JP2002192718A - インクジェットヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バリの無い電極を低コストで形成でき、且つ
良好なインク吐出特性を保持できるインクジェットヘッ
ド及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 圧電セラミックからなる隔壁１８を所定
間隔で配置して、各隔壁１８間にチャンバ１７を画成し
た基板１６と、前記チャンバ１７に連通するノズル開口
２４が形成され前記基板１６の端面に接合されるノズル
プレート２３とを有し、前記隔壁１８の側面に設けられ
た電極１９に駆動電圧を印加することにより前記チャン
バ１７内のインクを前記ノズル開口２４から吐出するイ
ンクジェットヘッドにおいて、前記電極１９の前記ノズ
ルプレート２３側の端部が、前記基板１６の前記ノズル
プレート２３との接合面よりも内側に位置している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、プリン
タ、ファックスなどに適用されるインクジェット式記録
装置に搭載されるインクジェットヘッド及びその製造方
法に関する。

【０００２】

【従来技術】従来から、インクを吐出する複数のノズル
を有するインクジェットヘッドを用いて被記録媒体に文
字や画像を記録するインクジェット式記録装置が知られ
ている。かかるインクジェット式記録装置では、インク
ジェットヘッドのノズルが被記録媒体に対向するように
ヘッドホルダに設けられ、このヘッドホルダはキャリッ
ジに搭載され被記録媒体の搬送方向とは直交する方向に
走査されるようになっている。

【０００３】このようなインクジェットヘッドの一例の
分解概略を図７に、また、要部断面を図８に示す。図７
及び図８に示すように、圧電セラミックプレート１０１
には、複数の溝１０２が並設され、各溝１０２は、側壁
１０３で分離されている。各溝１０２の長手方向一端部
は圧電セラミックプレート１０１の一端面まで延設され
ており、他端部は、他端面までは延びておらず、深さが
徐々に浅くなっている。また、各溝１０２内の両側壁１
０３の開口側表面には、長手方向に亘って、駆動電界印
加用の電極１０５が形成されている。

【０００４】ここで、このような電極は、一般的に、圧
電セラミックプレートの電極が形成される領域以外にレ
ジストを塗布後、蒸着等によって形成される。その後、
レジストを除去（リフトオフ）することによって所定領
域に電極が形成される。また、電極を形成後、圧電セラ
ミックプレートは、溝の開口側端部近傍で所定の長さに
切断される。

【０００５】また、圧電セラミックプレート１０１の溝
１０２の開口側には、カバープレート１０７が接着剤１
０９Ａを介して接合され、さらに、溝１０２の浅くなっ
た他端部側が接着剤１０９Ｂによって封止されている。
カバープレート１０７には、各溝１０２と連通する凹部
となるインク室１１１と、このインク室１１１の底部か
ら溝１０２とは反対方向に貫通するインク供給口１１２
とを有する。

【０００６】また、圧電セラミックプレート１０１とカ
バープレート１０７との接合体の溝１０２が開口してい
る端面には、ノズルプレート１１５が接合されており、
ノズルプレート１１５の各溝１０２に対向する位置には
ノズル開口１１７が形成されている。

【０００７】なお、圧電セラミックプレート１０１の下
面には、ノズルプレート１１５とは反対側の端部近傍に
配線基板１２０が固着されている。配線基板１２０に
は、各電極１０５とボンディングワイヤ１２１等で接続
された配線１２２が形成され、この配線１２２を介して
電極１０５に駆動電圧を印加できるようになっている。

【０００８】このように構成される記録ヘッドでは、イ
ンク供給口１１２から各溝１０２内にインクを充填し、
所定の溝１０２の両側の側壁１０３に電極１０５を介し
て所定の駆動電界を作用させると、側壁１０３が変形し
て所定の溝１０２内の容積が変化し、これにより、溝１
０２内のインクがノズル開口１１７から吐出する。

