JP5555570B2 - インクジェットヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、インクジェットヘッド及びその製造方法に関する。

インク滴をノズル穴から吐出するインクジェットヘッドにおいて、ノズル穴を有するノズルプレートが圧電部材に接着されたタイプが実用化されている。このようなタイプでは、ノズルプレートを圧電部材に接着する際に、接着剤がノズル穴に流れ込むおそれがある。接着剤がノズル穴に流れ込むと、インク滴の吐出に際して、インク滴が吐出されない、吐出されるインク滴の体積や吐出方向が安定化しない、といった印刷品位に悪影響を及ぼすおそれがある。

近年では、高精細化の要求に伴い、ノズル穴の間隔が密になる傾向にある。このため、ノズルプレートと圧電部材との接着位置とノズル穴とが接近し、ノズルプレートと圧電部材との間からはみ出した接着剤がノズル穴に流れ込みやすくなる。

特表２００５−５０２４９７号公報 特開２００３−２５５７０号公報

本実施形態の目的は、高精細化及び高品位の印刷が可能なインクジェットヘッド及びその駆動方法を提供することにある。

本実施形態によれば、
絶縁基板と、前記絶縁基板の上においてインク圧力室を隔てて配置された圧電部材と、前記インク圧力室に対向するノズル穴を有するノズルプレートと、前記圧電部材と前記ノズルプレートとを接着する接着剤と、を備え、前記圧電部材は、隣接する前記インク圧力室の間において、前記絶縁基板に接する第１幅の底面と、前記ノズルプレートに接する前記第１幅より小さい第２幅の上面と、を有することを特徴とするインクジェットヘッドが提供される。

本実施形態によれば、
絶縁基板上に、第１方向に延出した帯状の第１圧電部材を形成した後に、前記第１圧電部材の上に、前記第１圧電部材の分極方向と互いに逆向きの第２圧電部材を積層し、前記第１圧電部材及び前記第２圧電部材の積層体をブレードにより切削し、前記第１方向に交差する第２方向に沿って延出した溝を形成し、前記第２圧電部材とノズルプレートとを接着剤により接着する、インクジェットヘッドの製造方法であって、前記絶縁基板に接する前記第１圧電部材の底面の第１幅は、前記ノズルプレートに接する前記第２圧電部材の上面の第２幅より大きいことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法が提供される。

図１は、本実施形態におけ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である。 図２は、図１に示したインクジェットヘッドを構成するアクチュエータを概略的に示す断面図である。 図３は、図２に示したアクチュエータを概略的に示す側面図である。 図４は、図２に示したアクチュエータを構成する隔壁の構造例を概略的に示す一部断面を含む斜視図である。 図５は、図２に示したアクチュエータを構成する隔壁の他の構造例を概略的に示す一部断面を含む斜視図である。 図６は、図２に示したアクチュエータを構成する隔壁の他の構造例を概略的に示す一部断面を含む斜視図である。 図７は、本実施形態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である。 図８は、本実施形態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であり、ノズルプレートの接着工程を説明するための図である。 図９は、本実施形態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であり、ノズルプレートの他の接着工程を説明するための図である。 図１０は、本実施形態の製造方法により製造されたインクジェットヘッドの概略平面図である。

以下、本実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本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。

このインクジェットヘッド１は、主要部１０、及び、ノズルプレート２０、マスクプレート３０、及び、ホルダ４０を備えている。主要部１０は、絶縁基板１１、枠体１２、アクチュエータ１３などを備えて構成されている。

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方向であるＸ方向に沿って延出した四角形の板状に形成されている。より具体的には、絶縁基板１１は、Ｘ方向に長辺を有するとともにＸ方向に直交するＹ方向に短辺を有する長方形状である。この絶縁基板１１は、ノズルプレート２０と対向する側に上面１１Ａ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及びインク排出口１１ｏｕｔを有している。これらのインク供給口１１ｉｎ及びインク排出口１１ｏｕｔは、上面１１Ａから下面１１Ｂまで貫通している。

枠体１２は、例えば、セラミック製であり、矩形枠状に形成されている。この枠体１２は、絶縁基板１１の上面１１Ａに配置されている。アクチュエータ１３は、絶縁基板１１の上面１１Ａにおいて枠体１２で囲まれた内側に配置されている。各アクチュエータ１３は、Ｘ方向に交差する第２方向であるＹ’方向に沿って延出している。このＹ’方向は、例えば、Ｘ方向に直交するＹ方向とは異なる方向であり、Ｙ方向に対して数°、例えば１°乃至２°程度傾いている。これらのアクチュエータ１３は、Ｘ方向に沿って並んでいる。Ｘ方向に沿って並んだアクチュエータ１３の間には、Ｙ’方向に沿って延出した溝状のインク圧力室１４が形成されている。

