直下方にノズル８へと至る流路である。これによって、ノズル８への滑らかなインク供給が可能となっている。

図６（ａ）は流路ユニット４を下方から見たときの部分拡大平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のVI−VI線に沿った部分断面図である。図６に示すように、流路ユニット４を構成する８枚のプレート２２〜２９のうち、ノズルプレート２９を除くプレート２２〜２８は、当該プレート２２〜２８に形成された孔２ａ〜２ｇの各中心Ｃが積層方向（図６（ａ）中紙面垂直方向であって図６（ｂ）中上下方向）に関して互いに重なって配置されように、積層されている。本実施形態においては、孔２ａ〜２ｇは、ともに直径が同じで約１．５ｍｍとなっているが、互いに異なる直径及び一部の孔だけ異なる直径を有していてもよい。

ノズルプレート２９に形成された同径の３つの孔３ａ〜３ｃは、図６（ａ）に示すように、互いに重なった孔２ａ〜２ｇの外形線上に、その中心が位置するように配置されている。また、３つの孔３ａ〜３ｃは、各孔３ａ〜３ｃの中心と中心Ｃとを結ぶ３つの線分（不図示）において隣接する線分同士の角度がともに１２０°となるように配置されている。換言すると、３つの孔３ａ〜３ｃの各中心同士を結ぶ３つの線分（図６（ａ）中２点鎖線で示す線）Ｌ１〜Ｌ３によってかたどる三角形が正三角形をなすように、３つの孔３ａ〜３ｃが配置されている。

そして、３つの線分Ｌ１〜Ｌ３がなす三角形の重心Ｇと、中心Ｃとが積層方向に関して互いに重なって配置されるように、流路ユニット４を構成する８枚のプレート２２〜２９が積層されている。

３つの孔３ａ〜３ｃは、その直径がノズル８の直径と同じであり、本実施形態においては約２０μｍとなっている。そして、３つの孔３ａ〜３ｃの直径は、どの孔２ａ〜２ｇよりも小さい。本実施形態において、３つの孔３ａ〜３ｃは、孔２ａ〜２ｇよりも大幅に小さい直径を有しているが、孔２ａ〜２ｇのうち最も大きい直径の√３／２倍未満であればよい。

図６（ａ）に示すように、孔２ａ〜２ｇの半径である線分ｒと、孔３ｂの中心と線分Ｌ１の中点とを結ぶ線分（線分Ｌ１の半分の線分）ｊと、中心Ｃと線分Ｌ１の中点とを結ぶ線分ｋとがなす直角三角形を仮想すると、線分ｒ，線分ｊ，線分ｋの比が２：√３：１となる。これより、線分ｊは、線分ｒに対して√３／２倍となる。線分ｒは、孔２ａ〜２ｇの半径であるため、線分ｊの長さは孔２ａ〜２ｇの直径に対してちょうど√３／４倍となる。

仮に、３つの孔３ａ〜３ｃの直径が線分ｊの２倍の長さ（孔２ａ〜２ｇの直径に対してちょうど√３／２倍の長さ）及びそれ以上の長さを有し且つその中心が孔２ａ〜２ｇの外形線上にあると、３つの孔３ａ〜３ｃが互いに接して繋がった状態となる。このため、３つの孔３ａ〜３ｃからインクが侵入しやすくなるとともに、孔２ａ〜２ｇに溜まったインクが３つの孔３ａ〜３ｃから滴下しやすくなる。

一方、３つの孔３ａ〜３ｃの直径が上述のように孔２ａ〜２ｇのうち最も大きい直径の√３／２倍未満であると、３つの孔３ａ〜３ｃが互い接しないので３つの孔同士が繋がらなくなる。そのため、３つの孔からインクが侵入しにくくなるとともに、孔２ａ〜２ｇに溜まったインクが３つの孔３ａ〜３ｃから滴下しにくくなる。

次に、アクチュエータユニット２１の構成について説明する。図７（ａ）は、アクチュエータユニット２１と圧力室１０との部分拡大断面図であり、図７（ｂ）はアクチュエータユニット２１の表面に形成された個別電極の形状を示す平面図である。

