JP2933608B1 - 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

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JP2933608B1 JP13189998A JP13189998A JP2933608B1 JP 2933608 B1 JP2933608 B1 JP 2933608B1 JP 13189998 A JP13189998 A JP 13189998A JP 13189998 A JP13189998 A JP 13189998A JP 2933608 B1 JP2933608 B1 JP 2933608B1
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Abstract

【要約】 【課題】 インク滴吐出時にクロストークの発生するこ
とを防止したインクジェットヘッド及びその製造方法を
提供する。 【解決手段】 溝を介して並列に配列され、圧電式駆動
機構として機能する複数個の駆動柱3Aを有するピエゾ
素子3と、各駆動柱の端面に接着剤により接着された複
数のダイヤフラム部5を有する振動板4とを備え、駆動
柱3Aの端部周縁に棚部(逃げ溝)15を有するインク
ジェットヘッドを製造する。逃げ溝15は、駆動柱3A
の端部の全周縁にわたり形成されていてもよい。これに
より、各駆動柱とダイヤフラム部とを接着する際、余剰
の接着剤は逃げ溝15に収容される。従って、従来のよ
うに、はみ出した接着剤が隣りの駆動柱に接着してイン
ク滴吐出の際にクロストークが生じることは、防止され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットヘ
ッド及びその製造方法に関し、更に詳しくは、インク滴
吐出時にクロストークの発生することを防止したインク
ジェットヘッド及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】インクジェット式のプリンタに用いられ
るインクジェットヘッドは、高画質を達成するために、
吐出効率が良いことが要求される。このため、インクジ
ェットヘッドを構成する、駆動柱を有するピエゾ素子
と、駆動柱の駆動端面に接着されてインク滴を吐出する
ダイヤフラム部との間に隙間が形成されないように接着
されることが重要である。この目的として、従来、ダイ
ヤフラム部とピエゾ素子とを接着する際(図8参照)、
両者の間に形成される隙間にギャップ剤を混入させた
り、接着剤の塗布量を増やしたりして、隙間が生じない
ような対策を行っている。また特開平8−1932号公
報では、ピエゾ素子の接着面が、ピエゾ素子を固定する
フレームの接着面よりも凸であるように位置決めして、
ダイヤフラム部とピエゾ素子との密着性を向上させるこ
とで、吐出効率の向上を計ることが記載されている。特
開平8−1932号公報では、ピエゾ素子は、ダイヤフ
ラム部をやや押し気味にして接着されるので、密着性を
向上させるという点で一応の効果を奏している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平8−1
932及びその他の従来例(図8参照)では、ダイヤフ
ラム部に接着する駆動柱の接着面(駆動端面)がフラッ
トな形状であるため、接着時に接着剤がはみ出して、隣
りの駆動柱に接着し、インク滴吐出時にクロストークが
生じる虞があるという問題があった。ピエゾ素子の駆動
柱のピッチ間は、高集積化に伴い益々短くなるので、上
記の虞は益々高くなりつつある。以上のような事情に照
らして、本発明の目的は、インク滴吐出時にクロストー
クの発生することを防止したインクジェットヘッド及び
その製造方法を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る第1発明のインクジェットヘッドは、
溝を介して並列に配列され、圧電式駆動機構として機能
する複数の駆動柱と、各駆動柱の柱端面に接着剤により
接着された複数のダイヤフラム部を有する板とを備え、
ダイヤフラム部を振動させてインク滴を吐出するインク
ジェットヘッドにおいて、駆動柱は、柱端部に、ダイヤ
フラム部と駆動柱とを接着する際に発生する余剰の接着
剤を収容する収容手段を備えていることを特徴としてい
る。
【0005】本発明により、余剰の接着剤が隣りの駆動
柱に接着して、インク滴吐出の際にクロストークが生じ
ることは防止される。更に、接着剤の塗布量を従来より
増加させることができ、高い信頼性の下で接着できる。
【0006】収容手段の一例は、柱端部の周縁に形成さ
