JP4882083B2 - インクジェットヘッドの組み立て方法 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェットヘッドに関し、特に、ノズル等が備えられるキャビティユニットとアクチュエータとを位置合わせして積層するインクジェットヘッド及びその組み立て方法に関するものである。

先行技術のインクジェットヘッドとしては、例えば、本出願人が、特許文献１等に開示している圧電式インクジェットヘッドのような、複数個のノズル及び各ノズル毎の圧力室を備えたキャビティユニットと、前記各圧力室毎に形成された活性部を有するプレート型の圧電アクチュエータと、圧電アクチュエータに電力を供給するフレキシブルフラットケーブルとを備えた構造が知られている。

前記キャビティユニットは、ノズルが穿設されたノズルプレートや、圧力室が形成されたキャビティプレートや、共通インク室等のインク流通路が形成されたその他のプレートが積層されて接合されている。前記圧電アクチュエータは、個別電極が表面に形成された圧電シートと、隣接する複数の圧力室に共通するコモン電極が表面に形成された圧電シートとを積層して接合したもので、個別電極とコモン電極とで挟まれた圧電シートの領域が活性部として機能する。

そして、前記各圧力室に前記各活性部が対応するように圧電アクチュエータがキャビティユニットに重ね接合され、さらに前記圧電アクチュエータの各個別電極に選択的に電力を供給するようにフレキシブルフラットケーブルが重ね接合されていた。これにより、特定の活性部に電力を供給して伸縮させ、その伸縮で圧力室を変形させ、対応するノズルからインクを吐出させることができる。

このようなインクジェットヘッドでは、ノズルからの吐出性能に、前記活性部と圧力室とを正確に対応させて接合させることが大きく影響するので、前記圧電アクチュエータとキャビティユニットとの位置合わせには高い精度が必要である。

そこで、本出願人は、特許文献１に記載しているように、圧電アクチュエータの４隅に設けた検出部に基づいて画像処理装置により、焼成後の圧電アクチュエータの重心を正確に把握し、且つキャビティユニットの４隅に設けた検出部に基づいて画像処理装置でキャビティユニットの重心も把握し、これら重心同士を一致させるように、圧電アクチュエータとキャビティユニットとを相対的に移動させることで、正確な位置合わせを実現している。

ところで、通常、キャビティユニットはインク流通路等がエッチングで加工されるため、キャビティユニットを構成するプレートの素材は金属が多く、プレートの積層方向に光を透過することができない。そのため、本出願人は、検出部としてキャビティユニットの最上層のプレートに小さい開口を穿設して、これを検出部として利用していた。そして、検出部の開口に、その上方（背面側）から光を照射（落射光）して得られた像を画像処理装置で処理することで、開口の位置を認識していた。
特開２００３−１１２４２３号公報（図３、図８及び図９参照）

しかしながら、検出部としての開口は、反射光で認識することになるため、得られる像のコントラストが低い。また、キャビティユニットのプレートには、圧延条痕等の傷があり、開口の表面（背面側の面）に光を直接照射して検出を行うと、画像処理装置では前記傷等により開口の輪郭線を誤認識し易く、その結果、キャビティユニットの検出部の位置を正確に検出できないという問題があった。

