JP4609446B2

JP4609446B2 - インクジェットヘッド用プレート積層構造及びその製造方法、並びに、インクジェットヘッド及びその製造方法

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Publication number: JP4609446B2
Application number: JP2007072955A
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Inventors: 康夫大川
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2007-03-20
Filing date: 2007-03-20
Publication date: 2011-01-12
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Description

本発明は、複数のプレートが積層されたインクジェットヘッド用プレート積層構造及びその製造方法、並びに、インクジェットヘッド及びその製造方法に関する。

特許文献１に記載されたインクジェットヘッドは、積層された複数のプレート同士が接着剤で固定されたプレート積層構造を有している。

特許文献１に係るプレート積層構造を構成する各プレートには、液体の流路としての貫通孔が設けられている。そして、各プレートに形成された貫通孔が互いに連通するように複数のプレートが積層されている。

特開２００３−２０５６１０号公報

上述したような液体の流路としての貫通孔がそれぞれ形成された複数のプレートが積層されたプレート積層構造を製造する際、隣接するプレート間からはみ出した未硬化の接着剤がこれら貫通孔の内壁面に広がることがある。貫通孔の内壁面に接着剤が広がると、貫通孔が詰まる、流路抵抗が増加する、流量が低下するといった問題が発生する。特に、貫通孔のうちの一つが液滴を吐出するノズル孔である場合、接着剤が異物として存在すること及びノズル内の濡れ性が不均一となることの結果、液滴の飛翔方向性を示す着弾精度が悪化して、ノズル孔からの正常な液体吐出が行われなくなる。このような問題を回避するために接着剤量を減らすと、隣接するプレート同士の十分な接合強度が得られずにプレート境界面から液体のリークが発生してしまう。

本発明の目的は、液体のリークが発生しにくく、しかも、所定のプレートに形成された貫通孔の内壁面にプレート間からはみ出た接着剤が付着しにくいプレート積層構造及びその製造方法を提供することである。

本発明のインクジェットヘッド用プレート積層構造は、液体を吐出する第１貫通孔、前記第１貫通孔の一方の開口が形成された第１表面、及び、前記第１貫通孔の他方の開口が形成され且つ前記第１表面とは反対方向を向いた第２表面を有する第１プレートと、第２貫通孔が厚み方向に貫通した第２プレートとを備えている。そして、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔とが連通した状態で前記第１プレートの前記第２表面に前記第２プレートが固定されるように、前記第１プレートと前記第２プレートとが接着剤を介して積層されており、前記第１プレートの前記第２表面に面した前記第２貫通孔の一方の開口の開口径が、前記第１貫通孔の前記他方の開口の開口径以上であるとともに、前記第２貫通孔の内壁面には、前記第２表面と対向して開口する一端を有し、前記第２プレートの厚み方向に細長い溝が複数形成されており、前記溝が、前記第２プレートの厚み方向に前記第１プレートの前記第２表面から離れるほど幅の狭い先細形状を有している。

本発明によると、第１プレートと第２プレートとの積層時に、両プレートの間からはみ出した接着剤の一部が溝に収容される。このとき、溝が先細形状なので、溝の先端に近づくほど毛管力が大きくなるため、接着剤が溝内に収容されやすい。したがって、第１貫通孔に入り込む接着剤の量を少なくすることができて、第１貫通孔の内壁面に接着剤が付着しにくくなる。また、接着剤の量を削減する必要がないので、プレート同士の接合強度が低下することに起因した液体のリークが生じることもほとんどなく、高い製造歩留まりが得られる。

前記第２貫通孔の前記内壁面の前記溝内を除く部分と前記第１プレートとの境界線と、前記溝を画定する溝内側面と前記第２貫通孔の前記内壁面との境界線とが、鈍角をなして接続されていることが好ましい。

前記溝が前記第２プレートを貫通していることが好ましい。これによって、溝内に収容される接着剤の量が増加するので、第１貫通孔に入り込む接着剤の量をさらに少なくすることができる。

前記複数の溝が、前記第２貫通孔の中心軸に対して等角度で前記内壁面に形成されていることが好ましい。これによって、溝に収容される接着剤の量に関する方向依存性が小さくなる結果、第１貫通孔に入り込む接着剤の量をさらに少なくすることができる。

このとき、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔とが中心軸を共有しており、前記第１プレートに面した前記第２貫通孔の一方の開口の開口径が前記第１貫通孔の前記他方の開口の開口径より大きいが好ましい。これによって、第２貫通孔の底部に第１プレートの第２表面が露出することになり、第２表面の露出部分が２つの貫通孔の中心軸を中心とした円環形状となる。すなわち、第２貫通孔の内壁面と第２表面との境界線から第１貫通孔の他方の開口までに距離が生じ、その距離がほぼ一定となり、接着剤が流れ込みやすい短距離となる個所も無くなる。したがって、第１貫通孔に接着剤がより一層流れ込みにくくなる。また、流れ込んだとしてもどの方向からも均一な量の接着剤が流れ込む可能性が高い。

