JP3125458B2 - インクジェットヘッド、及びその製造方法 - Google Patents

インクジェットヘッド、及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インク滴を飛翔させ、
紙等に印字記録を行なうインクジェットヘッドに関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の技術の一例の断面斜視図を図4に
示す。図4において、ノズル形成部材10には、複数の
ノズル開口部11が形成されている。ノズル形成部材1
0には、圧力室形成部材20が連接する。圧力室形成部
材20には、Niフィルム301が連接する。Niフィ
ルム301には、厚肉部があり、これがNi圧力板31
1である。Ni圧力板311には、圧力発生器40が、
接着剤70により接合されている。ノズル形成部材10
と、圧力室形成部材20と、Niフィルム301に囲ま
れた範囲がインク室21であり、インクが満たされてい
る。
【0003】Niフィルム301は、Niの電鋳により
製造された箔である。また、Ni圧力板311は、Ni
フィルム301上にパターニングして、電鋳工程を繰り
返すことで製造されている。即ち、Niフィルム301
とNi圧力板311はNi電鋳により、一体構成で製造
されている。
【0004】Niの電鋳により製造されるNiフィルム
301の厚みは、3μである。これは、電鋳法において
欠陥無く成膜される最低の厚みである。
【0005】図5に従来の他の技術を示す。図5におい
て、PIフィルム302とSUS圧力板312を除く他
の部材については、図4と全く同じである。
【0006】PIフィルム302は5μ厚みのポリイミ
ド樹脂である。SUS圧力板312の材質はステンレス
である。SUS圧力板312は、PIフィルム302上
にステンレス箔を積層したのち、ステンレス箔に対し、
感光性レジストでパターニングして、エッチングとを行
うことで製造されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の従来技
術のうち、Ni電鋳で製造する場合、圧力発生器40へ
かかるNiフィルム301の反力が大きくなる、と言う
問題点を有する。
【0008】前述の従来技術の場合、圧力発生器40は
縦型圧電素子を使用している。駆動回路からの信号によ
り圧力発生器40に電圧が解除されると、圧力発生器4
0は、Ni圧力板311と、Niフィルム301を変位
させる。
【0009】Niフィルム301の剛性が高いことは即
ち、圧力発生器40の変位を妨害する反力が高いことに
なる。従って、圧力発生器40により生じるインク室2
1の体積変化が小さくなる。このため、インク吐出効率
が悪い。金属箔のように剛性の高いNiフィルム301
においては、それだけ圧力発生器40の発生力を吸収し
効率が悪くなる。
【0010】次に、他の従来技術である、PIフィルム
302にステンレス箔のSUS圧力板312を積層する
ものは、上述の反力の問題は解消できる。
【0011】しかしながら、PIフィルム302とSU
S圧力板312の接合が困難である。ラミネート、接着
など周知の接合技術では、十分な接合信頼性が得られ
ず、使用中に剥離し、ために圧力発生器40の力を伝え
られずインク吐出が出来なくなる、という問題がある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
ヘッドは、複数のノズル開口部と、ノズル開口部に対応
するインク室と、インク室内のインクを加圧する加圧方
向に伸縮自在の圧力発生装置と、圧力発生装置とインク
室を隔離するフィルムと、圧力発生装置に対応してフィ
ルム上に配設された圧力板とを備えたインクジェットヘ
ッドにおいて、圧力板は、圧力発生装置と接合する面の
端部においてR部を有しており、且つフィルムと同一の
樹脂材で一体に形成されていることを特徴とする。ま
た、本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、複数
のノズル開口部と、ノズル開口部に対応するインク室
と、インク室内のインクを加圧する加圧方向に伸縮自在
の圧力発生装置と、圧力発生装置とインク室を隔離する
フィルムと、圧力発生装置に対応してフィルム上に配設
された圧力板とを備えたインクジェットヘッドの製造方
法において、加熱溶融した樹脂を、圧力板に対応する位
置に溝加工が施されたマスター上に供給する工程と、マ
スターの樹脂が配置された側からフィルムの厚さ分だけ
間隔をあけて該樹脂をプレートで加圧する工程とを有す
ることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【0013】
【実施例】
(実施例1)図1に本発明の一実施例の主要断面図を示
す。
【0014】図1において、ノズル形成部材10には、
複数のノズル開口部11が形成されている。ノズル形成
部材10には、圧力室形成部材20が連接する。圧力室
