(57)【要約】【課題】２本の圧電素子間の間隔を保った状態で、簡単にベース部材に接合できるインクジェットヘッドの製造方法を提供する。【解決手段】ベース部材５の上面の短手方向中央部に、断面が略Ｖ字状の直線状の溝５１を形成し、２本の圧電素子４を、当該圧電素子の底面またはベース部材５の上面の少なくとも一方に接着剤を塗布した状態でベース部材５の上面に載置すると共に、溝５１に棒状のギャップ材８を載置する。そして２本の圧電素子４の上面および側面から圧力を加え、それぞれの圧電素子４をベース部材５およびギャップ材８に押し付けた状態で接着剤を硬化させて、それぞれの圧電素子４をベース部材５に接合する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルが等間隔に配列された一対のノズル列が並行して形成されたノズルプレート、当該ノズルプレートの各ノズルに連通する複数の液室を有する流路プレート、前記液室に駆動エネルギーを伝達する振動板、当該振動板を振動させる、前記ノズル列に対応した板状の２本の圧電素子、および当該２本の圧電素子が並列状態で接合されたベース部材と、を備えたインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記ベース部材の上面の短手方向中央部に、断面が略Ｖ字状の直線状の溝を形成し、
前記２本の圧電素子を、当該圧電素子の底面または前記ベース部材の上面の少なくとも一方に接着剤を塗布した状態で前記ベース部材の上面に載置すると共に、前記略Ｖ字状の溝に棒状のギャップ材を載置し、
前記２本の圧電素子の上面および側面から圧力を加え、それぞれの圧電素子を前記ベース部材および前記ギャップ材に押し付けた状態で接着剤を硬化させて、それぞれの圧電素子を前記ベース部材に接合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。
【請求項２】
前記ギャップ材を前記ベース部材の略Ｖ字状の溝から取り外した後、前記２本の圧電素子に分割用溝を形成すると共に、当該２本の圧電素子の電極にフレキシブル配線板の配線を接続する、請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記ノズルプレート、流路プレートおよび振動板を積層した状態で、インク流路が形成された金属製のヘッドフレームに接合して、内部に液室とインク流路が形成されたブロックを予め作製し、
前記ベース部材の上面に接合された２本の圧電素子を、前記ブロックの振動板に位置決めされた状態で接合する、請求項２に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記ギャップ材として金属製の丸棒を用いる、請求項１乃至３のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つのノズル列を有するオンデマンド方式のインクジェットヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子が発生する駆動エネルギーによって振動板を変位させ、ノズルからインク滴を吐出するオンデマンド方式のインクジェットヘッドとして、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００３】
特許文献１に記載のインクジェットヘッドでは、印刷面に形成されるインクドットの密度を高めるために、ノズル板に、インクを吐出するノズルを等間隔に複数形成する共に、ノズルのピッチを１/２ずらしたノズル列を２列並行して設けている。
【０００４】
そして、上述のノズル列に合わせて、液室の振動板の下方に設置された金属製のベース部材上に、板状の長尺の圧電素子を２つ並列に接合してアクチュエータとしている。更に、液室間の圧電素子に溝を形成し、圧電素子を、それぞれの液室に対応するよう分割している。
【０００５】
上述のインクジェットヘッドでは、振動板と圧電素子とを接着剤で接合しているが、振動板に対する圧電素子の取り付け位置にずれが生じた場合、圧電素子によって発生する変位力が規定どおり振動板に伝わらない。その結果、液室に発生する変位力による振動板の変形にバラツキが生じ、噴射特性のバラツキとなって印字品質を損なう原因となる。
【０００６】