本発明のインクジェットヘッドは、液体を吐出する複数の吐出口が形成された第１表面を有し、内部に前記吐出口に連通した液体流路が形成された複数のプレートの積層体である流路ユニットと、前記液体流路内の液体に吐出エネルギーを付与するアクチュエータユニットとを備えている。そして、前記流路ユニットは、第１貫通孔、前記吐出口である前記第１貫通孔の一方の開口が形成された前記第１表面、及び、前記第１貫通孔の他方の開口が形成され且つ前記第１表面とは反対方向を向いた第２表面を有する第１プレートと、第２貫通孔が厚み方向に貫通した第２プレートとを含んでいる。そして、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔とが連通した状態で前記第１プレートの前記第２表面に前記第２プレートが固定されるように、前記第１プレートと前記第２プレートとが接着剤を介して積層されており、前記第１プレートの前記第２表面に面した前記第２貫通孔の一方の開口の開口径が、前記第１貫通孔の前記他方の開口の開口径以上であるとともに、前記第２貫通孔の内壁面には、前記第２表面と対向して開口する一端を有し、前記第２プレートの厚み方向に細長い溝が複数形成されており、前記溝が、前記第２プレートの厚み方向に前記第１プレートの前記第２表面から離れるほど幅の狭い先細形状を有している。本発明によると、第１プレートと第２プレートとの積層時に、両プレートの間からはみ出した接着剤の一部が溝に収容される。このとき、溝が先細形状なので、溝の先端に近づくほど毛管力が大きくなるため、接着剤が溝内に収容されやすい。したがって、第１貫通孔に入り込む接着剤の量を少なくすることができて、第１貫通孔の内壁面に接着剤が付着しにくくなる。また、接着剤の量を削減する必要がないので、プレート同士の接合強度が低下することに起因した液体のリークが生じることもほとんどなく、高い製造歩留まりが得られる。

本発明のインクジェットヘッド用プレート積層構造の製造方法は、液体を吐出する第１貫通孔、前記第１貫通孔の一方の開口が形成された第１表面、及び、前記第１貫通孔の他方の開口が形成され且つ前記第１表面とは反対方向を向いた第２表面を有する第１プレートを作製する第１プレート作製工程と、第２貫通孔が厚み方向に貫通した第２プレートを作製する第２プレート作製工程と、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔とが連通した状態で前記第１プレートの前記第２表面に前記第２プレートが固定されるように、前記第１プレートと前記第２プレートとを接着剤を介して積層する積層工程とを備えている。前記第２プレート作製工程において、前記第１プレートの前記第２表面に面した前記第２貫通孔の一方の開口の開口径を、前記第１貫通孔の前記他方の開口の開口径以上にするとともに、前記第２貫通孔の内壁面に、前記第２表面と対向して開口する一端を有し、前記第２プレートの厚み方向に細長く、且つ、前記第１プレートの前記第２表面から離れるほど幅の狭い先細形状を有する溝を複数形成する。これによって、本発明に係るプレート積層構造を容易に製造することができる。
前記第２プレート作製工程において、前記第２貫通孔の前記内壁面の前記溝内を除く部分と前記第１プレートとの境界線と、前記溝を画定する溝内側面と前記第２貫通孔の前記内壁面との境界線とを、鈍角とすることが好ましい。
前記第２プレート作製工程において、前記第２プレートを厚み方向に貫通するように前記溝を形成することが好ましい。
前記第２プレート作製工程において、前記第２貫通孔の中心軸に対して等角度となるように前記複数の溝を前記内壁面に形成することが好ましい。
前記第２プレート作製工程において、前記第２プレート作製工程において、前記第１貫通孔の前記他方の開口の開口径より大きくなるように、前記第１プレートに面した前記第２貫通孔の一方の開口の開口径を形成することが好ましい。
前記積層工程において、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔とが中心軸を共有するように、前記第１プレートと前記第２プレートとを接着剤を介して積層することが好ましい。
前記第２プレート作製工程において、前記第１プレートの前記第２表面から離れるほど浅くなるように、前記複数の溝を形成することが好ましい。
前記第２プレート作製工程は、前記第２プレートを厚み方向に貫通する前記第２貫通孔を形成する工程と、前記第２貫通孔の前記内壁面を被覆すると共に、前記第２プレートの一方又は両方の表面のうち前記内壁面に連続し且つ前記第２貫通孔の周方向に並んだ複数の領域を露出させつつ残りの領域を被覆するマスクを形成する被覆工程と、前記マスクで被覆された前記第２プレートに対して等方的にエッチング処理を施すエッチング工程とを有していることが好ましい。
本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、液体を吐出する複数の吐出口が形成された第１表面を有し、内部に前記吐出口に連通した液体流路が形成された複数のプレートの積層体である流路ユニットを形成する流路ユニット形成工程と、前記液体流路内の液体に吐出エネルギーを付与するアクチュエータユニットを形成するアクチュエータユニット形成工程と、前記アクチュエータユニットを前記流路ユニットに固定する固定工程とを備えたインクジェットヘッドの製造方法であって、前記流路ユニット形成工程は、第１貫通孔、前記吐出口である前記第１貫通孔の一方の開口が形成された前記第１表面、及び、前記第１貫通孔の他方の開口が形成され且つ前記第１表面とは反対方向を向いた第２表面を有する第１プレートを作製する第１プレート作製工程と、第２貫通孔が厚み方向に貫通した第２プレートを作製する第２プレート作製工程と、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔とが連通した状態で前記第１プレートの前記第２表面に前記第２プレートが固定されるように、前記第１プレートと前記第２プレートとを接着剤を介して積層する積層工程とを含んでいる。前記第２プレート作製工程において、前記第１プレートの前記第２表面に面した前記第２貫通孔の一方の開口の開口径を、前記第１貫通孔の前記他方の開口の開口径以上にするとともに、前記第２貫通孔の内壁面に、前記第２表面と対向して開口する一端を有し、前記第２プレートの厚み方向に細長く、且つ、前記第１プレートの前記第２表面から離れるほど幅の狭い先細形状を有する溝を複数形成する。これによって、本発明に係るインクジェットヘッドを容易に製造することができる。

