JP2003136705A - 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Info
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Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は圧電素子と振動板の接着に関するも
のであり、圧電素子と振動板を高精度に位置決めするこ
とを課題とする。 【解決手段】 振動板を通して圧電素子のダミー部を覗
くことが出来る窓又は穴を設け、このダミー部を直接確
認可能なことにより、列設方向及び高さ方向の位置決め
を正確に行いうことができる。また、目視での位置合わ
せが可能な為、部品の寸法精度を緩和させ、高品位で信
頼性のあるインクジェットヘッドを提供することができ
る。
のであり、圧電素子と振動板を高精度に位置決めするこ
とを課題とする。 【解決手段】 振動板を通して圧電素子のダミー部を覗
くことが出来る窓又は穴を設け、このダミー部を直接確
認可能なことにより、列設方向及び高さ方向の位置決め
を正確に行いうことができる。また、目視での位置合わ
せが可能な為、部品の寸法精度を緩和させ、高品位で信
頼性のあるインクジェットヘッドを提供することができ
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はインクジェットヘッ
ドに関する。
ドに関する。
【0002】
【従来の技術】インクジェット方式はその他の画像記録
装置に比べ、コストが安価で、フルカラー化が容易であ
り優れた特徴を有している。その方式の主なものとし
て、コンティニュアス型とオンデマンド型がある。
装置に比べ、コストが安価で、フルカラー化が容易であ
り優れた特徴を有している。その方式の主なものとし
て、コンティニュアス型とオンデマンド型がある。
【0003】現在、一般的に使用されているオンデマン
ド方式は更に幾つかの方式を持ち、代表的なものとし
て、電気エネルギーを熱エネルギーに変換して気泡を発
生させ、インクを吐出するサーマル方式と、電気エネル
ギーを機械エネルギーに変換し、圧電素子の変位力でイ
ンク吐出させるピエゾ方式の二つがある。本発明は、オ
ンデマンド型でピエゾ方式のインクジェットヘッドに関
するものである。
ド方式は更に幾つかの方式を持ち、代表的なものとし
て、電気エネルギーを熱エネルギーに変換して気泡を発
生させ、インクを吐出するサーマル方式と、電気エネル
ギーを機械エネルギーに変換し、圧電素子の変位力でイ
ンク吐出させるピエゾ方式の二つがある。本発明は、オ
ンデマンド型でピエゾ方式のインクジェットヘッドに関
するものである。
【0004】ピエゾ方式の具体的な構成は、図2に示す
ように、圧電素子の長手方向変位を利用して、その変位
方向にあり、圧力室の一部を構成する振動板を変形さ
せ、その振動板が接する圧力室の内部のインクを加圧・
減圧して振動板の反対側にあるノズルよりインク滴を吐
出するといった構造及びメカニズムのユニットを多数集
合させたものである。その製造方法及び材料は様々であ
るが、近年、ヘッドの小形化、高密度化が進む中、マイ
クロマシーニング技術、すなわち、超微細加工技術、超
精密接合、あるいは超精密接着技術が取入れられる傾向
にある。
ように、圧電素子の長手方向変位を利用して、その変位
方向にあり、圧力室の一部を構成する振動板を変形さ
せ、その振動板が接する圧力室の内部のインクを加圧・
減圧して振動板の反対側にあるノズルよりインク滴を吐
出するといった構造及びメカニズムのユニットを多数集
合させたものである。その製造方法及び材料は様々であ
るが、近年、ヘッドの小形化、高密度化が進む中、マイ
クロマシーニング技術、すなわち、超微細加工技術、超
精密接合、あるいは超精密接着技術が取入れられる傾向
にある。
【0005】ヘッドの組立において、圧電素子と振動板
との位置合わせは、インク吐出に多大な影響を及ぼすの
で、特に重要である。圧電素子は複数の振動子の集合か
らなり、また振動板は圧力室に対応して変形部が設けら
れており、それぞれノズルピッチに対応している。よっ
て、ノズル密度が高い場合、ピッチが狭まり位置合わせ
が困難になる。
との位置合わせは、インク吐出に多大な影響を及ぼすの
で、特に重要である。圧電素子は複数の振動子の集合か
らなり、また振動板は圧力室に対応して変形部が設けら
れており、それぞれノズルピッチに対応している。よっ
て、ノズル密度が高い場合、ピッチが狭まり位置合わせ
が困難になる。
【0006】圧電素子と振動板の組立の一例として、振
動子をダミーの振動板に位置合わせする方法がある。
動子をダミーの振動板に位置合わせする方法がある。
【0007】それは、振動板と同形状のダミー振動板を
作り、その変形部に合わせて振動子を位置合わせする。
この位置合わせは、顕微鏡や画像処理装置を用いて、ダ
ミー振動板に穴をあけて圧電素子が接合する側の反対面
から圧電素子を除き、穴の位置から変形部と振動子の位
置を合わせる。圧電素子は直線的にこの位置にくるよう
に1軸の移動ステージ等に取付ける。次に、圧電素子を
少し動かし実際に接合する振動板とダミー振動板を位置
合わせする。この位置合わせ方法は振動板とノズルプレ
ートの位置合わせに用いるピン穴を用いてピンを使うと
容易に合わせられる。こうしてダミー振動板に位置合わ
せした接合する振動板に圧電素子を移動ステージにより
振動板に突き当てると位置が合わせられる。この方法の
利点は、固定ブロックや圧電素子に位置決め機構を設け
る必要が無い為、部品精度を低くすることができる。し
かし、1軸ステージが高精度でなければならず、工程も
ダミーの振動板を会して位置合わせすることにより複雑
