JP2012096406A - Inkjet head manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、インクジェットヘッドの製造方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to a method for manufacturing an inkjet head.
インクジェットプリンタは、圧電素子を有するインクジェットヘッドを備えている。インクジェットヘッドは、例えば、セラミック製の基板と、この基板に取り付けられた圧電素子と、基板上に設けられて圧電素子に接続された配線と、複数のノズル孔が設けられたノズルプレートとを備えている。この種のインクジェットヘッドは、基板とノズルプレートとの間に形成されたインク室のインクを、圧電素子によってノズル孔から吐出させることで印刷を行なう。 The ink jet printer includes an ink jet head having a piezoelectric element. The inkjet head includes, for example, a ceramic substrate, a piezoelectric element attached to the substrate, a wiring provided on the substrate and connected to the piezoelectric element, and a nozzle plate provided with a plurality of nozzle holes. ing. This type of inkjet head performs printing by ejecting ink in an ink chamber formed between a substrate and a nozzle plate from a nozzle hole by a piezoelectric element.
インク室に供給されたインクによって基板に不具合が生じることを防ぐため、基板の表面に、インクから基板を保護するための保護膜が設けられる。この保護膜は、例えば基板に希釈された接着剤を噴霧することで形成される。 In order to prevent the substrate from being defective due to the ink supplied to the ink chamber, a protective film for protecting the substrate from the ink is provided on the surface of the substrate. This protective film is formed, for example, by spraying diluted adhesive on the substrate.
一方、配線には圧電素子を駆動するためのICが接続されるため、接着剤を噴霧する際に、配線は例えばマスキングテープによって覆われる。これにより、配線が保護膜によってコーティングされることが防がれる。 On the other hand, since an IC for driving the piezoelectric element is connected to the wiring, the wiring is covered with, for example, a masking tape when spraying the adhesive. This prevents the wiring from being coated with the protective film.
基板の配線が設けられる部分には、例えばレーザパターニングにより微細な凹凸が形成される。このため、配線をマスキングテープで覆ったとしても、毛細管現象によって接着剤がマスキングテープの下に浸入してしまう。浸入した接着剤は有機溶剤でワイピング洗浄されるが、洗浄不良で接着剤が残存することによりインクジェットヘッドの歩留まりが悪化するおそれがある。 In the portion of the substrate where the wiring is provided, fine irregularities are formed by, for example, laser patterning. For this reason, even if the wiring is covered with the masking tape, the adhesive enters under the masking tape due to capillary action. The infiltrated adhesive is wiped and washed with an organic solvent, but the yield of the inkjet head may be deteriorated due to poor cleaning and the remaining adhesive.
本発明の目的は、毛細管現象によって液が塗布禁止領域に侵入することを防止できるインクジェットヘッドの製造方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a method of manufacturing an ink jet head that can prevent liquid from entering a coating prohibited area due to capillary action.
一つの実施の形態に係るインクジェットヘッドの製造方法は、
塗布領域と塗布禁止領域とを有した基材と、前記塗布領域に形成されて前記基材をインクから保護する保護膜と、を備えたインクジェットヘッドの製造方法である。前記塗布禁止領域を囲んで前記基材に当接する枠部と、前記枠部の内側に設けられる空間を介して前記塗布禁止領域を覆う被覆部と、を備えたマスク部材を、前記保護膜が形成される前の前記基材の上に載置する。前記基材の上に前記マスク部材が載置された状態で、前記基材の前記塗布領域に前記保護膜を形成する液を塗布する。前記塗布領域に前記液が塗布された前記基材から前記マスク部材を取り外す。
An ink jet head manufacturing method according to an embodiment includes:
An inkjet head manufacturing method comprising: a base material having an application region and an application prohibition region; and a protective film formed in the application region to protect the base material from ink. The protective film includes a mask member that includes a frame portion that surrounds the coating prohibited region and abuts against the base material, and a covering portion that covers the coating prohibited region via a space provided inside the frame portion. It mounts on the said base material before forming. In a state where the mask member is placed on the base material, a liquid for forming the protective film is applied to the application region of the base material. The mask member is removed from the base material on which the liquid is applied to the application region.
