JP3812713B2 - インクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクを噴射して被記録媒体に記録を行うインクジェットヘッドの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
インクジェットヘッドは、インクを収容する複数のインク室のアクチュエータに選択的に信号を与えて、当該インク室の出口端に設けられたノズル孔よりインク滴を噴射する。複数のインク室には、インク供給源からマニホールドを介してインクが補給される。
【0003】
複数のアクチュエータは、ヘッド本体の外面に各電気接続端子を配列し、制御回路から延びるフレキシブルなシート状の配線材の複数の信号線とハンダ付け等で接続される。噴射したインクがミスト状態となって浮遊したり、ワイパーブレードで払拭したインクがそのワイパーブレードでヘッド周囲に押し込まれて、接続端子部分に付着すると、隣接する端子同士が電気的に短絡する等の事故を起こすことがあるため、特開平11−34342号公報に記載されているように、ノズル孔の列のみを露出させて、ヘッド本体とフレキシブルな配線材を、配線材押さえ具で覆い、かつその配線材押さえ具とヘッド本体との間に、シール剤、例えばポッティング剤を充填することが行われている。
【0004】
また、ヘッド本体とマニホールドの接合部から空気が侵入してインク中に気泡が発生し、インク噴射を阻害することがあるため、特開平5−38812号公報に記載されているように、ヘッドにおける流路形成部材の周囲全体と、電気接続端子部分を、ポッティング剤で覆うことが行われている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
前者特開平11−34342号公報に記載されたものは、個々のヘッド本体と配線材押さえ具との間をシールしているが、それらをカバーする部材とヘッド本体との間のシールについては開示されていない。このため、配線材の後端(ヘッド本体から離れた側の端部)に対する電気的短絡の防御策がされていない。
【0006】
また、両公報に記載されたインクジェットヘッドは、いずれも微細な構造体のため、シール剤を所定箇所に隙間なく充填することは、非常に困難な作業で熟練を要するものであった。
【0007】
本発明は、このシール剤の充填を容易に行うことができるようにする。また、ヘッド本体とマニホールドの接合部の周囲、およびカバーとヘッド本体との間の双方に同時にシール剤を充填できるようにする。
【0008】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【0009】
【0010】
【0011】
上記目的を達成するためになされた請求項1に記載の発明は、複数のノズル孔を一つの面に開口しインクを収容する複数のインク室と、当該インク室内のインクを前記ノズル孔より液滴として噴射させるアクチュエータとを有するヘッド本体と、前記複数のインク室の整列方向に延出され、インク供給源から供給されたインクを前記複数のインク室の各入口端に対して供給するインク供給路が形成されたマニホールド部材と、前記ヘッド本体を覆いそのヘッド本体の前記面を露出させる開口を有するカバーとを備えるインクジェットヘッドの製造方法において、前記ヘッド本体に、一端を前記カバーの開口の近傍に開口し他端を前記マニホールド部材と前記ヘッド本体との接続部の近傍に開口した充填用チャンネルを形成し、前記マニホールド部材を前記ヘッド本体に接続し、前記ヘッド本体の前記マニホールド部材とは反対側の端部を前記カバーの開口に挿入した状態で、前記マニホールド部材とヘッド本体との接続部に供給したシール剤により、前記マニホールド部材とヘッド本体との接触部の周囲を封止し、また、前記カバーの開口内周とヘッド本体との間の空間を、前記充填用チャンネルの他端側に対し減圧することにより前記シール剤を、前記充填用チャンネルの他端側から前記カバーの開口内周とヘッド本体との間に充填することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法にある。
【0012】
この方法により、マニホールド部材とヘッド本体との接続部、およびカバーの開口内周とヘッド本体との間の双方にシール剤を一作業で充填することができ、ヘッド本体とマニホールドの接合部から空気が侵入してインク中に侵入した気泡によってインク噴射を阻害するのを防止し、かつカバーとヘッド本体との間にインクが侵入して電気配線部分に付着するのを防止することができる。
【0013】
好ましくは請求項2に記載のように、前記充填用チャンネルを、前記複数のインク室間に位置するダミー空間で構成することで、充填用チャンネルを容易に形成することができる。