図７（ａ）に示すように、アクチュエータユニット２１は、それぞれの厚みが１５μｍ程度で同じになるように形成された４枚の圧電シート４１〜４４を含んでいる。これら圧電シート４１〜４４は、１つの圧力室群９を構成する多数の圧力室１０に跨って配置されるように連続した層状の平板（連続平板層）となっている。このように、圧電シート４１〜４４が多数の圧力室１０に跨って配置されることで、例えば、スクリーン印刷技術を用いることにより圧電シート４１上に個別電極３５を高密度に配置することが可能となっている。そのため、個別電極３５に対応する位置に形成される圧力室１０をも高密度に配置することが可能となって、高解像度画像の印刷ができるようになる。圧電シート４１〜４４は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミック材料からなるものである。

個別電極３５は、図７（ｂ）に示すように、図３に示した圧力室１０とほぼ相似である略菱形の平面形状を有している。その厚みは、略１μｍである。個別電極３５における一方の鋭角部は延出され、その先端には、略１６０μｍの径を有する円形のランド３６が設けられている。ランド３６は、例えば、ガラスフリットを含む金からなり、図７（ａ）に示すように、個別電極３５における延出部表面上に形成されている。

共通電極３４は、上下から圧電シート４１，４２に挟まれて配置され、図示しない領域において接地されている。これにより、共通電極３４は、すべての圧力室１０に対応する領域において等しくグランド電位に保たれている。また、個別電極３５は、フレキシブルフラット配線板（不図示）の独立したリード線とランド３６を介してそれぞれ電気的に接続されるため、駆動信号に対応して各圧力室１０の電位を選択的に制御することができるようになっている。

ここで、アクチュエータユニット２１の動作について述べる。アクチュエータユニット２１においては、４枚の圧電シート４１〜４４のうち圧電シート４１だけが個別電極３５から共通電極３４に向かう方向に分極されている。フレキシブルフラット配線板を介して駆動信号を与えることによって、個別電極３５を正の所定電位とすると、圧電シート４１のうち個別電極３５と対向する領域（活性領域）が圧電横効果のために分極方向と直角方向に縮む。その他の圧電シート４２〜４４は、電界が印加されないので自発的には縮まない。したがって、圧電シート４１〜４４において活性領域と対向する部分には、全体として、圧力室１０側に凸となるユニモルフ変形が生じる。すると、圧力室１０の容積が低下してインクの圧力が上昇し、図４に示したノズル８からインクが吐出される。その後、個別電極３５がグランド電位に戻ると、圧電シート４１〜４４は元の形状に戻って圧力室１０も元の容積に戻る。そのため、副マニホールド流路５ａから個別インク流路３２へとインクが吸い込まれる。

他の駆動方法としては、予め個別電極３５に正電位を与えておき、吐出要求があるごとに一旦個別電極３５をグランド電位とし、その後所定のタイミングにて再び個別電極３５を正電位とする方法もある。この場合、個別電極３５がグランド電位となるタイミングで圧電シート４１〜４４が元の状態に戻る。このとき、圧力室１０の容積は初期状態（予め電圧が印加された状態）と比較して増加し、副マニホールド流路５ａから個別インク流路３２へとインクが吸い込まれる。その後、再び個別電極３５に正電位が与えられると、上述の駆動方法と同様に活性領域と対向する部分が圧力室１０側に凸となるように変形し、圧力室１０の容積低下によりインクの圧力が上昇し、ノズル８からインクが吐出される。

続いて、流路ユニット４を構成する８枚のプレート２２〜２９を積層するための積層装置について説明する。図８は、プレート２２〜２９を積層する積層装置５０の概略構成図である。積層装置５０は、図８に示すように、プレートを支持する台５１と、台５１を移動させるスライダ５２と、２つのカメラ５３と、吸着装置５４と、制御装置５７とを含んでいる。

台５１は、個別インク流路３２を構成する孔、孔２ａ〜２ｇ及び３つの孔３ａ〜３ｃが形成されたプレート２２〜２９を１枚ずつ水平に支持可能な支持面５１ａを有している。スライダ５２は、制御装置５７と接続されており、制御装置５７の制御によって図８中左右方向（プレート２２〜２９の長手方向と平行な方向であってここではＸ方向とする）、及び、図８中紙面垂直方向（プレート２２〜２９の短手方向と平行な方向であってここではＹ方向とする）に台５１を水平に移動させる水平移動機構（不図示）を有している。また、スライダ５２は、制御装置５７の制御によって支持面５１ａの面内においてプレートを回転させる回転機構も有している。

