JP3503661B2 - インクジェット式記録ヘッド、及びその振動板の製造方法 - Google Patents

インクジェット式記録ヘッド、及びその振動板の製造方法

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JP3503661B2 JP1755395A JP1755395A JP3503661B2 JP 3503661 B2 JP3503661 B2 JP 3503661B2 JP 1755395 A JP1755395 A JP 1755395A JP 1755395 A JP1755395 A JP 1755395A JP 3503661 B2 JP3503661 B2 JP 3503661B2
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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、縦振動モードの圧電振
動子を駆動源とするインクジェット式記録ヘッド、より
詳細には圧電振動子の伸縮を受けて圧力発生室を収縮、
膨張させる振動板の構造と、その製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】記録ヘッドの記録密度の向上を図るため
にノズル開口列のピッチが小さくなる傾向にあり、この
ためシリコン単結晶のウエハーを異方性エッチングし、
これに他の方法で製作されたノズルプレートや振動板を
接着剤で固定して流路ユニットを構成し、これに圧電振
動子の変位を伝達して圧力発生室に圧力を発生させ、こ
の圧力によりインク滴をノズル開口から吐出させるよう
に構成されている。
【0003】このように圧力発生室の配列密度が大きく
なると、圧力発生室の幅が極めて小さくなるるため、圧
力発生室の長手方向全体を効率的に変形させる必要上、
弾性変形可能な板材に圧力発生室の長手方向に延びる凸
部、いわゆるアイランド部を形成し、このアイランド部
を介して圧電振動子の変位を振動板に伝達している。
【0004】このような振動板としては、金属の薄板の
一方の表面に、浸漬法、ロールコート法、スプレー法等
により高分子材料の層を形成し、金属の薄板をエッチン
グしてアイランド部を形成するとともに、エッチングに
より露出した高分子材料層をダイヤフラム部としたもの
が提案されている(WO93/25390号)。
【0005】しかしながら、造膜法により形成された高
分子材料層をダイヤフラム部とする関係上、ダイヤフラ
ム部にピンホールが発生しやすく、圧力発生室のインク
の漏れ出しの虞や、また強度が低く破損の虞を抱えてい
る。このような問題を解消するために、高分子材料層を
厚めに造膜することも考えられるが、ダイヤフラム部の
剛性が高くなって吐出効率が低下するという新たな問題
が発生する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題に鑑みてなされたものであって、その目的とするとこ
ろは振動板のピンホールを皆無にするとともに、耐久性
と信頼性を備えたインクジェット式記録ヘッドを提供す
ることである。
【0007】
【課題を解決するための手段】このような問題を解消す
るために本発明においては、ノズル開口が穿設されたノ
ズルプレートと、圧力発生室、インク供給口、及び共通
のインク室を形成するスペーサと、及び前記圧力発生室
に対向するアイランド部を備えた振動板とを接合して形
成された流路ユニットと、前記アイランド部に当接して
インク滴を吐出させる縦振動モードの圧電振動子とから
なるインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記振動板
が、金属薄板を接着剤により高分子延伸フィルムに接合
した板材からなり、前記金属薄板をエッチングして前記
アイランド部が形成され、かつ前記アイランド部以外の
領域も前記接着剤により被覆されている。
【0008】
【作用】フィルムヘの加工時に圧延を受けている高分子
延伸フィルムをダイヤフラム部として使用できるため、
ダイヤフラム部のピンホールが皆無となり、信頼性が向
上する。
【0009】
【実施例】そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例
に基づいて説明する。図1、図2は、それぞれ本発明の
