(57)【要約】【課題】欠陥の低減されたオリフィス面を有するインクジェットヘッドの製造方法を提供することである。【解決手段】間に圧力室（１４）を介して隣接する圧電部材（１３）の列を表面に有し、少なくとも前記圧電部材の上面に金属膜（１６）が設けられた絶縁基板（１１）を準備する工程と、前記圧電部材の列を枠体（１２）で囲むように前記絶縁基板の上に前記枠体を接着する工程と、前記圧電部材の上面の金属膜を研磨により除去して前記圧電部材の上面を露出するとともに、前記枠体の上面を研磨する工程と、前記研磨後の前記圧電部材および枠体の上面に、オリフィスプレート（２０）を接着する工程とを具備することを特徴とする。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
間に圧力室を介して隣接する圧電部材の列を表面に有し、少なくとも前記圧電部材の上面に金属膜が設けられた絶縁基板を準備する工程と、
前記圧電部材の列を枠体で囲むように前記絶縁基板の上に前記枠体を接着する工程と、
前記圧電部材の上面の金属膜を研磨により除去して前記圧電部材の上面を露出するとともに、前記枠体の上面を研磨する工程と、
前記研磨後の前記圧電部材および枠体の上面に、オリフィスプレートを接着する工程と
を具備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】
前記研磨により、前記枠体の上面は前記圧電部材の上面と同一面にな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の製造方法。
【請求項３】
前記絶縁基板は、セラミック基板で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の製造方法。
【請求項４】
前記圧電部材は、チタン酸ジルコン酸鉛製であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記金属膜は、ニッケル、金、または銅の膜であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記金属膜は、メッキにより形成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記オリフィスプレートは、ポリイミド製であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項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】
本発明の実施形態は、インクジェットヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンターのインクジェットヘッドは、圧力室が設けられた絶縁基板とオリフィスが形成されたオリフィスプレートとを備えている。圧力室にはインクが供給され、オリフィスはインク滴を吐出する。圧力室は、絶縁基板上の圧電部材に複数の溝を設けることによって形成され、側面および底面に電極を有している。電極に電圧が印加されると、圧電部材が変形して圧力室の容積が変化する。圧力室が縮小することにより内部のインクが加圧されて、オリフィスからインク滴として吐出される。
【０００３】
インクジェットヘッドの製造においては、圧電部材の列が配置された絶縁基板の上に枠体を介してオリフィスプレートを接着し、オリフィス面が形成される。圧電部材は、パターン化された金属膜からなる電極を側面に有し、枠体は、こうした圧電部材の列を囲んで絶縁基板上に配置される。したがって、オリフィスプレートは、圧電部材の上面および枠体の上面に接着される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−６２１８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
絶縁基板とオリフィスプレートとの間に配置される枠体は、反りを有することがある。また、枠体の厚さは均一ではなくバラツキを有しており、圧電部材の上面と枠体の上面とは必ずしも同一面にはならない。このような状態の圧電部材および枠体には、オリフィスプレートを良好に接着することができず、オリフィス面には欠陥が発生する。
【０００６】
