(57)【要約】【課題】インクジェットヘッドのヘッド部材とノズルプレートの接着での接合に際しヘッド部材とノズルプレートの位置合わせが容易にでき、且つ接着剤のノズルの吐出口への流れ込みを容易に検出可能とし不具合品の排除を容易にできる、高品質で生産性の高いインクジェットヘッドを提供する。【解決手段】ノズルプレートは、複数のノズルの列の両端に少なくとも一か所ずつのダミーノズルを有し、前記ダミーノズルは貫通していない孔であり、且つダミーノズル直径をｒ、インクチャネルの前記ノズルの並び方向の幅をａ、インクチャネル壁の幅をｂとしたとき、ａ＜ｒ＜（ａ＋ｂ）の関係であることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板にエッチング加工により複数のノズルを設けたノズルプレートとインクチャネルを形成するヘッド部材を接合して形成され、前記ノズルからインクを吐出させるインクジェットヘッドにおいて、
前記ノズルプレートは、前記複数のノズルの列の両端に少なくとも一か所ずつのダミーノズルを有し、前記ダミーノズルは貫通していない孔であり、
且つダミーノズル直径をｒ、インクチャネルの前記ノズルの並び方向の幅をａ、インクチャネル壁の幅をｂとしたとき、ａ＜ｒ＜（ａ＋ｂ）の関係であることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記ノズルプレートは、前記ダミーノズルがヘッド部材との接合面側にあ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。
【請求項３】
前記ノズルプレートのインクを吐出する前記ノズルは、少なくともノズル直径が２段で構成されており、インクを吐出する、貫通しているインク吐出側ノズル直径が最も小さく、且つヘッド部材との接合面側の貫通していない接合面側ノズル直径は、接合面側ノズル直径をｒ、インクチャネルの前記ノズルの並び方向の幅をａ、インクチャネル壁の幅をｂとしたとき、ａ＜ｒ＜（ａ＋ｂ）の関係にあ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。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載のインクジェットヘッドの製造方法であって、
ノズルプレートとヘッド部材の接合に際し、前記ノズルプレートに赤外線を照射し前記ノズルプレートを透過させ、赤外線用ＣＣＤカメラで前記ダミーノズルを検出し、検出した前記ダミーノズルを位置合わせに用いて
前記ノズルプレートと前記ヘッド部材の位置合わせを行う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５】
前記赤外線の照射は、前記ヘッド部材の前記ノズルプレートを接合する面の反対側の面から行うことを特徴とする請求項４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、インクジェット記録装置を構成するインクジェットヘッド及びその製造方法に関し、より詳しくは、インクを吐出する複数のノズルが設けられたノズルプレートと、ノズルの各々に対応したインクチャネルを形成したヘッド部材とを有するインクジェットヘッド、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数に区切られたインクチャネル内のインクをノズルプレートに形成された複数のノズルから吐出させるようにしたインクジェット記録装置に使用されるインクジェットヘッドは、複数のインクチャネルを形成したヘッド部材の前面に、各インクチャネルに対応するように複数のノズルが形成されたノズルプレートを接着剤で接合することにより形成される。前記ノズルプレートのノズルとインクチャネルは所定の位置に合わせる必要がある。
【０００３】
また、ヘッド部材とノズルプレートの接着での接合において、接着剤がノズルの吐出口に流れ込むと、接着剤の詰まりにより射出欠及び射出曲がりが生じ、インクジェットヘッド製作の歩留まりの低下、あるいは接合の仕直しのための工数の増加等の問題を生じる。
【０００４】
