JP2019136961A - Inkjet head and method for manufacturing the same - Google Patents

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謙太郎 熊澤
Kentaro Kumazawa
謙太郎 熊澤
深田 和岐
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和岐 深田
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

To provide an inkjet head that can discharge ink from each nozzle always at the same speed and with the same volume, and to provide a method for manufacturing the same.SOLUTION: An inkjet head 11 includes: a piezoelectric element 102; a vibrating plate 103; an ink chamber plate 107 including a plurality of ink chambers 104; and a nozzle plate 106 including a plurality of nozzles 105, which are arranged in this order. An adhesive agent 108 containing a bead 109 is provided in any one of the clearances between the piezoelectric element 102 and the vibrating plate 103, between the vibrating plate 103 and the ink chamber plate 107 and between the ink chamber plate 107 and the nozzle plate 106.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、インクジェットヘッドおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to an inkjet head and a manufacturing method thereof.

ドロップオンデマンド型のインクジェットヘッドは、入力信号に応じて必要なときに必要な量のインクを塗布できる。特に、圧電(ピエゾ)方式のドロップオンデマンド型のインクジェットヘッドは、通常、インク供給流路に連通しており、ノズルを備えた複数の圧力室(インク室)と、圧力室内に充填されたインクに圧力を加えるピエゾ素子と、を有する。   The drop-on-demand ink jet head can apply a necessary amount of ink when necessary according to an input signal. In particular, a piezoelectric drop-on-demand ink jet head is usually connected to an ink supply flow path, and includes a plurality of pressure chambers (ink chambers) having nozzles and ink filled in the pressure chambers. And a piezo element that applies pressure to.

ピエゾ方式のインクジェットヘッドでは、ピエゾ素子に駆動電圧を印加することによって生じるピエゾ素子の機械的歪みにより、圧力室内のインクに圧力を加えて、ノズルからインクを吐出する。ピエゾ方式のインクジェットヘッドは、圧電素子の歪み方によって、シェアモード型、プッシュモード型、ベンドモード型の3つのタイプに大別できる。特に、積層構造のピエゾ素子を用いるベンドモード型は、低い電圧で強い力を生み出せることから、有機ELディスプレイや液晶パネルなどの電子デバイスの製造用に開発されることが期待されている(例えば、特許文献1参照)。   In a piezo ink jet head, pressure is applied to ink in a pressure chamber due to mechanical distortion of the piezo element caused by applying a drive voltage to the piezo element, and ink is ejected from the nozzle. Piezo-type ink jet heads can be roughly classified into three types: a shear mode type, a push mode type, and a bend mode type, depending on how the piezoelectric element is distorted. In particular, the bend mode type using a piezoelectric element having a laminated structure can generate a strong force at a low voltage, and is expected to be developed for manufacturing electronic devices such as organic EL displays and liquid crystal panels (for example, Patent Document 1).

また、インクジェットヘッドでは、ノズルから吐出されるインク滴の直進性を向上させるために、ノズルのインク吐出方向の長さ(以下、ノズル長さという)を長くすることが知られている。しかし、ノズル長さを長くした場合、ノズル内にインクが滞留しやすくなる。インクがノズル内に滞留しやすいと、インクに気泡や異物が混入した場合にノズル詰まりが起こりやすい。   In addition, in an inkjet head, it is known to increase the length of the nozzle in the ink discharge direction (hereinafter referred to as the nozzle length) in order to improve the straightness of the ink droplets discharged from the nozzle. However, when the nozzle length is increased, ink tends to stay in the nozzle. If the ink tends to stay in the nozzle, nozzle clogging is likely to occur when air bubbles or foreign matter are mixed in the ink.

これに対し、インクジェットヘッドにおいて圧力室に連通するインク排出流路を設け、圧力室から排出されたインクをインク排出流路に流す技術が知られている(例えば、特許文献2参照)。   On the other hand, a technique is known in which an ink discharge channel that communicates with a pressure chamber is provided in an inkjet head, and ink discharged from the pressure chamber flows into the ink discharge channel (see, for example, Patent Document 2).

このようなインク循環型のインクジェットヘッドでは、インク供給流路から圧力室に供給されたインクのうち所定の体積のインクをノズルから排出し、圧力室に残ったインクをインク排出流路へ排出することによって、インク溜りを防ぎ、ノズル詰まりの問題を解決することができる。   In such an ink circulation type inkjet head, a predetermined volume of ink supplied from the ink supply channel to the pressure chamber is discharged from the nozzle, and ink remaining in the pressure chamber is discharged to the ink discharge channel. As a result, ink accumulation can be prevented and the problem of nozzle clogging can be solved.

