JPH05220956A - インクジェット記録ヘッド - Google Patents
インクジェット記録ヘッドInfo
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- JPH05220956A JPH05220956A JP2512692A JP2512692A JPH05220956A JP H05220956 A JPH05220956 A JP H05220956A JP 2512692 A JP2512692 A JP 2512692A JP 2512692 A JP2512692 A JP 2512692A JP H05220956 A JPH05220956 A JP H05220956A
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Abstract
性のあるインクジェットヘッドを提供する。 【構成】 一体の積層型圧電素子を保持基板2に接合
後、切断加工を施し、複数の圧電素子1と成し、端面平
坦度を出した圧電素子ユニットを作る。さらに圧電素子
ユニットと、これを固定する固定板3とを常温近傍で硬
化させることにより固定板3と圧電素子1の先端の平坦
性を良好なものとし、圧力壁5aとの接合において圧力
壁5aに余計な応力を与えないで接合させる。また、接
合時に仮止め接合手段をとることにより組立冶具の保持
時間を短縮し量産性を上げる。
Description
録を行うインクジェット記録ヘッドの構造及び製造に関
する。
の変位方向に圧力壁を変位させて圧力室内のインクを加
圧し該圧力室に連通するノズルよりインク滴を噴射する
インクジェット記録ヘッドは、特公平2−52625号
に示されている。図7は、その構造の概略を示す図であ
る。図7に示すようにインク吐出口101を有するノズ
ルプレート102を接合した流路基板103に圧力壁1
04を形成する圧力プレートを接合し、各圧力室に位置
する部分に圧電素子105の長手方向先端に配設された
脚部106を粘弾性部材107で連結させる。図8は、
脚部106と粘弾性部材107の部分の部分拡大断面図
である。圧電素子105は、1素子づつ固定板108に
よって位置決めされて接合され、更にその上の回路基板
109により電気的配線がなされている。
子105が1素子づつ固定される構造の為、その接合に
かかる手間が大きいといった問題がある。第2には、接
合時の接合圧力のばらつきにより圧力壁104にかかる
子圧も各々ばらつくことになり、従って圧力壁104に
かかる応力、たわみ量もばらつく為、ヘッドの吐出特性
に影響を与えることになる。第3には、圧電素子105
と圧力壁104との間に脚部106を有する為、脚部1
06と圧電素子105との接合に手間がかかる上、その
脚部106が持つ容積が隣の脚部106と干渉しない為
にも圧電素子105の配列間隔はあまり小さく出来ずヘ
ッドの小型化に限界が生じるといった問題がある。第4
には、ヘッド小型化の為に、例えばノズル配列を小さく
し、圧電素子105の変位を大きくとると云う手段をと
るような場合、圧力壁104に生じる応力は大きくな
る。更にそこに圧力壁104に圧電素子105を組み付
けるときの子圧による余計な応力が加わると、圧力壁1
04の応力限界を越える恐れが生じるといった問題があ
る。
題に鑑みなされたもので、その目的とするところは、圧
力壁と圧電素子の結合を容易かつ量産性を有するものと
し、高密度のノズル配列でも安定で、ばらつきが少な
い、安定した吐出特性と信頼性のあるインクジェットヘ
ッドを提供することにある。
体の圧電素子をセラミック等からなる保持基板に接合後
切断加工し、初期の圧電素子先端の平坦度を保ちつつ1
本ずつの振動子形状になるようにし、その圧電素子ユニ
ットを固定板にとりつけることにより圧電素子を1本ず
つ接合しなくてもよい構造とさせる。また、脚部を設け
ず圧力壁に一体形成され、かつ圧電素子形状より小さい
形状に形成された突起部とを直接接合する構成とする。
の接合を常温硬化可能な接着剤にて接合し、材質の違い
による熱膨張差を抑え、固定板と圧電素子上端面の平坦
度を保ち、圧力壁との接合時に余分な子圧がかからない
ようにせしめる。また、常温硬化接着剤による接合の際
に、速硬化型の仮止め接着剤を併用することにより製造
時の冶具の保持時間を短縮し量産性を高める。
クジェット記録ヘッドの概略構成を示す断面図であ
る。、図3は、図2のA−A’断面図、図4は図2のB
−B’断面図である。以下図2〜図4を基に構成を説明
する。
子1を保持する保持基板であり、保持基板2上では、各
圧電素子1を駆動する為の信号電極パターン2aが各圧
電素子1に導通している。これは、セラミックあるいは
ガラエポ基板等の保持基板2となる電極パターンを設け
た基板材に一体の積層型圧電素子を接着剤等で接合し、
基板材の一定深さまで、所定の幅wにダイシング等で溝
を切ることにより製造される。
給する為の共通電極11が設けられている。この一体と