本発明は、このような課題を解消し、アクチュエータとキャビティユニットとの位置合わせを高精度に行うために、キャビティユニットに設けられた検出部を正確に把握することのできるインクジェットヘッド及びその組み立て方法の提供を目的とするものである。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明におけるインクジェットヘッドの組み立て方法は、インクを吐出する複数のノズルと、このノズルに対応する複数の圧力室とが設けられたキャビティユニットと、このキャビティユニットに積層され、前記各圧力室内のインクに選択的に吐出圧力を与える複数の圧力発生部を各圧力室に対応して有するアクチュエータとからなるインクジェットヘッドの組み立て方法において、前記キャビティユニットには、前記圧力室と圧力発生部との位置合わせ用に、前記圧力室と一定の位置関係で形成されて、前記圧力室が形成された面側へそれと反対側から照射した光を透過する貫通孔を有し、前記貫通孔の一端である第１開口部は前記圧力室が形成された面に形成し、前記貫通孔の他端である第２開口部は前記光が照射する側に形成し、前記貫通孔の前記第２開口部は、前記ノズルが開口した面とほぼ同じ位置において光透過性の部材にて覆い、前記第１開口部の輪郭は、前記第２開口部の径よりも小さく形成され、且つ前記貫通孔の前記他端から前記第１開口部までの中途部の内周面は前記第２開口部の径と同一の筒状に形成し、前記光を前記圧力室が形成された面側へそれと反対側から照射して前記第１開口部を前記圧力室が形成された面側で撮像し、その撮像にもとづいて前記圧力室と圧力発生部とを位置合わせして前記キャビティユニットとアクチュエータとを積層することを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインクジェットヘッドの組み立て方法において、前記ノズルを有する光透過性の樹脂材料製のノズルプレートは、前記第２開口部を覆って、前記貫通孔を有するプレートに積層し、前記光を、前記ノズルプレートを通して前記第２開口部側から前記第１開口部側へ照射することを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のインクジェットヘッドの組み立て方法において、前記第１開口部は、前記キャビティユニットに複数個設け、その複数個の第１開口部の撮像により重心位置を求め、その重心位置にもとづいて前記圧力室と圧力発生部とを位置合わせすることを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によると、インクジェットヘッドの組み立て方法において、前記キャビティユニットには、前記圧力室と圧力発生部との位置合わせ用に、前記圧力室と一定の位置関係で形成されて、前記圧力室が形成された面側へそれと反対側から照射した光を透過する貫通孔を有し、前記貫通孔の一端である第１開口部は前記圧力室が形成された面に形成し、前記貫通孔の他端である第２開口部は前記光が照射する側に形成し、前記貫通孔の前記第２開口部は、前記ノズルが開口した面とほぼ同じ位置において光透過性の部材にて覆い、前記第１開口部の輪郭は、前記第２開口部の径よりも小さく形成され、且つ前記貫通孔の前記他端から前記第１開口部までの中途部の内周面は前記第２開口部の径と同一の筒状に形成し、前記光を前記圧力室が形成された面側へそれと反対側から照射して前記第１開口部を前記圧力室が形成された面側で撮像するから、圧力室側において、検出部を透過した光とその検出部の周囲とのコントラストが高くなり、キャビティユニットに傷等があっても、それに影響されることなく検出部を正確に検出することができる。そして、その撮像にもとづいて圧力室と圧力発生部とを正確に位置合わせしてキャビティユニットとアクチュエータとを積層することができる。

また、請求項１に記載の発明によると、前記第１開口部の輪郭が前記第２開口部の径よりも小さく形成され、且つ前記貫通孔の中途部の内周面は前記第２開口部の径と同一の筒状に形成したから、キャビティユニットが複数枚のプレートを積層する構造であっても、圧力室とは反対側から照射した光を途中で遮ることのなく開口に透過させることができる。

請求項２に記載の発明によると、請求項１に記載の発明の効果に加え、ノズルプレートを、光透過性の樹脂材料製とし、このノズルプレートは前記第２開口部を覆って、前記貫通孔を有するプレートに積層しているから、ノズルが開口した面に付着したインクや、ノズルからのインク吐出にともない発生したインクミストが、貫通孔をとおってアクチュエータ側に侵入することを防止できる。

請求項３に記載の発明によると、複数個の第１開口部の撮像により重心位置を求め、その重心位置にもとづいて前記圧力室と圧力発生部とを位置合わせすることができる。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は実施形態のインクジェットヘッドの分解斜視図、図２はキャビティユニットの分解斜視図、図３はキャビティユニットの一部分解斜視図、図４は圧電アクチュエータの一部切欠き分解斜視図、図５は個別電極を有する圧電シートとコモン電極を有する圧電シートとを第１の方向に揃えて並べて示す一部切欠き平面図、図６は個別電極とコモン電極とを積層方向に重ねて示す一部切欠き平面図、図７（ａ）はキャビティユニットの検出部を受像装置で観察した状態を説明する模式図、図７（ｂ）はキャビティユニットの検出部の検出状態を示す配置図、図８（ａ）は圧電アクチュエータの検出部を受像装置で観察した状態を説明する模式図、図８（ｂ）はキャビティユニットの検出部の検出状態を示す配置図、図９はキャビティユニットと圧電アクチュエータの位置合わせを説明する斜視図である。

実施形態のインクジェットヘッド１は、図示しないが、用紙の搬送方向（副走査方向、以下第２の方向またはＹ方向という）と直交する方向（主走査方向、以下第１の方向またはＸ方向という）に往復移動するキャリッジに搭載されたヘッドユニットに設けられ、そのヘッドユニットには、例えば、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のカラーインクがそれぞれ充填されたインクカートリッジが着脱可能に搭載されるか、または画像形成装置の本体に静置されたインクカートリッジから図示しない供給パイプ及びキャリッジに搭載されたダンパー室（図示せず）を介して各色のインクが供給されるように構成されている。

インクジェットヘッド１は、図１に示すように、前面（図１における下面）にＹ方向（第２の方向）に複数個のノズル１１ａ（図２参照）が列状に配置され、且つそのノズル列がＸ方向に適宜間隔で複数列（実施形態では５列）を備えたキャビティユニット１０と、その上面に対して接着剤または接着シートを介して接着し積層されるプレート型の圧電アクチュエータ１２と、その背面（上面）に外部機器との電気的接続のために重ね接合された配線基板の１例としてのフレキシブルフラットケーブル４０とにより構成されている。