特開2001−121693号公報JP 2001-121893 A 特開2009−221419号公報JP 2009-22214 A

しかしながら、インクジェットヘッドでは、複数あるインク室の容積が均一ではない場合、各インク室の共振周期がずれて、各ノズルから吐出されるインクの速度および体積にばらつきが生じる。   However, in the ink jet head, when the volumes of a plurality of ink chambers are not uniform, the resonance period of each ink chamber shifts and the speed and volume of ink ejected from each nozzle vary.

インク室の容積のばらつきは、インク室を構成する部材の厚みのばらつきにより発生する。インク室の厚みのばらつきは、例えば、インク室を構成するプレートの研磨工程において発生する。   The variation in the volume of the ink chamber is caused by the variation in the thickness of the members constituting the ink chamber. The variation in the thickness of the ink chamber occurs, for example, in a polishing process of a plate constituting the ink chamber.

また、インクジェットヘッドでは、ピエゾ素子の高さが不均一である場合、ピエゾ素子と振動板との接合面積のばらつきや、初期の圧力のばらつきが生じる。これらのばらつきは全て、各ノズルから吐出されるインクの速度および体積がばらつく原因となる。   In addition, in the inkjet head, when the height of the piezo elements is not uniform, variations in the bonding area between the piezo elements and the diaphragm and variations in initial pressure occur. All of these variations cause variations in the speed and volume of ink ejected from each nozzle.

本発明の目的は、各ノズルから吐出されるインクの速度および体積を均一にできるインクジェットヘッドおよびその製造方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide an ink jet head capable of making the speed and volume of ink ejected from each nozzle uniform and a method for manufacturing the same.

本発明の一態様に係るインクジェットヘッドは、圧電素子と、振動板と、複数のインク室を備えたインク室プレートと、複数のノズルを備えたノズルプレートと、が、この順に配置され、前記圧電素子と前記振動板との間、前記振動板と前記インク室プレートとの間、前記インク室プレートと前記ノズルプレートとの間のいずれかにある隙間に、球状部材を含む接着剤が設けられた。   In an inkjet head according to one aspect of the present invention, a piezoelectric element, a vibration plate, an ink chamber plate including a plurality of ink chambers, and a nozzle plate including a plurality of nozzles are arranged in this order, and the piezoelectric head An adhesive including a spherical member is provided in a gap between the element and the vibration plate, between the vibration plate and the ink chamber plate, or between the ink chamber plate and the nozzle plate. .

本発明の一態様に係るインクジェットヘッドの製造方法は、複数のインク室と、該複数のインク室にそれぞれ対応して設けられた複数のノズルとを備えたインクジェットヘッドの製造方法であって、複数の開口部が形成された板状のマスク部材の表面のうち前記複数の開口部以外の部分に、球状部材を含む接着剤を塗布し、前記マスク部材に塗布された各接着剤を、前記各開口部を介して、インク室プレートにおける複数のインク室間部分のそれぞれに塗布し、前記各インク室間に塗布された前記各接着剤に振動板を載置し、前記振動板と前記インク室プレートとを接着させる。   An ink jet head manufacturing method according to an aspect of the present invention is an ink jet head manufacturing method including a plurality of ink chambers and a plurality of nozzles respectively provided corresponding to the plurality of ink chambers. The adhesive including a spherical member is applied to a portion of the surface of the plate-shaped mask member on which the openings are formed, other than the plurality of openings, and each adhesive applied to the mask member is Applying to each of the portions between the plurality of ink chambers in the ink chamber plate through the opening, placing a vibration plate on each adhesive applied between the ink chambers, the vibration plate and the ink chamber Adhere to the plate.

本発明によれば、各ノズルから吐出されるインクの速度および体積を均一にできる。   According to the present invention, the speed and volume of ink ejected from each nozzle can be made uniform.

実施の形態1に係るインクジェットヘッドの断面図Sectional drawing of the inkjet head which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態2に係るインクジェットヘッドの断面図Sectional drawing of the inkjet head which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施の形態3に係るインクジェットヘッドの断面図Sectional drawing of the inkjet head which concerns on Embodiment 3. FIG. 実施の形態4に係るインクジェットヘッドの断面図Sectional drawing of the inkjet head which concerns on Embodiment 4. FIG. 実施の形態5に係るインクジェットヘッドの製造方法を説明する上面図FIG. 6 is a top view for explaining a method of manufacturing an inkjet head according to a fifth embodiment. 実施の形態5に係るインクジェットヘッドの製造方法を説明する断面図Sectional drawing explaining the manufacturing method of the inkjet head which concerns on Embodiment 5. FIG.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(実施の形態1)
図1を用いて、本発明の実施の形態1に係るインクジェットヘッド11について説明する。図1は、実施の形態1に係るインクジェットヘッド11の断面図である。
(Embodiment 1)
An ink jet head 11 according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view of an inkjet head 11 according to the first embodiment.