以下、本発明の好適な一実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本実施の形態に係るプレート積層構造を含むインクジェットヘッドの平面図である。図２は、図１の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。図１に示すように、インクジェットヘッド２は、流路ユニット９、及び、流路ユニット９の上面９ａに固定された４つのアクチュエータユニット２１を含んでいる。

図２に示すように、流路ユニット９の内部には、圧力室１１０を含むインク流路が形成されている。アクチュエータユニット２１は、各圧力室１１０に対応した複数のアクチュエータを含んでおり、圧力室１１０内のインクに選択的に吐出エネルギーを付与する。なお、図２では、実線で描くべきアクチュエータユニット２１を破線で、アクチュエータユニット２１の下方にあって破線で描くべき圧力室１１０、アパーチャ１１２及び吐出口１０８を実線で描いている。

図１に戻って、流路ユニット９の上面９ａには、インクが供給される計１０個のインク供給口１０５ｂが設けられている。流路ユニット９の内部には、インク供給口１０５ｂに連通するマニホールド流路１０５及びマニホールド流路１０５から分岐した副マニホールド流路１０５ａが形成されている。流路ユニット９の下面は、多数の吐出口１０８がマトリクス状に配置されたインクの吐出面３１（図３参照）である。流路ユニット９の上面には、多数の圧力室１１０が、吐出口１０８と同様に、マトリクス状に多数配列されている。

本実施の形態では、等間隔に配置された複数の圧力室１１０からなる流路ユニット９の長手方向に延びた圧力室１１０の列が、１つのアクチュエータユニット２１内に１６列形成されている。各圧力室列に含まれる圧力室１１０の数は、アクチュエータユニット２１の長辺（下底）に近いものほど多く、短辺（上底）に近いものほど少ない。吐出口１０８についても同様である。アクチュエータユニット２１の外形に合わせて、圧力室１１０及び吐出口１０８の配置された各領域は、台形の外形形状を有している。

図３は、図２に示すIII−III線に沿った断面図である。図３に示すように、流路ユニット９は、上から順に、キャビティプレート１２２、ベースプレート１２３、アパーチャプレート１２４、サプライプレート１２５、３枚のマニホールドプレート１２６、１２７、１２８、カバープレート１２９、及び、ノズルプレート１３０、という９枚のステンレス鋼等の金属プレートから構成されている。これらプレート１２２〜１３０は、主走査方向に長尺な矩形平面形状を有する。いずれのプレート１２２〜１３０にも、インク流路の構成要素となる孔や凹部が各圧力室１１０に対応して形成されている。これらプレート１２２〜１３０を互いに位置合わせしつつ積層することによって、流路ユニット９内に、マニホールド流路１０５、副マニホールド流路１０５ａ、及び、副マニホールド流路１０５ａの出口から絞りとして機能するアパーチャ１１２さらに圧力室１１０を経て吐出口１０８に至る多数の個別インク流路１３２が形成される。

図４（ａ）は、ノズルプレート１３０と積層されたカバープレート１２９の部分拡大平面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のIVB−IVB線での断面図である。これらの図面に示すように、ノズルプレート１３０に形成されたノズル孔３は、ノズルプレート１３０の吐出面３１に形成された吐出口１０８と、吐出面３１の反対面である接続面３２に形成された流入口１０９との間に形成された貫通孔である。ノズル孔３は、一端に吐出口１０８を有し且つ吐出面３１に連続した円柱部分３ａと、一端に流入口１０９を有し且つ接続面３２に連続した円錐台部分３ｂとから構成されており、円錐台部分３ｂの頂部が円柱部分３ａと同径となっている。ノズル孔３は、円錐台部分３ｂを設けるためのプレス工程と、円柱部分３ａを設けるためのプレス工程との２回に分けたプレス工程によって形成される。