以下に、図1ないし図7を参照して、インクジェットヘッドの製造方法の第1の実施の形態について説明する。図1は、分解されたインクジェットヘッド10およびマニホールド11を示す斜視図である。図2は、図1のF2−F2線に沿ってインクジェットヘッド10およびマニホールド11を示す断面図である。
Hereinafter, a first embodiment of an ink jet head manufacturing method will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view showing an exploded
図1に示すように、インクジェットヘッド10は、いわゆるサイドシュータ方式のインクジェットヘッドであって、基材13と、枠部材14と、ノズルプレート15とを備えている。基材13は、基材本体16と、一対の圧電部材17とを有している。図2に示すように、基材13と、枠部材14と、ノズルプレート15との内側に、インク室19が形成されている。一対の圧電部材17は、インク室19の内部に位置している。
As shown in FIG. 1, the
基材本体16は、例えばアルミナのようなセラミックスによって、矩形の板状に形成されている。基材本体16は、平坦な第1の面21と、第1の面21の反対側に位置する第2の面22とを有している。第2の面22は、マニホールド11に取り付けられる。基材本体16に、複数の供給口23と、複数の第1の排出口24と、複数の第2の排出口25とが設けられている。
The
図1に示すように、複数の供給口23は、基材本体16の中央部に設けられている。複数の供給口23は、基材本体16の長手方向に並んでいる。複数の供給口23は、インク室19に開口している。
As shown in FIG. 1, the plurality of
供給口23は、インクジェットヘッド10がマニホールド11に取り付けられると、マニホールド11を介してインクタンクに連結される。インクタンクのインクは、供給口23からインク室19に供給される。
The
複数の第1の排出口24は、基材本体16の一方の側縁16aに沿って並んで設けられている。複数の第2の排出口25は、基材本体16の他方の側縁16bに沿って並んで設けられている。第1の排出口24と第2の排出口25との間に、供給口23が挟まれている。第1の排出口24と第2の排出口25とは、インク室19に開口している。
The plurality of
第1の排出口24および第2の排出口25は、インクジェットヘッド10がマニホールド11に取り付けられると、マニホールド11を介してインクタンクにそれぞれ連結される。インク室19内のインクは、第1の排出口24および第2の排出口25からインクタンクに戻される。
The
枠部材14は、例えば接着によって、基材本体16の第1の面21に隙間無く取り付けられている。枠部材14は、一対の圧電部材17、供給口23、第1の排出口24、および第2の排出口25を囲んでいる。
The
ノズルプレート15は、ポリイミド製の矩形のフィルムによって形成されている。ノズルプレート15は、例えば接着によって、枠部材14に隙間無く取り付けられている。ノズルプレート15は、基材本体16の第1の面21に対向している。
The
ノズルプレート15に、孔である複数のノズル28が設けられている。複数のノズル28は、一対の圧電部材17に対応し、基材本体16の長手方向に沿って二列に並んで配置されている。
A plurality of
一対の圧電部材17は、基材本体16の第1の面21にそれぞれ取り付けられ、基材本体16の長手方向に互いに平行に延びている。一方の圧電部材17は、供給口23と第1の排出口24との間に配置されている。他方の圧電部材17は、供給口23と第2の排出口25との間に配置されている。
The pair of
一対の圧電部材17は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)製の2枚の圧電板を互いの分極方向を対向させるように貼り合わせてそれぞれ形成されている。図1に示すように、一対の圧電部材17は、台形状の断面を有する棒状にそれぞれ形成されている。
The pair of
一対の圧電部材17に、複数の圧力室31がそれぞれ形成されている。複数の圧力室31は、圧電部材17が延びる方向とそれぞれ交差する溝である。複数の圧力室31は、それぞれ複数のノズル28と対応して、並んで設けられている。
A plurality of
図2に示すように、複数の圧力室31に、電極32がそれぞれ形成されている。電極32は、圧力室31の側面および底面に形成されている。電極32に電圧が印加されると、圧電部材17が変形し、圧力室31の容積が膨張または縮小する。
As shown in FIG. 2,
図1に示すように、基材本体16の第1の面21に、複数の配線34が設けられている。複数の配線34は、例えば第1の面21に形成されたニッケル薄膜を、レーザーパターニングすることによって形成されている。