になるため、コストが上がり、時間もかかってしまう。
作り、その変形部に合わせて振動子を位置合わせする。
この位置合わせは、顕微鏡や画像処理装置を用いて、ダ
ミー振動板に穴をあけて圧電素子が接合する側の反対面
から圧電素子を除き、穴の位置から変形部と振動子の位
置を合わせる。圧電素子は直線的にこの位置にくるよう
に1軸の移動ステージ等に取付ける。次に、圧電素子を
少し動かし実際に接合する振動板とダミー振動板を位置
合わせする。この位置合わせ方法は振動板とノズルプレ
ートの位置合わせに用いるピン穴を用いてピンを使うと
容易に合わせられる。こうしてダミー振動板に位置合わ
せした接合する振動板に圧電素子を移動ステージにより
振動板に突き当てると位置が合わせられる。この方法の
利点は、固定ブロックや圧電素子に位置決め機構を設け
る必要が無い為、部品精度を低くすることができる。し
かし、1軸ステージが高精度でなければならず、工程も
ダミーの振動板を会して位置合わせすることにより複雑
になるため、コストが上がり、時間もかかってしまう。
【0008】その他の例として、固定ブロック部に振動
板に位置決めする為の孔を設け、固定ブロック部と接合
する流路形成部材を高精度に位置決めし、圧電素子を固
定ブロック部の孔に挿入することで、位置を決めて組み
立てる方法もある。この方法によれば、位置合わせの為
の特別な冶具が必要無くなり、工程が簡素なものとなる
が、ブロック部に精密な加工が要求される。
板に位置決めする為の孔を設け、固定ブロック部と接合
する流路形成部材を高精度に位置決めし、圧電素子を固
定ブロック部の孔に挿入することで、位置を決めて組み
立てる方法もある。この方法によれば、位置合わせの為
の特別な冶具が必要無くなり、工程が簡素なものとなる
が、ブロック部に精密な加工が要求される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】位置決めには、圧電素
子の変位方向と、その変位方向と垂直であって振動子の
並びに平行な長手方向(列設方向)と並び方向に直角な
短手方向(高さ方向)がある。
子の変位方向と、その変位方向と垂直であって振動子の
並びに平行な長手方向(列設方向)と並び方向に直角な
短手方向(高さ方向)がある。
【0010】しかし、2つ挙げた従来例のうち前者の例
では、圧電素子を振動板の所定の位置に位置決めする為
の位置決め冶具で、前記3つの方向を決めねばならない
為、冶具が大掛かりとなり、また、工程が複雑になる為
コストがかかることになる。また、後者の従来例では、
圧電素子と振動板の位置決めや傾きは、固定ブロック部
にすべて依存する為、そのための部品の寸法精度、高精
度加工等コストがかさむことになる。更に、部品の小変
更に際し、全部品を見直さなければならずモデルチェン
ジや需要に対するニーズに素早く対応することが難し
い。
では、圧電素子を振動板の所定の位置に位置決めする為
の位置決め冶具で、前記3つの方向を決めねばならない
為、冶具が大掛かりとなり、また、工程が複雑になる為
コストがかかることになる。また、後者の従来例では、
圧電素子と振動板の位置決めや傾きは、固定ブロック部
にすべて依存する為、そのための部品の寸法精度、高精
度加工等コストがかさむことになる。更に、部品の小変
更に際し、全部品を見直さなければならずモデルチェン
ジや需要に対するニーズに素早く対応することが難し
い。
【0011】本発明は、このような問題点に鑑みなされ
たものであり、その目的とするところは、圧電素子を流
路形成部材に高い精度で位置決めすることができるイン
クジェットヘッドを提供することにある。
たものであり、その目的とするところは、圧電素子を流
路形成部材に高い精度で位置決めすることができるイン
クジェットヘッドを提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為、
本発明では、インク滴を吐出する複数のノズルを有する
ノズルプレートと、前記ノズルプレートと連通する圧力
室とインク流路とを有するチャンバープレートと、前記
圧力室を膨張・収縮させる弾性変形部を有する振動板
と、櫛歯状に形成され且つ両端にはインク吐出に寄与し
ないダミー部を有した圧電素子とによって構成されるイ
ンクジェットヘッドにおいて、前記ダミー部の先端の一
部又は全部を接合面の反対側から確認する為の窓を設け
ることを特徴とする。
本発明では、インク滴を吐出する複数のノズルを有する
ノズルプレートと、前記ノズルプレートと連通する圧力
室とインク流路とを有するチャンバープレートと、前記
圧力室を膨張・収縮させる弾性変形部を有する振動板
と、櫛歯状に形成され且つ両端にはインク吐出に寄与し
ないダミー部を有した圧電素子とによって構成されるイ
ンクジェットヘッドにおいて、前記ダミー部の先端の一
部又は全部を接合面の反対側から確認する為の窓を設け
ることを特徴とする。
【0013】また、前記振動板は前記圧電素子の動きに
対して変動しない高剛性な補強プレートと、前記圧電素
子の変動により変動する弾性プレートとを張り合わせて
構成されていることを特徴とする。
対して変動しない高剛性な補強プレートと、前記圧電素
子の変動により変動する弾性プレートとを張り合わせて
構成されていることを特徴とする。
【0014】また、前記弾性プレートは前記ダミー部を
鮮明に見ることが可能な薄肉の樹脂で構成されているこ
とを特徴とする。
鮮明に見ることが可能な薄肉の樹脂で構成されているこ
とを特徴とする。
【0015】また、前記チャンバープレートには前記振
動板の穴を覗く為のプレート穴が設けられている。
動板の穴を覗く為のプレート穴が設けられている。
【0016】また、前記窓により、前記圧電素子の櫛部
の各先端が対応する前記弾性変形部に位置するように、