キャビティユニット１０は図２に示すように構成されている。すなわち、下層から順にノズルプレート１１、スペーサプレート１５、ダンパープレート１６、二枚のマニホールドプレート１７，１８、サプライプレート１９、ベースプレート２０、及び圧力室２３が形成されているキャビティプレート２１の合計８枚の偏平な板をそれぞれ接着剤にて重ね接合して積層する構成である。合成樹脂製のノズルプレート１１を除き、各プレート１５〜２１は、４２％ニッケル合金鋼板製であり、それらの板厚さを５０μｍ〜１５０μｍ程度としている。

前記ノズルプレート１１は、ポリイミド製で光透過性を有しており、微小径（実施形態では２５μｍ程度）の多数のインク吐出用のノズル１１ａが、当該ノズルプレート１１における第２の方向（キャビティユニット１０の長辺方向であり、図２において、Ｙ方向、副走査方向）に沿って千鳥配列状に設けられている。また各ノズル列ＮはＸ方向（主走査方向）に適宜間隔で５列（個別の列には、符号Ｎ１〜Ｎ５を付する、但し、Ｎ４，Ｎ５は図示せず）に配列されている。実施形態では、第１列〜第５列の各々のノズル列Ｎの長さは１インチ、各々のノズル１１ａの数は７５個で、つまり配列密度は７５（ｄｐｉ［ドット・パー・インチ］）である。

そして、図２において、右から順番にノズル列Ｎ１〜Ｎ５（但し、Ｎ４，Ｎ５は図示せず）とするとき、ノズル列Ｎ１はシアンインク（Ｃ）用であり、ノズル列Ｎ２はイエローインク（Ｙ）用であり、ノズル列Ｎ３はマゼンタインク（Ｍ）用であり、ノズル列Ｎ４及びＮ５はブラックインク（ＢＫ）用とする。

上下マニホールドプレート１７，１８には、Ｙ方向に長いインク通路が各ノズル列Ｎ１〜Ｎ５に対応して板厚方向に貫通するように形成され、上側のサプライプレート１９と下側のダンパープレート１６とに挟まれて積層されることにより、前記インク通路が５列の共通インク室（マニホールド室）２６となる。そして、図２において、右から順に共通インク室２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ，２６ｅとするとき、共通インク室２６ａはシアンインク（Ｃ）用であり、共通インク室２６ｂはイエローインク（Ｙ）用であり、共通インク室２６ｃはマゼンタインク（Ｍ）用であり、第４番目と第５番目の共通インク室２６ｄ，２６ｅの対はブラックインク（ＢＫ）用となる。

図２において、キャビティプレート２１のＹ方向の一端部にＸ方向に適宜間隔で穿設された４つのインク供給口を右から順に符号３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄとするとき、インク供給口３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、右端から順の共通インク室２６ａ，２６ｂ，２６ｃに対応し、右から４番目のインク供給口３１ｄは、２つの共通インク室２６ｄ，２６ｅの互いに近接した端部に共通に対応している。そして、図２に示すように、各インク供給口３１の位置に対応して、ベースプレート２０及びサプライプレート１９の一端部にインク供給通路３２が穿設され、各インク供給口と対応する共通インク室２６の一端部とを連通している。

また、下側のマニホールドプレート１７の下面に接着されるダンパープレート１６の下面側には、各共通インク室２６に対応する位置にＹ方向に長いダンパー室２７が下面方向にのみ開放するように凹み形成され、その下面側のスペーサプレート１５にて塞がれて完全な密閉状のダンパー室２７が構成される。

この構成により、圧電アクチュエータ１２の駆動で圧力室２３に作用する圧力波のうち、インクにより伝播されて共通インク室２６の方向に向かう後退成分を、板厚の薄いダンパー室２７の天井部の振動により吸収し、いわゆるクロストークが発生することを防止するのである。

サプライプレート１９には、各ノズル列Ｎ１〜Ｎ５のノズル１１ａに対応する絞り部２８がＸ方向に若干長く、Ｙ方向に細幅の凹溝状に形成されている。この各絞り部２８の一端は対応するマニホールドプレート１８における共通インク室２６ａ〜２６ｅに連通し、各絞り部２８の他端は後述するように、上側のベースプレート２０における上下貫通する連通孔２９に連通するように形成されている（図３参照）。

スペーサプレート１５、ダンパープレート１６、２枚のマニホールド１７，１８、サプライプレート１９，及びベースプレート２０には、それぞれ、各ノズル列Ｎ１〜Ｎ５毎にノズル１１ａに連通する連通路２５が、共通インク室２６及びダンパー室２７と上下に重ならない位置で上下に貫通するように形成されている。