厚み５０μｍ程度のカバープレート１２９には、その厚み方向に貫通した貫通孔である直径１８０μｍ程度のディセンダ孔５１が形成されている。ディセンダ孔５１は、カバープレート１２９の下面５２に形成された下方開口６２と、下面５２の反対面である上面５３に形成された上方開口６３との間に形成されている。ディセンダ孔５１の下方開口６２の開口径は、ノズル孔３の流入口１０９の開口径より大きい。ディセンダ孔５１は、後述する溝７１を考慮しなければ、ほぼ円柱形状であり、下方開口６２の径と上方開口６３の径とが同じになっている。ノズル孔３とディセンダ孔５１は中心軸Ｘを共有している。

図４（ｃ）は、ディセンダ孔の内壁面の部分拡大側面図である。図４（ａ）〜図４（ｃ）に描かれているように、ディセンダ孔５１の内壁面７０には、カバープレート１２９の厚み方向に細長い８つの溝７１が形成されている。後述するように、溝７１は、カバープレート１２９とノズルプレート１３０との積層工程において両プレート間からはみ出した接着剤を毛管現象によって収容する、接着剤の逃がし溝として機能する。８つの溝７１は、中心軸Ｘに対して４５°の等角度で内壁面７０に形成されている。各溝７１は、その最下部において最も深く、ノズルプレート１３０から離れるほど浅くなっている。各溝７１は、カバープレート１２９をその厚み方向に貫通している。

図４（ｃ）から分かるように、溝７１は、ノズルプレート１３０から離れるほど幅の狭い先細形状を有している。溝７１の最大幅つまり最下部での幅は、カバープレート１２９の厚さ以下とされ、ここでは３０μｍ〜４０μｍ程度である。ディセンダ孔５１の内壁面７０の溝７１内を除く部分とノズルプレート１３０との境界線Ｌ１と、溝７１を画定する溝内側面７４とディセンダ孔５１の内壁面７０との左右の境界線Ｌ２とが、それぞれ鈍角θをなして接続されている。そのため、境界線Ｌ２は、ノズルプレート１３０から離れるにしたがって溝７１の幅を狭くする方向に、つまり溝７１の内側に向かって傾いている。これによって、本実施の形態では、溝７１の先細形状が実現されている。

次に、アクチュエータユニット２１について説明する。図１に示すように、各アクチュエータユニット２１は台形の平面形状を有している。４つのアクチュエータユニット２１は、インク供給口１０５ｂを避けるよう主走査方向（長手方向）に千鳥状に配置されている。副走査方向に関して、各アクチュエータユニット２１は、平行な相反する方向に交互に等間隔ずつ離れている。各アクチュエータユニット２１の平行対向辺は流路ユニット９の長手方向に沿っている。隣接するアクチュエータユニット２１の斜辺同士は、副走査方向に関して互いにオーバーラップしている。

図５（ａ）はアクチュエータユニット２１の部分拡大断面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）においてアクチュエータユニット２１の表面に配置された個別電極を示す平面図である。図５（ａ）に示すように、アクチュエータユニット２１は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス材料からなる３枚の圧電層１４１〜１４３が積層された圧電体を含んでいる。最上層である圧電層１４１の上面であって圧力室１１０に対向する領域には、個別電極１３５が形成されている。最上層である圧電層１４１とその下側の圧電層１４２との間には、シート全面に形成された共通電極１３４が介在している。個別電極１３５は、図５（ｂ）に示すように、圧力室１１０と相似な略菱形の平面形状を有する。平面視で、個別電極１３５の大部分は、圧力室１１０の領域内にある。略菱形の個別電極１３５における鋭角部の一方は圧力室１１０の外に延出され、その先端には個別電極１３５と電気的に接続された円形の個別ランド１３６が設けられている。個別ランド１３６は、個別電極１３５よりも厚い。

共通電極１３４及び個別電極１３５は、それぞれ、図示しない平型柔軟基板に設けられた配線を介して図示しないドライバＩＣと接続されている。共通電極１３４には、グランド電位に保持された信号がドライバＩＣから供給される。個別電極１３５には、印字すべき画像パターンに応じてグランド電位と正電位とを交互に取る駆動信号がドライバＩＣから供給される。

圧電層１４１はその厚み方向に分極されている。個別電極１３５を共通電極１３４と異なる電位にして圧電層１４１の個別電極１３５と共通電極１３４とに挟まれた部分（活性部）に対してその分極方向に電界を印加すると、活性部が圧電効果で歪む。例えば、分極方向と電界の印加方向とが同じであれば、活性部は分極方向に直交する方向（平面方向）に縮む。一方、圧電層１４２、１４３は自発的に歪むことはない非活性層である。このとき、圧電層１４１〜１４３は圧力室１１０を区画するキャビティプレート１２２の上面に固定されているので、ユニモルフ効果が生じる。その結果、圧電層１４１〜１４３の活性部に相当する領域が圧力室１１０に向かって凸になるように変形する。このようなユニモルフ変形が生じることで、圧力室１１０内のインクに圧力つまり吐出エネルギーが付与され、吐出口１０８からインク滴が吐出される。このように、アクチュエータユニット２１において、個別電極１３５と圧力室１１０との間に挟まれた部分が、個別のアクチュエータとして働くので、アクチュエータユニット２１には、圧力室１１０の数と同数のアクチュエータが形成されていることになる。