上述した噴射特性のバラツキを防止するためには、圧電素子間の間隔を一定の値に精度良く保つ必要がある。そこで、特許文献１では、２本の圧電素子の板をベース部材に接合する際、圧電素子間に板状または棒状のギャップ材を挿入し、その状態で圧電素子を接着剤でベース部材に接着することにより、圧電素子間の間隔を保っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開2004-358716号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、板状のギャップ材を用いた間隔の保持は、ベース部材とギャップ材との間の直角度に依存することから、間隔に誤差が生じやすい。一方、これらの誤差を低減しようとすると、ギャップ材のコストが上がるという問題がある。
【０００９】
また作製されたヘッドにギャップ材が残るため、ヘッドのコストを押し上げるだけでなく、圧電素子を駆動した際に、圧電素子とギャップ材との間に擦れが生じ、振動に悪影響を及ぼす。
【００１０】
一方、ギャップ材に丸棒を使用した場合、ベース部材に２個以上のギャップ材を整列させた状態で圧入または接着する必要があることから、工程が煩雑となる。また板状のギャップ材を用いる場合と同様に、最終製品であるインクジェットヘッドのコストが上昇する。
【００１１】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、圧電素子間の間隔を保った状態で、簡単にベース部材に接合できるインクジェットヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法は、複数のノズルが等間隔に配列された一対のノズル列が並行して形成されたノズルプレート、当該ノズルプレートの各ノズルに連通する複数の液室を有する流路プレート、前記液室に駆動エネルギーを伝達する振動板、当該振動板を振動させる、前記ノズル列に対応した板状の２本の圧電素子、および当該２本の圧電素子が並列状態で接合されたベース部材と、を備えたインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記ベース部材の上面の短手方向中央部に、断面が略Ｖ字状の直線状の溝を形成し、
前記２本の圧電素子を、当該圧電素子の底面または前記ベース部材の上面の少なくとも一方に接着剤を塗布した状態で前記ベース部材の上面に載置すると共に、前記略Ｖ字状の溝に棒状のギャップ材を載置し、
前記２本の圧電素子の上面および側面から圧力を加え、それぞれの圧電素子を前記ベース部材および前記ギャップ材に押し付けた状態で接着剤を硬化させて、それぞれの圧電素子を前記ベース部材に接合することを特徴とする。
【００１３】
ここで、前記ギャップ材を前記ベース部材の略Ｖ字状の溝から取り外した後、前記２本の圧電素子に分割用溝を形成すると共に、当該２本の圧電素子の電極にフレキシブル配線板の配線を接続することが好ましい。
【００１４】
また前記ノズルプレート、流路プレートおよび振動板を積層した状態で、インク流路が形成された金属製のヘッドフレームに接合して、内部に液室とインク流路が形成されたブロックを予め作製し、前記ベース部材の上面に接合された２本の圧電素子を、前記ブロックの振動板に位置決めされた状態で接合することが好ましい。
【００１５】
また前記ギャップ材として金属製の丸棒を用いることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法によれば、ベース部材の上面に形成された断面が略Ｖ字状の溝に棒状のギャップ材を載置し、それに圧電素子の板を押し付けた状態でベース部材に接着することで、２本の圧電素子間の間隔を精度良く保つことができる。
【００１７】
また圧電素子をベース部材に接着した後、ギャップ材は取り除かれるため、圧電素子を駆動した際に、ギャップ材との間で擦れが生じることがない。更に、ギャップ材を再利用できるため、ヘッドのコストを押し上げることもない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の製造方法により製造されるインクジェットヘッドの断面図である。
【図２】同ヘッドの分解斜視図である。
【図３】圧電素子をベース部材に接合する工程を示す側面図である。
【図４】同斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態にかかるインクジェットヘッドの製造方法について、図面を参照して説明する。
【００２０】
＜インクジェットヘッドの構成と動作＞
最初に、本発明の製造方法により製造されるインクジェットヘッドの構成と動作について説明する。
