(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面に、複数の溝内に収容したインクに選択的に噴射エネルギを与える複数のエネルギ発生手段を設け、その一方の面とは反対側の他方の面に、前記複数のエネルギ発生手段にそれぞれ接続され外部からの噴射信号を印加する複数の接続端子をそれぞれ設けた２つの基板を、前記一方の面が相互に対向するように積層し、
前記各基板の一方の面に、前記インクを収容するインク溝、前記インク溝と所定の位置関係にあるインクを収容しない溝および前記インクを収容しない溝の一方の端部と接続し、かつ前記基板の一端面に前記他方の面に連通する縦溝を形成し、
前記２つの基板のうち一方の基板には、前記他方の面の上であって、かつ前記複数の接続端子の配列方向における前記一方の基板の一端から所定距離の位置に存在する縦溝を基準部とし、その基準部から所定関係の位置に当該基板上の前記複数の接続端子の配列方向の一端部を配置し、
前記２つの基板のうち他方の基板には、前記他方の面の上であって、かつ前記一方の基板の前記一端とは反対側に位置する前記他方の基板の他端から前記一方の基板における前記所定距離と同じ距離の位置に存在する縦溝を基準部とし、その基準部から所定関係の位置に当該基板上の前記複数の接続端子の配列方向の一端部を配置することを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
一方の面に、複数の溝内に収容したインクに選択的に噴射エネルギを与える複数のエネルギ発生手段を設け、その一方の面とは反対側の他方の面に、前記複数のエネルギ発生手段にそれぞれ接続され外部からの噴射信号を印加する複数の接続端子をそれぞれ設けた２つの基板を、前記一方の面が相互に対向するように積層するインクジェットヘッドの製造方法において、
前記両基板の一方の面に、前記インクを収容するインク溝、前記インク溝と所定の位置関係にあるインクを収容しない溝および前記インクを収容しない溝の一方の端部と接続し、かつ前記基板の一端面に前記他方の面に連通する縦溝を形成する工程；
前記両基板の他方の面に、前記複数の接続端子となる連続した導電層を形成する工程；
前記両基板を、前記一方の面が相互に対向するように積層する工程；
前記積層工程の後、前記２つの基板のうち一方の基板に、前記他方の面の上であって、
かつ前記複数の接続端子の配列方向における前記一方の基板の一端から所定距離の位置に存在する縦溝を基準部とし、その基準部より所定関係の位置から前記一方の基板の前記他方の面における前記導電層の一部を除去し、前記一方の基板に前記複数の接続端子を形成する工程；
前記一方の基板に前記複数の接続端子を形成する工程の後、前記積層された両基板を反転させ、前記２つの基板のうち他方の基板に、前記他方の面の上であって、かつ前記一方の基板の前記一端とは反対側に位置する前記他方の基板の他端から前記一方の基板における前記所定距離と同じ距離の位置に存在する縦溝を基準部とし、その基準部より所定関係の位置から前記他方の基板の前記他方の面における前記導電層の一部を除去し、前記他方の基板に前記複数の接続端子を形成する工程；とを有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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インク滴を噴射して記録媒体上に記録をおこなうインクジェットヘッドおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、インクジェットヘッドとして、圧電材料等の変形によってインク流路内のインクに圧力を加えてノズルから液滴として噴射するもの、あるいは、インク流路内のインクを局部的に加熱して蒸発させそれによって発生した圧力でインクを噴射するものなどが知られている。これらの圧電材料や加熱手段などの噴射エネルギ発生手段に、噴射のためのパルス信号を印加するために、基板の１つの面に噴射エネルギ発生手段に接続した接続端子を複数配列し、外部の信号発生源から延びるフレキシブル配線材をこの接続端子にハンダ付け等で接続している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