次に、上述したインクジェットヘッド２の製造方法について、その製造工程図である図６を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において、便宜上、作製途中の部品に対しても完成部品と同じ符号を用いて説明する。

インクジェットヘッド２を製造するには、流路ユニット９とアクチュエータユニット２１とを別々に作製し、それから両者を組み付ける。まず、流路ユニット９の作製工程から説明する。流路ユニット９を作製するには、ステップＳ１１において、これを構成する各プレート１２２〜１３０に、パターニングされたフォトレジストをマスクとしたエッチング加工やプレス加工を施す。これによって、図３に示すような孔を各プレート１２２〜１３０に形成する。例えば、カバープレート１２９にディセンダ孔５１を形成するには、図７（ａ）に示すように、形成すべきディセンダ孔５１と同径の円柱状ポンチ９１を用いたプレス工程を行う。

次に、ステップＳ１２において、カバープレート１２９に８つの溝７１を形成する。本実施の形態では、フォトレジストを用いたエッチング工程によって溝７１を形成する。具体的には、まず、ディセンダ孔５１の内壁面７０の全域並びにカバープレート１２９の下面５２及び上面５３が被覆されるように、カバープレート１２９にポジ型のフォトレジスト９３を塗布する。

しかる後、図示しないフォトマスクを用いて、フォトレジスト９３を選択的に露光する。詳細には、下面５２のうち内壁面７０に連続し且つディセンダ孔５１の周方向に等間隔に離隔して並んだ８つの矩形領域５２ａ上にあるフォトレジスト９３だけを露光する。そして、露光された８つの矩形領域を現像液によって溶解させる。その結果、図７（ｂ）及び図８に示すように、フォトレジスト９３に８つの孔９３ａが形成される。８つの孔９３ａからは、下面５２の矩形領域５２ａがそれぞれ露出している。

さらに、８つの孔９３ａが形成されたフォトレジスト９３をマスクとして、カバープレート１２９に対してエッチング処理を施すことによって、図７（ｃ）に示すように、上面５３に達する８つの溝７１をカバープレート１２９に形成する。このとき行われるエッチング処理が等方性であるので、溝７１の形状は、図４（ｂ）及び図４（ｃ）に描かれているように、ノズルプレート１３０から離れるほど幅が狭く且つ浅い先細形状となる。その後、フォトレジスト９３を除去する。

次に、ステップＳ１３において、９枚のプレート１２２〜１３０を、マニホールド流路１０５、副マニホールド流路１０５ａ及び個別インク流路１３２が形成されるように積層し、接着剤によって固定する。具体的には、ノズルプレート１３０を除く８枚のプレート１２２〜１２９の下面（ノズルプレート１３０に面した面）にエポキシ系の熱硬化性接着剤を塗布してから、これら８枚のプレート１２２〜１２９を位置合わせされた状態で積層する。それから、得られた積層体を熱硬化性接着剤の硬化温度以上の温度に加熱しつつ加圧する。これによって、９枚のプレート１２２〜１３０が積層及び固定された流路ユニット９が形成される。

アクチュエータユニット２１を作製するには、まず、ステップＳ２１において、圧電セラミックスのグリーンシートを３枚用意する。グリーンシートは、予め焼成による収縮量を見込んで整形される。そのうちの１枚のグリーンシート上に、導電性ペーストを共通電極１３４のパターンにスクリーン印刷する。

次に、ステップＳ２２において、治具を用いて３枚のグリーンシート同士を位置合わせしつつ、導電性ペーストが印刷されていないグリーンシートの下に、共通電極１３４のパターンで導電性ペーストが印刷された１枚のグリーンシートを重ね合わせ、さらにその下に、導電性ペーストが印刷されていない１枚のグリーンシートを重ね合わせる。これによって、３枚のグリーンシートの積層体が得られる。そして、得られた積層体を公知のセラミックスと同様に脱脂し、さらに所定の温度で焼成する。これにより、３枚のグリーンシートが圧電層１４１〜１４３となり、導電性ペーストが共通電極１３４となる。

その後、ステップＳ２３において、最上層である圧電層１４１上に、個別電極１３５のパターンに導電性ペーストをスクリーン印刷する。さらに、導電性ペーストを焼成して、圧電層１４１上に個別電極１３５を形成する。しかる後、ガラスフリットを含む金を、個別電極１３５の延出部表面上に印刷して、個別ランド１３６を形成する。このようにして、図５（ａ）、図５（ｂ）に描かれたようなアクチュエータユニット２１の作製が完了する。なお、流路ユニット９とアクチュエータユニット２１はいずれも独立した部材であるため、いずれの作製を先に行ってもよいし、並行して行ってもよい。

