液体噴射ヘッドの製造方法
【課題】複数の液体噴射ヘッドを少ない作業工程数で簡易かつ効率的に製造する。
【解決手段】一表面に開口し平行間隔をあけて配列され各側壁に電極が形成された複数の吐出溝１３を有するアクチュエータ基板１３０と、一表面１５０ｃに形成された開口から他表面１５０ｄに貫通し所定のピッチで配列された複数のカバープレート開口部１８を有するカバープレート基板１５０と、一表面に開口しカバープレート開口部１８と略等しいピッチで配列された複数の流路２１を有する流路プレート基板１９０とを、カバープレート開口部１８の開口と流路２１の開口とを対向させ、吐出溝１３の配列方向にカバープレート開口部１８および流路２１の配列方向を直交させるように接合して積層基板を形成する接合工程と、隣接するカバープレート開口部１８の中間位置で吐出溝１３に交差する面に沿って積層基板を切断する切断工程とを備える液体噴射ヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】一表面に開口し平行間隔をあけて配列され各側壁に電極が形成された複数の吐出溝１３を有するアクチュエータ基板１３０と、一表面１５０ｃに形成された開口から他表面１５０ｄに貫通し所定のピッチで配列された複数のカバープレート開口部１８を有するカバープレート基板１５０と、一表面に開口しカバープレート開口部１８と略等しいピッチで配列された複数の流路２１を有する流路プレート基板１９０とを、カバープレート開口部１８の開口と流路２１の開口とを対向させ、吐出溝１３の配列方向にカバープレート開口部１８および流路２１の配列方向を直交させるように接合して積層基板を形成する接合工程と、隣接するカバープレート開口部１８の中間位置で吐出溝１３に交差する面に沿って積層基板を切断する切断工程とを備える液体噴射ヘッドの製造方法を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッドの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、インク等の液体を吐出する複数の吐出ノズルを有する液体噴射ヘッドを用いて被記録媒体に文字や画像を記録する液体噴射記録装置が知られている。例えば、インクジェットヘッドは、複数の吐出溝を有するアクチュエータ基板と吐出溝の側壁を固定するための天板と各吐出溝にインクを供給する流路部材とが板厚方向に積層状態に配されて形成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載のインクジェットヘッドの製造方法によれば、アクチュエータ基板と天板を接着した後に個々の大きさに分割してインクジェットヘッドチップを形成し、各インクジェットヘッドチップに流路部材をそれぞれ固定するようになっている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２９６６１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のインクジェットヘッドの製造方法は、個々に分割したインクジェットヘッドチップや流路部材に接着剤を塗布する工程や、インクジェットヘッドチップごとに位置合わせをする工程に手間がかるという問題がある。また、インクジェットヘッドチップに流路部材を個々に接着すると、アクチュエータ基板およびカバープレート基板の端面と流路部材の端面とに段差が生じてしまい、アクチュエータ基板およびカバープレート基板の端面にはノズルプレートを接着させることができても、流路部材の端面にはノズルプレートを接着させることができない場合があるという問題がある。
【０００６】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、複数の液体噴射ヘッドを少ない作業工程数で簡易かつ効率的に製造することができる液体噴射ヘッドの製造方法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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、一表面に開口し平行間隔をあけて配列され各側壁に電極が形成された容積可変の複数の液体吐出溝を有するアクチュエータ基板と、一表面に形成された開口から他表面に貫通し所定のピッチで配列された複数の開口部を有するカバープレート基板と、一表面に開口し前記開口部と略等しいピッチで配列された複数の溝状の流路を有する流路プレート基板とを、前記開口部の開口と前記流路の開口とを対向させ、前記液体吐出溝の配列方向に前記開口部の配列方向および前記流路の配列方向を直交させるように板厚方向に積層状態に接合して積層基板を形成する接合工程と、該接合工程により形成された前記積層基板を、隣接する前記開口部の中間位置で前記液体吐出溝に交差する面に沿って切断する切断工程とを備える液体噴射ヘッドの製造方法を提供する。
【０００８】
本発明によれば、流路プレート基板の流路の開口とカバープレート基板の開口部の開口とを対向させることで共通流路が構成され、共通流路が複数の液体吐出溝に連通する分配流路構造が所定のピッチで複数積層基板に形成される。
そして、隣接する開口部の中間位置で積層基板を切断することにより、各々に分配流路構造が１つずつ設けられ、切断面に全ての液体吐出溝が開口する液体噴射ヘッドを製造することができる。
【０００９】
この液体噴射ヘッドによれば、液体吐出溝の側壁に設けられた電極に電圧を加えて、アクチュエータ基板の液体吐出溝の容積を変動させることにより、共通流路から液体吐出溝に分配供給された液体を、ポンプ効果によって切断面の開口部からそれぞれ吐出させることができる。
すなわち、本発明によれば、３枚の基板を接合して切断するだけで、個々の液体噴射ヘッドごとに接合したり位置合わせをしたりすることなく、少ない作業工程数で簡易かつ効率的に複数の液体噴射ヘッドを製造することができる。
【００１０】
上記発明においては、前記開口部が、前記カバープレート基板の前記一表面に開口面を有する溝状の凹部と、該凹部の底面から前記他表面に前記液体吐出溝と略等しいピッチまたは略半分のピッチで貫通形成された複数の貫通孔とを備え、前記接合工程において、前記カバープレート基板の前記貫通孔と前記アクチュエータ基板の前記液体吐出溝とを略一致させることとしてもよい。
【００１１】
カバープレート基板の複数の貫通孔とアクチュエータ基板の複数の液体吐出溝の開口とを略一致させることで、共通流路が流路と凹部とによって構成され、共通流路から貫通孔を介して複数の液体吐出溝に連通する分配流路構造となる。したがって、例えば、液体吐出溝に対して１つ置きに貫通孔を配置することで、水性インク用の液体噴射ヘッドを製造することができる。
【００１２】
また、上記発明においては、前記カバープレート基板が、前記開口部の前記開口をほぼ閉塞する位置に異物除去部材を備えることとしてもよい。
このように構成することで、異物除去部材により、液体に含まれる塵埃等や大きな気泡等が液体吐出溝に侵入するのを防止する液体噴射ヘッドを製造することができる。異物除去部材としては、例えば、フィルタ等が挙げられる。
【００１３】
また、上記発明においては、前記異物除去部材が前記カバープレート基板の前記一表面に対して凹状に配置されており、前記接合工程において、前記カバープレート基板の前記一表面に沿って接着剤を塗布することとしてもよい。
このように構成することで、接着剤がフィルタに付着するのを防ぎ、カバープレート基板の接合面全体に接着剤を一括で簡易に塗布することができる。
【００１４】
また、上記発明においては、前記アクチュエータ基板の前記液体吐出溝が、隣接する各２つの前記開口部に跨り、かつ、その両外側に形成される切断面を越えることなく終端するように形成されていることとしてもよい。
このように構成することで、液体吐出溝が一端の切断面に開口し、他端の切断面側に閉塞されている複数の液体噴射ヘッドを簡易に形成することができる。
【００１５】
また、上記発明においては、前記アクチュエータ基板の液体吐出溝を形成する液体吐出溝形成工程を備え、該液体吐出溝形成工程が、フライスを前記一表面に沿う方向に移動させながらアクチュエータ基板を構成する基板の板厚方向に移動させて前記液体吐出溝を切削加工することとしてもよい。
このように構成することで、各２つの開口部に跨り、両端が閉じられた液体吐出溝を簡易に形成することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、複数の液体噴射ヘッドを少ない作業工程数で簡易かつ効率的に製造することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本実施形態の一実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法について図面を参照して説明する。