れた棚部である。この場合、棚部が柱端部の全周縁にわ
たって形成されていると、本発明の効果を一層奏するこ
とができる。また、収容手段の別の一例は、柱端部に形
成された凹部である。凹部は、例えば、駆動柱の長手方
向に沿った細長状の溝である。
【0007】また、本発明に係る第2発明のインクジェ
ットヘッドは、溝を介して並列に配列され、圧電式駆動
機構として機能する複数の駆動柱と、各駆動柱の柱端面
に接着剤により接着された複数のダイヤフラム部を有す
る板とを備え、ダイヤフラム部を振動させてインク滴を
吐出するインクジェットヘッドにおいて、ダイヤフラム
部は、被接着面側に、ダイヤフラム部と駆動柱とを接着
する際に発生する余剰の接着剤を収容する収容手段を備
えていることを特徴としている。収容手段は、例えば、
ダイヤフラム部に形成された凹部である。第2発明によ
り、第1発明と同様の効果を奏することができる。
【0008】また、本発明に係るインクジェットヘッド
の製造方法は、第1発明のインクジェットヘッドの製造
方法であって、ピエゾ材を加工して溝を形成することに
より駆動柱を形成する駆動柱形成工程と、次いで、駆動
柱に棚部を形成する棚部形成工程と、更に、駆動柱とダ
イヤフラム部とを接着する工程とを備えていることを特
徴としている。
【0009】好適には、駆動柱形成工程ではダイシング
ソーを用いて溝を加工することにより直方体状の駆動柱
を形成し、棚部形成工程では、駆動柱形成工程で用いた
ダイシングソーを用いて棚部を形成する。棚部形成工程
は、一例として、溝に直交する方向にダイシングソーを
所定距離移動させて、一方向に沿った周縁に棚部を形成
する工程と、続いて、溝に直交する方向にダイシングソ
ーを更に所定距離だけ移動させて、上記一方向に対向す
る周縁に棚部を形成する工程とを備えている。所定距離
は、棚部の幅に応じて決定する。また、棚部形成工程
は、別の一例として、駆動柱形成工程で用いたダイシン
グソーよりも厚いダイシングソーを用い、一方向に沿っ
た互いに対向する周縁に棚部を形成する工程を備えてい
る。
【0010】棚部形成工程は、更に、一方向の互いに対
向する周縁に棚部を形成する前又は形成した後に、ピエ
ゾ材を90°回転させて停止し、上記一方向に直交する
周縁に棚部を形成する工程を備えていてもよい。
【0011】
【発明の実施の形態】以下に、実施形態例を挙げ、添付
図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつより
詳細に説明する。実施形態例1 本実施形態例は、第1発明及び本発明方法の一実施形態
例である。図1は、本実施形態例のピエゾ方式のインク
ジェットヘッドの基本構成を示す斜視図である。また、
図2は、図1のA−A断面図であり、図3は、図1のB
−B断面図である。本実施形態例のインクジェットヘッ
ド1は、溝を介して並列に配列され、圧電式駆動機構と
して機能する複数の駆動柱3Aを有するピエゾ素子3
と、ピエゾ素子3の上に設けられ、インク液の流路及び
液室を有してインクを吐出する流路板2とを備えてい
る。流路板2は、各駆動柱の柱端面に接着剤により接着
された複数のダイヤフラム部5を有する振動板4を有す
る。駆動柱3Aは、柱端部に、ダイヤフラム部5と駆動
柱3Aとを接着するに際し、余剰の接着剤を収容する収
容手段として、柱端部の全周縁にわたり棚部15(以
下、逃げ溝15と言う)が形成されている。逃げ溝15
は、ダイヤフラム部5と接着されるピエゾ素子3の接着
面16よりも10μm〜50μm程度低く加工されてい
る。また、図1で、6は振動板の隔壁部、7は圧力室を
形成するチャンバプレート、8はパ−テーションプレー
ト、9は供給口プレート、10はインクプールプレー
ト、11はノズルプレート、12はノズル、13は圧力
室、14はインクプール、16はピエゾ素子のダイヤフ
ラム部との接着面である。ピエゾ素子3は、各ノズルピ
ッチに対応したピッチで分割された積層ピエゾ素子とし
て形成されている。
【0012】本実施形態例のインクジェットヘッドで
は、接着剤17が、振動板4のダイヤフラム部5と駆動
柱3Aとを接着するために用いられる。接着剤17とし
ては、二液性常温硬化型のエポキシ系接着剤や熱硬化型
のエポキシ系接着剤が用いられ、ピエゾ素子3の接着面
16に塗布される。接着剤17は、硬化後の硬度が80
〜95(ショアA)と比較的高くて、駆動柱3Aの動き
にダイヤフラム部5が追従するような接着剤であること
が望ましい。また、接着剤は、スクリーン印刷や転写に
より塗布される。駆動柱3Aと振動板4との接着時に
は、振動板4を含む流路板2又はピエゾ素子を加圧して