次に、ステップＳ３１において、ステップＳ１４で得られた流路ユニット９の上面に、バーコータを用いて、エポキシ系の熱硬化性接着剤を塗布する。

その後、ステップＳ３２において、流路ユニット９に塗布された熱硬化性接着剤層上に、４つのアクチュエータユニット２１を載置する。このとき、各アクチュエータユニット２１は、個別電極１３５と圧力室１１０とが対向するように流路ユニット９に対して位置決めされる。この位置決めは、予め流路ユニット９及びアクチュエータユニット２１に形成された位置決めマーク（図示せず）に基づいて行われる。

次に、ステップＳ３３において、ステップＳ３２で得られた流路ユニット９とアクチュエータユニット２１との積層体を、熱硬化性接着剤の硬化温度以上の温度に加熱しつつ加圧する。これによって、４つのアクチュエータユニット２１は流路ユニット９に固定される。

そして、ステップＳ３４において、積層体を自然冷却する。ここまでの工程によって、図１〜図５に示すインクジェットヘッド２が製造される。ここで説明したインクジェットヘッドの製造方法によると、上述したプレート積層構造を有するインクジェットヘッド２を容易に製造することができる。

以上説明した本実施の形態によると、ステップＳ１３における９枚のプレート１２２〜１３０の積層時に、ノズルプレート１３０とカバープレート１２９との間からはみ出した接着剤の一部が毛管現象によって溝７１に収容される。このとき、溝７１が先細形状なので、溝７１の先端に近づくほど毛管力が大きくなるため、接着剤が溝７１内に収容されやすい。したがって、流入口１０９からノズル孔３内に入り込む接着剤の量を少なくすることができて、ノズル孔３の内壁面に接着剤が付着しにくくなる。よって、ノズル孔３から吐出されるインク滴の飛翔方向性を含むインク吐出特性が改善される。また、接着剤の量を削減しなくてもよいので、ノズルプレート１３０とカバープレート１２９との接合強度が低下することに起因してインクのリークが生じることもなく、高い製造歩留まりが得られる。

また、溝７１がカバープレート１２９を貫通しているので、貫通していない場合と比較して、溝７１内に収容される接着剤の量が多い。そのため、ステップＳ１３における９枚のプレート１２２〜１３０の積層時に、ノズル孔３に入り込む接着剤の量がさらに少なくなる。

加えて、８つの溝７１が、ディセンダ孔５１の中心軸Ｘに対して等角度で内壁面７０に形成されているので、溝７１に収容される接着剤の量に関する方向依存性が小さくなる。その結果、ステップＳ１３における９枚のプレート１２２〜１３０の積層時に、ノズル孔３に入り込む接着剤の量がさらに少なくなる。

さらに、ディセンダ孔５１とノズル孔３とが中心軸Ｘを共有しており、ディセンダ孔５１の下方開口６２の開口径が、ノズル孔３の流入口１０９の開口径より大きい。そのため、ディセンダ孔５１の底部にノズルプレート１３０の接続面３２が露出することになり、接続面３２の露出部分が中心軸Ｘを中心とした円環形状となっている。すなわち、ディセンダ孔５１の内壁面７０と接続面３２との境界線から流入口１０９までに、露出した円環状領域の幅分だけの距離が生じ、接着剤が流入口１０９に達しにくい。さらに、この距離がほぼ一定となり、接着剤が流れ込みやすい短距離となる個所が無くなる。したがって、ステップＳ１３における９枚のプレート１２２〜１３０の積層時に、ノズル孔３に接着剤がより一層流れ込みにくくなる。また、流れ込んだとしてもどの方向からも均一な量の接着剤が流れ込む可能性が高く、インク吐出特性に与える悪影響が最小限となる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更を上述の実施の形態に施すことが可能である。例えば、上述した実施の形態においては、溝７１がカバープレート１２９を貫通しているが、溝７１がカバープレート１２９を貫通していなくてもよい。また、溝７１はディセンダ孔５１に１つ以上設けられていればよく、複数個設けられている場合であっても中心軸Ｘに対して等角度である必要はない。

また、ディセンダ孔５１とノズル孔３とが中心軸Ｘを共有しておらず、これらの中心軸が互いにずれていてもよい。さらに、ディセンダ孔５１の下方開口６２の開口径が、ノズル孔３の流入口１０９の開口径と同じでもよい。

さらに、上述した実施の形態ではポジ型のフォトレジストを用いたが、ネガ型のフォトレジストを用いるようにしてもよい。この場合、上述したものとは逆パターンのフォトマスクを用いる。

本発明は、インクを吐出する吐出口１０８が形成されたノズルプレート１３０とこれに積層されるカバープレートとの積層構造だけではなく、例えば流路ユニット９を構成するその他のプレート同士の積層構造にも適用可能である。また、本発明は、インクジェットヘッドだけではなく、流路を構成する貫通孔がそれぞれ形成されたプレート積層構造を有するものであればどのような部材にも適用可能である。

