JP2005096149A - Manifold of inkjet head, inkjet head, and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、記録媒体に対してインクを吐出することにより所望の画像を記録するインクジェットヘッドにおいて、インクへ与える圧力変化を発生させるチャネルを並列したアクチュエータに接着して各チャネルへのインクを分配する共通インク室を形成するインクジェットヘッドのマニホールド、これを有するインクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法に関する。 In an inkjet head that records a desired image by ejecting ink onto a recording medium, the present invention distributes ink to each channel by bonding a channel that generates a pressure change applied to the ink to a parallel actuator. The present invention relates to a manifold for an inkjet head that forms a common ink chamber, an inkjet head having the manifold, and a method for manufacturing the inkjet head.
複数のチャネルを並列したインクジェットヘッドでは、各チャネルで圧電素子や発熱素子等の作用により圧力変化を発生させて該チャネル毎に設けたノズルからインクを吐出するアクチュエータにマニホールドを設けてインクを各チャネルに分配するための共通インク室を形成している。 In an inkjet head in which a plurality of channels are arranged in parallel, a pressure change is generated by the action of a piezoelectric element or a heating element in each channel, and a manifold is provided in an actuator that discharges ink from a nozzle provided for each channel. A common ink chamber is formed to distribute the ink.
マニホールドは圧電セラミックのアクチュエータ本体に直接接着されるが、その目的は、マニホールドをアクチュエータ本体に固く取り付ける事と、マニホールドとアクチュエータの継ぎ目からインクが漏れることを防ぐためである。 The manifold is directly bonded to the piezoelectric ceramic actuator body, the purpose of which is to firmly attach the manifold to the actuator body and to prevent ink leakage from the joint between the manifold and the actuator.
通常の接着では接着しようとする2物体の表面を研磨して、洗浄し、一方、あるいは、両方の接着面に接着剤を塗布して、しかる後に接着面を張り合わせて接着を行っている。 In normal bonding, the surfaces of two objects to be bonded are polished and washed, and an adhesive is applied to one or both bonding surfaces, and then the bonding surfaces are bonded to each other for bonding.
マニホールドをアクチュエータに固く取り付け、且つ、インク漏れを防ぐため、接着面の全面に接着剤を塗布して、減圧等で混入した気泡を取り除いてから、被接着物同士を正確に位置合わせして、仮固定してから、加圧接合し、更に、加熱硬化される。 In order to firmly attach the manifold to the actuator and prevent ink leakage, apply adhesive on the entire adhesive surface, remove bubbles mixed in under reduced pressure, etc., and then accurately align the objects to be bonded, After temporarily fixing, pressure bonding is performed, and further, heat curing is performed.
このため、マニホールドとアクチュエータを接着する場合、インク漏れが起こらない様に、接着面に高い圧力を掛けて接着剤を押し広げる必要があるので、接着面からはみ出した接着剤がチャネルを塞いでしまう危険がある。また、余剰の接着剤が、マニホールド内部に流れ出し、インク流路を狭めたり、ノズルに流入して、ノズルを閉塞させる恐れがある。特に、エポキシ接着剤は、硬化時加熱すると粘度が急低下して接着面から流れ出し易いため、室温で加圧したときは、流れ出しは起こらなくとも、加熱すると必ず流れ出してしまう。接着剤の使用量が多いと、硬化時、インク流路に流れ出し易く、使用量が少ないと、流れ出にくいが、接着不良による、被接着物の剥離やインク漏れを起こし易い。 For this reason, when bonding the manifold and the actuator, it is necessary to apply a high pressure to the bonding surface to spread the adhesive so that ink leakage does not occur, so the adhesive protruding from the bonding surface blocks the channel. There is danger. In addition, excessive adhesive may flow out into the manifold, narrowing the ink flow path, or flowing into the nozzle, causing the nozzle to be blocked. In particular, the epoxy adhesive, when heated at the time of curing, rapidly decreases in viscosity and easily flows out from the adhesive surface. Therefore, when pressurized at room temperature, the epoxy adhesive always flows out when heated even if it does not flow out. When the amount of the adhesive used is large, it tends to flow out into the ink flow path at the time of curing, and when the amount used is small, it is difficult to flow out, but it is easy to cause peeling of the adherend or ink leakage due to poor adhesion.
インクジェットインクには、有機溶剤、界面活性剤が多量に含まれており、接着剤を溶解し易いので、接着剤の使用量が少ないと接着強度が低下し易い。更に、インク流路に流れ出して固まった接着剤の一部が溶解されて、微小な塊となり、これがインク流路を詰まらせる恐れがある。また、接着剤を塗布してから精密な位置合わせして接合することは極めて難しい。 The inkjet ink contains a large amount of an organic solvent and a surfactant and easily dissolves the adhesive. Therefore, if the amount of the adhesive used is small, the adhesive strength tends to decrease. Furthermore, a part of the adhesive that has flowed out and solidified into the ink flow path is dissolved to form a fine lump, which may clog the ink flow path. In addition, it is extremely difficult to perform precise positioning and bonding after applying an adhesive.
