(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを蓄える圧力室が形成されたチャンバープレートと、電気信号が印加されると歪んで前記圧力室内に圧力変動を発生させる複数の積層圧電素子と、この積層圧電素子と接着されている振動部が形成されたダイヤフラムプレートと、前記振動部と反対側に位置する前記積層圧電素子の端部を固定する積層圧電素子固定板と、前記圧力室にインクを供給する流路であるリストリクタが形成されたリストリクタプレートと、前記リストリクタにインクを供給する共通インク通路と前記積層圧電素子の先端を前記振動部に接着するように前記積層圧電素子固定板を挿入する開口部を有するハウジングと、前記圧力室内の加圧されたインクを吐出させるノズル穴を有するオリフィスプレートとを備えたインクジェットプリントヘッドの製造方法において、
前記オリフィスプレートと、前記チャンバープレートと、前記リストリクタプレートと、前記ダイヤフラムプレートと、前記ハウジングとを接着してフロントエンド部組を構成する工程と、
その後に、前記積層圧電素子固定板の外壁面と前記積層圧電素子と前記フロントエンド組部の振動部を位置決め装置を使用して位置決めして、前記積層圧電素子固定板の外壁面と前記ハウジングの開口部の内壁面との間に隙間を設け、前記積層圧電素子の先端部を前記振動部に熱硬化型の第１の接着剤で接着する工程と、
その後に、前記隙間にＵＶ硬化型であって、その接着剤硬度が前記第１の接着剤の接着剤硬度より硬く、その接着剤硬度となる硬化時間が前記第１の接着剤の接着剤硬度となる硬化時間より短い第２の接着剤を複数箇所塗布して前記積層圧電素子固定板と前記ハウジングを接着して前記第２の接着剤と前記第１の接着剤を硬化させる工程と、
その後に、前記隙間をなくするように前記第２の接着剤の接着剤硬度よりも低い接着剤硬度のシーリング用の第３の接着剤を塗布して封止する工程とからなることを特徴とするインクジェットプリントヘッドの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法で製造されたことを特徴とするインクジェットプリントヘッド。
【請求項３】
請求項２記載のインクジェットプリントヘッドを搭載したことを特徴とするインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットプリントヘッドの製造方法及びインクジェットプリントヘッド並びにインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来のインクジェットプリンタにおけるインクジェットプリントヘッドの一例を示す縦断側面図である。
【０００３】
図４において、１はノズル穴１ａを形成したオリフィスプレート、２は圧力室２ａを形成したチャンバプレート、３はリストリクタ３ａを形成したリストリクタプレート、４は振動部４ａおよびフィルタ部４ｂを形成したダイアフラムプレート、５は共通インク通路５ａと開口部５ｂを形成したハウジングである。６は複数の積層圧電素子７を固定する積層圧電素子固定板である。
【０００４】
前記ハウジング５の開口部５ａ内には、前記積層圧電素子固定板６をＸ，Ｙ方向に位置決めするための端面Ｘ１，端面Ｙ１を設け、この端面Ｘ１，Ｙ１に前記圧電素子固定板６を突き当てて位置決めして接着剤（図示省略）により接着して固定している。８は、積層圧電素子１２の先端をダイアフラムプレート４における振動部４ａの背面に接着する接着剤である。
【０００５】
このインクジェットプリントヘッドは、インクが共通インク通路５ａからフィルタ部３ｂとリストリクタ３ａを通して圧力室２に供給され、積層圧電素子７に電気信号を印加することによって該積層圧電素子７が歪ませて振動部４ａを押圧することにより圧力室２ａ内のインクを加圧してノズル穴１ａから噴射してプリントするように機能する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このようなインクジェットプリントヘッドにおいて、インク噴射特性のばらつきを低減するためには、ダイヤフラムプレート４の振動部４ａと積層圧電素子７の結合位置誤差を極力小さくするように接着しなければならない。そのために、前記ハウジング５の開口部５ａの面Ｘ１，Ｙ１は、高精度に加工しなければならない。また、前記積層圧電素子固定板６の端面Ｙ２から積層圧電素子７の振動部４ａとの接着面までの距離精度および直角度も重要である。
【０００７】
更に、前記積層圧電素子固定板６を接着する面Ｘ１が振動部４ａに対して倒れていると、積層圧電素子７の振動部４ａへの接着面が該振動部４ａに対して全面が均一に接触せずに片当たり状態で接着されてしまう。このために、インクの噴射特性にばらつきが発生する。従って、インクの噴射特性のばらつきを低減するためには、前記した総ての構成部品の精度を確保しなければならない。