本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法は、３枚の基板から複数の液体噴射ヘッドを採取する多数個取りによるものである。この製造方法においては、図１および図２に示すように、一表面１３０ｃに開口部１３ａを有する一対の吐出溝（液体吐出溝）１３の列が平行間隔をあけて複数配列されたアクチュエータ基板１３０と、一表面１５０ｃから他表面１５０ｄに貫通し所定のピッチで配列された４つのカバープレート開口部（開口部）１８を有するカバープレート基板１５０と、一表面１９０ｄに流路開口面２１ａを有しカバープレート開口部１８のピッチと略等しいピッチで配列された４つの溝状の流路２１を有する流路プレート基板１９０とが用いられる。
【００１８】
アクチュエータ基板１３０は、圧電素子からなり板厚方向に分極されている。各吐出溝１３は、カバープレート基板１５０の隣接する各２つのカバープレート開口部１８のピッチと略等しい長さを有している。この吐出溝１３は、長手方向に沿って深さが一定で、両端が徐々に終端するように形成されている。また、各吐出溝１３は側壁１５によって分離されており、各側壁１５にはそれぞれ駆動電圧印加用の電極１６が蒸着によって形成されている。
【００１９】
カバープレート基板１５０のカバープレート開口部１８は、一表面１５０ｃに凹部開口面１７ａを有する溝状の凹部１７と、凹部１７の底面から他表面１５０ｄに貫通する複数の貫通孔１９とによって構成されている。貫通孔１９は、アクチュエータ基板１３０の吐出溝１３のピッチの略半分のピッチで設けられている。また、凹部１７には、凹部開口面１７ａから離れる方向に向かって内壁面が内側に突出した段差部２５が設けられている。
【００２０】
段差部２５には、平坦面を有するフィルタ（異物除去部材）２９が接着剤によって固定されている。フィルタ２９は、例えば、孔径が約８ミクロンのメッシュ構造で約０．１ｍｍの厚さを有している。このフィルタ２９は、凹部開口面１７ａを略閉塞するように設けられ、他表面１５０ｄ上の全ての貫通孔１９の端部から略一定距離（例えば、約０．８ｍｍ）に配置されている。
【００２１】
また、フィルタ２９は、カバープレート基板１５０の一表面１５０ｃに対して凹状に配置されている。したがって、カバープレート基板１５０と流路プレート基板１９０とを接着する工程において、カバープレート基板１５０の一表面１５０ｃに沿って接着剤を塗布した場合に、接着剤がフィルタ２９に付着するのを防ぐことができる。これにより、例えば、図３に示すように、ゴム製の塗布ローラ３３により、カバープレート基板１５０の接合面全体に接着剤を一括で簡易に塗布することができる。また、凹部１７が精度よく位置決めして形成されているので、フィルタ２９を接着するための接着剤を、ロボット等を使用して段差部２５に塗布することが可能となる。
【００２２】
流路プレート基板１９０の流路２１は、例えば、サンドブラスト加工などで溝状に形成されている。流路２１の流路開口面２１ａは、カバープレート５の凹部開口面１７ａと同一の形状で、かつ、同一の大きさを有している。また、流路２１には、一表面１９０ｄとは反対側の他表面１９０ｃに貫通する液体導入孔２１Ａが設けられている。
【００２３】
本製造方法は、これらアクチュエータ基板１３０とカバープレート基板１５０と流路プレート基板１９０とを板厚方向に積層状態に接合して積層基板を形成し（接合工程）、この積層基板をカバープレート基板１５０の隣接する凹部１７の中間位置で切断する（切断工程）ことにより、複数の液体噴射ヘッドを製造する。以下、各工程について具体的に説明する。
【００２４】
まず、接合工程においては、接合面に接着剤が塗布された各基板を、アクチュエータ基板１３０の吐出溝１３の配列方向に対して、カバープレート基板１５０の凹部１７の配列方向および流路プレート基板１９０の流路２１の配列方向がそれぞれ直交するように配置する。
【００２５】
そして、カバープレート基板１５０の凹部１７の凹部開口面１７ａと流路プレート基板１９０の流路２１の流路開口面２１ａとを対向させ、かつ、カバープレート基板１５０の貫通孔１９をアクチュエータ基板１３０の吐出溝１３の開口部１３ａに略一致させるように位置合わせして、これら３つの基板を板厚方向に積層状態に重ね合せた状態で加圧および加熱する。これにより、アクチュエータ基板１３０とカバープレート基板１５０と流路プレート基板１９０とが接合された積層基板が形成される。
【００２６】
流路プレート基板１９０の流路２１の流路開口面２１ａとカバープレート基板１５０の凹部１７の凹部開口面１７ａとを対向させることで共通流路が構成される。また、カバープレート基板１５０の複数の貫通孔１９とアクチュエータ基板１３０の複数の吐出溝１３の開口部１３ａとを略一致するように位置合わせすることで、共通流路から貫通孔１９を介して複数の吐出溝１３に連通する分配流路構造が、積層基板に所定のピッチで複数形成される。
【００２７】
続いて、切断工程においては、接合工程により形成された積層基板を、カバープレート基板１５０の隣接する凹部１７の中間位置で、アクチュエータ基板１３０の吐出溝１３に交差する面に沿って切断する。これにより、各々に分配流路構造が１つずつ設けられ、切断面に全ての吐出溝１３が開口する液体噴射ヘッドが製造される。なお、切断面をノズルプレート（図示略）の接着面にするため、ダイシング等の方法で切断面が平坦な形状になるように切断することが望ましい。
【００２８】
本実施形態に係る製造方法によれば、吐出溝１３の側壁１５に設けられた電極１６に電圧を加え、圧電厚みすべり効果によって吐出溝１３の容積を変動させることにより、共通流路から貫通孔１９を介して吐出溝１３に分配供給された液体がポンプ効果によって切断面の開口部からそれぞれ吐出される液体噴射ヘッドを製造することができる。
【００２９】
すなわち、３枚の基板（アクチュエータ基板１３０、カバープレート基板１５０および流路プレート基板１９０）を接合して切断するだけで、個々の液体噴射ヘッドごとに接合したり位置合わせをしたりすることなく、少ない作業工程数で簡易かつ効率的に複数の液体噴射ヘッドを製造することができる。また、ノズルプレートが接着される接着面が３枚の基板によって構成されるので、接着面の面積を十分に確保することができる。したがって、カバープレート基板１５０の薄型化を図ることが可能になる。
【００３０】
また、アクチュエータ基板１３０の各吐出溝１３が、カバープレート基板１５０の隣接する各２つの凹部１７に跨り、かつ、その両外側に形成される切断面を越えることなく終端するように形成されているので、吐出溝１３が一端の切断面に開口し、他端の切断面側に閉塞されている複数の液体噴射ヘッドを簡易に形成することができる。
【００３１】
また、フィルタ２９により、凹部１７を介して吐出溝１３に供給される液体に含まれる塵埃等を除去したり、大きな気泡が吐出溝１３に侵入したりしてしまうのを防止する液体噴射ヘッドを製造することができる。また、フィルタ２９により、基板の接合時に塵埃等が凹部１７に入り込むのを防ぐことができる。
【００３２】
以下、本実施形態に係る製造方法によって製造された液体噴射ヘッドの一例について、図面を参照して説明する。
液体噴射ヘッド１０は、例えば、水性インク（液体）を吐出するものであり、図４〜図７に示すように、液体噴射ヘッドチップ１と、流路プレート基板１９０から形成された流路プレート９と、液体噴射ヘッドチップ１を駆動する駆動回路等を搭載した配線基板（図示略）とを備えている。これらの各部材は、例えば、アルミニウム等でできた支持プレート１１に固定されており、各部材どうしは熱伝導性のよい接着剤や両面テープ等で結合されている。
【００３３】
液体噴射ヘッドチップ１は、アクチュエータ基板１３０から形成されたアクチュエータプレート３と、カバープレート基板１５０から形成され、アクチュエータプレート３の一表面に接着されたカバープレート５と、アクチュエータプレート３およびカバープレート５の端面に接着されたノズルプレート７とを備えている。
【００３４】
アクチュエータプレート３は、カバープレート５が設けられた一表面に開口部１３ａを有する複数の吐出溝１３を備えている。各吐出溝１３の長手方向の一端は、アクチュエータプレート３の一端面３ａまで延び、他端は他端面３ｂまで延びることなく途中位置において深さが徐々に浅くなっている。各吐出溝１３の両側壁１５には、吐出溝１３の開口部１３ａから深さ方向の途中位置まで、長手方向に延びる電極１６が形成されている。