しかも、枠体の表面には、バリ、接着剤等の付着などに起因した凹凸も存在することがある。こうした凹凸が枠体の上面に存在する場合もまた、オリフィスプレートは、枠体および圧電部材に良好に接着されない。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、欠陥の低減されたオリフィス面を有するインクジェットヘッドの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態の製造方法は、間に圧力室を介して隣接する圧電部材の列を表面に有し、少なくとも前記圧電部材の上面に金属膜が設けられた絶縁基板を準備する工程と、前記圧電部材の列を囲むように枠体を配置して前記絶縁基板の上に前記枠体を接着する工程と、前記圧電部材の上面の金属膜を研磨により除去して前記圧電部材の上面を露出するとともに、前記枠体の上面を研磨する工程と、前記研磨後の前記圧電部材および枠体の上面に、オリフィスプレートを接着する工程とを具備することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態にかかるインクジェットヘッドの構成を概略的に示す分解斜視図。
【図２】図１に示したインクジェットヘッドを第２方向に沿って切断した構造を概略的に示す断面図。
【図３】圧電部材および電極を説明する断面図。
【図４】一実施形態にかかるインクジェットヘッドの製造過程の一部を概略的に示す断面図。
【図５】絶縁基板および枠体を示す斜視図。
【図６】枠体が接着された絶縁基板、およびオリフィスプレートを示す斜視図。
【図７】従来のインクジェットヘッドの製造過程の一部を概略的に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して実施形態を具体的に説明する。
【００１１】
図１は、一実施形態におけるインクジェットヘッド１の構成を概略的に示す分解斜視図である。
【００１２】
インクジェットヘッド１は、主要部１０、オリフィスプレート２０、マスクプレート３０、およびホルダ４０を有する。このインクジェットヘッド１は、第１方向Ｘを長手方向とした概略直方体形状である。なお、以下の説明において、第１方向Ｘに概ね直交する方向を第２方向Ｙとし、Ｘ−Ｙ平面に直交する方向を第３方向Ｚとする。インク滴の吐出方向は第３方向Ｚである。
【００１３】
主要部１０は、絶縁基板１１、枠体１２、および圧電部材１３などを含む。
【００１４】
絶縁基板１１は、例えば、アルミナなどのセラミックス製であり、第１方向Ｘに沿って延出した概略長方形の板状である。この絶縁基板１１は、オリフィスプレート２０と対向する側に上面１１Ｔを有するとともに、ホルダ４０と対向する側に下面１１Ｂを有している。このような絶縁基板１１は、インク供給口１１inおよびインク排出口１１outを有している。インク供給口１１inおよびインク排出口１１outは、上面１１Ｔから下面１１Ｂまで貫通している。
【００１５】
枠体１２は、例えば、金属製であり、矩形枠状である。この枠体１２は、絶縁基板１１の上面１１Ｔに配置されている。圧電部材１３は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（以下、ＰＺＴと称する）製であり、絶縁基板１１の上面１１Ｔにおいて枠体１２で囲まれた内側に配置されている。各圧電部材１３は、第１方向Ｘに沿って並び、隣接する圧電部材１３の間の空間は圧力室１４となる。したがって、複数の圧力室が第２方向Ｙに沿って並んでいる。
【００１６】
図１に示した例では、第１方向Ｘに沿って並んだ圧電部材１３の列が２列（１１１および１１２）形成されている。複数のインク供給口１１inは、絶縁基板１１の略中央部、つまり、２列の圧電部材１３の間において第１方向Ｘに沿って並んでいる。複数のインク排出口１１outは、絶縁基板１１の周辺部、つまり、圧電部材１３と枠体１２との間において第１方向Ｘに沿って並んでいる。このような構成により、インク供給口１１inのそれぞれから圧力室１４に向けてインクが供給され、圧力室１４を通過したインクがインク排出口１１outのそれぞれから排出される。
【００１７】
オリフィスプレート２０は、例えば、ポリイミドなどの樹脂製、あるいは、ニッケル合金やステンレスなどの耐熱性を有する金属製であり、第１方向Ｘに沿って延出した概略長方形の板状に形成されている。このオリフィスプレート２０は、第３方向Ｚに沿って主要部１０の上方に配置されている。このオリフィスプレート２０は、マスクプレート３０と対向する側に上面２０Ｔを有するとともに、主要部１０と対向する側に下面２０Ｂを有している。このオリフィスプレート２０の下面２０Ｂと、枠体１２および圧電部材１３とは、図示しない接着剤により接着されている。
【００１８】
このようなオリフィスプレート２０は、オリフィス２１を有している。各オリフィス２１は、それぞれの圧力室１４に対向して形成されており、各圧力室１４に連通している。複数のオリフィス２１は、概略第１方向Ｘに沿って並んでおり、オリフィス列２１１および２１２を形成している。図示した例では、オリフィスプレート２０には、２列のオリフィス列２１１および２１２が形成されているが、これに限定されない。オリフィス列は、１列であってもよく、３列以上であってもよい。なお、互いに隣接するオリフィス２１は、厳密には、第１方向Ｘに沿った同一直線上に形成されていない場合があるが、ここでは詳細な説明を省略する。