ヘッド部材とノズルプレートの位置合わせの方法として、ノズルプレートに、静電アクチュエータ（ヘッド部材）に対するノズルプレートの位置合わせ操作を行うためのアライメント用貫通孔を設け、静電アクチュエータに前記位置合わせ操作を行うためのアライメントパターンを設け、ＣＣＤカメラ装置により、アライメント用貫通孔を介してアライメントパターンを確認することにより位置合わせを行うことが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、吐出口プレートとインク供給流路の間に、供給口がインク流路よりも開口幅が大きく、出口部に向かうにつれて流路幅が狭くなるようなテーパ形状を有する記録素子基板を設け、はみ出した接着剤を紫外線照射による硬化で除去することにより、吐出特性や供給特性を向上させ、且つ位置決め精度を向上させることが開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−２１０９８７号公報
【特許文献２】特開２００２−２５４２０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
引用文献１では、前述のようにノズルプレートに、アライメント用貫通孔、及び静電アクチュエータにアライメントパターンを設ける等、ノズルプレート及びヘッド部材に位置合わせのための加工が必要であり、複雑でコストアップの要因となる。
【０００７】
また、特許文献２では吐出口プレート（ノズルプレート）以外に１つの部品が必要であり、それに伴い接着工程が増え工数の増加となりコストアップの要因となる。
【０００８】
本発明は、上記状況に鑑みなされたもので、ヘッド部材とノズルプレートの接着での接合において、ヘッド部材とノズルプレートの位置合わせが容易にできるとともに、ヘッド部材に対しノズルを所定の位置に合わせることができ、また、接着剤のノズルの吐出口への流れ込みを容易に検出可能とし不具合品の排除を容易にできる、高品質で生産性の高いインクジェットヘッド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】
【０００９】
上記目的は下記の構成により達成される。
１．シリコン基板にエッチング加工により複数のノズルを設けたノズルプレートとインクチャネルを形成するヘッド部材を接合して形成され、前記ノズルからインクを吐出させるインクジェットヘッドにおいて、前記ノズルプレートは、前記複数のノズルの列の両端に少なくとも一か所ずつのダミーノズルを有し、前記ダミーノズルは貫通していない孔であり、且つダミーノズル直径をｒ、インクチャネルの前記ノズルの並び方向の幅をａ、インクチャネル壁の幅をｂとしたとき、ａ＜ｒ＜（ａ＋ｂ）の関係であることを特徴とするインクジェットヘッド。
２．前記ノズルプレートは、前記ダミーノズルがヘッド部材との接合面側にあることを特徴とする１に記載のインクジェットヘッド。
３．前記ノズルプレートのインクを吐出する前記ノズルは、少なくともノズル直径が２段で構成されており、インクを吐出する、貫通しているインク吐出側ノズル直径が最も小さく、且つヘッド部材との接合面側の貫通していない接合面側ノズル直径は、接合面側ノズル直径をｒ、インクチャネルの前記ノズルの並び方向の幅をａ、インクチャネル壁の幅をｂとしたとき、ａ＜ｒ＜（ａ＋ｂ）の関係にあることを特徴とする１または２に記載のインクジェットヘッド。
４．１乃至３の何れかに記載のインクジェットヘッドの製造方法であって、ノズルプレートとヘッド部材の接合に際し、前記ノズルプレートに赤外線を照射し前記ノズルプレートを透過させ、赤外線用ＣＣＤカメラで前記ダミーノズルを検出し、検出した前記ダミーノズルを位置合わせに用いて前記ノズルプレートと前記ヘッド部材の位置合わせを行うことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
５．前記赤外線の照射は、前記ヘッド部材の前記ノズルプレートを接合する面の反対側の面から行うことを特徴とする４に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
上記構成により、ノズルプレートとヘッド部材の接合に際し、ノズルプレートのダミーノズルの部分の厚さは他の部分に対し小さいため、赤外線の透過度は高くなり赤外線用ＣＣＤカメラでのダミーノズルの検出を容易に行うことができ、検出したダミーノズルを用いてのノズルプレートとヘッド部材の位置あわせを精度良く行うことができる。また、前記ダミーノズルには貫通部分がなく一様な厚さで均一な透過光となるため、ダミーノズルの位置確認が容易となり、インクを吐出するノズルとの判別が容易になる。
【００１１】
上記構成によれば、前記接合面側ノズル部分の厚さは他の部分に対し小さいため、赤外線の透過度は高くなり赤外線用ＣＣＤカメラでの検出を容易に行うことができ、全ノズルの確認を容易に行うことができる。また、吐出側ノズルへの接着剤の流れ込みの有無を容易に確認することができる。