【0014】
また、請求項3に記載のように、請求項2に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、好ましくは、前記マニホールド部材は、前記各インク室の入口端に対応した開口を間に有する複数の壁を備え、その壁に、前記ダミー空間と対向する面に溝を有し、その壁を前記ヘッド本体に当接した状態で、前記ヘッド本体と前記マニホールド部材とがなすコーナー部分と、前記ダミー空間とを、前記溝を介して接続し、前記ヘッド本体を前記カバーの開口に挿入した状態で、前記ダミー空間を前記ヘッド本体と前記カバーの開口との間に開口させ、前記コーナー部分に供給したシール剤を、前記減圧により、前記溝、前記ダミー空間、前記ヘッド本体と前記カバーの開口との間に充填する。
【0015】
また、請求項4に記載のように、請求項1から3のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法において、好ましくは、前記ヘッド本体は、前記インク室となる溝を備えた基板と、前記インク室の開放面を覆う覆い板とからなり、前記マニホールド部材は、前記インク供給路を、前記インク室側と前記覆い板側とに開放して備え、前記マニホールド部材を、前記基板と前記覆い板とがなすコーナー部に接触させて配置し、前記マニホールド部材と前記基板との接触部の周囲、および前記マニホールド部材と前記覆い板との接触部の周囲を前記シール剤で封止する。
【0016】
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図面にしたがって説明する。
【0018】
図1は、4色のインクを噴射するヘッドユニットの外観を示す斜視図である。ヘッドユニットは、1色1列のノズル孔25を2列有するインクジェットヘッド50を2個並列して、カバー60の2個の開口61からそれぞれノズル孔25を外部に露出させている。
【0019】
インクジェットヘッド50は、図2に示すように、概略、ヘッド本体10とマニホールド部材13,14から構成されている。ヘッド本体10は、複数の溝を備えた基板11,12、覆い板15、ノズル孔25を有するノズルプレート16(図3)から構成されている。
【0020】
2つの基板11と12、2つのマニホールド部材13と14は、覆い板15を挟んで対称で、2色インクのためのそれぞれ独立したインク噴射機構を構成するもので、2つの基板11,12および2つのマニホールド部材13、14の構造はほぼ同じであるので、一方の基板11、マニホールド13について説明する。基板11は、2枚の積層した圧電セラミックス材11a,11bからなる。両セラミックス材11a、11bは、それぞれ板厚方向でかつ相互に逆方向に分極され、両セラミックス材11a,11bにわたって、複数の平行な溝が隔壁24を隔てて形成されている。該溝は、1つおきにインクを収容するインク室21と、そのインク室間とインク室列の両端に位置するダミー空間22とからなる。インク室21は、基板11の両端に開口して形成され、一端においてノズルプレート16に明けられたノズル孔25に接続し、他端においてマニホールド部材13内の後述するインク供給路に接続する。ダミー空間22も基板11の両端に開口して形成されているが、ノズル孔25に接続しておらず、かつマニホールド部材13の壁33によってその内のインク供給路には接続しないように閉塞されている。インク室21およびダミー空間22の長手方向にそった開放面は、覆い板15によって覆われる。したがってインク室21には、マニホールド部材13からインクが供給されるが、ダミー空間22はインクが供給されない空間であり、後述するようにシール剤39の充填用チャンネルとして使用される。基板11のノズルプレート16側の端面には、ダミー空間22の端部を、基板11の溝形成側の面11cとは反対側の面11dへ接続する縦溝23が形成されている。
【0021】
図4に拡大して示すように、インク室21およびダミー空間22を隔てる隔壁24の両側面には、電極層27,28が形成されている。ダミー空間22内で対向する側面の両電極層28は、ダミー空間22および縦溝23底部の分離溝29で絶縁分離されている。また、図4,5に示すように、基板11の前記面11dには、導電層が形成され、かつその導電層を分離して電圧印加用接続端子31,32とする複数の分離溝30が形成されている。2つの分離溝30間に挟まれる複数の電圧印加用接続端子31は、それぞれインク室21両側のダミー空間22の両電極層28に、縦溝23内の電極層を介して接続している。図5に示すように、基板11のノズルプレート16側とは反対側の端面11eには、導電層が形成されているが、ダミー空間22に対応する部分のみ除去され、インク室21内の電極層27がその導電層33を介して、前記面11dの導電層のうち分離溝30の外側の部分の電圧印加用接続端子32に接続している。