As shown in FIG. 1, a plurality of
幾つかの配線34は、第1の配線群35を形成する。第1の配線群35に含まれる複数の配線34は、基材本体16の一方の側縁16aと一方の圧電部材17との間に亘って設けられ、一方の圧電部材17の複数の電極32に接続されている。
余の配線34は、第2の配線群36を形成する。第2の配線群36に含まれる複数の配線34は、基材本体16の他方の側縁16bと他方の圧電部材17との間に亘って設けられ、一方の圧電部材17の複数の電極32に接続されている。
The
複数の配線34には、一対の圧電部材17を駆動するためのICが接続される。このICは、インクジェットプリンタの制御部から入力される信号に基づいて、配線34を介して電極32に電圧を印加し、圧電部材17を変形させる。
An IC for driving the pair of
図3は、基材13を示す平面図である。図3に示すように、基材13は、塗布領域41と、一対の塗布禁止領域42とを有している。塗布領域41は、基材本体16の第1の面21の一部と、一対の圧電部材17とを含んでいる。一対の塗布禁止領域42は、基材本体16の第1の面21の一部と、第1の配線群35の一部と、第2の配線群36の一部とを含んでいる。図2に示すように、塗布領域41に、保護膜43が形成されている。
FIG. 3 is a plan view showing the
保護膜43は、例えばシンナーによって希釈されたエポキシ系接着剤によって形成されている。保護膜43は、塗布領域41を覆うことで、インク室19に供給されたインクから基材13を保護する。
The
以下に、前記構成のインクジェットヘッド10の製造方法について説明する。まず、焼成前のセラミックスシート(セラミックスグリーンシート)で構成される基材本体16に、プレス成形によって供給口23と、第1の排出口24と、第2の排出口25とを形成する。続いて、基材本体16を焼成する。
Below, the manufacturing method of the
次に、基材本体16に一対の圧電部材17を接着する。このとき、一対の圧電部材17は、治具によって互いの距離が一定に維持される。これら一対の圧電部材17は、当該治具を介して基材本体16に位置決めされ、基材本体16に取り付けられる。続いて、基材本体16に接着された一対の圧電部材17のそれぞれの角部に、いわゆるテーパ加工を行う。これによって、一対の圧電部材17のそれぞれの断面が台形状になる。
Next, the pair of
次に、一対の圧電部材17に、複数の圧力室31を形成する。複数の圧力室31は、例えば、ICウェハーの切断に用いられているダイシングソーのダイヤモンドホイールによって形成される。
Next, a plurality of
次に、複数の圧力室31のそれぞれの内面に、電極32を形成する。さらに、基材本体16の第1の面21に配線34を形成する。電極32および配線34は、無電解メッキ法を用い、例えばニッケル薄膜によって形成される。次に、レーザ照射によりパターニングを行い、電極32および配線34以外の部位からニッケル薄膜を除去する。
Next, the
次に、基材13に保護膜43を形成する。以下に、基材13に保護膜43を形成する工程について詳しく説明する。
図4は、保護膜43を形成する際に用いられるマスク部材45を示す斜視図である。マスク部材45は、枠部46と、被覆部47とを有している。枠部46は、例えば天然ゴムによって形成され、塗布領域41を囲むことができる大きさに形成されている。なお、枠部46はこれに限らず、例えば合成ゴムのような他の材料によって形成されても良い。被覆部47は、例えば金属によって矩形の板状に形成されており、枠部46に例えば接着によって取り付けられている。
Next, the
FIG. 4 is a perspective view showing a
図5は、基材13に保護膜43を形成する方法を概略的に示す斜視図である。図6は、図5に示すF6−F6線に沿って示す基材13およびマスク部材45の断面図である。図5に示すように、2つのマスク部材45は、保護膜43が形成される前の基材13の塗布禁止領域42の上に載置される。
FIG. 5 is a perspective view schematically showing a method of forming the
図6に示すように、マスク部材45の枠部46は、塗布禁止領域42を囲んで、基材本体16の第1の面21に当接する。なお、枠部46が塗布禁止領域42の一部と重なっていても良い。枠部46の内側には、空間50が設けられる。空間50の高さHは、枠部46の厚みと同様で、例えば0.5〜1.0mmである。なお、空間50の高さHはこれに限らず、被覆部47と第1の面21との間で毛細管現象が生じない高さであれば良い。被覆部47は、第1の面21と対向する。被覆部47は、空間50を介して、塗布禁止領域42を覆っている。