【００１２】
更に、接合面側ノズルの直径が、インクチャネル幅よりも大きくなるため、接着剤がノズルの吐出口部分に流れ込むことを抑制できる。
【００１３】
また、前記ダミーノズルと前記接合面側ノズルの直径と厚さを同一とすることにより、同一の加工とすることができ、位置合わせ専用の加工を不要とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に本発明に係るノズルプレート、及びインクジェットヘッドの実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本発明は、以下に限定されるものではない。
【００１５】
本発明に係るインクジェットヘッドは、インクチャネル内のインクを該インクチャネルの一端に形成されたノズルの吐出口からインク滴として吐出するように構成されたものであれば、インクを吐出するエネルギーを発生するための構造はどのようなタイプでもよいが、ここではインクチャネルを構成する側壁（インクチャネル壁）が分極された圧電性材料により形成され、この側壁に電界を印加することにより側壁をせん断変形させてインクチャネル内のインクを吐出する、いわゆるシェヤーモードタイプの記録ヘッドを例に挙げて説明する。
【００１６】
図１は、マルチチャネル型インクジェットヘッドの構造を示す一部破断斜視の模式図である。
【００１７】
図１において、１はヘッド部材、２はノズルプレート、３はバックプレート、４はインクマニホールドである。ノズルプレート２は、シリコン基板にエッチング加工により複数のノズルが設けられた構成となっている。
【００１８】
ヘッド部材１は、アクチュエータ基板１１と、該アクチュエータ基板１１の上面に接合されたカバー基板１２とにより構成されている。
【００１９】
アクチュエータ基板１１は、電界を印加することにより変形を生じる２枚の圧電材料基板１１ａ、１１ｂを、分極方向を互いに反対に向けてエポキシ系接着剤等を用いて上下に接合されてなり、それら２枚の圧電材料基板１１ａ、１１ｂに亘って円盤状の砥石（ダイシングブレード）等の公知の研削機を用いて所定ピッチで互いに平行な複数列の溝が加工されることにより、インクチャネル１３とインクチャネル壁１４とが交互に形成されている。
【００２０】
インクチャネル１３は、実際にインク流路として使用するチャネル１３ａと、インクチャネル列の両端に設けられた実際にはインク流路として使用しないダミーのチャネル１３ｂで構成される。チャネル１３ａ及び１３ｂは同一な形状である。
【００２１】
各インクチャネル壁１４の壁面には該インクチャネル壁１４に電界を印加するための金属電極（図示せず）が形成されている。この金属電極の形成方法としては、蒸着法、スパッタ法、めっき法等の公知の手段を用いることができる。図示する態様では、インクチャネル壁１４は分極方向の異なる２枚の圧電材料基板１１ａ、１１ｂからなるため、各金属電極は、それら両圧電材料基板１１ａ、１１ｂを駆動させるべく、少なくとも各インクチャネル壁１４を構成している圧電材料基板１１ａ及び１１ｂに亘る側面の全面に形成されている。
【００２２】
カバー基板１２は、アクチュエータ基板１１のインクチャネル１３が形成されている上面にエポキシ系接着剤等を用いて接合される。このカバー基板１２には、アクチュエータ基板１１に用いられているものと同じ圧電材料基板を脱分極して使用すると、貼り合せた時にソリ、変形、熱膨張係数の差による剥離等が起こらないために好ましい。
【００２３】
ヘッド部材１の後端面には、インク導入孔３１を有するバックプレート３を介してチャネル１３ａ内にインクを供給するインクマニホールド４が接着剤を用いて接合される。
【００２４】
また、図２に示すように、ヘッド部材１の前端面には、ヘッド部材１の複数のチャネル１３ａに対応するように形成されたインク吐出する吐出口を有するインク吐出側ノズル２１ａと貫通しない孔である接合面側ノズル２１ｂからなるノズル２１、及びダミーのチャネル１３ｂに対応するようにノズル２１の列の両端に設けられたダミーノズル２２を有するノズルプレート２が接着剤を用いて接合される。ダミーのチャネル１３ｂにはインクは供給されない。
【００２５】
ノズルプレート２に設けられたダミーノズル２２は、ダミーノズル直径をｒ、インクチャネル１３ｂの前記ノズルの並び方向の幅をａ、インクチャネル壁１４の幅をｂとしたとき、ａ＜ｒ＜（ａ＋ｂ）の関係を有する貫通しない孔である。
【００２６】