なった圧電素子1と保持基板2は、金属あるいは樹脂あ
るいはセラミック等の材料で形成された固定板3に固定
されている。圧電素子1の先端側には、インク流路ユニ
ット12が接合部材4を介し接合される。インクユニッ
ト12はノズル部10を持つノズルプレート7、圧力室
8、圧力室8からノズル10に連通する連通孔9、イン
ク供給溜13、前記部分を構成する為の肉部6、圧力室
8に圧力を付加する圧力壁5a、5bから成っている。
圧力壁5aは、圧電素子1の発生力を受ける部分で圧電
素子1と接合部材4aで接合され、圧力壁5aの部分は
回りの殻部分の圧力壁5bより厚く突起状に形成されて
いる。圧力壁5bの部分は圧電素子1の変位を受けて梁
状にたわむことができる。圧力壁5a、5bは圧力プレ
ート5に包含され、圧力プレート5は固定板3とともに
接合部材4で接合されている。圧力プレート5の製造方
法としては、金属電鋳による形成や、金属エッチング、
プラスチックフィルムあるいは金属箔と感光性樹脂等の
組合せで製造することができる。
持基板2の一体物と固定板3を組み込む概略を示すもの
であるが、圧力壁5bの部分は圧電素子1の変位により
曲げ応力が発生する為、疲労破壊が発生しやすく、たわ
みを組立時に与えることが許されない。従って、組立時
には、圧電素子1の先端1aと固定板3の上面3aの平
坦性が、またインク流路側では圧力プレート5の平坦性
が要求される。
固定板3と圧電素子1及び保持基板2との接合部は、圧
電素子1の変位による保持基板2の振動を抑える為に保
持基板2と固定板3の隙間21で確実に接合されねばな
らない。また、本実施例の構造では図3に示すダミーの
圧電素子部14(インク吐出用としての機能をもたせ
ず、構造体の一部として配設したもの)を設けてあり、
このダミーの圧電素子14と固定板3の隙間22で接合
することも効果的である。これらの接合には、接着剤に
よる接合が確実であり、適度な粘性の接着剤を図1にお
けるA部やB部に置くだけで隙間21、22に浸透し必
要箇所全面にいきわたるよう隙間21、22は適度な寸
法に設定されている。逆に接着剤を付けてはならない箇
所は、予め隙間21、22以上に広げておくことで接着
剤の浸透を防ぐことができる。本実施例では、固定板3
の材質はエポキシ系樹脂、保持基板2の材質として快削
性セラミクス、接着剤として粘土500mPasのエポ
キシ系一液接着剤を使用したが、浸透性は良好であっ
た。ところで、前述したエポキシ系接着剤の硬化時間は
常温で24〜48時間、100゜Cで30分〜1時間で
ある。固定板3と圧電素子1および保持基板2の接合時
には接合用冶具を用いるが、量産性の点から冶具の保持
時間を極力短くしたい。従って、100゜Cで加熱硬化
をしたいところではあるが、加熱硬化の場合、圧電素子
1や保持基板2や固定板3の材質、形状が異なる為に、
熱膨張差によって圧電素子1の先端1aと固定板3の上
面3aの平坦性がそこなわれるという問題が生じる。そ
こで、常温硬化をさせながらかつ冶具の保持時間を短く
する為に仮止めの接着剤を併用させた。図1に示す23
の部分は仮止め接着剤である。本実施例においては、前
述のエポキシ一液接着剤を注入後、仮止め接着剤として
アクリル系UV接着剤を23の部分に盛り、UV照射を
30秒施した。その直後に冶具を解放し、圧電素子1の
先端1aと固定板3の上面3aの平坦性を測定し、本接
着剤であるエポキシ一液接着剤の硬化までの間その平坦
性の変化をチェックしたが、変化は測定誤差も含め1μ
m以内であった。本実施例では、エポキシ一液接着剤を
用いたが、UV嫌気性接着剤を用いても同様用の効果が
ある。
ジェット記録ヘッドは、積層型圧電素子を保持する保持
基板と、保持基板を固定する固定板との接合を接着剤で
行うことにより、保持基板の固定に必要な全面にわたっ
て確実に接合でき、さらに接着剤を常温硬化させること
により圧電素子上端面と固定板上面との平坦性を良好に
させ、圧力壁への余計な応力の発生を防ぎ安定した吐出
特性のヘッドを供給することができる。またUV系接着
剤等の仮止め接着剤を併用することにより常温硬化時間
の長い本接着剤でも冶具の保持時間を短縮することがで
きる為、少ない冶具数で量産可能であり、製造コストの
低減にもつながる。また圧電素子の加工を保持基板接合
後に行う為、圧電素子の端面平坦度も向上し、圧電素子
の固定板への組み付け工数も低減される。さらに圧電素
子と圧力壁との結合を直接接合材で接合することにより
ヘッドの高密度化にも対応できる。以上のように本発明
によれば、高密度化された形状のヘッドに対しても安定
した、ばらつきの少ない、信頼性の高い圧力壁と圧電素
子の接合できる圧電素子構造体を提供することができ
る。これは当然のことながら安定した吐出特性と信頼性
のあるインクジェットヘッドを提供することになる。
を示す図。
図。
図。
部分断面図。
上端面 2 ・・・・・・・ 保持基板 2a ・・・・・・・ 信号電極パターン 3 ・・・・・・・ 固定板 3 ・・・・・・・ 固定板の上面 4 ・・・・・・・ 固定板と圧力プレ