図示した例では、アクチュエータ１３は、Ｘ方向に沿って２列に並んで配置されている。複数のインク排出口１１ｏｕｔは、絶縁基板１１の略中央部、つまり、２列のアクチュエータ１３の間においてＸ方向に沿って並んでいる。複数のインク供給口１１ｉｎは、絶縁基板１１の周辺部、つまり、枠体１２とアクチュエータ１３との間においてＸ方向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のそれぞれからインク力室１４に向けてインクが供給され、インク圧力室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。

ノズルプレート２０は、例えば、ポリイミド（ＰＩ）製であり、Ｘ方向に沿って延出した四角形の板状に形成されている。このノズルプレート２０は、Ｘ方向及びＹ方向に直交するＺ方向に沿って主要部１０の上方に配置されている。このノズルプレート２０は、マスクプレート３０と対向する側に上面２０Ａ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。このノズルプレート２０の下面２０Ｂと、枠体１２及びアクチュエータ１３とは、図示しない接着剤により接着されている。

このようなノズルプレート２０は、ノズル穴２１を有している。各ノズル穴２１は、それぞれインク圧力室１４に対向して形成され、インク圧力室１４に連通している。図示した例では、互いに隣接するノズル穴２１は、Ｘ方向に沿った同一直線上に形成されていない。ここでは、３個のノズル穴２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃが徐々にＹ方向にずれて形成され、２個おきに並んだノズル穴２１がＸ方向に沿った同一直線上に形成されている。

マスクプレート３０は、例えば、金属製であり、ノズルプレート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、Ｚ方向に沿って主要部１０の上方に配置されている。このマスクプレート３０は、ノズルプレート２０の外径と略同等の四角形状の開口部３０Ａ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。

ホルダ４０は、Ｚ方向に沿って主要部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、及び、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Ｐ１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Ｐ２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４０Ａを有している。このホルダ４０の上面４０Ａ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。

絶縁基板１１の上面１１Ａにおいて、枠体１２の外側には、詳述しないがアクチュエータ１３に電気的に接続された端子が配置され、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。アクチュエータ１３を駆動するのに必要なパルス信号は、配線基板１５を介して各アクチュエータ１３に印加される。このパルス信号は、インク圧力室１４の容積を変化させるものであり、インク滴をノズル穴２１から吐出させる駆動パルス信号やインク滴をノズル穴２１から吐出させないダミーパルス信号などを含んでいる。

ホルダ４０と絶縁基板１１とを接着する接着剤、ノズルプレート２０と枠体１２及びアクチュエータ１３とを接着する接着剤、及び、マスクプレート３０と枠体１２とを接着する接着剤としては、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。

図２は、図１に示したインクジェットヘッド１を構成するアクチュエータ１３を概略的に示す断面図である。ここでは、Ｘ−Ｚ平面におけるインクジェットヘッド１の断面を概略的に示している。

アクチュエータ１３は、隔壁１３０を形成する第１圧電部材１３１及び第２圧電部材１３２、第１電極１３３、及び、第２電極１３４によって構成されている。インク圧力室１４は、Ｘ方向に隣接する２つのアクチュエータ１３の間に形成されている。つまり、アクチュエータ１３あるいは隔壁１３０は、インク圧力室１４を隔てて配置されている。また、インク圧力室１４は、Ｘ方向に隣接する２つの隔壁１３０の間に形成された溝Ｇの一部に相当する。

隔壁１３０は、絶縁基板１１に接する底面Ｂと、ノズルプレート２０に接する上面Ｔと、インク圧力室１４にそれぞれ面する第１側面Ｓ１及び第２側面Ｓ２と、上面Ｔと第１側面Ｓ１とを繋ぐ第１凹部Ｃ１と、上面Ｔと第２側面Ｓ２とを繋ぐ第２凹部Ｃ２と、を有している。底面Ｂと第１側面Ｓ１とは略直交し、また、底面Ｂと第２側面Ｓ２とは略直交している。底面Ｂは、第１幅Ｗ１を有している。上面Ｔは、第１幅Ｗ１よりも小さい第２幅Ｗ２を有している。

隔壁１３０を形成する第１圧電部材１３１及び第２圧電部材１３２は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）製である。これらの第１圧電部材１３１及び第２圧電部材１３２は、Ｚ方向に積層されている。すなわち、第１圧電部材１３１は、絶縁基板１１の上面１１Ａに形成されている。第２圧電部材１３２は、第１圧電部材１３１の上に貼り合わせられている。第１圧電部材１３１の分極方向と、第１圧電部材１３２の分極方向とは、図中の矢印で示すように互いに逆向きである。