インクジェット式記録ヘッドの一実施例を示すものであ
って、図中符号1は、ノズル開口2、2、2‥‥が穿設
されたノズルプレート、3は、圧力発生室4、4、4、
インク供給口5、5、5‥‥、及びリザーバ6を区画す
るスペーサ、7は、本発明が特徴とする振動板で、これ
らノズルプレート1、及び振動板7は、スペーサ部材3
の両面を封止するように接着剤により接合されて流路ユ
ニットを構成している。
【0010】振動板7は、高分子延伸フィルム8の表面
に接着剤21を介して積層された金属薄板20をエッチ
ングして形成された、圧力発生室4の幅方向の中心領域
に、圧力発生室4の長手方向に延びるアイランド部9を
備え、このアイランド部9を介して後述する圧電振動子
11により変位を受けるようになっている。
【0011】図中符号10は、縦振動モードを有する複
数の圧電振動子11、11を固定板12に固定して構成
された振動子ユニットで、基台13に形成された振動子
ユニット収容孔14に収容され、先端を振動板7のアイ
ランド部9に当接するように位置決めされて固定板12
を介して基台13に固定されている。
【0012】基台13には、図示しないインクタンクに
接続するインク供給管15が設けられており、インク供
給管15は、その先端を振動板7のインク供給口32を
介してスペーサ3により構成された共通のインク室6に
連通されている。なお、図中符号16は、ノズルプレー
ト1、スペーサ3、及び振動板7により構成される流路
ユニットと基台13とを固定する枠体であり、また符号
17は、ヘッドをキャリッジに固定する基板をそれぞれ
示す。
【0013】図3、図4は、前述の振動板7の一実施例
を示すものであって、図3は、複数個の振動板7、7、
7‥‥を1枚のラミネート材に一括して作り付けた状態
を、また図4は、ラミネート材から切り離された1つの
振動板を示すものである。
【0014】次ぎに、上述した振動板の製造方法を図5
に基づいて説明する。インクに対して耐久性を備えた厚
さ30μmの金属薄板20、例えばステンレス鋼の一方
の面に接着剤21を塗布し、接着剤をプレ乾燥させた後
に厚さ4μm程度の高分子延伸フィルム22、例えばポ
リフェニレンサルフアイド(PPS)樹脂の延伸フィル
ムを接着してラミネート材を構成する(図5(I))。
【0015】このラミネート材を所要のサイズに切断し
て大判を切り出し、エッチングパターン露光時の基準と
なる孔24、24と、プレスにセットする時の位置決め
用の基準孔25、26、27、28と、大判から切断さ
れた単独の振動板7としての位置決め用の基準孔30、
31と、インク供給口となる孔32等の通孔33を予め
プレス加工により穿設しておく(図5(II))。
【0016】ついでラミネート材の金属薄板20が表面
となるようにガラス基板Bにセットし、端部がガラス基
板Bの表面に及ぶように金属薄板20の表面に感光性樹
脂フィルムFを貼り付け、ラミネート材全体をフィルム
Fでもってガラス基板Bに固定する。
【0017】このような工程を採ることにより、感光性
樹脂フィルムFの密着工程とワークのガラス基板Bへの
固定とを1つの工程で済ませることが可能となる。また
プレス加工により予めラミネート材に穴が形成されてい
るため、この穴の端面をエッチング液から保護する必要
があるが、液体フォトレジストに比較してエッチング液
に対する保護能力の高い樹脂フィルムの使用により、エ
ッチング時の穴の変形を確実に防止することができる。
【0018】この状態で、エッチングすべきパターンを
形成したマスクを、基準孔24、24を用いて位置決め
して感光性樹脂フィルムFを露光する。これにより、プ
レス加工により正確に穿設された基準孔24、24に対
して可及的に小さな相対誤差でエッチング用の窓W、W
が形成されることになる(図5(III))。
【0019】ついで、この窓W、Wを用いて金属薄板を
エッチングすることにより、金属薄板が除去されて接着
剤21が露出して、ダイヤフラム部となる領域D、Dに
囲まれたアイランド部9が形成されることになる(図5
(IV))。
【0020】図3は、エッチング終了後の大判の構造を
示すものであって、この実施例のおいては、上述のエッ
チング工程で、アイランド部9、9の形成に合わせて各
振動板7、7、7の周囲の金属薄板20を貫通するよう
にエッチングして、高分子延伸フィルム22だけの溝3
4が形成されており、各振動板7、7、7‥‥は、高分