このようなトラブルを回避するため、被接着物の接着面の一方又は両方に溝を形成し、この溝の中に接着剤を充填して接着する方法が行われる。この方法では、被接着物を、接着剤がない状態で重ね合わせてから溝に接着剤を注入するので、精密な位置合わせが可能になる。また、溝の中に接着剤が均一に浸入できれば、インク漏れを完全に防ぐことができる。また、接着剤には、ディスペンサーの圧力が掛かるだけで、強い圧力が掛からないので、インク流路へのはみ出しを防ぐことができる。この様に接着面に溝を形成して、被接着物を位置合わせしてから溝に接着剤を充填する方法は公知となっており、例えば、特許文献1〜4に記載されている。 In order to avoid such a trouble, a method is used in which a groove is formed on one or both of the bonding surfaces of the adherend, and the groove is filled with an adhesive and bonded. In this method, since the adhesive is injected into the groove after the objects to be bonded are overlapped in the absence of the adhesive, precise alignment is possible. Further, if the adhesive can uniformly enter the groove, ink leakage can be completely prevented. Further, since the adhesive is only subjected to the pressure of the dispenser and is not applied with a strong pressure, the adhesive can be prevented from protruding into the ink flow path. Thus, the method of forming a groove | channel on an adhesive surface and aligning a to-be-adhered object, and filling a groove | channel with an adhesive agent is well-known, for example, it describes in patent documents 1-4.
また、特許文献5には、被接着面に溝を形成して、この溝に接着剤を充填して、被接着物を重ねることが記載され、また、特許文献6、7には、被接着面に溝を形成して、この中に毛管力で接着剤を充填することが記載されている。 Patent Document 5 describes that a groove is formed on a surface to be bonded, the groove is filled with an adhesive, and an object to be bonded is stacked, and Patent Documents 6 and 7 describe an object to be bonded. It is described that a groove is formed in the surface and the adhesive is filled therein by capillary force.
更に、特許文献8には、マニホールドとアクチュエータとの接触面からマニホールドの該接触面以外の面まで連通する接着剤注入溝を設け、このマニホールドをアクチュエータに位置合わせした後、接着剤注入溝からマニホールドとアクチュエータとの接触面に向けて接着剤注入針を挿入し、溝に沿って移動させながら接着剤を注入していくことにより、接着剤の塗着部位を接着剤注入溝内に規制するようにした技術が提案されている。
特許文献1〜5は、溝に充填する接着剤がシリコン系の充填材である。シリコン系充填材は、耐インク性は十分に高いが、接着部の機械的強度が弱く、シリコン系充填で接着したインクジェットヘッドは、キャリッジに搭載して急激な加減速を繰り返すと、剥離してしまう。シリコン系充填材は、インク漏れやインク漏れによるインクの混合を防止するには極めて有効であるが、接着強度が弱いため、使用はインク流路の周りに止め、その他の部分は、エポキシ接着剤を使用して補強しなければ、接着強度を保てない欠点がある。 In Patent Documents 1 to 5, the adhesive filling the grooves is a silicon-based filler. Silicone fillers have sufficiently high ink resistance, but the mechanical strength of the bonded part is weak, and the inkjet head bonded by silicon filling will peel off when mounted on a carriage and repeated rapid acceleration / deceleration. End up. Silicone fillers are extremely effective in preventing ink leakage and ink mixing due to ink leakage, but due to their low adhesive strength, use is stopped around the ink flow path, and other parts are epoxy adhesives. If it is not reinforced using, there is a drawback that the adhesive strength cannot be maintained.
特許文献6、7は、ノズル板に溝を設けて、アクチュエータと接着する例であるが、接着剤を毛管力により浸透させる方法なので、粘度の低い接着剤しか使用できない欠点がある。粘度の低い接着剤は、分子量が低く、高い接着強度を得ることができない。 Patent Documents 6 and 7 are examples in which a groove is provided in a nozzle plate and bonded to an actuator. However, since the adhesive is infiltrated by capillary force, there is a drawback that only an adhesive having a low viscosity can be used. An adhesive having a low viscosity has a low molecular weight, and a high adhesive strength cannot be obtained.
特許文献8に記載の技術によれば、接着剤の塗着部位が接着剤注入溝内に規制されることで、接着面からの共通インク室側への接着剤のはみ出しを抑えることができるが、接着剤注入溝に注入した接着剤を重力により接着面まで自然流下させるようにしており、硬化と共に過渡的に粘度が変化する接着剤に対しては接着剤注入溝内への接着剤の注入量を制御することが難しい。 According to the technique described in Patent Document 8, the adhesive application site is restricted within the adhesive injection groove, so that the adhesive can be prevented from protruding from the adhesive surface to the common ink chamber. The adhesive injected into the adhesive injection groove is allowed to flow down naturally to the adhesive surface by gravity, and for the adhesive whose viscosity changes transiently as it hardens, the adhesive is injected into the adhesive injection groove. It is difficult to control the amount.
