JP3374893B2 - インクジェット式記録ヘッド - Google Patents

インクジェット式記録ヘッド

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術の分野】本発明は、縦振動モードの
圧電振動子を駆動源とするインクジェット式記録ヘッ
ド、より詳細には圧電振動子の伸縮を受けて圧力発生室
を収縮、膨張させる弾性板の構造に関する。 【0002】 【従来の技術】記録ヘッドの記録密度の向上を図るため
にノズル開口列のピッチが小さくなる傾向にあり、この
ためシリコン単結晶のウエハーを異方性エッチングし、
これに他の方法で製作されたノズルプレートや弾性板を
接着剤で固定して流路ユニットを構成し、これに圧電振
動子の変位を伝達して圧力発生室に圧力を発生させ、こ
の圧力によりインク滴をノズル開口から吐出させるよう
に構成されている。 【0003】このように圧力発生室の配列密度が大きく
なると、圧力発生室の幅が極めて小さくなるため、圧力
発生室の長手方向全体を効率的に変形させる必要上、弾
性変形可能な板材に圧力発生室の長手方向に延びる凸
部、いわゆるアイランド部を形成し、このアイランド部
を介して圧電振動子の変位を弾性板に伝達している。 【0004】このような弾性板としては、金属の薄板の
一方の表面に、浸漬法、ロールコート法、スプレー法等
により高分子材料の層を形成し、金属の薄板をエッチン
グしてアイランド部を形成するとともに、エッチングに
より露出した高分子材料層をダイヤフラム部としたもの
が提案されている(WO93/25390号)。 【0005】このように構成された弾性板のアイランド
部に、軸方向に伸長する縦振動モードの圧電振動子の先
端を当接させて、接着剤により固定されてインクジェッ
ト式記録ヘッドが構成される。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】このとき、接着剤がダ
イヤフラム部に流れ込み、ダイヤフラム部の剛性を変化
させてインク滴の吐出性能を変動させるという問題があ
る。このような問題を解消するため、アイランド部の高
さを可及的に高くして接着剤をアイランド部の側壁で吸
収させることが行われているが、エッチング厚が通常3
0μm以上と大きくなり、裾広がりとなってダイヤフラ
ム部に接する底部が無用に幅広となり、高密度配列が困
難になったり、またエッチング時間が長くなり、エッチ
ング精度が低下するという問題がある。本発明はこのよ
うな問題に鑑みてなされたものであって、その目的とす
るところは圧電振動子との固定に使用する接着剤の流れ
出しを防止して、アイランド部の高さを可及的低くする
ことができるインクジェット式記録ヘッドを提供するこ
とである。 【0007】 【課題を解決するための手段】このような問題を解消す
るために本発明においては、ノズル開口が穿設されたノ
ズルプレートと、圧力発生室、インク供給口、及びリザ
ーバを形成するスペーサと、前記圧力発生室に対向する
アイランド部を備えた弾性板とを接合して形成された流
路ユニットと、前記アイランド部に当接してインク滴を
吐出させる縦振動モードの圧電振動子とからなるインク
ジェット式記録ヘッドにおいて、前記アイランド部が、
前記弾性板にエッチング保護膜を形成してエッチングに
より先端の幅を底部の幅より狭く形成され、かつ前記ア
イランド部の先端に前記エッチング保護膜がオーバハン
している。 【0008】 【作用】圧電振動子とアイランド部とを固定する接着剤
が外部に溢れ出そうとすると、アイランド部からオーバ
ハングするように設けられたアイランド部よりも大きな
面積のフィルムにより受け止められて底部への移動を阻
止される。 【0009】 【実施例】そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例
に基づいて説明する。図1、図2は、それぞれ本発明の
インクジェット式記録ヘッドの一実施例を示すものであ
って、図中符号1は、ノズル開口2、2、2‥‥が穿設
されたノズルプレート、3はスペーサで、圧力発生室
4、インク供給口5、及びリザーバ6を区画する部材で
ある。 【0010】7は、本発明が特徴とする弾性板で、図3
に示したように高分子延伸フィルム8の表面に、金属等
の剛性が高く、かつエッチングが可能な材料、例えば金
属の薄板9を接着剤層10を介してラミネートした板を
用い、薄板9をエッチングしダイヤフラム部11とアイ
ランド部12を形成して構成され、ノズルプレート1、
及び弾性板7は、スペーサ部材3の両面を封止するよう
に接着剤により接合されて流路ユニット13を構成して
いる。 【0011】図中符号14は、振動子ユニットで、図4
に示したように、一方の極となる電極15と、他方の極
