(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設置され、櫛の歯状に形成される側壁が形成する圧力室を有する圧電素子と、
前記圧電素子を囲むように配置される枠体と、
前記圧力室に対応する位置に設けられるインク吐出孔、第１の側壁の上面に対応する位置に設けられる第１の位置合わせ孔、及び前記第１の側壁とは異なる第２の側壁の上面に対応する位置に設けられる第２の位置合わせ孔を有し、前記圧電素子と前記枠体とを被覆するノズルプレートと、
を備えるインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記第１の位置合わせ孔は、前記第１の側壁の上面の接着剤によって塞がれ、
前記第２の位置合わせ孔は、前記第２の側壁の上面の接着剤によって塞がれる請求項１記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記第１の側壁は、前記第１の位置合わせ孔に対応する位置に位置合わせ標識を有し、
前記第２の側壁は、前記第２の位置合わせ孔に対応する位置に位置合わせ標識を有する請求項２記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
第１の側壁の上面に対応する位置に設けられる第１の位置合わせ孔、及び前記第１の側壁とは異なる第２の側壁の上面に対応する位置に設けられる第２の位置合わせ孔によってノズルプレートを圧電素子に位置合わせする工程と、
前記圧電素子を前記ノズルプレートによって被覆する工程と、
を含むインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記第１の位置合わせ孔は、前記第１の側壁の上面の接着剤によって塞がれ、
前記第２の位置合わせ孔は、前記第２の側壁の上面の接着剤によって塞がれる請求項４記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記第１の側壁は、前記第１の位置合わせ孔に対応する位置に位置合わせ標識を有し、
前記第２の側壁は、前記第２の位置合わせ孔に対応する位置に位置合わせ標識を有する請求項５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】
本発明の実施形態は、インクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットヘッドは、上下に張り合わされた極性の異なる圧電素子によって形成される複数の側壁と、この側壁に設けられる電極と、側壁が形成する圧力室に対応する位置にインク吐出孔を有するノズルプレートと、を備える。電極に印加される電圧により側壁が弾性変形し、この変形により側壁が形成する圧力室の容積が変化する。この圧力室の容積変化により、インクの吸引と吐出がノズルプレートのインク吐出孔から行われる。
【０００３】
側壁の間隔とインク吐出孔は微細であり、圧電素子にノズルプレートを正確に位置合わせすることは困難を伴う。
【０００４】
この点に関し、従来はインクジェットの本体に複数のピンを立て、ノズルプレートに個のピンの挿通孔を設け、製造時にはピンを挿通孔に通すことにより位置合わせが行われていた。
【０００５】
しかし、省スペース化の要請により、ピンを立てるためのスペースが設けられなくなる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１０８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、正確かつ迅速にノズルプレートの位置合わせを行うことが可能なインクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の一実施形態は、基板と、基板上に設置され、櫛の歯状に形成される側壁が形成する圧力室を有する圧電素子と、圧電素子を囲むように配置される枠体と、圧力室に対応する位置に設けられるインク吐出孔、第１の側壁の上面に対応する位置に設けられる第１の位置合わせ孔、及び第１の側壁とは異なる第２の側壁の上面に対応する位置に設けられる第２の位置合わせ孔を有し、圧電素子と枠体とを被覆するノズルプレートと、を備えるインクジェットヘッドを提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】インクジェットヘッドを含むインクジェットヘッド本体部の斜視図である。
【図２】インクジェットヘッドの斜視図である。