また、この特許文献8に記載の技術では、接着剤注入用の溝があるのみで他に接着剤の逃げ場になる部分がないため、接着剤注入量が多くなってしまった場合には接着剤は外へはみ出るか、毛管力によって内部へ浸透していくしかないため接着剤注入量の制御が難しい。 Further, in the technique described in Patent Document 8, since there is only a groove for injecting the adhesive and there is no other part for the adhesive to escape, the adhesive is increased when the amount of injected adhesive is increased. Is difficult to control the amount of adhesive injected because it only protrudes outside or penetrates inside by capillary force.
更に、特許文献8には、接着剤注入溝内の所定の高さ位置に注入目印線を設け、接着剤がこの注入目印線に達したことを注入作業者が目視確認した時に接着剤注入針をリリースさせて注入作業を停止することで、所定量の注入を行うようにすることが記載されているが、接着剤注入溝毎に確認作業を行う必要があるために、接着剤注入作業が煩雑なものとなる問題がある上に、接着剤の注入量を目視確認できる程度にまで注入する必要があるため、接着剤が必要以上に消費される問題もある。 Further, in Patent Document 8, an injection mark line is provided at a predetermined height position in the adhesive injection groove, and when the injection operator visually confirms that the adhesive has reached the injection mark line, an adhesive injection needle is provided. It is described that a predetermined amount of injection is performed by releasing the injection and stopping the injection operation, but since it is necessary to perform a confirmation operation for each adhesive injection groove, the adhesive injection operation is In addition to the complicated problem, there is also a problem that the adhesive is consumed more than necessary because it is necessary to inject the adhesive to such an extent that it can be visually confirmed.
そこで、本発明は、高い接着強度を得ることができると共に、確実にインク漏れを防止することのできるインクジェットヘッドのマニホールド、これを有するインクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法を提供することを課題とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an ink jet head manifold capable of obtaining high adhesive strength and reliably preventing ink leakage, an ink jet head having the same, and a method of manufacturing the ink jet head. .
本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。 Other problems of the present invention will become apparent from the following description.
上記課題は、以下の各発明によって解決される。 The above problems are solved by the following inventions.
請求項1記載の発明は、インクへ与える圧力変化を発生させるチャネルを並列したアクチュエータに接着して各チャネルへのインクを分配する共通インク室を形成するインクジェットヘッドのマニホールドにおいて、前記アクチュエータとの接触面に、前記アクチュエータとの間で形成される共通インク室を完全に囲むように溝を凹設すると共に、該溝の内部から前記アクチュエータとの接触面以外の面に亘って貫通する接着剤注入用の貫通穴を形成してなることを特徴とするインクジェットヘッドのマニホールドである。 According to a first aspect of the present invention, in a manifold of an ink jet head that forms a common ink chamber for adhering a channel for generating a pressure change applied to ink to a parallel actuator to distribute ink to each channel, contact with the actuator is made. A groove is formed in the surface so as to completely surround the common ink chamber formed with the actuator, and an adhesive is injected from the inside of the groove to a surface other than the contact surface with the actuator. And a through-hole for the inkjet head.
請求項2記載の発明は、前記溝は複数本あり、前記貫通穴は少なくとも1本の溝に繋がっ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のマニホールドである。 The invention according to claim 2 is the manifold of the ink jet head according to claim 1, wherein there are a plurality of the grooves, and the through hole is connected to at least one groove.
請求項3記載の発明は、インクへ与える圧力変化を発生させるチャネルを並列したアクチュエータと、前記アクチュエータに接着して各チャネルへのインクを分配する共通インク室を形成するマニホールドとを備え、各チャネルで圧力変化を発生させて各チャネルに対応するノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドにおいて、前記マニホールドには、前記アクチュエータとの接触面に、前記アクチュエータとの間で形成される共通インク室を完全に囲むように溝が凹設されていると共に、該溝の内部から前記アクチュエータとの接触面以外の面に亘って貫通する接着剤注入用の貫通穴が形成されていることを特徴とするインクジェットヘッドである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an actuator in which channels for generating a pressure change applied to the ink are arranged in parallel, and a manifold that forms a common ink chamber that adheres to the actuator and distributes the ink to each channel. In the inkjet head that discharges ink from the nozzle corresponding to each channel by generating a pressure change in the manifold, the manifold is completely provided with a common ink chamber formed between the actuator and a contact surface with the actuator. An ink jet head characterized in that a groove is recessed so as to surround, and a through hole for injecting adhesive is formed to penetrate from the inside of the groove to a surface other than the contact surface with the actuator. It is.
