JP4010083B2 - Ink jet head device and manufacturing method thereof - Google Patents

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【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットプリンタ等に用いられるインクジェットヘッド装置及びその製造方法の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のインクジェットプリンタに用いられるインクジェットヘッドは、複数の仕切桁により仕切られたインク圧力室を備えたセラミック製のキャビティプレートと、該キャビティプレートに接合した圧電素子とにより構成されており、該圧電素子によりインク圧力室内に圧力変動を生じさせ、インク圧力室内のインクをキャビティプレートに形成したノズルから吐出させている。
【０００３】
キャビティプレートを製造するには様々な種類の方法が用いられるが、例えば、セラミックや樹脂の射出成形で圧力室やインク溜りを一体成形する方法、あるいは感光性ガラスにエッチング処理を施すことにより圧力室やインク溜りを成形する方法が挙げられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の成形方法によれば、次のような問題があった。まず、セラミックや樹脂の射出成形を用いる方法では、金型を製造する必要があるが、微小な間隙で配列する圧力室に対応した金型を製造するのは容易ではないため、金型の製造コストが上昇してしまう。また、このような精密な金型を製造するには非常に多くの時間を要するため、キャビティプレートの形状を変更する必要が生じた場合には迅速に対応することが困難になる。更に、射出成形後には焼成処理を施す必要があるが、焼成処理によって材料の収縮を生じ、この収縮の程度の管理が非常に困難であるため、圧力室やインク溜りの寸法精度を上げることができない。
【０００５】
一方、感光性ガラスのエッチング処理により成形する方法においては、エッチング処理における圧力室やインク溜りの深さ方向の管理が困難であり、圧力室やインク溜りを所定の寸法精度で成形することができない。
また、上記圧力室を形成する長孔の幅のピッチが狭くなった場合や、上記長孔の間に形成される桁部の幅が狭くなった場合には、取り扱い時に桁部に変形を生じさせる可能性がある。
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、圧力室として形成される長孔の幅及び該長孔の間に形成される桁部の幅が狭い場合でも、取り扱い時に桁部に変形を生じさせることのないようにしたインクジェットヘッド装置及びその製造方法を提供することを課題としている。
【０００７】
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のインクジェットヘッド装置は、前記課題を解決するために、インクを吐出する複数のノズルと、該ノズルと連通するように所定間隔で配列されたインク圧力室と、該インク圧力室のそれぞれと連通しインクを供給するインク溜まりとを備え、圧電素子により前記インク圧力室内のインクに圧力変動を与えて前記ノズルから当該インクを吐出させるインクジェットヘッド装置であって、前記インク溜まりが設けられた板状のベース部材と、前記インク圧力室を形成する長孔が所定間隔で配列するようにエッチングにより形成され、前記ベース部材に接合された圧力室シートと、前記圧力室シート上に接合された前記圧電素子と、を備え、前記圧力室シートの前記長孔は、前記圧電素子との接合側から前記ベース部材との接合側に貫通するフルエッチング部と、前記圧電素子との接合側のみに前記圧電素子の可動部との非干渉位置まで開口を設けた非貫通のハーフエッチング部とを備え、前記フルエッチング部が、前記インク溜まりと連通する前記長孔の一端部側エッチング部と、前記ノズルと連通する前記長孔の他端部側エッチング部とを有し、前記ハーフエッチング部が、前記一端部側エッチング部と前記他端部側エッチング部との間に配置されている、ことを特徴とする。
【００３０】
請求項１記載のインクジェットヘッド装置によれば、前記圧力室シートの前記長孔は、前記圧電素子との接合側から前記ベース部材との接合側に貫通するフルエッチング部と、前記圧電素子との接合側のみに前記圧電素子の可動部との非干渉位置まで開口を設けた非貫通のハーフエッチング部とを備えているので、長孔の幅及び長孔の間に形成される桁部の幅が狭い場合でも、当該桁部は前記ハーフエッチング部によって補強される。その結果、前記圧力室シートの取り扱い時に前記桁部に変形を生じさせることがない。更に、前記ハーフエッチング部は前記圧電素子の可動部との非干渉位置に設けられているので、インクの吐出を妨げることがない。
【００３１】
請求項２記載のインクジェットヘッド装置は、前記課題を解決するために、請求項１記載のインクジェットヘッド装置において、前記ベース部材は、前記長孔の一端部側に相当する位置に前記インク溜まりが形成されると共に、前記長孔の他端側に相当する位置に前記ベース部材を貫通するインク流路が形成されており、前記ノズルが形成されたノズルプレートは、前記インク流路と前記ノズルとを連通させるように前記ベース部材に接合され、前記圧力室シートの前記長孔は、前記ベース部材の前記インク溜まり及び前記インク流路との連通位置に前記フルエッチング部が形成されており、当該連通位置の中間部に前記ハーフエッチング部が形成されていることを特徴とする。
【００３２】
請求項２記載のインクジェットヘッド装置によれば、前記ベース部材は、前記長孔の一端部側に相当する位置に前記インク溜まりが形成されると共に、前記長孔の他端側に相当する位置に前記ベース部材を貫通するインク流路が形成されている。従って、インクは、前記インク溜まりから前記長孔の一端から他端に向かって流れる。そして、当該他端において、前記ベース部材を貫通するインク流路を通り、ノズルプレートのノズルから吐出される。この時、前記圧力室シートの前記長孔は、前記ベース部材の前記インク溜まり及び前記インク流路との連通位置に前記フルエッチング部が形成されており、当該連通位置の中間部には前記ハーフエッチング部が形成されているので、前記圧力室シートの接合工程等における作業時に、長孔の周囲に形成された桁部を変形させることがない。
【００３３】
請求項３記載のインクジェットヘッド装置は、前記課題を解決するために、請求項１または２記載のインクジェットヘッド装置において、前記ハーフエッチング部の厚さは、前記圧力室シートの厚さの２０〜５０％に設定されていることを特徴とする。
【００３４】
請求項３記載のインクジェットヘッド装置によれば、前記ハーフエッチング部の厚さは、前記圧力室シートの厚さの２０％以上に設定されているので、十分な剛性を有し、前記桁部を十分に補強する。しかも、前記ハーフエッチング部の厚さは、前記圧力室シートの厚さの５０％以下に設定されているので、前記長孔内におけるインクの流れを妨げることがない。
【００３５】
請求項４記載のインクジェットヘッド装置は、前記課題を解決するために、請求項１ないし３のいずれか一記載のインクジェットヘッド装置において、前記長孔の長手方向における前記ハーフエッチング部の長さは、前記長孔の長手方向長さの１０％以下に設定されていることを特徴する。
【００３６】
請求項４記載のインクジェットヘッド装置によれば、前記長孔の長手方向における前記ハーフエッチング部の長さは、前記長孔の長手方向長さの１０％以下に設定されているので、インクの吐出速度を安定吐出速度領域内に保つ。
【００３７】
請求項５記載のインクジェットヘッド装置の製造方法は、前記課題を解決するために、インクを吐出する複数のノズルと、該ノズルと連通するように所定間隔で配列されたインク圧力室と、該インク圧力室のそれぞれと連通しインクを供給するインク溜まりとを備え、圧電素子により前記インク圧力室内のインクに圧力変動を与えて前記ノズルから当該インクを吐出させるインクジェットヘッド装置の製造方法であって、圧力室シートにインク圧力室としての複数の長孔を互いに所定間隔で配置するようにエッチングにて形成する工程と、板状のベース部材にインク溜まりを形成する工程と、前記ベース部材と前記圧力室シートとを接合する工程と、前記圧電素子を前記圧力室シートに接合する工程と、を備え、前記長孔を形成する工程は、前記圧電素子との接合側から前記ベース部材との接合側に貫通し、前記インク溜まりと連通する前記長孔の一端部側エッチング部と、前記ノズルと連通する前記長孔の他端部側エッチング部とを有するフルエッチング部と、前記圧電素子との接合側のみに前記圧電素子の可動部との非干渉位置まで開口を設け、前記一端部側エッチング部と前記他端部側エッチング部との間に配置されている非貫通のハーフエッチング部とを形成するエッチング工程とを含む、ことを特徴とする。
【００３８】
請求項５記載のインクジェットヘッド装置の製造方法によれば、まず、圧力室シートを貫通させることにより、インク圧力室用の複数の長孔が互いに所定間隔で配置されるようにフルエッチング部を形成すると共に、前記圧電素子との接合側のみに前記圧電素子の可動部との非干渉位置まで開口を設けた非貫通のハーフエッチング部を形成する。そして、次に、インク溜まりを形成した前記ベース部材と前記圧力室シートとを接合し、前記圧電素子を前記圧力室シートに接合する。このような製造工程において、前記圧力室シートの前記長孔は、前記ベース部材の前記インク溜まり及び前記インク流路との連通位置に前記フルエッチング部が形成されているが、当該連通位置の中間部には前記ハーフエッチング部が形成されているので、前記圧力室シートの接合工程等における作業時に、長孔の周囲に形成された桁部を変形させることがない。
【００３９】
請求項６記載のインクジェットヘッド装置の製造方法は、前記課題を解決するために、請求項５記載のインクジェットヘッド装置の製造方法において、前記ベース部材における前記長孔の一端部側に相当する位置に前記インク溜まりを形成する工程と、前記長孔の他端側に相当する位置に前記ベース部材を貫通するインク流路を形成する工程と、前記ノズルが形成されたノズルプレートを、前記インク流路と前記ノズルとを連通させるように前記ベース部材に接合する工程とを更に備え、前記圧力室シートの前記長孔を形成する工程は、前記ベース部材の前記インク溜まり及び前記インク流路との連通位置に前記フルエッチング部を形成する工程と、当該連通位置の中間部に前記ハーフエッチング部を形成する工程とを含むことを特徴とする。
【００４０】
請求項６記載のインクジェットヘッド装置の製造方法によれば、まず、前記ベース部材における前記長孔の一端部側に相当する位置に前記インク溜まりを形成する。次に、前記長孔の他端側に相当する位置に前記ベース部材を貫通するインク流路を形成する。そして、このようなベース部材に前記圧力室シートと圧電素子を接合し、更に前記ノズルが形成されたノズルプレートを、前記インク流路と前記ノズルとを連通させるように前記ベース部材に接合する。以上のような工程において、前記圧力室シートの前記長孔を形成する工程は、前記ベース部材の前記インク溜まり及び前記インク流路との連通位置に前記フルエッチング部を形成する工程を有するが、当該連通位置の中間部には、前記ハーフエッチング部を形成する工程を含むので、前記圧力室シートの接合工程等における作業時に、長孔の周囲に形成された桁部を変形させることがない。
【００４１】
請求項７記載のインクジェットヘッド装置の製造方法は、前記課題を解決するために、請求項５または６記載のインクジェットヘッド装置の製造方法において、前記ハーフエッチング部を形成する工程においては、前記ハーフエッチング部の厚さを、前記圧力室シートの厚さの２０〜５０％に形成することを特徴とする。
【００４２】
請求項７記載のインクジェットヘッド装置の製造方法によれば、前記ハーフエッチング部を形成する工程においては、前記ハーフエッチング部を、前記圧力室シートの厚さの２０％以上の厚さに形成するので、十分な剛性を有し、前記桁部を十分に補強する。しかも、前記ハーフエッチング部を、前記圧力室シートの厚さの５０％以下の厚さに形成するので、前記長孔内におけるインクの流れを妨げることがない。
【００４３】
請求項８記載のインクジェットヘッド装置の製造方法は、前記課題を解決するために、請求項５ないし７のいずれか一記載のインクジェットヘッド装置において、前記ハーフエッチング部を形成する工程においては、前記長孔の長手方向における前記ハーフエッチング部の長さを、前記長孔の長手方向長さの１０％以下に形成することを特徴する。
【００４４】
請求項８記載のインクジェットヘッド装置の製造方法によれば、前記ハーフエッチング部を形成する工程においては、前記長孔の長手方向における前記ハーフエッチング部の長さを、前記長孔の長手方向長さの１０％以下に形成するので、インクの吐出速度を安定吐出速度領域内に保つ。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００４６】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態を図１乃至図４に基づいて説明する。なお、本実施形態との比較のため従来例を示した図１３をも参照する。
【００４７】
最初に、本実施形態のインクジェットヘッド装置の概略について図２に基づいて説明する。
【００４８】
図２はライン型インクジェットプリンタ用ヘッドの構成を示す要部斜視図である。図２に示すように、本実施形態のライン型インクジェットプリンタ用ヘッド１は、複数の圧電式インクジェットヘッド２が第１インク流路プレート３の表面に並設されている。
【００４９】
第１インク流路プレート３は、アルミニウムまたはマグネシウムで形成された板状部材であり、表面にはステンレス鋼のパターンをポリイミドフィルムに挟持したヒータ４が取り付けられ、裏面には図示しないインクタンクから供給されるインクの往路５が形成されている。また、第１インク流路プレート３には、表面から裏面までを貫き前記往路５と連通した貫通孔６が形成されており、前記往路５に供給されたインクは該貫通孔６により表面側に供給される。更に、第１インク流路プレート３は、第２インク流路プレート７と貼り合わされる。
【００５０】
第２インク流路プレート７は、前記第１インク流路プレート３と同様にアルミニウムまたはマグネシウムで形成された板状部材であり、裏面には前記インクタンクに対してインクを排出する復路８が形成されている。
【００５１】
一方、圧電式インクジェットヘッド２は、ベース部材としてのベースプレート１０、圧力室シート１２、ノズルプレート１６、及び圧電素子１７から構成される。
【００５２】
ベースプレート１０は、アルミニウムまたはマグネシウムで形成された板状部材であり、該ベースプレート１０にはインク溜まり１１が形成され、該インク溜まり１１は、前記第１インク流路プレート３に形成された貫通孔６と連通している。該ベースプレート１０は裏面が接着剤により第１インク流路プレート３に接着され、表面には圧力室シート１２が同じく接着剤により接着される。