【図３】インクジェットヘッドの図２におけるＡＡ線断面図である。
【図４】インクジェットヘッドの図２におけるＢＢ線断面図である。
【図５】ノズルプレートを取り外したインクジェットヘッドの平面図である。
【図６】ノズルプレートを示す平面図である。
【図７】側壁と第１の位置合わせ孔及び第２の位置合わせ孔との位置関係を示す図である。
【図８】応用例に係る本実施形態のノズルプレートを示す平面図である。
【図９】側壁と応用例に係る第１の位置合わせ孔及び第２の位置合わせ孔との位置関係を示す図である。
【図１０】ノズルプレートの圧電素子への接着方法を示す図である。
【図１１】接着剤が溢れる場合を示す図である。
【図１２】位置合わせの様子を示す図である。
【図１３】位置合わせマークによる位置合わせを示す図である。
【図１４】位置合わせスケールによる位置合わせを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、インクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法の一実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１１】
本実施形態のインクジェットヘッドは、基板と、基板上に設置され、櫛の歯状に形成される側壁が形成する圧力室を有する圧電素子と、圧電素子を囲むように配置される枠体と、圧力室に対応する位置に設けられるインク吐出孔、第１の側壁の上面に対応する位置に設けられる第１の位置合わせ孔、及び第１の側壁とは異なる第２の側壁の上面に対応する位置に設けられる第２の位置合わせ孔を有し、圧電素子と枠体とを被覆するノズルプレートと、を備える。
【００１２】
図１は、本実施形態のインクジェットヘッドを含むインクジェットヘッド本体部１００の斜視図である。図１に示すように、インクジェットヘッド本体部１００は、先端に配置されるインクジェットヘッド１０１と、インクジェットヘッド１０１を支持するマスク２０１と、を備える。
【００１３】
図２は、インクジェットヘッド１０１の斜視図である。図２に示すように、インクジェットヘッド１０１は、アルミナなどによって形成される基板１１と、基板１１上に設置される圧電素子１２と、圧電素子１２を囲むように配置される枠体１３と、インク吐出孔１５を有し、圧電素子１２と枠体１３とを被覆するノズルプレート１４と、を備える。
【００１４】
インクジェットヘッド１０１は、基板１１、圧電素子１２、枠体１３及びノズルプレート１４によって囲まれる空間に共通液室１６を有する。
【００１５】
図３は、インクジェットヘッド１０１の図２におけるＡＡ線断面図である。図３に示すように、圧電素子１２は、極性の異なる圧電素子１２Ａ１、１２Ａ２を接着剤１２Ｂによって張り合わされ、くしの歯状の形状をなす複数の側壁１２Ｓを備える。側壁１２Ｓは、間隙に圧力室１２Ｒを形成する。
【００１６】
側壁１２Ｓ及び圧力室１２Ｒの底面には、表面に電極として圧力室電極１２Ｃが配置される。さらに、圧力室電極１２Ｃを被覆する樹脂膜３００が設けられる。
【００１７】
圧力室１２Ｒは共通液室１６と連通する。圧力室電極１２Ｃは圧電素子１２に電圧を印加する駆動素子に接続する。ノズルプレート１４のインク吐出孔１５は圧力室１２Ｒに対応する位置に設けられる。
【００１８】
圧電素子１２は、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を用いることができる。樹脂膜には、例えばパリレン（登録商標）などのパラキシリレン系ポリマーを用いることができる。パリレン（登録商標）を使用する場合は、いずれのグレードであってもよい。
【００１９】
電圧が印加されると側壁１２Ｓが変形し、この変形により圧力室１２Ｒの容積が変化する。この容積変化によりインクの吸引とインク吐出孔１５からの吐出が行われる。
【００２０】
図４は、インクジェットヘッド１０１の図２におけるＢＢ線断面図である。図４に示すように、インクジェットヘッド１０１はノズルプレート１４側を記録媒体側に向けてマスク２０１に取り付けられる。
【００２１】
側壁１２Ｓは断面が台形をなす。ノズルプレート１４はこの台形の上底に相当する上面に接着剤により固定される。
【００２２】
図５は、ノズルプレート１４を取り外したインクジェットヘッド１０１の平面図である。図５に示すように、インクジェットヘッド１０１は基板１１と枠体１３によって囲まれる空間に圧電素子１２を備える。圧電素子１２は櫛の歯状に側壁を有する。
【００２３】