請求項4記載の発明は、前記溝は複数本あり、前記貫通穴は少なくとも1本の溝に繋がっていることを特徴とする請求項3記載のインクジェットヘッドである。 A fourth aspect of the invention is the ink jet head according to the third aspect, wherein there are a plurality of the grooves, and the through hole is connected to at least one groove.
請求項5記載の発明は、前記貫通穴から前記溝内に注入された接着剤によって前記アクチュエータと前記マニホールドとが接着されていることを特徴とする請求項3又は4記載のインクジェットヘッドである。 The invention according to claim 5 is the ink jet head according to claim 3 or 4, wherein the actuator and the manifold are bonded by an adhesive injected into the groove from the through hole.
請求項6記載の発明は、前記溝の一部は、前記アクチュエータの各チャネルに圧力変化を発生させるための電圧印加用の電極部と間隔をおいて対面しており、前記貫通穴から前記溝内に注入された接着剤の一部が前記電極部との間隔を埋めることで、前記電極部の一部が絶縁されていることを特徴とする請求項3、4又は5記載のインクジェットヘッドである。 According to a sixth aspect of the present invention, a part of the groove is opposed to a voltage application electrode part for generating a pressure change in each channel of the actuator with a gap from the through hole. 6. The ink jet head according to claim 3, wherein a part of the adhesive is injected to fill a space between the electrode part and the part of the electrode part is insulated. is there.
請求項7記載の発明は、インクへ与える圧力変化を発生させるチャネルを並列したアクチュエータと、前記アクチュエータに接着して各チャネルへのインクを分配する共通インク室を形成するマニホールドとを備え、各チャネルで圧力変化を発生させて各チャネルに対応するノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドの製造方法において、前記マニホールドにおける前記アクチュエータとの接触面に、前記アクチュエータとの間で形成される共通インク室を完全に囲むように溝を凹設すると共に、該溝の内部から前記アクチュエータとの接触面以外の面に亘って貫通する接着剤注入用の貫通穴を形成し、このマニホールドをアクチュエータに接触させて位置決めした後、前記貫通穴に接着剤を注入して前記溝内に接着剤を充填し、前記アクチュエータと前記マニホールドとを接着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である。 The invention according to claim 7 is provided with an actuator in which channels for generating a pressure change applied to ink are arranged in parallel, and a manifold that forms a common ink chamber that adheres to the actuator and distributes ink to each channel. In the method of manufacturing an ink-jet head that generates a pressure change and ejects ink from nozzles corresponding to each channel, a common ink chamber formed between the actuator and the actuator is completely formed on a contact surface of the manifold with the actuator. A groove is formed so as to surround the groove, and a through hole for injecting adhesive is formed to penetrate from the inside of the groove to a surface other than the contact surface with the actuator, and the manifold is positioned in contact with the actuator. After that, the adhesive is injected into the through hole to fill the groove with the adhesive, A method of manufacturing an ink jet head, characterized by bonding the actuator and with said manifold.
請求項8記載の発明は、前記溝は複数本あり、前記貫通穴は少なくとも1本の溝に繋がっていることを特徴とする請求項7記載のインクジェットヘッドの製造方法である。 The invention according to claim 8 is the method of manufacturing an ink-jet head according to claim 7, wherein there are a plurality of the grooves, and the through hole is connected to at least one groove.
請求項9記載の発明は、前記溝の一部は前記アクチュエータの各チャネルに圧力変化を発生させるための電圧印加用の電極部と間隔をおいて対面しており、前記貫通穴から前記溝内に注入された接着剤の一部が前記電極部との間隔を埋めることで、前記電極部の一部を絶縁することを特徴とする請求項7又は8記載のインクジェットヘッドの製造方法である。 According to a ninth aspect of the present invention, a part of the groove is opposed to a voltage applying electrode part for generating a pressure change in each channel of the actuator with a space between the through hole and the groove. 9. The method of manufacturing an ink jet head according to claim 7, wherein a part of the adhesive injected into the electrode fills a gap with the electrode part to insulate part of the electrode part.
本発明によれば、共通インク室の周囲を完全に取り囲む溝を設け、その溝に繋がる貫通穴をあけて、マニホールドとアクチュエータを重ねて、位置合わせし、穴からディスペンサーにて、接着剤を注入することで、チャネルを接着剤で塞ぐ危険を排除し得ると共に、マニホールドをアクチュエータに強固に接着し、インク漏れを防ぐことができる。 According to the present invention, a groove that completely surrounds the common ink chamber is provided, a through hole connected to the groove is formed, the manifold and the actuator are overlapped and aligned, and the adhesive is injected from the hole with a dispenser. By doing so, the risk of blocking the channel with an adhesive can be eliminated, and the manifold can be firmly adhered to the actuator to prevent ink leakage.
また、マニホールドをアクチュエータに接着するに際し、チャネルを接着剤で塞ぐ危険を排除し得ると共に、接着剤注入量の許容幅が広く、必要最小限の接着剤の注入により容易に接着を行うことができる。 In addition, when the manifold is bonded to the actuator, the risk of clogging the channel with an adhesive can be eliminated, and the allowable range of the adhesive injection amount is wide, and the adhesive can be easily performed by injecting the minimum amount of adhesive. .
