JP2002001944A - Ink jet head of shearing mold type - Google Patents
Ink jet head of shearing mold typeInfo
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- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、高速記録に適して
かつ量産に有利な剪断モード型インクジェットヘッドに
関する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a shear mode ink jet head suitable for high-speed recording and advantageous for mass production.
【0002】[0002]
【従来の技術】ドロップ・オン・デマンド型のインクジ
ェット方式の印字装置の1つとして、特開昭63−25
2750号、特開平6−234212〜234216号
等に記載の剪断モード型のものが、小型化や高速化に有
利であるとして知られている。2. Description of the Related Art Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-25 / 1988 discloses one type of a drop-on-demand type ink jet printing apparatus.
No. 2,750, JP-A-6-234212, JP-A-6-234216, and the like are known to be advantageous for miniaturization and high-speed operation.
【0003】これは、圧電性セラミックに形成されたイ
ンクチャネルの隔壁の圧電厚みすべり変形を利用して、
まずインクチャネル容積を拡大するような圧力を掛け
て、インクをチャネル内に補給し、続いてチャネル容積
を縮小する様な圧力を掛けてノズルからインク滴を吐出
させるものである。[0003] This is achieved by utilizing a piezoelectric thickness-shear deformation of a partition wall of an ink channel formed in a piezoelectric ceramic.
First, a pressure is applied to expand the ink channel volume to supply ink into the channel, and then a pressure is applied to reduce the channel volume to eject ink droplets from the nozzles.
【0004】この際、インクを吐出するために掛けた圧
力が、インクを吐出した後も残留して振動するため、ノ
ズル内のインク圧力が変動し、インクメニスカスが振動
する。この振動は数回繰り返されると、次第に減衰して
次の吐出が可能となる。At this time, since the pressure applied to discharge the ink remains and vibrates even after the ink is discharged, the ink pressure in the nozzle fluctuates, and the ink meniscus vibrates. When this vibration is repeated several times, it gradually attenuates and the next ejection becomes possible.
【0005】ところが一つのインクチャネルからインク
を吐出すると、隣接するインクチャネルにも吐出圧力が
伝わって非吐出ノズルでもインクメニスカスが振動する
ため、記録の高速化に制限が有る。However, when ink is ejected from one ink channel, the ejection pressure is also transmitted to the adjacent ink channel and the ink meniscus oscillates even in a non-ejection nozzle, so that there is a limit to the speeding up of recording.
【0006】記録速度を高めるために、特開平7−13
2596号や特開平7−214778号に記載されるよ
うなインクチャネルに隣接して交互に形成される空気室
(エアチャネル)を設けることが知られている。In order to increase the recording speed, Japanese Patent Application Laid-Open No.
It is known to provide air chambers (air channels) alternately formed adjacent to ink channels as described in JP-A No. 2596 and JP-A-7-214778.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】採用するインクの物性
や吐出制御のやり方によって、インクチャネルとエアチ
ャネルは様々な形態の溝形状、長さ及び容積が採用でき
るが、エアチャネルにはインクが漏れないようにインク
チャネルに対して密閉し、インクチャネルのみにインク
を供給する必要から、エアチャネルとインクチャネルの
長さがほぼ同じ又はエアチャネルの方が長い場合、図1
に示す様にインクチャネル部分のみにインク供給口を設
けたカバープレートでインクチャネルに対して密閉する
必要が生じる。The ink channel and the air channel can adopt various shapes, lengths, and volumes of the ink channel and the air channel depending on the physical properties of the ink used and the manner of controlling the ejection, but ink leaks into the air channel. When the air channel and the ink channel are almost the same length or the air channel is longer, it is necessary to seal the ink channel so that no ink is supplied and supply ink only to the ink channel.
As shown in (1), it is necessary to seal the ink channel with a cover plate provided with an ink supply port only in the ink channel portion.
【0008】図1において、1は圧電性セラミック基
板、2はノズルプレート、3はノズル、4はインクチャ
ネル、5は側壁、6はエアチャネル、7はカバープレー
ト、8はインク供給口である。In FIG. 1, 1 is a piezoelectric ceramic substrate, 2 is a nozzle plate, 3 is a nozzle, 4 is an ink channel, 5 is a side wall, 6 is an air channel, 7 is a cover plate, and 8 is an ink supply port.