【００１９】
マスクプレート３０は、例えば、金属製であり、オリフィスプレート２０を囲む枠状に形成されている。このマスクプレート３０は、第３方向Ｚに沿って主要部１０の上方に配置されている。このマスクプレート３０は、オリフィスプレート２０の外径と略同等の四角形状の開口部３０Ｈを有している。このマスクプレート３０と、枠体１２とは、図示しない接着剤により接着されている。
【００２０】
ホルダ４０は、第３方向Ｚに沿って主要部１０の下方に配置されている。このホルダ４０は、インク供給口１１inに向けてインクを導入するためのインク導入路４１、および、インク排出口１１outから排出されたインクを回収するインク回収路４２を有している。インク導入路４１には、図示しないインクタンクからインクを導入するための導入用パイプ５１が接続されている。インク回収路４２には、インクをインクタンクに回収するための回収用パイプ５２が接続されている。このホルダ４０は、主要部１０と対向する側に上面４０Ｔを有している。このホルダ４０の上面４０Ｔと、絶縁基板１１の下面１１Ｂとは、図示しない接着剤により接着されている。
【００２１】
図２は、図１に示したインクジェットヘッド１を第２方向Ｙに沿って切断した構造を概略的に示す断面図である。
【００２２】
ホルダ４０の上面４０Ａには、絶縁基板１１の下面１１Ｂが接着されている。絶縁基板１１の上面１１Ｔには、枠体１２が配置されている。枠体１２の内側には、圧電部材１３が配置されている。圧電部材１３は、Ｙ−Ｚ平面内に台形状の断面を有している。枠体１２の外側には、詳述しないが圧電部材１３を駆動する電極に電気的に接続された端子Ｔが配置されている。端子Ｔには、図示しない異方性導電膜を介して配線基板１５が実装されている。この配線基板１５は、ホルダ４０の側に引き出され、図示しないプリント回路基板などに電気的に接続されている。
【００２３】
枠体１２は、Ｙ−Ｚ平面内に階段状の断面を有している。すなわち、枠体１２は、その内側にオリフィスプレート２０を受ける第１ステップ１２Ａと、その外側にマスクプレート３０を受ける第２ステップ１２Ｂとを有している。第１ステップ１２Ａの高さＨ１は、第２ステップ１２Ｂの高さＨ２より高い。
【００２４】
オリフィスプレート２０は、その下面２０Ｂが枠体１２の第１ステップ１２Ａに接着されるとともに圧電部材１３にも接着されている。マスクプレート３０は、枠体１２の第２ステップ１２Ｂに接着されている。マスクプレート３０の開口部３０Ｈには、オリフィスプレート２０が配置されている。また、このマスクプレート３０は、端子Ｔから引き出された配線基板１５を保持している。
【００２５】
ホルダ４０と絶縁基板１１とを接着する接着剤、オリフィスプレート２０と枠体１２および圧電部材１３とを接着する接着剤、および、マスクプレート３０と枠体１２とを接着する接着剤として、例えば、エポキシ樹脂などの熱硬化型樹脂が適用可能である。
【００２６】
圧電部材１３の側面および絶縁基板１１の上面には、図３に示されるように電極１６Ｅが設けられている。図３には明確に示されていないが、紙面に直交する方向に複数の圧力室１４が存在し、各圧力室１４は側面および底面に電極を有している。こうした電極に電圧が印加されると圧電部材１３が変形し、それによって圧力室１４の容積が膨張または縮小する。
【００２７】
本実施形態にかかるインクジェットヘッド１を製造するにあたっては、まず、絶縁基板１１の上に枠体１２および圧電部材１３などを配置した主要部１０を用意するとともに、オリフィスレート２０を用意する。主要部１０の枠体１２および圧電部材１３と、オリフィスプレート２０の下面２０Ｂとを接着し、絶縁基板１１の下面１１Ｂとホルダ４０の上面４０Ａとを熱硬化型樹脂により接着する。
【００２８】
図４は、一実施形態にかかるインクジェットヘッド１の製造過程の一部を概略的に示す断面図である。図１における第２方向Ｙに沿った断面として示している。
【００２９】
まず、図４（ａ）に示すように、圧電部材１３が設けられた絶縁基板１１の上に金属膜１６を形成する。金属膜１６は、少なくとも圧電部材１３の上面に設けられる。圧電部材１３には、溝状の圧力室が形成されており、通常、金属膜は、圧力室の側面および底面にも形成される。金属膜１６の材質は、例えば、ニッケル、金、または銅とすることができる。金属膜１６の形成方法は特に限定されず、例えばメッキにより形成することができ、形成される金属膜１６の厚さは、通常０．００１ｍｍ程度である。
【００３０】