前記窓を用いて位置合わせすることを特徴とする。
の各先端が対応する前記弾性変形部に位置するように、
前記窓を用いて位置合わせすることを特徴とする。
【0017】また、インク滴を吐出する複数のノズルを
有するノズルプレートと、前記ノズルプレートと連通す
る圧力室とインク流路とを有するチャンバープレート
と、前記圧力室を膨張・収縮させる弾性変形部を有する
振動板と、櫛歯状に形成され且つ両端にはインク吐出に
寄与しないダミー部を有した圧電素子とによって構成さ
れるインクジェットヘッドにおいて、前記ダミー部の先
端の一部又は全部を接合面の反対側から確認する為の穴
を設けることを特徴とする。
有するノズルプレートと、前記ノズルプレートと連通す
る圧力室とインク流路とを有するチャンバープレート
と、前記圧力室を膨張・収縮させる弾性変形部を有する
振動板と、櫛歯状に形成され且つ両端にはインク吐出に
寄与しないダミー部を有した圧電素子とによって構成さ
れるインクジェットヘッドにおいて、前記ダミー部の先
端の一部又は全部を接合面の反対側から確認する為の穴
を設けることを特徴とする。
【0018】また、前記チャンバープレートには前記振
動板の穴全体を覗くことが可能なプレート穴が設けられ
ている。
動板の穴全体を覗くことが可能なプレート穴が設けられ
ている。
【0019】また、前記窓により、前記圧電素子の櫛部
の各先端が対応する前記弾性変形部に位置するように、
前記窓を用いて位置合わせすることを特徴とする。
の各先端が対応する前記弾性変形部に位置するように、
前記窓を用いて位置合わせすることを特徴とする。
【0020】また、インク滴を吐出する複数のノズルを
有するノズルプレート、前記ノズルプレートと連通する
圧力室とインク流路とを有するチャンバープレート、前
記圧力室を膨張・収縮させる弾性変形部を有する振動板
からなるインク流路プレートと、櫛歯状に形成され且つ
両端にはインク吐出に寄与しないダミー部を有した圧電
素子とによって構成されるインクジェットヘッドの製造
方法において、前記インク流路プレートと前記圧電素子
との変位方向位置合わせで、前記圧電素子を仮固定する
為の位置決め基板と前記圧電素子とを仮固定接着剤で接
合する工程と、前記位置決め基板を前記インク流路プレ
ートに突き当てることにより圧電素子の変位方向の位置
決めを行う工程と、前記圧電素子から前記位置決め基板
を剥離する工程とからなる。
有するノズルプレート、前記ノズルプレートと連通する
圧力室とインク流路とを有するチャンバープレート、前
記圧力室を膨張・収縮させる弾性変形部を有する振動板
からなるインク流路プレートと、櫛歯状に形成され且つ
両端にはインク吐出に寄与しないダミー部を有した圧電
素子とによって構成されるインクジェットヘッドの製造
方法において、前記インク流路プレートと前記圧電素子
との変位方向位置合わせで、前記圧電素子を仮固定する
為の位置決め基板と前記圧電素子とを仮固定接着剤で接
合する工程と、前記位置決め基板を前記インク流路プレ
ートに突き当てることにより圧電素子の変位方向の位置
決めを行う工程と、前記圧電素子から前記位置決め基板
を剥離する工程とからなる。
【0021】更に、前記インク流路プレートは、前記ダ
ミー部を確認することが可能な位置に、位置決め用の穴
を備えていることを特徴とする。
ミー部を確認することが可能な位置に、位置決め用の穴
を備えていることを特徴とする。
【0022】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の一例を図面を参
照して説明する。
照して説明する。
【0023】図1は、本発明による第1例を示すインク
ジェットヘッドの構造説明図である。
ジェットヘッドの構造説明図である。
【0024】複数のインク吐出の為のノズル3を形成し
たノズルプレート1と、それぞれのノズル3に連通する
圧力室5と、その圧力室5にインクを運ぶ絞り流路であ
るリストリクタ6と、インクをリストリクタに供給する
マニホールド7を形成したチャンバープレート4と、樹
脂フィルム部と金属板を張り合わせて選択的なパターン
ニング(エッチング)加工を施し、樹脂フィルムのみか
ら成る低弾性の変形部10と金属板からなる高弾性な剛
性部9とを形成した振動板8により流路が形成される。
これら、ノズルプレート1、チャンバープレート4、振
動板8を組み合わせたものを流路プレートとする。
たノズルプレート1と、それぞれのノズル3に連通する
圧力室5と、その圧力室5にインクを運ぶ絞り流路であ
るリストリクタ6と、インクをリストリクタに供給する
マニホールド7を形成したチャンバープレート4と、樹
脂フィルム部と金属板を張り合わせて選択的なパターン
ニング(エッチング)加工を施し、樹脂フィルムのみか
ら成る低弾性の変形部10と金属板からなる高弾性な剛
性部9とを形成した振動板8により流路が形成される。
これら、ノズルプレート1、チャンバープレート4、振
動板8を組み合わせたものを流路プレートとする。
【0025】また、流路プレートはそれを保持する固定
ブロック12の一平面と接合し、圧電素子14も固定ブ
ロック12の一平面に固定される。それぞれの平面は高
平面度加工がされている。
ブロック12の一平面と接合し、圧電素子14も固定ブ
ロック12の一平面に固定される。それぞれの平面は高
平面度加工がされている。
【0026】固定ブロック12の部材は金属または樹脂
で形成され、金属ならば機械加工、樹脂ならば射出成型
により作り出され、内部空洞13は積層振動子の動きを
干渉しないように、ある程度の距離を保った大きさにな
っている。流路プレート、圧電素子14と接合する面
は、それぞれ高平面度加工がなされている。圧電素子1
4の接合面に対して高平面度加工をより確実にするた
め、固定ブロック12を図3のようにL字型して、平面