【０００８】
また、ハウジング５，積層圧電素子固定板６等の構成部品は、高精度加工が必要となるために、高価な部品となり、インクジェットプリントヘッドを安価に構成することが困難となる。
【０００９】
本発明の１つの目的は、インク噴射特性のばらつきが少ないインクジェットプリントヘッドの製造方法及びインクジェットプリントヘッド並びにインクジェット記録装置を提案することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、インク噴射特性のばらつきが少ないインクジェットプリントヘッドの製造方法及びインクジェットプリントヘッド並びにインクジェット記録装置を安価に提案することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、インクを蓄える圧力室が形成されたチャンバープレートと、電気信号が印加されると歪んで前記圧力室内に圧力変動を発生させる複数の積層圧電素子と、この積層圧電素子と接着されている振動部が形成されたダイヤフラムプレートと、前記振動部と反対側に位置する前記積層圧電素子の端部を固定する積層圧電素子固定板と、前記圧力室にインクを供給する流路であるリストリクタが形成されたリストリクタプレートと、前記リストリクタにインクを供給する共通インク通路と前記積層圧電素子の先端を前記振動部に接着するように前記積層圧電素子固定板を挿入する開口部を有するハウジングと、前記圧力室内の加圧されたインクを吐出させるノズル穴を有するオリフィスプレートとを備えたインクジェットプリントヘッドの製造方法において、
前記オリフィスプレートと、前記チャンバープレートと、前記リストリクタプレートと、前記ダイヤフラムプレートと、前記ハウジングとを接着してフロントエンド部組を構成する工程と、
その後に、前記積層圧電素子固定板の外壁面と前記積層圧電素子と前記フロントエンド組部の振動部を位置決め装置を使用して位置決めして、前記積層圧電素子固定板の外壁面と前記ハウジングの開口部の内壁面との間に隙間を設け、前記積層圧電素子の先端部を前記振動部に熱硬化型の第１の接着剤で接着する工程と、
その後に、前記隙間にＵＶ硬化型であって、その接着剤硬度が前記第１の接着剤の接着剤硬度より硬く、その接着剤硬度となる硬化時間が前記第１の接着剤の接着剤硬度となる硬化時間より短い第２の接着剤を複数箇所塗布して前記積層圧電素子固定板と前記ハウジングを接着して前記第２の接着剤と前記第１の接着剤を硬化させる工程と、
その後に、前記隙間をなくするように前記第２の接着剤の接着剤硬度よりも低い接着剤硬度のシーリング用の第３の接着剤を塗布して封止する工程とからなることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明のインクジェットプリントヘッドの一実施の形態を示すもので、（ａ）は縦断正面図、（ｂ）は縦断右側面図、（ｃ）は下面図である。
【００１５】
図１において、１はノズル穴１ａを形成したオリフィスプレート、２は圧力室２ａを形成したチャンバープレート、３はリストリクタ３ａを形成したリストリクタプレート、４は振動部４ａおよびフィルタ部４ｂを形成したダイヤフラムプレート、５は共通インク通路５ａおよび積層圧電素子７および該積層圧電素子７を固定する積層圧電素子固定板６よりも大きな開口部５ｂを設けたハウジングである。これらの部材は、位置決め穴９ａ，９ｂにて位置決めして順次に接着することにより、フロントエンド部組１０を構成する。なお、１１ａ，１１ｂは、共通インク通路５ａにインクを供給するためのインク供給口である。
【００１６】
また、複数の積層圧電素子７を積層圧電素子固定板６に接着固定した積層圧電素子部組１２を構成し、この積層圧電素子部組１２を前記フロントエンド部組１０の開口部５ｂ内に挿入して各積層圧電素子７の先端によって圧力室２ａに対応するダイアフラムプレート４の振動部４ａの背面を押圧するように位置決めして接着剤１３，１４ａ〜１４ｄ，１５によってこれら間を接着することにより結合する。
【００１７】
図２は、前記フロントエンド部組２０と前記積層圧電素子部組２１を位置決めして接着する作業工程を示すものであって、（ａ）は縦断正面図、（ｂ）は縦断右側図である。図３は、位置決め装置（位置決め治具）による位置決め作業工程の一例を示す縦断側面図である。
【００１８】
フロントエンド部組１０と積層圧電素子部組１２の接着結合は、図２に示すように、フロントエンド部組１０に対して積層圧電素子部組１２をＸ，Ｙ方向に移動させて位置合わせした状態で積層圧電素子部組１２をフロントエンド部組１０におけるハウジング５の開口部５ｂに挿入して各積層圧電素子７の先端をダイヤフラムプレート４の振動部４ａの背面に第１の接着剤１３によって接着し、更に、第２の接着剤１４ａ〜１４ｄおよび第３の接着剤１５を塗布して接着結合およびシーリングすることにより行う。
