JP3501118B2 - インクジェットヘッド製造装置およびインクジェットヘッド製造方法 - Google Patents

インクジェットヘッド製造装置およびインクジェットヘッド製造方法

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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
ッド製造装置およびインクジェットヘッド製造方法に関
し、特に電気機械変換器に駆動電圧を印加し、当該電気
機械変換器を変形させて、インクが充填された圧力発生
室内に圧力変化を生じさせることで、圧力発生室に連通
されるノズルからインク滴を吐出させるインクジェット
ヘッドを製造するためのインクジェットヘッド製造装置
およびインクジェットヘッド製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】圧電アクチュエータ等の電気機械変換器
を用いて、インクが充填された圧力発生室内に圧力波
(音響波)を発生させ、その圧力波によって圧力発生室に
連結されたノズルからインク滴を吐出するドロップオン
デマンド型インクジェットヘッドは、特公昭53−12
138号公報、特開平10−193587号公報等に開
示されているように、一般によく知られている。
【0003】従来、ドロップオンデマンド型インクジェ
ットヘッドの製造工程において、エッチング技術を用い
ることでインク流路を形成する流路板と、インクを吐出
する駆動力を伝達するために流路板に形成されたダイヤ
フラム部を駆動する圧電素子のピエゾアクチュエータ
と、極薄板とを接着剤により接合する接合工程があり、
インク流路を形成した流路板に予め極薄板を接合後、後
工程でピエゾアクチュエータを接合している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術では、流路板に極薄板を貼り付け後、ピエゾアクチュ
エータを極薄板上に接合しているため、インク漏れを防
ぐ密着は確保できるが、ダイヤフラム部の空間は接合時
の加圧力を受けることができないため、接合状態が悪く
なり、インクを吐出する駆動力を効率よく伝達するため
の接合強度および密着を確保できないという問題点があ
った。
【0005】本発明は斯かる問題点を鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、ピエゾアクチュエ
ータが貼り付けられた極薄板と流路板との接合強度、密
着性等の接合状態を向上することができ、インクジェッ
トヘッドの寿命の延長およびインクのリークを防止する
ことができるインクジェットヘッド製造装置およびイン
クジェットヘッド製造方法を提供する点にある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
すべく、以下に掲げる構成とした。請求項1記載の発明
の要旨は、複数のピエゾアクチュエータと極薄板と流路
板とを接合するインクジェットヘッド製造装置であっ
て、前記流路板を固定するステージと、前記極薄板に
り付けられた前記ピエゾアクチュエータが入る開口部を
有するダミープレートと、前記流路板と前記極薄板と前
記ダミープレートとを位置決めする位置決め手段と、積
層された前記流路板と前記極薄板と前記ダミープレート
とを加圧する加圧手段と、該加圧手段による加圧に際
し、前記極薄板に貼り付けられた前記ピエゾアクチュエ
ータの高さと前記ダミープレートの厚さとの違いを吸収
する高さ吸収手段とを具備することを特徴とするインク
ジェットヘッド製造装置に存する。また請求項2記載の
発明の要旨は、前記高さ吸収手段は、シリコンゴム製の
シート部材であることを特徴とする請求項1記載のイン
クジェットヘッド製造装置に存する。また請求項3記載
の発明の要旨は、前記高さ吸収手段は、前記加圧手段に
埋め込まれたスプリングプランジャーであることを特徴
とする請求項1又は2記載のインクジェットヘッド製造
装置に存する。また請求項4記載の発明の要旨は、前記
ダミープレートの開口部は、前記ピエゾアクチュエータ
毎に形成させることを特徴とする請求項1乃至3のいず
れかに記載のインクジェットヘッド製造装置に存する。
また請求項5記載の発明の要旨は、複数のピエゾアクチ
ュエータと極薄板と流路板とを接合するインクジェット
ヘッド製造方法であって、ステージ上に前記流路板を固
定し、該流路板上に前記ピエゾアクチュエータが貼り付
けられた前記極薄板を積層し、該極薄板上に前記極薄板
貼り付けられた前記ピエゾアクチュエータが入る開口