図６は、本実施形態のノズルプレート１４を示す平面図である。図６に示すように、ノズルプレート１４は、圧力室１２Ｒに対応する位置に設けられるインク吐出孔１５と、第１の側壁の上面の角部に対応する位置に設けられる第１の位置合わせ孔４０１Ａと、第１の側壁とは異なる第２の側壁の上面の角部に対応する位置に設けられる第２の位置合わせ孔４０１Ｂと、を備える。
【００２４】
第１の位置合わせ孔４０１Ａと第２の位置合わせ孔４０１Ｂとは、ノズルプレート１４の重心から互いに対角線方向に離して配置することが、位置合わせの精度を高める点において望ましい。
【００２５】
すなわち、第１の位置合わせ孔４０１Ａと第２の位置合わせ孔４０１Ｂとは、ノズルプレート１４の長辺方向の中心線及び短辺方向の中心線から離れた位置に設けられる。
【００２６】
図７は、側壁１２Ｓと第１の位置合わせ孔４０１Ａ及び第２の位置合わせ孔４０１Ｂとの位置関係を示す図である。
【００２７】
図７に示すように、インク吐出孔１５は圧電素子１２の圧力室１２Ｒに対応する位置に配置される。これに対し、第１の位置合わせ孔４０１Ａ及び第２の位置合わせ孔４０１Ｂは、側壁１２Ｓの上面の角部に対応する位置に配置される。
【００２８】
位置合わせは、第１の位置合わせ孔４０１Ａ及び第２の位置合わせ孔４０１Ｂの外周が対応する側壁の上面の角部に接するように目視確認して行われる。
【００２９】
図８は、応用例に係る本実施形態のノズルプレート１４を示す平面図である。図８に示すように、ノズルプレート１４は、圧力室１２Ｒに対応する位置に設けられるインク吐出孔１５と、第１の側壁の上面の角部に対応する位置に設けられる第１の位置合わせ孔４０１Ａと、第１の側壁とは異なる第２の側壁の上面の角部に対応する位置に設けられる第２の位置合わせ孔４０１Ｂと、を備える。
【００３０】
第１の位置合わせ孔４０１Ａと第２の位置合わせ孔４０１Ｂとは、ノズルプレート１４の重心から長辺方向の中心線に最も近く、短辺方向の中心線から最も遠い位置に配置することもできる。
【００３１】
このように配置すると、ノズルプレート１４の熱膨張による誤差の影響を受けにくくなるという利点がある。
【００３２】
図９は、側壁１２Ｓと応用例に係る第１の位置合わせ孔４０１Ａ及び第２の位置合わせ孔４０１Ｂとの位置関係を示す図である。
【００３３】
図９に示すように、インク吐出孔１５は圧電素子１２の圧力室１２Ｒに対応する位置に配置される。これに対し、第１の位置合わせ孔４０１Ａ及び第２の位置合わせ孔４０１Ｂは、側壁１２Ｓの上面の角部に対応する位置に配置される。
【００３４】
位置合わせは、第１の位置合わせ孔４０１Ａ及び第２の位置合わせ孔４０１Ｂの外周が対応する側壁の上面の角部に接するように目視確認して行われる。
【００３５】
図１０は、ノズルプレート１４の圧電素子１２への接着方法を示す図である。図１０に示すように、ノズルプレート１４は接着面と対向する面に保護フィルム１４Ａを有する。
【００３６】
まず、図１０（Ａ）に示すように、圧電素子１２の側壁１２Ｓの上面に接着剤８０１が塗布される。
【００３７】
次に、図１０（Ｂ）に示すように、位置合わせを行った後にノズルプレート１４を圧電素子１２に接着する。この際、側壁１２Ｓの上面の余分な接着剤８０１が第１の位置合わせ孔４０１Ａ及び第２の位置合わせ孔４０１Ｂに入り込み、第１の位置合わせ孔４０１Ａ及び第２の位置合わせ孔４０１Ｂは塞がれる。
【００３８】
従って、インクが第１の位置合わせ孔４０１Ａ及び第２の位置合わせ孔４０１Ｂから漏れ出すことはない。
【００３９】
次に、保護フィルム１４Ａが除去される。
【００４０】
図１１は、接着剤８０１が溢れる場合を示す図である。図１１に示すように、ノズルプレート１４は接着面と対向する面に保護フィルム１４Ａを有する。
【００４１】
まず、図１１（Ａ）に示すように、圧電素子１２の側壁１２Ｓの上面に接着剤８０１が塗布される。
【００４２】
次に、図１１（Ｂ）に示すように、位置合わせを行った後にノズルプレート１４を圧電素子１２に接着する。この際、側壁１２Ｓの上面の余分な接着剤８０１が第１の位置合わせ孔４０１Ａ及び第２の位置合わせ孔４０１Ｂに入り込み、第１の位置合わせ孔４０１Ａ及び第２の位置合わせ孔４０１Ｂは塞がれる。
【００４３】
従って、インクが第１の位置合わせ孔４０１Ａ及び第２の位置合わせ孔４０１Ｂから漏れ出すことはない。
【００４４】
次に、図１１（Ｃ）に示すように、保護フィルム１４Ａが除去される。この際、溢れ出た接着剤８０１は保護フィルム１４Ａとともに除去される。
【００４５】
図１２は、位置合わせの様子を示す図である。図１２に示すように、位置合わせは、第１の位置合わせ孔４０１Ａ及び第２の位置合わせ孔４０１Ｂの外周が対応する側壁の上面の角部１２Ｐに接するように目視確認して行われる。