【００３５】
カバープレート５は、アクチュエータプレート３の一表面、すなわち、吐出溝１３の開口部１３ａが形成されている表面に接着されている。このカバープレート５は、アクチュエータプレート３とは反対側の表面に凹部開口面１７ａを有する凹部１７と、凹部１７からアクチュエータプレート３の吐出溝１３が浅くなっている端部に貫通する複数の貫通孔１９とを備えている。凹部１７には段差部２５が設けられており、フィルタ２９が凹部１７の凹部開口面１７ａを略閉塞するように段差部２５に固定されている。
【００３６】
アクチュエータプレート３にカバープレート５が接着された状態では、吐出溝１３の開口部１３ａのうち凹部１７の貫通孔１９が貫通している部分以外の領域がカバープレート５によって塞がれることにより、複数の独立した吐出チャンネル２３Ａおよびダミーチャンネル２３Ｂが形成されている。
【００３７】
吐出チャンネル２３Ａは、カバープレート５の貫通孔１９が貫通した吐出溝１３によって形成されるインク流路であり、凹部１７および貫通孔１９を介してインクが充填されるようになっている。一方、ダミーチャンネル２３Ｂは、カバープレート５によって吐出溝１３の開口部１３ａが閉塞された空洞部であり、インクが流入しないように密閉されている。これら吐出チャンネル２３Ａおよびダミーチャンネル２３Ｂは、吐出溝１３の配列方向に交互に形成されている。このような構成を採用することによって、例えば、電気的な伝導性を有するインクや液体などを吐出する場合に、電極１６間で短絡現象が発生することなく吐出動作を実施することができる。
【００３８】
ノズルプレート７は、アクチュエータプレート３、カバープレート５および流路プレート９の各端面からなる液体噴射ヘッド１０の一端面全体に、吐出チャンネル２３Ａおよびダミーチャンネル２３Ｂの開口に対向して接着されている。また、ノズルプレート７は、吐出チャンネル２３Ａの開口に対向する位置にのみノズル孔２７を有している。なお、ダミーチャンネル２３Ｂの開口は、ノズルプレート７によって封止されている。
【００３９】
このノズルプレート７は、例えば、ポリイミドフィルムにエキシマレーザ装置等を用いてノズル孔２７が形成されたものである。なお、ノズルプレート７の被記録媒体に対向することとなる面には、撥水性を有する撥水膜（図示略）が形成されており、インクの付着等を防止するようになっている。
【００４０】
本実施形態に係る製造方法により、液体噴射ヘッド１０の切断面が平坦な形状になるように切断することで、３つのプレートの端面にノズルプレート７を接着することができる。また、流路プレート９の端面を含めた範囲にノズルプレート７が接着されるので、ノズルプレート７の接着面の面積を十分に確保することができる。したがって、カバープレート５の薄型化を図ることが可能になる。
【００４１】
流路プレート９は、液体噴射ヘッドチップ１内にインクを供給するものである。この流路プレート９は、カバープレート５の凹部開口面１７ａが形成されている表面に接着されており、カバープレート５側表面に流路開口面２１ａを有する流路２１を備えている。流路２１の流路開口面２１ａは、カバープレート５の凹部開口面１７ａに対向して配置されている。
【００４２】
また、流路２１には、カバープレート５とは反対側の表面に貫通する液体導入孔２１Ａが設けられている。液体導入孔２１Ａは、インクカートリッジ１０７（図８参照）から供給されるインクを一時的に貯留する圧力調整室（図示略）に接続されている。
【００４３】
流路プレート９の流路２１の流路開口面２１ａとカバープレート５の凹部１７の凹部開口面１７ａとが対向することにより、液体導入孔２１Ａから導入されたインクが吐出チャンネル２３Ａに分配供給される共通流路（以下、共通流路を「共通インク室」という。）３１が構成されている。
【００４４】
このように構成された液体噴射ヘッド１０の作用について説明する。
インクカートリッジ１０７から供給されたインクは、圧力調整室において一時的に貯留された後、流路プレート９の液体導入孔２１Ａから共通インク室３１内に導入される。共通インク室３１に導入されたインクは、貫通孔１９を介して全ての吐出チャンネル２３Ａに分配供給される。
【００４５】
この場合に、凹部１７の凹部開口面１７ａをほぼ閉塞する位置に配置されたフィルタ２９により、インクに含まれる塵埃や大きな気泡等が除去される。これにより、塵埃等や大きな気泡を含まないインクを吐出チャンネル２３Ａに供給することができる。
【００４６】
各吐出チャンネル２３内にインクが供給されたら、所定の吐出チャンネル２３Ａの両側壁１５の電極１６に電圧を印加する。これにより、圧電厚みすべり効果によって側壁１５がせん断変形して吐出チャンネル２３Ａ内の容積が変化する。そして、ポンプ効果によって吐出チャンネル２３Ａ内のインクが吐出される。
【００４７】
例えば、吐出チャンネル２３Ａの両側壁１５が吐出チャンネル２３Ａの外側に向かって変形するように、すなわち、ダミーチャンネル２３Ｂの内側に向かって変形するように、分極方向に直交する一方向に電圧を印加する。これにより、吐出チャンネル２３Ａ内の容積が増加する分、吐出チャンネル２３Ａ内にインクが引き込まれる。
【００４８】
次に、側壁１５にかかる電圧をゼロにする。すなわち、吐出チャンネル２３Ａの両側壁１５が電圧印加前の変形がない状態になるようにする。これにより、吐出チャンネル２３Ａ内の容積が減少して圧力が増加し、ノズル孔２７からインクが吐出される。
【００４９】
次に、液体噴射ヘッド１０が、プリンタやファックス等に適用されるインクジェット式の記録装置である液体噴射記録装置１００に搭載されて使用される仕様態様の一例を図８に示す。
液体噴射記録装置１００は、色ごとに設けられた複数の液体噴射ヘッド１０と、液体噴射ヘッド１０が主走査方向に複数併設して搭載されたキャリッジ１０３と、フレキシブルチューブからなるインク供給管１０５を介して液体噴射ヘッド１０にインクを供給するインクカートリッジ１０７とを備えている。
【００５０】
キャリッジ１０３は、一対のガイドレール１０９Ａ，１０９Ｂの長軸方向に移動可能に搭載されている。また、ガイドレール１０９Ａ，１０９Ｂの一端側には駆動モータ１１１が設けられている。駆動モータ１１１による駆動力が、この駆動モータ１１１に連結されたプーリ１１３Ａとガイドレール１０９Ａ，１０９Ｂの他端側に設けられたプーリ１１３Ｂとの間に掛け渡されたタイミングベルト１１５に伝わり、これによりタイミングベルト１１５の所定の位置に固定されたキャリッジ１０３が搬送されるようになっている。
【００５１】
また、キャリッジ１０３の搬送方向に直交する方向で、鎖線で示すケース１１７の両端側には、ガイドレール１０９Ａ，１０９Ｂに沿ってそれぞれ一対の搬送ローラ１１９が設けられている。これら搬送ローラ１１９は、キャリッジ１０３の下方であってキャリッジ１０３の搬送方向に直交する方向に被記録媒体Ｓを搬送するものである。
【００５２】
このように構成された液体噴射記録装置１００においては、搬送ローラ１１９によって被記録媒体Ｓを送りつつ、キャリッジ１０３を被記録媒体Ｓの送り方向に直交する方向に走査することにより、液体噴射ヘッド１０によって被記録媒体Ｓ上に文字および画像等が記録される。
【００５３】
なお、本実施形態のおいては、カバープレート基板１５０および流路プレート基板１９０には、それぞれ４つの凹部１７および流路１７が形成されていることとしたが、カバープレート基板１５０および流路プレート基板１９０は、それぞれ４つ以上の凹部１７および流路１７が形成されているものであってもよいし、あるいは、４つ以下しか形成されていないものであってもよい。また、アクチュエータ基板１３０には、長手方向の両端が終端している一対の吐出溝１３の列が形成されていることとしたが、アクチュエータ基板１３０の吐出溝１３の数および配置は、カバープレート基板１５０の凹部１７および流路プレート基板１９０の流路１７の数および配置に対応するものであればよい。
【００５４】
また、本実施形態においては、アクチュエータ基板１３０、カバープレート基板１５０および流路プレート基板１９０を重ね合わせた状態で１度に加圧および加熱して接合することとしたが、例えば、アクチュエータ基板１３０とカバープレート基板１５０とを重ね合わせて加圧および加熱して接合し、その後、接合されたアクチュエータ基板１３０およびカバープレート基板１５０に流路プレート基板１９０を重ね合わせて加圧および加熱して接合し、積層基板を形成することとしてもよい。
【００５５】