また、キャビティプレート２１には、各ノズル列Ｎ毎に、Ｘ方向に沿って延びる細幅の圧力室２３（各圧力室の列を符合２３−１，２３−２，２３−３，２３−４，２３−５とする）がノズル１１ａの個数に対応してベースプレート２１を厚さ方向に貫通して形成されている。そして、各圧力室２３の長手方向（Ｘ方向）の一端は、ベースプレート２０に穿設された連通孔２９を介してサプライプレート１９における各絞り部２８の他端に連通しており、各圧力室２３の長手方向の他端は、ベースプレート２０に穿設された各連通路２５に連通している。各列の圧力室２３は隔壁２４を介してＹ方向に配置され、圧力室２３は隣接する列の圧力室２３に対してＹ方向に半ピッチずれ、いわゆる千鳥状に配列されている。

このように各プレートにインク流通路が形成され、各インク供給口３１ａ〜３１ｄから各共通インク室２６内に流入したインクは、絞り部２８、連通孔２９を通って各圧力室２３内に分配されたのち、この各圧力室２３内から連通路２５を通って、この圧力室２３に対応するノズル１１ａに至るという構成になっている。

次に、圧電アクチュエータ１２の構成について説明する。圧電アクチュエータ１２は、圧電シートのを積層方向に挟んで形成されている個別電極３６とコモン電極３７の積層方向に対向する両電極３６、３７間の圧電シートを活性部として有する。なお、活性部は公知のように個別電極３６とコモン電極３７との間に高電圧を印加してその電極間の圧電シートを分極することで形成される。任意の個別電極３６とコモン電極３７との間に、分極方向と平行に電圧を印加することにより、その印加された個別電極３６に対応した圧電シートの活性部に、当該積層方向に圧電縦効果による歪みを発生する。該活性部は、圧力室２３の数と同一の数で同一の列にてその対応する位置に形成されている。

即ち、前記活性部は、ノズル１１ａ（圧力室２３）の列方向（第２の方向、Ｙ方向）にそれぞれ列をなし、且つ前記ノズルの列の数（５つ）と同じ列数だけ、第１の方向（Ｘ方向）に並べられている。また、各活性部は、第１の方向（キャビティユニット１０の幅方向、Ｘ方向）に圧力室２３の長手方向に長く形成され、且つＹ方向に隣接する活性部の配置間隔（ピッチＰ）も後述する圧力室２３の配置と同様であって、千鳥状配列されることになる。

圧電アクチュエータ１２は、図４に示すように、１枚の厚さが３０μｍ程度の圧電セラミックス板からなる複数枚（実施形態では７枚）の圧電シート３３，３４とが交互に積層された群と、この群の上面に１枚のシート４６からなる拘束層を積層し、さらにその上面に表面シートとしてのトップシート３５を積層した構造である。拘束層のシ−ト及びトップシ−トは圧電セラミックス板でも良いし、他の材料でも良く、電気的絶縁性を有すれば良い。

下から数えて偶数番目の圧電シート３３の上面（平板面）には、図４、図５及び図６に示すように、前記キャビティユニット１１における各圧力室２３に対応した真上箇所ごとに細幅の個別電極３６が、第２の方向（圧電シート３３の長辺方向、図２のＹ方向、各ノズル１１ａの列方向）に沿ってそれぞれ列状に且つＸ方向に５列、スクリーン印刷形成される。

実施形態では、図４及び図５に示すように、圧電シート３３の上面に、前述した第１列〜第５列の圧力室列２３−１，２３−２，２３−３に対応して第１列〜第５列の個別電極３６（各列に対して、図４で符号３６−１、３６−２、３６−３、３６−４、３６−５を付する）が形成されている。各個別電極３６のパターンは、その直線部３６ｂを、前記各圧力室２３（図６の一定鎖線参照）とほぼ同じ長さで、且つ各圧力室よりもやや狭い幅の直線状、つまり、Ｘ方向に長くＹ方向にそれよりも短いほぼ矩形状とし、平面視で圧力室２３と重複して配置されている。

各個別電極３６における一端部３６ａ（即ち端子）は、図５及び図６に示すように、それぞれ平面視で直線部３６ｂに対して屈曲形成されて、圧力室２３の外に延びている。なお、第３列目の個別電極３６−３における一端部３６ａは、個別電極３６の列方向（Ｙ方向）において交互に圧力室２３から反対方向へ延びている。

さらに、圧電シート３３には、圧電シート３４におけるコモン電極３７と平面視で一部重複する個所であって、圧電シート３３の広幅面における短辺及び長辺に沿う外周部位等にダミーコモン電極４３が形成されている（図４、図５及び図６のハッチング部分参照）。