隔壁１３０の底面Ｂは、第１圧電部材１３１の底面に相当する。隔壁１３０の上面Ｔは、第２圧電部材１３２の上面に相当する。隔壁１３０の第１側面Ｓ１及び第２側面Ｓ２は、ともに第１圧電部材１３１及び第２圧電部材１３２の側面を含む。隔壁１３０の第１凹部Ｃ１及び第２凹部Ｃ２は、第２圧電部材１３２の凹部に相当する。

第１電極１３３及び第２電極１３４は、例えば、ニッケルメッキや銅メッキなどによって形成されている。第１電極１３３は、隔壁１３０の第１側面Ｓ１及び第１凹部Ｃ１を覆っている。第２電極１３４は、隔壁１３０の第２側面Ｓ２及び第２凹部Ｃ２を覆っている。つまり、これらの第１電極１３３及び第２電極１３４は、隔壁１３０を挟んで形成されている。

このような構成のアクチュエータ１３は、第１電極１３３及び第２電極１３４に逆極性の電圧が印加されることにより、第１圧電部材１３１及び第２圧電部材１３２によって形成された隔壁１３０が変形し、インク圧力室１４の容積を変化させる（つまり、容積を拡張させたり、容積を収縮させたりする）。

隔壁１３０の上面Ｔには、接着剤によりノズルプレート２０が接着されている。このノズルプレート２０に形成されたノズル穴２１は、インク圧力室１４に連通している。このノズル穴２１の中心は、隣接する隔壁１３０の間の略中間に位置している。ノズル穴２１においては、ノズルプレート２０の上面２０Ａに形成された外径は、ノズルプレート２０の下面２０Ｂに形成された内径よりも小さい。

各部の寸法の一例を示すと、隣接するインク圧力室１４の間において、隔壁１３０の底面Ｂは８９μｍの第１幅Ｗ１を有し、隔壁１３０の上面Ｔは８９μｍよりも小さい第２幅Ｗ２を有し、隣接する隔壁１３０の間に形成された溝Ｇにおいて、隔壁１３０の底面Ｂの間においては８０μｍの第３幅Ｗ３を有し、隔壁１３０の上面Ｔの間においては第３幅Ｗ３よりも大きい第４幅Ｗ４を有し、ノズル穴２１の内径は５０μｍである。

また、高精細とした場合の他の寸法の一例を示すと、隔壁１３０の底面Ｂは４５μｍの第１幅Ｗ１を有し、隔壁１３０の上面Ｔは４５μｍよりも小さい第２幅Ｗ２を有し、隣接する隔壁１３０の間に形成された溝Ｇにおいて、隔壁１３０の底面Ｂの間においては４０μｍの第３幅Ｗ３を有し、隔壁１３０の上面Ｔの間においては第３幅Ｗ３よりも大きい第４幅Ｗ４を有し、ノズル穴２１の内径は３５μｍである。

なお、本実施形態において、「幅」とはＸ−Ｚ平面内におけるＸ方向に沿った長さである。

図３は、図２に示したアクチュエータ１３を概略的に示す側面図である。ここでは、Ｙ’−Ｚ平面におけるアクチュエータ１３の第１側面Ｓ１の側を図示している。

隔壁１３０は、絶縁基板１１からノズルプレート２０に向かって細くなるテーパー状に形成されている。すなわち、隔壁１３０の両端面ＥＳ１及びＥＳ２は、絶縁基板１１の法線Ｎに対して傾斜している。両端面ＥＳ１及びＥＳ２と、絶縁基板１１の上面１１Ａとのなす角度Θは、ともに鋭角であり、例えば、４５°である。

図４は、図２に示したアクチュエータ１３を構成する隔壁１３０の構造例を概略的に示す一部断面を含む斜視図である。

隔壁１３０において、上面Ｔと第１側面Ｓ１とを繋ぐ第１凹部Ｃ１、及び、上面Ｔと第２側面Ｓ２とを繋ぐ第２凹部Ｃ２は、ともにＹ’方向に沿って延出している。第１凹部Ｃ１に繋がった上面Ｔの第１エッジＥ１は、第１側面Ｓ１の直上の位置ＰＳ１よりも内側に位置している。また、第２凹部Ｃ２に繋がった上面Ｔの第２エッジＥ２は、第２側面Ｓ２の直上の位置ＰＳ２よりも内側に位置している。

第１凹部Ｃ１の幅、つまり、位置ＰＳ１から第１エッジＥ１までのＸ方向に沿った長さと、第２凹部Ｃ２の幅、つまり、位置ＰＳ２から第２エッジＥ２までのＸ方向に沿った長さとは、略同等である。これらの第１凹部Ｃ１の幅、及び、第２凹部Ｃ２の幅は、それぞれ上面Ｔの第２幅Ｗ２より小さく、例えば１０μｍである。