更に、接着剤の注入を貫通穴に対して一方向から行うことができるため、オートメーション化の際にも有利である。 Furthermore, since the injection of the adhesive can be performed from one direction with respect to the through hole, it is advantageous in automation.
また、溝を複数本とすることで、接着強度が高く、インク漏れを防ぐ効果をより高めることができる。たとえ複数本の内の何本かの溝の中に接着剤が完全に充填されないことがあっても、接着強度が高く、インク漏れを起こしにくい。 Further, by providing a plurality of grooves, the adhesive strength is high, and the effect of preventing ink leakage can be further enhanced. Even if the adhesive is not completely filled in some of the plurality of grooves, the adhesive strength is high and ink leakage is unlikely to occur.
図1は、本発明に係るインクジェットヘッドの一実施形態を示す断面図、図2はその分解斜視図、図3は図1における(iii)-(iii)線に沿う部分断面図、図4はマニホールドの底面図、図5はマニホールドの接着作業を説明する図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of an ink jet head according to the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view thereof, FIG. 3 is a partial cross-sectional view taken along line (iii)-(iii) in FIG. A bottom view of the manifold, FIG. 5 is a diagram for explaining the bonding operation of the manifold.
図1及び図2において、アクチュエータ10は、印字用のノズル11a、11bを有するチャネル12a、12bを多数並列した圧電性セラミックを主体として構成され、このアクチュエータ10の上面及び下面に、それぞれ第1マニホールド20aと第2マニホールド20bとが接着されている。
1 and 2, the
アクチュエータ10は、長尺状の非圧電性セラミック基板上に、分極方向が相反する圧電性セラミックス層を設けてなるセラミック部材で、インクに与える圧力変化を発生させる部材である。
The
アクチュエータ10には、ダイヤモンドブレード等により切削加工された複数のチャネル12a、12bが形成されている。ここでは、非圧電性セラミック基板の両面に分極方向が相反する圧電性セラミックス層を設けてセラミック部材を構成し、このセラミック部材の両面にそれぞれ切削加工を施すことにより、上下2列のチャネル12a、12bをそれぞれ多数並列形成させて高密度化を図った態様を示している。個々のチャネル12a、12bは、直線状の細長い溝形状に切削されて、削り残した圧電性セラミックが隣接するチャネル12aと12aとの間の隔壁13a及びチャネル12bと12bとの間の隔壁13bを構成している(図3参照)。各チャネル12a、12bの深さは、図1中で右にいくにつれて徐々に浅くなって、ついには消滅する。チャネル12a、12bの内面の一部には金属電極(図示せず)が形成されている。
The
また、各チャネル12a、12bの上から、それぞれ非圧電性セラミック基板等からなるカバー基板14a、14bが接着され、各チャネル12a、12bの上方の大部分を塞いでいる。
Also,
非圧電性セラミック基板として、アルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニア、シリコン、窒化シリコン、シリコンカーバイド、石英の少なくとも1つから選ばれることが好ましく、隔壁13a、13bをせん断変形させても分極した圧電性セラミックを確実に支持することができる。
The non-piezoelectric ceramic substrate is preferably selected from at least one of alumina, aluminum nitride, zirconia, silicon, silicon nitride, silicon carbide, and quartz, and a piezoelectric ceramic that is polarized even if the
圧電性セラミックとして、PZT、PLZT等のセラミックで、主にPbOx、ZrOx、TiOxの混合微結晶体に、ソフト化剤又はハード化剤として知られる微量の金属酸化物、例えばNb、Zn、Mg、Sn、Ni、La、Cr等の酸化物を含むものが好ましい。 As a piezoelectric ceramic, a ceramic such as PZT, PLZT, etc., mainly a mixed microcrystal of PbOx, ZrOx, TiOx, a trace amount of metal oxide known as a softening agent or a hardening agent, such as Nb, Zn, Mg, Those containing oxides such as Sn, Ni, La, and Cr are preferable.
PZTは、チタン酸ジルコン酸鉛であり、充填密度が大きく、圧電性定数が大きく、加工性が良いので好ましい。PZTは、焼成後、温度を下げると、急に結晶構造が変化して、原子がズレ、片側がプラス、反対側がマイナスという双極子の形の、細かい結晶の集まりになる。こうした自発分極は方向がランダムで、極性を互いに打ち消しあっているので、更に分極処理が必要となる。 PZT is lead zirconate titanate, which is preferable because it has a high packing density, a large piezoelectric constant, and good workability. When the temperature is lowered after firing, the crystal structure suddenly changes, and PZT becomes a collection of fine crystals in the form of dipoles in which atoms are displaced, one side is positive, and the other side is negative. These spontaneous polarizations are random in direction and cancel each other's polarity, so further polarization processing is required.