また、本実施形態においては、例えば、製造方法が、アクチュエータ基板１３０の吐出溝１３を形成する液体吐出溝形成工程を備えることとしてもよい。この場合、液体吐出溝形成工程が、フライス等をアクチュエータ基板１３０の一表面１３０ｃに沿う方向に移動させながらアクチュエータ基板１３０の板厚方向に移動させて、吐出溝１３を切削加工することとすればよい。このようにすることで、各２つの凹部１７に跨り、両端が閉じられた吐出溝１３を簡易に形成することができる。
【００５６】
また、本実施形態においては、吐出溝１３の配列方向に交互に吐出チャンネル２３Ａおよびダミーチャンネル２３Ｂが形成されていることとしたが、これに代えて、全ての吐出溝１３にカバープレート５の貫通孔１９を貫通させて吐出チャンネル２３Ａだけを形成することとしてもよい。この場合、ノズルプレート７は、すべての吐出チャンネル２３Ａに対向するピッチでノズル孔２７を形成することとすればよい。また、製造方法においては、アクチュエータ基板１３０の吐出溝１３のピッチと略等しいピッチで複数の貫通孔１９が貫通形成されたカバープレート基板を採用することとすればよい。
【００５７】
また、本実施形態においては、カバープレート基板１５０のカバープレート開口部１８が凹部１７と複数の貫通孔１９とによって構成されていることとしたが、例えば、カバープレート開口部１８自体が１つの貫通孔であって、かつ、全ての吐出溝１３に連通する大きさの孔であってもよい。このようにすることで、例えば、油性インク等を使用する簡易な構成の液体噴射ヘッドを製造することができる。
【００５８】
また、本実施形態においては、側壁１５にかかる電圧をゼロにし、吐出チャンネル２３Ａの両側壁１５が電圧印加前の変形がない状態になるようにする駆動方法を示したが、電圧を逆方向に印加し、吐出チャンネル２３Ａの両側壁１５が吐出チャンネル２３Ａの内側に向かって変形するように、すなわち、ダミーチャンネル２３Ｂの外側に向かって変形するように、分極方向に直交する他の一方向に電圧を印加してもよい。これにより、吐出チャンネル２３Ａ内の容積が減少して圧力が増加し、ノズル孔２７からインクが吐出される。
以上のように異なる駆動方法を説明したが、これらの方法においては、インクを安定して吐出するために、さらなるインクの加圧が必要な場合には、側壁１５を吐出するチャネル側へ突出するように変形させる。この動作によって、吐出するチャネルの内部の圧力がさらに増加するので、インクをより加圧することができる。ただし、この動作は上述したとおり、インクを安定して吐出させることを目的とするものであるので、必須な動作ではなく必要に応じて適宜使用すればよい。また、上述した各動作を必要に応じて組み合わせて実行することにより、最適なインクの吐出を実現することができる。
【００５９】
また、本実施形態では、液体噴射装置の一例として、インクジェット式の記録装置を例に挙げて説明したが、プリンタに限られるものではない。例えば、ファックスやオンデマンド印刷機等であっても構わない。また、本実施形態では、複数のノズル孔２７が配列方向に直線状に一列に配列されていることとしたが、これに代えて、複数のノズル孔２７が直線状に配列されてなく縦方向にずらして配列されていてもよい。例えば、複数のノズル孔２７が斜めに配列されていてもよく、あるいは、千鳥状に配列されていてもよい。また、ノズル孔２７の形状に関しても、円形に限定されるものではない。例えば、三角等の多角形状や、楕円形状や星型形状でも構わない。
【００６０】
また、本実施形態では、導電性のインクを利用した場合を説明したが、例えば、非導電性の油性インク、ソルベントインクやＵＶインク等を用いても構わない。なお、油性インクを用いる場合には、液体噴射ヘッド１０は上述の、全ての吐出溝１３にカバープレート５の貫通孔１９を貫通させて吐出チャンネル２３Ａだけを形成する構成にすればよい。このように液体噴射ヘッドを構成することで、いかなる性質のインクであっても使い分けることができる。したがって、水性のインクを利用して記録を行うことができる。特に、導電性を有するインクであっても問題なく利用でき、液体噴射記録装置の付加価値を高めることができる。なお、その他は同様の作用効果を奏することができる。
【００６１】
また、本実施形態では、カバープレート基板１５０に凹部１７が形成されていることとしたが、参考例として、アクチュエータ基板１３０に凹部が形成されていてもよい。例えば、アクチュエータ基板１３０の裏面（吐出溝１３が形成された表面の反対側の面）に吐出溝１３の配列方向に延びた断面凹状の凹部が形成され、この凹部の底面に、吐出溝に連通する貫通孔が形成された構成であってもよい。なお、この場合、支持プレート１１の位置を入れ換えて、支持プレート１１をカバープレート５に重ね合わせるように配置すればよい。
また本実施形態では、ゴム製の塗布ローラ３３を用いて接着剤を塗布する方法を説明したが、これに代えて、シート状の接着剤を各基板１３０、１５０、１９０の間に設置し、各基板１３０、１５０、１９０を合わせることで接着しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法によりアクチュエータ基板、カバープレート基板および流路プレート基板を接合する様子を示す図である。
【図２】図１のアクチュエータ基板、カバープレート基板および流路プレート基板の縦断面図である。
【図３】図１のカバープレート基板の表面全体に接着剤を塗布する様子を示した図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法によって製造された液体噴射ヘッドの一例を示す分解斜視図である。
【図５】図４の液体噴射ヘッドを吐出溝に沿う方向の面で切断した縦断面図である。
【図６】図４の液体噴射ヘッドかノズルプレートを取り除いた状態を別の角度から見た分解斜視図である。
【図７】図６の液体噴射ヘッドを吐出溝に交差する方向の面で切断した縦断面図である。
【図８】図４の液体噴射ヘッドを搭載した液体噴射装置の概略斜視図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０ 液体噴射ヘッド
１３ 吐出溝（液体吐出溝）
１８ カバープレート開口部（開口部）
１７ 凹部
１９ 貫通孔
２１ 流路
２９ フィルタ（異物除去部材）
１３０ アクチュエータ基板
１５０ カバープレート基板
１９０ 流路プレート基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体噴射ヘッドの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、インク等の液体を吐出する複数の吐出ノズルを有する液体噴射ヘッドを用いて被記録媒体に文字や画像を記録する液体噴射記録装置が知られている。例えば、インクジェットヘッドは、複数の吐出溝を有するアクチュエータ基板と吐出溝の側壁を固定するための天板と各吐出溝にインクを供給する流路部材とが板厚方向に積層状態に配されて形成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載のインクジェットヘッドの製造方法によれば、アクチュエータ基板と天板を接着した後に個々の大きさに分割してインクジェットヘッドチップを形成し、各インクジェットヘッドチップに流路部材をそれぞれ固定するようになっている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２９６６１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のインクジェットヘッドの製造方法は、個々に分割したインクジェットヘッドチップや流路部材に接着剤を塗布する工程や、インクジェットヘッドチップごとに位置合わせをする工程に手間がかるという問題がある。また、インクジェットヘッドチップに流路部材を個々に接着すると、アクチュエータ基板およびカバープレート基板の端面と流路部材の端面とに段差が生じてしまい、アクチュエータ基板およびカバープレート基板の端面にはノズルプレートを接着させることができても、流路部材の端面にはノズルプレートを接着させることができない場合があるという問題がある。