【００５３】
圧力室シート１２は、ステンレス鋼またはニッケルにより形成されたシート状の部材であり、上面が開放された複数個のインク圧力室１３と、各インク圧力室１３を区画する区画壁１４と、各インク圧力室１３と連通すると共に前記ベースプレート１０のインク溜まり１１と連通するインク溜まり用連通孔１５が形成されている。
【００５４】
ノズルプレート１６は、ポリイミドで形成されたシート状部材であり、表面から裏面までを貫くノズル１６ａが複数個形成されている。前記インク圧力室１３の前記インク溜まり用連通孔１５側とは反対の先端側は、徐々に幅が狭くなり、先端面には開口が形成されている。前記ノズルプレート１６は、この先端面において、前記開口と前記ノズル１６ａの位置を一致させるように接着剤により接着されている。
【００５５】
圧電素子１７は、各インク圧力室１３の上面（開放面）が閉塞するように取り付けられる積層型の圧電素子であり、圧電・電歪効果を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミック材料からなる複数の圧電セラミック層を積層すると共に、各圧電セラミック層間にはスクリーン印刷により銀パラジウム等の陽電極及び陰電極のパターン１８が形成されている。
【００５６】
前記電極パターン１８は、図示しない電源供給端部と接続されており、該電源供給端部は、フレキシブルプリント基板２０を介してドライブＩＣ２１と接続されている。更に、該ドライブＩＣ２１はフレキシブルプリント基板２０を介して図示しないＣＰＵ等が備えられたメイン基板と接続されている。従って、メイン基板から出力される駆動信号に応じてドライブＩＣ２１が駆動され、更にドライブＩＣ２１から駆動電圧が電極パターン１８に供給されることにより、前記圧電セラミック層が変位し、前記圧力室シート１２とベースプレート１０により形成されるキャビティプレートのインク圧力室１３内の圧力を変動させ、ノズルプレート１６に形成されたノズル１６ａからインクを吐出させる。
【００５７】
このインク吐出動作は、それぞれの圧電式インクジェットヘッド２によって同時に行われ、かつ、以上のように構成されるライン型インクジェットプリンタ用ヘッドの全体は、図示しない揺動機構によって矢印Ａ方向に揺動するので、記録紙Ｐ上にはライン単位で高速な印字が行われる。
【００５８】
次に、以上のような本実施形態の圧電式インクジェットヘッド２の製造方法及び構成を図１及び図３並びに図４を用いて更に詳しく説明する。
【００５９】
図１は本実施形態の圧電式インクジェットヘッド２の構成を示す分解斜視図、図３は図１の圧電式インクジェットヘッド２の構成を示す断面図、図４は図１の圧電式インクジェットヘッド２における圧力室シート１２の前縁部周辺を示す一部破断平面図である。
【００６０】
ベースプレート１０は、アルミニウムまたはマグネシウムで形成された厚さ２ｍｍ程度の板状部材であり、まず、このベースプレート１０に切削加工によりインク溜まり１１を形成する。このインク溜まり１１は、図１に示すように、全てのインク圧力室１３と連通するように長手方向に延びた形状に形成し、その長手方向の両端部には、第１インク流路プレート３の貫通孔６と連通する連通孔１１ａを形成する。
【００６１】
次に、厚さ１００μｍのステンレス鋼またはニッケルから成る圧力室シート１２を、５０枚から１００枚重ね、まとめてワイヤ放電加工を施すことにより、インク圧力室１３を形成するための長孔を圧力室シート１２の長手方向に対して所定の間隙を有するように貫通させると共に、インク溜まり用連通孔１５を貫通させる。インク圧力室１３を形成するための前記長孔は、図４に示すように、先端部側に行く程幅が狭くなる形状に形成する。
【００６２】
そして、図１に示すように圧力室シート１２の基準線Ｌを、ベースプレート１０の前端面１０ａの位置に一致させるように、ガラス転移点が１３０℃〜１５０℃の樹脂系接着剤を用いて接着する。
【００６３】
この時、圧力室シート１２の幅Ｗ１を有する前縁部１２ａはベースプレート１０からはみ出すように接着される。そこで、接着後にこの前縁部１２ａを切削加工により切断する。これにより、インク圧力室１３を形成する長孔の先端部には、図４に示すように幅Ｗ２の連通開口部１３ａが形成される。
【００６４】
次に、ポリイミドから成るノズルシート１６に、ワイヤ放電加工により、ノズル１６ａを形成する。このノズル１６ａは、図３に示すように、ベースプレート１０との接着面側の直径が前記長孔の連通開口部１３ａの幅Ｗ２と等しいかあるいは若干小さく形成されており、前面側に行く程徐々に小径となるように形成される。
【００６５】
次に、以上のように形成したノズルシート１６を、前記ノズル１６ａと長孔の連通開口部１３ａとを一致させるように、ベースプレート１０及び圧力室シート１２に前記と同様の樹脂系接着剤を用いて接着する。
そして、最後に、圧電素子１７を前記と同様の樹脂系接着剤を用いて圧力室シート１２に接着することにより、圧電式インクジェットヘッド２が完成する。
完成した状態においては、前記長孔が、図３に示すようにベースプレート１０と圧電素子１７とに囲まれる。従って、ベースプレート１０の表面を底面とし、圧電素子１７を上面とし、更に長孔を区画する区画壁１４を側壁としてインク圧力室１３が形成されることになる。前記長孔は、上述したようにワイヤ放電加工により圧力室シート１２を貫通させて形成したものであるから、当該長孔によって形成されるインク圧力室１３の深さ方向の寸法精度は、圧力室シート１２の厚さの寸法精度のみによって決定される。従って、極めて高い寸法精度にてインク圧力室１３を形成することができる。また、インク圧力室１３及び区画壁１４の幅方向の寸法精度についても、ワイヤ放電加工により極めて高い精度に保つことができる。その結果、各インク圧力室１３の容積はばらつきの無い均一なものとなる。更に、インク圧力室１３とノズル１６ａとを連通する連通開口部１３ａについても、上述したように圧力室シート１２をベースプレート１０に接着した後にワイヤ放電加工により形成するので、圧力室シート１２とベースプレート１０との接着の際に長孔の先端部がばらけてしまうことがなく、高い寸法精度で形成することができる。その結果、ノズル１６ａとインク圧力室１３とを高い精度で位置合わせすることができる。以上のように、インク圧力室１３が高い寸法精度で均一に形成され、インク圧力室１３とノズル１６ａとが高い精度で位置合わせされるので、各ノズル１６ａからは均一な液滴量及び速度でインクの吐出が行われることになる。
【００６６】
また、本実施形態においては、圧力室シート１２とベースプレート１０を熱膨張率が略等しい部材で形成したため、ホットメルトインクを使用した場合でも、圧力室シート１２が反ってしまうことがなく、接着強度を低下させない。その結果、インク圧力室１３から隣接するインク圧力室１３に圧力が漏れることがなく、良好なインク吐出が行われる。
【００６７】
更に、本実施形態においては、ベースプレート１０を、圧力室シート１２に対して十分に厚く形成しているので、図３に示すようにインク圧力室１３の容積に対してインク溜まり１１の容積を十分に大きくすることができ、インク溜まり１１方向に発生する圧力をこのインク溜まり１１により確実に吸収して、他のインク圧力室１３へのインクの流入を確実に防ぐことができる。また、ベースプレート１０が圧力室シート１２に対して十分に厚いため、その剛性も十分に高くなり、圧電素子１７によって発生される圧力変動を、効率良くインク吐出のために作用させることができる。
【００６８】
以上のように圧力室シート１２とベースプレート１０により形成される本実施形態のキャビティプレートによる優れた効果は、従来のインクジェットヘッドにおけるキャビティプレートと比較することにより、より一層明らかになる。図１３は、従来のキャビティプレート１００を示す斜視図である。
【００６９】
従来のキャビティプレート１００は、セラミックの粉体を樹脂またはバインダと混合して射出成形し、その後焼成処理を施して形成するものである。従って、図１３に示すように、凹形状に形成されるインク圧力室１０１及びインク溜まり１０３、並びに凸形状に形成さる区画壁１０２を形成するためには、それぞれの凹凸形状に対応した金型を製造する必要がある。しかしながら、このように非常に小さな間隙の凹凸部を形成するための金型を製造するには、非常に多くの費用と時間を要していた。また、インク圧力室１０１の形状を変更するには、金型を再度作り直さなければならず、費用が嵩むと共に迅速な対応ができない。更に、従来のキャビティプレート１００は焼成処理を施す必要があるので、セラミック材が焼成過程において収縮し、インク圧力室１０１の寸法精度の管理が非常に困難である。また、従来は、感光性ガラスにエッチング処理を施してインク圧力室を形成する方法もあるが、この方法によっても、インク圧力室の深さ方向の制御が困難であり、寸法精度を上げることは極めて困難である。
【００７０】
これに対し、本実施形態のキャビティプレートは、上述したように圧力室シート１２とベースプレート１０とを接着することにより構成されており、金型を用いることなく製造可能であるため、製造コストを著しく低減することができる。特に、圧力室シート１２は、上述したように一度に５０枚〜１００枚もの多数のシートを形成することができるので、製造効率を著しく向上させて、１枚当たりの製造コストを著しく低減することができる。
【００７１】
また、上述したように焼成工程を経ることなく製造可能なので、高い寸法精度で形成することができる。特に、インク圧力室１３を形成するための長孔は、圧力室シート１２に貫通させて形成するので、深さ方向の管理が不要であり、圧力室シート１２の厚さの寸法精度のみによってインク圧力室１３の寸法精度を決定することができる。
【００７２】
また、長孔を形成はワイヤ放電加工により行われるため、非常に高い精度で加工を行うことができると共に、インク圧力室１３の形状変更が必要な場合でも迅速に対応することが可能である。
【００７３】
このように、本実施形態のキャビティプレートは、特に製造コストの低減と寸法精度の高さの点で従来に比べて極めて優れた効果を発揮することができる。
【００７４】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を添付図面の図５及び図６に基づいて説明する。なお、第１の実施形態との共通箇所には同一符号を付して説明を省略する。
【００７５】
図５は本実施形態の圧電式インクジェットヘッドの構成を示す分解斜視図、図６は図５において丸印Ｂで示される圧力室シート１２の前縁部１２ａの拡大図である。
【００７６】
本実施形態のキャビティプレートも、圧力室シート１２とベースプレート１０により構成されるが、本実施形態における圧力室シート１２の前縁部１２ａには、図６に示すように直接ノズル１６ａがワイヤ放電加工により形成されている。ノズル１６ａとインク圧力室１３の間には圧力室シート１２の内部を貫通する図示しない連通孔が形成されており、ノズル１６ａとインク圧力室１３の連通が図られている。
【００７７】
そして、このようにノズル１６ａが形成された圧力室シート１２の基準線Ｌをベースプレート１０の前端面１０ａの位置に一致させるように圧力室シート１２とベースプレート１０を接着し、圧電素子１７と圧力室シート１２を接着することにより本実施形態の圧電式インクジェットヘッド２が完成する。なお、インク圧力室１３を形成するための長孔及び区画壁１４並びにインク溜まり用連通孔１５の形成方法、及びベースプレート１０におけるインク溜まり１１の形成方法は第１の実施形態と同様である。また、各部材の接着方法についても第１の実施形態と同様である。
【００７８】
このように、本実施形態によれば、圧力室シート１２に直接ノズル１６ａを形成したので、第１の実施形態と同様に低コストで且つ高い寸法精度でキャビティプレートを製造できるだけでなく、インク圧力室１３とノズル１６ａとの位置合わせ精度をより一層向上させることができ、より一層良好なインク吐出を行うことができる。また、ノズルプレートを接着剤を用いて接着する必要がないので、接着剤による目詰まり等の不具合を起こすことがない。
【００７９】
なお、上述したそれぞれの実施形態においては、ワイヤ放電加工を用いて加工を行う場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、他にもプレス加工やエッチング加工を用いても良い。これらの加工を行う場合でも、インク圧力室１３を形成するための長孔は圧力室シート１２を貫通させて形成するので、加工精度に依らずにインク圧力室１３の寸法精度を向上させることができる。
【００８０】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態を添付図面の図７ないし図９に基づいて説明する。なお、第１の実施形態との共通箇所には同一符号を付して説明を省略する。
【００８１】
図７（Ａ）は本実施形態のインクジェットヘッド装置としての圧電式インクジェットヘッド２を各構成要素に分解して示す斜視図である。図７（Ａ）に示すように、本実施形態においては、圧力室シート１２の表裏面を貫通させて形成しているのは、圧力室シート１２のインク圧力室１３用の長孔のみであり、当該長孔とノズルシート１６のノズル１６ａとを連通させる連通開口部１２ｃは、圧力室シート１２の表裏面を貫通させることなく形成している。
【００８２】
つまり、図７（Ａ）に示す丸印部Ｃの拡大図である図７（Ｂ）に示すように、前記連通開口部１２ｃの上部には、圧力室シート１２の圧電素子１７との接着面側には、長さＬ２、厚さＷ４の大きさの上壁部１２ｂが形成されている。
【００８３】
ここで、このような連通開口部１２ｃを有する本実施形態の圧力室シート１２の形成方法を図８（Ａ）〜（Ｅ）に基づいて説明する。なお、本実施形態においては、ワイヤ放電加工及びワイヤ加工を用いずに、エッチングにより圧力室シート１２の長孔及び連通開口部１２ｃを形成した。
【００８４】
まず、図８（Ａ）に示すように、圧力室シート１２の大きさに合わせてステンレス鋼またはニッケルにより形成されたシート状部材３０を用意し、このシート状部材３０の表裏面にフォトレジスト３１を一様に塗布する。
【００８５】
次に、図８（Ｂ）に示すように、フォトレジスト３１を塗布したシート状部材３０の表側及び裏側に、マスク３２をセットし、ライト３３によりシート状部材３０の表側及び裏側からライト３３を用いて光を照射する。ここで使用するマスク３２は、図８（Ｂ）に示すように、非透過部３２ａと、透過部３２ｂから構成されており、図７に示す長孔に相当する位置には長孔に相当する形状の非透過部３２ａが形成され、それらの周囲に透過部３２ｂが形成される。表側のマスク３２は、ノズルプレート１６の接着側である前端側と、その反対側の後端側の双方に透過部３２ｂが設けられている。一方、裏側のマスク３２は、後端側にのみ透過部３２ｂが設けられている。
【００８６】
次に、以上のような照射工程を経たシート状部材３０を、現像液に浸すと、図８（Ｃ）に示すように、露光されていない部分のフォトレジスト３１が除去される。つまり、表側においては、前端部と後端部の両端部にフォトレジスト３１が残るが、裏側においては後端部のみにフォトレジスト３１が残る。