インクジェットヘッド11は、ピエゾ素子(圧電素子)102に加えた電気信号を変位に変換し、振動板103を振動させ、インク室104内のインクに圧力波を加えることにより、インクをノズル105から吐出させる。   The ink jet head 11 discharges ink from the nozzle 105 by converting an electric signal applied to the piezo element (piezoelectric element) 102 into displacement, vibrating the diaphragm 103, and applying a pressure wave to the ink in the ink chamber 104. Let

インク室104は、インク室プレート107の内部に、例えばエッチングにより形成される。   The ink chamber 104 is formed in the ink chamber plate 107 by, for example, etching.

ノズル105は、ノズルプレート106上に、例えばエッチングまたはレーザー加工により形成される。   The nozzle 105 is formed on the nozzle plate 106 by, for example, etching or laser processing.

そして、本実施の形態では、インク室プレート107とノズルプレート106との間の隙間202aに接着剤108を注入することによって、インク室プレート107とノズルプレート106とを接合(接着ともいう)する。   In this embodiment, the ink chamber plate 107 and the nozzle plate 106 are joined (also referred to as adhesion) by injecting the adhesive 108 into the gap 202 a between the ink chamber plate 107 and the nozzle plate 106.

接着剤108には、球状のビーズ109(球状部材の一例)が混ぜ込まれている。このビーズ109がインク室プレート107とノズルプレート106との隙間に挟まることにより、インク室プレート107とノズルプレート106との接合部の高さを、ビーズ109の径(直径)に均一化することができる。   In the adhesive 108, spherical beads 109 (an example of a spherical member) are mixed. By sandwiching the beads 109 between the ink chamber plate 107 and the nozzle plate 106, the height of the joint between the ink chamber plate 107 and the nozzle plate 106 can be made uniform to the diameter (diameter) of the beads 109. it can.

インク室プレート107は、例えばエッチングによりパターン形成された複数の金属プレートが積み重ねって形成される。そのため、各金属プレートの接合状態や形状により、インク室プレート107がノズルプレート106との接合面において変形している場合がある。   The ink chamber plate 107 is formed by stacking a plurality of metal plates patterned by, for example, etching. For this reason, the ink chamber plate 107 may be deformed on the bonding surface with the nozzle plate 106 depending on the bonding state and shape of each metal plate.

このような場合に均一な径のビーズ109を使用すると、ノズルプレート106はインク室プレート107に倣って変形する。この変形により、インク室104からノズル105に渡る圧力場の状態が変化するため、ノズル105毎の共振状態に差が生じる。   In such a case, if the beads 109 having a uniform diameter are used, the nozzle plate 106 is deformed following the ink chamber plate 107. Due to this deformation, the state of the pressure field from the ink chamber 104 to the nozzle 105 changes, so that a difference occurs in the resonance state for each nozzle 105.

その結果、各ノズル105から吐出されるインクの速度(以下、吐出速度という)や体積(以下、吐出体積という)にばらつきが生じる。さらに、各ノズル105の向きがばらつくため、各ノズル105から吐出されるインクの角度(以下、吐出角度という)のばらつきも生じる。   As a result, variations occur in the speed (hereinafter referred to as “discharge speed”) and volume (hereinafter referred to as “discharge volume”) of the ink discharged from each nozzle 105. Furthermore, since the directions of the nozzles 105 vary, the angle of ink ejected from the nozzles 105 (hereinafter referred to as ejection angle) also varies.

そこで、本実施の形態のインクジェットヘッド11では、ビーズ109の径をインク室プレート107の変形部分(インク室プレート107とノズルプレート106との隙間)に合わせる構成とする。すなわち、インクジェットヘッド11において、インク室プレート107とノズルプレート106との隙間が大きい部分には、径が大きいビーズ109を配置し、インク室プレート107とノズルプレート106との隙間が小さい部分には、径が小さいビーズ109を配置する。   Therefore, the inkjet head 11 of the present embodiment is configured to match the diameter of the beads 109 with the deformed portion of the ink chamber plate 107 (the gap between the ink chamber plate 107 and the nozzle plate 106). That is, in the inkjet head 11, beads 109 having a large diameter are arranged in a portion where the gap between the ink chamber plate 107 and the nozzle plate 106 is large, and in a portion where the gap between the ink chamber plate 107 and the nozzle plate 106 is small, A bead 109 having a small diameter is arranged.

インク室プレート107とノズルプレート106との隙間は0.5μm〜2.5μm程度であるため、ビーズ109の大きい方の径と小さい方の径との差が2μmとなるように設計すればよい。例えば、大きい方の径を6μm、小さい方の径を4μmと設計することができる。   Since the gap between the ink chamber plate 107 and the nozzle plate 106 is about 0.5 μm to 2.5 μm, the difference between the larger diameter of the beads 109 and the smaller diameter may be designed to be 2 μm. For example, the larger diameter can be designed as 6 μm and the smaller diameter as 4 μm.