【００１９】
このような位置合わせおよび接着に使用する位置決め装置は、図３に示すように、フロントエンド部組１０および位置決め用ダミーリストリクタプレート３’を択一式に嵌着して位置決めする位置決めピン３１（位置をずらして表示している）と覗き窓３０ａを備え、２本の直動案内支柱３２を垂直に起立させたと固定ベース３０と、前記直動案内支柱３２に摺動自在に嵌着して前記固定ベース３０上に位置した状態で上下動する移動ベース４０を備える。
【００２０】
移動ベース４０は、積層圧電素子部組１２を垂下するための貫通穴４０ａを備え、積層圧電素子部組１２を垂直状態に垂下するように取り付けてこの移動ベース４０上を水平方向に摺動可能な調整ベース４１と、この調整ベース４１を水平（Ｘ，Ｙおよび旋回）方向に微少移動させて水平方向の位置決めを行うための複数のマイクロメータヘッド４２および押しばね４３と、位置決めした調整ベース４１を移動ベース４０に固定する固定ねじ（図示省略）を実装する。
【００２１】
この位置決め装置を使用する位置決めおよび接着作業では、前記フロントエンド部組１０のリストリクタプレート３と同一形状の位置決め用ダミーリストリクタプレート３’を前記固定ベース３０上に位置決めして載置する。この載置位置決めは、位置決め用ダミーリストリクタプレート３’の位置決め穴９ａ’（９ｂ’）（位置をずらして表示している）を固定ベース３０上に起立させた位置決めピン３１に嵌着することにより行う。
【００２２】
また、積層圧電素子部組１２は、垂直状態に垂下するように積層圧電素子固定板６を調整ベース４１に取り付け、各積層圧電素子７の下端部（先端部）が位置決め用ダミーリストリクタプレート３’に対向するように移動ベース４０を下降させる。そして、各積層圧電素子７の先端部と位置決め用ダミーリストリクタプレート３’のリストリクタ３ａの相対位置関係を覗き窓３０ａから反射鏡５０を介して観察しながらマイクロメータヘッド４２を操作して調整ベース４１を水平方向（Ｘ，Ｙおよび旋回方向）に微動させすることにより位置合わせして位置決めし、位置決め状態で固定ねじ（図示省略）により調整ベース４１を移動ベース４０に固定する。
【００２３】
次に、移動ベース４０を上昇させ、位置決め用ダミーリストリクタプレート３’を固定ベース３０から取り外し、その後に、フロントエンド部組１２を位置決めして載置する。この載置位置決めは、位置決めピン３１にフロントエンドヘッド部組１０の位置決め穴９ａ，９ｂを嵌着することにより行う。
【００２４】
次に、積層圧電素子７の先端（または振動部４ａの背面）に硬化前の第１の接着剤１３を塗布し、次に、前記移動ベース４０を直動案内支柱３２に沿って下降させることにより、積層圧電素子部組１２をフロントエンド部組１０の方向に移動させて該フロントエンド部組１０における開口部５ｂに挿入して該積層圧電素子部組１２の積層圧電素子７の先端をダイヤフラム４の振動部４ａの背面に当接させて前記第１の接着剤１３で接着する。このとき、各積層圧電素子７は、既に、前記位置決め用ダミーリストリクタプレート３’を使用して位置決めされているので、正確に所定の位置に合わせて接着することができる。
【００２５】
この接着状態では、前記ハウジング５の開口部５ｂの内壁面と前記積層圧電素子部組１２の積層圧電素子固定板６の外壁面の間には隙間がある。また、前記積層型圧電素子部組１２は、寿命を伸ばすために、振動部４ａと積層圧電素子７を接着する際に、適度な予荷重をかけることが一般的に知られている。
【００２６】
このために、積層圧電素子７を振動部４ａに当接して接着すときには、積層圧電素子部組１２に移動ベース４０の重量を掛けて適度な予荷重をかけた状態とする。
【００２７】
そして、この状態で、ハウジング５の開口部５ｂと積層圧電素子部組１２の積層圧電素子固定板６間の隙間の複数箇所に、硬化時間が短く且つ硬度の高い、例えばＵＶ硬化型の第２の接着剤１ａ〜１４ｄを塗布して接着することにより、位置決めした位置関係を保って予荷重を掛けた状態で接着結合して位置決め装置から短時間でインクジェットプリントヘッドを取り外すことが可能となる。
【００２８】
次に、例えば、前記第１の接着剤１３が熱硬化型の場合もしくは硬化時間を短縮させたい場合には、これらを加熱炉に入れて硬化させ、その後、前記フロントエンド部組１２のハウジング５の開口部５ｂと前記積層圧電素子部組１２の隙間にインク等の侵入を防ぐためにシーリング目的の第３の接着剤１５を塗布して封止する。
【００２９】