インクジェットヘッドは、高密度記録のために、複数のノズル列を平行に配置したり、カラー化のために複数のヘッドを接近させて配置することがおこなわれている。しかし、複数のインク流路を構成する溝、複数の噴射エネルギ発生手段、および複数の接続端子はそれぞれ１つの平面に形成されるため、これらを複数個並べる必要があり、その相互の位置関係を正確に定めなければならない。
【０００４】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、複数の溝列を相互に接近して正確に配置し、かつそれに対応して接続端子を正確に形成できるインクジェットヘッドおよびその製造方法を提案する。
【０００５】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この目的を達成するために、請求項１に記載のインクジェットヘッドは、一方の面に、複数の溝内に収容したインクに選択的に噴射エネルギを与える複数のエネルギ発生手段を設け、その一方の面とは反対側の他方の面に、前記複数のエネルギ発生手段にそれぞれ接続され外部からの噴射信号を印加する複数の接続端子をそれぞれ設けた２つの基板を、前記一方の面が相互に対向するように積層し、前記各基板の一方の面に、前記インクを収容するインク溝、前記インク溝と所定の位置関係にあるインクを収容しない溝および前記インクを収容しない溝の一方の端部と接続し、かつ前記基板の一端面に前記他方の面に連通する縦溝を形成し、前記２つの基板のうち一方の基板には、前記他方の面の上であって、かつ前記複数の接続端子の配列方向における前記一方の基板の一端から所定距離の位置に存在する縦溝を基準部とし、その基準部から所定関係の位置に当該基板上の前記複数の接続端子の配列方向の一端部を配置し、前記２つの基板のうち他方の基板には、前記他方の面の上であって、かつ前記一方の基板の前記一端とは反対側に位置する前記他方の基板の他端から前記一方の基板における前記所定距離と同じ距離の位置に存在する縦溝を基準部とし、その基準部から所定関係の位置に当該基板上の前記複数の接続端子の配列方向の一端部を配置することを特徴とする。
【０００６】
このように、２つの基板を、一方の面が相互に対向するように積層することで、複数の溝列を相互に接近して正確に配置し、また、各基板に各基準部から所定関係の位置に複数の接続端子を容易にかつ正確に形成することができる。
【０００８】
請求項２に記載のインクジェットヘッドの製造方法は、一方の面に、複数の溝内に収容したインクに選択的に噴射エネルギを与える複数のエネルギ発生手段を設け、その一方の面とは反対側の他方の面に、前記複数のエネルギ発生手段にそれぞれ接続され外部からの噴射信号を印加する複数の接続端子をそれぞれ設けた２つの基板を、前記一方の面が相互に対向するように積層するインクジェットヘッドの製造方法において、前記両基板の一方の面に、前記インクを収容するインク溝、前記インク溝と所定の位置関係にあるインクを収容しない溝および前記インクを収容しない溝の一方の端部と接続し、かつ前記基板の一端面に前記他方の面に連通する縦溝を形成する工程；前記両基板の他方の面に、前記複数の接続端子となる連続した導電層を形成する工程；前記両基板を、前記一方の面が相互に対向するように積層する工程；前記積層工程の後、前記２つの基板のうち一方の基板に、前記他方の面の上であって、かつ前記複数の接続端子の配列方向における前記一方の基板の一端から所定距離の位置に存在する縦溝を基準部とし、その基準部より所定関係の位置から前記一方の基板の前記他方の面における前記導電層の一部を除去し、前記一方の基板に前記複数の接続端子を形成する工程；前記一方の基板に前記複数の接続端子を形成する工程の後、前記積層された両基板を反転させ、前記２つの基板のうち他方の基板に、前記他方の面の上であって、かつ前記一方の基板の前記一端とは反対側に位置する前記他方の基板の他端から前記一方の基板における前記所定距離と同じ距離の位置に存在する縦溝を基準部とし、その基準部より所定関係の位置から前記他方の基板の前記他方の面における前記導電層の一部を除去し、前記他方の基板に前記複数の接続端子を形成する工程；とを有することを特徴とする。
【０００９】