なお、ビーズ109の径は、インク室プレート107とノズルプレート106との接合を阻害しない20μm程度まで大きくすることができる。もちろん、接合部分の幅や高さが大きくなる場合は、その限りではない。   The diameter of the beads 109 can be increased to about 20 μm that does not hinder the bonding between the ink chamber plate 107 and the nozzle plate 106. Of course, this is not the case when the width and height of the joint portion are increased.

本実施の形態によれば、ノズル105毎の共振状態に差が生じないようにできる。よって、ノズル105毎の吐出速度および吐出体積を均一にできる。   According to the present embodiment, it is possible to prevent a difference from occurring in the resonance state for each nozzle 105. Therefore, the discharge speed and discharge volume for each nozzle 105 can be made uniform.

(実施の形態2)
図2を用いて、本発明の実施の形態2に係るインクジェットヘッド12について説明する。図2は、実施の形態2に係るインクジェットヘッド12の断面図である。なお、図2において図1と同じ構成要素には同一符号を付し、それらの説明については省略する。
(Embodiment 2)
An ink jet head 12 according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view of the inkjet head 12 according to the second embodiment. In FIG. 2, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

インクジェットヘッド12は、駆動部として、振動板103と一体化した薄膜ピエゾ素子201を有する。そして、本実施の形態では、インク室プレート107と振動板103との間の隙間202bに接着剤108を注入することによって、インク室プレート107と振動板103とを接合する。   The ink jet head 12 has a thin film piezoelectric element 201 integrated with the diaphragm 103 as a driving unit. In this embodiment, the ink chamber plate 107 and the vibration plate 103 are joined by injecting the adhesive 108 into the gap 202 b between the ink chamber plate 107 and the vibration plate 103.

薄膜ピエゾ素子201の厚みは、例えば10〜50μmである。薄膜ピエゾ素子201は、その薄さのため、インク室プレート107が変形している場合、インク室プレート107に倣って変形する。   The thickness of the thin film piezoelectric element 201 is, for example, 10 to 50 μm. Due to its thinness, the thin film piezoelectric element 201 is deformed following the ink chamber plate 107 when the ink chamber plate 107 is deformed.

インク室プレート107は、その表面の汚染層の除去を目的として、例えば研磨によって表層が除去される。しかし、研磨方法によっては、インク室プレート107の中心部分が、端部に比べて1μm〜2μmほど薄くなることがある。このように、インク室プレート107の厚みにばらつきがある場合、インク室104の容積にばらつきが生じる。その結果、ノズル105毎に吐出速度および吐出体積がばらつく。   The surface layer of the ink chamber plate 107 is removed by polishing, for example, for the purpose of removing the contaminated layer on the surface thereof. However, depending on the polishing method, the center portion of the ink chamber plate 107 may be thinner by 1 μm to 2 μm than the end portion. Thus, when the thickness of the ink chamber plate 107 varies, the volume of the ink chamber 104 varies. As a result, the discharge speed and the discharge volume vary for each nozzle 105.

そこで、本実施の形態のインクジェットヘッド12では、ビーズ109の径をインク室プレート107の変形部分(インク室プレート107と振動板103との隙間202b)に合わせる構成とする。すなわち、インクジェットヘッド12において、インク室プレート107と振動板103との隙間が大きい部分には、径が大きいビーズ109を配置し、インク室プレート107と振動板103との隙間が小さい部分には、径が小さいビーズ109を配置する。   Therefore, the inkjet head 12 of the present embodiment is configured such that the diameter of the beads 109 is matched with the deformed portion of the ink chamber plate 107 (the gap 202b between the ink chamber plate 107 and the vibration plate 103). That is, in the inkjet head 12, beads 109 having a large diameter are arranged in a portion where the gap between the ink chamber plate 107 and the vibration plate 103 is large, and in a portion where the gap between the ink chamber plate 107 and the vibration plate 103 is small, A bead 109 having a small diameter is arranged.

本実施の形態においても、実施の形態1と同様に、インク室プレート107と振動板103との隙間は0.5μm〜2.5μm程度であるため、ビーズ109の大きい方の径と小さい方の径との差が2μmとなるように設計すればよい。   Also in the present embodiment, as in the first embodiment, the gap between the ink chamber plate 107 and the vibration plate 103 is about 0.5 μm to 2.5 μm. What is necessary is just to design so that the difference with a diameter may be 2 micrometers.

本実施の形態によれば、各インク室104の容積を一定にし、かつ、薄膜ピエゾ素子201を振動板103に対して平坦に接着することができる。よって、ノズル105毎の吐出速度および吐出体積を均一にできる。   According to the present embodiment, the volume of each ink chamber 104 can be made constant, and the thin film piezo element 201 can be adhered to the diaphragm 103 flatly. Therefore, the discharge speed and discharge volume for each nozzle 105 can be made uniform.