上記により、ダミーノズル２２の部分は、加工無し部分に比べ厚さが小さくなる。また、ヘッド部材１の所定の位置にノズルプレート２を重ねたときに、ダミーノズル２２の一部分がインクチャネル１３ｂの幅ａより大きくなる。
【００２７】
図３は、ヘッド部材１とノズルプレート２の接着での接合の際の位置合わせを示す図である。
【００２８】
ノズルプレート２の両端のダミーノズル２２に、赤外線発光手段５００で赤外光を一方から照射し、照射側とは反対側に配置された赤外線ＣＣＤカメラ６００で、ノズルプレート２を透過した前記赤外光を受光し、ダミーノズル２２を検出する。検出したダミーノズルの位置およびヘッド部材の位置を参照して、ノズルプレート２をヘッド部材１の所定の位置に位置合わせを行い、接着接合する。
【００２９】
図３は、ヘッド部材１の、ノズルプレート２を接合する面の反対側の面からインクチャネル１３ｂを通して赤外光をダミーノズルに照射する例で、一方のダミーノズル２２に赤外線を照射した図である。
【００３０】
本実施の形態では、赤外線の照射は上記のように、ヘッド部材１の、ノズルプレート２を接合する面の反対側の面から行ったが、逆方向から、即ちノズルプレート２の吐出側から赤外線を照射し、インクチャネル１３ｂのノズルプレート２を接合する面の反対側の面で受光しても良い。
【００３１】
また、図４に示すように、ダミーノズル２２は、ノズルプレート２の吐出側に設けても良い。
【００３２】
前述のようにダミーノズル２２の部分は未加工部分に比べ厚さが小さくなるため、ノズルプレート２に赤外線を照射した場合に、透過度が大きくなり、ダミーノズル２２の形状と位置の判別が容易になる。加えて、ダミーノズル２２の一部分がインクチャネル１３ｂの幅ａより大きいため、インクチャネル壁１４の縁部の確認が容易にでき、それによりヘッド部材１とノズルプレート２の位置合わせが容易でき、精度の良い接着接合ができる。
【００３３】
また、図３に示すようにノズル２１の接合面側ノズル２１ｂは、接合面側ノズル直径をｒ、インクチャネルの前記ノズルの並び方向の幅をａ、インクチャネル壁１４の幅をｂとしたとき、ａ＜ｒ＜（ａ＋ｂ）の関係を有する貫通しない孔であること、即ちダミーノズル２２と同形状であることが好ましい。
【００３４】
本実施の形態においては、ノズルプレート２２の厚さ（図２のｔ寸法）は２００μｍ、ダミーノズル２２及びノズル２１ｂの孔の深さ（図２のｔ１寸法）は１５０μｍとしている。
【００３５】
上記により、接合面側ノズル２１ｂ部分は、加工無し部分に比べ厚さが小さくなるため、ノズルプレート２に赤外線を照射した場合に、透過度が大きくなる。また、ヘッド部材１の所定の位置にノズルプレート２を重ねたときに、ノズル２１ｂの一部分がインクチャネル１３ｂの幅ａより大きくなる。これにより、前述のダミーノズル２２の検出のように赤外線発光手段５００で赤外光を一方から照射し、照射側とは反対側に配置された赤外線ＣＣＤカメラ６００で受光することによってノズル２１位置確認及びインクチャネル壁１４の縁部の確認が容易にできるとともに、ノズル全体の適否の確認ができる。また、吐出側ノズルへの接着剤の流れ込みの有無を容易に確認することができる。
【００３６】
更に、接合面側ノズル２１ｂの直径が、インクチャネル幅１３ａよりも大きくなる部分があるため、その部分がはみ出した接着剤の溜まりとなり、ノズル２１の吐出口部分に流れ込むことを抑制できる。
【００３７】
上記により、高品質で生産性の高いインクジェットヘッドの生産が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係るマルチチャネル型インクジェットヘッドの斜視模式図である。
【図２】ヘッド部材とノズルプレートの形状を示す図である。
【図３】ヘッド部材とノズルプレートの接着接合の位置合わせを示す図である
【図４】ダミーノズルの形状の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  ヘッド部材
２  ノズルプレート
３  バックプレート
４  インクマニホールド
１１  アクチュエータ基板
１１ａ、１１ｂ  圧電材料基板
１２  カバー基板
１３、１３ａ、１３ｂ  チャネル
１４  インクチャネル壁
２１  ノズル
２１ａ  吐出側ノズル
２１ｂ  接合面側ノズル
２２  ダミーノズル
５００  赤外線発光手段
６００  赤外線ＣＣＤカメラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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