【０００６】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、複数の液体噴射ヘッドを少ない作業工程数で簡易かつ効率的に製造することができる液体噴射ヘッドの製造方法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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、一表面に開口し平行間隔をあけて配列され各側壁に電極が形成された容積可変の複数の液体吐出溝を有するアクチュエータ基板と、一表面に形成された開口から他表面に貫通し所定のピッチで配列された複数の開口部を有するカバープレート基板と、一表面に開口し前記開口部と略等しいピッチで配列された複数の溝状の流路を有する流路プレート基板とを、前記開口部の開口と前記流路の開口とを対向させ、前記液体吐出溝の配列方向に前記開口部の配列方向および前記流路の配列方向を直交させるように板厚方向に積層状態に接合して積層基板を形成する接合工程と、該接合工程により形成された前記積層基板を、隣接する前記開口部の中間位置で前記液体吐出溝に交差する面に沿って切断する切断工程とを備える液体噴射ヘッドの製造方法を提供する。
【０００８】
本発明によれば、流路プレート基板の流路の開口とカバープレート基板の開口部の開口とを対向させることで共通流路が構成され、共通流路が複数の液体吐出溝に連通する分配流路構造が所定のピッチで複数積層基板に形成される。
そして、隣接する開口部の中間位置で積層基板を切断することにより、各々に分配流路構造が１つずつ設けられ、切断面に全ての液体吐出溝が開口する液体噴射ヘッドを製造することができる。
【０００９】
この液体噴射ヘッドによれば、液体吐出溝の側壁に設けられた電極に電圧を加えて、アクチュエータ基板の液体吐出溝の容積を変動させることにより、共通流路から液体吐出溝に分配供給された液体を、ポンプ効果によって切断面の開口部からそれぞれ吐出させることができる。
すなわち、本発明によれば、３枚の基板を接合して切断するだけで、個々の液体噴射ヘッドごとに接合したり位置合わせをしたりすることなく、少ない作業工程数で簡易かつ効率的に複数の液体噴射ヘッドを製造することができる。
【００１０】
上記発明においては、前記開口部が、前記カバープレート基板の前記一表面に開口面を有する溝状の凹部と、該凹部の底面から前記他表面に前記液体吐出溝と略等しいピッチまたは略半分のピッチで貫通形成された複数の貫通孔とを備え、前記接合工程において、前記カバープレート基板の前記貫通孔と前記アクチュエータ基板の前記液体吐出溝とを略一致させることとしてもよい。
【００１１】
カバープレート基板の複数の貫通孔とアクチュエータ基板の複数の液体吐出溝の開口とを略一致させることで、共通流路が流路と凹部とによって構成され、共通流路から貫通孔を介して複数の液体吐出溝に連通する分配流路構造となる。したがって、例えば、液体吐出溝に対して１つ置きに貫通孔を配置することで、水性インク用の液体噴射ヘッドを製造することができる。
【００１２】
また、上記発明においては、前記カバープレート基板が、前記開口部の前記開口をほぼ閉塞する位置に異物除去部材を備えることとしてもよい。
このように構成することで、異物除去部材により、液体に含まれる塵埃等や大きな気泡等が液体吐出溝に侵入するのを防止する液体噴射ヘッドを製造することができる。異物除去部材としては、例えば、フィルタ等が挙げられる。
【００１３】
また、上記発明においては、前記異物除去部材が前記カバープレート基板の前記一表面に対して凹状に配置されており、前記接合工程において、前記カバープレート基板の前記一表面に沿って接着剤を塗布することとしてもよい。
このように構成することで、接着剤がフィルタに付着するのを防ぎ、カバープレート基板の接合面全体に接着剤を一括で簡易に塗布することができる。
【００１４】
また、上記発明においては、前記アクチュエータ基板の前記液体吐出溝が、隣接する各２つの前記開口部に跨り、かつ、その両外側に形成される切断面を越えることなく終端するように形成されていることとしてもよい。
このように構成することで、液体吐出溝が一端の切断面に開口し、他端の切断面側に閉塞されている複数の液体噴射ヘッドを簡易に形成することができる。
【００１５】
また、上記発明においては、前記アクチュエータ基板の液体吐出溝を形成する液体吐出溝形成工程を備え、該液体吐出溝形成工程が、フライスを前記一表面に沿う方向に移動させながらアクチュエータ基板を構成する基板の板厚方向に移動させて前記液体吐出溝を切削加工することとしてもよい。
このように構成することで、各２つの開口部に跨り、両端が閉じられた液体吐出溝を簡易に形成することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、複数の液体噴射ヘッドを少ない作業工程数で簡易かつ効率的に製造することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本実施形態の一実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法について図面を参照して説明する。
本実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法は、３枚の基板から複数の液体噴射ヘッドを採取する多数個取りによるものである。この製造方法においては、図１および図２に示すように、一表面１３０ｃに開口部１３ａを有する一対の吐出溝（液体吐出溝）１３の列が平行間隔をあけて複数配列されたアクチュエータ基板１３０と、一表面１５０ｃから他表面１５０ｄに貫通し所定のピッチで配列された４つのカバープレート開口部（開口部）１８を有するカバープレート基板１５０と、一表面１９０ｄに流路開口面２１ａを有しカバープレート開口部１８のピッチと略等しいピッチで配列された４つの溝状の流路２１を有する流路プレート基板１９０とが用いられる。
【００１８】
アクチュエータ基板１３０は、圧電素子からなり板厚方向に分極されている。各吐出溝１３は、カバープレート基板１５０の隣接する各２つのカバープレート開口部１８のピッチと略等しい長さを有している。この吐出溝１３は、長手方向に沿って深さが一定で、両端が徐々に終端するように形成されている。また、各吐出溝１３は側壁１５によって分離されており、各側壁１５にはそれぞれ駆動電圧印加用の電極１６が蒸着によって形成されている。
【００１９】
カバープレート基板１５０のカバープレート開口部１８は、一表面１５０ｃに凹部開口面１７ａを有する溝状の凹部１７と、凹部１７の底面から他表面１５０ｄに貫通する複数の貫通孔１９とによって構成されている。貫通孔１９は、アクチュエータ基板１３０の吐出溝１３のピッチの略半分のピッチで設けられている。また、凹部１７には、凹部開口面１７ａから離れる方向に向かって内壁面が内側に突出した段差部２５が設けられている。
【００２０】
段差部２５には、平坦面を有するフィルタ（異物除去部材）２９が接着剤によって固定されている。フィルタ２９は、例えば、孔径が約８ミクロンのメッシュ構造で約０．１ｍｍの厚さを有している。このフィルタ２９は、凹部開口面１７ａを略閉塞するように設けられ、他表面１５０ｄ上の全ての貫通孔１９の端部から略一定距離（例えば、約０．８ｍｍ）に配置されている。
【００２１】
また、フィルタ２９は、カバープレート基板１５０の一表面１５０ｃに対して凹状に配置されている。したがって、カバープレート基板１５０と流路プレート基板１９０とを接着する工程において、カバープレート基板１５０の一表面１５０ｃに沿って接着剤を塗布した場合に、接着剤がフィルタ２９に付着するのを防ぐことができる。これにより、例えば、図３に示すように、ゴム製の塗布ローラ３３により、カバープレート基板１５０の接合面全体に接着剤を一括で簡易に塗布することができる。また、凹部１７が精度よく位置決めして形成されているので、フィルタ２９を接着するための接着剤を、ロボット等を使用して段差部２５に塗布することが可能となる。
【００２２】
流路プレート基板１９０の流路２１は、例えば、サンドブラスト加工などで溝状に形成されている。流路２１の流路開口面２１ａは、カバープレート５の凹部開口面１７ａと同一の形状で、かつ、同一の大きさを有している。また、流路２１には、一表面１９０ｄとは反対側の他表面１９０ｃに貫通する液体導入孔２１Ａが設けられている。
【００２３】
本製造方法は、これらアクチュエータ基板１３０とカバープレート基板１５０と流路プレート基板１９０とを板厚方向に積層状態に接合して積層基板を形成し（接合工程）、この積層基板をカバープレート基板１５０の隣接する凹部１７の中間位置で切断する（切断工程）ことにより、複数の液体噴射ヘッドを製造する。以下、各工程について具体的に説明する。
【００２４】
まず、接合工程においては、接合面に接着剤が塗布された各基板を、アクチュエータ基板１３０の吐出溝１３の配列方向に対して、カバープレート基板１５０の凹部１７の配列方向および流路プレート基板１９０の流路２１の配列方向がそれぞれ直交するように配置する。