【００８７】
次に、以上のような現像工程を経たシート状部材３０に対し、図８（Ｄ）に示すようにスプレー３４のノズル３５からエッチング液を全体に吹き付ける。エッチング液の吹き付けを行うと、フォトレジスト３１がない部分の金属は腐食される。つまり、図８（Ｄ）に示すように長孔部分はフルエッチングされてシート状部材３０が貫通される。一方、連通開口部１２ｃが形成される部分は、表側にフォトレジスト３１が残っているため、表側からはエッチング液が吹き付けられず、裏側のみからエッチング液が吹き付けられる。従って、この部分はハーフエッチングとなり、図８（Ｅ）に示すように、上壁部１２ｂが形成されることになる。
【００８８】
次に、以上のようにして形成される圧力室シート１２を用いた本実施形態における圧電式インクジェットヘッド２の製造方法について説明する。
【００８９】
まず、ベースプレート１０上に、以上のようにして形成した圧力室シート１２を接着する。この接着工程においては、通常図９（Ａ）に示すようにベースプレート１０の端面に対して間隔Ｗ６程度の接着ずれが生じる。
【００９０】
次に、前記圧力室シート１２上に、圧電素子１７を接着する。この接着工程においては、図９（Ａ）に示すように意図的に間隔Ｗ５を設けて接着する。本実施形態においては、圧力室シート１２の前端部に上述した上壁部１２ｂが形成されているため、この上壁部１２ｂ上に圧電素子１７の接着面を形成することができ、このような間隔Ｗ５を設けた接着が可能である。
【００９１】
次に、前記接着ずれによるノズルプレート１６の接着面の段差を無くすために、ベースプレート１０の端面と圧力室シート１２の端面を研磨する。この研磨工程においては、これらの二つの部材の端面を研磨することになるが、これらのベースプレート１０及び圧力室シート１２は同一の金属材料で形成されているため、均一な研磨が可能であり、図９（Ｂ）に示すように、段差の無い接着面Ｈが得られる。特に、本実施形態においては、圧力室シート１２の前端部に上述した上壁部１２ｂが形成されているため、当該上壁部１２ｂ上に圧電素子１７を接着することができ、当該上壁部１２ｂの端面に対して間隔Ｗ５を設けることができる。その結果、前記研磨工程において、ベースプレート１０及び圧力室シート１２とは異なる材料で形成された圧電素子１７をベースプレート１０及び圧力室シート１２と共に研磨する必要が無くなるので、以上のような均一な研磨が可能である。
【００９２】
次に、以上のような研磨工程の後、段差の無い前記接着面Ｈに図９（Ｃ）に示すようにノズルプレート１６を接着し、圧電式インクジェットヘッド２が完成する。
【００９３】
以上説明したように、本実施形態によれば、連通開口部１２ｃをハーフエッチング部として形成し、圧力室シート１２の圧電素子１７との接着面側に上壁部１２ｂを残したので、当該上壁部１２ｂに圧電素子１７を接着して圧電素子１７を圧力室シート１２とベースプレート１０のノズルプレート１６との接着端面から離すことができる。その結果、通常の接着作業工程において圧力室シート１２とベースプレート１０との接着ずれが生じたとしても、同一の金属材料で形成された圧力室シート１２とベースプレート１０の端面のみを研磨すれば良いので、ノズルプレート１６の端面を均一に研磨することができる。
【００９４】
また、前記上壁部１２ｂの存在により、圧力室シート１２の長孔の周囲の桁部分を補強することになり、桁の幅あるいは長孔の幅のピッチが狭くなった場合でも、前記研磨工程において桁部の変形を生じさせることがない。
【００９５】
従って、前記研磨工程は良好に行われ、良好に研磨された端面にノズルプレート１６を隙間無く接着することができるので、インクのリークを確実に防止することができる。
【００９６】
更に、前記上壁部１２ｂの下方には、ハーフエッチング部として形成された連通開口部１２ｃが十分な大きさに確保されているので、フルエッチング部として形成された長孔からノズル１６ａまでの良好なインクの流れを妨げることはない。
【００９７】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態を添付図面の図１０ないし図１２に基づいて説明する。なお、第１の実施形態との共通箇所には同一符号を付して説明を省略する。
【００９８】
本実施形態の圧電式インクジェットヘッド２は、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ノズルプレート１６をベースプレート１０の底面側に接着する形式を採用したものである。
【００９９】
また、本実施形態においては、圧力室シート１２のインク圧力室１３用の長孔は、圧力室シート１２の表裏面を完全に貫通させて形成しているのではなく、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示すように、長孔内部のほぼ中央部にリブ１２ｄが形成されている。
【０１００】
ここで、このようなリブ１２ｄを有する本実施形態の圧力室シート１２の形成方法を図１１（Ａ）〜（Ｅ）に基づいて説明する。なお、本実施形態においては、ワイヤ放電加工及びワイヤ加工を用いずに、エッチングにより圧力室シート１２の長孔及びリブ１２ｄを形成した。
【０１０１】
まず、図１１（Ａ）に示すように、圧力室シート１２の大きさに合わせてステンレス鋼またはニッケルにより形成されたシート状部材３０を用意し、このシート状部材３０の表裏面にフォトレジスト３１を一様に塗布する。
【０１０２】
次に、図１１（Ｂ）に示すように、フォトレジスト３１を塗布したシート状部材３０の表側及び裏側に、マスク３２をセットし、ライト３３によりシート状部材３０の表側及び裏側からライト３３を用いて露光を行う。ここで使用するマスク３２は、図１１（Ｂ）に示すように、非透過部３２ａと、透過部３２ｂから構成されており、図１０に示す長孔に相当する位置には長孔に相当する形状の非透過部３２ａが形成され、それらの周囲に透過部３２ｂが形成される。表側のマスク３２は、ノズルプレート１６の接着側である前端側と、その反対側の後端側の双方に透過部３２ｂが設けられている。一方、裏側のマスク３２は、前端側及び後端側に加えて、前記リブ１２ｃに相当する位置に、前記リブ１２ｃに相当する大きさの透過部３２ｂが設けられている。
【０１０３】
次に、以上のような露光工程を経たシート状部材３０を、現像液に浸すと、図１１（Ｃ）に示すように、露光されていない部分のフォトレジスト３１が除去される。つまり、表側においては、前端部と後端部の両端部にフォトレジスト３１が残るが、裏側においてはこれらに加えて、前記リブ１２ｄに相当する位置にフォトレジスト３１が残る。
【０１０４】
次に、以上のような現像工程を経たシート状部材３０に対し、図１１（Ｄ）に示すようにスプレー３４のノズル３５からエッチング液を全体に吹き付ける。エッチング液の吹き付けを行うと、フォトレジスト３１がない部分の金属は腐食される。つまり、図１１（Ｄ）に示すように長孔部分はフルエッチングされてシート状部材３０が貫通される。但し、リブ１２ｃが形成される部分は、裏側にフォトレジスト３１が残っているため、この部分には裏側からはエッチング液が吹き付けられず、表側のみからエッチング液が吹き付けられる。従って、この部分はハーフエッチングとなり、図１１（Ｅ）に示すように、リブ１２ｄが形成されることになる。
【０１０５】
次に、以上のようにして形成される圧力室シート１２を用いた本実施形態における圧電式インクジェットヘッド２の製造方法について説明する。
【０１０６】
まず、図１０（Ａ）に示すように、ベースプレート１０上に、以上のようにして形成した圧力室シート１２を接着する。次に、前記圧力室シート１２上に、圧電素子１７を接着する。次に、ベースプレート１０の裏面にノズルプレート１６を接着し、圧電式インクジェットヘッド２が完成する。
【０１０７】
以上のような本実施形態の圧電式インクジェットヘッド２における圧力室シート１２には、狭い幅の長孔がフルエッチング部として多数形成されており、これらの長孔の間には、長孔よりも狭い幅の桁部が形成されている。従って、圧力室シート１２の接着作業時、あるいは圧力室シート１２の加工作業時において、前記桁部が変形し易い傾向にある。しかしながら、本実施形態においては、上述のように長孔内部にハーフエッチング部としてのリブ１２ｄが形成されており、各桁部が当該リブ１２ｄによって補強されているため、前記作業時においても桁部に変形を生じさせることがない。
【０１０８】
しかも、前記リブ１２ｄは、ハーフエッチング部として形成されているため、その周囲には十分なインク流路が確保されているので、長孔内におけるインクの良好な流れを妨げることがない。
【０１０９】
このリブ１２ｄの高さ及び長さとインクの流れとの関係を調べるために、本発明者等は、図１０（Ａ）に示す長孔の深さＷ７に対するリブ１２ｄの高さＷ８の割合、及び長孔の長さＷ９に対するリブ１２ｄの長さを種々変更し、インク流路の抵抗の大きさを測定する実験を行った。実験の結果を図１２に示す。
【０１１０】
図１２において、縦軸はインクの吐出速度（ｍ／ｓｅｃ）であり、横軸は長孔の深さ、即ち圧力室シート１２の厚さＷ７に対するリブ１２ｄの高さＷ８の割合（％）を示している。また、長孔の長さ、即ち流路長Ｗ９に対するリブ１２ｄの長さＷ１０の割合（％）が５％の場合を黒点で示し、流路長Ｗ９に対するリブ１２ｄの長さＷ１０の割合（％）が１０％の場合を白点で示した。
【０１１１】
図１２から明らかなように、流路長Ｗ９に対するリブ１２ｄの長さＷ１０の割合が１０％の場合には、圧力室シート１２の厚さＷ７に対するリブ１２ｄの高さＷ８の割合が５０％を超えると、吐出速度が安定吐出領域である６〜７．５（ｍ／ｓｅｃ）の範囲を下回り、流路抵抗が大きくなることが判る。
【０１１２】
また、圧力室シート１２の厚さＷ７に対するリブ１２ｄの高さＷ８の割合が２０％を下回ると、流路長Ｗ９に対するリブ１２ｄの長さＷ１０の割合が５％の時も１０％の時も、吐出速度は安定吐出領域内であるが、リブ１２ｄの剛性が低下し、桁部の補強部材としての機能は低下することが判った。
【０１１３】
以上の実験結果から、本実施形態においては、長孔の深さ、即ち圧力室シート１２の厚さＷ７に対するリブ１２ｄの高さＷ８の割合を２０％〜５０％とし、長孔の長さ、即ち流路長Ｗ９に対するリブ１２ｄの長さＷ１０の割合を１０％以下に設定した。
【０１１４】
以上説明したように、本実施形態によれば、長孔内部に所定の長さ及び高さのリブ１２ｄをハーフエッチング部として形成し、圧力室シート１２の桁部の補強を図ったので、圧力室シート１２の接着作業あるいは加工作業時等において、桁部の変形を確実に防止することができる。
【０１１５】
また、上述のように、リブ１２ｄの長さ及び高さは、インクの流れを妨げることのない値に設定されているので、安定したインク吐出を実現することができる。
【０１１６】
なお、本実施形態においては、一例として、ベースプレート１０の底面側にノズルプレート１６を接着する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第３の実施形態のように、ベースプレート１０及び圧力室シート１２の側端面側にノズルプレート１６を設定する形態の圧電式インクジェットヘッドにも適用可能である。この場合には、第３の実施形態で説明した上壁部１２ｂと本実施形態のリブ１２ｄとを双方設けるようにすれば良い。
【０１１７】
以上説明したように、前記実施形態のインクジェットヘッド装置のキャビティプレートは、インクを吐出する複数のノズルと、該ノズルと連通するように所定間隔で配列されたインク圧力室と、該インク圧力室のそれぞれと連通しインクを供給するインク溜まりとを備え、圧電素子により前記インク圧力室内のインクに圧力変動を与えて前記ノズルから当該インクを吐出させるインクジェットヘッド装置のキャビティプレートであって、前記インク溜まりが設けられた板状のベース部材と、前記インク圧力室を形成する長孔が所定間隔で配列するように貫通形成され、前記ベース部材に接合された圧力室シートとを備えたことを特徴とする。
前記実施形態のインクジェットヘッド装置のキャビティプレートによれば、圧力室シートがベース部材に接合されているので、当該圧力室シートに所定間隔で配列し、且つ、当該圧力室シートを貫通して形成された長孔は、前記ベース部材の接合表面を底面とし、当該長孔の周囲の圧力室シートを側壁とするインク圧力室を形成する。従って、インク圧力室の深さ方向の寸法精度は、長孔の加工精度に依らずに圧力室シートの厚さの寸法精度のみによって決定されており、極めて高いものとなる。また、このような長孔の形成には、例えば放電加工、エッチング加工、あるいはプレス加工等を用いれば良く、焼成処理を施す必要がないので、インク圧力室の幅方向の寸法精度、及び隣接するインク圧力室間の間隙の寸法精度についても、焼成による収縮が生じる場合に比べて高くなる。従って、所定間隔で配列されたそれぞれのインク圧力室の容積の寸法精度は、従来に比べて極めて高いものとなり、ばらつきの無い均一なインク吐出が行われることになる。しかも、本発明のキャビティプレートを製造するに当たっては、金型を製造する必要がないので、製造コストが大幅に減少するだけでなく、インク圧力室の形状変更に対しても迅速な対応が可能である。
よって、前記実施形態のインクジェットヘッド装置のキャビティプレートによれば、板状のベース部材にインク溜まりを設け、インク圧力室の形成のための長孔を所定間隔で配列させて圧力室シートに貫通形成し、この圧力室シートをベース部材に接合したので、コストを低減しつつ、インク圧力室の寸法精度の高いキャビティプレートを得ることができ、ばらつきの無い均一なインク吐出を行うことができる。また、金型を製造する必要がないので、製造コストを大幅に減少することができるだけでなく、インク圧力室の形状変更に対しても迅速に対応させることができる。
【０１１８】
前記実施形態のインクジェットヘッド装置のキャビティプレートは、前記圧力室シートの前縁部の端面は、前記ノズルが形成されたノズルシートとの接合面として用いられ、前記圧力室シートの前縁部側における前記長孔の先端部には、前記前縁部の端面まで貫通した開口が形成されていることを特徴とする。
前記実施形態のインクジェットヘッド装置のキャビティプレートによれば、圧力室シートの前縁部の端面には、ノズルの形成されたノズルシートが接合され、当該前縁部側の前記長孔の先端部に形成された開口は、当該前縁部の端面まで貫通しているので、前記長孔によって形成されるインク圧力室と前記ノズルとが連通し、インク圧力室内で圧力変動を与えられたインクは前記ノズルから吐出されることになる。このように、ベース部材と圧力室シートからキャビティプレートを構成する場合でも、インク圧力室とノズルの連通が、容易且つ確実に行われる。
よって、前記実施形態のインクジェットヘッド装置のキャビティプレートによれば、前記圧力室シートの前縁部の端面を前記ノズルが形成されたノズルシートとの接合面として用い、前記圧力室シートの前縁部側における前記長孔の先端部に、前記前縁部の端面まで貫通した開口を形成したので、ベース部材と圧力室シートからキャビティプレートを構成する場合でも、インク圧力室とノズルの連通を、容易且つ確実に行うことができる。