As shown in FIG. 6, the
図5に示すように、2つのマスク部材45は、例えば4つの治具51によって基材13に固定される。治具51は、マスク部材45の端部45aに当接し、マスク部材45を基材13に向けて押圧している。なお、マスク部材45を基材13に固定する方法はこれに限らず、例えばマスク部材45は自重で基材13の上に固定されていても良い。
As shown in FIG. 5, the two
2つのマスク部材45が塗布禁止領域42に載置された状態で、塗布ノズル52から希釈された接着剤を基材13に向かって噴霧する。希釈された接着剤は、保護膜を形成する液の一例であり、塗布領域41に塗布される。マスク部材45が塗布禁止領域42に載置されているので、塗布禁止領域42には接着剤が塗布されない。
In a state where the two
図7は、接着剤を塗布された後の基材13およびマスク部材45を示す断面図である。図7に示すように、接着剤が塗布領域41に塗布されることにより、保護膜43が形成される。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the
塗布禁止領域42には、配線34と、レーザーパターニングにより形成された溝55によって、凹凸が形成されている。このため、マスク部材45の枠部46と基材13との間に隙間が形成される。この隙間に、毛細管現象によって接着剤57が浸入する。
Irregularities are formed in the coating prohibited
枠部46の内側には、空間50が設けられている。空間50は、毛細管現象が生じない高さを有している。このため、接着剤57は枠部46と基材13との間の隙間で留まり、空間50の下に位置する塗布禁止領域42には浸入しない。
A
塗布ノズル52による接着剤の塗布が終わると、治具51がマスク部材45から取り外され、マスク部材45が基材13から取り外される。必要に応じて、枠部46と基材13との間の隙間に浸入した接着剤57をワイピング洗浄する。以上の工程から、基材13の塗布領域41に保護膜43が形成される。
When the application of the adhesive by the
保護膜43が形成されると、基材本体16に枠部材14を接着する。次に、枠部材14にノズルプレート15を接着する。次に、このノズルプレート15にレーザを照射して複数のノズル28を形成する。次に、前記ICを基材本体16の第1の面21に固定して配線34に接続する。塗布禁止領域42に含まれる配線34は、保護膜43にコーティングされず露出しているため、ICを接続できる。以上により、インクジェットヘッド10の製造工程が終了する。
When the
さらに、基材13から取り外されたマスク部材45は、例えばアセトンのような有機溶剤によりワイピング洗浄され、付着した接着剤を除去される。洗浄されたマスク部材45は、他の基材13に保護膜43を形成する際に再利用される。なお、マスク部材45の洗浄方法は、ワイピング洗浄に限らない。
Further, the
前記構成のインクジェットヘッド10の製造方法によれば、基材13に接着剤を塗布する際に、マスク部材45によって塗布禁止領域42が覆われる。これにより、塗布禁止領域42に接着剤が付着することが防止される。
According to the manufacturing method of the
マスク部材45の被覆部47は、枠部46の内側の空間50を介して塗布禁止領域42を覆っている。これにより、毛細管現象によって浸入する接着剤57が枠部46と基材13との間の隙間に留まり、接着剤57が塗布禁止領域42に浸入することを防止できる。したがって、インクジェットヘッド10の歩留まりを向上させることができる。
The covering
枠部46と基材13との間の隙間の接着剤57が塗布禁止領域42に浸入したとしても、接着剤57は、塗布禁止領域42の外周部分に留まる。このため、ワイピング洗浄により接着剤57を除去する範囲が、マスキングテープで塗布禁止領域42を覆った場合に比べて狭くて済み、インクジェットヘッド10の歩留まりの低下を防止できる。
Even if the adhesive 57 in the gap between the
マスク部材45は、治具51によって基材13に固定される。このため、マスク部材45を固定するための粘着剤が不要となり、基材13からマスク部材45を除去することが容易となる。さらに、残存した粘着材を除去する作業が不要となり、作業工程が短縮する。
The
さらに、マスク部材45は、洗浄工程を経て他の基材13に保護膜43を形成する際に再利用される。これにより、インクジェットヘッド10の製造費用が低減される。
Further, the