コモン電極３７は、最下層の圧電シート３４とそれから上方へ数えて奇数番目の圧電シート３４の各表面（上面）にスクリーン印刷形成されるものである（図４参照）。最下層の圧電シート３４におけるコモン電極３７は当該圧電シート３４の上面全体に形成されている。それより上層の各圧電シート３４におけるコモン電極３７は、各圧力室列２３−１〜２３−５に対応する各個別電極列３６−１〜３６−５の配置位置と平面視で重複し、且つ圧電シート３４の長辺に沿ってＹ方向に長い帯状の第１電気導通部分３７ａと、圧電シート３４の短辺に沿ってＸ方向に長く、第１電気導通部分３７ａの両端に連結する第２電気導通部分３７ｂとからなる（図５においてハッチング部分参照）。そして、実施形態では、帯状の第１電気導通部分３７ａは個別電極３６の列の数と同じく５列配置されている。そして、図５に示すように、各第１電気導通部分３７ａは各個別電極３６の矩形形状のうち長辺と直交するように延びる一対の縁辺４７ａ、４７ｂを備える。この一対の縁辺４７ａ、４７ｂの間のＸ方向の寸法がＬａに設定されている。

なお、実施形態では、図５に示すように、コモン電極３７におけるＸ方向に並列された複数の第１電気導通部分３７ａのうち、圧電シート３４のＹ方向に延びる両辺に近接した位置に細幅帯状（平面視矩形状）の空白部分４９（導電性ペーストが印刷されない区域）が形成される。また、その複数の第１電気導通部分３７ａに挟まれる領域では、同じくやや広い幅の平面視矩形状の４つの空白部分５０が、空白部分４９と平行状に形成されている。そして、空白部分５０内には、島状の複数のダミー個別電極３８が個別電極３６における端子３６ａと平面視で重なる位置に列状に形成されている。従って、各第１電気導通部分３７ａの一対の縁辺４７ａ、４７ｂは、前記空白部分４９におけるＹ方向に延びる縁（境界線）や空白部分５０におけるＹ方向に延びる縁（境界線）により形成され、一対の縁辺４７ａ、４７ｂ間の寸法Ｌａが決定されることになる。

そして、圧電シート３３と３４とを積層するとき、図６に示すように、各個別電極３６と各コモン電極３７における各第１電気導通部分３７ａとが積層方向に重なって位置し、個別電極３６における第１の方向（Ｘ方向）の両端が第１電気導通部分３７ａにおける一対の縁辺４７ａ、４７ｂよりも外方（Ｘ方向）へ突出して位置し、その一対の縁辺４７ａ、４７ｂ間の寸法Ｌａにて各活性部の第１方向の長さを決定する（定める）ように構成されている。

また、図５に示すように、実施形態においては、Ｘ方向に並んだ５列の個別電極３６のうち、圧電シート３３の短辺方向の中央に配置される列では、第２の方向（Ｙ方向）において隣接する一方の個別電極３６と他方の個別電極３６とは、端子となる一端部３６ａが、コモン電極３７における一対の縁辺４７ａ、４７ｂから交互に反対側へ突出されている。そして、各一端部３６ａは空白部分５０内に一定間隔で配置形成された島状の各ダミーコモン電極３８の少なくとも一部と積層方向（平面視）で重なるように配置されている。

拘束層としての上層シート４６の上面には、図４に示すように、平面視で略矩形型の接続用パターン５３が前記圧電シート３４における各ダミー個別電極３８の少なくとも一部と平面視で重複するように一定間隔で配置形成されている。また、上層シート４６の上面の短辺に沿う部位等には、圧電シ−ト３４におけるコモン電極３７の一部及び圧電シ−ト３３におけるダミーコモン電極４３の一部にそれぞれ平面視で重複する位置にコモン導通部としての連絡用パターン５４が形成されている。

そして、最下層の圧電シート３４を除き、それより上層の圧電シート３４、３３及び上層シート４６には、コモン電極３７とダミーコモン電極４３との複数箇所を上下方向に電気的に接続するために、第２電気導通部分３７ｂ、ダミーコモン電極４３の位置において、各圧電シート３４、３３の板厚さを貫通するように穿設された複数のスルーホール内にそれぞれ充填した導電部材（導電性ペースト）にて内部導通電極（図示せず）を形成する。

同様に、複数枚の圧電シート３３における各個別電極３６の端部３６ａと、圧電シート３４における各ダミー個別電極３８と、上層シート４６における連絡用パターン５４には、それぞれを上下方向に電気的に接続するために、各圧電シート３３、３４、４６の板厚さを貫通するように穿設された複数のスルーホール内にそれぞれ充填した導電部材（導電性ペースト）にて内部導通電極４２が形成されている（図８参照）。その場合、各内部導通電極４２は、上下に隣接する圧電シート３３、３４、４６の箇所で平面視で上下に重複しない位置に適宜距離だけ隔てて形成されている（図６、図７参照）。