【０１１９】
前記実施形態のインクジェットヘッド装置のキャビティプレートは、前記圧力室シートの前縁部の端面には、前記ノズルが形成されており、前記圧力室シートの前縁部には、前記長孔と前記ノズルとを連通させる連通孔が形成されていることを特徴とする。
前記実施形態のインクジェットヘッド装置のキャビティプレートによれば、圧力室シートの前縁部の端面に、当該圧力室シートの厚さよりも小径のノズルが形成されており、当該ノズルと長孔とは、圧力室シートの前縁部の内部を貫通するように形成された連通孔により連通される。従って、インク圧力室内で圧力変動を与えられたインクは前記ノズルから吐出されることになる。このように、ベース部材と圧力室シートからキャビティプレートを構成する場合でも、インク圧力室とノズルの連通が、容易且つ確実に行われる。
よって、前記実施形態のインクジェットヘッド装置のキャビティプレートによれば、前記圧力室シートの前縁部の端面に、前記ノズルを形成し、前記圧力室シートの前縁部に、前記長孔と前記ノズルとを連通させる連通孔を形成したので、ベース部材と圧力室シートからキャビティプレートを構成する場合でも、インク圧力室とノズルの連通を、容易且つ確実に行うことができる。
【０１２０】
前記実施形態のインクジェットヘッド装置のキャビティプレートは、前記圧力室シートと前記ベース部材は熱膨張率が略同程度であることを特徴とする。
前記実施形態のインクジェットヘッド装置のキャビティプレートによれば、圧力室シートとベース部材の熱膨張率が略同程度なので、所定の高温により溶融するホットメルト型のインク接着剤を用いる場合でも、圧力室シートが反ってしまうことがなく、接着強度を低下させない。その結果、インク圧力室から圧力が漏れることがなく、良好なインク吐出が行われる。
よって、前記実施形態のインクジェットヘッド装置のキャビティプレートによれば、前記圧力室シートと前記ベース部材の熱膨張率を略同程度としたので、所定の高温により溶融するホットメルト型のインク接着剤を用いる場合でも、圧力室シートが反ってしまうことがなく、接着強度を低下を防ぐことができる。その結果、インク圧力室から圧力が漏れることがなく、良好なインク吐出を行うことができる。
【０１２１】
前記実施形態のインクジェットヘッド装置のキャビティプレートは、前記ベース部材は、前記圧力室シートに比べて十分に厚く形成されていることを特徴とする。
前記実施形態のインクジェットヘッド装置のキャビティプレートによれば、ベース部材は圧力室シートに比べて十分に厚く形成されているので、インク溜まりの容積をインク圧力室に比べて十分に大きくすることができ、インク圧力室内にてインクに付与された圧力のうち、インク溜まり方向に働く圧力は当該インク溜まりで確実に吸収され、他のインク圧力室に対するクロストークが減少する。また、ベース部材が圧力室シートに比べて十分に厚く形成されていることにより、その剛性も高くなり、インク圧力室内に生じる圧力によって変形することなく、当該圧力をインク吐出のために有効に作用させる。
よって、前記実施形態のインクジェットヘッド装置のキャビティプレートによれば、前記ベース部材を、前記圧力室シートに比べて十分に厚く形成したので、インク溜まりの容積をインク圧力室に比べて十分に大きくすることができ、インク溜まり方向に働く圧力を当該インク溜まりで確実に吸収して他のインク圧力室に対するクロストークを減少させることができる。また、ベース部材が圧力室シートに比べて十分に厚く形成されていることにより、その剛性も高くなり、インク圧力室内に生じる圧力によって変形することなく、当該圧力をインク吐出のために有効に作用させることができる。
【０１２２】
前記実施形態のインクジェットヘッド装置のキャビティプレートの製造方法は、インクを吐出する複数のノズルと、該ノズルと連通するように所定間隔で配列されたインク圧力室と、該インク圧力室のそれぞれと連通しインクを供給するインク溜まりとを備え、圧電素子により前記インク圧力室内のインクに圧力変動を与えて前記ノズルから当該インクを吐出させるインクジェットヘッド装置のキャビティプレートの製造方法であって、インク圧力室を形成する複数の長孔を互いに所定間隔を有するように圧力室シートに貫通させる工程と、板状のベース部材にインク溜まりを形成する工程と、前記ベース部材と前記圧力室シートとを接合する工程と、前記インク圧力室に前記ノズルとの連通孔を形成する工程とを備えたことを特徴とする。
前記実施形態のインクジェットヘッド装置のキャビティプレートの製造方法によれば、圧力室シートに対して複数の長孔を互いに所定間隔を有するように貫通させるには、例えば放電加工、エッチング加工、あるいはプレス加工等を用いることができ、金型を必要としないので製造コストを低減させる。また、金型を用いる場合に比べて、インク圧力室の形状変更に対しても迅速な対応が可能である。更に、圧力室シートは、シート状部材であるため、複数枚のシート状部材を重ねて前記のような種々の加工を施すことができ、製造の効率を向上させ、１枚当たりの製造コストを低減させる。また、圧力室シートをベース部材に接合することにより、当該圧力室シートに所定間隔で配列し、且つ、当該圧力室シートを貫通して形成された長孔は、前記ベース部材の接合表面を底面とし、当該長孔の周囲の圧力室シートを側壁とするインク圧力室を形成することになる。従って、インク圧力室の深さ方向の寸法精度は、長孔の加工精度に依らずに圧力室シートの厚さの寸法精度のみによって決定されており、極めて高いものとなる。また、上述のような各種の加工により長孔を形成できるので、焼成処理を施す必要がなく、インク圧力室の幅方向の寸法精度、及び隣接するインク圧力室間の間隙の寸法精度についても、焼成による収縮が生じる場合に比べて高くなる。従って、所定間隔で配列されたそれぞれのインク圧力室の容積の寸法精度は、従来に比べて極めて高いものとなる。更に、前記インク圧力室とノズルとの連通孔が形成されるので、それぞれのノズルからは、ばらつきの無い均一なインク吐出が行われることになる。なお、圧力室シートに対する長孔の形成及び連通孔の形成工程と、圧力室シートとベース部材との接合工程は、何れを先に行ってもよい。例えば、第１の方法としては、圧力室シートに長孔を形成した後に当該圧力室シートをベース部材に接合し、その後に連通孔を形成する。また、第２の方法としては、圧力室シートに長孔と連通孔を形成した後に当該圧力室シートをベース部材に接合する。第３の方法としては、圧力室シートをベース部材に接合した後に、当該圧力室シートに長孔と連通孔を形成する。
よって、前記実施形態のインクジェットヘッド装置のキャビティプレートの製造方法によれば、インク圧力室を形成する複数の長孔を互いに所定間隔を有するように圧力室シートに貫通させ、板状のベース部材にインク溜まりを形成し、前記ベース部材と前記圧力室シートとを接合し、前記インク圧力室に前記ノズルとの連通孔を形成することによりキャビティプレートを製造したので、金型を用いる必要がなく製造コストを低減させることができる。また、金型を用いる場合に比べて、インク圧力室の形状変更に対しても迅速に対応させることができる。更に、圧力室シートは、シート状部材であるため、複数枚のシート状部材を重ねて前記のような種々の加工を施すことができ、製造の効率を向上させ、１枚当たりの製造コストを低減させることができる。また、インク圧力室の深さ方向の寸法精度は、長孔の加工精度に依らずに圧力室シートの厚さの寸法精度のみによって決定されるので、極めて高いものとなり、所定間隔で配列されたそれぞれのインク圧力室の容積の寸法精度を、従来に比べて極めて高くすることができる。その結果、それぞれのノズルから、ばらつきの無い均一なインク吐出を行うことができる。
【０１２３】
前記実施形態のインクジェットヘッド装置のキャビティプレートの製造方法は、前記インク圧力室に前記ノズルとの連通孔を形成する工程は、前記圧力室シートの前記ベース部材に対する接合工程後に、前記インク圧力室の先端部を含む前記圧力室シートの前縁部を切断する工程であることを特徴とする。
前記実施形態のインクジェットヘッド装置のキャビティプレートの製造方法によれば、圧力室シートに長孔が形成された段階では、前記連通孔は形成されておらず、前記所定の間隔で配列するように複数の長孔を形成しても圧力室シートの前縁部はシート状につながっている。従って、圧力室シートのベース部材への接合が容易に行われることになる。そして、この接合の後にインク圧力室の先端部を含む圧力室シートの前縁部を切断することにより、インク圧力室の位置ずれを生じることなく、インク圧力室とノズルとの連通孔が精度良く形成される。従って、インク圧力室とノズルは、ずれの無い状態で連通し、良好なインク吐出が行われることになる。
よって、前記実施形態のインクジェットヘッド装置のキャビティプレートの製造方法によれば、前記圧力室シートを前記ベース部材に対して接合した後に、前記インク圧力室の先端部を含む前記圧力室シートの前縁部を切断して、前記インク圧力室に前記ノズルとの連通孔を形成するので、圧力室シートのベース部材への接合を容易に行うことができると共に、インク圧力室の位置ずれを生じさせることなくインク圧力室とノズルとの連通孔を精度良く形成することができるので、インク圧力室とノズルを、ずれの無い状態で連通させることができ、良好なインク吐出を行うことができる。
【０１２４】
前記実施形態のインクジェットヘッド装置のキャビティプレートの製造方法は、前記インク圧力室に前記ノズルとの連通孔を形成する工程に代えて、前記圧力室シートの前端面から前記インク圧力室に連通する連通孔を設けることにより、前記圧力室シートに直接ノズルを形成する工程を更に備えたことを特徴とする。
前記実施形態のインクジェットヘッド装置のキャビティプレートの製造方法によれば、圧力室シートの前端面からインク圧力室に連通する連通孔を設けることにより、圧力室シートに直接ノズルを形成するので、インク圧力室とノズルとの位置合わせ精度がより一層向上する。
よって、前記実施形態のインクジェットヘッド装置のキャビティプレートの製造方法によれば、圧力室シートの前端面からインク圧力室に連通する連通孔を設けることにより、圧力室シートに直接ノズルを形成するので、インク圧力室とノズルとの位置合わせ精度をより一層向上させることができる。また、接着剤を用いてノズルプレートとベース部材及び圧力室シートを接着する必要がないので、接着剤のはみ出しによるノズルの目詰まりの発生を確実に防止することができる。
【０１２５】
前記実施形態のインクジェットヘッド装置は、インクを吐出する複数のノズルと、該ノズルと連通するように所定間隔で配列されたインク圧力室と、該インク圧力室のそれぞれと連通しインクを供給するインク溜まりとを備え、圧電素子により前記インク圧力室内のインクに圧力変動を与えて前記ノズルから当該インクを吐出させるインクジェットヘッド装置であって、前記インク溜まりが設けられた板状のベース部材と、前記インク圧力室を形成する長孔が所定間隔で配列するようにフルエッチングにより貫通形成され、前記ベース部材に接合された圧力室シートと、前記圧力室シート上に接合された前記圧電素子と、前記ノズルが形成され、前記ベース部材及び圧力室シートの端面に接合されたノズルシートと、を備え、前記ノズルシートとの接合側における前記圧力室シートの前縁部には、前記インク圧力室と前記ノズルとを連通せしめるインク流路が、前記ベース部材側に開口部を有するようにハーフエッチングにより形成されており、前記圧電素子と前記ノズルシートとの間には所定の間隙が設けられている、ことを特徴とする。
前記実施形態のインクジェットヘッド装置によれば、前記ノズルシートとの接合側における前記圧力室シートの前縁部には、前記インク圧力室と前記ノズルとを連通せしめるインク流路が、前記ベース部材側に開口部を有するようにハーフエッチングにより形成されているので、前記圧電素子との接合側には、前記前縁部に前記圧電素子の接合領域が形成される。そして、この接合領域を用いて、前記圧電素子と前記ノズルシートとの間に所定の間隙を設けるように、前記圧電素子を前記圧力室シートに接合するので、ノズルシートとの接合面として用いられるのは、ベース部材の端面と圧力室シートの端面のみになる。その結果、このノズルシートとの接合面に段差が生じた場合でも、互いに異なる部材で形成される圧電素子と、ベース部材及び圧力室シートとを同時に研磨する必要がなく、均一な研磨が行われることになる。従って、この均一に研磨された接合面に前記ノズルシートが接合されるので、インク漏れが確実に防止される。
よって、前記実施形態のインクジェットヘッド装置によれば、前記ノズルシートとの接合側における前記圧力室シートの前縁部には、前記インク圧力室と前記ノズルとを連通せしめるインク流路が、前記ベース部材側に開口部を有するようにハーフエッチングにより形成されているので、前記圧電素子との接合側には、前記前縁部に前記圧電素子の接合領域を形成することができる。そして、この接合領域を用いて、前記圧電素子と前記ノズルシートとの間に所定の間隙を設けるように、前記圧電素子を前記圧力室シートに接合するので、ノズルシートとの接合面として用いられるのは、ベース部材の端面と圧力室シートの端面のみとすることができ、このノズルシートとの接合面に段差が生じた場合でも、互いに異なる部材で形成される圧電素子とベース部材及び圧力室シートとを同時に研磨する必要をなくすことができる。その結果、前記接合面を均一に研磨することができ、この均一に研磨された接合面に前記ノズルシートが接合されるので、インク漏れを確実に防止することができる。しかも、前記インク圧力室と前記ノズルとを連通せしめるインク流路は、ハーフエッチングにより形成されているため、インクの流れを妨げることなく、良好なインク吐出を実現することができる。
【０１２６】
前記実施形態のインクジェットヘッド装置は、前記圧力室シートと前記ベース部材は、同一の金属材料で形成されていることを特徴とする。
前記実施形態のインクジェットヘッド装置によれば、前記圧力室シートと前記ベース部材は、同一の金属材料で形成されているので、ノズルシートとの接合面に段差が生じた場合でも、同一の金属材料で形成されたベース部材と圧力室シートとを研磨すれば良いので、より一層均一な研磨が行われることになる。従って、この均一に研磨された接合面に前記ノズルシートが接合されるので、インク漏れがより一層確実に防止される。
よって、前記実施形態のインクジェットヘッド装置によれば、前記圧力室シートと前記ベース部材は、同一の金属材料で形成されているので、ノズルシートとの接合面に段差が生じた場合でも、同一の金属材料で形成されたベース部材と圧力室シートとを研磨すれば良いので、より一層均一な研磨を行うことができる。従って、この均一に研磨された接合面に前記ノズルシートが接合されるので、インク漏れがより一層確実に防止することができる。
【０１２７】