【0022】
電圧印加用接続端子31,32は、フレキシブルな配線材34に形成された電圧印加線34aがハンダ付けにより接合され、制御回路に接続されている。
【0023】
インク噴射をさせようとするインク室21内の電極層27を接地し、該インク室の両外側の電極層28に正電圧を印加すると、圧電セラミックスの隔壁24内に、分極方向と直角方向の電界が生成される。隔壁24の上下の各部において分極方向が逆であるため、図4に示すように、隔壁24の上下の各部がそれぞれ逆方向に剪断変形する。その結果、図4の例では、インク室21の容積を拡大し、そののち電圧の印加を停止して隔壁24が復帰したときに、インクに圧力を加え、ノズル孔24からインクを噴射する。なお、インク室21の容積を縮小する方向に隔壁24を変形させて、インクを噴射させることもできる。
【0024】
マニホールド部材13は、複数のインク室21の整列方向に延びて各インク室21の入口端にインクを供給するためのインク供給路31を備える。そのインク供給路31はその全長にわたってインク室21側と覆い板15側とに開放しており、覆い板15側はその覆い板15によって閉じられている。
【0025】
マニホールド部材13のインク室21入口端側は、複数の壁33間に各インク室の入口端に対応した開口37を有し、その開口37を通ってインク供給路31を各インク室21に接続している。各壁33は、ダミー空間22と対向する面に溝38を有し、壁33をヘッド基板11の後端に当接した状態で、ヘッド基板11の後端とマニホールド部材13とがなすコーナー部分33(図6)とダミー空間22とを溝38を介して接続している。後述するように、ヘッド本体10の前部をカバー60の開口61に挿入した状態で、縦溝23は、ヘッド本体10と開口61との間の空間62に開口するから、コーナー部分33は、溝38、ダミー空間22、縦溝23を介して空間62に連通することになる。
【0026】
ヘッド本体10は、覆い板15の両側に基板11,12を接着固定し、基板11,12および覆い板15の一方の端面に、平板状のノズルプレート16を、ノズル孔24がインク室21の一端に対応するように接着固定して構成されている。さらに、各基板11,12の他方の端部側から延長された覆い板15の延長部の両側面と各基板11,12の後端面とが成すそれぞれのコーナー部に、マニホールド部材13,14が配置される。マニホールド部材13,14は、その位置に仮止め接着剤により仮固定され、後述する接着剤兼シール剤39により固定される。基板11,12の外面すなわち面11dには、フレキシブルな配線材34が接合される。
【0027】
このように構成されたヘッド本体10とマニホールド部材13,14の組は、2個並べて、記録装置本体またはその本体内のキャリッジに、図示しない取付板に固定され、カバー60により覆われる。その際、ヘッド本体10の前部がカバー60の開口61に挿入され、ノズル孔25の列を外部に露出させている。
【0028】
図6に示すように、カバー60の開口61の内周とヘッド本体10との間の空間62は、接着剤兼シール剤39が充填されて封止固定される。ヘッド本体10とマニホールド部材13,14との接触部の周囲も、接着剤兼シール剤39によって封止固定される。
【0029】
この封止固定作業は、以下のように行われる。ヘッド本体10の前部をカバー60の開口61に挿入した状態で、開口61およびヘッド本体10の前面をキャップ70で覆い、カバー60の背面において開口61の内周とヘッド本体10との間を蓋部材71で覆う。そして、ヘッド基板11,12の後端とマニホールド部材13,14とがなすコーナー部分33に流動性のあるシール剤39を盛り、キャップ70にチューブ72を介して接続した真空ポンプ等の減圧発生源(図示しない)により、空間62を減圧すると、シール剤39は、溝38、ダミー空間(充填用チャンネル)22、縦溝23を充填しながら空間62に流れ込み、開口61の内周とヘッド本体10との間を封止する。このとき、ノズルプレート16の外周がヘッド本体10よりも突出しているから、シール剤39がノズルプレート16の前面にはみ出すことなく、接続端子31,32を完全に覆うように充填することができる。ノズル孔25はキャップ70により閉塞しておくことが好ましい。
【0030】
シール剤39は、マニホールド部材13,14と覆い板15との接触部の周囲、またヘッド基板11,12と覆い板15との接触部の周囲にも塗布される。
【0031】