図４に示すように、圧電アクチュエータ１２の最上層である表面シートとしてのトップシ−ト３５の上面（表面）には、フレキシブルフラットケーブル４０の下面のコモン電極接続用のバンプ電極及び個別電極接続用のバンプ電極（共に図示せず）とそれぞれ接合させるためのコモン電極接続用の接合端子（接合電極）９０及び個別電極接続用の接合端子（接合電極）９１とがそれぞれ島状に形成されている。

接合端子９０及び接合端子９１は、それぞれ、トップシ−ト３５の表面上に形成される層厚さの薄い表面電極９２と、その表面電極９２の表面上に形成される層厚さの厚い外部電極９４（９５）とからなる。トップシ−ト３５の接合端子９０及び接合端子９１と、対応する上層シート４６の連絡用パターン５４及び接続用パターン５３とそれぞれ上下方向に電気的に接続するために、前記と同様に、トップシ−ト３５の板厚さを貫通するように穿設された複数のスルーホール内にそれぞれ充填した導電部材（導電性ペースト）にて内部導通電極４４が形成されている（図８参照）。

なお、コモン接続用の接合端子９０における層厚さの薄い表面電極９２は、上層シ−ト４６における連絡用パターン５４の少なくとも一部に平面視で重複するように配置され、且つトップシ−ト３５の上面のうち外周縁寄り部位に帯状等にて形成されている（図４参照）。また、表面電極９２の表面に後付けとしての層厚さの厚い外部電極９４が適宜形状にて配置されている。

表面電極９２、個別電極３６、コモン電極３７、ダミー個別電極３８、ダミーコモン電極４３、スルーホール内に充填する内部導通電極４２，４４、接続用パターン５３及び連絡用パターン５４は、それぞれ銀−パラジュウム系導電部材（導電性ペースト）を用いて圧電シート３３、３４、上層シート４６及びトップシート３５の元材料であるグリーンシートの表面にスクリーン印刷形成した後、圧電シート３３、３４、上層シート４６及びトップシート３５を所定の順に積層し，さらに焼成して形成される。銀−パラジュウム系導電部材は融点が高いため、焼成温度が高温となるグリーンシートの焼成が行われても蒸発することがないが、半田合金との接合性は良くない。

外部電極９４（９５）は銀−ガラスフリット系の厚膜用の導電性ペーストを用いて前記焼成後に表面電極９２の表面に印刷形成した後に前記焼成温度より低い温度で焼成して形成される。銀−ガラスフリット系の導電部材は、銀−パラジュウム系導電部材に比べると、融点は低いが半田合金との接合性は良好である。従って、接合端子９０，９１は、表面電極９２の表面上に外部電極９４（９５）が形成されることによって、外部電極９４（９５）が形成されない場合に比べて、フレキシブルフラットケーブル４０におけるバンプ電極との接合性が向上するのである。

次に、上記構成のキャビティユニット１０と圧電アクチュエータ１２との位置合わせについて説明する。

まず、キャビティユニット１０には、圧電アクチュエータ１２との位置合わせ用に、検出部６０が設けられている（図１参照）。この検出部６０は、キャビティユニット１０をその積層方向に貫通した貫通孔６１の上端開口部６２として設けられている（図７（ｂ）参照）。

この実施形態では、検出部６０は、平面視で略長方形状を有するキャビティユニット１０の４隅にそれぞれ配置されている（図１参照）。そして、前記貫通孔６１として、キャビティプレート２１に上端開口部である第１開口部６２が穿設され、ベースプレート２０、サプライプレート１９、マニホールドプレート１８、１７、ダンパープレート１６、スペーサプレート１５の６枚のプレートのそれぞれに、前記第１開口部６２と上下の位置を一致させて第２開口部６３が穿設されている（図２参照）。これら第１及び第２開口部６２、６３は、キャビティユニット１０のプレートのそれぞれに形成されているインク流通路を妨げることのない位置に設けられている。第１開口部６２及び第２開口部６３はいずれも平面視円形に形成されているが、第２開口部６３の開口の径が第１開口部６２の開口の径よりも大きくなっている（図７（ａ）及び図７（ｂ）参照）。

そして、これらスペーサプレート１５の第２開口部６３は、その前面側が、光透過性を有する部材であるノズルプレート１１で覆われている。仮に、ノズルプレート１１にも貫通孔６１を設けると、インクジェットヘッド１の完成後に、ノズルプレート１１の前面に付着したインクや、ノズル１１ａからインクが吐出されるのに伴い発生するインクミストが貫通孔６１を通じて、圧電アクチュエータ１２側に入り込み、電極に導通不良が発生する心配がある。しかしながら、ノズルプレート１１には、ノズル加工の都合上、もともとポリイミド樹脂が用いられており、このポリイミド樹脂は光透過性を有している。従って、このノズルプレート１１で、前記第２開口部６３の前面側を覆うことにより、貫通孔６１へのインクの浸透も防ぎながら、インクジェットヘッド１の前面側から検出部６０への光の照射が可能となるのである。