【０００９】例えば、図９に示すように、溝１０２ａに
対応するノズル開口１１７からインクを吐出する場合に
は、その溝１０２ａ内の電極１０５ａ，１０５ｂに正の
駆動電圧を印加すると共にそれぞれに対向する電極１０
５ｃ，１０５ｄを接地するようにする。これにより、側
壁１０３ａ，１０３ｂには溝１０２ａに向かう方向の駆
動電界が作用し、これが圧電セラミックプレート１０１
の分極方向と直交すれば、圧電厚みすべり効果により側
壁１０３ａ，１０３ｂが溝１０２ａ方向に変形し、溝１
０２ａ内の容積が減少して圧力が増加し、ノズル開口１
１７からインクが吐出する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このようなインクジェ
ットヘッドでは、電極として一般的にアルミニウム（Ａ
ｌ）が用いられている。アルミニウムは電気抵抗が低く
比較的安価であるが、電極を形成する際、具体的には、
圧電セラミックプレートを切断する際に、圧電セラミッ
クプレートの切断面側に電極のバリが発生してしまう。
そして、このバリによって接着面に隙間あるいは浮きが
できたり、ノズルプレートを接着する際に、接着剤のは
み出し量が不均一となり、各溝でのインク吐出特性が均
一化されない等の不具合が生じてしまうという問題があ
る。

【００１１】本発明は、このような事情に鑑み、バリの
無い電極を低コストで形成でき、且つ良好なインク吐出
特性を保持できるインクジェットヘッド及びその製造方
法を提供することを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の第１の態様は、圧電セラミックからなる隔壁を所定
間隔で配置して、各隔壁間にチャンバを画成した基板
と、前記チャンバに連通するノズル開口が形成され前記
基板の端面に接合されるノズルプレートとを有し、前記
隔壁の側面に設けられた電極に駆動電圧を印加すること
により前記チャンバ内のインクを前記ノズル開口から吐
出するインクジェットヘッドにおいて、前記電極の前記
ノズルプレート側の端部が、前記基板の前記ノズルプレ
ートとの接合面よりも内側に位置していることを特徴と
するインクジェットヘッドにある。

【００１３】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記隔壁上に各チャンバに連通するインク室を画成
するインク室形成基板が接合され、前記基板の端面から
前記電極の端部まで長さが、前記基板の端面から前記イ
ンク室の端部までの長さの２５％以下であることを特徴
とするインクジェットヘッドにある。

【００１４】本発明の第３の態様は、第１又は２の態様
において、前記電極がアルミニウム（Ａｌ）からなるこ
とを特徴とするインクジェットヘッドにある。

【００１５】本発明の第４の態様は、圧電セラミックか
らなる隔壁を所定間隔で配置して、各隔壁間にチャンバ
を画成した基板と、前記チャンバに連通するノズル開口
が形成され前記基板の端面に接合されるノズルプレート
とを有し、前記隔壁の側面に設けられた電極に駆動電圧
を印加することにより前記チャンバ内のインクを前記ノ
ズル開口から吐出するインクジェットヘッドの製造方法
において、前記基板に前記チャンバとなる溝を形成する
工程と、前記基板に形成された溝の開口側に複数の隔壁
に亘って連続するマスクを形成する工程と、前記電極を
蒸着により形成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にある。

【００１６】本発明の第５の態様は、第４の態様におい
て、前記基板の端面近傍の前記電極が形成されていない
領域を切断して、当該基板を所定の長さに加工する工程
をさらに有することを特徴とするインクジェットヘッド
の製造方法にある。

【００１７】かかる本発明では、電極のバリの発生を効
果的に抑えられるので、基板にノズルプレートを良好に
接合することができる。したがって、インク吐出特性を
良好に保持することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に基づ
いて本発明を詳細に説明する。勿論、本発明はこれに限
定されるものでないことは言うまでもない。

【００１９】図１は、一実施形態に係るインクジェット
ヘッドの分解斜視図であり、図２はヘッドチップの分解
斜視図であり、図３は、ヘッドチップの断面図である。

【００２０】図１に示すように、本実施形態のインクジ
ェットヘッド１０は、ヘッドチップ１１と、このヘッド
チップ１１の一方面側に設けられるベースプレート１２
と、ヘッドチップ１１の他方面側に設けられるヘッドカ
バー１３と、ヘッドチップ１１を駆動するための駆動回
路１４等が搭載された配線基板１５とを有する。