接着剤兼シール剤39は、隔壁24に接触して充填されるから、隔壁24の変形を妨げないような柔軟性を有するシリコーン等が好ましい。覆い板15とマニホールド部材13,14およびヘッド基板11,12との接触部の周囲には硬化するタイプのものでもよい。
【0032】
上記構成では、ヘッド本体10とカバー60との間が均一に封止されるから、インクの噴射にともないミスト状態となって浮遊したインクや、ワイパーブレードで払拭したインクが接続端子31,32に付着して電気的に短絡する等の事故を起こすのを防止することができる。また、マニホールド部材13,14とヘッド基板11,12との接触部、およびそれらと覆い板15との接触部の周囲も、封止されるから、接触部から空気が侵入してインク中に気泡が発生し、インク噴射を阻害することを防止することができる。
【0033】
上記実施の形態では、隔壁24が変形してインクを噴射するため、インク室21間のダミー空間22を利用してシール剤の充填用チャンネルとしたが、他の噴射方式のヘッドでは、充填用チャンネルを適宜設ける必要がある。この場合も、充填用チャンネルを、インク室の配列方向に適宜間隔を置いて複数設けることで、空間62にシール剤を迅速かつ均一に充填することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を具体化したインクジェットヘッドの外観図。
【図2】 インクジェットヘッドの構成を説明する分解斜視図。
【図3】 図2のA−A線断面図。
【図4】 図3のB−B線断面図。
【図5】 ヘッド基板の斜視図。
【図6】 図1のC−C線断面図。
【符号の説明】
10…ヘッド本体
11,12…基板
13,14…マニホールド部材
15…覆い板
21…インク室
22…充填用チャンネル
39…シール剤
Claims (4)
- 複数のノズル孔を一つの面に開口しインクを収容する複数のインク室と、当該インク室内のインクを前記ノズル孔より液滴として噴射させるアクチュエータとを有するヘッド本体と、
前記複数のインク室の整列方向に延出され、インク供給源から供給されたインクを前記複数のインク室の各入口端に対して供給するインク供給路が形成されたマニホールド部材と、
前記ヘッド本体を覆いそのヘッド本体の前記面を露出させる開口を有するカバーとを備えるインクジェットヘッドの製造方法において、
前記ヘッド本体に、一端を前記カバーの開口の近傍に開口し他端を前記マニホールド部材と前記ヘッド本体との接続部の近傍に開口した充填用チャンネルを形成し、
前記マニホールド部材を前記ヘッド本体に接続し、前記ヘッド本体の前記マニホールド部材とは反対側の端部を前記カバーの開口に挿入した状態で、前記マニホールド部材とヘッド本体との接続部に供給したシール剤により、前記マニホールド部材とヘッド本体との接触部の周囲を封止し、また、前記カバーの開口内周とヘッド本体との間の空間を、前記充填用チャンネルの他端側に対し減圧することにより前記シール剤を、前記充填用チャンネルの他端側から前記カバーの開口内周とヘッド本体との間に充填することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。 - 前記充填用チャンネルは、前記複数のインク室間に位置するダミー空間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の製造方法。
- 前記マニホールド部材は、前記各インク室の入口端に対応した開口を間に有する複数の壁を備え、その壁に、前記ダミー空間と対向する面に溝を有し、その壁を前記ヘッド本体に当接した状態で、前記ヘッド本体と前記マニホールド部材とがなすコーナー部分と、前記ダミー空間とを、前記溝を介して接続し、
前記ヘッド本体を前記カバーの開口に挿入した状態で、前記ダミー空間を前記ヘッド本体と前記カバーの開口との間に開口させ、
前記コーナー部分に供給したシール剤を、前記減圧により、前記溝、前記ダミー空間、前記ヘッド本体と前記カバーの開口との間に充填す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の製造方法。 - 前記ヘッド本体は、前記インク室となる溝を備えた基板と、前記インク室の開放面を覆う覆い板とからなり、
前記マニホールド部材は、前記インク供給路を、前記インク室側と前記覆い板側とに開放して備え、
前記マニホールド部材を、前記基板と前記覆い板とがなすコーナー部に接触させて配置し、前記マニホールド部材と前記基板との接触部の周囲、および前記マニホールド部材と前記覆い板との接触部の周囲を前記シール剤で封止することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
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