図示した例では、第１凹部Ｃ１及び第２凹部Ｃ２のそれぞれは、２つの平面によって形成されている。ここでは、第１凹部Ｃ１の形状について詳細に説明し、第２凹部Ｃ２の形状については第１凹部Ｃ１の形状と同様であるため説明を省略する。この第１凹部Ｃ１は、上面Ｔに繋がった第１平面Ｃ１１、及び、第１平面Ｃ１１と第１側面Ｓ１とを繋ぐ第２平面Ｃ１２によって形成されている。これらの第１平面Ｃ１１及び第２平面Ｃ１２は、Ｙ’方向に沿って延出している。上面Ｔと第１平面Ｃ１１との成す角度θ１は、９０°（つまり、上面Ｔと第１平面Ｃ１１とが直交）あるいは鈍角である。第１側面Ｓ１と第２平面Ｃ１２とのなす角度θ２は、９０°（つまり、第１側面Ｓ１と第２平面Ｃ１２とが直交）あるいは鈍角である。

図５は、図２に示したアクチュエータ１３を構成する隔壁１３０の他の構造例を概略的に示す一部断面を含む斜視図である。なお、図４に示した構成と同一の構成については同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。

図５に示した例は、図４に示した例と比較して、第１凹部Ｃ１及び第２凹部Ｃ２のそれぞれが、１つの平面によって形成されている点で相違している。ここでは、第１凹部Ｃ１の形状について詳細に説明し、第２凹部Ｃ２の形状については第１凹部Ｃ１の形状と同様であるため説明を省略する。この第１凹部Ｃ１は、第１側面Ｓ１と上面Ｔとを繋ぐ単一の平面Ｃ１１によって形成されている。この平面Ｃ１１は、Ｙ’方向に沿って延出している。上面Ｔと平面Ｃ１１との成す角度θ１、及び、第１側面Ｓ１と平面Ｃ１１との成す角度θ２は、ともに鈍角である。

図６は、図２に示したアクチュエータ１３を構成する隔壁１３０の他の構造例を概略的に示す一部断面を含む斜視図である。なお、図４に示した構成と同一の構成については同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。

図６に示した例は、図４に示した例と比較して、第１凹部Ｃ１及び第２凹部Ｃ２のそれぞれが、１つの曲面によって形成されている点で相違している。ここでは、第１凹部Ｃ１の形状について詳細に説明し、第２凹部Ｃ２の形状については第１凹部Ｃ１の形状と同様であるため説明を省略する。この第１凹部Ｃ１は、第１側面Ｓ１と上面Ｔとを繋ぐ単一の曲面Ｃ１３によって形成されている。この曲面Ｃ１３は、Ｘ−Ｚ平面内において、円弧や放物線状の断面を有しており、Ｙ’方向に沿って延出している。

このように、本実施形態においては、第１凹部Ｃ１及び第２凹部Ｃ２は、１つ以上の平面または曲面によって形成されている。

このような構成の本実施形態によれば、隔壁１３０とノズルプレート２０とが接着された際に、隔壁１３０の上面Ｔの幅を小さくしたことにより、隔壁１３０とノズルプレート２０とを接着する接着剤の一部を収容可能な空間を形成することが可能となる。より具体的には、隔壁１３０の第１側面Ｓ１と上面Ｔとを繋ぐ第１凹部Ｃ１、及び、第２側面Ｓ２と上面Ｔとを繋ぐ第２凹部Ｃ２は、ノズルプレート２０の下面２０Ｂとの間に空間を形成する。

このため、隔壁１３０とノズルプレート２０とを接着する接着剤の一部が、隔壁１３０の上面Ｔとノズルプレート２０の下面２０Ｂとの間からはみ出したとしても、その接着剤の一部は、第１凹部Ｃ１及び第２凹部Ｃ２によって形成されたそれぞれの空間に収容される。なお、第１凹部Ｃ１は第１電極１３３によって覆われ、第２凹部Ｃ２は第２電極１３４によって覆われているため、はみ出した接着剤は、第１凹部Ｃ１を覆う第１電極１３３の上、及び、第２凹部Ｃ２を覆う第２電極１３４の上にそれぞれ収容される。これにより、はみ出した接着剤の一部のノズル穴２１への流れ込みを抑制することが可能となる。