【００２１】まず、ヘッドチップ１１の構造について詳
しく説明する。図２及び図３に示すように、ヘッドチッ
プ１１を構成する圧電セラミックプレート１６には、複
数の溝１７が並設され、各溝１７は側壁１８によって分
離されている。これらの各溝１７の長手方向一端部は圧
電セラミックプレート１６の一端面まで延設されてお
り、他端部は圧電セラミックプレート１６の他端面まで
は延びておらず、深さが徐々に浅くなっている。この圧
電セラミックプレート１６に形成される各溝１７は、例
えば、円盤状のダイスカッターにより形成され、深さが
徐々に浅くなった部分は不要であるが、ダイスカッター
の形状により仕方なく形成されてしまう。

【００２２】また、これら各溝１７内の幅方向両側の側
壁１８には、溝１７の開口側に長手方向に亘って、側壁
１８を駆動させるための電界を印加する電極１９が形成
されている。

【００２３】また、このように溝１７及び電極１９等が
形成された圧電セラミックプレート１６の溝１７の開口
側には、カバープレート２０が接合されている。カバー
プレート２０には、各溝１７の浅くなった他端部と連通
する凹部であるインク室２１と、このインク室２１の底
部から溝１７とは反対方向に貫通するインク供給口２２
とを有する。

【００２４】ここで、本実施形態では、各溝１７は、ブ
ラック（Ｂ）、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シア
ン（Ｃ）の各色のインクに対応したグループに分かれて
おり、インク室２１及びインク供給口２２は、それぞれ
４つずつ設けられている。

【００２５】なお、カバープレート２０は、セラミック
プレート、金属プレートなどで形成することができる
が、圧電セラミックプレート１６との接合後の変形等を
考えると、熱膨張率の近似したセラミックプレートを用
いるのが好ましい。

【００２６】また、圧電セラミックプレート１６とカバ
ープレート２０との接合体の溝１７が開口している端面
には、ノズルプレート２３が接合されており、ノズルプ
レート２３の各溝１７に対向する位置にはノズル開口２
４が形成されている。

【００２７】本実施形態では、ノズルプレート２３は、
圧電セラミックプレート１６とカバープレート２０との
接合体の溝１７が開口している端面の面積よりも大きく
なっている。このノズルプレート２３は、ポリイミドフ
ィルムなどに、例えば、エキシマレーザ装置を用いてノ
ズル開口２４を形成したものである。また、図示しない
が、ノズルプレート２３の被印刷物に対向する面には、
インクの付着等を防止するために撥水性を有する撥水膜
が設けられている。

【００２８】なお、本実施形態では、圧電セラミックプ
レート１６とカバープレート２０との接合体の溝１７が
開口している端部の周囲には、ノズル支持プレート２５
が配置されている。このノズル支持プレート２５は、ノ
ズルプレート２３の接合体端面の外側と接合されて、ノ
ズルプレート２３を安定して保持するためのものであ
る。

【００２９】また、このような本実施形態のヘッドチッ
プ１１では、側壁１８に形成される電極１９は、図３に
示すように、ノズルプレート２３側の端部の位置が、圧
電セラミックプレート１６端面、すなわちノズルプレー
ト２３との接合面よりも内側に位置するように形成され
ている。

【００３０】この電極１９の端部の位置は、圧電セラミ
ックプレート１６の端面よりも内側であれば特に限定さ
れないが、圧電セラミックプレート１６の端面から電極
１９の端部までの長さＬ１が、圧電セラミックプレート
１６の端面からインク室２１の端部までの長さＬ２の２
５％以下であることが好ましい。

【００３１】このような電極１９の形成方法は特に限定
されないが、以下に説明する手順によって形成すること
ができる。

【００３２】まず、圧電セラミックプレート１６の表面
にレジスト等を塗布し、上述したようにダイスカッター
等で溝１７を形成する。これにより、図４（ａ）に示す
ように、各溝１７及び側壁１８が形成されると共に、各
側壁１８上にはレジストからなる第１のマスク２６が残
る。次いで、図４（ｂ）に示すように、圧電セラミック
プレート１６の溝１７の開口面の所定部分に、複数の側
壁１８に亘って連続する第２のマスク２７を形成する。
具体的には、電極１９の端部となる部分に沿って、例え
ば、カプトンテープ等からなる第２のマスク２７を側壁
１８上に貼り付ける。