【0009】圧電性セラミック基板1にはダイヤモンド
ブレード等により切削加工された、それぞれ同じ形状の
インクチャネル4及びエアチャネル6が平行に形成さ
れ、各チャネルの側面となる側壁5は矢印の方向に分極
されている。各チャネルの深さは圧電性セラミック基板
の一方の端面12に近づくにつれて徐々に浅くなって、
端面12近傍では浅溝10とされている。各チャネルの
内面には、その両側面の上半分に金属電極9がスパッタ
リング等によって形成されている。又、浅溝10の内面
には、その側面及び底面に金属電極11がスパッタリン
グ等によって形成されており、金属電極9と金属電極1
1は連通している。図ではインクチャネルとエアチャネ
ルの長さが同じ場合で示してある。An ink channel 4 and an air channel 6 each having the same shape and formed by cutting with a diamond blade or the like are formed in parallel on the piezoelectric ceramic substrate 1, and the side wall 5 serving as the side surface of each channel is polarized in the direction of the arrow. Have been. The depth of each channel gradually decreases as approaching one end face 12 of the piezoelectric ceramic substrate,
The shallow groove 10 is formed near the end face 12. On the inner surface of each channel, a metal electrode 9 is formed on the upper half of both side surfaces by sputtering or the like. On the inner surface of the shallow groove 10, a metal electrode 11 is formed on the side and bottom surfaces thereof by sputtering or the like.
1 is communicating. The drawing shows the case where the lengths of the ink channel and the air channel are the same.
【0010】前述のように、剪断モードタイプのインク
ジェットヘッドは圧電性セラミック基板1に形成された
インクチャネルの隔壁の圧電厚みすべり変形を利用する
ものであるので、カバープレート7は、変形に対する強
度等の理由でセラミック材料から形成されるのが好まし
く、研削又は切削加工等によって、インク供給口8が形
成される。そして、圧電性セラミック基板1のチャネル
が加工された面とカバープレート7とがエポキシ系接着
剤等を用いて接着され、上面がカバープレート7で覆わ
れてインクチャネル4及びエアチャネル6となる。As described above, since the shear mode ink jet head utilizes the piezoelectric shear deformation of the partition walls of the ink channels formed on the piezoelectric ceramic substrate 1, the cover plate 7 has strength against deformation and the like. Therefore, the ink supply port 8 is formed by grinding or cutting. Then, the surface of the piezoelectric ceramic substrate 1 where the channels are processed and the cover plate 7 are adhered using an epoxy-based adhesive or the like, and the upper surface is covered with the cover plate 7 to form the ink channel 4 and the air channel 6.
【0011】圧電性セラミック基板1及びカバープレー
ト7の端面に、各インクチャネル4の位置に対応する位
置にノズル3が設けられたノズルプレート2が接着され
る。ノズルプレートはPET等のポリアルキレンテレフ
タレート、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエー
テルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネー
ト、酢酸セルロース等のプラスチックによって形成され
る。The nozzle plate 2 provided with the nozzles 3 at the positions corresponding to the positions of the respective ink channels 4 is bonded to the end faces of the piezoelectric ceramic substrate 1 and the cover plate 7. The nozzle plate is formed of a plastic such as polyalkylene terephthalate such as PET, polyimide, polyether imide, polyether ketone, polyether sulfone, polycarbonate, or cellulose acetate.
【0012】実際にはカバープレートは1mmに満たな
い薄さであり、インクチャネルの幅も数μm〜数十μm
であって、インク供給口は大変微細な孔であることか
ら、セラミックの薄板にその様な加工を施すことは大変
困難であり、大量生産には支障が生ずる。In practice, the cover plate is thinner than 1 mm, and the width of the ink channel is several μm to several tens μm.
However, since the ink supply port is a very fine hole, it is very difficult to apply such a processing to a ceramic thin plate, which hinders mass production.
