JP3669011B2 - Inkjet device manufacturing method - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、インクを吐出するためのノズルが形成される基板と、前記ノズルに連通し、インクが充填されるインク室を備えたヘッド部材とを有するインクジェット装置の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
圧電式インクジェットヘッドが近年提案されている。これらのヘッドはインクが充填される複数のインク室を備えており、圧電アクチュエータの寸法変位によってインク室の容積を変化させることにより、その容積減少時にインク室内のインクをノズルから噴射し、容積増大時にインク室内にインクを導入するようにしたものである。そして、所定の位置のインク室からインクを噴射させることにより、所望する文字や画像を形成することが出来る。
【0003】
このようなインクジェットヘッドについて、図6に示すインクジェットヘッド1の斜視図および図7に示すインクジェットヘッド1の一部断面図を用いて具体的に説明する。
【0004】
複数の側壁5を有し、かつ矢印28の方向に分極処理を施した圧電セラミックス板2と蓋6とを接合することで、図7における横方向に互いに間隔を有する多数の平行なインク室4が構成される。インク室4は長方形断面の長くて狭いものであり、側壁5はインク室4の全長にわたって伸びている。側壁5の表面の下半分(あるいは上半分)の領域には、駆動電界印加用の駆動電極7が形成されており、該駆動電極7の表面にはインクと駆動電極7とを絶縁するための絶縁処理が施してある。圧電セラミックス板2と蓋6との一端には、各インク室4の一端に連通するノズル50を有するノズルプレート60が接着剤70によって固定されている。
【0005】
このインクジェットヘッド1において図7に示す用に、所定の印字データに従って例えばインク室4Bが選択されると、図示しない駆動装置によって駆動電極7C、7Dと駆動電極7E、7Fの各々の間に駆動電界10が印加される。この時、駆動電界方向と分極方向とが直交しているため、側壁5B、5Cは圧電厚みすべり効果によってインク室4Bの外部方向にくの字に変形する。この時、インク室4B内にインクが供給される。その後、前記駆動電界10の印加を遮断すると、該側壁5B、5Cがもとの位置に戻る。この変形によりインク室4B内のインク圧が正圧となり、インク室4Bに対応するノズル50からインク液滴が噴射される。
【0006】
ここで、従来のノズル50の製造方法としては、例えば特開平3−101960号公報に示される方法が知られている。
【0007】
図8に示すようにエキシマレーザ装置61より発振されたレーザビーム64は光学レンズ系66を介して銅製のマスク62に照射される。マスク62にはノズルプレート60の所定のノズルパターンの拡大相似形のパターンが形成されている。マスク62を介したレーザービーム64は、更にレンズ67によってプレート59上に集光され、プレート59の所定位置に所定形状のノズル50を形成する。このようにして、プレート59上の所定位置に所定形状のノズル50を多数個形成することにより、ノズルプレート60が形成される。プレート59は、インク成分中の溶剤に対して劣化の起こらない材質、例えばポリイミド樹脂を用いる。
【0008】
その後、図6に示すようにノズルプレート60を圧電セラミックス板2および蓋6の一端面に接着剤70で固定する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来の製造方法では、ノズルプレート60の接着時に接着温度や加圧圧力を正確に制御しないと、接着剤70がノズル50内に垂れたり、流れ込んだりして、ノズル50を塞いだり、ノズル50を狭くしたりして、噴射に影響を及ぼし、最悪の場合噴射不可能になるといった問題があった。
【0010】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、ノズル内への接着剤の流れ込みをなくしたインクジェット装置の製造方法を提示することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の請求項1では、インクを吐出するためのノズルが形成される基板と、前記ノズルに連通し、インクが充填されるインク室を備えたヘッド部材とを有するインクジェット装置の製造方法において、前記ノズルが形成された基板と前記インク室が形成されたヘッド部材との一方に、硬化する前は粘度の低い液体であり硬化させると弾性体となる物質を、硬化前に形成し、その後その物質を硬化させて弾性体とし、その後、その弾性体がその弾性力による復元力を利用して前記基板及びヘッド部材に圧接するように前記基板とヘッド部材とを固定部材により固定する。