このような構成において、第１の接着剤１３と第２の接着剤１４ａ〜１４ｄの硬度関係を第１の接着剤硬度＜第２の接着剤硬度とすることにより、積層圧電素子部組１２に外力が加わっても、この外力は第２の接着剤１４ａ〜１４ｄによって支えられて振動部４ａに外力の影響を与えることがないので、インク噴射特性が安定してばらつきの少ないインクジェットプリントヘットを提供することができる。
【００３０】
また、前記シーリングが目的である第３の接着剤１５と前記第２の接着剤１４ａ〜１４ｄの硬度の関係を第３の接着剤硬度＜第２の接着剤硬度とすることにより、第３の接着剤１５が硬化する際の収縮等により前記積層圧電素子部組１２に対してアンバランスな外力が発生したとしても該外力は第２の接着剤１４ａ〜１４ｄに支えられるので該アンバランス力によって前記積層圧電素子１２が変位して前記振動部９ａに外力を加えることがないので、インク噴射特性が安定してばらつきの少ないインクジェットプリントヘッドを提供することが可能となる。
【００３１】
更に、前記第１の接着剤１３と前記第２の接着剤の硬化時間の関係を第１の接着剤硬化時間（硬化時間長い接着剤）＞第２の接着剤硬化時間（硬化時間短い接着剤）とすることにより、前記位置決め装置により位置決めした位置関係を保って予荷重をかけたままの状態で該位置決め装置から短時間でインクジェットプリントヘッドを取り外すことが可能となる。このために、１台の治具で短時間に大量のインクジェットプリントヘッドを製造することが可能となり、生産効率も向上する。
【００３２】
つまり、このような構成のインクジェットプリントヘッドは、積層圧電素子９と振動部４ａとの位置決めは、ある程度の加工ばらつきを持った部品であっても、実際に位置決め装置により観察しながら高精度に位置決めすることが可能となり、従って、ハウジング５の位置決め基準面の高精度加工が不要となり、安価で且つインク噴射特性のばらつきを低減したインクジェットプリントヘッドを提供することが可能となる。
【００３３】
このようなインクジェットプリントヘッドは、オフィス用や産業用のインクジェットプリンタに使用するインクジェットプリントヘッドとして好適である。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、オリフィスプレートと、チャンバープレートと、リストリクタプレートと、ダイヤフラムプレートと、ハウジングとを接着してフロントエンド部組を構成する工程と、
その後に、積層圧電素子固定板の外壁面と積層圧電素子と前記フロントエンド組部の振動部を位置決め装置を使用して位置決めして、前記積層圧電素子固定板の外壁面と前記ハウジングの開口部の内壁面との間に隙間を設け、前記積層圧電素子の先端部を前記振動部に熱硬化型の第１の接着剤で接着する工程と、
その後に、前記隙間にＵＶ硬化型であって、その接着剤硬度が前記第１の接着剤の接着剤硬度より硬く、その接着剤硬度となる硬化時間が前記第１の接着剤の接着剤硬度となる硬化時間より短い第２の接着剤を複数箇所塗布して前記積層圧電素子固定板と前記ハウジングを接着して前記第２の接着剤と前記第１の接着剤を硬化させる工程と、
その後に、前記隙間をなくするように前記第２の接着剤の接着剤硬度よりも低い接着剤硬度のシーリング用の第３の接着剤を塗布して封止する工程とからなる製造方法としたことにより、
インク噴射のばらつきを低減し、安価で生産効率の高いインクジェットプリントヘッドの製造方法及びインクジェットプリントヘッド並びにインクジェット記録装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示すインクジェットプリントヘッドの概略構成を示す縦断正面図（ａ）と縦断側面図（ｂ）と下面図（ｃ）である。
【図２】本発明のインクジェットプリントヘッドにおけるフロントエンド組と積層圧電素子組の位置決め接着作業工程を示す縦断正面図（ａ）と縦断側面図（ｂ）である。
【図３】図２に示した位置決め接着作業工程を実施する位置決め装置の縦断側面図である。
【図４】従来のインクジェットプリントヘッドの概略構成を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
１…オリフィスプレート、１ａ…ノズル穴、２…チャンバプレート、２ａ…圧力室、３…リストリクタプレート、３ａ…リストリクタ、４…ダイヤフラムプレート、４ａ…振動部、４ｂ…フィルタ部、５…ハウジング、５ａ…共通インク通路、５ｂ…開口部、６…圧電素子固定板、７…積層圧電素子、９ａ，９ｂ…位置決め穴、１０…フロントエンド部組、１２…積層圧電素子部組、１３…第１の接着剤、１４ａ〜１４ｄ…第２の接着剤、１５…第３の接着剤。
【図１】
0004797259.tif 000002
【図２】
0004797259.tif 000003
【図３】
0004797259.tif 000004
【図４】
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