【0013】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、エアチャネルを有する剪断モー
ド型インクジェットヘッドの、エアチャネルのインクチ
ャネルに対しての密閉とインク供給を有為に行えるカバ
ープレートを提供し、かつ該インクジェットヘッドの量
産化を可能ならしめることにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to seal and supply ink to an ink channel of an air channel of a shear mode ink jet head having an air channel. Another object of the present invention is to provide a cover plate that can be easily manufactured and mass-produce the inkjet head.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、イ
ンクチャネルに併設されたエアチャネルを有し、インク
導入口用の穿孔を有するセラミック製矩形ブロックから
切り出されたカバープレートが貼合され、エアチャネル
がインクチャネルに対して密閉されて形成された剪断モ
ード型インクジェットヘッド、セラミック製矩形ブロッ
クのインク導入口用の穿孔が一面に微細スリット加工が
施された第1の矩形ブロックの該加工面と第2の矩形ブ
ロックの平滑面とを貼り合わせて形成されたものである
こと、エアチャネルがカバープレートの貼合によりイン
クチャネルに対して密閉された後、ノズルプレートが貼
合される面で切断される工程を経て形成されたこと、に
より達成される。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a cover plate cut out from a rectangular ceramic block having an air channel provided in parallel with an ink channel and having a hole for an ink inlet. A shear mode ink jet head in which an air channel is sealed with respect to an ink channel; and a first rectangular block in which a hole for an ink inlet of a ceramic rectangular block is finely slit on one surface. The surface to which the nozzle plate is bonded after the air channel is sealed with respect to the ink channel by bonding the cover plate, which is formed by bonding the surface and the smooth surface of the second rectangular block. This is achieved by being formed through the step of being cut by.
【0015】即ち本発明者は、薄板へのインク導入口の
穿孔加工は困難で精度の向上が難しいところ、厚みの有
るブロックで予めインク導入口を形成してスライスによ
りカバープレートを切り出すことにより、加工の困難さ
のみならず生産性をも改良できることを見出し本発明に
至ったものである。That is, the inventor of the present invention has found that it is difficult to improve the precision by piercing the ink introduction port on a thin plate. The inventors have found that not only the difficulty of processing but also the productivity can be improved, and the present invention has been accomplished.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】以下、具体的な製造の実施形態を
説明するが本発明はこれに限定されるものではない。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Specific embodiments of the production will be described below, but the present invention is not limited to these embodiments.
【0017】先ず、図2に示す様に、ダイシングソーや
ダイヤモンドブレード等を用いてスリット22が形成さ
れた第1の矩形ブロック21に第2の矩形ブロック2
3、23′をエポキシ系接着剤等を用いて合わせ面に隙
間が生じないように接着する。接着剤はディスペンサー
塗布、スクリーン塗布等により付与し加圧、加熱によっ
て接着し、はみ出した接着剤は研削、プラズマ処理等に
よって除去する様な方法を採用できる。更に、密閉性を
阻害しない位置にグルーガードを設けることもできる。
接着剤を均一に塗布するために合わせ面をUV処理、プ
ラズマ処理等で表面処理したり、プライマー層を形成し
たりしても良い。First, as shown in FIG. 2, a second rectangular block 21 is formed on a first rectangular block 21 in which a slit 22 is formed using a dicing saw or a diamond blade.
3, 23 'are bonded using an epoxy-based adhesive or the like so that no gap is formed on the mating surfaces. The adhesive may be applied by dispenser application, screen application, or the like, and adhered by pressing and heating, and the protruding adhesive may be removed by grinding, plasma treatment, or the like. Further, a glue guard may be provided at a position where the sealing performance is not hindered.
In order to apply the adhesive uniformly, the mating surface may be surface-treated by UV treatment, plasma treatment, or the like, or a primer layer may be formed.
【0018】次いで、図3に示す様に、ワイヤーソー等
によりスライスし、圧電性セラミック基板と貼合する側
の表面をラッピング処理等により平滑に仕上げ、ヘッド
2個分のカバープレート部材31を得る。Next, as shown in FIG. 3, the surface is sliced by a wire saw or the like, and the surface to be bonded to the piezoelectric ceramic substrate is smoothed by lapping or the like to obtain a cover plate member 31 for two heads. .
【0019】図4に、インクチャネル4及びエアチャネ
ル6が溝加工され、ノズル形成面42は切断されていな
い圧電性セラミック基板41に前記カバープレート部材
31を貼合する工程のモデル図を、インクチャネル部分
を断面として示す。図2におけるスリット22と矩形ブ
ロック同士の接着によって形成されたインク導入口用の
穿孔43はインクチャネルの浅溝10部分に、穿孔43
同士の隔壁はエアチャネルの浅溝をインクチャネルに対
して密閉する様に、カバープレート部材31は位置合わ
せされて、前記矩形ブロック同士の接着と同様にして貼
合が行われる。次いでA−A’線で示される切断位置で
切断されてノズル形成面42とし2個のヘッド部材を得
る。FIG. 4 is a model diagram showing a process of bonding the cover plate member 31 to a piezoelectric ceramic substrate 41 in which the ink channel 4 and the air channel 6 are grooved and the nozzle forming surface 42 is not cut. The channel portion is shown as a cross section. In FIG. 2, a perforation 43 for the ink inlet formed by bonding the slit 22 and the rectangular block to each other is formed in the shallow groove 10 of the ink channel.