２つのカメラ５３は、支持面５１ａに載置された各プレート２２〜２９の長手方向両端部と対向する位置にそれぞれ固定されており、孔２ａ〜２ｇ、３ａ〜３ｃを撮像することが可能になっている。また、カメラ５３は、制御装置５７と接続されており、孔２ａ〜２ｇ、３ａ〜３ｃを撮像することで得られた画像を制御装置５７に送る。

制御装置５７は、カメラ５３から送られた画像に基づいて、カメラ５３の光軸と孔２ａ〜２ｇの中心Ｃとを一致させるための移動距離を算出、及び、カメラ５３の光軸と３つの孔３ａ〜３ｃがなす三角形の重心Ｇとを一致させるための移動距離を算出するための処理を行う。そして、算出された移動距離に基づいて、制御装置５７がスライダ５２を制御して台５１を動かし、カメラ５３の光軸と、孔２ａ〜２ｇの中心Ｃ及び３つの孔３ａ〜３ｃがなす三角形の重心Ｇとを一致させる。

吸着装置５４は、プレートを吸着可能な吸着部５５と、吸着部５５を図８中上下方向（矢印Ｂ方向）に昇降可能な昇降装置５６とを有している。吸着部５５は、図８に示すように、各カメラ５３の光軸から所定距離Ｔだけ離れた位置に位置決め位置Ｓを有している。

次に、上述の積層装置５０を用いて８枚のプレート２２〜２９を積層させて流路ユニット４を製造する方法について以下に説明する。まず、複数のノズル８及び孔３ａ〜３ｃが形成されたノズルプレート２９を、図８に示すように、支持面５１ａ上に載置する。このとき、ノズルプレート２９のインク吐出面２９ａとは反対側の面と、支持面５１ａとを当接させる。つまり、インク吐出面２９ａが上方を向いてカメラ５３と対向した状態となる。

次に、各カメラ５３で支持面５１ａ上に載置されたノズルプレート２９の３つの孔３ａ〜３ｃをそれぞれ撮像する。そして、撮像して得られた画像を基に、制御装置５７が、線分Ｌ１〜Ｌ３がなす三角形を想定しそこから重心Ｇを求め、重心Ｇがカメラ５３の光軸と一致する移動距離を算出する。

次に、制御装置５７が算出した移動距離に基づいてスライダ５２を制御し、ノズルプレート２９の長手方向両端部の三角形の重心Ｇと、カメラ５３の光軸とをそれぞれ一致させるように、台５１をＸ及びＹ方向に移動、及び、所定角度だけ回転させる。

次に、スライダ５２を図中矢印Ａ方向に所定距離Ｔだけ移動させ、図８中２点鎖線で示すように、ノズルプレート２９と吸着部５５とを対向させる。このとき、吸着部５５の位置決め位置Ｓは、カメラ５３の光軸と所定距離Ｔだけ離れた位置に存在しているので、ノズルプレート２９の長手方向両端部にそれぞれ形成された３つの孔３ａ〜３ｃがなす三角形の重心Ｇと、位置決め位置Ｓとが一致した状態で、ノズルプレート２９と吸着部５５とが対向する。

次に、昇降装置５６を駆動して吸着部５５を下方に移動させ、図８中２点鎖線で示すように、吸着部５５とノズルプレート２９とを当接させて、吸着部５５にノズルプレート２９を吸着させる。このとき、上述のように、位置決め位置Ｓと三角形の重心Ｇとがちょうど一致した状態で、ノズルプレート２９が吸着部５５に吸着される。

次に、昇降装置５６を駆動して吸着部５５を上方に移動させ、台５１からノズルプレート２９を離隔させる。そして、ノズルプレート２９が台５１から離隔したときに、台５１がカメラ５３と対向する元の位置に戻るように、スライダ５２を移動させる。

次に、個別インク流路３２の一部が形成されたマニホールドプレート２８を支持面５１ａ上に載置する。このとき、流路ユニット４において、マニホールドプレート２８のマニホールドプレート２７側の面と、支持面５１ａとを当接させる。また、このときには、マニホールドプレートのノズルプレート２９側の面には、ノズルプレート２９と接着するための接着層が形成されている。