【0012】
請求項2では、前記物質は、接着剤であることを特徴とする。
【0013】
請求項3では、前記硬化した弾性体は、表面張力により断面が曲面を持って形成されることを特徴とする。
【0014】
【0015】
【作用】
上記の構成を有する本発明のインクジェット装置の製造方法では、前記ノズルが形成された基板と前記インク室が形成されたヘッド部材との一方に、粘度の低い液体からなる物質を、硬化前に形成し、その後その物質を硬化させて弾性体とし、その後、その弾性体がその弾性力による復元力により基板及びヘッド部材と圧接するように前記基板とヘッド部材とを圧接させて固定部材により固定することで、インク室とノズルとが良好に連通される。
【0016】
【実施例】
以下、本発明を具体化した一実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお都合上、従来例と同一部位、及び均等部位には同一符号をつけて説明する。
【0017】
図1に示すように、複数の溝加工を行った圧電セラミックス板2に圧電セラミックス製の蓋6を接合してインク室4を形成する。この状態で既に駆動電極7(図7)は従来と同様に側壁5(図7)に形成されている。請求項でいうヘッド部材とは圧電セラミックス板2及び蓋6からなる。
【0018】
尚、蓋6は本実施例においては圧電セラミックス板2と同様な材質の圧電セラミックスを用いたが、電気絶縁性を有し圧電セラミックス板2と同程度以上の剛性を有する基板ならどの様な基板でもよく、例えば、硝子基板やアルミナ基板など、または他の材質のセラミックス基板を用いることが出来る。
【0019】
次に、従来例同様にプレート59(図8)に エキシマレーザビーム64(図8)をもちいてノズル50を加工しノズルプレート60とする。請求項で言う基板はノズルプレート60(プレート59)である。またプレート59は、使用するインク成分に対して耐食性のある材質がよく、本実施例のようにエキシマレーザビーム64をもちいてノズル50を加工する場合は、エキシマレーザビーム64に加工される材質が要求される。こういった条件を満足するプレート材料としては、例えばポリイミド樹脂、ポリサルホン樹脂やポリエーテルサルホン樹脂等の樹脂材料全般があげられる。また本実施例においてはノズル加工にエキシマレーザ加工を用いたが、打ち抜き加工、ドリル加工、エッチング加工等の他の加工方法を用いても一向に差し支えなく、その場合はそれぞれの加工方法で加工できる基板なら樹脂に限ることなく金属のプレートでもよい。本実施例においては、プレート59の材質として上述したポリイミド樹脂を用いた。
【0020】
次に、図3に、圧電セラミックス板2及び蓋6からなるヘッド部材のノズルプレート60が設けられる端面に弾性体80を作製する工程を示す。本実施例で用いた弾性体80は、硬化(架橋反応)する前は粘度の非常に低い液体であり、硬化させると弾性体となる物質を用いた。詳しくは、硬化後に弾性特性をもつ弾性接着剤(PM100:セメダイン製)を用いた。この弾性体を硬化前に転写台81に均一に引き延ばす。この引き延ばされた硬化前の弾性体は厚さ10μm程度である。この厚さは、転写するヘッド部材に設けられたインク室4の大きさおよび転写圧力によって決まる値である。本実施例においては、インク室4の幅が70μmであり、転写圧力を100gとしたことにより引き延ばし後の厚さを10μmとした。また本実施例ではこのような一般的に言われる弾性接着剤を用いたが、シリコン系紫外線硬化樹脂などの弾性体を用いても一向に差し支えない。
【0021】
このようにして圧電セラミックス板2及び蓋6からなるヘッド部材に硬化前の弾性体80を転写した後、室温で20時間以上放置硬化させた。断面図を図4に示す。硬化した弾性体80は図4に示すようにその表面張力によりヘッド部材に接していない部分はその断面が曲面を持って形成される。このような形状で形成されるため後述するインク室4に対するノズルプレート60のシール性がよい。
【0022】
本実施例においては、弾性体80を圧電セラミックス板2及び蓋6からなるヘッド部材に設けたが、ノズルプレート60側に設けても差し支えない。
【0023】