【００２５】
そして、カバープレート基板１５０の凹部１７の凹部開口面１７ａと流路プレート基板１９０の流路２１の流路開口面２１ａとを対向させ、かつ、カバープレート基板１５０の貫通孔１９をアクチュエータ基板１３０の吐出溝１３の開口部１３ａに略一致させるように位置合わせして、これら３つの基板を板厚方向に積層状態に重ね合せた状態で加圧および加熱する。これにより、アクチュエータ基板１３０とカバープレート基板１５０と流路プレート基板１９０とが接合された積層基板が形成される。
【００２６】
流路プレート基板１９０の流路２１の流路開口面２１ａとカバープレート基板１５０の凹部１７の凹部開口面１７ａとを対向させることで共通流路が構成される。また、カバープレート基板１５０の複数の貫通孔１９とアクチュエータ基板１３０の複数の吐出溝１３の開口部１３ａとを略一致するように位置合わせすることで、共通流路から貫通孔１９を介して複数の吐出溝１３に連通する分配流路構造が、積層基板に所定のピッチで複数形成される。
【００２７】
続いて、切断工程においては、接合工程により形成された積層基板を、カバープレート基板１５０の隣接する凹部１７の中間位置で、アクチュエータ基板１３０の吐出溝１３に交差する面に沿って切断する。これにより、各々に分配流路構造が１つずつ設けられ、切断面に全ての吐出溝１３が開口する液体噴射ヘッドが製造される。なお、切断面をノズルプレート（図示略）の接着面にするため、ダイシング等の方法で切断面が平坦な形状になるように切断することが望ましい。
【００２８】
本実施形態に係る製造方法によれば、吐出溝１３の側壁１５に設けられた電極１６に電圧を加え、圧電厚みすべり効果によって吐出溝１３の容積を変動させることにより、共通流路から貫通孔１９を介して吐出溝１３に分配供給された液体がポンプ効果によって切断面の開口部からそれぞれ吐出される液体噴射ヘッドを製造することができる。
【００２９】
すなわち、３枚の基板（アクチュエータ基板１３０、カバープレート基板１５０および流路プレート基板１９０）を接合して切断するだけで、個々の液体噴射ヘッドごとに接合したり位置合わせをしたりすることなく、少ない作業工程数で簡易かつ効率的に複数の液体噴射ヘッドを製造することができる。また、ノズルプレートが接着される接着面が３枚の基板によって構成されるので、接着面の面積を十分に確保することができる。したがって、カバープレート基板１５０の薄型化を図ることが可能になる。
【００３０】
また、アクチュエータ基板１３０の各吐出溝１３が、カバープレート基板１５０の隣接する各２つの凹部１７に跨り、かつ、その両外側に形成される切断面を越えることなく終端するように形成されているので、吐出溝１３が一端の切断面に開口し、他端の切断面側に閉塞されている複数の液体噴射ヘッドを簡易に形成することができる。
【００３１】
また、フィルタ２９により、凹部１７を介して吐出溝１３に供給される液体に含まれる塵埃等を除去したり、大きな気泡が吐出溝１３に侵入したりしてしまうのを防止する液体噴射ヘッドを製造することができる。また、フィルタ２９により、基板の接合時に塵埃等が凹部１７に入り込むのを防ぐことができる。
【００３２】
以下、本実施形態に係る製造方法によって製造された液体噴射ヘッドの一例について、図面を参照して説明する。
液体噴射ヘッド１０は、例えば、水性インク（液体）を吐出するものであり、図４〜図７に示すように、液体噴射ヘッドチップ１と、流路プレート基板１９０から形成された流路プレート９と、液体噴射ヘッドチップ１を駆動する駆動回路等を搭載した配線基板（図示略）とを備えている。これらの各部材は、例えば、アルミニウム等でできた支持プレート１１に固定されており、各部材どうしは熱伝導性のよい接着剤や両面テープ等で結合されている。
【００３３】
液体噴射ヘッドチップ１は、アクチュエータ基板１３０から形成されたアクチュエータプレート３と、カバープレート基板１５０から形成され、アクチュエータプレート３の一表面に接着されたカバープレート５と、アクチュエータプレート３およびカバープレート５の端面に接着されたノズルプレート７とを備えている。
【００３４】
アクチュエータプレート３は、カバープレート５が設けられた一表面に開口部１３ａを有する複数の吐出溝１３を備えている。各吐出溝１３の長手方向の一端は、アクチュエータプレート３の一端面３ａまで延び、他端は他端面３ｂまで延びることなく途中位置において深さが徐々に浅くなっている。各吐出溝１３の両側壁１５には、吐出溝１３の開口部１３ａから深さ方向の途中位置まで、長手方向に延びる電極１６が形成されている。
【００３５】
カバープレート５は、アクチュエータプレート３の一表面、すなわち、吐出溝１３の開口部１３ａが形成されている表面に接着されている。このカバープレート５は、アクチュエータプレート３とは反対側の表面に凹部開口面１７ａを有する凹部１７と、凹部１７からアクチュエータプレート３の吐出溝１３が浅くなっている端部に貫通する複数の貫通孔１９とを備えている。凹部１７には段差部２５が設けられており、フィルタ２９が凹部１７の凹部開口面１７ａを略閉塞するように段差部２５に固定されている。
【００３６】
アクチュエータプレート３にカバープレート５が接着された状態では、吐出溝１３の開口部１３ａのうち凹部１７の貫通孔１９が貫通している部分以外の領域がカバープレート５によって塞がれることにより、複数の独立した吐出チャンネル２３Ａおよびダミーチャンネル２３Ｂが形成されている。
【００３７】
吐出チャンネル２３Ａは、カバープレート５の貫通孔１９が貫通した吐出溝１３によって形成されるインク流路であり、凹部１７および貫通孔１９を介してインクが充填されるようになっている。一方、ダミーチャンネル２３Ｂは、カバープレート５によって吐出溝１３の開口部１３ａが閉塞された空洞部であり、インクが流入しないように密閉されている。これら吐出チャンネル２３Ａおよびダミーチャンネル２３Ｂは、吐出溝１３の配列方向に交互に形成されている。このような構成を採用することによって、例えば、電気的な伝導性を有するインクや液体などを吐出する場合に、電極１６間で短絡現象が発生することなく吐出動作を実施することができる。
【００３８】
ノズルプレート７は、アクチュエータプレート３、カバープレート５および流路プレート９の各端面からなる液体噴射ヘッド１０の一端面全体に、吐出チャンネル２３Ａおよびダミーチャンネル２３Ｂの開口に対向して接着されている。また、ノズルプレート７は、吐出チャンネル２３Ａの開口に対向する位置にのみノズル孔２７を有している。なお、ダミーチャンネル２３Ｂの開口は、ノズルプレート７によって封止されている。
【００３９】
このノズルプレート７は、例えば、ポリイミドフィルムにエキシマレーザ装置等を用いてノズル孔２７が形成されたものである。なお、ノズルプレート７の被記録媒体に対向することとなる面には、撥水性を有する撥水膜（図示略）が形成されており、インクの付着等を防止するようになっている。
【００４０】
本実施形態に係る製造方法により、液体噴射ヘッド１０の切断面が平坦な形状になるように切断することで、３つのプレートの端面にノズルプレート７を接着することができる。また、流路プレート９の端面を含めた範囲にノズルプレート７が接着されるので、ノズルプレート７の接着面の面積を十分に確保することができる。したがって、カバープレート５の薄型化を図ることが可能になる。
【００４１】
流路プレート９は、液体噴射ヘッドチップ１内にインクを供給するものである。この流路プレート９は、カバープレート５の凹部開口面１７ａが形成されている表面に接着されており、カバープレート５側表面に流路開口面２１ａを有する流路２１を備えている。流路２１の流路開口面２１ａは、カバープレート５の凹部開口面１７ａに対向して配置されている。
【００４２】
また、流路２１には、カバープレート５とは反対側の表面に貫通する液体導入孔２１Ａが設けられている。液体導入孔２１Ａは、インクカートリッジ１０７（図８参照）から供給されるインクを一時的に貯留する圧力調整室（図示略）に接続されている。
【００４３】
流路プレート９の流路２１の流路開口面２１ａとカバープレート５の凹部１７の凹部開口面１７ａとが対向することにより、液体導入孔２１Ａから導入されたインクが吐出チャンネル２３Ａに分配供給される共通流路（以下、共通流路を「共通インク室」という。）３１が構成されている。
【００４４】
このように構成された液体噴射ヘッド１０の作用について説明する。