なお、第１開口部６２及び第２開口部６３は、各プレートのインク流通路を形成するエッチング工程の際に、同時に貫通加工されるため、別途これらを加工する手間は不要である。特に、第１開口部６２は、キャビティプレート２１に圧力室２３と一定の位置関係をもって、同時にエッチング加工される。

一方、圧電アクチュエータ１２には、キャビティユニット１０との位置合わせ用に第２検出部７０が設けられている。この実施形態では、第２検出部７０を、平面視で略長方形状を有する圧電アクチュエータ１２の４隅にそれぞれ配置している（図１及び図４参照）。

第２検出部７０は、圧電シート３３の短辺側寄りにて矩形状に形成されたマーク部７１と、このマーク部７１と積層方向で対応する圧電シート３４の位置に設けられたブランク部７２とを備えている。

マーク部７１は、電極と同じ導電材料（導電性ペースト）によって形成されるが、圧電シート３３の個別電極３６及びダミーコモン電極４３のいずれとも連続しないように独立したアイランド状に設けられている。

ブランク部７２は、最下層の圧電シート３４においては、貫通部７３として形成され、これより上層の圧電シート３４では、コモン電極３７（第２電気導通部分３７ｂ）の領域にて導電材料の無い（導電性ペーストが印刷されない）部分として形成されている。これらブランク部７２は、マーク部７１よりも大きい面積で形成されて、また、上層シート４６及びトップシート３５には、マーク部７１と積層方向に重なる位置には、導電材料（導電性ペースト）が配置されないようにしている。すなわち、圧電シートは焼成後に光透過性を有するから、上述のように構成することで、圧電シートの積層方向の一方から第２検出部７０に光を照射することで、積層方向の他方にてマーク部７１の陰影７４を検出できるようにしている（図８（ａ）及び図８（ｂ）参照）。

マーク部７１及びブランク部７２は、圧電シート３３に個別電極３６を、圧電シート３４にコモン電極３７をそれぞれ印刷形成するのと同時に、各電極と一定の位置関係をもって形成される。

このように構成されたキャビティユニット１０と圧電アクチュエータ１２との組立方法を説明する。まず、キャビティユニット１０では、図７（ｂ）に示すように、ノズルプレート１１側（図では下方側）に光源装置８１を配置し、この光源装置８１から貫通孔６１に光線８３を照射する。光線８３は、ノズルプレート１１を透過して、貫通孔６１を通って、キャビティプレート２１側（図では上方側）に配置された受像装置８２に受像される。受像装置８２に接続された画像処理装置（図示せず）の視野では、図７（ａ）に示すように、貫通孔６１を通った光線８３により、第１開口部６２の開口内部が明るく光り、第１開口部６２の周囲（背面側）が暗い影部６４となって（図７（ａ）のハッチング部分）、第１開口部６２の輪郭線を明確に認識できる。そして、図９に示すように、各第１開口部６２の円形状の中心Ｏが画像処理装置（図示せず）により決定される（個別には符号Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３、Ｏ４で示す）。そして、４つの中心Ｏが対角線上に結ばれて、その交点Ｐがキャビティユニット１０の重心とされる。

この実施形態では、第１開口部６２を透過する光とその輪郭とが高いコントラストをなし、かつキャビティプレート２１に残る圧延条痕等の傷は、画像記録装置に認識されないので、第１開口部６２の輪郭線を正確に検出できる。また、貫通孔６１では第２開口部６３が第１開口部６２よりも大きな開口に形成されているから、第１開口部６２の輪郭線を第２開口部の輪郭線に遮られることなく検出できる。また、プレート間を積層する際の接着剤が第２開口部６３に流れ込んでも、第１開口部６２に対して第２開口部６３が大きいので、第１開口部６２の輪郭が検出不能となる心配はない。

一方、圧電アクチュエータ１２では、図８（ｂ）に示すように、トップシート３５側（図では上方側）に光源装置８１を配置し、この光源装置８１から圧電シートの積層方向に光線８３を照射する。焼成後の圧電シートは透光性を有し、またマーク部７１の積層方向への延長上には、光線８３の進行を妨げる電極等は形成されていないので、最下段の圧電シート３４側（図では下方側）に配置された受像装置８２には、３枚の圧電シート３３に形成された３つのマーク部７１が重なって投影される。そして、受像装置８２に接続された画像処理装置（図示せず）の視野では、図８（ａ）に示すように、重なった３つのマーク部７１の陰影７４が認識される。圧電シートを積層するに際しての位置ずれや、焼成に際して収縮のばらつきがあるため、３つの陰影７４は必ずしもその輪郭が完全には重ならない。そのため、画像処理装置では、３つの陰影７４が重なって最も濃くなった部分（重なり領域７５、図８（ａ）のハッチング部分）に基づいて、第２検出部７０の重心Ｑを決定する。図９に示すように、４つの第２検出部７０の重心Ｑ（個別には符号Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４と示す）が対角線上に結ばれて、その交点Ｒが圧電アクチュエータ１２の重心とされる。