密着性を向上させるが、加圧の際に接着面16に塗布さ
れた接着剤17は、硬化後、接着面16と振動板4のダ
イヤフラム部5との界面に3μm〜5μm程度の厚さの
膜を形成する。界面の膜が厚くなると、接着剤の硬度に
よっては、ピエゾ素子3の動きを吸収してしまい、ダイ
ヤフラム部5に圧力を効率よく加えることが出来ないた
め、膜はなるべく薄いほうが望ましい。
【0013】流路板2の形成方法を以下に説明する。先
ず、駆動柱3Aの接着面14とダイヤフラム部5とを接
着し、ピエゾ素子3に印字データに基づく電気信号が伝
達されることにより、ピエゾ素子3の変位に応じて圧力
室13を加圧するダイヤフラム部5を有する振動板を設
ける。更に、振動板の上面に、圧力室13を構成するチ
ャンバプレート7を設け、その上面に流路板2の剛性を
向上させるパーテーションプレート8、インクプール1
4から供給されるインクを圧力室13に供給する供給プ
レート9、共通のインク溜まりであるインクプール14
を有するインクプールプレート10、及び、インク滴を
吐出するノズルプレート11を積層して接着する。ノズ
ルプレート11は最上面に位置する。ここで振動板4と
しては、SUS又はニッケル等からなる部材を用い、ダ
イヤフラム部5を形成するよう、エッチング加工あるい
は、電鋳技術でプレート状に形成したものである。ま
た、ポリイミド等の樹脂と金属部材とを貼り合わせた部
材を用い、ピエゾ素子3との接着部分に金属部材を残す
ようエッチング加工を施して形成したものであってもよ
い。チャンバプレート7は、SUSやニッケル等の金属
部材をエッチングした金属プレート、または、樹脂材料
を用いた射出成形部材、Siやガラス等の無機材をエッチ
ング加工した部材、あるいは、ドライフィルム等の感光
性樹脂材料を用いて形成する。パーテーションプレート
8は、SUS、ニッケル等の金属部材を用いてエッチン
グ加工して形成する。供給プレート9やインクプールプ
レート10も同様に金属部材を用いエッチング加工によ
って形成する。ノズルプレート11は、ノズル12を微
細加工技術で加工する必要があり、その方法としては、
部材としてSUSプレートを用いる場合ではプレス加
工、ニッケルプレートを用いる場合では電鋳技術をそれ
ぞれ用い、ポリイミド等の樹脂プレートには、エキシマ
レーザを用いたレーザ加工によってノズル12を形成す
る。
【0014】図4及び図5は、逃げ溝15の加工方法を
示す斜視図及び平面図である。逃げ溝15はピエゾ素子
3を各駆動柱に分割した後に形成される。駆動柱及び逃
げ溝の加工方法としては、半導体分野で主に用いられる
ダイシングソーを用いる。図5で、19は駆動柱間に形
成された第1の本溝、20は第2の本溝であり、21は
本溝の加工ピッチ、22は逃げ溝15の第1加工ピッ
チ、23は逃げ溝15の第2加工ピッチである。また、
24の実線は、本溝加工時に位置するブレード18で、
25の点線は、逃げ溝15の加工時に位置するブレード
であり、26の破線は、25の点線と同様、逃げ溝15
の加工時に位置するブレードである。逃げ溝15は、ピ
エゾ素子3を分割する本溝を加工後、本溝加工開始位置
よりも加工開始位置を溝加工ブレード厚の1/4mm移
動させ、本溝加工時の加工ピッチと同一ピッチで加工
し、逃げ溝の片側を加工する。もう一方の側の逃げ溝1
5は、同様に加工することにより形成される。また別の
方法として、本溝の加工後又は加工前に、本溝を加工す
るブレード18よりも厚いブレードを用いて、本溝加工
と同じ加工開始位置から、同一ピッチで加工することに
より形成してもよい。ピエゾ素子3の長手方向の逃げ溝
15についても、同様に本溝の加工前あるいは加工後に
ダイシングソーのステージを90°回転させることによ
って容易に加工することができる。
【0015】各プレートの接着方法としては、各プレー
トに接着剤をスクリーン印刷等の方法により塗布する方
法、チャンバプレート部材としても使用するドライフィ
ルム等の感光性樹脂を各プレート上にラミネートし、各
プレートをかさね合わせて加圧加熱接着する方法、また
は、チャンバプレート7、インクプールプレート10、
供給プレート9、及び、パーテーションプレート8を熱
拡散接合によって接合する方法が用いられている。ノズ
ルプレート11に樹脂プレートを用いる場合は、樹脂プ
レートに予め3μm〜10μmの膜厚を形成する熱可塑
性、熱硬化性接着剤を塗布している樹脂プレートを用い
ることができる。更に振動板4にも樹脂プレートを用い
る場合には、同様の方法を用いて接着することができ
る。
【0016】本実施形態例により、加圧によってはみ出
た接着剤17は、逃げ溝15へ流入して硬化する。これ