【００３３】次いで、図５（ａ）に示すように、例え
ば、公知の斜め方向からの蒸着を２度行うことよって、
側壁１８の表面にアルミニウム（Ａｌ）等からなる電極
１９を形成する。このとき、第２のマスク２７で覆われ
ている領域では、側壁１８の側面に電極１９は蒸着され
ない。

【００３４】その後、図５（ｂ）に示すように、圧電セ
ラミックプレート１６表面の第１及び第２のマスク２
６，２７を除去（リフトオフ）する。これにより、側壁
１８上の電極１９が除去され、側壁１８の側面及び端面
のみに電極１９が残る。次いで、図５（ｃ）に示すよう
に、圧電セラミックプレート１６を電極１９が形成され
ていない領域で切断して所定の長さとする。これによ
り、電極１９の端部は圧電セラミックプレート１６の端
面よりも内側に位置することになる。

【００３５】なお、このように圧電セラミックプレート
１６に溝１７及び電極１９等を形成後、この圧電セラミ
ックプレート１６とカバープレート２０とを接合し、そ
の接合体の端面にノズルプレート２３を接合する。次い
で、ノズルプレート２３の外側面及び圧電セラミックプ
レート１６とカバープレート２０との接合体にノズル支
持プレート２５を嵌合接着してヘッドチップ１１とす
る。

【００３６】このような本実施形態のインクジェットヘ
ッドを構成するヘッドチップでは、電極１９の端部が圧
電セラミックプレート１６の端面よりも内側に位置して
いるため、圧電セラミックプレート１６のノズルプレー
ト２３との端面に電極１９のバリが発生することがな
い。すなわち、圧電セラミックプレート１６を電極１９
が形成されていない領域で切断して所定の長さとしてい
るため、電極１９自体を切断することがなく、電極１９
にバリが発生することがない。したがって、圧電セラミ
ックプレート１６の端面にノズルプレート２３を良好に
接合することができる。また、電極１９にバリが発生し
ないため、このバリによるノズル開口２４の目詰まりが
発生することがない。

【００３７】さらに、バリ取り工程が必要ない等、製造
工程を簡略化できると共に、製造コストを低減すること
ができる。

【００３８】なお、このようなヘッドチップ１１には、
その後、ベースプレート１２、ヘッドカバー１３等が固
定されてインクジェットヘッド１０が形成される。以
下、このようなヘッドチップ１１を用いた本実施形態の
インクジェットヘッド１０について説明する。

【００３９】図１及び図６に示すように、本実施形態の
インクジェットヘッド１０は、ヘッドチップ１１を構成
する圧電セラミックプレート１６のノズル開口２４側と
は反対側の端部には、電極１９に接続される図示しない
配線パターンが形成されており、この配線パターンには
異方性導電膜２８を介してフレキシブルケーブル２９が
接合される。また、圧電セラミックプレート１６とカバ
ープレート２０との接合体のノズル支持プレート２５の
後端側には、圧電セラミックプレート１６側のアルミニ
ウム製のベースプレート１２と、カバープレート２０側
のヘッドカバー１３とが組み付けられる。ベースプレー
ト１２とヘッドカバー１３とは、ベースプレート１２の
係止孔１２ａにヘッドカバー１３の係止シャフト１３ａ
を係合することにより固定され、両者で圧電セラミック
プレート１６とカバープレート２０との接合体を挟持す
る。ヘッドカバー１３には、カバープレート２０のイン
ク供給口２２のそれぞれに連通するインク導入路３０が
設けられている。

【００４０】また、図６に示すように、圧電セラミック
プレート１６の後端側に突出したベースプレート１２上
には配線基板１５が固着される。ここで、配線基板１５
上にはヘッドチップ１１を駆動するための駆動ＩＣを有
する駆動回路１４が搭載され、駆動回路１４とフレキシ
ブルケーブル２９とが異方性導電膜３１を介して接続さ
れ、これによってインクジェットヘッド１０が完成す
る。