となる電極16とを圧電材料17を介してサンドイッチ
状に積層し、一方の電極15を先端側に、また他方の電
極1を後端側に露出させて、各端面でセグメント電極
18及び共通電極19に接続された圧電振動子20を、
固定基板21に一定のピッチで固定して構成されてお
り、各圧電振動子20の先端をアイランド部12に当接
させて固定板22を介してヘッドフレーム23に固定さ
れている。 【0012】ところで、この実施例においては弾性板7
は、前述したようにインクに対して耐久性を備えた厚さ
20μmの金属薄板、例えばステンレス鋼板9の一方の
面に接着剤10を塗布し、接着剤10をプレ乾燥させた
後に厚さ4μm程度の高分子延伸フィルム、例えばポ
リフェニレンサルファイド(PPS)樹脂の延伸フィル
ムを接着してラミネート材としたものを、金属薄板ステ
ンレス鋼板9をアイランド部12となるようにエッチン
グしている関係上、このエッチング時に使用した厚さ1
0乃至40μmの感光性樹脂フィルム24を除去するこ
と無く、アイランド部12を構成する1つの部材として
残留させて構成されている。 【0013】すなわち、インクに対して耐久性を備えた
厚さ20μmの金属の薄板、例えばステンレス鋼板9の
一方の面に接着剤10を塗布し、接着剤をプレ乾燥させ
た後に厚さ4μm程度の高分子延伸フィルム8、例えば
ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂の延伸フィ
ルムを接着してラミネート材25を構成する(図6
(I))。 【0014】このラミネート材25を所要のサイズに切
断して大判を切り出し、エッチングパターン露光時の基
準となる孔や、プレスにセットする時の位置決め用の基
準孔、大判から切断された単独の弾性板7としての位置
決め用の基準孔と、インク供給口となる孔等の通孔等を
予めプレス加工により穿設しておく。 【0015】ついでラミネート材2のステンレス鋼板
9が表面となるようにガラス基板にセットし、ステンレ
ス鋼板9の表面に感光性樹脂フィルム24を貼り付け、
望ましくはラミネート材25全体を感光性樹脂フィルム
24でもって基板に固定する(図6(II))。 【0016】この状態で、エッチングすべきパターンを
形成したマスクを用いて感光性樹脂フィルム24を露光
して、アイランド部12となる領域に感光性樹脂フィル
ム24を残し、またダイヤフラム部11には貫通孔とな
るエッチング保護膜を形成する(図6(III))。 【0017】ついで、このエッチング保護膜を用いてラ
ミネート材25をエッチングすると、ステンレス鋼板9
表面から徐々に除去されて薄くなる(図6(IV))。
このようにしてエッチングが進行すると、ステンレス鋼
板9の厚み方向だけでなく、水平方向にもエッチングが
進行するから、エッチング保護膜として機能している感
光性樹脂フィルム24の裏面24aのステンレス鋼板9
もエッチングを受け、感光性樹脂フィルム24が庇状に
露出してくる(図6(V))。 【0018】さらにエッチングが進行すると接着剤層1
が露出してステンレス鋼板9の厚み方向のエッチング
が停止するから、エッチングを終了する。これにより接
着剤層10と高分子延伸フィルム8のからなる薄肉部、
つまりダイヤフラム部11に囲まれたアイランド部12
が形成されることになる。エッチングが終了した段階で
は、感光性樹脂フィルム24の裏面24aも相当にエッ
チングを受け、アイランド部12が断面台形状に形成さ
れることになる(図6(VI))。 【0019】このように構成された弾性板7を備えた流
路ユニット13をヘッドフレーム23の固定部25に固
定し、流路ユニット13が下方となるようにヘッドフレ
ーム23をセットし直してから、図示しないフレキシブ
ルケーブルが接続された振動子ユニット14の圧電振動
子20の先端に接着剤Pを塗布して、ヘッドフレーム2
3の開口26から圧電振動子ユニット14を落しこむ
と、図5(イ)に示したように圧電振動子20の先端が
流路ユニット13を構成している弾性板7のアイランド
部12に接着剤Pを介して当接する。 【0020】このとき、圧電振動子20に塗布されてい
る接着剤Pは、アイランド部12と圧電振動子20との
圧力を受けて外部に溢れ出そうとするが、その大半の接
着剤P1は、図5(ロ)に示したようにアイランド部1
2のエッチングの保護膜として機能し、アイランド部1
2の表面よりも大きなサイズで残留している感光性樹脂
フィルム24の大きな表面積で受け止められ、アイラン
ド部12への移動を阻止される。 【0021】またたとえ、感光性樹脂フィルム24の表
面で吸収しきれない接着剤P2は、感光性樹脂フィルム
24とアイランド部12との隙間に流れ込んで、ここの
毛細管力により保持されて固化してしまい、ダイヤフラ