形成部材20には、PIフィルム30が連接する。PI
フィルム30には、厚肉部があり、これがPI圧力板3
1である。PI圧力板31には、圧力発生器40が、接
着剤70により接合されている。
【0015】ノズル形成部材10と、圧力室形成部材2
0と、PIフィルム30と、PI圧力板31に囲まれた
範囲がインク室21であり、インクが満たされている。
インクは、共通流路22から、供給口23を通じてイン
ク室21に供給される。
【0016】本実施例においては、圧力発生器40とし
て、縦型の積層圧電素子を用いている。圧力発生器40
は、駆動電圧により変位する活性部41と、変位しない
不活性部42に区分される。圧力発生器40の不活性部
42は、固定基板50上の電極51に接合されている。
【0017】また、圧力発生器40の固定基板に接合し
ない面には、共通電極52が半田付けされている。電極
51と、共通電極52は、フレキシブルプリント基板6
0により、駆動回路に接続する。
【0018】動作について説明する。待機状態にある圧
力発生器40は、駆動回路により電圧を印加されてい
る。これにより、活性部41が自然長よりも縮んでい
る。吐出命令即ち電圧解除により、圧力発生器40は自
然長へ復帰する。この変位により、PI圧力板31がノ
ズル形成部材10に向かい押し出される。インク室21
内のインクは、PI圧力板31の変位により圧力が高め
られ、ノズル開口部11よりインク滴として吐出され
る。
【0019】インク滴吐出後に圧力発生器40には電圧
が印加され、再び待機状態に戻る。そして、吐出したイ
ンク滴量にあたるインクが、供給口23より補充され
る。
【0020】本実施例において、PIフィルム30とP
I圧力板31は、ポリイミド樹脂により一体で構成され
ている。従来例で取り上げた、Niフィルム301に比
べ、剛性が低いため、発生する反力が低くなる。
【0021】しかしながら、本実施例のPIフィルム3
0とPI圧力板31の製造は、従前の樹脂成形方法即
ち、機械的加工、射出成形、エッチングなどで行うこと
が困難であった。それは、PIフィルム30の厚みの狙
い値が、5μ以下であるためである。
【0022】そこで本実施例において、採用した製造方
法は、キャスティングである。図2にその概念図を示
す。
【0023】図2において、マスター130は、ステン
レス板である。マスター130上には、PI圧力板31
に対応した位置に溝131がほられている。この溝13
1は、通常のハーフエッチング技術により形成した。
【0024】加熱溶融した樹脂を、マスター130上に
供給したのち、ホットプレス132により加圧する。こ
のとき、ホットプレス132と、マスター130の間隔
がPIフィルム30となる。冷却後、マスター130か
ら剥離し、焼成する。
【0025】このような工程によりPIフィルム30の
厚みは、狙いとした5μ以下を実現できた。これを用い
たインクジェットヘッドは、従来のNiフィルム301
を用いて構成したインクジェットヘッドに比べ、吐出イ
ンク滴量が30%増加した。これは、PIフィルム30
の剛性が低いため、圧力発生器40の変位を妨げる反力
が減少したためである。
【0026】(実施例2)本発明を用いた、他の実施例
について図3に基づき説明する。インクジェットヘッド
としての構成は、前記実施例1と同様であるが、印字密
度を上げることを目的としている。
【0027】印字密度を上げるためには、PI圧力板3
1のピッチを縮めることが必要である。実施例1で述べ
た製造方法は、マスター130をステンレス板に対しエ
ッチングにより製造している。本実施例のマスター23
0を図3に示す。図3のマスター230は、ステンレス
板に放電加工を施して製造している。
【0028】ステンレス板に対するエッチング加工は、
溝深さ対溝幅の比率が1対1であり、PI圧力板31を
高密度に、即ちピッチを狭く配置するためには、溝深さ
を浅くしなくてはならない。
【0029】既に実施例1で述べた通り、PI圧力板3
1と、圧力発生器40は接着剤70により接合される。
このとき、PI圧力板31の厚みが薄いと、接着剤70
がPIフィルム30の領域にはみだし、圧力発生器40
への反力を高くする。
【0030】マスター230はステンレス板に放電加工
により、溝231が加工されている。放電加工によれ
ば、溝深さ対溝幅の比率を自由に設定できる。従って、
接着剤のしみだしに対応できる厚みで、かつ高密度なP
I圧力板31の配置が可能となる。
【0031】本実施例では、PI圧力板31のピッチが
180ドット/インチまで狭めることができた。これ
は、従来技術である、PIフィルム302にステンレス
板をラミネートし、ステンレス板をエッチングしてSU
S圧力板312を得る方法では実現できなかった。従来
技術では、ピッチを狭めるに従い、SUS圧力板312
とPIフィルム302の接合面積が減少し、十分な接合
強度が得られなかったためである。
【0032】本実施例では、PIフィルム30とPI圧
力板31は一体であり、接合強度になんら問題はないこ