部を有するダミープレートを積層し、該ダミープレート
上から接合面全面を加圧することを特徴とするインクジ
ェットヘッド製造方法に存する。また請求項6記載の発
明の要旨は、前記ダミープレート上にシリコンゴム製の
シート部材を積層し、該シート部材上から加圧すること
を特徴とする請求項5記載のインクジェットヘッド製造
方法に存する。また請求項7記載の発明の要旨は、前記
ダミープレート上からスプリングプランジャーが埋め込
まれたブロックにより加圧することを特徴とする請求項
5又は6記載のインクジェットヘッド製造方法に存す
る。また請求項8記載の発明の要旨は、前記ピエゾアク
チュエータ毎に形成された開口部を有する前記ダミープ
レートを前記極薄板上に積層することを特徴とする請求
項5乃至7のいずれかに記載のインクジェットヘッド製
造方法に存する。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。
【0008】(第1の実施の形態)図1は、本発明に係
るインクジェットヘッド製造装置の第1の実施の形態の
構成を示す構成図である。
【0009】第1の実施の形態は、図1に示すように、
ステージ4と、ダミープレート5と、シリコンゴムシー
ト6と、ブロック10とからなり、ピエゾアクチュエー
タ1が貼り付けられた極薄板2と流路板3とを接合す
る。極薄板2には、予めピエゾアクチュエータ1が貼り
付けられているため、インクを吐出する駆動力を効率よ
く伝達するための密着が確保されている。
【0010】ステージ4は、真空吸着穴を有し、流路板
3を真空吸着して固定する。
【0011】ダミープレート5は、極薄板2に貼り付け
られているピエゾアクチュエータ1が入る開口部を有
し、ピエゾアクチュエータ1の接合エリア以外、すなわ
ちピエゾアクチュエータ1が貼り付けられていないエリ
アを押さえる板部材であり、ダミープレート5の厚さ
は、0.03〜0.05mm程度で、ピエゾアクチュエ
ータ1の高さに合わせて準備し、ピエゾアクチュエータ
1の高さ±0.005〜0.015mm程度、特に0.
01mmの差を設けることが好ましい。これは、高さの
差が大きくなるとシリコンゴムシート6の縮み代が足り
ずにピエゾアクチュエータ1に加圧力を伝えられず、極
薄板2の全面を加圧できなくなるためである。
【0012】ダミープレート5の開口部は、極薄板2に
貼り付けられているピエゾアクチュエータ1の接合エリ
アによって、個数、形状および寸法が決められ、例えば
インクジェットヘッドのノズル数の増加によるピエゾア
クチュエータ1の接合エリアが増加した場合には、ダミ
ープレート5の開口部の個数を増やすか、寸法を変更す
ることにより対応が可能である。
【0013】シリコンゴムシート6は、シリコンゴム製
のシート部材であり、極薄板2に貼り付けられたピエゾ
アクチュエータ1の高さとダミープレート5の高さとの
違いを吸収する。
【0014】シリコンゴムシート6の厚さは、0.6〜
1.0mm程度、特に0.85mmが好ましい。これ
は、薄くなるとシリコンゴムシート6の縮み代がなくな
り、ピエゾアクチュエータ1の高さとダミープレート5
の高さの違いを吸収しきれず、厚くなるとシリコンゴム
シート6の縦方向の剛性がなくなり、極薄板2と流路板
3の位置ズレ要因となるためである。また同様の理由に
より、シリコンゴムシート6の硬度は、85(JIS
A)とする。
【0015】ブロック10は、積層した流路板3、極薄
板2、ピエゾアクチュエータ1、ダミープレート5およ
びシリコンゴムシート6を加圧する部材であり、図示し
ない駆動部により上下に移動する。
【0016】極薄板2と流路板3とダミープレート5と
には、それぞれ位置決め用のアライメントマーク7、
8、9が設けられており、位置決め用のアライメントマ
ーク7、8、9を用いて、図示しないXYθZ駆動機構
を備えた吸着ハンドおよびCCDカメラを用いた光学系
位置決め手段により極薄板2と流路板3とダミープレー
ト5とを位置決めする。
【0017】次に第1の実施の形態によるインクジェッ
トヘッド製造方法の行程について図2を参照して詳細に
説明する。図2は、本発明に係るインクジェットヘッド
製造装置の第1の実施の形態の加圧状態を示す図であ
る。
【0018】まず、予め常温硬化型接着剤を1.4〜
1.5μm程度の膜厚で転写した流路板3を、ステージ
4上に真空吸着固定する。
【0019】次に、流路板3の位置決め用のアライメン
トマーク8に対して、図示されていないXYθZ駆動機
構を備えた吸着ハンドおよびCCDカメラを用いた光学
系位置決め手段により極薄板2の位置決め用のアライメ
ントマーク7を用いて位置決め積層を行う。