次に、各カメラ５３で支持面５１ａ上に載置されたマニホールドプレート２８の孔２ｇをそれぞれ撮像する。そして、撮像して得られた画像を基に、制御装置５７が孔２ｇの中心Ｃを求め、中心Ｃがカメラ５３の光軸と一致する移動距離を算出する。

次に、制御装置５７が算出した移動距離に基づいてスライダ５２を制御し、マニホールドプレート２８の長手方向両端部の孔２ｇの中心Ｃと、カメラ５３の光軸とをそれぞれ一致させるように、台５１をＸ及びＹ方向に移動、及び、所定角度だけ回転させる。

次に、スライダ５２を図中矢印Ａ方向に所定距離Ｔだけ移動させ、ノズルプレート２９とマニホールドプレート２８とを対向させる。このときも、マニホールドプレート２８の長手方向両端部にそれぞれ形成された孔２ｇの中心Ｃと、位置決め位置Ｓとが一致した状態で、ノズルプレート２９とマニホールドプレート２８とが対向する。つまり、ノズルプレート２９の３つの孔３ａ〜３ｃがなす三角形の重心Ｇと、孔２ｇの中心Ｃとがちょうど積層方向に関して重なり、ノズルプレート２９とマニホールドプレート２８とが位置決めされた状態となる。

次に、昇降装置５６を駆動して吸着部５５を下方に移動させ、ノズルプレート２９とマニホールドプレート２８とを当接させる。このとき、マニホールドプレート２８には接着層が形成されているので、マニホールドプレート２８とノズルプレート２９とが位置決めされた状態で接着層を介して接着される。

次に、昇降装置５６を駆動して吸着部５５を上方に移動させ、台５１からマニホールドプレート２８を離隔させる。そして、マニホールドプレート２８が台５１から離隔したときに、台５１がカメラ５３と対向する元の位置に戻るように、スライダ５２を移動させる。そして、マニホールドプレート２８の手順と同様に、他のプレート２２〜２７を吸着部５５側に位置決めされた状態で積層させていき、流路ユニット４の前躯体を形成する。その後、この前躯体を加圧しつつ加熱することで、流路ユニット４の製造が完了する。

以上のような第１実施形態によるインクジェットヘッド１によると、ノズルプレート２９に３つの孔３ａ〜３ｃが形成されていることで、ノズルプレート２９とこれ以外の７枚のプレート２２〜２８とを位置決めして積層することが可能になるとともに、３つの孔３ａ〜３ｃは比較的小さな孔となるので、これら孔３ａ〜３ｃを介して貫通部２側にインクが侵入しにくくなり、且つ、貫通部２に溜まったインクが当該３つの孔３ａ〜３ｃから滴下しにくくなる。

また、流路ユニット４を構成する８枚のプレート２２〜２９の長手方向両端部に、位置決め孔となる３つの孔３ａ〜３ｃ及び孔２ａ〜２ｇがそれぞれ形成されているので、位置決め箇所が２点となり且つその２点がプレート内において比較的離れた位置に存在する。そのため、８枚のプレート２２〜２９が長尺であっても、互いに確実な位置決めをすることができる。

また、３つの孔３ａ〜３ｃがノズル８の直径と同じであるため、孔３ａ〜３ｃが非常に小さな孔となる。そのため、貫通部２側にインクがより一層侵入しにくくなり、且つ、貫通部２に溜まったインクが孔３ａ〜３ｃからほとんど滴下しなくなる。また、ノズルプレート２９にノズル８を形成するときに、同工程で同じ加工機を用いて、３つの孔３ａ〜３ｃも形成することができる。そのため、３つの孔３ａ〜３ｃを形成するための別の工程及び別の加工機を必要とせず、ノズルプレート２９を作製する工程を短縮することが可能になる。加えて、ノズルプレート２９を別の加工機に置き換えする必要もなくなるので、ノズルプレート２９の加工機に対する位置ずれによって生じる３つの孔３ａ〜３ｃとノズル８との間の位置精度の低下がなくなる。言い替えると、同工程において同じ加工機を用いることが可能になると、ノズル８と３つの孔３ａ〜３ｃとの間の位置精度が高くなる。