とが、耐久試験により確認されている。
【0033】
【発明の効果】本発明のインクジェットヘッドは、複数
のノズル開口部と、ノズル開口部に対応するインク室
と、インク室内のインクを加圧する加圧方向に伸縮自在
の圧力発生装置と、圧力発生装置とインク室を隔離する
フィルムと、圧力発生装置に対応してフィルム上に配設
された圧力板とを備えたインクジェットヘッドにおい
て、圧力板は、圧力発生装置と接合する面の端部におい
てR部を有しており、且つフィルムと同一の樹脂材で一
体に形成されていることにより、圧力板とフィルムの接
合部が剥離するような問題がなく、かつフィルムの弾性
が高いため圧力発生装置の駆動に対する反力が小さいた
め、該圧力発生装置の発生する振動を効率よくインク室
内のインクに伝達することができるから応答性よく充分
なインク量を吐出することができるという効果を有す
る。さらに、圧力板と圧力発生装置とを接合する接着剤
が、該圧力板のR部によってフィルム上にはみ出すこと
なく保持することができるという効果を有する。また、
本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、複数のノ
ズル開口部と、ノズル開口部に対応するインク室と、イ
ンク室内のインクを加圧する加圧方向に伸縮自在の圧力
発生装置と、圧力発生装置とインク室を隔離するフィル
ムと、圧力発生装置に対応してフィルム上に配設された
圧力板とを備えたインクジェットヘッドの製造方法にお
いて、加熱溶融した樹脂を、圧力板に対応する位置に溝
加工が施されたマスター上に供給する工程と、マスター
の樹脂が配置された側からフィルムの厚さ分だけ間隔を
あけて該樹脂をプレートで加圧する工程とを有すること
により、従来の樹脂成形方法である機械加工、射出成
形、エッチング等で行うことが困難であった、厚みが5
μm以下の薄膜の樹脂フィルム上に、圧力板となる突起
を容易に精度よく形成することができるという効果を有
する。
【0034】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のインクジェットヘッドの主
要断面図。
【図2】本発明の実施例の、図1に示すPIフィルム3
0とPI圧力板31の製造方法の説明図。
【図3】本発明の他の実施例のPIフィルム30とPI
圧力板31の製造方法の説明図。
【図4】従来のインクジェットヘッドの主要断面図。
【図5】従来の他のインクジェットヘッドの主要断面
図。
【符号の説明】
10 ノズル形成部材 11 ノズル開口部 20 流路形成部材 21 インク室 22 共通流路 23 供給流路からインク室にインクを導く供給口 30 本発明におけるPIフィルム 31 本発明におけるPI圧力板 40 縦型積層圧電素子で構成された、圧力発生器 41 圧電素子の活性部 42 圧電素子の不活性部 50 固定基板 51 固定基板上の電極 52 共通電極 60 フレキシブルプリント基板 70 接着剤 80 ケース 130 ステンレス板にハーフエッチングして製造した
マスター 131 ステンレス板にハーフエッチングにより形成し
た溝 132 ホットプレス 230 ステンレス板に放電加工して製造したマスター 231 ステンレス板に放電加工により形成した溝 301 Ni電鋳のフィルム 302 ポリイミド樹脂のフィルム 311 Ni電鋳の圧力板 312 ステンレス箔の圧力板

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のノズル開口部と、ノズル開口部に
    対応するインク室と、前記インク室内のインクを加圧す
    る加圧方向に伸縮自在の圧力発生装置と、前記圧力発生
    装置とインク室を隔離するフィルムと、前記圧力発生装
    置に対応して前記フィルム上に配設された圧力板とを備
    えたインクジェットヘッドにおいて、 前記圧力板は、前記圧力発生装置と接合する面の端部に
    おいてR部を有しており、且つ前記フィルムと同一の樹
    脂材で一体に形成されていることを特徴とするインクジ
    ェットヘッド。
  2. 【請求項2】 複数のノズル開口部と、ノズル開口部に
    対応するインク室と、前記インク室内のインクを加圧す
    る加圧方向に伸縮自在の圧力発生装置と、前記圧力発生
    装置とインク室を隔離するフィルムと、前記圧力発生装
    置に対応して前記フィルム上に配設された圧力板とを備
    えたインクジェットヘッドの製造方法において、 加熱溶融した樹脂を、圧力板に対応する位置に溝加工が
    施されたマスター上に供給する工程と、 前記マスターの樹脂が配置された側から前記フィルムの
    厚さ分だけ間隔をあけて該樹脂をプレートで加圧する工
    程とを有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。
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