(実施の形態3)
図3を用いて、本発明の実施の形態3に係るインクジェットヘッド13について説明する。図3は、実施の形態3に係るインクジェットヘッド13の断面図である。なお、図3において図1と同じ構成要素には同一符号を付し、それらの説明については省略する。
(Embodiment 3)
The ink jet head 13 according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of the inkjet head 13 according to the third embodiment. In FIG. 3, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

ピエゾ素子102には、その製造時に数μmの反りが発生することがある。その反りを除去するために、インクジェットヘッド13の製造工程において、ピエゾ素子102を研磨する場合がある。しかし、反りを完全に平坦にすることは難しく、1〜4μmのうねりが残ってしまう。   The piezo element 102 may be warped by several μm during its manufacture. In order to remove the warp, the piezo element 102 may be polished in the manufacturing process of the inkjet head 13. However, it is difficult to completely flatten the warp, and undulations of 1 to 4 μm remain.

一方、インクジェットヘッド13では、ピエゾ素子102と振動板103との接着面の面積に応じて、吐出速度および吐出体積が変化する。そのため、ピエゾ素子102側の接着面より広い範囲に接着剤を塗布し、接着面の面積を、ピエゾ素子102または振動板103に設けた突起部の面積により規定する方法が考えられる。   On the other hand, in the inkjet head 13, the discharge speed and the discharge volume change according to the area of the bonding surface between the piezo element 102 and the diaphragm 103. Therefore, a method is conceivable in which an adhesive is applied to a wider range than the adhesive surface on the piezoelectric element 102 side, and the area of the adhesive surface is defined by the area of the protrusion provided on the piezoelectric element 102 or the diaphragm 103.

その方法では、はみ出した接着剤がインクの吐出に影響を与えないように、柔軟性接着剤を使用することができる。そこで、本実施の形態では、図3に示すように、振動板103とピエゾ素子102との間の隙間202cに、柔軟性接着剤301を注入することによって、振動板103とピエゾ素子102とを接合する。ここで、柔軟性接着剤301は、接着後に柔軟性を有する接着剤であって、例えばシリコンゴムのような弾性(ゴム)成分を含む接着剤である。柔軟性接着剤301としては、10体積%以上の主成分として弾性(ゴム)成分を有するのが好ましい。   In this method, a flexible adhesive can be used so that the protruding adhesive does not affect ink ejection. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, by injecting a flexible adhesive 301 into the gap 202c between the diaphragm 103 and the piezoelectric element 102, the diaphragm 103 and the piezoelectric element 102 are bonded. Join. Here, the flexible adhesive 301 is an adhesive having flexibility after bonding, and includes an elastic (rubber) component such as silicon rubber. The flexible adhesive 301 preferably has an elastic (rubber) component as a main component of 10% by volume or more.

しかし、ピエゾ素子102の高さにばらつきがあると、柔軟性接着剤301による接合高さ302(隙間202cの高さ)も、ノズル105毎にばらつく。   However, if the height of the piezoelectric element 102 varies, the joining height 302 (height of the gap 202 c) by the flexible adhesive 301 also varies from nozzle to nozzle 105.

柔軟性接着剤301は伸縮するため、接合高さ302が大きい場合、ピエゾ素子102で発生させた変位が振動板103に伝わりにくくなる。一方で、接合高さ302が小さい場合、ピエゾ素子102で発生させた変位は、ほぼ減衰することなく振動板103に届く。   Since the flexible adhesive 301 expands and contracts, when the joining height 302 is large, the displacement generated by the piezo element 102 is not easily transmitted to the diaphragm 103. On the other hand, when the joining height 302 is small, the displacement generated by the piezo element 102 reaches the diaphragm 103 without being substantially attenuated.

すなわち、接着面の面積によるインクの吐出のばらつきを回避するために柔軟性接着剤301を使用する場合では、接合高さ302のばらつきの影響を受けることになる。   That is, when the flexible adhesive 301 is used in order to avoid variations in ink ejection due to the area of the adhesive surface, it is affected by variations in the joint height 302.

そこで、接合高さ302がばらついても柔軟性接着剤301の伸縮性による影響を低減するため、本実施の形態のインクジェットヘッド13では、接合高さ302に応じて、径の異なるビーズ109を、柔軟性接着剤301内におけるビーズ109の密度が異なるように配置する。   Therefore, in order to reduce the influence due to the stretchability of the flexible adhesive 301 even if the joining height 302 varies, in the inkjet head 13 of the present embodiment, the beads 109 having different diameters according to the joining height 302, The beads 109 are arranged so that the density of the beads 109 in the flexible adhesive 301 is different.