このように、２つの基板を、一方の面が相互に対向するように積層することで、複数の溝列を相互に正確に配置することができ、また、その積層工程の後、各基板に予め形成した導電層を除去して各基板に複数の接続端子を形成することで、複数の接続端子の相互の位置を容易にかつ正確に形成することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面にしたがって説明する。本実施の形態は、エネルギ発生手段として、圧電材料に分極方向と直交する方向の電界を生成することによりその圧電材料を圧電厚みすべり変形させる方式を用いた。
【００１３】
図１に示すように、インクを収容する溝を有する基板１０、４０は、中間板３０を挟んで２つ設けられているが、両基板はほぼ同構成であるので、主として一方の基板１０について説明し、基板４０については基板１０の各部分１０ａ〜１０ｆと対応する部分を４０ａ〜４０ｆと書き換えて説明を省略する。
【００１４】
基板１０には、インクを収容する複数のインク溝２１と、空間となる複数のダミー溝２２とが交互に形成され、その両溝間は隔壁２４で隔てられている。インク溝２１とダミー溝２２は、同じ幅、深さに形成される。隔壁２４は、その高さ方向に相互に逆に分極（図３の矢印Ｐ）した２つの圧電材料を、同じく高さ方向に積層して構成される。本実施の形態において、隔壁２４は、高さ方向の２つの部分ともが圧電材料である必要がなく、少なくとも一方が圧電材料であればよい。インク溝２１とダミー溝２２の配列方向の両端に、インク溝およびダミー溝と同形状の溝が繰り返し形成してあるが、これは、基板１０と中間板３０とを接着する際の接着剤の逃げ溝２１ａ、２２ａとして機能するものである。
【００１５】
インク溝２１は、その長手方向を基板１０の一方の面１０ａに開放しかつ長手方向両端を基板１０の前後両端面１０ｂ、１０ｃに開放して形成されている。ダミー溝２２は、その長手方向を基板１０の一方の面１０ａに開放し、かつ長手方向一端を基板１０の前端面１０ｂに開放して形成されているが長手方向他端を基板の後端面１０ｃに対して壁２３で閉鎖されている。両溝２１、２２の長手方向の開放面は、基板の一方の面１０ａに接着した中間板３０により覆われている。
【００１６】
基板１０の後端面１０ｃには、マニホールド３１（図２）が接続され、図示しないインク供給源から供給口３１ａに供給されたインクを複数のインク溝２１に分配する。ダミー溝２２の後端は壁２３によって覆われているので、インクは供給されない。接着剤の逃げ溝２１ａ、２２ａの後端は、マニホールド３１両端の壁に対向しているので、この溝にもインクは供給されない。
【００１７】
２つの基板１０、４０が同色のインクを使用する場合には、１つのマニホールド３１が両基板の後端面にまたがって接合され、両基板に共通のインクを供給するように構成することができる。また、２つの基板１０、４０が別々の色のインクを使用する場合には、両基板の後端面にそれぞれ別のマニホールドが接合される。
【００１８】
基板１０の前端面１０ａには、各インク溝２１の前端に対向する噴射口３３を複数有するノズルプレート３２が接合される。
【００１９】
インク溝２１およびダミー溝２２の内側面、すなわち隔壁２４の側面には、電極２６ａ、２６ｂがそれぞれ形成され、ダミー溝２２の内で対向する電極２６ｂ、２６ｂは溝底に沿って形成された分離溝２７によって相互に絶縁されている。前記一方の面１０ａと反対側の他方の面１０ｄには、それら電極２６ａ、２６ｂと接続した接続端子２８ａ、２８ｂが整列して形成されている。１つのインク溝２１の両外側に位置する各電極２６ｂ、２６ｂは、ダミー溝２２の前端と他方の面１０ｄとを接続する縦溝２５の側面に形成した導電層を介して１つの接続端子２８ｂに接続している。縦溝２５の側面の導電層は、ダミー溝２２内の各電極２６ｂ、２６ｂと同様に溝底で分割されており、ダミー溝２２内で対向する電極２６ｂ、２６ｂは、それぞれ別の接続端子２８ｂ、２８ｂに接続している。
【００２０】
複数の接続端子２８ｂの外側に位置する、他方の面１０ｄ上の導電層は、接続端子２８ａを構成する。この接続端子２８ａは、基板１０の後端面１０ｃ上の導電層を介してすべてのインク溝２１内の電極２６ａと接続している。電極２８ａと電極２８ｂ間、および電極２８ｂどうしの間は、分離溝２９によって絶縁されている。