子延伸フィルム22を介して接続されている。
【0021】エッチングが終了した段階で、ラミネート
材をガラス基板Bから取り外し、大判としての位置決め
用の基準孔25、26、27、28ををプレスの位置決
めピンに挿入し、各振動板7、7、7‥‥を溝34で切
断して、個々の振動板7、7、7に切分ける。このよう
に切断領域の金属薄板がエッチングにより除去されてい
るため、高分子延伸フィルム22を切断するだけでよい
から、プレスのダイの寿命が延長されることになる。
【0022】図4は、切断された振動板7を示すもので
あって、振動ユニットが当接する領域、つまり図中符号
9、9、40、40で示す領域は、金属薄板20がエッ
チングにより除去され、接着剤21が露出する掘状の領
域により囲まれていて、振動ユニットが当接しない領域
と電気的に絶縁されているため、圧電振動子11の先端
やまたダミーの圧電振動子の電極からの電流の流れ出し
を防止して、電蝕による振動板を破損を防止することが
できる。なお、図中符号41は、流路3内に存在するイ
ンク溜り部のインクの振動を吸収するための窓で、ラミ
ネート材の金属薄板20だけをエッチングして、高分子
延伸性フィルム22と接着剤との層だけとして形成され
ている。
【0023】図6は、上述の振動板の断面構造を示すも
のであって、高分子延伸性フィルム8の表面に接着剤2
1の層を介してアイランド部9が固定されており、その
周囲には接着剤21が表面に露出した高分子延伸フィル
ム8からなるダイヤフラム部が形成されている。
【0024】このようにアイランド部9が接着剤21の
層を介して高分子延伸フィルム8に固定されているた
め、アイランド部9先端での応力が接着剤21により拡
散され、高分子延伸フィルムへの応力集中が緩和される
ばかりでなく、表面の接着剤21が一種のシール材とな
って万一、高分子延伸性フィルム8に傷や欠陥が存在し
たとしても、インクの漏れ出しを防止することができ
る。
【0025】一般的に延伸性フィルムは、その製造工程
上、ピンホール等の欠陥が存在すると、製造工程で破断
するため、製品に仕上げることができない。このため、
十分に吟味された材料を延伸したフィルムにあっては、
厚みが数μm程度と極めて薄くなっても、ピンホール等
の欠陥がほとんど皆無で、信頼性が極めて高い材料であ
る。このため、溶剤キャステング法等により金属薄板に
高分子フィルムの層を形成する従来法に比較して極めて
信頼性の高い製品を提供することができる。
【0026】なお、上述の実施例のおいては、金属薄板
としてステンレス鋼を用いているが、エッチングが可能
で、しかも接着性の高い他の金属、例えば銅、ニッケ
ル、鉄、ステンレス、シリコンの薄板を用いることがで
きる。
【0027】また、高分子延伸フィルムとしてポリフェ
ニレンサルフアイド(PPS)樹脂を用いているが、延
伸可能な他の高分子材料、例えば、ポリイミド(PI)
樹脂、ポリエーテルイミド(PEI)樹脂、ボリアミド
イミド(PAI)樹脂、ポリバラバン酸(PPA)樹
脂、ボリサルホン(PSF)樹脂、ポリエーテルサルホ
ン(PES)樹脂樹脂、ポリエーテルケトン(PEK)
樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂、
ポリオレフィン(APO)樹脂、ポリエチレンナフタレ
ート(PEN)樹脂、アラミド樹脂、ポリプロピレン樹
脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリカーネート樹脂等を用い
ることもできる。
【0028】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
欠陥が無く、かつ耐久性の高い高分子延伸性フィルムを
振動板として使用することができ、また表面の接着剤に
より応力集中の緩和と、フィルムの微小な亀裂の封止を
行うことができて、信頼性の高い記録ヘッドを実現する
ことができる。また、ラミネート材の段階でプレスによ
る穿設が可能なため、位置決め基準用の孔を高い位置精
度で穿設しておくことができて、組み立て精度の向上を
図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のインクジェット式記録ヘッドの一実施
例を示す組み立て斜視図である。
【図2】本発明のインクジェット式記録ヘッドの一実施
例を示す断面図である。
