JP3114766B2 - インクジェットヘッドおよびその製造方法 - Google Patents
インクジェットヘッドおよびその製造方法Info
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Description
て記録を行うインクジェット記録装置に適したインクジ
ェットヘッド、及びその製造方法に関する。
インクを加圧し、圧力室に連通するノズルよりインク滴
を吐出するインクジェットヘッドは、特開平3ー264360公
報に見られるような構造である。この種のヘッドは低電
圧駆動、高密度化、振動子の高パワー化の可能性を有
し、優れた吐出特性をも備えるが、反面、細長い振動子
を倒れることなく、インク滴を吐出させる圧力室に高い
精度で配置するかという技術的課題を抱えている。すな
わち、例えばノズルピッチを180DPI、すなわち1
41μmピッチのとき、圧力室幅は100μm前後、振
動子幅は70〜80μmと非常に微細なサイズとなり、
その上、振動子と各圧力室の位置ずれを10〜15μm
以下に抑えなければ振動子を圧力室に正対させることが
できない。
ットヘッドは、図14に見られるように歯状の振動子2
3が支持部22をガイドとしてインク室ブロック24に
配置されている。したがって圧力室の位置及びピッチ精
度、圧力室と支持台21および支持部22の精度、振動
子23と支持部22のクリアランス、各振動子23のピ
ッチ精度を勘案するとそれぞれに数μm以内の精度が求
められる。本発明は、このような事情に鑑みてなされた
ものであって、その目的とするところは高密度配列され
た圧電振動子を圧力室に対して、高い精度で容易に位置
決めすることができるインクジェットヘッドを提供する
もである。また本発明の他の目的は、上記インクジェッ
トヘッドの製造方法を提案することにある。
るために本発明は、列状に複数の圧力室と、前記圧力室
に連通するノズルとが形成され、前記圧力室の容積変化
によりインク滴を吐出するチャンバプレートと、前記圧
力室を選択的に加圧し、他端側で互いに連結され、かつ
長手方向に変位する複数の振動子からなる振動子群と、
前記チャンバプレートと前記振動子群を位置決め固定す
る固定プレートとからなるインクジェットヘッドにおい
て、前記チャンバプレートがその非流路形成領域に位置
決め用の基準穴を備え、また前記振動子群が、前記圧力
室に位置決めするための位置決め部を先端側に有する支
持基板に前記振動子を一端側が自由端となるように他端
側を固定して構成されており、前記チャンバプレートが
前記基準穴、及び前記振動子群が前記支持基板の位置決
め部により位置決めされて前記固定プレートに一体に固
定されている。
に基づいて説明する。図1(a)(b)(c)は、本発
明によるインクジェットヘッドのチャンバプレート30
の製造方法の一実施例を示したものである。図1(a)
において、ノズル6が穿設されたノズルプレート4に
は、厚さ50μmのドライフィルムレジスト41を2層
ラミネートし、所要のパターンをもつマスク43aを介
して紫外線を露光し(I)、その上にさらに同様のフィ
ルムを1層ラミネートして別のマスク43bを介して露
光する(II)。そしてこれらのドライフィルムを現像処
理すれば圧力室、圧力室からノズル6に到る流路、各圧
力室から共通のインク室に至る流路を形成することがで
きる(III)。なお、マスク43a、43bは、ノズル
プレート4に形成されている基準穴40、41により位
置決めされて露光が行われる。これにより各流路はその
基準穴40、41を基準して形成されるので、相対位置
精度が向上する。
ート5側にも同様にして、つまり厚さ50μmのドライ
フィルムレジスト41’をラミネートし、所要のパター
ンをもつマスクを基準穴44、45により位置決めして
紫外線を露光する。そしてドライフィルムを現像してノ
ズルプレート4側と相符合する流路を作る。そして図1
(c)に示すように、以上の2体を両基準穴を合わせて
加熱、加圧下で融着すると、圧力室7a、圧力室7aか
らノズル6に連通する流路7c、各圧力室共通のインク
室7bを備え、また位置決め用の基準穴14、14を備