加工処理等をし易くする方法もある。
で形成され、金属ならば機械加工、樹脂ならば射出成型
により作り出され、内部空洞13は積層振動子の動きを
干渉しないように、ある程度の距離を保った大きさにな
っている。流路プレート、圧電素子14と接合する面
は、それぞれ高平面度加工がなされている。圧電素子1
4の接合面に対して高平面度加工をより確実にするた
め、固定ブロック12を図3のようにL字型して、平面
加工処理等をし易くする方法もある。
【0027】振動板8の材質について、剛性部9はSU
S等の高剛性な材質の金属が用いられ、変形部10には
ポリイミド等の低弾性フィルム状のものが用いられる。
厚さは変形部10の弾性率にもよるが、一般的に10〜
50μm程度である。
S等の高剛性な材質の金属が用いられ、変形部10には
ポリイミド等の低弾性フィルム状のものが用いられる。
厚さは変形部10の弾性率にもよるが、一般的に10〜
50μm程度である。
【0028】圧力室5と接する面の中央部には、圧力室
5を加圧し易く、且つ圧電素子14との接合を容易にす
るため、脚部11が設けられる。脚部11周辺には変形
部10が残る。隣り合う脚部11の中間には、剛性部9
で作られる補強部が残る。圧電素子14を分割してなる
個々の振動子15の幅は、露出した変形部10の幅より
も小さく、且つ脚部11の幅よりも大きくなければなら
ない。もし、振動子15の幅が変形部10の幅よりも広
いと振動子15の先端にある接着剤が広がって補強部に
ついてしまい、吐出に多大な影響を及ぼす。
5を加圧し易く、且つ圧電素子14との接合を容易にす
るため、脚部11が設けられる。脚部11周辺には変形
部10が残る。隣り合う脚部11の中間には、剛性部9
で作られる補強部が残る。圧電素子14を分割してなる
個々の振動子15の幅は、露出した変形部10の幅より
も小さく、且つ脚部11の幅よりも大きくなければなら
ない。もし、振動子15の幅が変形部10の幅よりも広
いと振動子15の先端にある接着剤が広がって補強部に
ついてしまい、吐出に多大な影響を及ぼす。
【0029】ところで、ノズルの開口面積、ノズルプレ
ートの厚さ、ノズル断面形状、圧力室の容積、及びイン
ク供給路は、インク吐出特性(インク吐出速度・インク
吐出量)に大きな影響を及ぼすので、これらを構成する
チャンバープレート4の形状精度は、高精度な加工技術
が要求される。こうした要求から、ノズルプレート1と
チャンバープレート4は、精密プレス加工、エキシマレ
ーザー加工、または、シリコンウエハ等の異方性エッチ
ング加工、等により高精度に形成されるものである。
ートの厚さ、ノズル断面形状、圧力室の容積、及びイン
ク供給路は、インク吐出特性(インク吐出速度・インク
吐出量)に大きな影響を及ぼすので、これらを構成する
チャンバープレート4の形状精度は、高精度な加工技術
が要求される。こうした要求から、ノズルプレート1と
チャンバープレート4は、精密プレス加工、エキシマレ
ーザー加工、または、シリコンウエハ等の異方性エッチ
ング加工、等により高精度に形成されるものである。
【0030】以上のノズルプレート1、チャンバープレ
ート4、振動板8、固定ブロック12の接合には、シー
ト状の接着剤が用いられ、位置合わせはそれぞれの板の
位置合わせピンを用いて行う。その為、各プレートには
ピンを貫通させる高精度なピン穴が設けられる。接着シ
ートはフィルムに付いた接着剤を一旦部品に仮接着して
フィルムを剥がし、その後、部品同士を張り合わせて本
接着を行う。
ート4、振動板8、固定ブロック12の接合には、シー
ト状の接着剤が用いられ、位置合わせはそれぞれの板の
位置合わせピンを用いて行う。その為、各プレートには
ピンを貫通させる高精度なピン穴が設けられる。接着シ
ートはフィルムに付いた接着剤を一旦部品に仮接着して
フィルムを剥がし、その後、部品同士を張り合わせて本
接着を行う。
【0031】駆動源である圧電素子14は、厚さ15〜
30μm程度の圧電材料と、厚さ1〜5μm程度の電極
材料を、交互に積層して成る電気機械変換素子である。
この圧電素子を加工するために、図示しない加工用支持
板に単板の状態で接着剤を用いて接合された後、ダイシ
ング加工等によりノズル3の配列ピッチに合わせて複数
に切断(ダイシング)され、ノズル3と同数の振動子1
5の列を形成する。切断後の圧電素子14の両端には切
残し部が形成され、これをダミー部としている。ダミー
部は電気信号が印加されないため変形しない。また、ダ
ミー部の端は位置決めに用いる為、端から振動子15ま
での距離は数μ以内の公差でカットされる。ダイシング
後、加工用支持板は取り外される。
30μm程度の圧電材料と、厚さ1〜5μm程度の電極
材料を、交互に積層して成る電気機械変換素子である。
この圧電素子を加工するために、図示しない加工用支持
板に単板の状態で接着剤を用いて接合された後、ダイシ
ング加工等によりノズル3の配列ピッチに合わせて複数
に切断(ダイシング)され、ノズル3と同数の振動子1
5の列を形成する。切断後の圧電素子14の両端には切
残し部が形成され、これをダミー部としている。ダミー
部は電気信号が印加されないため変形しない。また、ダ
ミー部の端は位置決めに用いる為、端から振動子15ま
での距離は数μ以内の公差でカットされる。ダイシング
後、加工用支持板は取り外される。
【0032】こうしてできたインクジェットヘッドは、
各々の振動子15に電気信号が印加されると、その振動
子15が変位を発生し、圧力室5の容積を拡大または縮
小させ、圧力室内部に発生する圧力によってマニホール
ド7からリストリクタ6を通ってくるインクをノズル3
から任意に吐出することが出来る。
各々の振動子15に電気信号が印加されると、その振動
子15が変位を発生し、圧力室5の容積を拡大または縮