【００２１】
図１は、本発明の製造方法により製造されるインクジェットヘッドの断面図、図２は同ヘッドの分解斜視図である。インクジェットヘッド１０は、ノズルプレート１、流路プレート２、振動版３、圧電素子４、ベース部材５、ヘッドフレーム６およびフレキシブル配線板７で構成されている。
【００２２】
インクジェットヘッド１０は、金属製のシート（本実施の形態ではステンレス製のシートを使用）で作製されたノズルプレート１、流路プレート２および振動板３が積層された状態で、金属板（本実施の形態ではステンレス板を使用）で作製されたヘッドフレーム６の上面に接合されている。
【００２３】
ノズルプレート１には、プレス加工等によってノズル１１が等間隔に、かつ１／２ピッチずれた状態で２列形成されている。ノズルプレート１の下面には、各ノズル１１に連通する液室２１が形成された流路プレート２が接合されている。更に流路プレート２の下面には振動板３が接合され、振動板３にはインク流路３１が形成されている。
【００２４】
ヘッドフレーム６の中央部には、ベース部材５を収容する開口６１が形成されている。またヘッドプレート６の上面には、インクタンク（図示せず）に連通するインク流路６２が形成されており、インク流路６２、振動板３のインク流路３１および流路プレート２の液室２１はそれぞれ連通している。図示しないインクタンクから供給されるインクは、インク流路６２および３１を通って流路プレート２の液室２１に充填される。
【００２５】
振動板３の中央部の下面には、流路プレート２の２列の液室２１に対応して、積層型の圧電素子４が２本接合され、アクチュエータの機能を果たしている。ＰＺＴで作製された、断面が四角形の板状の圧電素子４は、図示しないが、圧電層と内部電極層が交互に積層され、内部電極層が両端で外部電極となり、外部電極がフレキシブル配線板７の配線に接続されている。
【００２６】
図２に示すように、２本の圧電素子４は、断面が長方形状のステンレス製のベース部材５の上面に、それぞれ接着材によって接合されている。更に、圧電素子４は、流路プレート２の液室２１の１／２のピッチで分割溝４１が形成されている。
【００２７】
図２に示すインクジェットヘッド１では、溝４１によって分割された圧電素子片４２を１つおきに駆動し、かつ２本の圧電素子４のうち駆動する圧電素子片４２を１つずつずらすことによって、１／２ピッチずれた２列の液室２１のそれぞれに対応させている。
【００２８】
フレキシブル配線板７の配線は図示しない駆動回路に接続されており、駆動回路から、分割された個々の圧電素子片４２に電圧が印加されると、振動板３が変形して、液室２１の容積が増加または減少する。
【００２９】
液室２１の容積が増加した場合、液室２１の内部圧力が減少するため、ヘッドフレーム６のインク流路６１からインク流路３１を通ってインクが液室２１に補充される。その後、液室２１の容積を減少させるように圧電素子片４２を駆動する。
【００３０】
液室２１の容積が減少すると、液室２１の内部圧力が増加するので、ノズル１１からインクが押し出されてインク滴となって飛翔し、図示しない紙等の記録媒体にインク滴が付着することで記録が行われる。
【００３１】
＜インクジェットヘッドの製造工程＞
次に、図３および図４を参照して、インクジェットヘッドの製造工程について説明する。
【００３２】
インクジェットヘッド１０の構成部材のうち、ノズルプレート１、流路プレート２および振動板３については、ステンレス製のシートにプレス加工およびエッチング加工を施すことにより作製する。またヘッドフレーム６については、機械加工により開口６１およびインク流路６２を形成する。
【００３３】
このようにした作製されたノズルプレート１、流路プレート２および振動板３を積層した状態で、接着剤等を用いてヘッドフレーム６に接合して、内部に液室とインク流路が形成されたブロックを作製する。
【００３４】
次に、図３および図４を参照して、圧電素子４をベース部材５へ接合する工程について説明する。図３は、接合工程を示す側面図、図４は同じく斜視図である。
【００３５】
前述したように、インクジェットヘッド１０のインク滴の形成は、振動板３の変位が源であり、更にその駆動源である圧電素子４との接合部分の構成は、インクジェットヘッドの特性を左右する重要な要素である。
【００３６】
図１に示した構造のインクジェットヘッド１０では、液室２１に駆動エネルギーを伝達する振動板３が圧電素子４の上部に接合されている。