The cover plate member 31 is aligned such that the shallow groove of the air channel is sealed with respect to the ink channel between the partition walls, and bonding is performed in the same manner as the bonding between the rectangular blocks. Next, it is cut at the cutting position indicated by the line AA 'to form the nozzle forming surface 42, and two head members are obtained.
【0020】ここではインク導入口用の穿孔を矩形ブロ
ック同士の張り合わせで形成したが、もちろん1個のブ
ロックに直接穿孔しても良い。また2個のみならず複数
個のヘッドを採取できる様な形態の圧電性セラミック基
板とカバープレート部材を貼合してから、切断によって
個々のヘッドを得ても良いし、予め個々のヘッド用のセ
ラミック基板として本発明に係るカバープレートを貼合
しても良い。Here, the perforations for the ink introduction port are formed by laminating rectangular blocks, but may be perforated directly in one block. Also, after bonding a piezoelectric ceramic substrate and a cover plate member in such a form that not only two but also a plurality of heads can be obtained, individual heads may be obtained by cutting, or individual heads may be obtained in advance. The cover plate according to the present invention may be bonded as a ceramic substrate.
【0021】[0021]
【発明の効果】本発明によれば、インクチャネルとエア
チャネルが確実に分離された剪断モード型インクジェッ
トヘッドの量産が可能となる。According to the present invention, it is possible to mass-produce a shear mode type ink jet head in which an ink channel and an air channel are reliably separated.
【図1】エアチャネルを有する剪断モード型インクジェ
ットヘッドの1構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing one configuration of a shear mode ink jet head having an air channel.
【図2】請求項2の発明に係るプロセスを説明するモデ
ル図である。FIG. 2 is a model diagram for explaining a process according to the invention of claim 2;
【図3】本発明に係るカバープレート部材の切り出しを
示すモデル図である。FIG. 3 is a model diagram showing cutout of a cover plate member according to the present invention.
【図4】圧電性セラミック基板とカバープレート部材と
の貼合を示すモデル図である。FIG. 4 is a model diagram showing bonding of a piezoelectric ceramic substrate and a cover plate member.
1 圧電性セラミック基板 2 ノズルプレート 3 ノズル 4 インクチャネル 5 側壁 6 エアチャネル 7 カバープレート 8 インク供給口 9、11 金属電極 10 浅溝 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piezoelectric ceramic substrate 2 Nozzle plate 3 Nozzle 4 Ink channel 5 Side wall 6 Air channel 7 Cover plate 8 Ink supply port 9, 11 Metal electrode 10 Shallow groove
Claims (3)
ルを有し、インク導入口用の穿孔を有するセラミック製
矩形ブロックから切り出されたカバープレートが貼合さ
れ、エアチャネルがインクチャネルに対して密閉されて
形成されたことを特徴とする剪断モード型インクジェッ
トヘッド。1. A cover plate cut out from a ceramic rectangular block having an air channel provided in parallel with an ink channel and having a hole for an ink introduction port is bonded, and the air channel is sealed with respect to the ink channel. A shear mode type ink jet head characterized by being formed by:
導入口用の穿孔が一面に微細スリット加工が施された第
1の矩形ブロックの該加工面と第2の矩形ブロックの平
滑面とを貼り合わせて形成されたものであることを特徴
とする請求項1に記載の剪断モード型インクジェットヘ
ッド。2. The ceramic rectangular block has a perforation for an ink inlet formed by laminating the processed surface of a first rectangular block having a fine slit formed on one surface and a smooth surface of a second rectangular block. The shear mode ink jet head according to claim 1, wherein the head is formed.
の貼合によりインクチャネルに対して密閉された後、ノ
ズルプレートが貼合される面で切断される工程を経て形
成されたことを特徴とする請求項1又は2に記載の剪断
モード型インクジェットヘッド。3. The method according to claim 3, wherein the air channel is sealed off from the ink channel by laminating the cover plate, and then is cut through a surface to which the nozzle plate is laminated. Item 3. The shear mode ink jet head according to item 1 or 2.
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