次に、図5に示すように、圧電セラミックス板2及び蓋6からなるヘッド部材に弾性体80が作製されたものに、ノズルプレート60をノズル50部分がインク室4に対応するように接着した後、弾性体80が弾性変形を起こす圧力以上の圧力でノズルプレート60と圧電セラミックス板2及び蓋6からなるヘッド部材とを圧接し、固定部材82によりノズルプレート60を固定する。その後は、圧電セラミックス板2及び蓋6からなるヘッド部材におけるノズルプレート60接合側と反対側の面にマニホールド部材83を接合しインクジェットヘッド1を形成する。このようにして得られたインクジェットヘッド1は、ヘッド部材とノズルプレート60とを直接、接着剤で接合していないためノズル50に接着剤が流れ込みインク液滴の飛翔方向に影響を与えたり、流れ込んだ接着剤がノズル50を閉鎖するという従来の問題点が無い。このため、インクジェットヘッド1の製造における歩留まりがよい。
【0024】
【0025】
尚、本発明は、上述した実施例に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲に於て種々の変更を加えることが出来る。例えば、本実施例では、圧電素子の変形によってインクを噴射する方式のインクジェットヘッドに本発明を用いたが、周知のサーマルジェット式のインクジェットヘッドに本発明を用いてもよい。
【0026】
また、本実施例においては、ノズルプレート60を固定部材82により固定したが、ノズルプレート60の外周部を接着剤等によって固定してもよい。
【0027】
【発明の効果】
以上説明したことから明かなように本発明のインクジェット装置の製造方法によれば、前記ノズルが形成された基板と前記インク室が形成されたヘッド部材との一方に、粘度の低い液体からなる物質を、硬化前に形成し、その後その物質を硬化させて弾性体とし、その後、その弾性体がその弾性力による復元力により基板及びヘッド部材に圧接するように前記基板とヘッド部材とを固定部材により固定することで、従来のようなノズル内への接着剤の流れ込みがなく、インク室とノズルとが良好に連通される。従って、良好に噴射することができ、印字品質が良好である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例の製造工程途中のインクジェットヘッドを示す斜視図である。
【図2】 前記実施例のノズルプレートを示す斜視図である。
【図3】 前記実施例のインクジェットヘッドの製造工程を示す説明図である。
【図4】 前記実施例の製造工程途中のインクジェットヘッドを示す断面図である。
【図5】 前記実施例のインクジェットヘッドを示す断面図である。
【図6】 従来のインクジェットヘッドを示す斜視図である。
【図7】 従来のインクジェットヘッドの動作を示す説明図である。
【図8】 従来のノズルプレートの製造工程を示す説明図である。
【符号の説明】
1 インクジェットヘッド
2 圧電セラミックス板
4 インク室
6 蓋
50 ノズル
60 ノズルプレート
80 弾性体
82 固定部材[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a method of manufacturing an ink jet apparatus having a substrate on which nozzles for ejecting ink are formed, and a head member having an ink chamber that communicates with the nozzles and is filled with ink.
[0002]
[Prior art]
In recent years, piezoelectric ink jet heads have been proposed. These heads are equipped with a plurality of ink chambers filled with ink. By changing the volume of the ink chamber by the dimensional displacement of the piezoelectric actuator, the ink in the ink chamber is ejected from the nozzle when the volume is reduced, and the volume is increased. Ink is sometimes introduced into the ink chamber. A desired character or image can be formed by ejecting ink from an ink chamber at a predetermined position.