小させ、圧力室内部に発生する圧力によってマニホール
ド7からリストリクタ6を通ってくるインクをノズル3
から任意に吐出することが出来る。
【0033】ここで、図4にあるように、圧電素子14
と振動板8との位置関係について、圧電素子14の変位
する方向を変位方向とし、変位方向と直交する面で振動
子の列と平行な方向を列設方向、変位方向と直交する面
で列設方向と直交する方向を高さ方向とする。
と振動板8との位置関係について、圧電素子14の変位
する方向を変位方向とし、変位方向と直交する面で振動
子の列と平行な方向を列設方向、変位方向と直交する面
で列設方向と直交する方向を高さ方向とする。
【0034】図5は、本発明で用いる振動板8の平面図
である。
である。
【0035】ノズル3と同じピッチで並んだ脚部・変形
部列の両端に窓19が設けてある。窓19は振動板8に
振動子15を当接した場合に、振動子15の両端にある
ダミー部が来る位置にあり、ダミー部が当接されるはず
の剛性部9の領域は、エッチングされて変形部10が露
出している。
部列の両端に窓19が設けてある。窓19は振動板8に
振動子15を当接した場合に、振動子15の両端にある
ダミー部が来る位置にあり、ダミー部が当接されるはず
の剛性部9の領域は、エッチングされて変形部10が露
出している。
【0036】組立方法として、図6のようにダイシング
カットされた圧電素子14を、変位方向の位置決めを行
う冶具A20に取り付け、駆動部位置合わせ組を作成す
る。冶具A20は中央部に切欠き部が設けられ、両端は
高平面度加工がなされている突き当て面がある。取り付
けは図示しない冶具により圧電素子14の変位方向と平
行な面に冶具A20を押し付けつつ、振動子15先端と
突き当て面が同一平面になるように位置を合わせて仮固
定接着剤で固定する。仮固定接着剤は、ここでは熱可塑
性の接着剤を用いる。接着剤は圧電素子14全域には塗
布せず、ダミー部に沿った圧電素子14の両端のみを塗
布領域とし、振動子15等の変位部には塗布しない。
カットされた圧電素子14を、変位方向の位置決めを行
う冶具A20に取り付け、駆動部位置合わせ組を作成す
る。冶具A20は中央部に切欠き部が設けられ、両端は
高平面度加工がなされている突き当て面がある。取り付
けは図示しない冶具により圧電素子14の変位方向と平
行な面に冶具A20を押し付けつつ、振動子15先端と
突き当て面が同一平面になるように位置を合わせて仮固
定接着剤で固定する。仮固定接着剤は、ここでは熱可塑
性の接着剤を用いる。接着剤は圧電素子14全域には塗
布せず、ダミー部に沿った圧電素子14の両端のみを塗
布領域とし、振動子15等の変位部には塗布しない。
【0037】ここで、冶具Aは組立工程の終盤で取り外
される。振動子15先端の同一平面の確認は表面粗さ計
などの測定器を用いて行い、段差をなくすようにする。
冶具A20は圧電素子14の中央部に来るように配置さ
れ、突き当て面はダミー部近傍に配置される。
される。振動子15先端の同一平面の確認は表面粗さ計
などの測定器を用いて行い、段差をなくすようにする。
冶具A20は圧電素子14の中央部に来るように配置さ
れ、突き当て面はダミー部近傍に配置される。
【0038】次に、図7のように固定ブロック12と振
動板8を図示しない冶具にて接合してブロック組を形成
する。接合は位置合わせピンで決め、シート接着剤で6
0〜80℃程度で硬化させる。あまり高温で接合すると
振動板が歪んでしまう為、低温で行う。また、固定ブロ
ック12と振動板8とを同材質とすることで、熱膨張係
数を合わせ、多少温度が上昇しても変形部10と圧力室
5の位置ずれを減らすことができる。
動板8を図示しない冶具にて接合してブロック組を形成
する。接合は位置合わせピンで決め、シート接着剤で6
0〜80℃程度で硬化させる。あまり高温で接合すると
振動板が歪んでしまう為、低温で行う。また、固定ブロ
ック12と振動板8とを同材質とすることで、熱膨張係
数を合わせ、多少温度が上昇しても変形部10と圧力室
5の位置ずれを減らすことができる。
【0039】そして、図8のように、位置決め装置であ
る接合用の冶具B23にブロック組と駆動部組を固定す
る。冶具B23は、圧電素子14を自由に動かすことが
できる位置制御部と、画像を認識して目標位置を算出す
る画像制御部からなる。駆動部組は位置制御部に取り付
けられ、入力信号に対し列設・高さ・変位方向すべての
方向に高精度に動かすことが出来る。ブロック組は冶具
B23の観察台に、ピンで取り付けられ、トグルクラン
プ等で固定される。観察台の下には高倍率レンズが2つ
取り付けられ、それぞれ振動板8の窓19の下に配置さ
れる。
る接合用の冶具B23にブロック組と駆動部組を固定す
る。冶具B23は、圧電素子14を自由に動かすことが
できる位置制御部と、画像を認識して目標位置を算出す
る画像制御部からなる。駆動部組は位置制御部に取り付
けられ、入力信号に対し列設・高さ・変位方向すべての
方向に高精度に動かすことが出来る。ブロック組は冶具
B23の観察台に、ピンで取り付けられ、トグルクラン
プ等で固定される。観察台の下には高倍率レンズが2つ
取り付けられ、それぞれ振動板8の窓19の下に配置さ
れる。
【0040】位置合わせは、まず、駆動部組をブロック
組の開口部(内部空洞13)に挿入し、振動板8と駆動
部組の位置合わせ面とが接触するまで突き当てる。ここ
で突き当たるのは、冶具A20の突き当て面と振動板8
の剛性部9である。次に、突き当て面を数μm剛性部9
より離して、列設・高さ方向の位置合わせを行う。
組の開口部(内部空洞13)に挿入し、振動板8と駆動
部組の位置合わせ面とが接触するまで突き当てる。ここ
で突き当たるのは、冶具A20の突き当て面と振動板8
の剛性部9である。次に、突き当て面を数μm剛性部9