また、第１凹部Ｃ１に繋がった上面Ｔの第１エッジＥ１が第１側面Ｓ１の直上の位置ＰＳ１よりも内側に位置し、しかも、第２凹部Ｃ２に繋がった上面Ｔの第２エッジＥ２が第２側面Ｓ２の直上の位置ＰＳ２よりも内側に位置しているため、高精細化に伴ってノズル穴２１の間隔が密になっても、隔壁１３０とノズルプレート２０との接着位置からノズル穴２１までの距離を確保することができる。つまり、接着位置の端部に相当する第１エッジＥ１及び第２エッジＥ２から接着剤の一部がはみ出しても、はみ出した接着剤はノズル穴２１に到達する以前に第１凹部Ｃ１及び第２凹部Ｃ２に流れ込み、ノズル穴２１への接着剤の流れ込みを抑制することが可能となる。

したがって、高精細化が可能であるとともに、ノズル穴２１への接着剤の流れ込みに起因した印刷時の不具合の発生が抑制され、高品位の印刷が可能となる。

次に、本実施形態におけるインクジェットヘッド１の製造方法について説明する。
図７は、本実施形態の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。ここでは、Ｘ−Ｚ平面における断面図を参照しながら説明する。

まず、図７の（ａ）で示したように、絶縁基板１１の上面１１Ａに、Ｘ方向に延出した帯状の第１圧電部材１３１を形成した後に、この第１圧電部材１３１の上に、第２圧電部材１３２を積層する。このとき、第１圧電部材１３１の分極方向と第２圧電部材１３２の分極方向とは互いに逆向きとする。なお、絶縁基板１１の上面１１Ａには、これらの第１圧電部材１３１及び第２圧電部材１３２の積層体ＬＢは、２列に形成されている。

続いて、図７の（ｂ）で示したように、第１圧電部材１３１及び第２圧電部材１３２の積層体ＬＢをブレードＢＤにより切削し、溝Ｇを形成する。このとき、ブレードＢＤは、積層体ＬＢに対して相対的にＸ方向に交差するＹ’方向に沿って移動しながら、積層体ＬＢを切削する。これにより、Ｙ’方向に沿って延出した溝Ｇが形成される。

このような切削工程は、例えば、スライサーまたはダイサーを利用して行われる。ブレードＢＤは、例えば、ダイヤモンドブレードである。このブレードＢＤは、溝Ｇの第３幅Ｗ３と略同等の幅の先端部ＢＤ１と、溝Ｇの第４幅Ｗ４と略同等の幅の拡幅部ＢＤ２とを有している。先端部ＢＤ１のＺ方向に沿った長さは、積層体ＬＢのＺ方向に沿った高さよりも短い。このため、ブレードＢＤが積層体ＬＢを切削する際に、先端部ＢＤ１は、第１圧電部材１３１の一部及び第２圧電部材１３２の一部を切削して絶縁基板１１の上面１１Ａを露出するとともに隔壁１３０の第１側面Ｓ１及び第２側面Ｓ２を形成する一方で、拡幅部ＢＤ２は、第２圧電部材１３２の一部を切削して第１凹部Ｃ１及び第２凹部Ｃ２を形成する。

これにより、第１幅Ｗ１の底面Ｂと、第２幅Ｗ２の上面Ｔと、第１側面Ｓ１及び第２側面Ｓ２と、第１凹部Ｃ１及び第２凹部Ｃ２とを有する隔壁１３０が形成される。換言すると、隣接する隔壁１３０の底面Ｂの間に第３幅Ｗ３を有するとともに、隣接する隔壁１３０の上面Ｔの間に第４幅Ｗ４を有する溝Ｇが形成される。

続いて、図７の（ｃ）で示したように、絶縁基板１１の上面１１Ａ及び隔壁１３０を構成する第１圧電部材１３１及び第２圧電部材１３２の表面に電極ＥＬを形成する。つまり、隔壁１３０の第１側面Ｓ１及び第２側面Ｓ２、第１凹部Ｃ１及び第２凹部Ｃ２、及び、上面Ｔが電極ＥＬによって覆われる。このような電極ＥＬは、メッキなどによって形成される。

そして、図７の（ｄ）で示したように、隔壁１３０の上面（つまり、第２圧電部材１３２の上面）Ｔに形成された電極ＥＬを除去する。このような電極ＥＬの除去は、研磨あるいはレーザ光照射などの手法によってなされる。そして、隔壁１３０を挟む２つの電極が電気的に絶縁される。これにより、第１圧電部材１３１及び第２圧電部材からなる隔壁１３０と、隔壁１３０の第１側面Ｓ１及び第１凹部Ｃ１を覆う第１電極１３３と、第２側面Ｓ２及び第２凹部Ｃ２を覆う第２電極１３４と、を備えたアクチュエータ１３が形成される。

図８は、本実施形態の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り、ノズルプレート２０の接着工程を説明するための図である。