続いて、本発明の第２実施形態によるインクジェットヘッドについて、図９を参照しつつ以下に説明する。図９（ａ）は本発明の第２実施形態によるインクジェットヘッドの流路ユニット２０４を下方から見たときの部分拡大平面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のIX−IX線に沿った部分断面図である。本実施形態のインクジェットヘッドは、流路ユニット２０４のノズルプレート２２９に位置決め孔となる孔２０３ａ，２０３ｂが長手方向両端部に２つずつ形成されているだけで、これ以外は第１実施形態のノズルプレート２９と同様の構成を有している。第１実施形態と同様なものは、同符号で示し説明を省略する。

本実施形態におけるノズルプレート２２９の長手方向両端部には、図９に示すように、同径の２つの孔２０３ａ，２０３ｂがそれぞれ形成されている。２つの孔２０３ａ，２０３ｂは、図９（ａ）に示すように、互いに重なった孔２ａ〜２ｇの外形線上に、その中心が位置するように配置されている。また、２つの孔２０３ａ，２０３ｂは、各孔２０３ａ，２０３ｂの中心を結ぶ線分Ｍが孔２ａ〜２ｇの中心Ｃを通るように配置されている。つまり、線分Ｍは、孔２ａ〜２ｇの直径と同じ長さを有しており、その中点Ｈが積層方向に関して中心Ｃと重なって配置されている。

２つの孔２０３ａ，２０３ｂは、第１実施形態の３つの孔３ａ〜３ｃと同様に、その直径がノズル８と同じであり、どの孔２ａ〜２ｇよりも小さい。２つの孔２０３ａ，２０３ｂの形成方法も、第１実施形態と同様に、ノズル８と同工程及び同じ加工機を用いている。本実施形態において、２つの孔２０３ａ，２０３ｂは、孔２ａ〜２ｇよりも大幅に小さい直径を有しているが、孔２ａ〜２ｇのうち最も大きい直径よりも小さければよい。

仮に、２つの孔２０３ａ，２０３ｂの直径が線分Ｍと同じ長さ及びそれ以上の長さを有し且つその中心が孔２ａ〜２ｇの外形線上にあると、２つの孔２０３ａ，２０３ｂが互いに接して繋がった状態となる。このため、２つの孔２０３ａ，２０３ｂから貫通部２０２側にインクが侵入しやすくなるとともに、貫通部２０２に溜まったインクが２つの孔２０３ａ，２０３ｂから滴下しやすくなる。

一方、２つの孔２０３ａ，２０３ｂの直径が上述のように孔２ａ〜２ｇのうち最も大きい直径より小さければ、２つの孔２０３ａ，２０３ｂが互い接しないので２つの孔同士が繋がらなくなる。そのため、２つの孔２０３ａ，２０３ｂからインクが侵入しにくくなるとともに、貫通部２０２に溜まったインクが２つの孔２０３ａ，２０３ｂから滴下しにくくなる。

また、本実施形態における流路ユニット２０４も第１実施形態とほぼ同じ方法で積層することが可能である。つまり、ノズルプレート２２９の２つの孔２０３ａ，２０３ｂの中心を結ぶ線分Ｍの中点Ｈとカメラ５３の光軸とが一致する移動距離を制御装置５７で算出し、その移動距離に基づいて、スライダ５２をＸ及びＹ方向に移動、及び、所定角度だけ回転させる。この後、第１実施形態と同様な方法でノズルプレート２２９の線分Ｍの中点Ｈと位置決め位置Ｓとが一致した状態で、ノズルプレート２２９を吸着部５５に吸着させる。そして、ノズルプレート２２９の線分Ｍの中点Ｈと、他のプレート２２〜２８の孔２ａ〜２ｇの中心Ｃとを一致させつつ、ノズルプレート２２９に他のプレート２２〜２８を順次積層させることで、流路ユニット２０４の前躯体が完成する。その後、この前躯体を加圧しつつ加熱することで、流路ユニット２０４の製造が完了する。