により、各駆動柱の端面から流出した接着剤17によっ
て隣接する各柱が機械的に繋がることはない。従って、
インク滴吐出の際に、クロストークを引き起こすことは
防止される。また、流出した接着剤が振動板4のダイヤ
フラム部5と隔壁部6との隙間に流入して固化して、ダ
イヤフラム部5の振動動作を抑制して吐出効率を低下さ
せることも、防止される。更に、接着剤17の塗布量を
増加させることができるので、接着の信頼性が向上す
る。また、接着剤17の塗布にバラツキが生じても、溢
れた接着剤17を逃げ溝15に逃がすことができるた
め、インクジェットヘッドを製造する際、歩留まりが向
上する。
【0017】実施形態例2 本実施形態例は、第1発明の一実施形態例である。本実
施形態例では、余剰の接着剤を収容する収容手段とし
て、実施形態例1の棚部15(逃げ溝15)に代えて、
駆動柱の接着剤面側に細長状の凹部15’(以下、逃げ
溝15’と言う)を接着面16の中心位置に備えてい
る。本実施形態例のインクジェットヘッドの斜視図は図
1と同様であるが、A−A断面が図2とは異なる。図6
は、図2に対応するA−A断面図である。本実施形態例
では、ピエゾ素子3の構成は実施形態例1と同じである
が、接着剤17の逃げ溝15’が接着面16の中心に加
工されている。加工方法は実施形態例1と同様であり、
本溝の加工前又は加工後の何れの段階であっても加工で
きる。ただし、ブレード18は、本溝加工によって形成
される柱幅の1/2以下の逃げ溝15が加工できるよう
なブレード厚である必要がある。
【0018】本実施形態例により、逃げ溝15’の周囲
の接着面16の上に塗布された余剰の接着剤17は、ダ
イヤフラム部と接着剤面16との接着によって逃げ溝1
5’に流入する。逃げ溝15’が接着面16の中央に加
工されているため、隣接する柱同士の接着剤のはみ出し
は、従来に比べて大きく減少する。従って、隣接する柱
同士が接着剤によってつながることがなく、インク滴吐
出時のクロストークの発生を防止することができる。
【0019】実施形態例3 本実施形態例は、第2発明の一実施形態例である。本実
施形態例のインクジェットヘッドの斜視図は、図1と同
様であるが、A−A断面が図2や図6とは異なる。図7
は、図2や図6に対応するA−A断面図である。本実施
形態例では、振動板4のダイヤフラム部5に、余剰の接
着剤を収容する凹部15”(以下、逃げ溝15”と言
う)が形成されている。本実施形態例で逃げ溝15”を
形成するには、振動板4のダイヤフラム部5にエッチン
グやプレス加工を行うことにより形成する。駆動柱3A
の接着面16に塗布された接着剤17は、流路板2とピ
エゾ素子3の接着時に加圧され、逃げ溝15”に流入す
る。本実施形態例により、実施形態例1や2と同様の効
果を奏することができる。
【0020】
【発明の効果】第1発明によれば、駆動柱は、柱端部
に、ダイヤフラム部と駆動柱とを接着するに際し、余剰
の接着剤を収容する収容手段を備えている。これによ
り、ダイヤフラム部と駆動柱とを接着するに際し、余剰
の接着剤が隣りの駆動柱に接着してインク滴吐出の際に
クロストークが生じることは、防止される。また、第2
発明によれば、ダイヤフラム部は、被接着面側に、ダイ
ヤフラム部と駆動柱とを接着するに際し、余剰の接着剤
を収容する収容手段を備えている。これにより、第1発
明と同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態例1のピエゾ方式のインクジェットヘ
ッドの基本構成を示す斜視図である。
【図2】図1のA−A断面図である。
【図3】実施形態例1のインクジェットヘッドの圧力室
の長手方向の断面図であり、図1のB−B断面図であ
る。
【図4】実施形態例1のインクジェットヘッドの逃げ溝
(棚部)の加工方法を示す斜視図及び平面図である。
【図5】実施形態例1のインクジェットヘッドの逃げ溝
(棚部)の加工方法を示す斜視図及び平面図である。
【図6】実施形態例2で、図1のA−A断面図に相当す
る断面図である。
【図7】実施形態例3で、図1のA−A断面図に相当す
る断面図である。
【図8】従来のインクジェットヘッドで、ダイヤフラム
部とピエゾ素子との接着状態を示す断面図である。
【符号の説明】
1 インクジェットヘッド 2 流路板 3 ピエゾ素子 3A 駆動柱 4 振動板 5 ダイヤフラム部 6 隔壁部 7 チャンバプレート 8 パ−テーションプレート 9 供給口プレート 10 インクプールプレート 11 ノズルプレート 12 ノズル 13 圧力室 14 インクプール 15 棚部(逃げ溝) 15’ 凹部(逃げ溝) 15” 凹部(逃げ溝) 16 接着面 17 接着剤 18 ブレード 19 第1の本溝 20 第2の本溝 21 本溝の加工ピッチ 22 逃げ溝の第1加工ピッチ 23 逃げ溝の第2加工ピッチ 24 本溝加工時のブレード 25 逃げ溝の加工時のブレード 26 逃げ溝の加工時のブレード