前記実施形態のインクジェットヘッド装置の製造方法は、インクを吐出する複数のノズルと、該ノズルと連通するように所定間隔で配列されたインク圧力室と、該インク圧力室のそれぞれと連通しインクを供給するインク溜まりとを備え、圧電素子により前記インク圧力室内のインクに圧力変動を与えて前記ノズルから当該インクを吐出させるインクジェットヘッド装置の製造方法であって、インク圧力室として形成される複数の長孔が互いに所定間隔で配置されるように圧力室シートを貫通するフルエッチング部と、前記ノズルが形成されたノズルプレートとの接合側における前記圧力室シートの前縁部にて前記インク圧力室と前記ノズルとを連通せしめるインク流路を前記ベース部材側に開口させて設けるハーフエッチング部とを形成するエッチング工程と、板状のベース部材にインク溜まりを形成する工程と、前記ベース部材と前記圧力室シートとを接合する工程と、前記圧電素子の端面を前記圧力室シートの前記前縁部の端面よりも前記圧力シート側に後退させて前記圧電素子を前記圧力室シートに接合する工程と、前記圧力室シートの前記前縁部の端面と前記ベース部材の端面とを揃えるように研磨する工程と、前記べース部材及び圧力室シートの端面に前記ノズルプレートを接合させる工程と、を備えたことを特徴とする。
前記実施形態のインクジェットヘッド装置の製造方法によれば、まず、圧力室シートを貫通させることにより、インク圧力室用の複数の長孔が互いに所定間隔で配置されるようにフルエッチング部を形成すると共に、ノズルが形成されたノズルプレートとの接合側における前記圧力室シートの前縁部においては、前記インク圧力室と前記ノズルとを連通せしめるインク流路が、前記ベース部材側に開口を設けるようにハーフエッチング部を形成する。次に、インク溜まりを形成した板状のベース部材と前記圧力室シートとを接合し、前記圧電素子の端面を前記圧力室シートの前記前縁部の端面よりも前記圧力シート側に後退させて前記圧電素子を前記圧力室シートに接合する。このような接合が可能なのは、前記ハーフエッチング部が、ベース部材との接合側のみに開口を有しており、圧電素子との接合側には接合面が形成されているためである。次に、前記圧力室シートの前記前縁部の端面と前記ベース部材の端面とを揃えるように研磨する。この時、これらの端面に段差が生じた場合でも、互いに異なる部材で形成される圧電素子とベース部材及び圧力室シートとを同時に研磨する必要がないので、均一な研磨が行われることになる。従って、前記べース部材及び圧力室シートの端面に前記ノズルプレートを接合させる際においては、この接合面が上述のように均一に研磨されているので、接合箇所に隙間が形成されず、インク漏れを確実に防止する。
よって、前記実施形態のインクジェットヘッド装置の製造方法によれば、圧力室シートを貫通させてインク圧力室用の複数の長孔が互いに所定間隔で配置されたフルエッチング部を形成すると共に、ノズルが形成されたノズルプレートとの接合側における前記圧力室シートの前縁部においては、前記インク圧力室と前記ノズルとを連通せしめるインク流路を、前記ベース部材側に開口させて設けるハーフエッチング部を形成するので、前記圧電素子を前記圧力室シートに接合する際には、前記圧電素子の端面を前記圧力室シートの前記前縁部の端面よりも前記圧力シート側に後退させることができる。従って、前記圧力室シートの前記前縁部の端面と前記ベース部材の端面とを揃えるように研磨する際には、これらの端面に段差が生じた場合でも、互いに異なる部材で形成される圧電素子とベース部材及び圧力室シートとを同時に研磨する必要がないので、均一な研磨を行うことができる。更に、前記べース部材及び圧力室シートの端面に前記ノズルプレートを接合させる際には、この接合面は、上述のように均一に研磨されているので、インク漏れを確実に防止することができる。
【０１２８】
【発明の効果】
請求項１記載のインクジェットヘッド装置によれば、前記圧力室シートの前記長孔は、前記圧電素子との接合側から前記ベース部材との接合側に貫通するフルエッチング部と、前記圧電素子との接合側のみに前記圧電素子の可動部との非干渉位置まで開口を設けたハーフエッチング部とを備えているので、長孔の幅及び長孔の間に形成される桁部の幅が狭い場合でも、当該桁部を前記ハーフエッチング部によって補強することができる。その結果、前記圧力室シートの取り扱い時における前記桁部の変形を確実に防止することができる。更に、前記ハーフエッチング部は前記圧電素子の可動部との非干渉位置に設けられているので、インクの吐出を妨げず、安定したインク吐出を実現することができる。
【０１２９】
請求項２記載のインクジェットヘッド装置によれば、前記ベース部材は、前記長孔の一端部側に相当する位置に前記インク溜まりが形成されると共に、前記長孔の他端側に相当する位置に前記ベース部材を貫通するインク流路が形成されている。従って、インクは、前記インク溜まりから前記長孔の一端から他端に向かって流れることになるが、前記圧力室シートの前記長孔は、前記ベース部材の前記インク溜まり及び前記インク流路との連通位置に前記フルエッチング部が形成されており、当該連通位置の中間部には前記ハーフエッチング部が形成されているので、前記圧力室シートの接合工程等における作業時に、長孔の周囲に形成された桁部の変形を確実に防止することができる。
【０１３０】
請求項３記載のインクジェットヘッド装置によれば、前記ハーフエッチング部の厚さは、前記圧力室シートの厚さの２０％以上に設定されているので、十分な剛性を有し、前記桁部を十分に補強することができる。しかも、前記ハーフエッチング部の厚さは、前記圧力室シートの厚さの５０％以下に設定されているので、前記長孔内におけるインクの流れを妨げず、インクの安定した吐出を実現することができる。
【０１３１】
請求項４記載のインクジェットヘッド装置によれば、前記長孔の長手方向における前記ハーフエッチング部の長さは、前記長孔の長手方向長さの１０％以下に設定されているので、インクの吐出速度を安定吐出速度領域内に保つことができる。
【０１３２】
請求項５記載のインクジェットヘッド装置の製造方法によれば、圧力室シートをエッチングにて貫通させることにより、インク圧力室用の複数の長孔を互いに所定間隔で配置されるように形成するが、このとき、前記圧電素子との接合側から前記ベース部材との接合側に貫通するフルエッチング部を形成すると共に、前記圧電素子との接合側のみに前記圧電素子の可動部との非干渉位置まで開口を有する非貫通のハーフエッチング部を形成する。従って、前記圧力室シートの前記長孔は、前記ベース部材の前記インク溜まり及び前記インク流路との連通位置に前記フルエッチング部が形成されているが、当該連通位置の中間部には前記ハーフエッチング部が形成されているので、前記圧力室シートの接合工程等における作業時に、長孔の周囲に形成された桁部の変形を確実に防止することができる。
【０１３３】
請求項６記載のインクジェットヘッド装置の製造方法によれば、前記圧力室シートの前記長孔を形成する工程は、前記ベース部材の前記インク溜まり及び前記インク流路との連通位置に前記フルエッチング部を形成する工程と、当該連通位置の中間部に前記ハーフエッチング部を形成する工程とを含むので、前記圧力室シートの接合工程等における作業時に、長孔の周囲に形成された桁部の変形を確実に防止することができる。
【０１３４】
請求項７記載のインクジェットヘッド装置の製造方法によれば、前記非貫通部を形成する工程においては、前記ハーフエッチング部を、前記圧力室シートの厚さの２０％以上の厚さに形成するので、十分な剛性を有し、前記桁部を十分に補強することができる。しかも、前記ハーフエッチング部を、前記圧力室シートの厚さの５０％以下の厚さに形成するので、前記長孔内におけるインクの流れを妨げず、インクの安定した吐出を実現することができる。
【０１３５】
請求項８記載のインクジェットヘッド装置の製造方法によれば、前記ハーフエッチング部を形成する工程においては、前記長孔の長手方向における前記ハーフエッチング部の長さを、前記長孔の長手方向長さの１０％以下に形成するので、インクの吐出速度を安定吐出速度領域内に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態におけるインクジェットヘッド装置の構成を示す分解斜視図である。
【図２】 本発明の第１の実施形態におけるライン型インクジェットプリンタ用ヘッドの構成を示す要部斜視図である。
【図３】 図１のインクジェットヘッド装置の断面図である。
【図４】 図１のインクジェットヘッド装置における圧力室シートの前縁部周辺を示す一部破断平面図である。
【図５】 本発明の第２の実施形態におけるインクジェットヘッド装置の構成を示す分解斜視図である。
【図６】 図５のインクジェットヘッド装置のキャビティプレートに形成されたノズルを示す斜視図である。
【図７】 （Ａ）は本発明の第３の実施形態におけるインクジェットヘッド装置の構成を示す分解斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す丸印部Ｃの拡大図である。
【図８】 図７の圧力室シート１２の製造工程を説明するための図であり、（Ａ）は金属製のシート状部材にフォトレジストを塗布する工程、（Ｂ）はマスク後に露光を行う工程、（Ｃ）は露光後の現像工程、（Ｄ）は現像後のエッチング液の吹き付け工程、及び（Ｅ）は完成状態をそれぞれ示す図である。
【図９】 図７のインクジェットヘッド装置の製造工程を示す図であり、（Ａ）はベースプレートに圧力室シートを接着し、圧力室シートの上に圧電素子を接着する工程、（Ｂ）は接着工程後にベースプレートと圧力室シートの端面を研磨する工程、（Ｃ）は研磨工程後に前記端面にノズルプレートを接着する工程をそれぞれ示す図である。
【図１０】 （Ａ）は本発明の第４の実施形態におけるインクジェットヘッド装置の構成を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）に示すインクジェットヘッド装置の構成を示す分解斜視図である。
【図１１】 図１０の圧力室シート１２の製造工程を説明するための図であり、（Ａ）は金属製のシート状部材にフォトレジストを塗布する工程、（Ｂ）はマスク後に露光を行う工程、（Ｃ）は露光後の現像工程、（Ｄ）は現像後のエッチング液の吹き付け工程、及び（Ｅ）は完成状態をそれぞれ示す図である。
【図１２】 本発明の第４の実施形態において行った、リブの高さ及び長さとインクの流路抵抗並びにリブの剛性についての実験結果を示す図である。
【図１３】 従来のインクジェットヘッド装置のキャビティプレートを示す斜視図である。
【符号の説明】
２…圧電式インクジェットヘッド
１０…ベースプレート
１０ａ…ベースプレートの前端面
１２…圧力室シート
１２ａ…圧力室シートの前縁部
１２ｂ…上壁部
１２ｃ…連通開口部
１２ｄ…リブ
１３…インク圧力室
１４…区画壁
１５…インク溜まり用連通孔
１６…ノズルプレート
１６ａ…ノズル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention belongs to the technical field of an inkjet head device used in an inkjet printer or the like and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
  An inkjet head used in a conventional inkjet printer includes a ceramic cavity plate having ink pressure chambers partitioned by a plurality of partition beams, and a piezoelectric element bonded to the cavity plate. As a result, pressure fluctuation is generated in the ink pressure chamber, and ink in the ink pressure chamber is ejected from nozzles formed in the cavity plate.
[0003]
  Various types of methods are used to manufacture the cavity plate. For example, a pressure chamber or an ink reservoir is integrally formed by injection molding of ceramic or resin, or a pressure chamber is formed by etching a photosensitive glass. And a method of forming an ink reservoir.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
  However, the conventional molding method has the following problems. First, in the method using ceramic or resin injection molding, it is necessary to manufacture a mold, but it is not easy to manufacture a mold corresponding to the pressure chambers arranged in a minute gap. Cost will rise. In addition, since it takes a very long time to manufacture such a precise mold, it becomes difficult to quickly respond when it is necessary to change the shape of the cavity plate. Furthermore, although it is necessary to perform a baking process after injection molding, the baking process causes material shrinkage, and it is very difficult to manage the degree of this shrinkage, so that the dimensional accuracy of the pressure chamber and the ink reservoir can be increased. Can not.
[0005]
  On the other hand, in the method of forming by photosensitive glass etching, it is difficult to control the depth direction of the pressure chamber and the ink reservoir in the etching process, and the pressure chamber and the ink reservoir cannot be formed with a predetermined dimensional accuracy. .