より離して、列設・高さ方向の位置合わせを行う。
【0041】予め、ダミー部と振動子15の位置、窓1
9と脚部11の位置を測定しておき、振動板8の窓19
よりダミー部を認識させて、振動子15と剛性部9の位
置を合わせるように位置制御部に信号を送る。
9と脚部11の位置を測定しておき、振動板8の窓19
よりダミー部を認識させて、振動子15と剛性部9の位
置を合わせるように位置制御部に信号を送る。
【0042】図9のように、ダミー部と振動子15まで
の列設方向距離Lpと、振動板列設方向の窓19の端と
脚部の中央部までの距離Ldと、窓19の高さ方向の下
端から脚部の高さ方向の上端Hdを、予め把握しておく
ことにより場所を特定できる。
の列設方向距離Lpと、振動板列設方向の窓19の端と
脚部の中央部までの距離Ldと、窓19の高さ方向の下
端から脚部の高さ方向の上端Hdを、予め把握しておく
ことにより場所を特定できる。
【0043】所定の位置にダミー部を配置したら、列設
方向・高さ方向については位置制御部24にて自動的に
適切な位置に配置され、一旦、駆動部位置合わせ組を引
き上げて、圧電素子14の先端部のみに常温接着剤を塗
布して、もう一度ブロック組に挿入して突き当て面を剛
性部9に突き当て、振動子15先端部と脚部11を接合
する。接合後は先端部が硬化するまで動かさない。
方向・高さ方向については位置制御部24にて自動的に
適切な位置に配置され、一旦、駆動部位置合わせ組を引
き上げて、圧電素子14の先端部のみに常温接着剤を塗
布して、もう一度ブロック組に挿入して突き当て面を剛
性部9に突き当て、振動子15先端部と脚部11を接合
する。接合後は先端部が硬化するまで動かさない。
【0044】ここで、常温接着剤を用いるのは、接着剤
の収縮による位置ズレを抑えるためである。振動子15
先端への接着剤塗布は、図10のように超小型ディスペ
ンサー等を用いて行うことにより、振動子15先端のみ
に接着剤を塗布できる。
の収縮による位置ズレを抑えるためである。振動子15
先端への接着剤塗布は、図10のように超小型ディスペ
ンサー等を用いて行うことにより、振動子15先端のみ
に接着剤を塗布できる。
【0045】先端硬化後に圧電素子14と固定ブロック
12の接合を行う。図11のように、固定ブロック12
の側面に設けられた接着剤注入穴から接着剤を流し込
み、圧電素子14の櫛歯の根元部分(振動板に当接する
側と反対側)にある接合領域と固定ブロック12との間
に充填する。
12の接合を行う。図11のように、固定ブロック12
の側面に設けられた接着剤注入穴から接着剤を流し込
み、圧電素子14の櫛歯の根元部分(振動板に当接する
側と反対側)にある接合領域と固定ブロック12との間
に充填する。
【0046】固定終了後、固定ブロック12及び圧電素
子14を接着してある振動板8に、図示しない冶具に
て、チャンバープレート4を接合し、その上にノズルプ
レート1を接合する。接合には振動板8と固定ブロック
12の時と同様にシート状の接着剤を用いる。方法はま
ず、チャンバープレート4に接着シートを貼り付け、図
示しない冶具で加圧して振動板8とチャンバープレート
を接合する。次にノズルプレートに接着シートを貼り付
けて、同様な工程で接合する。
子14を接着してある振動板8に、図示しない冶具に
て、チャンバープレート4を接合し、その上にノズルプ
レート1を接合する。接合には振動板8と固定ブロック
12の時と同様にシート状の接着剤を用いる。方法はま
ず、チャンバープレート4に接着シートを貼り付け、図
示しない冶具で加圧して振動板8とチャンバープレート
を接合する。次にノズルプレートに接着シートを貼り付
けて、同様な工程で接合する。
【0047】圧電素子14と固定ブロック12、チャン
バープレート4、ノズルプレート1の固定・接合が終了
したあと、冶具A20を圧電素子14から取り外す。取
り外し方法は70〜90℃程度の熱を冶具A20にかけ
て、熱可塑性接着剤を溶かして冶具A20を取り外し、
アセトン等の溶剤で接合面を洗浄する。
バープレート4、ノズルプレート1の固定・接合が終了
したあと、冶具A20を圧電素子14から取り外す。取
り外し方法は70〜90℃程度の熱を冶具A20にかけ
て、熱可塑性接着剤を溶かして冶具A20を取り外し、
アセトン等の溶剤で接合面を洗浄する。
【0048】洗浄後、圧電素子14に信号を印加するフ
レキシブルプリントケーブルを貼り付ける。
レキシブルプリントケーブルを貼り付ける。
【0049】こうして出来たヘッドは、振動板8の各変
形部の中央に振動子15が接合されている為、吐出性能
が安定する。また、直接圧電素子14を見ながら位置合
わせが行える為、歩留まりも向上する。特に、圧電素子
14の形状が多少変化しても、ダミーから振動子15ま
での位置を把握していれば、正確な位置合わせが行える
為、部品精度を減少させてコストダウンが可能となる。
形部の中央に振動子15が接合されている為、吐出性能
が安定する。また、直接圧電素子14を見ながら位置合
わせが行える為、歩留まりも向上する。特に、圧電素子
14の形状が多少変化しても、ダミーから振動子15ま
での位置を把握していれば、正確な位置合わせが行える
為、部品精度を減少させてコストダウンが可能となる。
【0050】図12は、本発明の第2例を示す振動板8
とチャンバープレート4である。振動板8のダミー部と
当接される領域には位置合わせ穴29が開けられてい
る。また、チャンバープレート4の同様の位置にも位置
合わせ穴29が設けられている。
とチャンバープレート4である。振動板8のダミー部と
当接される領域には位置合わせ穴29が開けられてい
る。また、チャンバープレート4の同様の位置にも位置
合わせ穴29が設けられている。
【0051】この例では、まず、振動板8とチャンバー