なお、本実施形態では、ノズルプレート２２９において、一方端側の孔２０３ａ，２０３ｂの並び方向と、他方端側の孔２０３ａ，２０３ｂの並び方向が互いに直交する方向であってもよい。例えば、孔２０３ａ，２０３ｂが、一方端側では孔２ａ〜２ｇの中心Ｃを通り、ノズルプレート２２９の幅方向（副走査方向）に平行な直線上に配置され、他方端側では孔２ａ〜２ｇの中心Ｃを通り、ノズルプレート２２９の長手方向（主走査方向）に平行な直線上に配置されている。これにより、一方端側では副走査方向の位置精度が向上し、他方端側では主走査方向の位置精度が向上するので、全体としてさらに配置の位置精度が向上する。

以上のように本実施形態におけるインクジェットヘッドにおいても、ノズルプレート２２９に２つの孔２０３ａ，２０３ｂが形成されていることで、ノズルプレート２２９とこれ以外の７枚のプレート２２〜２８とを位置決めして積層することが可能なるとともに、２つの孔２０３ａ，２０３ｂは比較的小さな孔となるので、これら孔２０３ａ，２０３ｂを介して連続孔２側にインクが侵入しにくくなり、且つ、連続孔２に溜まったインクが当該２つの孔２０３ａ，２０３ｂから滴下しにくくなる。なお、第１実施形態と同様なものについては同様な効果を得ることができる。

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、上述した各実施形態においては、ノズルプレート２９，２２９の長手方向両端部にそれぞれ形成された孔３ａ〜３ｃ、２０３ａ，２０３ｂが、２つ及び３つであるが、４以上の孔が形成されていてもよい。この場合、４以上の孔の中心同士を結ぶｎ（４以上の自然数）個の線分によってかたどられるｎ角形の重心と、孔２ａ〜２ｇの中心とを積層方向に関して重なっておればよい。また、ノズルプレート２９，２２９に形成された孔３ａ〜３ｃ、２０３ａ，２０３ｂ同士の径がそれぞれ異なっていてもよい。

また、上述の３つの孔３ａ〜３ｃ及び２つの孔２０３ａ，２０３ｂの中心が、孔２ａ〜２ｇの外形線上に存在しているが、孔３ａ〜３ｃ、２０３ａ，２０３ｂと孔２ａ〜２ｇとが連通するように互いに重なっており、且つ、孔３ａ〜３ｃ、２０３ａ，２０３ｂ同士が重なっていなければ、これら孔３ａ〜３ｃ、２０３ａ，２０３ｂの中心が、孔２ａ〜２ｇの外形線の内及び外側に存在していてもよい。

また、上述した各実施形態は、ノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドに本発明を適用した一例であるが、本発明を適用可能な対象はこのようなインクジェットヘッドに限られない。例えば、導電ペーストを吐出して基板上に微細な配線パターンを形成したり、あるいは、有機発光体を基板に吐出して高精細ディスプレイを形成したり、さらには、光学樹脂を基板に吐出して光導波路等の微小電子デバイスを形成するための、種々の液体吐出ヘッドに適用することができる。

本発明の第１実施形態によるインクジェットヘッドの概略斜視図である。 インクジェットヘッドの平面図である。 図２の一点鎖線で囲まれた領域の拡大平面図である。 図３のIV−IV線における部分断面図である。 インクジェットヘッドの分解斜視図である。 （ａ）は流路ユニットを下方から見たときの部分拡大平面図であり、（ｂ）は図６（ａ）のVI−VI線に沿った部分断面図である。 （ａ）は、アクチュエータユニットと圧力室との部分拡大断面図であり、（ｂ）はアクチュエータユニットの表面に形成された個別電極の形状を示す平面図である。 プレートを積層する積層装置の概略構成図である。 （ａ）は本発明の第２実施形態によるインクジェットヘッドの流路ユニットを下方から見たときの部分拡大平面図であり、（ｂ）は図９（ａ）のIX−IX線に沿った部分断面図である。

符号の説明

１ インクジェットヘッド（液体吐出ヘッド）
２ａ〜２ｇ 孔（位置決め孔）
３ａ〜３ｃ，２０３ａ，２０３ｂ 孔
８ ノズル（ノズル孔）
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
２６〜２８ マニホールドプレート
２９，２２９ ノズルプレート
Ｃ 中心
Ｇ 重心
Ｈ 中点
Ｌ１〜Ｌ３，Ｍ 線分

Claims (10)