  In addition, when the pitch of the width of the long holes forming the pressure chamber is narrowed or when the width of the girder formed between the long holes is narrowed, the girder is deformed during handling. There is a possibility to make it.
[0006]
  The present invention has been made in view of such problems, and even when the width of the long hole formed as the pressure chamber and the width of the girder formed between the long holes are narrow, the girder is handled at the time of handling. An object of the present invention is to provide an ink jet head device and a method for manufacturing the same which do not cause deformation in the portion.
[0007]
[0008]
[0009]
[0010]
[0011]
[0012]
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[0014]
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[0021]
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[0024]
[0025]
[0026]
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[0028]
[0029]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above-described problem, an inkjet head device according to claim 1 includes a plurality of nozzles that eject ink, ink pressure chambers arranged at predetermined intervals so as to communicate with the nozzles, and the ink pressure chambers. An ink reservoir that communicates with each of the ink reservoirs and supplies ink to the ink in the ink pressure chamber by a piezoelectric element, and discharges the ink from the nozzles, wherein the ink reservoir is provided. The plate-shaped base member and the long holes forming the ink pressure chamber are formed by etching so as to be arranged at predetermined intervals, and the pressure chamber sheet joined to the base member, and the pressure chamber sheet are joined to the pressure chamber sheet. The piezoelectric element, and the elongated hole of the pressure chamber sheet extends from a bonding side with the piezoelectric element to a bonding side with the base member. It includes a full etching portion for passing, and a non-through half-etched portion having an opening to the non-interference position with the movable portion of the piezoelectric element only on the bonding side of said piezoelectric elementThe full etching portion has one end side etching portion of the long hole communicating with the ink reservoir, and the other end side etching portion of the long hole communicating with the nozzle, and the half etching portion, It is arranged between the one end side etching part and the other end side etching part.It is characterized by that.
[0030]
  According to the ink jet head device according to claim 1, the elongated hole of the pressure chamber sheet is formed by a full etching portion penetrating from a bonding side with the piezoelectric element to a bonding side with the base member, and the piezoelectric element. Since there is a non-penetrating half-etched part provided with an opening up to a non-interference position with the movable part of the piezoelectric element only on the joining side, the width of the long hole and the width of the girder part formed between the long holes Even when the width is narrow, the beam portion is reinforced by the half-etched portion. As a result, the beam portion is not deformed when the pressure chamber sheet is handled. Further, since the half-etched portion is provided at a position where it does not interfere with the movable portion of the piezoelectric element, it does not hinder ink ejection.
[0031]
  The ink jet head apparatus according to claim 2, wherein, in order to solve the problem, in the ink jet head apparatus according to claim 1, the ink reservoir forms the base member at a position corresponding to one end side of the long hole. In addition, an ink flow path that penetrates the base member is formed at a position corresponding to the other end side of the elongated hole, and the nozzle plate on which the nozzle is formed includes the ink flow path and the nozzle. The full hole is formed in the long hole of the pressure chamber sheet so as to communicate with the ink reservoir and the ink flow path of the base member. The half-etched portion is formed at an intermediate portion of the position.
[0032]
  According to the ink jet head device of claim 2, the base member is formed at the position corresponding to the one end side of the long hole and at the position corresponding to the other end side of the long hole. An ink flow path penetrating the base member is formed. Therefore, ink flows from the ink reservoir toward one end of the long hole toward the other end. At the other end, the ink is discharged from the nozzles of the nozzle plate through the ink flow path penetrating the base member. At this time, the long hole of the pressure chamber sheet is formed with the full etching portion at a position where the ink reservoir of the base member and the ink flow path communicate with each other, and the half portion is formed at the middle portion of the communication position. Since the etching part is formed, the girder part formed around the long hole is not deformed during the operation in the pressure chamber sheet joining step or the like.
[0033]
  In order to solve the above problem, in the inkjet head device according to claim 1 or 2, in the inkjet head device according to claim 1 or 2, the thickness of the half-etched portion is 20 to 50 of the thickness of the pressure chamber sheet. It is characterized by being set to%.
[0034]
  According to the ink jet head device of claim 3, since the thickness of the half-etched portion is set to 20% or more of the thickness of the pressure chamber sheet, the half-etched portion has sufficient rigidity, and the girder portion is Reinforce sufficiently. In addition, since the thickness of the half-etched portion is set to 50% or less of the thickness of the pressure chamber sheet, the flow of ink in the long hole is not hindered.
[0035]
  In order to solve the above-described problem, in the inkjet head device according to any one of claims 1 to 3, the length of the half-etched portion in the longitudinal direction of the long hole is It is set to 10% or less of the length of the long hole in the longitudinal direction.
[0036]
  According to the ink jet head device of claim 4, since the length of the half-etched portion in the longitudinal direction of the long hole is set to 10% or less of the length of the long hole in the longitudinal direction, ink discharge Keep the speed within the stable discharge speed range.