【００２１】
電極２８ａ、２８ｂは、図示しないフレキシブルな配線材を介して外部の噴射パルス信号発生源に接続される。
【００２２】
接続端子２８ａすなわちすべてのインク溝２１内の電極２６ａをアースし、インクを噴射しようとするインク溝２１に対応する電極２８ｂを介して電極２６ｂ、２６ｂにパルス信号を印加すると、図３に示すように、そのインク溝２１の両側の隔壁２４、２４に分極方向Ｐと直交する電界Ｅが生じる。その結果、隔壁において分極方向が異なる各部がそれぞれ圧電厚みすべり変形し、全体としてインク溝の２１の容積を拡大する。それにより、マニホールド３１からインク溝２１内にインクを吸引する。その後、パルス信号の印加を停止すると、隔壁２４が復帰して、インクに圧力が加えられる。その結果、インクは、噴射口３３からインク滴として噴射される。
【００２３】
以下に、上記インクジェットヘッドの製造方法を説明する。
【００２４】
まず、基板１０を形成するために、予め厚さ方向に分極された圧電材料１１、１２を接着する。そして、図４に示すように、両圧電材料１１、１２にわたってインク溝２１、ダミー溝２２、逃げ溝２１ａ、２２ａおよび縦溝２５となる溝を、ダイヤモンドブレード５１によって研削すなわち機械加工する。このダイヤモンドブレード５１は、特開平１−１４０９７０号公報および特開平３−１１７５６５号公報に開示されているように、各溝に対応する複数のブレード部を一体に有するものを使用するが、本実施の形態の場合、インク溝２１とダミー溝２２（逃げ溝２１ａ、２２ａを含む）は、後端の壁２３の有無において形状が異なり、それらを同時に加工することができないので、その一方のグループのみに対応する複数のブレード部を、そのグループの列方向にわたって備える。つまり、図５に示すようにまず複数のダミー溝２２と第２逃げ溝２２ａを同時に加工する。このとき各溝の後端に壁２３を残すようにダイヤモンドブレード５１を基板１０の後端の手前で上昇させる。その後、その溝間にブレード部を相対移動して、複数のインク溝２１と逃げ溝２１ａを同時に加工する。本実施の形態の場合、インク溝２１とダミー溝２２の幅、深さを同じ寸法に設定することで、ダイヤモンドブレード５１や加工条件等を共通にできる。縦溝２５も、同じダイヤモンドブレード５１によって加工することができる。
【００２５】
なお、ダイヤモンドブレード５１の複数のブレード部は、インク溝２１またはダミー溝２２の１個おき、または複数個おきに対応したものであってもよい。これにより、所定数おきにいくつかのインク溝２１を同時加工し、その後、ブレード部をインク溝２１の１ピッチ分ずらせて残りのインク溝２１を加工することになる。ダミー溝２２も同様に複数回に分けて加工する。また、１つのフレードのみからなるダイヤモンドブレード５１で、インク溝とダミー溝、および第１の逃げ溝と第２の逃げ溝を交互に連続して加工したり、インク溝と第１の逃げ溝を順次加工した後、ダミー溝と第２の逃げ溝を順次加工することもできる。
【００２６】
実施の形態では両基板１０、４０は、後述する中間板３０に接合した状態で、インク溝２１どうし、ダミー溝２２どうしが対向するように、両基板の同じ側の一端（溝２１、２２の配列方向の延長方向の端部）１０ｅ、４０ｅから同距離の位置にインク溝２１、ダミー溝２２を形成している。また、一方の基板４０の一端４０ｅから最初の縦溝２５までの距離Ａが、他方の基板１０の他端１０ｆ（一端１０ｅとは反対側の端部）から最初の縦溝２５までの距離Ａと同じになるようにしている。このために、一方の基板４０の一端４０ｅ寄りの溝はダミー溝２２と同形状になるべきであるが、縦溝２５を省略して加工している。つまり、縦溝２５を加工する際、ダイヤモンドブレード５１をダミー溝２２の１ピッチ分ずらせてある。
【００２７】
そして図６に示すように、上記のように溝を加工した基板１０、４０に、各溝の内面を含む全面にわたって導電層５２を、メッキ等によって形成する。次に図７に示すように、基板の前記一方の面１０ａを平面研削することによって、その面１０ａ上の導電層を除去する。さらにダミー溝２２および縦溝２５の溝底に沿って、レーザ照射機５３から発射したＹＡＧレーザ光を照射して、その溝底の導電層をアブレーション加工により除去し、分割溝２７を形成する。
【００２８】