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B41J 2/045 B41J 2/055 B41J 2/16

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溝を介して並列に配列され、圧電式駆動
    機構として機能する複数の駆動柱と、各駆動柱の柱端面
    に接着剤により接着された複数のダイヤフラム部を有す
    る板とを備え、ダイヤフラム部を振動させてインク滴を
    吐出するインクジェットヘッドにおいて、 駆動柱は、柱端部に、ダイヤフラム部と駆動柱とを接着
    する際に発生する余剰の接着剤を収容する収容手段を備
    えていることを特徴とするインクジェットヘッド。
  2. 【請求項2】 収容手段は、柱端部の周縁に形成された
    棚部であ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。
  3. 【請求項3】 棚部は、柱端部の全周縁にわたり形成さ
    れている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。
  4. 【請求項4】 収容手段は、柱端部に形成された凹部で
    あ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。
  5. 【請求項5】 溝を介して並列に配列され、圧電式駆動
    機構として機能する複数の駆動柱と、各駆動柱の柱端面
    に接着剤により接着された複数のダイヤフラム部を有す
    る板とを備え、ダイヤフラム部を振動させてインク滴を
    吐出するインクジェットヘッドにおいて、 ダイヤフラム部は、被接着面側に、ダイヤフラム部と駆
    動柱とを接着する際に発生する余剰の接着剤を収容する
    収容手段を備えていることを特徴とするインクジェット
    ヘッド。
  6. 【請求項6】 収容手段は、ダイヤフラム部に形成され
    た凹部であることを特徴とする請求項5に記載のインク
    ジェットヘッド。
  7. 【請求項7】 請求項1から3のうち何れか1項に記載
    のインクジェットヘッドの製造方法であって、 ピエゾ材を加工して溝を形成することにより駆動柱を形
    成する駆動柱形成工程と、 次いで、駆動柱に棚部を形成する棚部形成工程と、 更に、駆動柱とダイヤフラム部とを接着する工程とを備
    えていることを特徴とするインクジェットヘッドの製造
    方法。
  8. 【請求項8】 駆動柱形成工程ではダイシングソーを用
    いて溝を加工することにより直方体状の駆動柱を形成
    し、 棚部形成工程では、駆動柱形成工程で用いたダイシング
    ソーを用いて棚部を形成することを特徴とする請求項7
    に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
  9. 【請求項9】 棚部形成工程は、溝に直交する方向にダ
    イシングソーを所定距離移動させて、一方向に沿った周
    縁に棚部を形成する工程と、 続いて、溝に直交する方向にダイシングソーを更に所定
    距離だけ移動させて、上記一方向に対向する周縁に棚部
    を形成する工程とを備えていることを特徴とする請求項
    8に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
  10. 【請求項10】 棚部形成工程は、駆動柱形成工程で用
    いたダイシングソーよりも厚いダイシングソーを用い、
    一方向に沿った互いに対向する周縁に棚部を形成する工
    程を備えていることを特徴とする請求項8に記載のイン
    クジェットヘッドの製造方法。
  11. 【請求項11】 請求項9又は10に記載のインクジェ
    ットヘッドの製造方法において、 棚部形成工程は、一方向の互いに対向する周縁に棚部を
    形成する前又は形成した後に、ピエゾ材を90°回転さ
    せて停止し、上記一方向に直交する周縁に棚部を形成す
    る工程を備えていることを特徴とするインクジェットヘ
    ッドの製造方法。
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