ム11に流れ出すのを阻止される。 【0022】このように、圧電振動子20とアイランド
部12とを固定する接着剤の流れ出しを感光性樹脂フィ
ルム24によりダイヤフラム部11への流れ出しを完全
に防止できるから、アイランド部12の高さH(図5
(ロ))は、圧電振動子20の変位を圧力発生室4に伝
達できる程度の可及的に小さな値、つまりダイヤフラム
部11への接着剤Pの流れ出しを阻止するための余裕を
見込む必要がないから、厚さ20μm以下のものを使用
することができ、アイランド部の先端の幅W1と底部の
幅W2との差を可及的に小さくすることが可能となり、
アイランド部を理想の形状、もしくは高い精度で形成し
て記録ヘッドの高密度化を可能ならしめる。 【0023】このようにして振動子ユニット14の固定
が終了した段階で、流路ユニット13側にシールド板を
兼ねる金属製枠27を被せてヘッドフレーム23に固定
することによりインクジェット式記録ヘッドが完成す
る。 【0024】なお、上述の実施例のおいては、金属薄板
としてステンレス鋼を用いているが、エッチングが可能
で、しかも接着性の高い他の金属、例えば銅、ニッケ
ル、鉄、シリコンの薄板を用いることができる。 【0025】また、高分子延伸フィルムとしてポリフェ
ニレンサルファイド(PPS)樹脂を用いているが、延
伸可能な他の高分子材料、例えば、ポリイミド(PI)
樹脂、ポリエーテルイミド(PEI)樹脂、ボリアミド
イミド(PAI)樹脂、ポリバラバン酸(PPA)樹
脂、ポリサルホン(PSF)樹脂、ポリエーテルサルホ
ン(PES)樹脂樹脂、ポリエーテルケトン(PEK)
樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂、
ポリオレフィン(APO)樹脂、ポリエチレンナフタレ
ート(PEN)樹脂、アラミド樹脂、ポリプロピレン樹
脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリカーネート樹脂等を用い
ることもできる。 【0026】 【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
圧電振動子とアイランド部とを固定する接着剤が外部に
溢れ出そうとしても、アイランド部からオーバハングす
るように設けられたフィルムの大きな面積で受け止めて
阻止することができ、可及的に薄い金属板を用いてアイ
ランド部を理想の形状、もしくは高い精度で形成して記
録ヘッドの高密度化が可能となる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明のインクジェット式記録ヘッドの一実施
例を示す組み立て斜視図である。 【図2】本発明のインクジェット式記録ヘッドの一実施
例を、圧力発生室の長手方向の断面で示す図である。 【図3】同上弾性板の一実施例を示す上面図である。 【図4】図(イ)、(ロ)は、それぞれ振動子ユニット
の一実施例を示す斜視図と、断面図である。 【図5】図(イ)、(ロ)は、それぞれ本発明のインク
ジェット式記録ヘッドの一実施例を、圧力発生室の並び
方向の断面、及び1つのアイランド部を拡大して示す図
である。 【図6】図(I)乃至(VI)は、それぞれ同上弾性板の
製造工程を示す図である。 【符号の説明】 1 ノズルプレート 3 スペーサ 4 圧力発生室 5 インク供給口 6 リザーバ 7 弾性板 8 高分子延伸フィルム 9 金属板 10 接着剤層 11 ダイヤフラム部 12 アイランド部 13 流路ユニット 14 圧電振動ユニット 20 圧電振動子 P、P1、P2 接着剤 24 感光性樹脂フィルム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/045 B41J 2/055 B41J 2/16

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 ノズル開口が穿設されたノズルプレート
    と、圧力発生室、インク供給口、及びリザーバを形成す
    るスペーサと、前記圧力発生室に対向するアイランド部
    を備えた弾性板とを接合して形成された流路ユニット
    と、前記アイランド部に当接してインク滴を吐出させる
    縦振動モードの圧電振動子とからなるインクジェット式
    記録ヘッドにおいて、 前記アイランド部が、前記弾性板にエッチング保護膜を
    形成してエッチングにより先端の幅を底部の幅より狭く
    形成され、かつ前記アイランド部の先端に前記エッチン
    グ保護膜がオーバハングしているインクジェット式記録
    ヘッド。
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