例えば、ノズル105間における接合高さ302の差が2μmである場合、接合高さ302が高い柔軟性接着剤301内には、直径6μmのビーズ109を高密度で配置し、接合高さ302が低い柔軟性接着剤301内には、直径3μmのビーズ109を低密度で配置する。   For example, when the difference in the bonding height 302 between the nozzles 105 is 2 μm, beads 109 having a diameter of 6 μm are arranged at a high density in the flexible adhesive 301 having a high bonding height 302, and the bonding height 302 is In the low flexible adhesive 301, beads 109 having a diameter of 3 μm are arranged at a low density.

本実施の形態によれば、ピエゾ素子102と振動板103との接着面の面積によるインクの吐出のばらつきを回避するために柔軟性接着剤301を使用する場合において、接合高さ302のばらつきの影響を低減できる。   According to the present embodiment, when the flexible adhesive 301 is used in order to avoid variations in ink ejection due to the area of the bonding surface between the piezo element 102 and the diaphragm 103, the variation in the joint height 302 is changed. The impact can be reduced.

(実施の形態4)
図4を用いて、本発明の実施の形態4に係るインクジェットヘッド14について説明する。図4は、実施の形態4に係るインクジェットヘッド14の断面図である。なお、図4において図1、図3と同じ構成要素には同一符号を付し、それらの説明については省略する。
(Embodiment 4)
An ink jet head 14 according to Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of the inkjet head 14 according to the fourth embodiment. In FIG. 4, the same components as those in FIGS. 1 and 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

本実施の形態は、インク室プレート107の厚みにばらつきがあり(実施の形態1参照)、かつ、各ピエゾ素子102の高さにばらつきがある(実施の形態3参照)場合に、有効である。   This embodiment is effective when the thickness of the ink chamber plate 107 varies (see Embodiment 1) and the height of each piezo element 102 varies (see Embodiment 3). .

まず、インク室プレート107と振動板103との隙間202dに硬質接着剤401を注入することによって、インク室プレート107と振動板103とを接合する。ここで、硬質接着剤401は、接着後に硬くなる接着剤であり、例えばエポキシ接着剤などの、男弾性(ゴム)成分が少ない接着剤である。硬質接着剤401としては、10体積%以上の主成分として弾性(ゴム)成分を有さないものが好ましい。   First, the ink chamber plate 107 and the vibration plate 103 are joined by injecting the hard adhesive 401 into the gap 202 d between the ink chamber plate 107 and the vibration plate 103. Here, the hard adhesive 401 is an adhesive that hardens after bonding, and is an adhesive that has few male elasticity (rubber) components, such as an epoxy adhesive. The hard adhesive 401 preferably has no elastic (rubber) component as a main component of 10% by volume or more.

このとき、振動板103が平面になるように、かつ、インク室プレート107のうねりを打ち消すように、硬質接着剤401内に、径の異なるビーズ109を配置する。   At this time, beads 109 having different diameters are arranged in the hard adhesive 401 so that the vibration plate 103 is flat and the undulation of the ink chamber plate 107 is canceled.

例えば、インク室プレート107と振動板103との接合高さ402(隙間202dの高さ)が高い硬質接着剤401内には、直径4μmのビーズ109を配置する。一方、接合高さ402が低い硬質接着剤401内には、ビーズ109を配置しない。後工程で剛性が必要となるため、接合高さ402は、可能な限り低くしておくほうが好ましい。   For example, beads 109 having a diameter of 4 μm are disposed in the hard adhesive 401 having a high joining height 402 (height of the gap 202d) between the ink chamber plate 107 and the vibration plate 103. On the other hand, the beads 109 are not disposed in the hard adhesive 401 having a low joining height 402. Since rigidity is required in the subsequent process, it is preferable to keep the joint height 402 as low as possible.

次に、インク室プレート107と接合された振動板103と、ピエゾ素子102との隙間202eに柔軟性接着剤301を注入することによって、振動板103とピエゾ素子102とを接合する。このときも、振動板103の平面を崩さないように、振動板103とピエゾ素子102との接合高さ403(隙間202eの高さ)に合わせて、異なる径のビーズ109を柔軟性接着剤301内に配置する。   Next, the diaphragm 103 and the piezoelectric element 102 are joined by injecting the flexible adhesive 301 into the gap 202e between the diaphragm 103 joined to the ink chamber plate 107 and the piezoelectric element 102. Also at this time, beads 109 having different diameters are bonded to the flexible adhesive 301 in accordance with the joint height 403 (height of the gap 202e) between the diaphragm 103 and the piezoelectric element 102 so as not to break the plane of the diaphragm 103. Place in.