えたチャンバプレート30が完成する。
μm程であり、ノズル6はニッケル電鋳、ステンレスプ
レートへのプレス加工、プラスチックフィルムに対する
レーザー加工のいずれかで製造できる。
ッチで並んだインク滴吐出用のノズル6を2列備えてお
り、また流路は、ノズル6と同ピッチで並んだ長方形状
の圧力室7aを2列と、各圧力室7aにインクを供給す
る共通のインク室7bとを構成している。ノズル6のピ
ッチと圧力室7aのピッチは共に後述の振動子1のピッ
チと同一である。これら、ノズルプレート4、流路部
7、及び圧力プレート5は、それぞれ流路が形成されて
いない領域の両端側に後述するピン33、33の挿通を
受けて位置決めされる位置決め用の穴40、41、4
2、43、44、45が穿設されている。なお、ノズル
プレート4のノズル列から離れて位置するノズル6a
は、流路7dを通じて共通インク室7b内の気泡を排出
するためのものである。
持基板2からなる振動子群31の製造方法の一実施例
を、簡略化のため振動子1を4本として示すものであっ
て、支持基板2は、U字形の切りかき2bを有し、その
片面に薄膜電極2vが付けられている。支持基板2の薄
膜電極面に板状の振動子プレート1bを接着剤または半
田等ろう付けにより接合する。このとき治具を用いて切
り欠き2bと振動子プレート1bの一端1cの距離、す
なわち振動子1の自由端長さLを基準値に正確に合わせ
ることが、規定の変位量を得る上で肝要である。また、
振動子先端1aをチャンバプレート30に接合するため
に、振動子プレート1bの前記一端1cは、数μmの真
直度となるように成形されている。さらに、後の図6で
説明する組立方法の場合、支持基板2の側面2dと振動
子プレート1bの側面1d間の距離をも正確に合わせ
る。
により、側面1dを基準として振動子プレート1bと支
持基板2上の薄膜電極2vを同時に切断し、振動子1お
よび振動子両サイドの度決め部1fを短冊状に作ると共
に薄膜電極2vを分割して各振動子毎の引出し電極2v
を作る。このとき支持基板2は、電極2vを切断できる
程度に切り込まれる。各振動子1のピッチの精度は、回
転ブレードやワイヤソー等の送り精度で決まり、5μm
前後かそれ以下を維持することができる。
0インチ(141μm)のピッチで24本並び、その振
動子1の寸法は幅70μm、厚さ500μm、自由端長
さLは5mmである。また、度決め部1fは幅500μ
mとして組み込みに耐える強度が確保されている。振動
子は、低電圧で大きな変位量と変位速度を得るととも
に、その剛性を高めるため25μm厚の圧電材を電極を
介してそれぞれ多層に積層した積層型圧電振動子として
構成されている。
備えて、両サイドに位置決め部2aとなる領域が設けら
れ、この領域では板厚、及び平坦度が規定の精度が確保
されており、必要に応じては支持基板2の側面2dの真
直度にも規定の精度が確保されている。
子1を強固に固定し、かつ振動子1にソリや曲げを生じ
させないこと、また各振動子1の相互間でクロストーク
を生じさせないこと、接合部では電気的接続が可能なこ
と、等の諸機能が必要となる。このため、支持基板2
は、高い平坦性と高ヤング率を備え、さらに可能な限り
振動子に近い熱膨張率を備えた材料、例えばプラスチッ
ク、金属、より望ましくはセラミック材が用いられる。
動子群31を用いたヘッドの分解斜視図であり、また図
5は、1つの流路における断面構造を示す図である。こ
の実施例では、2個の振動子群31が1つのチャンバプ
レート30に配置されている。支持基板2の薄膜電極2
vにリード3が接続されていて、リード3により駆動信
号が振動子1に印加されると、振動子1は長手方向に、
すなわち図の矢印z方向に縮み、放電すると伸びてチャ
ンバプレートの圧力室7aのインクを加圧する。固定プ
レート10は、振動子1を固定している支持基板2を強
固に固定してインク滴吐出時の反力により振動子1がチ
ャンバプレート30から後退するのを防ぐ機能を備えて
いる。なお、図中符号13は、回路基板であって、リー
ド3に接続した駆動用集積回路が実装されており、また
符号8は、図示しないインクカートリッジから共通のイ