ートとの接合部材 4a ・・・・・・・ 圧力室と圧力壁と
の接合部材 5 ・・・・・・・ 圧力プレート 5a、5b ・・・・・・・ 圧力壁 6 ・・・・・・・ 流路肉部 7 ・・・・・・・ ノズルプレート 8 ・・・・・・・ 圧力室 9 ・・・・・・・ 連通孔 10 ・・・・・・・ ノズル 11 ・・・・・・・ 共通電極パターン 12 ・・・・・・・ インク流路ユニッ
ト 13 ・・・・・・・ インク供給溜 14 ・・・・・・・ ダミー圧電素子 21 ・・・・・・・ 保持基板と固定板
との隙間 22 ・・・・・・・ ダミー圧電素子と
固定板との隙間 23 ・・・・・・・ 仮止め接着部
Claims (5)
- 【請求項1】 圧電素子の変位を利用してその変位方向
に配設された圧力室の圧力壁を変位させて前記圧力室内
のインクを加圧し、前記圧力室に連通するノズルにより
インク滴を噴射するインクジェット記録ヘッドにおい
て、前記圧電素子及び前記圧電素子を保持する保持基板
とからなる圧電素子ユニットと、前記圧電素子および前
記保持基板を包含し前記圧力室を1つまたは複数含むイ
ンク流路基板と接合されている固定板とを有し、前記圧
電素子ユニットと、前記固定板とを接着剤で接合するこ
とを特徴とするインクジェット記録ヘッド。 - 【請求項2】 前記圧電素子ユニットと固定板とを接合
する接着剤を10゜C乃至40゜Cの範囲で硬化させる
ことを特徴とする請求項1記載のインクジェット記録ヘ
ッド。 - 【請求項3】 前記圧電素子ユニットと固定板とを接合
する接着剤として、本接着剤と仮固定の為の仮止め接着
剤とを併用することを特徴とする請求項1記載のインク
ジェット記録ヘッド。 - 【請求項4】 前記圧電素子ユニットが、保持基板と圧
電セラミックとを接合後に1振動子ずつに形成されるよ
うにかつ各振動子が一体保持されるように加工されてい
ることを特徴とする請求項1記載のインクジェット記録
ヘッド。 - 【請求項5】 前記圧力壁は、前記圧電素子の変位を受
ける受け部分と変位によりたわむ殻部分から成り、前記
受け部分が殻部分より厚く形成された突起状の形状を成
し、前記受け部分と前記圧電素子先端部と直接接合材に
て接合されていることを特徴とする請求項1記載のイン
クジェット記録ヘッド。
Priority Applications (11)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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EP92121977A EP0550030B1 (en) | 1991-12-26 | 1992-12-24 | Ink jet recording head and process for forming same |
SG1996008561A SG49270A1 (en) | 1991-12-26 | 1992-12-24 | Ink jet recording head and process for forming same |
DE69233523T DE69233523T2 (de) | 1991-12-26 | 1992-12-24 | Tintenstrahldruckkopf |
DE69224975T DE69224975T2 (de) | 1991-12-26 | 1992-12-24 | Tintenstrahldruckkopf und sein Herstellungsverfahren |
EP97108517A EP0795404B1 (en) | 1991-12-26 | 1992-12-24 | Ink jet recording head |
US07/997,571 US5517225A (en) | 1991-12-26 | 1992-12-28 | Ink jet recording head |
US08/471,230 US5630274A (en) | 1991-12-26 | 1995-06-06 | Method of making an ink jet recording head |
US08/469,504 US5764257A (en) | 1991-12-26 | 1995-06-06 | Ink jet recording head |
US09/070,766 US6286942B1 (en) | 1991-12-26 | 1998-05-01 | Ink jet recording head with mechanism for positioning head components |
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- 1992-02-12 JP JP2512692A patent/JP3262134B2/ja not_active Expired - Lifetime
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