分極処理は、PZTの薄板を電極で挟み、シリコン油中に漬けて、10〜35kv/cm程度の高電界を掛けて、分極する。分極したPZTに分極方向に直角に電圧を掛けると、側壁が圧電滑り効果により、斜め方向に、くの字形に、せん断変形して、インク室の容積が膨張する。 In the polarization treatment, a PZT thin plate is sandwiched between electrodes, immersed in silicon oil, and polarized by applying a high electric field of about 10 to 35 kv / cm. When a voltage is applied to the polarized PZT at a right angle to the polarization direction, the side wall is sheared and deformed in a diagonal shape in a diagonal direction by the piezoelectric sliding effect, and the volume of the ink chamber expands.
金属電極の材料としては、金、銀、アルミニウム、パラジウム、ニッケル、タンタル、チタンを用いることができ、特に、電気的特性、加工性の点から、金、アルミニウムが良く、メッキ、蒸着、スパッタで形成される。各金属電極は、各チャネル12a、12bの内部から、浅溝部分を通ってアクチュエータ10の後方(右端)側の上面及び下面まで引き出され、それぞれ各チャネル12a、12b内の金属電極に電圧印加するための電極部となる接続用電極部15a、15bとされている。
Gold, silver, aluminum, palladium, nickel, tantalum, and titanium can be used as the material of the metal electrode, and gold and aluminum are particularly preferable from the viewpoint of electrical characteristics and workability. It is formed. Each metal electrode is drawn from the inside of each
図1において、アクチュエータ10の左端には、ノズルプレート11が接着されている。ノズルプレート11には各チャネル12a、12bの位置に対応するノズル11a、11bが設けられていて、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スによって形成されている。
In FIG. 1, a
図3ではチャネル12a、12bの一部が示されている。個々のチャネル12a、12bは、直線状の細長い溝形状に切削されて、隔壁13a、13bを備えている。この隔壁13a、13bがせん断変形することでチャネル12a、12bの圧力変化が発生する。また、チャネル12a、12bの配列方向は、上下の各列でその長手方向と直行する向きに平行移動した方向であり、各列におけるチャネル12a、12bは互いに等間隔に配列されている。
FIG. 3 shows a part of the
図1において、アクチュエータ10の右端には、各チャネル12a、12bに対応する信号線を纏めたFPC(フレキシブル回路基板)等からなる信号線30a、30bが、それぞれ対応する接続用電極部15a、15bにエポキシ系接着剤等によって接着されており、各チャネル12a、12b内の金属電極と導通している。なお、信号線30a、30bは図2では省略している。
In FIG. 1, at the right end of the
各チャネル12a、12bの隔壁13a、13bは、信号線30a、30b及び接続用電極部15a、15bを経てインクジェットプリンタ本体(不図示)から供給される駆動信号によりせん断変形し、応力を受けたチャネル12a、12b内のインクがノズル11a、11bから吐出する。ノズル11a、11bから吐出したインクはチャネル12a、12bの長手方向に向かって飛翔して紙などの記録材に着弾する。
The
各カバー基板14a、14bには、各チャネル12a、12bの浅溝部分に対応するように開口141a、141bが形成されており、この開口141a、141bを上から覆うように、第1マニホールド20aと第2マニホールド20bがアクチュエータ10に接着されている。
第1マニホールド20a及び第2マニホールド20bは、アクチュエータ10との間で略直方体形状の共通インク室21a、21bを形成する部材であり、アクリル、ポリエーテルイミド、変性PPE、ポリカーボネート等の合成樹脂材により形成されている。中でも、寸法精度、透過性の点でポリエーテルイミドが好ましい。
The
これら第1マニホールド20a及び第2マニホールド20bは、上記開口141a、141bを覆い、且つこれら開口141a、141bと連通する十分な大きさの凹部21a、21bが凹設されており、アクチュエータ10の左右(各チャネル12a、12bの並列方向)両側部において、これら第1マニホールド20a及び第2マニホールド20bが互いに係合し、両者間にアクチュエータ10を挟み付けるような形態でそれぞれ接着されている。このようにして第1マニホールド20a及び第2マニホールド20bがアクチュエータ10に接着された状態で、上記凹部21a、21bによってアクチュエータ10との間でそれぞれ共通インク室が形成されている。
The
なお、図2では、第1マニホールド20aのみをアクチュエータ10から分解した状態を示している。
2 shows a state in which only the
図2おいて、符号22a、22bは、各共通インク室21a、22a内にそれぞれインクを供給するためのインク供給口であり、このインク供給口22a、22bから各共通インク室21a、21b内に供給されたインクは、開口141a、141bを介して各チャネル12a、12bに分配される。
In FIG. 2,
ここで、第1マニホールド20aと第2マニホールド20bとは同一であるため、第1マニホールド20aを用いて、その構成の詳細について更に図1、図4及び図5を用いて説明する。
Here, since the
第1マニホールド20aにおけるアクチュエータ10との接触面には、アクチュエータ10との間で形成される共通インク室21aの周囲を完全に囲むように溝23aが凹設されている。ここで、共通インク室21aの周囲を完全に囲むとは、溝23aが1本の輪状となって共通インク室21aの周囲に凹設され、その溝23aのどこにも途切れ部がない状態をいう。
On the contact surface of the