ンク室7bにインクを供給するパイプを示す。
てインク漏れを防止すると共に、振動子の先端1aに結
合している。圧力プレート5は、剛性を高めた長方形で
島状の厚肉部5aと振動子1の変位を受けてたわみを起
こす薄肉部5b、及び圧力室周辺の厚肉部5cとから構
成されている。圧力プレート5は、例えばニッケル電鋳
で作られ、薄肉部5bの厚さは0.5μm〜3μm、厚
肉部5a、5bの厚さは10〜100μmの範囲から選
ばれる。なお、圧力プレート5は薄肉部と厚肉部に分け
て作ることも可能で、例えば薄い金属フィルムにメッキ
や樹脂層で厚肉部を形成することもできる。なお、図5
においては、図1における圧力室7aとノズル6とを接
続する流路7cが省略して示されている。
らみた斜視図であり、また図7は、振動子1の先端1a
及び度決め部1fと圧力プレート5との当接領域を拡大
して示すものである。
m、長さ2mm、深さ0.1mmであり、また島状厚肉
部5aは圧力室中央に位置してその幅0.03mm、長
さ1.7mmである。振動子1の幅70μmがあるのに
対して、厚肉部5aの幅が30μmであるから、振動子
1の先端1aが厚肉部5aから外れないためには相対位
置精度を20μm以下に維持する必要がある。
1とチャンバプレート30とを結合する組立方法の一実
施例を示すものであって、図8(a)は、図4における
X方向に沿って切断した断面図、図8(b)はY方向に
沿って切断した断面図である。
ト30の2個の位置決め穴14に、ピン33を合わせて
チャンバプレート30を治具32にセットする。固定プ
レート10またはチャンバプレート30の接合面に接着
剤を薄く塗布した後、固定プレート10の位置決め穴1
6をピン33に合わせ挿入し、固定プレート10とチャ
ンバプレート30とを接合する。なお、固定プレート1
0には位置決め穴16の周囲に浅い穴10eを設けて、
接着剤がピン33に流れ込むのを防止するのが望まし
い。
及びこれの両側に設けられている度決め部1fの先端に
接着剤を転写法により塗布する。図8(b)に示すよう
に、振動子群31の位置決め部2aを治具32の案内3
2aに合せて装填すると、ピン36とばね35により支
持基板2の側端が治具32の案内壁32cに押し付けら
れ、図4に示すX、Y方向位置を図9に示したように案
内32a、32cと位置決め部2aで位置決めされる。
また、振動子群31の度決め部1cの先端がチャンバプ
レート30に突き当たることにより、位置決め穴14に
合せて既にセットされている固定プレート10とチャン
バプレート30に対して振動子群31が規定の位置に位
置合せされる。なお、度決め部1fの先端が当接する領
域のチャンバプレート30には流路が形成されていない
ので、剛性が高く、振動子群31は、そのZ方向の位置
を正確に位置決めされる。
0に当接した段階で、板ばね34により弾圧して振動子
群の浮き上がりを防止し、その状態で仮止め接着剤、例
えば紫外線硬化型接着剤により振動子群31を固定プレ
ート10に仮止めする。なお、仮止めは固定プレート1
0との任意の間隙で可能である。仮止めの後、仮止めさ
れた固定プレート10とチャンバプレート30を治具3
2から取り出し、熱硬化型接着剤11(図9)を振動子
1の動きを阻害しない箇所、例えば図9の隙間15に注
入して本固定する。このように、治具32に装填されて
いる状態で仮止めを行うことにより、固定プレート1
0、チャンバプレート30、及び振動子群31を治具3
2により正確に位置決めした状態で、治具から取り出す
ことができ、治具に作業空間を制限されることなく本接
着作業を容易に実行することができ、また短時間での治
具の開放により製造工程で必要となる治具の個数を可及
的に少なくして設備コストを下げることができる。
ト30との接合方法の他の実施例を示すものである。こ
の実施例においては、振動子群31は、度決め部1fの
外側両端面、特にその先端位置を正確に加工し、振動子
がその位置基準で短冊状に加工されている。この振動子
群31を治具32の案内32aを使って組み込むと、度
決め部1fの先端が固定プレート10の2カ所の斜面1