[0003]
Such an inkjet head will be specifically described with reference to a perspective view of the
[0004]
By joining the piezoelectric
[0005]
When the
[0006]
Here, as a method for manufacturing the
[0007]
As shown in FIG. 8, a
[0008]
Thereafter, as shown in FIG. 6, the
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional manufacturing method as described above, if the bonding temperature and pressure are not accurately controlled when the
[0010]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a method of manufacturing an ink jet apparatus that eliminates the flow of an adhesive into a nozzle.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, the present invention includes a substrate on which nozzles for ejecting ink are formed, and a head member having an ink chamber that communicates with the nozzles and is filled with ink. In a method of manufacturing an ink jet apparatus, a substance that is a liquid having a low viscosity before being cured and becomes an elastic body when cured is cured on one of a substrate on which the nozzle is formed and a head member on which the ink chamber is formed. formed before, then the material is cured to an elastic body, then, fixed to said substrate and the head member so that the elastic body is pressed against the substrate and the head member by utilizing the restoring force due to the elastic force It fixed by the member.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, the substance is an adhesive .
[0013]
According to a third aspect of the present invention, the hardened elastic body is formed with a curved surface due to surface tension .
[0014]
[0015]
[Action]
In the method of manufacturing an ink jet apparatus according to the present invention having the above-described configuration, a substance made of a low-viscosity liquid is formed on one of the substrate on which the nozzle is formed and the head member on which the ink chamber is formed before curing. Then, the substance is cured to form an elastic body, and then the substrate and the head member are pressed against each other and fixed by the fixing member so that the elastic body is pressed against the substrate and the head member by a restoring force due to the elastic force. As a result, the ink chamber and the nozzle are in good communication .
[0016]
【Example】
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. For convenience, the same parts as those in the conventional example and the equivalent parts will be described with the same reference numerals.
[0017]
As shown in FIG. 1, an
[0018]
In this embodiment, the
[0019]
Next, the
[0020]
Next, FIG. 3 shows a process of producing the
[0021]
Thus, after transferring the uncured
[0022]
In this embodiment, the
[0023]
Next, as shown in FIG. 5, the
[0024]
[0025]
In addition, this invention is not limited to the Example mentioned above, A various change can be added in the range which does not deviate from the main point. For example, in the present embodiment, the present invention is used for an ink jet head that ejects ink by deformation of a piezoelectric element, but the present invention may be used for a known thermal jet ink jet head.
[0026]
In this embodiment, the
[0027]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the method of manufacturing an ink jet apparatus of the present invention, a substance made of a liquid having a low viscosity on one of the substrate on which the nozzle is formed and the head member on which the ink chamber is formed. the form before curing, then the material is cured to an elastic body, then, fixing member and the substrate and the head member so that the elastic body is pressed against the substrate and the head member by the restoring force due to the elastic force By fixing in this manner, there is no flow of the adhesive into the nozzle as in the prior art, and the ink chamber and the nozzle are in good communication . Therefore, it can be jetted well and the print quality is good.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an inkjet head in the middle of a manufacturing process according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a nozzle plate of the embodiment.
FIG. 3 is an explanatory view showing a manufacturing process of the ink jet head of the embodiment.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the inkjet head during the manufacturing process of the embodiment.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing the inkjet head of the embodiment.
FIG. 6 is a perspective view showing a conventional inkjet head.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the operation of a conventional inkjet head.
FIG. 8 is an explanatory view showing a manufacturing process of a conventional nozzle plate.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記ノズルが形成された基板と前記インク室が形成されたヘッド部材との一方に、硬化する前は粘度の低い液体であり硬化させると弾性体となる物質を、硬化前に形成し、その後その物質を硬化させて弾性体とし、その後、その弾性体がその弾性力による復元力を利用して前記基板及びヘッド部材に圧接するように前記基板とヘッド部材とを固定部材により固定することを特徴とするインクジェット装置の製造方法。In a method for manufacturing an ink jet apparatus, comprising: a substrate on which nozzles for ejecting ink are formed; and a head member having an ink chamber that is in communication with the nozzles and is filled with ink.
A substance that is a liquid having a low viscosity before being cured and becomes an elastic body when cured is formed on one of the substrate on which the nozzles are formed and the head member on which the ink chambers are formed before curing. characterized in that the elastic body by curing the material, then fixed by the fixing member and the substrate and the head member so that the elastic body is pressed against the substrate and the head member by utilizing the restoring force due to the elastic force A method for manufacturing an inkjet apparatus.
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- 1995-07-21 JP JP18567495A patent/JP3669011B2/en not_active Expired - Fee Related
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