1. 複数のノズル孔が形成されたノズルプレートを含む一方向に長尺な複数のプレートが、前記ノズルプレートを最も外側に配置して互いに積層されることによって構成された液体吐出ヘッドの製造方法において、
   前記ノズルプレート以外の前記複数のプレートの前記一方向の両端部に、中心が前記複数のプレートの積層方向に関して互いに重なる位置決め孔をそれぞれ形成する位置決め孔形成工程と、
   前記ノズルプレートの前記一方向の両端部に、複数の前記位置決め孔のうち最も大きい直径より小さい直径を有する孔を互いに重ならないようにそれぞれ３以上形成する孔形成工程と、
   前記孔のそれぞれと前記位置決め孔とが連通するとともに、前記３以上の孔の中心を結ぶ複数の線分によって形成されたｎ（ｎ：３以上の自然数）角形の重心と前記位置決め孔の中心とが重なるように、前記ノズルプレートと前記プレートとを積層する積層工程とを備えていることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
2. 前記孔が、前記位置決め孔のうち最も大きい直径の√３／２倍未満の直径を有していることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
3. 前記孔形成工程において、平面視で、前記孔の中心と前記位置決め孔の中心とを結ぶ線分が同じ角度を介して隣接するように、前記ノズルプレートに前記３以上の孔が形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
4. 前記積層工程は、前記プレートを支持する支持面を有し、前記プレートが前記支持面に載置される載置位置と前記プレートが別の前記プレートに積層される積層位置との間において前記支持面を移動させることが可能なプレート移動機構と、前記プレートの両端部にそれぞれ形成された前記位置決め孔及び前記３以上の孔を撮像する撮像手段と、前記支持面が移動するように前記プレート移動機構を制御する制御手段とを含む積層装置を用いて行われ、
   前記積層工程において、前記撮像手段が撮像した撮像画像に基づいて、配置の基準位置に前記位置決め孔の中心と前記ｎ角形の重心とが一致するように、前記支持面を移動させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
5. 複数のノズル孔が形成されたノズルプレートを含む一方向に長尺な複数のプレートが、前記ノズルプレートを最も外側に配置して互いに積層されることによって構成された液体吐出ヘッドの製造方法において、
   前記ノズルプレート以外の前記複数のプレートの前記一方向の両端部に、中心が前記複数のプレートの積層方向に関して互いに重なる位置決め孔をそれぞれ形成する位置決め孔形成工程と、
   前記ノズルプレートの前記一方向の両端部に、複数の前記位置決め孔のうち最も大きい直径より小さい直径を有する孔を互いに重ならないように２つ形成する孔形成工程と、
   前記孔のそれぞれと前記位置決め孔とが連通するとともに、前記２つの孔の中心を結ぶ線分の中点と前記位置決め孔の中心とが重なるように、前記ノズルプレートと前記プレートとを積層する積層工程とを備えていることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
6. 前記孔形成工程において、前記一方向に関して、一方端側の前記２つの孔の並びの方向と、他方端側の前記２つの孔の並びの方向とが互いに直交するように、前記孔が前記ノズルプレートに形成されることを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
7. 前記積層工程は、前記プレートを支持する支持面を有し、前記プレートが前記支持面に載置される載置位置と前記プレートが別の前記プレートに積層される積層位置との間において前記支持面を移動させることが可能なプレート移動機構と、前記プレートの両端部にそれぞれ形成された前記位置決め孔及び前記２つの孔を撮像する撮像手段と、前記支持面が移動するように前記プレート移動機構を制御する制御手段とを含む積層装置を用いて行われ、
   前記積層工程において、前記撮像手段が撮像した撮像画像に基づいて、配置の基準位置に前記位置決め孔の中心と前記２つの孔の中心を結ぶ線分の中点とが一致するように、前記支持面を移動させることを特徴とする請求項５又は６に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
8. 前記撮像手段は、前記載置位置において前記支持面に載置された前記プレートの前記一方向の両端部と対向する位置にそれぞれ固定された２つのカメラを有しており、
   前記カメラの光軸が、前記配置の基準位置であることを特徴とする請求項４又は７に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
9. 前記孔形成工程において、前記孔の直径が、前記ノズル孔の直径と同じに形成されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
10. 前記孔形成工程において、前記積層工程で前記孔の中心が前記位置決め孔の外形線と重なる位置に配置されるように、前記ノズルプレートに複数の前記孔が形成されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
    

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