第1マニホールド20aのアクチュエータ10との接触面との反対面には、貫通穴24aが開設されており、溝23aの内部と連通している。この貫通穴24aは、後述する接着剤注入針を挿入し得る程度の丸穴状に開設されている。貫通穴24aの大きさは接着剤注入針のサイズにもよるが、その直径は概ね0.5mm〜2.0mmとされる。
A through
溝23aは、貫通穴24aから注入された接着剤の流路となると同時に、該溝23a内に満たされた接着剤によってアクチュエータ10との接着を行う接着部位となる。この溝23aがアクチュエータ10との境界部分において、共通インク室21aの周囲を完全に囲むように設けられていることで、共通インク室21aの周囲を接着剤によって封止する機能も果たしている。このため、溝23aの数は、共通インク室21aの周囲を囲むように少なくとも1本形成されていればよいが、ここでは、共通インク室21aの周囲を囲むように、略同心状に3本の溝23a、23a、23aが凹設されている。
The
溝23aの深さは、0.1mm〜0.6mmとすることが好ましく、幅は、0.2mm〜0.5mmとすることが好ましい。
The depth of the
本実施形態のように複数本の溝23a・・・が形成されている場合、貫通穴24aは、そのうちの1本の溝23aの内部と連通していればよいが、その場合、共通インク室21aから最も遠い最外側の溝23aと連通していることが好ましい。これにより、貫通穴24aから最外側の溝23a内に注入された接着剤が該溝23a内から溢れ、アクチュエータ10との接触面を通って共通インク室21a側へ流出するようなことがあっても、その流出した接着剤を内側の溝23a内に導入することで、共通インク室21aへの流出を防ぐことができる。
When a plurality of
更に、複数本の溝23a・・・が形成されている場合には、各溝23a・・・内に接着剤を注入することで、アクチュエータ10との接着面積を広くとることができる。この場合、各溝23a・・・にそれぞれ貫通穴24aを設けるようにしてもよいが、一つの貫通穴24aで複数本の溝23a・・・の内部とまとめて連通させるようにすると、一つの貫通穴24aからの接着剤の注入作業によって、複数本の溝23a・・・に同時に接着剤を注入させることができるため、接着作業時の作業性にも優れるようになる。
Further, when a plurality of
一つの溝23aの内部と連通する貫通穴24aは一つに限らず、必要に応じて適宜間隔をおいて複数設けるようにしてもよい。複数の貫通穴24aを設けた場合は、そのうちのいずれかの貫通穴24aを接着剤注入時の空気抜き穴として利用することもできる。
The number of through
かかる第1マニホールド20aをアクチュエータ10に接着する際の工程について説明すると、まず、第1マニホールド20aをアクチュエータ10の所定の取り付け位置に位置合わせする。このとき、第1マニホールド20aとアクチュエータ10との間には接着剤は介在されていないため、両者の位置合わせは容易であり、簡単に所定の位置に位置合わせすることができる。
The process for bonding the
第1マニホールド20aの位置合わせが完了したら、図5に示すように、貫通穴24aに接着剤注入針50の先端を挿入し、該貫通穴24aから接着剤60を注入する。注入された接着剤60は、貫通穴24aから溝23a内に至り、該溝23aとアクチュエータ10との間に形成される空間に沿って横方向に流通する。この空間の容積は予め判っているため、接着剤注入針50からこの容積に相当する量の接着剤60を注入することで、簡単に溝23a内に接着剤を満たすことができる。従って、接着剤60の注入量の制御をわざわざ目視確認する必要ないと共に、溝23a内部は限られた空間であるため、不必要に多くの接着剤が塗布されることもない。
When the alignment of the
また、貫通穴24aに対する一方向から接着剤の注入を行えばよいだけであるため、オートメーション化にも容易に対応でき、オートメーション化を図る場合にも有利となる。
Moreover, since it is only necessary to inject the adhesive from one direction with respect to the through
溝23a内に満たされた接着剤60は、やがて固化し、第1マニホールド20aとアクチュエータ10とを強固に接着すると共に、第1マニホールド20aとアクチュエータ10との境界部分における共通インク室21aの周囲を封止する。
The adhesive 60 filled in the
ところで、本実施形態では、第1マニホールド20a及び第2マニホールド20bの後端(図1の右端)は、アクチュエータ10のカバー基板14a、14bよりも後方に延出しており、アクチュエータ10の後端側の各接続用電極部15a、15bと対向する面が該各接続用電極部15a、15bとの間隔を狭めるように該接続用電極部15a、15bに向けて突出し、アクチュエータ10との間で封止用空間部25a、25bを形成している。
By the way, in the present embodiment, the rear ends (the right end in FIG. 1) of the
各封止用空間部25a、25bは、第1マニホールド20a及び第2マニホールド20bに形成された溝23a、23bの内部と連通しており、該溝23a、23bに注入された接着剤60の一部は、該溝23a、23b内を流通し、この封止用空間部25a、25b内にも流入して該封止用空間部25a、25bを埋めるようになっている。これにより、各封止用空間部25a、25b内は、貫通穴24a、24bからそれぞれ注入された接着剤60によって封止され、アクチュエータ10の後端側での各接続用電極部15a、15bの一部の絶縁が図られている。従って、本実施形態によれば、各接続用電極部15a、15bを個別に絶縁処理する必要がなく、第1マニホールド20a及び第2マニホールド20bの接着作業によって同時に各接続用電極部15a、15bの絶縁を行うことができるため、作業工程の簡略化を図ることができる。
Each of the sealing
なお、ここでは、各チャネル間の隔壁をせん断変形させることによりインクへ与える圧力変化を発生させる方式のアクチュエータ10を用いたインクジェットヘッドについて説明したが、本発明において、インクへ与える圧力変化を発生させる方式は何らこれに限定されない。例えば、ピエゾ素子に適当な電気信号を与えることで生じる歪を応用し、その際の変位(力の変動)を利用するもの(ピエゾ方式)や、圧力室内に熱を与えることで生じる膨張圧力を利用するもの(サーマル方式、あるいはバブルジェット(登録商標)方式)等、いずれでもよい。
Here, the inkjet head using the