0bに接触して導かれ、短い直線部10cに入り、度決
め部1f先端がチャンバプレート30に当接する。これ
により、振動子の先端1aは、図における左右方向(Y
方向)が2箇所の短い直線部10cにより、また奥行き
方向(X方向9が案内32aと位置決め部2aにより、
さらに上下方向(Z方向)が度決め部1fの先端で位置
決めされる。この状態で振動子群31を固定プレート1
0に接着剤で固定する。この実施例によればY方向位置
を振動子1の先端近傍で位置決めすることができる。
この実施例においては、図12に示したように支持基板
2の薄膜電極面に振動子プレート1bを、振動子の自由
端長さLを正確に合わせて接合し、切断機により先ず位
置決め用のスリットを振動子プレート1bに形成し、こ
のスリット1hを基準として度決め部1f、振動子1、
他の位置決めスリット1h’を形成する。これにより、
各振動子10は、スリット1hに対して切断機の加工精
度、例えば数μmの精度で位置決めされている。
リットに対応させて基準穴11が設けらていて、圧力
室、圧力プレートは基準穴11を基準として位置決めさ
れている。この基準穴11は、圧力室列の両サイドに計
4個設けられている。
り説明した実施例と同様に、チャンバプレート30を治
具32にセットし、次に固定プレート10を結合する。
チャンバプレート30の基準穴11を治具32のピン3
8に挿通してセットし、次に予め接着剤を先端に塗布し
た振動子群31を治具32または固定プレート10を案
内としてX方向位置を決めつつ組み込むと、ピン38と
振動子群31のスリット1hがピン38に係合する。こ
れにより振動子1の先端1aとチャンバプレート30と
のY方向の相対位置が位置決めされる。そして度決め部
1fの先端がチャンバプレート30に当接してZ方向の
位置が決まる。
リット15を圧電振動板に形成しているが、振動子を固
定する支持基板2に形成しても同様の作用を奏する。こ
の実施例によれば、振動子に比べ支持基板2は、その材
質、形状、加工方法の自由度が高く、また強度的に優
れ、押し付けても破損や曲がりが出ないので組立精度が
上がり、さらには振動子プレートのサイズを小さくでき
るため、コストを引き下げることができる。また、図1
3に示したように、振動子プレートを櫛歯状に加工して
振動子群31を形成するとともに、これら振動子群31
の両側に位置決め部1eを形成してもよい。
チャンバプレートの非流路形成領域に複数の位置決め用
の基準穴が、また振動子群には各振動子を圧力室に位置
決めするために、支持基板の、振動子の先端側に位置決
め部が形成されていて、チャンバプレートが基準穴、及
び振動子群が位置決め部により固定プレートに位置決め
されたため、軸方向に変位する振動子の先端を圧力室に
対して3次元方向に高い精度で容易に位置決めすること
ができる。
クジェットヘッドのチャンバプレートの製造方法の一実
施例を示す図である。
一実施例を示す分解斜視図である。
ェットヘッドに使用する振動子群の製造工程を示す図で
ある。
解斜視図である。
造を示す図である。
し示す図である。
す図である。
ットヘッドの組立工程を示す図である。
レート、固定プレートが治具にセットされた状態をIめ
す上面図である。
他の実施例を示す図である。
他の実施例を示す図である。
示す図である。
子群の他の実施例を示す図である。
である。
Claims (5)
- 【請求項1】 列状に複数の圧力室と、前記圧力室に連
通するノズルとが形成され、前記圧力室の容積変化によ
りインク滴を吐出するチャンバプレートと、前記圧力室
を選択的に加圧し、他端側で互いに連結され、かつ長手
方向に変位する複数の振動子からなる振動子群と、前記
チャンバプレートと前記振動子群を位置決め固定する固
定プレートとからなるインクジェットヘッドにおいて、 前記チャンバプレートがその非流路形成領域に位置決め
用の基準穴を備え、また前記振動子群が、前記圧力室に
位置決めするための位置決め部を先端側に有する支持基
板に前記振動子を一端側が自由端となるように他端側を
固定して構成されており、 前記チャンバプレートが前記基準穴、及び前記振動子群
が前記支持基板の位置決め部により位置決めされて前記