【図3】本発明のインクジェット式記録ヘッドに使用す
る振動板を、同一のラミネート材に複数形成した状態を
示す図である。
【図4】同上振動板を拡大して示す図である。
【図5】図(I)乃至(IV)は、それぞれ同上振動板の
製造工程を示す図である。
【図6】同上振動板の断面構造を、アイランド部近傍を
拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
1 ノズルプレート 3 スペーサ 4 圧力発生室 5 インク供給口 6 共通のインク室 7 振動板 8 高分子延伸フィルム 9 アイランド部 10 圧電振動ユニット 11 圧電振動子 21 接着剤 22 高分子延伸フィルム 24 露光マスクセット用の位置決め用基準孔 25〜28 プレスセット時の位置決め用基準孔 30、31 組立時の 34 プレス切断用の溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−91871(JP,A) 特開 平6−8429(JP,A) 特開 平5−261920(JP,A) 特開 平5−177837(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/16 B41J 2/045 B41J 2/055

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ノズル開口が穿設されたノズルプレート
    と、圧力発生室、インク供給口、及び共通のインク室を
    形成するスペーサと、及び前記圧力発生室に対向するア
    イランド部を備えた振動板とを接合して形成された流路
    ユニットと、 前記アイランド部に当接してインク滴を吐出させる縦振
    動モードの圧電振動子とからなるインクジェット式記録
    ヘッドにおいて、 前記振動板が、金属薄板を接着剤により高分子延伸フィ
    ルムに接合した板材からなり、前記金属薄板をエッチン
    グして前記アイランド部が形成され、かつ前記アイラン
    ド部以外の領域も前記接着剤により被覆されているイン
    クジェット式記録ヘッド。
  2. 【請求項2】 前記振動板が、プレス加工により穿設さ
    れた位置決め用基準孔を有する請求項1のインクジェッ
    ト式記録ヘッド。
  3. 【請求項3】 前記振動板の前記圧電振動子に当接する
    領域と、前記圧電振動子の非当接領域とが前記高分子延
    伸フィルム及び前記接着剤を介してのみ接続されている
    請求項1のインクジェット式記録ヘッド。
  4. 【請求項4】 前記金属薄板がステンレス鋼であり、ま
    た前記高分子延伸フィルムがポリフェニレンサルフアイ
    ド樹脂である請求項1のインクジェット式記録ヘッド。
  5. 【請求項5】 前記振動板の外周領域に高分子延伸フィ
    ルムが露出している請求項1のインクジェット式記録ヘ
    ッド。
  6. 【請求項6】 金属薄板と高分子延伸フィルムとを接着
    剤により接合してラミネート材を形成する工程と、 位置決め用の基準孔をプレス加工により穿設する工程
    と、 前記ラミネート材を感光性樹脂フィルムにより基台に固
    定して、アイランド部等の所要のエッチングパターンを
    形成する工程と、 前記金属薄板を貫通するまでエッチングする工程と からなるインクジェット式記録ヘッドの振動板の製造方
    法。
  7. 【請求項7】 金属薄板と高分子延伸フィルムとを接着
    剤により接合してラミネート材を形成する工程と、 位置決め用の基準孔をプレス加工により穿設する工程
    と、 前記ラミネート材を感光性樹脂膜により基台に固定し
    て、複数の振動板のパターン、及び前記各振動板の周囲
    に前記金属薄板を貫通する溝を形成するためのエッチン
    グパターンを露光する工程と、 前記エッチングパターンに基づいて前記金属薄板を貫通
    するまでエッチングする工程と、 からなるインクジェット式記録ヘッドの振動板の製造方
    法。
  8. 【請求項8】 前記溝をプレスにより前記ラミネート材
    から切断して各振動板を切り出す工程を備える請求項7
    のインクジェット式記録ヘッドの振動板の製造方法。
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