10:アクチュエータ
11:ノズルプレート
11a、11b:ノズル
12a、12b:チャネル
13a、13b:隔壁
14a、14b:カバー基板
141a、141b:開口
15a、15b:接続用電極部
20a:第1マニホールド
20b:第2マニホールド
21a、21b:共通インク室
22a、22b:インク供給口
23a、23b:溝
24a、24b:貫通穴
25a、25b:封止用空間部
30a、30b:信号線
50:接着剤注入針
60:接着剤
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10: Actuator 11:
Claims (9)
前記アクチュエータとの接触面に、前記アクチュエータとの間で形成される共通インク室を完全に囲むように溝を凹設すると共に、該溝の内部から前記アクチュエータとの接触面以外の面に亘って貫通する接着剤注入用の貫通穴を形成してなることを特徴とするインクジェットヘッドのマニホールド。 In a manifold of an ink jet head that forms a common ink chamber for adhering channels that generate pressure changes to ink to parallel actuators and distributing ink to each channel,
A groove is formed in the contact surface with the actuator so as to completely surround the common ink chamber formed with the actuator, and from the inside of the groove to a surface other than the contact surface with the actuator. A manifold for an ink jet head, wherein a through hole for penetrating adhesive is formed.
前記マニホールドには、前記アクチュエータとの接触面に、前記アクチュエータとの間で形成される共通インク室を完全に囲むように溝が凹設されていると共に、該溝の内部から前記アクチュエータとの接触面以外の面に亘って貫通する接着剤注入用の貫通穴が形成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。 An actuator in which channels for generating pressure changes to be applied to the ink are arranged in parallel, and a manifold that forms a common ink chamber that adheres to the actuators and distributes ink to the respective channels. In an inkjet head that ejects ink from nozzles corresponding to channels,
In the manifold, a groove is formed on the contact surface with the actuator so as to completely surround a common ink chamber formed with the actuator, and the manifold contacts with the actuator from the inside of the groove. An ink jet head, wherein a through hole for injecting an adhesive penetrating over a surface other than the surface is formed.
前記マニホールドにおける前記アクチュエータとの接触面に、前記アクチュエータとの間で形成される共通インク室を完全に囲むように溝を凹設すると共に、該溝の内部から前記アクチュエータとの接触面以外の面に亘って貫通する接着剤注入用の貫通穴を形成し、このマニホールドをアクチュエータに接触させて位置決めした後、前記貫通穴に接着剤を注入して前記溝内に接着剤を充填し、前記アクチュエータと前記マニホールドとを接着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。 An actuator in which channels for generating pressure changes to be applied to the ink are arranged in parallel, and a manifold that forms a common ink chamber that adheres to the actuators and distributes ink to the respective channels. In a method for manufacturing an inkjet head that ejects ink from nozzles corresponding to channels,
A groove is formed on the contact surface of the manifold with the actuator so as to completely surround the common ink chamber formed between the actuator and a surface other than the contact surface with the actuator from the inside of the groove. Forming a through hole for injecting an adhesive through and positioning the manifold in contact with the actuator, and then injecting the adhesive into the through hole to fill the groove with the adhesive. A method for manufacturing an ink jet head, comprising: adhering a manifold to the manifold.
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