また、上述した実施の形態では、カバープレート１２９の片面上だけにフォトレジスト９３の孔９３ａを設けたが、カバープレート１２９の両面上にフォトレジスト９３の孔９３ａを設けてもよい。また、フォトレジストを用いたエッチング以外の方法によって、図４（ａ）〜図４（ｃ）に示したような溝７１が設けられたディセンダ孔５１を形成してもよい。例えば、上述した実施の形態では、溝７１を有するディセンダ孔５１がプレス加工とエッチング加工とを組み合わせて形成されているが、溝７１を有するディセンダ孔５１がプレス加工のみで形成してもよい。このとき、プレス用のポンチの表面には、溝７１に対応する凹凸があればよく、接着剤に対して毛管力が働く複数の条痕を生じるような凹凸があってもよい。あるいは、溝７１を有するディセンダ孔５１をエッチング加工のみで形成してもよい。

本発明の一実施の形態に係る製造方法によって製造されたインクジェットヘッドの平面図である。図１の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。図２に示すIII−III線に沿った断面図である。（ａ）は、ノズルプレートと積層されたカバープレートの部分拡大平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のIVB−IVB線での断面図であり、（ｃ）は、ディセンダ孔の内壁面の部分拡大側面図である。（ａ）は、図１に描かれたアクチュエータユニットの部分拡大断面図であり、（ｂ）は、アクチュエータユニットの表面に配置された個別電極の平面図である。図１に描かれたインクジェットヘッドの製造工程図である。図６のステップＳ１２の詳細を工程順に示す断面図である。図７（ｂ）に対応したカバープレートの平面図である。

２インクジェットヘッド
３ノズル孔
３ａ円柱部分
３ｂ円錐台部分
９流路ユニット
２１アクチュエータユニット
３１吐出面
３２接続面
５１ディセンダ孔
５２下面
５２ａ矩形領域
５３上面
６２下方開口
６３上方開口
７０内壁面
７１溝
９３フォトレジスト
９３ａ孔
１０８吐出口
１０９流入口
１１０圧力室
１２２キャビティプレート
１２３ベースプレート
１２４アパーチャプレート
１２５サプライプレート
１２６、１２７、１２８マニホールドプレート
１２９カバープレート
１３０ノズルプレート
１３２個別インク流路
１３４共通電極
１３５個別電極
１４１〜１４３圧電層