インクカートリッジ１０７から供給されたインクは、圧力調整室において一時的に貯留された後、流路プレート９の液体導入孔２１Ａから共通インク室３１内に導入される。共通インク室３１に導入されたインクは、貫通孔１９を介して全ての吐出チャンネル２３Ａに分配供給される。
【００４５】
この場合に、凹部１７の凹部開口面１７ａをほぼ閉塞する位置に配置されたフィルタ２９により、インクに含まれる塵埃や大きな気泡等が除去される。これにより、塵埃等や大きな気泡を含まないインクを吐出チャンネル２３Ａに供給することができる。
【００４６】
各吐出チャンネル２３内にインクが供給されたら、所定の吐出チャンネル２３Ａの両側壁１５の電極１６に電圧を印加する。これにより、圧電厚みすべり効果によって側壁１５がせん断変形して吐出チャンネル２３Ａ内の容積が変化する。そして、ポンプ効果によって吐出チャンネル２３Ａ内のインクが吐出される。
【００４７】
例えば、吐出チャンネル２３Ａの両側壁１５が吐出チャンネル２３Ａの外側に向かって変形するように、すなわち、ダミーチャンネル２３Ｂの内側に向かって変形するように、分極方向に直交する一方向に電圧を印加する。これにより、吐出チャンネル２３Ａ内の容積が増加する分、吐出チャンネル２３Ａ内にインクが引き込まれる。
【００４８】
次に、側壁１５にかかる電圧をゼロにする。すなわち、吐出チャンネル２３Ａの両側壁１５が電圧印加前の変形がない状態になるようにする。これにより、吐出チャンネル２３Ａ内の容積が減少して圧力が増加し、ノズル孔２７からインクが吐出される。
【００４９】
次に、液体噴射ヘッド１０が、プリンタやファックス等に適用されるインクジェット式の記録装置である液体噴射記録装置１００に搭載されて使用される仕様態様の一例を図８に示す。
液体噴射記録装置１００は、色ごとに設けられた複数の液体噴射ヘッド１０と、液体噴射ヘッド１０が主走査方向に複数併設して搭載されたキャリッジ１０３と、フレキシブルチューブからなるインク供給管１０５を介して液体噴射ヘッド１０にインクを供給するインクカートリッジ１０７とを備えている。
【００５０】
キャリッジ１０３は、一対のガイドレール１０９Ａ，１０９Ｂの長軸方向に移動可能に搭載されている。また、ガイドレール１０９Ａ，１０９Ｂの一端側には駆動モータ１１１が設けられている。駆動モータ１１１による駆動力が、この駆動モータ１１１に連結されたプーリ１１３Ａとガイドレール１０９Ａ，１０９Ｂの他端側に設けられたプーリ１１３Ｂとの間に掛け渡されたタイミングベルト１１５に伝わり、これによりタイミングベルト１１５の所定の位置に固定されたキャリッジ１０３が搬送されるようになっている。
【００５１】
また、キャリッジ１０３の搬送方向に直交する方向で、鎖線で示すケース１１７の両端側には、ガイドレール１０９Ａ，１０９Ｂに沿ってそれぞれ一対の搬送ローラ１１９が設けられている。これら搬送ローラ１１９は、キャリッジ１０３の下方であってキャリッジ１０３の搬送方向に直交する方向に被記録媒体Ｓを搬送するものである。
【００５２】
このように構成された液体噴射記録装置１００においては、搬送ローラ１１９によって被記録媒体Ｓを送りつつ、キャリッジ１０３を被記録媒体Ｓの送り方向に直交する方向に走査することにより、液体噴射ヘッド１０によって被記録媒体Ｓ上に文字および画像等が記録される。
【００５３】
なお、本実施形態のおいては、カバープレート基板１５０および流路プレート基板１９０には、それぞれ４つの凹部１７および流路１７が形成されていることとしたが、カバープレート基板１５０および流路プレート基板１９０は、それぞれ４つ以上の凹部１７および流路１７が形成されているものであってもよいし、あるいは、４つ以下しか形成されていないものであってもよい。また、アクチュエータ基板１３０には、長手方向の両端が終端している一対の吐出溝１３の列が形成されていることとしたが、アクチュエータ基板１３０の吐出溝１３の数および配置は、カバープレート基板１５０の凹部１７および流路プレート基板１９０の流路１７の数および配置に対応するものであればよい。
【００５４】
また、本実施形態においては、アクチュエータ基板１３０、カバープレート基板１５０および流路プレート基板１９０を重ね合わせた状態で１度に加圧および加熱して接合することとしたが、例えば、アクチュエータ基板１３０とカバープレート基板１５０とを重ね合わせて加圧および加熱して接合し、その後、接合されたアクチュエータ基板１３０およびカバープレート基板１５０に流路プレート基板１９０を重ね合わせて加圧および加熱して接合し、積層基板を形成することとしてもよい。
【００５５】
また、本実施形態においては、例えば、製造方法が、アクチュエータ基板１３０の吐出溝１３を形成する液体吐出溝形成工程を備えることとしてもよい。この場合、液体吐出溝形成工程が、フライス等をアクチュエータ基板１３０の一表面１３０ｃに沿う方向に移動させながらアクチュエータ基板１３０の板厚方向に移動させて、吐出溝１３を切削加工することとすればよい。このようにすることで、各２つの凹部１７に跨り、両端が閉じられた吐出溝１３を簡易に形成することができる。
【００５６】
また、本実施形態においては、吐出溝１３の配列方向に交互に吐出チャンネル２３Ａおよびダミーチャンネル２３Ｂが形成されていることとしたが、これに代えて、全ての吐出溝１３にカバープレート５の貫通孔１９を貫通させて吐出チャンネル２３Ａだけを形成することとしてもよい。この場合、ノズルプレート７は、すべての吐出チャンネル２３Ａに対向するピッチでノズル孔２７を形成することとすればよい。また、製造方法においては、アクチュエータ基板１３０の吐出溝１３のピッチと略等しいピッチで複数の貫通孔１９が貫通形成されたカバープレート基板を採用することとすればよい。
【００５７】
また、本実施形態においては、カバープレート基板１５０のカバープレート開口部１８が凹部１７と複数の貫通孔１９とによって構成されていることとしたが、例えば、カバープレート開口部１８自体が１つの貫通孔であって、かつ、全ての吐出溝１３に連通する大きさの孔であってもよい。このようにすることで、例えば、油性インク等を使用する簡易な構成の液体噴射ヘッドを製造することができる。
【００５８】
また、本実施形態においては、側壁１５にかかる電圧をゼロにし、吐出チャンネル２３Ａの両側壁１５が電圧印加前の変形がない状態になるようにする駆動方法を示したが、電圧を逆方向に印加し、吐出チャンネル２３Ａの両側壁１５が吐出チャンネル２３Ａの内側に向かって変形するように、すなわち、ダミーチャンネル２３Ｂの外側に向かって変形するように、分極方向に直交する他の一方向に電圧を印加してもよい。これにより、吐出チャンネル２３Ａ内の容積が減少して圧力が増加し、ノズル孔２７からインクが吐出される。
以上のように異なる駆動方法を説明したが、これらの方法においては、インクを安定して吐出するために、さらなるインクの加圧が必要な場合には、側壁１５を吐出するチャネル側へ突出するように変形させる。この動作によって、吐出するチャネルの内部の圧力がさらに増加するので、インクをより加圧することができる。ただし、この動作は上述したとおり、インクを安定して吐出させることを目的とするものであるので、必須な動作ではなく必要に応じて適宜使用すればよい。また、上述した各動作を必要に応じて組み合わせて実行することにより、最適なインクの吐出を実現することができる。
【００５９】
また、本実施形態では、液体噴射装置の一例として、インクジェット式の記録装置を例に挙げて説明したが、プリンタに限られるものではない。例えば、ファックスやオンデマンド印刷機等であっても構わない。また、本実施形態では、複数のノズル孔２７が配列方向に直線状に一列に配列されていることとしたが、これに代えて、複数のノズル孔２７が直線状に配列されてなく縦方向にずらして配列されていてもよい。例えば、複数のノズル孔２７が斜めに配列されていてもよく、あるいは、千鳥状に配列されていてもよい。また、ノズル孔２７の形状に関しても、円形に限定されるものではない。例えば、三角等の多角形状や、楕円形状や星型形状でも構わない。
【００６０】
また、本実施形態では、導電性のインクを利用した場合を説明したが、例えば、非導電性の油性インク、ソルベントインクやＵＶインク等を用いても構わない。なお、油性インクを用いる場合には、液体噴射ヘッド１０は上述の、全ての吐出溝１３にカバープレート５の貫通孔１９を貫通させて吐出チャンネル２３Ａだけを形成する構成にすればよい。このように液体噴射ヘッドを構成することで、いかなる性質のインクであっても使い分けることができる。したがって、水性のインクを利用して記録を行うことができる。特に、導電性を有するインクであっても問題なく利用でき、液体噴射記録装置の付加価値を高めることができる。なお、その他は同様の作用効果を奏することができる。