例えば、ノズル105間における接合高さ403の差が4μmである場合、接合高さ403が高い柔軟性接着剤301内には、例えば直径4μmのビーズ109を配置し、接合高さ403が低い柔軟性接着剤301内には、ビーズ109を配置せず、接合高さ403が平均的な高さである柔軟性接着剤301内には、例えば直径2μmのビーズ109を配置する。   For example, when the difference in bonding height 403 between the nozzles 105 is 4 μm, for example, beads 109 having a diameter of 4 μm are arranged in the flexible adhesive 301 having a high bonding height 403 and the bonding height 403 is low. For example, beads 109 having a diameter of 2 μm are arranged in the flexible adhesive 301 in which the bonding height 403 is an average height.

さらに、平均的な高さである柔軟性接着剤301内には、ピエゾ素子102を押圧することによって、ビーズ109をピエゾ素子102に0.5μm程度めり込ませ、接合高さ403を調整してもよい。   Further, by pressing the piezo element 102 into the flexible adhesive 301 having an average height, the beads 109 are sunk into the piezo element 102 by about 0.5 μm, and the bonding height 403 is adjusted. May be.

本実施の形態によれば、実施の形態1および実施の形態3で説明した作用効果を得ることができる。   According to the present embodiment, it is possible to obtain the effects described in the first and third embodiments.

(実施の形態5)
本実施の形態5に係るインクジェットヘッドの製造方法について、図5、図6を用いて説明する。図5は、インクジェットヘッドの上面図であり、図6は、インクジェットヘッドの断面図である。
(Embodiment 5)
A method of manufacturing the ink jet head according to the fifth embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a top view of the inkjet head, and FIG. 6 is a cross-sectional view of the inkjet head.

マスク500は、例えば、金属製の薄板である。マスク500には、穴抜き加工により複数のメッシュ部501(開口部の一例)が形成されている。   The mask 500 is a metal thin plate, for example. The mask 500 has a plurality of mesh portions 501 (an example of openings) formed by punching.

まず、例えばディスペンサ(図示略)を用いて接着剤502をマスク500上に塗布する。ここで、図6に示すように、インク室プレート107では、端部が中央部よりも厚みがある(端部の接合高さは、中央部の接合高さに比べて低い)。よって、インク室プレート107の端部(インク室間部分の一例)には、ビーズを含まない接着剤502のみを塗布し、インク室プレート107の中央部(インク室間部分の一例)には、径が3μmであるビーズ504を含む接着剤502を塗布し、インク室プレート107の中央部と端部との間の中間部(インク室間部分の一例)には、径が2μmであるビーズ503を含む接着剤502を塗布する。   First, the adhesive 502 is applied on the mask 500 using, for example, a dispenser (not shown). Here, as shown in FIG. 6, in the ink chamber plate 107, the end portion is thicker than the center portion (the joining height of the end portion is lower than the joining height of the center portion). Therefore, only the adhesive 502 not containing beads is applied to the end of the ink chamber plate 107 (an example of the portion between the ink chambers), and the central portion of the ink chamber plate 107 (an example of the portion between the ink chambers) An adhesive 502 including beads 504 having a diameter of 3 μm is applied, and a bead 503 having a diameter of 2 μm is provided at an intermediate portion (an example of a portion between the ink chambers) between the center portion and the end portion of the ink chamber plate 107. The adhesive 502 containing is applied.

その後、スキージ(図示略)をスキージ稼動方向505へ動作させることで、マスク500上に塗布された各接着剤502は、各メッシュ部501を通過し、図6に示すように、インク室プレート107に転写される。   Thereafter, by operating a squeegee (not shown) in the squeegee operating direction 505, each adhesive 502 applied on the mask 500 passes through each mesh portion 501, and as shown in FIG. Is transcribed.

その後、マスク500を外し、インク室プレート107に転写された各接着剤502の上に振動板103を載せ、インク室プレート107と振動板103とを接着する。   Thereafter, the mask 500 is removed, and the vibration plate 103 is placed on each adhesive 502 transferred to the ink chamber plate 107 to bond the ink chamber plate 107 and the vibration plate 103.

以上により、ノズル105間でインク室104の容積が均一なインクジェットヘッドを作成することができる。   As described above, an ink jet head in which the volume of the ink chamber 104 is uniform between the nozzles 105 can be created.

なお、仮にメッシュ部501の開口径を2μm程度まで小径化できた場合、様々な径のビーズを混合した接着剤502をマスク500上に塗布し、開口径をノズル105毎に変更することで、メッシュ部501の開口径に応じてビーズの大きさを選別することができる。   If the opening diameter of the mesh portion 501 can be reduced to about 2 μm, an adhesive 502 in which beads having various diameters are mixed is applied on the mask 500, and the opening diameter is changed for each nozzle 105. The size of the beads can be selected according to the opening diameter of the mesh portion 501.