プレート4をピンを用いて位置決めしつつ接合する。こ
こで位置がズレると振動板8の穴がチャンバープレート
に隠れてしまい、ダミー部が見えづらくなる為正確に位
置を合わせて接合することが求められる。位置合わせ方
法・接合方法は本発明の第1例と同様に行う。
プレート4をピンを用いて位置決めしつつ接合する。こ
こで位置がズレると振動板8の穴がチャンバープレート
に隠れてしまい、ダミー部が見えづらくなる為正確に位
置を合わせて接合することが求められる。位置合わせ方
法・接合方法は本発明の第1例と同様に行う。
【0052】この例で、振動板8にチャンバープレート
4を取り付けたことによる効果として、振動板8は薄く
撓みやすいため、チャンバープレート4を取り付けるこ
とにより撓みが極力減少する。但し、初期設計でチャン
バープレート4の厚さが薄い場合、位置合わせ穴29を
開けると、剛性の減少による性能への影響がありえるの
で注意が必要である。
4を取り付けたことによる効果として、振動板8は薄く
撓みやすいため、チャンバープレート4を取り付けるこ
とにより撓みが極力減少する。但し、初期設計でチャン
バープレート4の厚さが薄い場合、位置合わせ穴29を
開けると、剛性の減少による性能への影響がありえるの
で注意が必要である。
【0053】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によるイ
ンクジェット記録ヘッドは、振動板に窓または穴を設け
ることにより、列設方向・高さ方向の位置決めを正確に
行い、また目視により位置を合わせる為、部品の寸法精
度を緩和させ、高品位で信頼性のあるインクジェットヘ
ッドを提供することができる。
ンクジェット記録ヘッドは、振動板に窓または穴を設け
ることにより、列設方向・高さ方向の位置決めを正確に
行い、また目視により位置を合わせる為、部品の寸法精
度を緩和させ、高品位で信頼性のあるインクジェットヘ
ッドを提供することができる。
【図1】 本例におけるインクジェトヘッドの分解図で
ある。
ある。
【図2】 インクジェットヘッドの断面図である。
【図3】 本発明に用いる部品の一例を示した斜視図で
ある。
ある。
【図4】 本発明における方向の定義を示す図である。
【図5】 本発明の第1例で用いられる部品の平面図で
ある。
ある。
【図6】 本発明で用いられる部品の接合状態を表す斜
視図である。
視図である。
【図7】 本発明における組立途中のヘッド形状を表す
斜視図である。
斜視図である。
【図8】 本発明における組立状態の説明図である。
【図9】 本発明における圧電素子と振動板の位置関係
を示す斜視拡大図である。
を示す斜視拡大図である。
【図10】 本発明における接着剤の塗布方法である。
【図11】 本発明で用いられる部品の接合方法であ
る。
る。
【図12】 本発明の第2例で用いられる部品の概略図
である。
である。
1はノズルプレート、2はピン穴、3はノズル、4はチ
ャンバープレート、5は圧力室、6はリストリクタ、7
はマニホールド、8は振動板、9は剛性部、10は変形
部、11は脚部、12は固定ブロック、13は内部空
洞、14は圧電素子、15は振動子、16はダミー部、
17はフレキシブルプリントケーブル、18はその他の
固定ブロック、19は窓、20は冶具A、21は位置合
わせ面、22は接着剤塗布領域、23は冶具B、24は
位置制御部、25は画像処理制御部、26は超小型ディ
スペンサー、27は接着剤注入穴、28は圧電素子接合
領域、29は位置合わせ穴、30は接着剤、31はレン
ズである。
ャンバープレート、5は圧力室、6はリストリクタ、7
はマニホールド、8は振動板、9は剛性部、10は変形
部、11は脚部、12は固定ブロック、13は内部空
洞、14は圧電素子、15は振動子、16はダミー部、
17はフレキシブルプリントケーブル、18はその他の
固定ブロック、19は窓、20は冶具A、21は位置合
わせ面、22は接着剤塗布領域、23は冶具B、24は
位置制御部、25は画像処理制御部、26は超小型ディ
スペンサー、27は接着剤注入穴、28は圧電素子接合
領域、29は位置合わせ穴、30は接着剤、31はレン
ズである。
Claims (11)
- 【請求項1】インク滴を吐出する複数のノズルを有する
ノズルプレートと、前記ノズルプレートと連通する圧力
室とを有するチャンバープレートと、前記圧力室を膨張
・収縮させる弾性変形部を有する振動板と、櫛歯状に形
成され且つ両端にはインク吐出に寄与しないダミー部を
有した圧電素子とによって構成されるインクジェットヘ
ッドにおいて、前記ダミー部の先端の一部又は全部を接
合面の反対側から確認する為の窓を振動板に設けること
を特徴とするインクジェットヘッド。 - 【請求項2】前記振動板は前記圧電素子の動きに対して
変動しない高剛性な補強プレートと、前記圧電素子の変
動により変動する弾性プレートとを張り合わせて構成さ
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
トヘッド。 - 【請求項3】前記弾性プレートは前記ダミー部を確認可
能な薄肉の樹脂で構成されていることを特徴とする請求
項2記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項4】前記チャンバープレートには前記振動板の
窓を覗く為のプレート穴が設けられている請求項1乃至
3記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項5】前記窓により、前記圧電素子の櫛部の各先
端が対応する前記弾性変形部に位置するように、前記窓
を用いて位置合わせすることを特徴とする請求項1乃至