Claims

液体を吐出する第１貫通孔、前記第１貫通孔の一方の開口が形成された第１表面、及び、前記第１貫通孔の他方の開口が形成され且つ前記第１表面とは反対方向を向いた第２表面を有する第１プレートと、
第２貫通孔が厚み方向に貫通した第２プレートとを備えており、
前記第１貫通孔と前記第２貫通孔とが連通した状態で前記第１プレートの前記第２表面に前記第２プレートが固定されるように、前記第１プレートと前記第２プレートとが接着剤を介して積層されており、
前記第１プレートの前記第２表面に面した前記第２貫通孔の一方の開口の開口径が、前記第１貫通孔の前記他方の開口の開口径以上であるとともに、
前記第２貫通孔の内壁面には、前記第２表面と対向して開口する一端を有し、前記第２プレートの厚み方向に細長い溝が複数形成されており、
前記溝が、前記第２プレートの厚み方向に前記第１プレートの前記第２表面から離れるほど幅の狭い先細形状を有していることを特徴とするインクジェットヘッド用プレート積層構造。
前記第２貫通孔の前記内壁面の前記溝内を除く部分と前記第１プレートとの境界線と、前記溝を画定する溝内側面と前記第２貫通孔の前記内壁面との境界線とが、鈍角をなして接続され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用プレート積層構造。
前記溝が前記第２プレートを貫通している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用プレート積層構造。
前記複数の溝が、前記第２貫通孔の中心軸に対して等角度で前記内壁面に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド用プレート積層構造。
前記第１貫通孔と前記第２貫通孔とが中心軸を共有しており、前記第１プレートに面した前記第２貫通孔の一方の開口の開口径が前記第１貫通孔の前記他方の開口の開口径より大きい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用プレート積層構造。
液体を吐出する複数の吐出口が形成された第１表面を有し、内部に前記吐出口に連通した液体流路が形成された複数のプレートの積層体である流路ユニットと、前記液体流路内の液体に吐出エネルギーを付与するアクチュエータユニットとを備えており、
前記流路ユニットは、
第１貫通孔、前記吐出口である前記第１貫通孔の一方の開口が形成された前記第１表面、及び、前記第１貫通孔の他方の開口が形成され且つ前記第１表面とは反対方向を向いた第２表面を有する第１プレートと、第２貫通孔が厚み方向に貫通した第２プレートとを含んでおり、
前記第１貫通孔と前記第２貫通孔とが連通した状態で前記第１プレートの前記第２表面に前記第２プレートが固定されるように、前記第１プレートと前記第２プレートとが接着剤を介して積層されており、
前記第１プレートの前記第２表面に面した前記第２貫通孔の一方の開口の開口径が、前記第１貫通孔の前記他方の開口の開口径以上であるとともに、
前記第２貫通孔の内壁面には、前記第２表面と対向して開口する一端を有し、前記第２プレートの厚み方向に細長い溝が複数形成されており、
前記溝が、前記第２プレートの厚み方向に前記第１プレートの前記第２表面から離れるほど幅の狭い先細形状を有していることを特徴とするインクジェットヘッド。
液体を吐出する第１貫通孔、前記第１貫通孔の一方の開口が形成された第１表面、及び、前記第１貫通孔の他方の開口が形成され且つ前記第１表面とは反対方向を向いた第２表面を有する第１プレートを作製する第１プレート作製工程と、
第２貫通孔が厚み方向に貫通した第２プレートを作製する第２プレート作製工程と、
前記第１貫通孔と前記第２貫通孔とが連通した状態で前記第１プレートの前記第２表面に前記第２プレートが固定されるように、前記第１プレートと前記第２プレートとを接着剤を介して積層する積層工程とを備えており、
前記第２プレート作製工程において、
前記第１プレートの前記第２表面に面した前記第２貫通孔の一方の開口の開口径を、前記第１貫通孔の前記他方の開口の開口径以上にするとともに、
前記第２貫通孔の内壁面に、前記第２表面と対向して開口する一端を有し、前記第２プレートの厚み方向に細長く、且つ、前記第１プレートの前記第２表面から離れるほど幅の狭い先細形状を有する溝を複数形成することを特徴とするインクジェットヘッド用プレート積層構造の製造方法。
前記第２プレート作製工程において、
前記第２貫通孔の前記内壁面の前記溝内を除く部分と前記第１プレートとの境界線と、前記溝を画定する溝内側面と前記第２貫通孔の前記内壁面との境界線とを、鈍角と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用プレート積層構造の製造方法。
前記第２プレート作製工程において、
前記第２プレートを厚み方向に貫通するように前記溝を形成することを特徴とする請求項７又は８に記載のインクジェットヘッド用プレート積層構造の製造方法。
前記第２プレート作製工程において、
前記第２貫通孔の中心軸に対して等角度となるように前記複数の溝を前記内壁面に形成することを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド用プレート積層構造の製造方法。
前記第２プレート作製工程において、
前記第１貫通孔の前記他方の開口の開口径より大きくなるように、前記第１プレートに面した前記第２貫通孔の一方の開口の開口径を形成することを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド用プレート積層構造の製造方法。
前記積層工程において、
前記第１貫通孔と前記第２貫通孔とが中心軸を共有するように、前記第１プレートと前記第２プレートとを接着剤を介して積層することを特徴とする請求項７〜１１のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド用プレート積層構造の製造方法。
前記第２プレート作製工程において、
前記第１プレートの前記第２表面から離れるほど浅くなるように、前記複数の溝を形成することを特徴とする請求項７〜１２のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド用プレート積層構造の製造方法。
前記第２プレート作製工程は、
前記第２プレートを厚み方向に貫通する前記第２貫通孔を形成する工程と、
前記第２貫通孔の前記内壁面を被覆すると共に、前記第２プレートの一方又は両方の表面のうち前記内壁面に連続し且つ前記第２貫通孔の周方向に並んだ複数の領域を露出させつつ残りの領域を被覆するマスクを形成する被覆工程と、
前記マスクで被覆された前記第２プレートに対して等方的にエッチング処理を施すエッチング工程とを有していることを特徴とする請求項７〜１３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド用プレート積層構造の製造方法。
液体を吐出する複数の吐出口が形成された第１表面を有し、内部に前記吐出口に連通した液体流路が形成された複数のプレートの積層体である流路ユニットを形成する流路ユニット形成工程と、前記液体流路内の液体に吐出エネルギーを付与するアクチュエータユニットを形成するアクチュエータユニット形成工程と、前記アクチュエータユニットを前記流路ユニットに固定する固定工程とを備えたインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記流路ユニット形成工程は、
第１貫通孔、前記吐出口である前記第１貫通孔の一方の開口が形成された前記第１表面、及び、前記第１貫通孔の他方の開口が形成され且つ前記第１表面とは反対方向を向いた第２表面を有する第１プレートを作製する第１プレート作製工程と、
第２貫通孔が厚み方向に貫通した第２プレートを作製する第２プレート作製工程と、
前記第１貫通孔と前記第２貫通孔とが連通した状態で前記第１プレートの前記第２表面に前記第２プレートが固定されるように、前記第１プレートと前記第２プレートとを接着剤を介して積層する積層工程とを含んでおり、
前記第２プレート作製工程において、
前記第１プレートの前記第２表面に面した前記第２貫通孔の一方の開口の開口径を、前記第１貫通孔の前記他方の開口の開口径以上にするとともに、
前記第２貫通孔の内壁面に、前記第２表面と対向して開口する一端を有し、前記第２プレートの厚み方向に細長く、且つ、前記第１プレートの前記第２表面から離れるほど幅の狭い先細形状を有する溝を複数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。