【0020】同様に、極薄板2の位置決め用のアライメ
ントマーク7に対して、ダミープレート5の位置決め用
のアライメントマーク9を用いて位置決めし、ピエゾア
クチュエータ1の全てがダミープレート5の開口部に入
るように積層を行う。
【0021】次に、シリコンゴムシート6をダミープレ
ート5上に搭載後、ブロック10を図示しない駆動部を
用いて下降させてピエゾアクチュエータ1が貼り付けら
れた極薄板2上から加圧する。当該加圧は、図2に示す
ように、ブロック10下のシリコンゴムシート6がピエ
ゾアクチュエータ1の高さとダミープレート5の高さの
違いに合わせて撓むことで、接合面全面が加圧される。
【0022】次に、加圧後の積層部品を、図示しない加
圧・加熱治具を用いて接着剤を硬化させる。
【0023】以上説明したように、第1の実施の形態に
よれば、ダミープレートおよびシリコンゴムシートで加
圧することにより、ピエゾアクチュエータが貼り付けら
れた極薄板全面で流路板との接合面を加圧することがで
きるため、ピエゾアクチュエータが貼り付けられた極薄
板と流路板との接合強度、密着性等の接合状態を向上す
ることができ、インクジェットヘッドの寿命の延長およ
びインクのリークを防止することができるという効果を
奏する。
【0024】(第2の実施の形態)図3は、本発明に係
るインクジェットヘッド製造装置の第2の実施の形態の
構成を示す構成図である。
【0025】第2の実施の形態では、図3に示すよう
に、ピエゾアクチュエータ1が、各々のノズルに対応す
るように1個1個ダイシング技術を用いて分離されて極
薄板2に貼り付けられており、ダミープレート5には、
個々のピエゾアクチュエータ1にそれぞれ対応した開口
部が設けられている。なお、個々のピエゾアクチュエー
タ1の間隔は、0.1〜0.7mm程度である。
【0026】以上説明したように、第2の実施の形態に
よれば、第1の実施の形態の効果に加えて、個々のピエ
ゾアクチュエータにそれぞれ対応した開口部が設けられ
たダミープレートを用いることにより、個々のピエゾア
クチュエータ間の密着を確保できるため、インクのリー
クをより確実に防止することができるという効果を奏す
る。
【0027】(第3の実施の形態)図4は、本発明に係
るインクジェットヘッド製造装置の第3の実施の形態の
構成を示す構成図である。
【0028】第3の実施の形態は、図4に示すように、
シリコンゴムシート6に代えてスプリングプランジャー
11がブロック10に複数本埋め込まれている。スプリ
ングプランジャー11の本数は、極薄板2をカバーする
範囲で且つ、ピエゾアクチュエータ1当たり1本以上用
いることが望ましい。
【0029】また、ピエゾアクチュエータ1の欠損を防
ぐため、スプリングプランジャー11が個々のピエゾア
クチュエータ1の端部に接触しない様にピッチ0.3〜
0.5mm程度で配置する。ブロック10を上下して加
圧する時に、スプリングプランジャー11が伸び縮みす
ることでピエゾアクチュエータ1とダミープレート5の
高さの違いを吸収し、ピエゾアクチュエータ1が貼り付
けられた極薄板2全面で流路板3と接合する。
【0030】スプリングプランジャー11のストローク
は、フルストローク2mm程度のものを使用するが、必
要荷重を確保するのと接合時の位置ズレを避けるため
に、ストローク量1mm程度が好ましい。
【0031】以上説明したように、第3の実施の形態に
よれば、ブロックに埋め込まれたスプリングプランジャ
ーを用いることにより、シリコンゴムシートを割愛する
ことで必要部材の削減によるコストダウンを図ることが
できるとともに、シリコンゴムシート搭載時間をなくす
ことで製造時間を短縮することができるという効果を奏
する。
【0032】なお、本発明が上記各実施形態に限定され
ず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施形態は
適宜変更され得ることは明らかである。また、上記構成
部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定され
ず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にす
ることができる。なお、各図において、同一構成要素に
は同一符号を付している。
【0033】
【発明の効果】本発明のインクジェットヘッド製造装置
およびインクジェットヘッド製造方法は、ダミープレー
トおよびシリコンゴムシートで加圧することにより、ピ
エゾアクチュエータが貼り付けられた極薄板全面で流路
板との接合面を加圧することができるため、ピエゾアク