【００６１】
また、本実施形態では、カバープレート基板１５０に凹部１７が形成されていることとしたが、参考例として、アクチュエータ基板１３０に凹部が形成されていてもよい。例えば、アクチュエータ基板１３０の裏面（吐出溝１３が形成された表面の反対側の面）に吐出溝１３の配列方向に延びた断面凹状の凹部が形成され、この凹部の底面に、吐出溝に連通する貫通孔が形成された構成であってもよい。なお、この場合、支持プレート１１の位置を入れ換えて、支持プレート１１をカバープレート５に重ね合わせるように配置すればよい。
また本実施形態では、ゴム製の塗布ローラ３３を用いて接着剤を塗布する方法を説明したが、これに代えて、シート状の接着剤を各基板１３０、１５０、１９０の間に設置し、各基板１３０、１５０、１９０を合わせることで接着しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法によりアクチュエータ基板、カバープレート基板および流路プレート基板を接合する様子を示す図である。
【図２】図１のアクチュエータ基板、カバープレート基板および流路プレート基板の縦断面図である。
【図３】図１のカバープレート基板の表面全体に接着剤を塗布する様子を示した図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る液体噴射ヘッドの製造方法によって製造された液体噴射ヘッドの一例を示す分解斜視図である。
【図５】図４の液体噴射ヘッドを吐出溝に沿う方向の面で切断した縦断面図である。
【図６】図４の液体噴射ヘッドかノズルプレートを取り除いた状態を別の角度から見た分解斜視図である。
【図７】図６の液体噴射ヘッドを吐出溝に交差する方向の面で切断した縦断面図である。
【図８】図４の液体噴射ヘッドを搭載した液体噴射装置の概略斜視図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０ 液体噴射ヘッド
１３ 吐出溝（液体吐出溝）
１８ カバープレート開口部（開口部）
１７ 凹部
１９ 貫通孔
２１ 流路
２９ フィルタ（異物除去部材）
１３０ アクチュエータ基板
１５０ カバープレート基板
１９０ 流路プレート基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一表面に開口し平行間隔をあけて配列され各側壁に電極が形成された容積可変の複数の液体吐出溝を有するアクチュエータ基板と、一表面に形成された開口から他表面に貫通し所定のピッチで配列された複数の開口部を有するカバープレート基板と、一表面に開口し前記開口部と略等しいピッチで配列された複数の溝状の流路を有する流路プレート基板とを、前記開口部の開口と前記流路の開口とを対向させ、前記液体吐出溝の配列方向に前記開口部の配列方向および前記流路の配列方向を直交させるように板厚方向に積層状態に接合して積層基板を形成する接合工程と、
該接合工程により形成された前記積層基板を、隣接する前記開口部の中間位置で前記液体吐出溝に交差する面に沿って切断する切断工程と
を備える液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記開口部が、前記カバープレート基板の前記一表面に開口面を有する溝状の凹部と、該凹部の底面から前記他表面に前記液体吐出溝と略等しいピッチまたは略半分のピッチで貫通形成された複数の貫通孔とを備え、前記接合工程において、前記カバープレート基板の前記貫通孔と前記アクチュエータ基板の前記液体吐出溝とを略一致させる請求項１に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記カバープレート基板が、前記開口部の前記開口をほぼ閉塞する位置に異物除去部材を備える請求項１または請求項２に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記異物除去部材が前記カバープレート基板の前記一表面に対して凹状に配置されており、前記接合工程において、前記カバープレート基板の前記一表面に沿って接着剤を塗布する請求項３に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記アクチュエータ基板の前記液体吐出溝が、隣接する各２つの前記開口部に跨り、かつ、その両外側に形成される切断面を越えることなく終端するように形成されている請求項１から請求項４のいずれかに記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記アクチュエータ基板の液体吐出溝を形成する液体吐出溝形成工程を備え、
該液体吐出溝形成工程が、フライスを前記一表面に沿う方向に移動させながらアクチュエータ基板を構成する基板の板厚方向に移動させて前記液体吐出溝を切削加工する請求項５に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項１】
一表面に開口し平行間隔をあけて配列され各側壁に電極が形成された容積可変の複数の液体吐出溝を有するアクチュエータ基板と、一表面に形成された開口から他表面に貫通し所定のピッチで配列された複数の開口部を有するカバープレート基板と、一表面に開口し前記開口部と略等しいピッチで配列された複数の溝状の流路を有する流路プレート基板とを、前記開口部の開口と前記流路の開口とを対向させ、前記液体吐出溝の配列方向に前記開口部の配列方向および前記流路の配列方向を直交させるように板厚方向に積層状態に接合して積層基板を形成する接合工程と、
該接合工程により形成された前記積層基板を、隣接する前記開口部の中間位置で前記液体吐出溝に交差する面に沿って切断する切断工程と
を備える液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記開口部が、前記カバープレート基板の前記一表面に開口面を有する溝状の凹部と、該凹部の底面から前記他表面に前記液体吐出溝と略等しいピッチまたは略半分のピッチで貫通形成された複数の貫通孔とを備え、前記接合工程において、前記カバープレート基板の前記貫通孔と前記アクチュエータ基板の前記液体吐出溝とを略一致させる請求項１に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記カバープレート基板が、前記開口部の前記開口をほぼ閉塞する位置に異物除去部材を備える請求項１または請求項２に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記異物除去部材が前記カバープレート基板の前記一表面に対して凹状に配置されており、前記接合工程において、前記カバープレート基板の前記一表面に沿って接着剤を塗布する請求項３に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記アクチュエータ基板の前記液体吐出溝が、隣接する各２つの前記開口部に跨り、かつ、その両外側に形成される切断面を越えることなく終端するように形成されている請求項１から請求項４のいずれかに記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記アクチュエータ基板の液体吐出溝を形成する液体吐出溝形成工程を備え、
該液体吐出溝形成工程が、フライスを前記一表面に沿う方向に移動させながらアクチュエータ基板を構成する基板の板厚方向に移動させて前記液体吐出溝を切削加工する請求項５に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１３１９４２（Ｐ２０１０−１３１９４２Ａ）
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１２３６９（Ｐ２００８−３１２３６９）
【出願日】平成２０年１２月８日（２００８．１２．８）
【出願人】（５０１１６７７２５）エスアイアイ・プリンテック株式会社 (198)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１７日（２０１０．６．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月８日（２００８．１２．８）
【出願人】（５０１１６７７２５）エスアイアイ・プリンテック株式会社 (198)
【Ｆターム（参考）】
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