絶縁基板１１の上面１１Ａにアクチュエータ１３を形成した後、隔壁１３０の第２圧電部材１３２とノズルプレート２０とを接着剤により接着する。接着剤は、例えば、エポキシ樹脂であり、隔壁１３０の上面Ｔに塗布される。ノズルプレート２０は、ポリイミドフィルムの表面にフッ素コーティングがなされたものである。

図示した例では、ノズルプレート２０には、接着前に予めノズル穴２１が形成されている。ノズルプレート２０にノズル穴２１を予め形成する手法としては、例えば、レーザ光を照射するレーザ加工、プレス加工、電鋳など手法が適用可能である。このようなノズルプレート２０は、ノズル穴２１が隣接する隔壁１３０の略中央に位置するように位置合わせされた後に、接着剤の硬化処理を行うことによって、隔壁１３０に接着される。

このとき、ノズルプレート２０と隔壁１３０との間からはみ出した接着剤ＡＤは、第１凹部Ｃ１を覆う第１電極１３３の上、及び、第２凹部Ｃ２を覆う第２電極１３４の上にそれぞれ収容される。

したがって、このようなノズルプレート２０の接着工程を含む製造方法によれば、接着剤ＡＤのノズル穴２１への流れ込みを抑制することが可能となる。

図９は、本実施形態の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り、ノズルプレート２０の他の接着工程を説明するための図である。

まず、図９の（ａ）で示したように、絶縁基板１１の上面１１Ａにアクチュエータ１３を形成した後、隔壁１３０の第２圧電部材１３２とノズルプレート２０とを接着剤により接着する。図示した例は、図８に示した例と比較して、ノズルプレート２０には、接着前に予めノズル穴２１が形成されていない点で相違している。

このノズルプレート２０は、ポリイミドフィルムの表面にフッ素コーティングがなされたものであり、図８に示した例と同一部材であるが、ノズルプレート２０の上面２０Ａには、保護フィルム５０が貼付されている。この保護フィルム５０は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムに粘着材が塗布されたものである。厚さの一例として、ノズルプレート２０の厚さが約５０μｍ程度であり、保護フィルム５０の厚さが約１５μｍ程度である。

このような保護フィルム５０が貼付されたノズルプレート２０は、その下面２０Ｂを隔壁１３０に向けた状態で、接着剤が塗布された隔壁１３０の上面Ｔに載置され、接着剤の硬化処理を行うことによって、隔壁１３０に接着される。このとき、ノズルプレート２０にはノズル穴２１が形成されていないため、図８に示した例のような精密な位置合わせは不要である。

ノズルプレート２０と隔壁１３０との間からはみ出した接着剤ＡＤは、第１凹部Ｃ１を覆う第１電極１３３の上、及び、第２凹部Ｃ２を覆う第２電極１３４の上にそれぞれ収容される。

続いて、図９の（ｂ）で示したように、ノズルプレート２０に向けてレーザ光Ｌを照射し、ノズル穴２１を形成する。このレーザ光Ｌは、光学系ＯＰを介して隣接する隔壁１３０の略中央に案内され、ノズルプレート２０の上面２０Ａ付近で集束された後に、ノズルプレート２０の上面２０Ａから下面２０Ｂに向けて拡散される。このようなレーザ光Ｌによって形成されたノズル穴２１は、上面２０Ａに形成された外径が下面２０Ｂに形成された内径よりも小さい。

続いて、図９の（ｃ）で示したように、ノズルプレート２０の上面２０Ａから保護フィルム５０を剥離する。

したがって、このようなノズルプレート２０の接着工程を含む製造方法によれば、接着剤ＡＤのノズル穴２１への流れ込みを抑制することが可能となる。また、ノズルプレート２０と隔壁１３０との位置合わせ精度を緩和することが可能となる。

図１０は、本実施形態の製造方法により製造されたインクジェットヘッド１の概略平面図である。

図中の下段及び上段には、それぞれＸ方向に並んだアクチュエータ１３が配置されている。アクチュエータ１３の間には、それぞれインク圧力室１４が形成されている。より具体的には、図中の下段に形成された第１インク圧力室１４１及び第２インク圧力室１４２は、Ｘ方向に並んでいる。図中の上段に形成された第３インク圧力室１４３及び第４インク圧力室１４４は、Ｘ方向に並んでいる。これらの第１インク圧力室１４１、第２インク圧力室１４２、第３インク圧力室１４３、及び、第４インク圧力室１４４のそれぞれは、Ｘ方向に直交しないＹ’方向に沿って延出している。