[0037]
  In order to solve the above-described problem, a method of manufacturing an inkjet head device according to claim 5 includes a plurality of nozzles that eject ink, ink pressure chambers that are arranged at predetermined intervals so as to communicate with the nozzles, and the ink. A method of manufacturing an ink-jet head device, comprising: an ink reservoir that communicates with each of the pressure chambers, and supplies ink to the ink in the ink pressure chamber by a piezoelectric element, and discharges the ink from the nozzles; A step of forming a plurality of elongated holes as ink pressure chambers in the pressure chamber sheet by etching so as to be arranged at a predetermined interval; a step of forming an ink reservoir in a plate-like base member; and the base member and the pressure A step of bonding the chamber sheet, and a step of bonding the piezoelectric element to the pressure chamber sheet, and forming the elongated hole, Penetrating from the bonding side of the serial piezoelectric element adhering side of said base memberAnd an etching portion at one end of the elongated hole communicating with the ink reservoir and an etching portion at the other end of the elongated hole communicating with the nozzle.An opening is provided only at the joint side between the full-etching portion and the piezoelectric element to the non-interference position with the movable portion of the piezoelectric element.And disposed between the one end side etching portion and the other end side etching portion.And an etching process for forming a non-penetrating half-etched portion.
[0038]
  According to the method of manufacturing an ink jet head device according to claim 5, first, a full etching portion is formed by penetrating the pressure chamber sheet so that the plurality of long holes for the ink pressure chamber are arranged at predetermined intervals. At the same time, a non-penetrating half-etched portion having an opening up to a non-interfering position with the movable portion of the piezoelectric element is formed only on the bonding side with the piezoelectric element. Next, the base member on which the ink reservoir is formed and the pressure chamber sheet are bonded, and the piezoelectric element is bonded to the pressure chamber sheet. In such a manufacturing process, the full hole is formed in the long hole of the pressure chamber sheet at the communication position with the ink reservoir and the ink flow path of the base member. Since the half-etched part is formed in the part, the girder part formed around the long hole is not deformed during work in the pressure chamber sheet joining step or the like.
[0039]
  In order to solve the above-described problem, the method of manufacturing an ink-jet head device according to claim 6 is the method of manufacturing an ink-jet head device according to claim 5, wherein the base member is located at a position corresponding to one end of the elongated hole. A step of forming the ink reservoir, a step of forming an ink flow path penetrating the base member at a position corresponding to the other end side of the elongated hole, and a nozzle plate having the nozzle formed therein. And a step of joining the base member so as to communicate with the nozzle, and the step of forming the elongated hole of the pressure chamber sheet comprises communicating with the ink reservoir and the ink flow path of the base member. A step of forming the full etching portion at a position, and a step of forming the half etching portion at an intermediate portion of the communication position.
[0040]
  According to the method of manufacturing an ink jet head device of the sixth aspect, first, the ink reservoir is formed at a position corresponding to one end side of the long hole in the base member. Next, an ink flow path penetrating the base member is formed at a position corresponding to the other end side of the long hole. Then, the pressure chamber sheet and the piezoelectric element are joined to such a base member, and a nozzle plate on which the nozzle is formed is joined to the base member so that the ink flow path and the nozzle communicate with each other. In the process as described above, the step of forming the elongated hole of the pressure chamber sheet includes the step of forming the full etching portion at a position where the ink reservoir of the base member and the ink flow path communicate with each other. Since the intermediate portion of the communication position includes the step of forming the half-etched portion, the girder formed around the long hole is not deformed during the operation in the pressure chamber sheet joining step or the like.
[0041]
  In order to solve the above-mentioned problem, the method for manufacturing an ink-jet head device according to claim 7 is the method for manufacturing an ink-jet head device according to claim 5 or 6, wherein in the step of forming the half-etched portion, the half-etching is performed. The thickness of the portion is formed to be 20 to 50% of the thickness of the pressure chamber sheet.
[0042]
  According to the method for manufacturing an inkjet head device according to claim 7, in the step of forming the half-etched portion, the half-etched portion is formed to a thickness of 20% or more of the thickness of the pressure chamber sheet. , Having sufficient rigidity, and sufficiently reinforcing the spar. In addition, since the half-etched portion is formed to a thickness of 50% or less of the thickness of the pressure chamber sheet, the flow of ink in the long hole is not hindered.
[0043]
  In order to solve the above-mentioned problem, in the inkjet head device according to any one of claims 5 to 7, in the method for forming the half-etched portion, The length of the half-etched portion in the longitudinal direction of the hole is formed to be 10% or less of the longitudinal length of the long hole.
[0044]
  According to the method of manufacturing an inkjet head device according to claim 8, in the step of forming the half-etched portion, the length of the half-etched portion in the longitudinal direction of the long hole is set to the length in the longitudinal direction of the long hole. Therefore, the ink discharge speed is kept within the stable discharge speed region.
[0045]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0046]
  (First embodiment)
  First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. For comparison with this embodiment, reference is also made to FIG. 13 showing a conventional example.
[0047]
  First, an outline of the inkjet head device of the present embodiment will be described with reference to FIG.
[0048]
  Fig. 2 shows the head of a line type ink jet printer.Main parts showing the configurationIt is a perspective view. Figure2As shown in FIG. 1, the line type ink jet printer head 1 of the present embodiment has a plurality of piezoelectric ink jet heads 2 arranged in parallel on the surface of the first ink flow path plate 3.
[0049]
  The first ink flow path plate 3 is a plate-like member formed of aluminum or magnesium. A heater 4 having a stainless steel pattern sandwiched between polyimide films is attached to the front surface, and a back surface is supplied from an ink tank (not shown). The ink forward path 5 is formed. Further, the first ink flow path plate 3 is formed with a through hole 6 that penetrates from the front surface to the back surface and communicates with the forward path 5, and the ink supplied to the forward path 5 is brought to the front side by the through hole 6. Supplied. Further, the first ink flow path plate 3 is bonded to the second ink flow path plate 7.
[0050]
  The second ink flow path plate 7 is a plate-like member formed of aluminum or magnesium like the first ink flow path plate 3, and a return path 8 for discharging ink to the ink tank is formed on the back surface. Has been.
[0051]
  On the other hand, the piezoelectric inkjet head 2 includes a base plate 10 as a base member, a pressure chamber sheet 12, a nozzle plate 16, and a piezoelectric element 17.
[0052]
  The base plate 10 is a plate-like member formed of aluminum or magnesium, and an ink reservoir 11 is formed on the base plate 10, and the ink reservoir 11 is formed in the through hole 6 formed in the first ink flow path plate 3. Communicated with. The back surface of the base plate 10 is bonded to the first ink flow path plate 3 with an adhesive, and the pressure chamber sheet 12 is also bonded to the front surface with the adhesive.
[0053]
  The pressure chamber sheet 12 is a sheet-like member formed of stainless steel or nickel, and includes a plurality of ink pressure chambers 13 whose upper surfaces are open, partition walls 14 that partition the ink pressure chambers 13, and inks. An ink reservoir communication hole 15 communicating with the pressure chamber 13 and communicating with the ink reservoir 11 of the base plate 10 is formed.
[0054]
  The nozzle plate 16 is a sheet-like member formed of polyimide, and a plurality of nozzles 16a penetrating from the front surface to the back surface are formed. The front end side of the ink pressure chamber 13 opposite to the ink reservoir communication hole 15 side gradually decreases in width, and an opening is formed in the front end surface. The nozzle plate 16 is bonded by an adhesive so that the opening and the position of the nozzle 16a coincide with each other at the tip surface.
[0055]
  The piezoelectric element 17 is a laminated piezoelectric element that is attached so that the upper surface (open surface) of each ink pressure chamber 13 is closed, and is a lead zirconate titanate (PZT) ceramic material having a piezoelectric / electrostrictive effect. A plurality of piezoelectric ceramic layers are laminated, and a pattern 18 of positive and negative electrodes such as silver palladium is formed between the piezoelectric ceramic layers by screen printing.
[0056]
  The electrode pattern 18 is connected to a power supply end (not shown), and the power supply end is connected to the drive IC 21 via the flexible printed circuit board 20. Further, the drive IC 21 is connected via a flexible printed circuit board 20 to a main board equipped with a CPU (not shown). Accordingly, the drive IC 21 is driven in accordance with the drive signal output from the main substrate, and further, the drive voltage is supplied from the drive IC 21 to the electrode pattern 18, whereby the piezoelectric ceramic layer is displaced, and the pressure chamber sheet 12 and The pressure in the ink pressure chamber 13 of the cavity plate formed by the base plate 10 is varied, and ink is ejected from the nozzles 16 a formed on the nozzle plate 16.
[0057]
  This ink ejection operation is simultaneously performed by the respective piezoelectric inkjet heads 2 and the entire line type inkjet printer head configured as described above is swung in the direction of arrow A by a swing mechanism (not shown). Therefore, high-speed printing is performed on the recording paper P line by line.
[0058]
  Next, the manufacturing method and configuration of the piezoelectric inkjet head 2 of the present embodiment as described above will be described in more detail with reference to FIGS. 1, 3, and 4.
[0059]
  1 is an exploded perspective view showing the configuration of the piezoelectric inkjet head 2 of the present embodiment, FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the piezoelectric inkjet head 2 of FIG. 1, and FIG. 4 is the piezoelectric inkjet head 2 of FIG. 3 is a partially broken plan view showing the periphery of a front edge portion of a pressure chamber sheet 12.
[0060]
  The base plate 10 is a plate-like member made of aluminum or magnesium and having a thickness of about 2 mm. First, an ink reservoir 11 is formed on the base plate 10 by cutting. As shown in FIG. 1, the ink reservoir 11 is formed in a shape extending in the longitudinal direction so as to communicate with all the ink pressure chambers 13, and the first ink flow path plate 3 is disposed at both ends in the longitudinal direction. A communication hole 11 a communicating with the through hole 6 is formed.
[0061]
  Next, 50 to 100 pressure chamber sheets 12 made of stainless steel or nickel having a thickness of 100 μm are stacked and subjected to wire electric discharge machining to form a long hole for forming the ink pressure chamber 13 in the pressure chamber. The sheet 12 is penetrated so as to have a predetermined gap with respect to the longitudinal direction of the sheet 12, and the ink reservoir communication hole 15 is penetrated. As shown in FIG. 4, the long hole for forming the ink pressure chamber 13 is formed in a shape whose width becomes narrower toward the tip end side.
[0062]
  And as shown in FIG. 1, it adhere | attaches using the resin adhesive whose glass transition point is 130 to 150 degreeC so that the reference line L of the pressure chamber sheet | seat 12 may correspond with the position of the front-end surface 10a of the baseplate 10. To do.
[0063]
  At this time, the front edge portion 12 a having the width W <b> 1 of the pressure chamber sheet 12 is bonded so as to protrude from the base plate 10. Therefore, the front edge portion 12a is cut by cutting after bonding. As a result, a communication opening 13a having a width W2 is formed at the tip of the elongated hole forming the ink pressure chamber 13, as shown in FIG.
[0064]
  Next, the nozzle 16a is formed on the nozzle sheet 16 made of polyimide by wire electric discharge machining. As shown in FIG. 3, the nozzle 16a is formed such that the diameter on the side to be bonded to the base plate 10 is equal to or slightly smaller than the width W2 of the communication opening 13a of the long hole, and gradually increases toward the front side. It is formed to have a small diameter.
[0065]
  Next, in the nozzle sheet 16 formed as described above, the same resin adhesive is used for the base plate 10 and the pressure chamber sheet 12 so that the nozzle 16a and the communication opening 13a of the long hole are aligned. And glue.
Finally, the piezoelectric ink jet head 2 is completed by bonding the piezoelectric element 17 to the pressure chamber sheet 12 using the same resin adhesive as described above.
In the completed state, the elongated hole is surrounded by the base plate 10 and the piezoelectric element 17 as shown in FIG. Therefore, the ink pressure chamber 13 is formed with the surface of the base plate 10 as the bottom surface, the piezoelectric element 17 as the top surface, and the partition wall 14 that defines the long hole as the side wall. Since the long hole is formed by penetrating the pressure chamber sheet 12 by wire electric discharge machining as described above, the dimensional accuracy in the depth direction of the ink pressure chamber 13 formed by the long hole is determined by the pressure chamber. It is determined only by the dimensional accuracy of the thickness of the sheet 12. Therefore, the ink pressure chamber 13 can be formed with extremely high dimensional accuracy. Also, the dimensional accuracy in the width direction of the ink pressure chamber 13 and the partition wall 14 can be kept extremely high by wire electric discharge machining. As a result, the volume of each ink pressure chamber 13 is uniform without variation. Further, the communication opening 13a that connects the ink pressure chamber 13 and the nozzle 16a is also formed by wire electric discharge machining after the pressure chamber sheet 12 is bonded to the base plate 10 as described above. The tip portion of the long hole is not scattered at the time of bonding to and can be formed with high dimensional accuracy. As a result, the nozzle 16a and the ink pressure chamber 13 can be aligned with high accuracy. As described above, the ink pressure chambers 13 are uniformly formed with high dimensional accuracy, and the ink pressure chambers 13 and the nozzles 16a are aligned with high accuracy, so that each nozzle 16a has a uniform droplet amount and speed. Ink is ejected.