チュエータが貼り付けられた極薄板と流路板との接合強
度、密着性等の接合状態を向上することができ、インク
ジェットヘッドの寿命の延長およびインクのリークを防
止することができるという効果を奏する。
【0034】さらに、本発明のインクジェットヘッド製
造装置およびインクジェットヘッド製造方法は、個々の
ピエゾアクチュエータにそれぞれ対応した開口部が設け
られたダミープレートを用いることにより、個々のピエ
ゾアクチュエータ間の密着を確保できるため、インクの
リークをより確実に防止することができるという効果を
奏する。
【0035】さらに、本発明のインクジェットヘッド製
造装置およびインクジェットヘッド製造方法は、ブロッ
クに埋め込まれたスプリングプランジャーを用いること
により、シリコンゴムシートを割愛することで必要部材
の削減によるコストダウンを図ることができるととも
に、シリコンゴムシート搭載時間をなくすことで製造時
間を短縮することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るインクジェットヘッド製造装置の
第1の実施の形態の構成を示す構成図である。
【図2】本発明に係るインクジェットヘッド製造装置の
第1の実施の形態の加圧状態を示す図である。
【図3】本発明に係るインクジェットヘッド製造装置の
第2の実施の形態の構成を示す構成図である。
【図4】本発明に係るインクジェットヘッド製造装置の
第3の実施の形態の構成を示す構成図である。
【符号の説明】
1 ピエゾアクチュエータ 2 極薄板 3 流路板 4 ステージ 5 ダミープレート 6 シリコンゴムシート 7、8、9 アライメントマーク 10 ブロック 11 スプリングプランジャー

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のピエゾアクチュエータと極薄板と
    流路板とを接合するインクジェットヘッド製造装置であ
    って、 前記流路板を固定するステージと、 前記極薄板に貼り付けられた前記ピエゾアクチュエータ
    が入る開口部を有するダミープレートと、 前記流路板と前記極薄板と前記ダミープレートとを位置
    決めする位置決め手段と、 積層された前記流路板と前記極薄板と前記ダミープレー
    トとを加圧する加圧手段と、 該加圧手段による加圧に際し、前記極薄板に貼り付けら
    れた前記ピエゾアクチュエータの高さと前記ダミープレ
    ートの厚さとの違いを吸収する高さ吸収手段とを具備す
    ることを特徴とするインクジェットヘッド製造装置。
  2. 【請求項2】 前記高さ吸収手段は、シリコンゴム製の
    シート部材であることを特徴とする請求項1記載のイン
    クジェットヘッド製造装置。
  3. 【請求項3】 前記高さ吸収手段は、前記加圧手段に埋
    め込まれたスプリングプランジャーであることを特徴と
    する請求項1又は2記載のインクジェットヘッド製造装
    置。
  4. 【請求項4】 前記ダミープレートの開口部は、前記ピ
    エゾアクチュエータ毎に形成させることを特徴とする請
    求項1乃至3のいずれかに記載のインクジェットヘッド
    製造装置。
  5. 【請求項5】 複数のピエゾアクチュエータと極薄板と
    流路板とを接合するインクジェットヘッド製造方法であ
    って、 ステージ上に前記流路板を固定し、 該流路板上に前記ピエゾアクチュエータが貼り付けられ
    前記極薄板を積層し、 該極薄板上に前記極薄板に貼り付けられた前記ピエゾア
    クチュエータが入る開口部を有するダミープレートを積
    層し、 該ダミープレート上から接合面全面を加圧することを特
    徴とするインクジェットヘッド製造方法。
  6. 【請求項6】 前記ダミープレート上にシリコンゴム製
    のシート部材を積層し、 該シート部材上から加圧することを特徴とする請求項5
    記載のインクジェットヘッド製造方法。
  7. 【請求項7】 前記ダミープレート上からスプリングプ
    ランジャーが埋め込まれたブロックにより加圧すること
    を特徴とする請求項5又は6記載のインクジェットヘッ
    ド製造方法。
  8. 【請求項8】 前記ピエゾアクチュエータ毎に形成され
    た開口部を有する前記ダミープレートを前記極薄板上に
    積層することを特徴とする請求項5乃至7のいずれかに
    記載のインクジェットヘッド製造方法。
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