次に、図8ないし図10を参照して、インクジェットヘッドの製造方法の第2の実施の形態について説明する。なお、第1の実施形態のインクジェットヘッド10と同一の機能を有する構成部分には同一の参照符号を付してその説明を省略する。
Next, a second embodiment of a method for manufacturing an ink jet head will be described with reference to FIGS. Note that components having the same functions as those of the
図8は、第2の実施形態のインクジェットヘッド60を示す斜視図である。図8に示すように、インクジェットヘッド60は、いわゆるエンドシュータ方式のインクジェットヘッドであって、基材63と、蓋部材66と、ノズルプレート15とを備えている。
FIG. 8 is a perspective view showing an
基材63は、例えば、PZT製の2枚の圧電板を互いの分極方向を対向させるように貼り合わせて形成されている。基材63の上面63aに、蓋部材66が取り付けられている。基材63の前面63bに、ノズルプレート15が取り付けられている。基材63に、複数の圧力室31が形成されている。
The
圧力室31は、基材63の上面63aと前面63bとにそれぞれ開口する溝である。圧力室31は、蓋部材66と、ノズルプレート15とによって塞がれている。複数の圧力室31は、ノズルプレート15の複数のノズル28と対応し、基材63の長手方向に並んで設けられている。
The
複数の圧力室31には電極32がそれぞれ形成されている。電極32に電圧が印加されると基材63が変形し、圧力室31の容積が膨張又は縮小する。基材63の上面63aに、複数の配線34が設けられている。複数の配線34は、基材63の後端部63cと複数の圧力室31との間に亘ってそれぞれ設けられている。
蓋部材66は、インク供給経路68を有している。インク供給経路68は、複数の圧力室31にそれぞれ開口するとともに、インクタンクに連結されている。インクタンクのインクは、インク供給経路68を介して圧力室31に供給される。
The
基材63は、塗布領域41と、塗布禁止領域42とを有している。塗布領域41は、基材63の上面63aの一部と、圧力室31とを含んでいる。塗布禁止領域42は、上面63aの一部と、複数の配線34とを含んでいる。塗布領域41に、保護膜が形成されている。この保護膜は、塗布領域41を覆うことで、圧力室31に供給されたインクから基材63を保護する。
The
以下に、前記構成のインクジェットヘッド10の製造方法について説明する。まず、2枚の圧電板で形成される基材63に、複数の圧力室31を形成する。複数の圧力室31は、例えば、ICウェハーの切断に用いられているダイシングソーのダイヤモンドホイールによって形成される。
Below, the manufacturing method of the
次に、複数の圧力室31のそれぞれの内面に、電極32を形成する。さらに、基材63の上面63aに配線34を形成する。次に、レーザ照射によりパターニングを行い、電極32および配線34以外の部位からニッケル薄膜を除去する。
Next, the
次に、基材63に保護膜を形成する。図9は、基材63に保護膜を形成する方法を概略的に示す斜視図である。図10は、図9に示すF10−F10線に沿って示す基材63およびマスク部材45の断面図である。第1の実施の形態と同様に、マスク部材45は、保護膜43が形成される前の基材63の塗布禁止領域42の上に載置される。これによって、塗布ノズル52によって噴霧される接着剤は、枠部46と基材63との間の隙間で留まり、塗布禁止領域42には浸入しない。
Next, a protective film is formed on the
塗布ノズル52による接着剤の塗布が終わると、治具51がマスク部材45から取り外され、マスク部材45が基材63から取り外される。必要に応じて、枠部46と基材63との間の隙間に浸入した接着剤57をワイピング洗浄する。以上の工程から、基材63の塗布領域41に保護膜43が形成される。
When the application of the adhesive by the
保護膜43が形成されると、基材63の上面63aに蓋部材66を接着する。次に、基材63の前面63bにノズルプレート15を接着する。次に、このノズルプレート15にレーザを照射して複数のノズル28を形成する。次に、前記ICを基材63の上面63aに固定して配線34に接続する。以上により、インクジェットヘッド10の製造工程が終了する。
When the
以上のように、第1の実施の形態のインクジェットヘッド10とは異なる方式のインクジェットヘッド60を製造する場合であっても、第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。これに限らず、例えば気泡を用いてインクを吐出するような他の方式のインクジェットヘッドであっても、マスク部材45を用いた製造方法を適用し得る。