第１インク圧力室１４１及び第３インク圧力室１４３は、Ｙ’方向に沿った同一直線上に形成されている。第２インク圧力室１４２及び第４インク圧力室１４４は、Ｙ’方向に沿った同一直線上に形成されている。このような位置関係のインク圧力室１４は、上記の通り、Ｘ方向に延出した帯状の第１圧電部材及び第２圧電部材の積層体ＬＢが２列に形成され、Ｙ’方向に沿ってこれらの２列の積層体ＬＢをブレードＢＤにより切削したことにより形成可能である。

第１インク圧力室１４１に連通する第１ノズル穴２１１から第２インク圧力室１４２に連通する第２ノズル穴２１２までのＸ方向に沿ったピッチＰＴ１と、第３インク圧力室１４３に連通する第３ノズル穴２１３から第４インク圧力室１４４に連通する第２ノズル穴２１４までのＸ方向に沿ったピッチＰＴ１とは同一である。

第１ノズル穴２１１から第３ノズル穴２１３までのＸ方向に沿ったピッチＰＴ２、第３ノズル穴２１３から第２ノズル穴２１２までのＸ方向に沿ったピッチＰＴ２、及び、第２ノズル穴２１２から第４ノズル穴２１４までのＸ方向に沿ったピッチＰＴ２はいずれも同一である。ピッチＰＴ２は、ピッチＰＴ１の１／２である。

例えば、ピッチＰＴ１が約８０μｍである場合、これらの２列のインク圧力室１４によって３００ｄｐｉの解像度の印刷が可能である。また、ピッチＰＴ１が約４０μｍである場合、これらの２列のインク圧力室１４によって６００ｄｐｉの解像度の印刷が可能である。

以上説明したように、本実施形態によれば、高精細化及び高品位の印刷が可能なインクジェットヘッド及びその製造方法を提供することができる。

なお、この発明は、上記実施形態そのものに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
以下に本件出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[１]
絶縁基板と、
前記絶縁基板の上においてインク圧力室を隔てて配置された隔壁と、
前記インク圧力室に対向するノズル穴を有するノズルプレートと、
前記隔壁と前記ノズルプレートとを接着する接着剤と、を備え、
前記隔壁は、隣接する前記インク圧力室の間において、前記絶縁基板に接する第１幅の底面と、前記ノズルプレートに接する前記第１幅より小さい第２幅の上面と、を有することを特徴とするインクジェットヘッド。
[２]
前記隔壁は、前記底面と略直交する側面と、前記側面と前記上面とを繋ぐ凹部と、を有す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]
前記凹部に繋がった前記上面のエッジは、前記側面の直上の位置よりも内側に位置していることを特徴とする[２]に記載のインクジェットヘッド。
[４]
前記凹部は、１つ以上の平面または曲面によって形成されたことを特徴とする[２]に記載のインクジェットヘッド。
[５]
前記側面及び前記凹部は、電極によって覆われたことを特徴とする[２]に記載のインクジェットヘッド。
[６]
前記接着剤の一部は、前記凹部を覆う前記電極上に収容されたことを特徴とする[５]に記載のインクジェットヘッド。
[７]
絶縁基板上に、第１方向に延出した帯状の第１圧電部材を形成した後に、前記第１圧電部材の上に、前記第１圧電部材の分極方向と互いに逆向きの第２圧電部材を積層し、
前記第１圧電部材及び前記第２圧電部材の積層体をブレードにより切削し、前記第１方向に交差する第２方向に沿って延出した溝を形成し、
前記第２圧電部材とノズルプレートとを接着剤により接着する、インクジェットヘッドの製造方法であって、
前記絶縁基板に接する前記第１圧電部材の底面の第１幅は、前記ノズルプレートに接する前記第２圧電部材の上面の第２幅より大きいことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
[８]
前記ブレードによる切削の際に、前記第２圧電部材には、前記溝に面する側面、及び、前記側面と前記上面とを繋ぐ凹部を形成することを特徴とする[７]に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
[９]
第１方向に隣接する前記第１圧電部材の前記底面の間における前記溝の第３幅は、第１方向に隣接する前記第２圧電部材の前記上面の間における前記溝の第４幅より小さいことを特徴とする[８]に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
[１０]
前記ブレードは、前記第３幅と略同等の幅の先端部と、前記第４幅と略同等の幅の拡幅部と、を有することを特徴とする[９]に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
[１１]
前記溝を形成した後であって、前記第２圧電部材と前記ノズルプレートとを接着する前に、前記第１圧電部材及び前記第２圧電部材の表面に電極を形成し、前記第２圧電部材の上面に形成された前記電極を除去することを特徴とする[８]に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
[１２]
前記第２圧電部材と前記ノズルプレートとの間からはみ出した前記接着剤の一部は、前記凹部を覆う前記電極上に収容することを特徴とする[１１]に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
[１３]
前記第２圧電部材と前記ノズルプレートとを接着する前に、前記ノズルプレートに予めノズル穴を形成することを特徴とする[７]に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
[１４]
前記第２圧電部材とノズルプレートとを接着した後に、前記ノズルプレートに向けてレーザ光を照射してノズル穴を形成することを特徴とする[７]に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
[１５]
前記第２方向は、前記第１方向に直交しない方向であることを特徴とする[７]に記載のインクジェットヘッドの製造方法。