次いで、図４（ｂ）に示すように枠体１２を準備する。枠体１２は、図５の斜視図に示されるように、絶縁基板１１上の圧電部材１３の周囲を囲む。絶縁基板１１上の金属膜１６に枠体１２を接着した後、圧電部材１３の上面の金属膜を研磨により除去する。枠体１２は、例えばエポキシ樹脂等を用いて絶縁基板１１に接着することができる。
【００３１】
圧電部材１３の上面の金属膜１６は、常法により研磨することができる。例えば、平面研削盤等を用いて３０分程度の時間の研磨を行なう。金属膜１６は、圧電部材１３の側面および絶縁基板１１の上面に残置され、これにより電極が形成される。
【００３２】
圧電部材１３の上面の金属膜１６が研磨される際には、この圧電部材１３を囲んでいる枠体１２の上面も研磨される。同時に研磨されるので、図４（ｃ）に示されるように圧電部材１３の上面と枠体１２の上面との高さは、実質的に同一面とすることができる。しかも、枠体１２の上面の凹凸も除去される。
【００３３】
次いで、図４（ｄ）に示されるように、オリフィスプレート２０を準備する。この状態の斜視図を、図６に示す。オリフィスプレート２０は、接着剤により圧電部材１３および枠体１２の上面に接着される。例えば、エポキシ樹脂等を圧電部材１３および枠体１２の上面に塗布し、オリフィスプレート２０の下面を圧電部材１３および枠体１２の上面に当接させて、オリフィスプレート２０と圧電部材１３および枠体１２とを接着することができる。
【００３４】
本実施形態においては、圧電部材の上面の金属膜を除去して電極を形成する前に、絶縁基板上に枠体が配置される。したがって、金属膜を研磨により除去する際には、枠体の上面も同時に研磨される。枠体が反りや厚みのバラツキを有していても、研磨によって解消することができる。同様にして、凹凸も除かれるので枠体の上面は平滑となる。しかも、同時に研磨されることから、枠体の上面は圧電部材の上面と実質的に同一面とすることができる。
【００３５】
オリフィスプレートは、圧電部材および枠体の上面に良好に接着され、オリフィス面に欠陥が生じることは回避される。
【００３６】
ここで、従来のインクジェットヘッドの製造工程の一部を、図７に概略的に示す。  
まず、図７（ａ）に示すように、上面に圧電部材１３が設けられた絶縁基板１１の全面に金属膜１６を形成する。図４（ａ）を参照して説明したように、圧電部材１３には、溝状の圧力室が形成されている。
【００３７】
次いで、研磨により圧電部材１３の上面の金属膜１６を除去して、図７（ｂ）に示すように圧電部材１３の上面を露出する。圧電部材１３の側面および絶縁基板１１の上面には、電極１６Ｅが形成される。
【００３８】
枠体１２は、図７（ｃ）に示すように上面が露出した圧電部材１３を囲んで配置される。すでに説明したように、枠体１２は、反りや厚みバラツキを有している。しかも、枠体１２の上面は、必ずしも圧電部材１３の上面と同一面ではない。オリフィスプレートは、こうした圧電部材および枠体の上面に良好に接着されず、欠陥のないオリフィス面は得ることができない。
【００３９】
本実施形態により、こうした不都合は回避され、オリフィスプレートを圧電部材および枠体に接着した際の不良が軽減された。
【００４０】
本発明の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。これら新規な実施形態は、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、変更を行なうことができる。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ともに、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。
【符号の説明】
【００４１】
１…インクジェットヘッド；  １０…主要部；  １１…絶縁基板；  １１Ｔ…上面
１１Ｂ…下面；  １１in…インク供給口；  １１out…インク排出口；  １２…枠体
１２Ａ…第１ステップ；  １２Ｂ…第２ステップ；  １３…圧電部材
１１１…圧電部材の列；  １１２…圧電部材の列；  １４…圧力室；  １６…金属膜
１６Ｅ…電極；  ２０…オリフィスプレート；  ２０Ｔ…上面；  ２０Ｂ…下面
２１…オリフィス；  ２１１…オリフィス列；  ２１２…オリフィス列
３０…マスクプレート；  ３０Ｈ…開口部；  ４０…ホルダ；  ４１…インク導入路
４２…インク回収路；  ５１…導入用パイプ；  ５２…回収用パイプ。
【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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