【００４６】
図１３は、位置合わせマーク１１０１による位置合わせを示す図である。図１３に示すように、位置合わせ標識として位置合わせマーク１１０１を第１の側壁の上面及び第２の側壁の上面に設けることもできる。位置合わせマーク１１０１の形状は問わない。
【００４７】
この場合、位置合わせマーク１１０１がともに第１の位置合わせ孔４０１Ａ及び第２の位置合わせ孔４０１Ｂの中心に来るように、目視して位置合わせする。
【００４８】
図１４は、位置合わせスケール１２０１による位置合わせを示す図である。図１４に示すように、位置合わせ標識として位置合わせスケール１２０１を第１の側壁の上面及び第２の側壁の上面に設けることもできる。位置合わせスケール１２０１の形状は問わない。
【００４９】
この場合、位置合わせスケール１２０１の中心がともに第１の位置合わせ孔４０１Ａ及び第２の位置合わせ孔４０１Ｂの中心に来るように、目視して位置合わせする。
【００５０】
次に、本実施形態のインクジェットヘッド１０１の製造方法について説明する。  
（１）基板１１に一対の圧電素子１２を接着する。一対の圧電素子１２の距離は冶具にて位置決めされる。  
（２）圧電素子１２を切削して圧力室１２Ｒとなる溝を形成する。この切削は、ダイアモンドホイールを用いることができる。  
（３）溝の内部に圧力室電極１２Ｃを形成する。圧力室電極１２Ｃは、例えば、無電解メッキによってニッケル薄膜を生成することによって形成される。  
（４）基板１１に枠体１３を接着する。  
（５）圧電素子１２に樹脂膜３００を形成する。樹脂膜３００は、ＣＶＤ（化学気相成長法）により成膜する。  
樹脂にパリレン（登録商標）を使用する場合、パリレンＣを厚さ１μｍ〜１０μｍにより成膜する。なお、パリレン（登録商標）はいずれのグレードでもよい。  
樹脂膜３００を生成する必要のない部位には例えばポリイミドテープなどのマスキングテープによりマスキングする。或いは、樹脂膜３００を成膜した後に、必要な部位だけ冶具によって被覆し、プラズマ処理によるエッチングにて不要な樹脂膜３００を除去してもよい。  
（６）ノズルプレート１４を第１の位置合わせ孔４０１Ａ及び第２の位置合わせ孔４０１Ｂにより位置決めして、側壁１２Ｓ及び枠体１３に接着する。  
（７）ノズルプレート１４にインク吐出孔１５を、レーザーを照射することにより形成する。  
（８）マスク２０１を耐インク性の接着剤によって枠体１３に接着する。  
（９）基板１１にインク供給管及びインク排出管を接着する。
【００５１】
以上述べたように、本実施形態のインクジェットヘッド１０１は、基板１１と、基板１１上に設置され、櫛の歯状に形成される側壁１２Ｓが形成する圧力室１２Ｒを有する圧電素子１２と、圧電素子１２を囲むように配置される枠体１３と、圧力室１２Ｒに対応する位置に設けられるインク吐出孔１５と、第１の側壁の上面に対応する位置に設けられる第１の位置合わせ孔４０１Ａと、第１の側壁とは異なる第２の側壁の上面に対応する位置に設けられる第２の位置合わせ孔４０１Ｂと、を有し、圧電素子１２と枠体１３とを被覆するノズルプレート１４と、を備える。
【００５２】
従って、第１の位置合わせ孔４０１Ａ及び第２の位置合わせ孔４０１Ｂから視認して位置合わせを行うことにより、正確かつ迅速にノズルプレート１４の位置合わせを行うことが可能となるという効果がある。
【００５３】
いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５４】
１１：基板
１３：枠体
１３Ａ：取付部
１４：ノズルプレート
４０１Ａ：第１の位置合わせ孔
４０１Ｂ：第２の位置合わせ孔
【図１】
0005443528.tif 000002
【図２】
0005443528.tif 000003
【図３】
0005443528.tif 000004
【図４】
0005443528.tif 000005
【図５】
0005443528.tif 000006
【図６】
0005443528.tif 000007
【図７】
0005443528.tif 000008
【図８】
0005443528.tif 000009
【図９】
0005443528.tif 000010
【図１０】
0005443528.tif 000011
【図１１】
0005443528.tif 000012
【図１２】
0005443528.tif 000013
【図１３】
0005443528.tif 000014
【図１４】
0005443528.tif 000015