１…インクジェットヘッド
１０…主要部
１１…絶縁基板
１３…アクチュエータ
１３０…隔壁
Ｂ…底面 Ｔ…上面 Ｅ１…第１エッジ Ｅ２…第２エッジ
Ｓ１…第１側面 Ｓ２…第２側面
Ｃ１…第１凹部 Ｃ２…第２凹部
１３１…第１圧電部材 １３２…第２圧電部材
１３３…第１電極 １３４…第２電極
１４…インク圧力室
１４１…第１インク圧力室 １４２…第２インク圧力室
１４３…第３インク圧力室 １４４…第４インク圧力室
２０…ノズルプレート
２１…ノズル穴
２１１…第１ノズル穴 ２１２…第２ノズル穴
２１３…第３ノズル穴 ２１４…第４ノズル穴
Ｇ…溝
ＢＤ…ブレード ＢＤ１…先端部 ＢＤ２…拡幅部

Claims (13)

1. 絶縁基板と、
   前記絶縁基板の上においてインク圧力室を隔てて配置された隔壁と、
   前記インク圧力室に対向するノズル穴を有するノズルプレートと、
   前記隔壁と前記ノズルプレートとを接着する接着剤と、を備え、
   前記隔壁は、隣接する前記インク圧力室の間において、前記絶縁基板に接する第１幅の底面と、前記ノズルプレートに接する前記第１幅より小さい第２幅の上面と、前記ノズルプレートと前記上面とが接する領域の縁に前記ノズル穴がインクを吐出する吐出方向と直交する方向に沿って凹部を設ける側面と、を有することを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 前記凹部に繋がった前記上面のエッジは、前記側面の直上の位置よりも内側に位置してい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。
3. 前記凹部は、１つ以上の平面または曲面によって形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド。
4. 前記側面及び前記凹部は、電極によって覆われたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のインクジェットヘッド。
5. 前記接着剤の一部は、前記凹部を覆う前記電極上に収容された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。
6. 絶縁基板上に、第１方向に延出した帯状の第１圧電部材を形成した後に、前記第１圧電部材の上に、前記第１圧電部材の分極方向と互いに逆向きの第２圧電部材を積層し、
   前記第１圧電部材及び前記第２圧電部材の積層体をブレードにより切削し、前記第１方向に交差する第２方向に沿って延出した溝を形成し、
   前記第２圧電部材とノズルプレートとを接着剤により接着する、インクジェットヘッドの製造方法であって、
   前記絶縁基板に接する前記第１圧電部材の底面の第１幅は、前記ノズルプレートに接する前記第２圧電部材の上面の第２幅より大きく、
   前記ブレードによる切削の際に、前記第２圧電部材には、前記ノズルプレートと前記上面とが接する領域の縁に前記ノズル穴がインクを吐出する吐出方向と直交する方向に沿って凹部を設ける側面を形成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。
7. 第１方向に隣接する前記第１圧電部材の前記底面の間における前記溝の第３幅は、第１方向に隣接する前記第２圧電部材の前記上面の間における前記溝の第４幅より小さいことを特徴とする請求項６に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
8. 前記ブレードは、前記第３幅と略同等の幅の先端部と、前記第４幅と略同等の幅の拡幅部と、を有することを特徴とする請求項７に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
9. 前記溝を形成した後であって、前記第２圧電部材と前記ノズルプレートとを接着する前に、前記第１圧電部材及び前記第２圧電部材の表面に電極を形成し、前記第２圧電部材の上面に形成された前記電極を除去することを特徴とする請求項６乃至８の何れか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
10. 前記第２圧電部材と前記ノズルプレートとの間からはみ出した前記接着剤の一部は、前記凹部を覆う前記電極上に収容することを特徴とする請求項９に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
11. 前記第２圧電部材と前記ノズルプレートとを接着する前に、前記ノズルプレートに予めノズル穴を形成することを特徴とする請求項６乃至９の何れか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
12. 前記第２圧電部材とノズルプレートとを接着した後に、前記ノズルプレートに向けてレーザ光を照射してノズル穴を形成することを特徴とする請求項６乃至９の何れか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
13. 前記第２方向は、前記第１方向に直交しない方向であることを特徴とする請求項６乃至１２の何れか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。

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