固定プレートに一体に固定されているインクジェットヘ
ッド。 - 【請求項2】 列状に複数の圧力室と、前記圧力室に連
通するノズルとが形成され、前記圧力室の容積変化によ
りインク滴を吐出するチャンバプレートと、前記圧力室
を選択的に加圧し、他端側で互いに連結され、かつ長手
方向に変位する複数の振動子からなる振動子群と、前記
チャンバプレートと前記振動子群を位置決め固定する固
定プレートとからなるインクジェットヘッドにおいて、 前記チャンバプレートの非流路形成領域に複数の位置決
め用の基準穴が、また前記振動子の列設方向の両側から
突出して前記振動子の先端側に延び、かつ前記振動子の
一端を固定する形状を有し、前記両側から突出した領域
の先端側に前記振動子を前記圧力室に位置決めするため
の位置決め部を有する支持基板に固定されて構成されて
おり、前記チャンバプレートが前記基準穴、及び前記振
動子群が前記位置決め部により前記固定プレートに一体
に位置決めして固定されているインクジェットヘッド。 - 【請求項3】 前記チャンバプレートが、前記振動子群
の平面方向の位置をピンにより、また前記圧電振動子群
の変位方向の位置を前記振動子群に形成された位置決め
部により規定されている請求項1、または請求項2に記
載のインクジェットヘッド。 - 【請求項4】 列状に複数の圧力室と、圧力室に連通す
るノズルとが形成され、前記圧力室の容積変化によりイ
ンク滴を吐出するチャンバプレートと、振動子の列設方
向の両側から突出して前記振動子の先端側に延び、かつ
前記振動子の一端を固定する形状を有し、前記両側から
突出した領域の先端側に前記振動子を前記圧力室に位置
決めするための位置決め部を有する支持基板に前記振動
子を複数固定した振動子ユニットとを、固定プレートに
治具により位置決めする工程と、 前記チャンバプレートと振動子群とを前記固定プレート
に接着剤により仮止めする工程と、 前記治具を外して前記チャンバプレートと振動子群とを
前記固定プレートに固定する工程と、 からなるインクジェットヘッドの製造方法。 - 【請求項5】 列状に複数の圧力室と、圧力室に連通す
るノズルとが形成され、前記圧力室の容積変化によりイ
ンク滴を吐出するチャンバプレートと、振動子の列設方
向の両側から突出して前記振動子の先端側に延び、かつ
前記振動子の一端を固定する形状を有し、前記両側から
突出した領域の先端側に前記振動子を前記圧力室に位置
決めするための位置決め部を有する支持基板に前記振動
子を複数固定した振動子ユニットとを前記チャンバプレ
ートの位置決め用の基準穴と前記振動子ユニットの位置
決め部とにより固定プレートに治具を介して位置決めす
る工程と、 前記チャンバプレートと振動子群とを前記固定プレート
に接着剤により仮止めする工程と、 前記治具を外して前記チャンバプレートと振動子群とを
前記固定プレートに固定する工程と、 からなるインクジェットヘッドの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16603692A JP3114766B2 (ja) | 1992-06-24 | 1992-06-24 | インクジェットヘッドおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16603692A JP3114766B2 (ja) | 1992-06-24 | 1992-06-24 | インクジェットヘッドおよびその製造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH068429A JPH068429A (ja) | 1994-01-18 |
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1992
- 1992-06-24 JP JP16603692A patent/JP3114766B2/ja not_active Expired - Fee Related
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