【００３７】
振動板３を圧電素子４に接合する際に、圧電素子片４２が個々の液室２１に対向する位置に配置するためには高い精度が求められ、これを実現するためには、２本の板状の圧電素子４の間隔を精度よく保った状態でベース部材５に接合する必要がある。本実施の形態では、そのための手段として、ベース部材の上面に、断面が略Ｖ字状の溝を形成している。以下、工程毎に説明する。
【００３８】
最初に、図３（ａ）に示すように、ベース部材５上面の短手方向中央に断面が略Ｖ字状の溝５１を形成する。次に、図４（ａ）に示すように、長尺の板状の圧電素子４を、ベース部材５の上面のうち溝５１が形成されていない左右２箇所の平面部にそれぞれ載置する。その際、圧電素子４の下面およびベース部材５の上面の少なくとも一方に、予め接着剤を塗布しておく。
【００３９】
次に、図３（ｂ）および図４（ｂ）に示すように、溝５１に棒状のギャップ材８を載置する。その後、図３（ｂ）に白抜きの矢印で示すように、２本の圧電素子４の上面および側面から圧力を加え、それぞれの圧電素子４をベース部材５およびギャップ材８に押し付けた状態で接着剤を硬化させ、２本の圧電素子４を、それぞれベース部材５の上面に接合する。
【００４０】
圧電素子４をベース部材５の上面に押し付ける際には、例えば、圧電素子４の上にブロックを載置し、バネ等を用いてブロックを圧電素子４に押し付けるようにすればよい。同様に、圧電素子４をギャップ材８に押し付ける際には、長尺の板を圧電素子４の側面に接触させた状態で、バネ等を用いて両側面から押さえ付けるようにすればよい。
【００４１】
図３（ｂ）に示す状態においては、ギャップ材８の外周面がＶ字状の溝５１に２点で接触することによって位置が規制される。そのため、ギャップ材８として、寸法の均一な金属製の丸棒を用いれば、圧電素子４は、ベース部材５の短手方向において、常に同じ位置に接合される。従って、２本の圧電素子４の相対位置は常に変わらず、また２本の圧電素子４の平行度も、設計通りの値を保つ。
【００４２】
接着剤が固化して圧電素子４がベース部材５に接合された後、ギャップ材８を溝５１から取り外し、図４（ｃ）に示すように、ダイシング装置を用いて圧電素子４に溝４１を形成し、それぞれの液室２１に対応した圧電素子片４２に分割する。
【００４３】
次に、前述の図２に示したように、圧電素子４の側面に配線が形成されたフレキシブル配線板７を接着すると共に、圧電素子４の端子と配線とを電気的に接続する。
【００４４】
最後に、ベース部材５に接合された２本の圧電素子４を、予め作製しておいたブロックの振動板３に接合する。具体的には、２本の圧電素子４が接合されたベース部材５を、圧電素子４が上を向いた状態で冶具に固定した後、圧電素子４に接着剤を塗布する。その上に、前述のブロックを位置決めされた状態で載せ、振動板３と圧電素子４を接着する。このようにして、図１に示した構造のインクジェットヘッド１０が完成する。
【００４５】
以上説明したように、本実施の形態に係るインクジェットヘッドの製造方法では、ベース部材５の上面にＶ字状の溝５１を形成し、その溝５１に棒状のギャップ材８を載置した状態で板状の圧電素子４をベース部材５に接合しており、溝５１とギャップ材８によって圧電素子４の水平位置が正確に規制されるため、２本の圧電素子４の間隔を精度よく保つことができる。そして、このようにして作製された圧電素子４を振動板３に接合することによって、印字品質に優れたインクジェットヘッドを作製することができる。
【００４６】
なお、上述した実施の形態では、ギャップ材８として、入手が容易な金属製の丸棒を用いたが、外周面の２点において略Ｖ字状の溝に接する形状であれば、断面が多角形の角棒を用いてもよい。
【００４７】
またベース部材５の溝についても、ギャップ材８の外周面と２点で接し、かつその状態でギャップ材８の位置が変わらないものであれば、溝の深さや幅は限定されない。
【符号の説明】
【００４８】
１  ノズルプレート
２  流路プレート
３  振動板
４  圧電素子
５  ベース部材
６  ヘッドフレーム
７  フレキシブル配線板
８  ギャップ材
１１  ノズル
２１  液室
３１、６２  インク流路
４１、分割用溝
４２  圧電素子片
５１  略Ｖ字状の溝
６１  開口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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