4記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項6】インク滴を吐出する複数のノズルを有する
ノズルプレートと、前記ノズルプレートと連通する圧力
室とを有するチャンバープレートと、前記圧力室を膨張
・収縮させる弾性変形部を有する振動板と、櫛歯状に形
成され且つ両端にはインク吐出に寄与しないダミー部を
有した圧電素子とによって構成されるインクジェットヘ
ッドにおいて、前記ダミー部の先端の一部又は全部を接
合面の反対側から確認する為の穴を振動板に設けること
を特徴とするインクジェットヘッド。 - 【請求項7】前記チャンバープレートには前記振動板の
穴全体を覗くことが可能なプレート穴が設けられている
請求項6記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項8】前記窓により、前記圧電素子の櫛部の各先
端が対応する前記弾性変形部に位置するように、前記窓
を用いて位置合わせすることを特徴とする請求項6又は
7記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項9】インク滴を吐出する複数のノズルを有する
ノズルプレート、前記ノズルプレートと連通する圧力室
とインク流路とを有するチャンバープレート、前記圧力
室を膨張・収縮させる弾性変形部を有する振動板を有
し、櫛歯状に形成され且つ両端にはインク吐出に寄与し
ないダミー部を有した圧電素子とによって構成されるイ
ンクジェットヘッドの製造方法において、前記インク流
路プレートと前記圧電素子との変位方向位置合わせで、
前記圧電素子を仮固定する為の位置決め基板と前記圧電
素子とを仮固定接着剤で接合する工程と、前記位置決め
基板を前記振動板に突き当てることにより前記圧電素子
の変位方向の位置決めを行う工程と、前記圧電素子から
前記位置決め基板を剥離する工程とからなるインクジェ
ットヘッドの製造方法。 - 【請求項10】前記チャンバープレートは、前記ダミー
部を確認することが可能な位置に、位置決め用の穴を備
えていることを特徴とする請求項9記載のインクジェッ
トヘッドの製造方法。 - 【請求項11】前記振動板は、前記ダミー部を確認する
ことが可能な位置に、位置決め用の窓又は穴を備えてい
ることを特徴とする請求項9記載のインクジェットヘッ
ドの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001334498A JP2003136705A (ja) | 2001-10-31 | 2001-10-31 | インクジェットヘッド及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001334498A JP2003136705A (ja) | 2001-10-31 | 2001-10-31 | インクジェットヘッド及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003136705A true JP2003136705A (ja) | 2003-05-14 |
Family
ID=19149614
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001334498A Pending JP2003136705A (ja) | 2001-10-31 | 2001-10-31 | インクジェットヘッド及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003136705A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005270743A (ja) * | 2004-03-23 | 2005-10-06 | Toshiba Corp | インクジェットヘッド |
JP2006281604A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Seiko Epson Corp | 液体噴射ヘッドユニットの製造方法 |
US8678561B2 (en) | 2010-09-30 | 2014-03-25 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Liquid discharging head and method for producing the same |
-
2001
- 2001-10-31 JP JP2001334498A patent/JP2003136705A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005270743A (ja) * | 2004-03-23 | 2005-10-06 | Toshiba Corp | インクジェットヘッド |
JP2006281604A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Seiko Epson Corp | 液体噴射ヘッドユニットの製造方法 |
JP4701795B2 (ja) * | 2005-03-31 | 2011-06-15 | セイコーエプソン株式会社 | 液体噴射ヘッドユニットの製造方法 |
US8678561B2 (en) | 2010-09-30 | 2014-03-25 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Liquid discharging head and method for producing the same |
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