次に、キャビティユニット１０を保持する治具（図示せず）と圧電アクチュエータ１２を保持する治具（図示せず）とを相対的に移動させて、キャビティユニット１０の重心Ｐと，圧電アクチュエータ１２の重心Ｒが一致したところで、両者の相対角度が補正され、両者が接着固定される。このような正確な位置合わせにより、図６に示すように、キャビティユニット１０の圧力室２３の上面に圧電アクチュエータ１２の個別電極が正しく積層して組立てられ、吐出性能に優れたインクジェットヘッド１を実現することができる。

なお、上記実施形態では、キャビティユニット１０の検出部６０及び圧電アクチュエータ１２の第２検出部７０を、それぞれ４つ設けているが、この数に限定するものではない。

また、上記実施形態では、アクチュエータとして圧電式を例示したが、キャビティユニット１０の各圧力室を選択的に駆動できればその他の方式のアクチュエータであってもよい。

実施形態のインクジェットヘッドの分解斜視図である。 キャビティユニットの分解斜視図である。 キャビティユニットの一部分解斜視図である。 圧電アクチュエータの一部切欠き分解斜視図である。 個別電極を有する圧電シートとコモン電極を有する圧電シートとを第１の方向に揃えて並べて示す一部切欠き平面図である。 個別電極とコモン電極とを積層方向に重ねて示す一部切欠き平面図である。 （ａ）はキャビティユニットの検出部を受像装置で観察した状態を説明する模式図、（ｂ）はキャビティユニットの検出部の検出状態を示す配置図である。 （ａ）は圧電アクチュエータの検出部を受像装置で観察した状態を説明する模式図、（ｂ）はキャビティユニットの検出部の検出状態を示す配置図である。 キャビティユニットと圧電アクチュエータの位置合わせを説明する斜視図である。

符号の説明

１ インクジェットヘッド
１０ キャビティユニット
１１ ノズルプレート
１１ａ ノズル
１２ 圧電アクチュエータ
１５ スペーサプレート
１６ ダンパープレート
１７、１８ マニホールドプレート
１９ サプライプレート
２０ ベースプレート
２１ キャビティプレート
２３ 圧力室
３３、３４ 圧電シート
３６ 個別電極
３７ コモン電極
６０ 検出部
６１ 貫通孔
６２ 上端開口部としての第１開口部
６３ 第２開口部
６４ 影部
７０ 第２検出部
７１ マーク部
７２ ブランク部
７３ 貫通部
７４ 陰影
７５ 重なり領域
８１ 光源装置
８２ 受像装置

Claims (3)

1. インクを吐出する複数のノズルと、このノズルに対応する複数の圧力室とが設けられたキャビティユニットと、
   このキャビティユニットに積層され、前記各圧力室内のインクに選択的に吐出圧力を与える複数の圧力発生部を各圧力室に対応して有するアクチュエータとからなるインクジェットヘッドの組み立て方法において、
   前記キャビティユニットには、前記圧力室と圧力発生部との位置合わせ用に、前記圧力室と一定の位置関係で形成されて、前記圧力室が形成された面側へそれと反対側から照射した光を透過する貫通孔を有し、
   前記貫通孔の一端である第１開口部は前記圧力室が形成された面に形成し、前記貫通孔の他端である第２開口部は前記光が照射する側に形成し、
   前記貫通孔の前記第２開口部は、前記ノズルが開口した面とほぼ同じ位置において光透過性の部材にて覆い、
   前記第１開口部の輪郭は、前記第２開口部の径よりも小さく形成され、且つ前記貫通孔の前記他端から前記第１開口部までの中途部の内周面は前記第２開口部の径と同一の筒状に形成し、
   前記光を前記圧力室が形成された面側へそれと反対側から照射して前記第１開口部を前記圧力室が形成された面側で撮像し、
   その撮像にもとづいて前記圧力室と圧力発生部とを位置合わせして前記キャビティユニットとアクチュエータとを積層することを特徴とするインクジェットヘッドの組み立て方法。
2. 前記ノズルを有する光透過性の樹脂材料製のノズルプレートは、前記第２開口部を覆って、前記貫通孔を有するプレートに積層し、
   前記光を、前記ノズルプレートを通して前記第２開口部側から前記第１開口部側へ照射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組み立て方法。
3. 前記第１開口部は、前記キャビティユニットに複数個設け、その複数個の第１開口部の撮像により重心位置を求め、その重心位置にもとづいて前記圧力室と圧力発生部とを位置合わせすることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェットヘッドの組み立て方法。

Images