なお、本発明は、上記実施の形態の説明に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。   In addition, this invention is not limited to description of the said embodiment, A various deformation | transformation is possible in the range which does not deviate from the meaning.

本発明のインクジェットヘッドは、産業用インクジェットヘッドとして広く適用できる。   The inkjet head of the present invention can be widely applied as an industrial inkjet head.

11、12、13、14 インクジェットヘッド
102 ピエゾ素子
103 振動板
104 インク室
105 ノズル
106 ノズルプレート
107 インク室プレート
108、502 接着剤
109、503、504 ビーズ
201 薄膜ピエゾ素子
202a〜202e 隙間
301 柔軟性接着剤
302 接合高さ
401 硬質接着剤
402、403 接合高さ
500 マスク
501 メッシュ部
505 スキージ稼動方向
11, 12, 13, 14 Inkjet head 102 Piezo element 103 Diaphragm 104 Ink chamber 105 Nozzle 106 Nozzle plate 107 Ink chamber plate 108, 502 Adhesive 109, 503, 504 Bead 201 Thin film piezo element 202a-202e Gap 301 Flexible adhesion Agent 302 Bonding height 401 Hard adhesive 402, 403 Bonding height 500 Mask 501 Mesh part 505 Squeegee operating direction

Claims (6)

圧電素子と、
振動板と、
複数のインク室を備えたインク室プレートと、
複数のノズルを備えたノズルプレートと、が、この順に配置され、
前記圧電素子と前記振動板との間、前記振動板と前記インク室プレートとの間、前記インク室プレートと前記ノズルプレートとの間のいずれかにある隙間に、球状部材を含む接着剤が設けられた、
インクジェットヘッド。
A piezoelectric element;
A diaphragm,
An ink chamber plate with a plurality of ink chambers;
A nozzle plate having a plurality of nozzles, arranged in this order,
An adhesive including a spherical member is provided in a gap between the piezoelectric element and the diaphragm, between the diaphragm and the ink chamber plate, or between the ink chamber plate and the nozzle plate. Was,
Inkjet head.
前記隙間は、第1の隙間と、該第1の隙間より長さが長い第2の隙間とを含み、
前記第2の隙間に設けられる接着剤に含まれる球状部材の径は、前記第1の隙間に設けられる接着剤に含まれる球状部材の径よりも大きい、
請求項1に記載のインクジェットヘッド。
The gap includes a first gap and a second gap that is longer than the first gap,
The diameter of the spherical member contained in the adhesive provided in the second gap is larger than the diameter of the spherical member contained in the adhesive provided in the first gap,
The inkjet head according to claim 1.
前記圧電素子は、薄膜圧電素子である、
請求項1または2に記載のインクジェットヘッド。
The piezoelectric element is a thin film piezoelectric element.
The inkjet head according to claim 1 or 2.
前記圧電素子と前記振動板と間の隙間に設けられた接着剤は、柔軟性接着剤である、
請求項1から3のいずれか1項に記載のインクジェットヘッド。
The adhesive provided in the gap between the piezoelectric element and the diaphragm is a flexible adhesive,
The inkjet head according to any one of claims 1 to 3.
前記第1の隙間に設けられる接着剤に含まれる球状部材の密度と、前記第2の隙間に設けられる接着剤に含まれる球状部材の密度とが異なる、
請求項2から4のいずれか1項に記載のインクジェットヘッド。
The density of the spherical member contained in the adhesive provided in the first gap is different from the density of the spherical member contained in the adhesive provided in the second gap.
The inkjet head according to any one of claims 2 to 4.
複数のインク室と、該複数のインク室にそれぞれ対応して設けられた複数のノズルとを備えたインクジェットヘッドの製造方法であって、
複数の開口部が形成された板状のマスク部材の表面のうち前記複数の開口部以外の部分に、球状部材を含む接着剤を塗布し、
前記マスク部材に塗布された各接着剤を、前記各開口部を介して、インク室プレートにおける複数のインク室間部分のそれぞれに塗布し、
前記各インク室間に塗布された前記各接着剤に振動板を載置し、前記振動板と前記インク室プレートとを接着させる、
インクジェットヘッドの製造方法。
A method of manufacturing an inkjet head comprising a plurality of ink chambers and a plurality of nozzles provided corresponding to the plurality of ink chambers,
Applying an adhesive containing a spherical member to a portion of the surface of the plate-shaped mask member on which a plurality of openings are formed, other than the plurality of openings,
Each adhesive applied to the mask member is applied to each of a plurality of ink chamber portions in the ink chamber plate through the openings.
Placing a diaphragm on each adhesive applied between the ink chambers, and bonding the diaphragm and the ink chamber plate;
A method for manufacturing an inkjet head.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024070138A1 (en) * 2022-09-28 2024-04-04 パナソニックIpマネジメント株式会社 Ink-jet head

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