【００４１】このようなインクジェットヘッド１０で
は、インク導入路３０を介してインク供給口２２から各
溝１７内にインクを充填し、駆動回路１４によって所定
の溝１７の両側の側壁１８に電極１９を介して所定の駆
動電界を作用させることにより、側壁１８が変形して所
定の溝１７の内の容積が変化し、溝１７内のインクがノ
ズル開口２４から吐出する。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、電極
のノズルプレート側の端部が基板のノズルプレート側の
端面よりも内側に位置するようにしたので、基板の端
面、すなわち、ノズルプレートとの接合面に電極のバリ
が発生することがない。したがって、基板にノズルプレ
ートを良好に接合でき、インク吐出特性を良好に保持す
ることができると共に、各溝でのインク吐出特性を均一
化することができる。また、電極のバリによるノズル開
口の詰まりを防止することができる。

【００４３】さらには、バリ取り工程が必要ないため、
製造工程を簡略化することができると共に製造コストを
低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッ
ドの分解斜視図である。

【図２】本発明の一実施形態に係るヘッドチップの分解
斜視図である。

【図３】本発明の一実施形態に係るヘッドチップの要部
を示す断面図である。

【図４】本発明の一実施形態に係るヘッドチップの製造
工程を示す斜視図である。

【図５】本発明の一実施形態に係るヘッドチップの製造
工程を示す断面図である。

【図６】本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッ
ドの組立工程を示す斜視図である。

【図７】従来技術に係る記録ヘッドの概要を示す分解斜
視図である。

【図８】従来技術に係る記録ヘッドの概要を示す断面図
である。

【図９】従来技術に係る記録ヘッドの概要を示す断面図
である。

【符号の説明】

１０ インクジェットヘッド １１ ヘッドチップ １２ ベースプレート １３ ヘッドカバー １６ 圧電セラミックプレート １７ 溝 １８ 側壁 １９ 電極 ２０ カバープレート ２１ インク室 ２２ インク供給口 ２３ ノズルプレート ２４ ノズル開口

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電セラミックからなる隔壁を所定間隔
   で配置して、各隔壁間にチャンバを画成した基板と、前
   記チャンバに連通するノズル開口が形成され前記基板の
   端面に接合されるノズルプレートとを有し、前記隔壁の
   側面に設けられた電極に駆動電圧を印加することにより
   前記チャンバ内のインクを前記ノズル開口から吐出する
   インクジェットヘッドにおいて、 前記電極の前記ノズルプレート側の端部が、前記基板の
   前記ノズルプレートとの接合面よりも内側に位置してい
   ることを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記隔壁上に各チャ
   ンバに連通するインク室を画成するインク室形成基板が
   接合され、前記基板の端面から前記電極の端部まで長さ
   が、前記基板の端面から前記インク室の端部までの長さ
   の２５％以下であることを特徴とするインクジェットヘ
   ッド。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、前記電極がア
   ルミニウム（Ａｌ）からなることを特徴とするインクジ
   ェットヘッド。
4. 【請求項４】 圧電セラミックからなる隔壁を所定間隔
   で配置して、各隔壁間にチャンバを画成した基板と、前
   記チャンバに連通するノズル開口が形成され前記基板の
   端面に接合されるノズルプレートとを有し、前記隔壁の
   側面に設けられた電極に駆動電圧を印加することにより
   前記チャンバ内のインクを前記ノズル開口から吐出する
   インクジェットヘッドの製造方法において、 前記基板に前記チャンバとなる溝を形成する工程と、前
   記基板に形成された溝の開口側に複数の隔壁に亘って連
   続するマスクを形成する工程と、前記電極を蒸着により
   形成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。
5. 【請求項５】 請求項４において、前記基板の端面近傍
   の前記電極が形成されていない領域を切断して、当該基
   板を所定の長さに加工する工程をさらに有することを特
   徴とするインクジェットヘッドの製造方法。