その後、図８に示すように、基板１０、４０を、インク溝２１とダミー溝２２が対向するように、中間板３０の両面に接着剤により接合する。その際、基板１０、４０と中間板３０間にはさまれた接着剤は、ダミー溝２２、逃げ溝２１ａ、２２ａに逃げ、インク溝２１を詰まらせることがなくなる。とくに、本実施の形態では、逃げ溝２１ａ、２２ａがインク溝とダミー溝のピッチで細かく形成されているので、接着剤を確実に逃がすことができるだけでなく、接合時にはさむ空気塊を良好に逃がし、強固に接合することができる。
【００２９】
そして、両基板１０、４０の前端面１０ｂ、４０ｂを中間板３０とともに１つの平面に揃えるために、その面を平面研削する。このとき同時に前端面１０ｂ、４０ｂの導電層を除去することで、インク溝２１内の導電層とダミー溝２２内の導電層は、分離されて、それぞれ電極２６ａ、２６ｂとして形成される。
【００３０】
基板４０に接続端子２８ａ、２８ｂを形成するために、まず、一端４０ｅ寄りにある縦溝２５を基準部として撮像装置５４で捕らえる。その基準部としての縦溝２５は一端４０ｅから予め決められた距離Ａにあるから撮像装置５４で捕らえやすい。さらに、その基準部としての縦溝２５から見て、先に分離溝２７を形成したダミー溝２２および縦溝２５は、予め決められた位置にあるから、レーザ照射機５３をその分離溝２７と連続した位置に容易に位置決めすることができる。そして、ＹＡＧレーザ光を照射しながら、レーザ照射機５３と基板４０とを、予め決められたプログラムにしたがってＸ−Ｙ方向に相対移動することで、面４０ｄ上の導電層をアブレーション加工により除去して、分離溝２９を形成し、接続端子２８ａ、２８ｂを分割することができる。
【００３１】
また、基板１０に接続端子２８ａ、２８ｂを形成するには、基板１０の他端１０ｆが図８の基板４０の端部４０ｅの位置にくるように、基板１０、４０の積層体を反転させる。つまり、図８の状態と同じ向きになるように基板１０、４０を反転させる。他端１０ｆから、基準部としての最初の縦溝２５は前記距離Ａとほぼ同じ距離にあり、かつその基準部としての縦溝２５から見て、分離溝２７を形成したダミー溝２２および縦溝２５も、前記基板４０の場合と同じ距離にあるから、前記と同じプログラムで面１０ｄ上の導電層に分離溝２９を形成し、接続端子２８ａ、２８ｂを分割することができる。
【００３２】
そして、基板１０、４０の積層体の後端面にマニホールド３１を接着剤により接合し、前端面にノズルプレート３２を接着剤により接合することで、インクジェットヘッドは完成する。ノズルプレート３２を接合する際、前記中間板３０の接合の場合と同様に、ダミー溝２２および逃げ溝２１ａ、２２ａが接着剤の逃げとして働き、良好に接合することができる。
【００３３】
上記実施の形態では、アクチュエータとして圧電厚みすべり変形する方式を用いたが、圧電素子の縦効果による変形を用いる方式、発熱手段を用いる方式など基板の一方の面にエネルギ発生手段、他方の面に接続端子を配置できるものならば、適用することができる。また、両基板をインク溝どうしが対向するように配置するだけでなく、両溝が相互にずれるようにしてもよい。さらに、両基板の各基準部は、端部から同一距離に設けるのではなく、予め決めた位置にあるようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すインクジェットヘッドの分解斜視図である。
【図２】図１の一部水平断面図である。
【図３】図１の一部縦断面図である。
【図４】本実施の形態のインクジェットヘッドの製造過程を説明する斜視図である。
【図５】本実施の形態のインクジェットヘッドの製造過程を説明する斜視図である。
【図６】本実施の形態のインクジェットヘッドの製造過程を説明する斜視図である。
【図７】本実施の形態のインクジェットヘッドの製造過程を説明する斜視図である。
【図８】本実施の形態のインクジェットヘッドの製造過程を説明する斜視図である。
【符号の説明】
１０、４０    基板
２１、２２    溝
２８ａ、２８ｂ    接続端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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