As described above, even when the
なお、上記実施の形態において、保護膜43は希釈された接着剤によって形成されたが、保護膜を形成する液はこれに限らない。さらに、希釈された接着剤は塗布ノズル52から噴霧されることによって塗布されているが、液を塗布する方法はこれに限らない。
In the above embodiment, the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
10,60…インクジェットヘッド,13,63…基材,41…塗布領域,42…塗布禁止領域,43…保護膜,45…マスク部材,46…枠部,47…被覆部,50…空間。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記塗布禁止領域を囲んで前記基材に当接する枠部と、前記枠部の内側に設けられる空間を介して前記塗布禁止領域を覆う被覆部と、を備えたマスク部材を、前記保護膜が形成される前の前記基材の上に載置し、
前記基材の上に前記マスク部材が載置された状態で、前記基材の前記塗布領域に前記保護膜を形成する液を塗布し、
前記塗布領域に前記液が塗布された前記基材から前記マスク部材を取り外すことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。 A method for manufacturing an inkjet head comprising: a base material having a coating region and a coating prohibition region; and a protective film that is formed in the coating region and protects the base material from ink,
The protective film includes a mask member that includes a frame portion that surrounds the coating prohibited region and abuts against the base material, and a covering portion that covers the coating prohibited region via a space provided inside the frame portion. Placed on the substrate before being formed,
In a state where the mask member is placed on the base material, a liquid for forming the protective film is applied to the application region of the base material,
A method of manufacturing an ink jet head, comprising: removing the mask member from the base material on which the liquid is applied to the application region.
前記被覆部は前記枠部に取り付けられていることを特徴とする請求項1に記載のインクジェットヘッドの製造方法。 The frame is formed of rubber;
The method of manufacturing an ink jet head according to claim 1, wherein the covering portion is attached to the frame portion.
前記塗布禁止領域に、前記電極に接続された配線が設けられたことを特徴とする請求項2に記載のインクジェットヘッドの製造方法。 The application region includes a pressure chamber formed in the base material, and an electrode formed in the pressure chamber,
The method for manufacturing an ink-jet head according to claim 2, wherein a wiring connected to the electrode is provided in the application-prohibited region.
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