[0066]
  In this embodiment, since the pressure chamber sheet 12 and the base plate 10 are formed of members having substantially the same thermal expansion coefficient, even when hot melt ink is used, the pressure chamber sheet 12 does not warp and the adhesive strength is increased. Does not decrease. As a result, the ink does not leak from the ink pressure chamber 13 to the adjacent ink pressure chamber 13, and good ink discharge is performed.
[0067]
  Furthermore, in this embodiment, the base plate 10 is formed to be sufficiently thick with respect to the pressure chamber sheet 12, so that the volume of the ink reservoir 11 is sufficiently larger than the volume of the ink pressure chamber 13 as shown in FIG. The pressure generated in the direction of the ink reservoir 11 can be reliably absorbed by the ink reservoir 11 and the inflow of ink into the other ink pressure chambers 13 can be reliably prevented. Further, since the base plate 10 is sufficiently thick with respect to the pressure chamber sheet 12, the rigidity thereof is sufficiently high, and the pressure fluctuation generated by the piezoelectric element 17 can be efficiently applied to eject ink.
[0068]
  As described above, the excellent effect of the cavity plate of the present embodiment formed by the pressure chamber sheet 12 and the base plate 10 becomes more apparent when compared with the cavity plate in the conventional inkjet head. FIG. 13 is a perspective view showing a conventional cavity plate 100.
[0069]
  The conventional cavity plate 100 is formed by mixing ceramic powder with a resin or binder, injection molding, and then performing a firing process. Therefore, as shown in FIG. 13, in order to form the ink pressure chamber 101 and the ink reservoir 103 formed in a concave shape, and the partition wall 102 formed in a convex shape, a mold corresponding to each concave and convex shape is used. It needs to be manufactured. However, it has been very expensive and time-consuming to manufacture a mold for forming such a very small gap uneven portion. Further, in order to change the shape of the ink pressure chamber 101, it is necessary to re-create the mold, which increases the cost and cannot respond quickly. Furthermore, since the conventional cavity plate 100 needs to be fired, the ceramic material shrinks during the firing process, and it is very difficult to manage the dimensional accuracy of the ink pressure chamber 101. Conventionally, there is a method of forming an ink pressure chamber by etching the photosensitive glass. However, this method also makes it difficult to control the depth direction of the ink pressure chamber, and increases the dimensional accuracy. It is extremely difficult.
[0070]
  On the other hand, the cavity plate of the present embodiment is configured by adhering the pressure chamber sheet 12 and the base plate 10 as described above, and can be manufactured without using a mold. Can be reduced. In particular, since the pressure chamber sheet 12 can form as many as 50 to 100 sheets at a time as described above, the manufacturing efficiency is remarkably improved and the manufacturing cost per sheet is remarkably reduced. Can do.
[0071]
  Moreover, since it can manufacture without passing through a baking process as mentioned above, it can form with high dimensional accuracy. In particular, since the long hole for forming the ink pressure chamber 13 is formed so as to penetrate the pressure chamber sheet 12, management in the depth direction is unnecessary, and the ink is determined only by the dimensional accuracy of the thickness of the pressure chamber sheet 12. The dimensional accuracy of the pressure chamber 13 can be determined.
[0072]
  In addition, since the long hole is formed by wire electric discharge machining, machining can be performed with very high accuracy, and it is possible to respond quickly even when the shape of the ink pressure chamber 13 needs to be changed.
[0073]
  As described above, the cavity plate according to the present embodiment can exhibit an extremely superior effect compared to the prior art particularly in terms of reduction in manufacturing cost and high dimensional accuracy.
[0074]
  (Second Embodiment)
  Next, a second embodiment of the present invention will be described based on FIGS. 5 and 6 of the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to a common location with 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted.
[0075]
  FIG. 5 is an exploded perspective view showing the configuration of the piezoelectric inkjet head of this embodiment, and FIG. 6 is an enlarged view of the front edge portion 12a of the pressure chamber sheet 12 indicated by a circle B in FIG.
[0076]
  The cavity plate of the present embodiment is also composed of the pressure chamber sheet 12 and the base plate 10, but the nozzle 16a is directly connected to the front edge portion 12a of the pressure chamber sheet 12 in the present embodiment by wire electric discharge machining as shown in FIG. It is formed by. A communication hole (not shown) penetrating the inside of the pressure chamber sheet 12 is formed between the nozzle 16 a and the ink pressure chamber 13, so that the nozzle 16 a and the ink pressure chamber 13 are communicated.
[0077]
  Then, the pressure chamber sheet 12 and the base plate 10 are bonded so that the reference line L of the pressure chamber sheet 12 in which the nozzles 16a are formed in this way matches the position of the front end surface 10a of the base plate 10, and the piezoelectric element 17 and the pressure chamber are bonded. By bonding the sheet 12, the piezoelectric inkjet head 2 of this embodiment is completed. The method for forming the long hole and partition wall 14 for forming the ink pressure chamber 13 and the ink reservoir communication hole 15 and the method for forming the ink reservoir 11 in the base plate 10 are the same as those in the first embodiment. Also, the bonding method of each member is the same as in the first embodiment.
[0078]
  Thus, according to this embodiment, since the nozzle 16a is formed directly on the pressure chamber sheet 12, not only can the cavity plate be manufactured with low cost and high dimensional accuracy as in the first embodiment, but also the ink pressure The alignment accuracy between the chamber 13 and the nozzle 16a can be further improved, and more favorable ink discharge can be performed. In addition, since it is not necessary to bond the nozzle plate with an adhesive, problems such as clogging due to the adhesive do not occur.
[0079]
  In each of the above-described embodiments, the case where processing is performed using wire electric discharge processing has been described. However, the present invention is not limited to this, and press processing or etching processing may also be used. . Even when these processes are performed, the long hole for forming the ink pressure chamber 13 is formed through the pressure chamber sheet 12, so that the dimensional accuracy of the ink pressure chamber 13 can be improved regardless of the processing accuracy. it can.
[0080]
  (Third embodiment)
  Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to a common location with 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted.
[0081]
  FIG. 7A is a perspective view showing the piezoelectric inkjet head 2 as the inkjet head device of the present embodiment in an exploded manner. As shown in FIG. 7A, in the present embodiment, only the long hole for the ink pressure chamber 13 of the pressure chamber sheet 12 is formed by penetrating the front and back surfaces of the pressure chamber sheet 12. The communication opening 12c that allows the long hole and the nozzle 16a of the nozzle sheet 16 to communicate with each other is formed without penetrating the front and back surfaces of the pressure chamber sheet 12.
[0082]
  That is, as shown in FIG. 7B, which is an enlarged view of the circled portion C shown in FIG. 7A, an adhesive surface of the pressure chamber sheet 12 to the piezoelectric element 17 is formed above the communication opening 12c. On the side, an upper wall portion 12b having a length L2 and a thickness W4 is formed.
[0083]
  Here, the formation method of the pressure chamber sheet | seat 12 of this embodiment which has such a communication opening part 12c is demonstrated based on FIG. 8 (A)-(E). In the present embodiment, the long hole and the communication opening 12c of the pressure chamber sheet 12 are formed by etching without using wire electric discharge machining and wire machining.
[0084]
  First, as shown in FIG. 8A, a sheet-like member 30 formed of stainless steel or nickel is prepared according to the size of the pressure chamber sheet 12, and a photoresist 31 is formed on the front and back surfaces of the sheet-like member 30. Apply evenly.
[0085]
  Next, as shown in FIG. 8B, masks 32 are set on the front side and the back side of the sheet-like member 30 coated with the photoresist 31, and the lights 33 are inserted from the front side and the back side of the sheet-like member 30 by the lights 33. Use to irradiate light. As shown in FIG. 8B, the mask 32 used here is composed of a non-transmissive portion 32a and a transmissive portion 32b, and corresponds to a long hole at a position corresponding to the long hole shown in FIG. A non-transmissive portion 32a having a shape is formed, and a transmissive portion 32b is formed around them. The mask 32 on the front side is provided with a transmission part 32b on both the front end side, which is the bonding side of the nozzle plate 16, and the rear end side on the opposite side. On the other hand, the mask 32 on the back side is provided with a transmission part 32b only on the rear end side.
[0086]
  Next, when the sheet-like member 30 that has undergone the irradiation process as described above is immersed in a developer, the unexposed photoresist 31 is removed as shown in FIG. 8C. That is, on the front side, the photoresist 31 remains at both ends of the front end portion and the rear end portion, but on the back side, the photoresist 31 remains only at the rear end portion.
[0087]
  Next, as shown in FIG. 8D, an etching solution is sprayed on the entire sheet-like member 30 that has undergone the development process as described above from the nozzle 35 of the spray 34. When the etching solution is sprayed, the portion of the metal without the photoresist 31 is corroded. That is, as shown in FIG. 8D, the long hole portion is fully etched and the sheet-like member 30 is penetrated. On the other hand, since the photoresist 31 remains on the front side of the portion where the communication opening 12c is formed, the etching liquid is not sprayed from the front side, and the etching liquid is sprayed only from the back side. Therefore, this portion is half-etched, and the upper wall portion 12b is formed as shown in FIG.
[0088]
  Next, a method for manufacturing the piezoelectric inkjet head 2 in the present embodiment using the pressure chamber sheet 12 formed as described above will be described.
[0089]
  First, the pressure chamber sheet 12 formed as described above is bonded onto the base plate 10. In this bonding step, as shown in FIG. 9A, an adhesive displacement of about W6 is usually generated with respect to the end surface of the base plate 10.
[0090]
  Next, the piezoelectric element 17 is bonded onto the pressure chamber sheet 12. In this bonding step, bonding is performed with an interval W5 intentionally as shown in FIG. In the present embodiment, since the upper wall portion 12b described above is formed at the front end portion of the pressure chamber sheet 12, the bonding surface of the piezoelectric element 17 can be formed on the upper wall portion 12b. Bonding with the interval W5 is possible.
[0091]
  Next, the end surface of the base plate 10 and the end surface of the pressure chamber sheet 12 are polished in order to eliminate the level difference on the bonding surface of the nozzle plate 16 due to the bonding displacement. In this polishing step, the end surfaces of these two members are polished, but since the base plate 10 and the pressure chamber sheet 12 are formed of the same metal material, uniform polishing is possible. As shown in FIG. 9B, an adhesive surface H without a step is obtained. In particular, in the present embodiment, since the above-described upper wall portion 12b is formed at the front end portion of the pressure chamber sheet 12, the piezoelectric element 17 can be bonded onto the upper wall portion 12b, and the upper wall portion An interval W5 can be provided for the end face of 12b. As a result, in the polishing step, it is not necessary to polish the piezoelectric element 17 formed of a material different from that of the base plate 10 and the pressure chamber sheet 12 together with the base plate 10 and the pressure chamber sheet 12, so that the above uniform polishing can be performed. Is possible.
[0092]
  Next, after the polishing process as described above, the nozzle plate 16 is bonded to the bonding surface H without a step as shown in FIG. 9C, and the piezoelectric inkjet head 2 is completed.
[0093]
  As described above, according to the present embodiment, the communication opening 12cIs formed as a half-etched portion, and the upper wall portion 12b is left on the adhesive surface side of the pressure chamber sheet 12 with the piezoelectric element 17, so that the piezoelectric element 17 is bonded to the upper wall portion 12b to attach the piezoelectric element 17 to the pressure chamber. The sheet 12 and the nozzle plate 16 of the base plate 10 can be separated from the bonding end surface. As a result, even if the bonding displacement between the pressure chamber sheet 12 and the base plate 10 occurs in the normal bonding operation process, only the end surfaces of the pressure chamber sheet 12 and the base plate 10 formed of the same metal material need to be polished. The end surface of the nozzle plate 16 can be uniformly polished.
[0094]
  Further, the presence of the upper wall portion 12b reinforces the girder portion around the long hole of the pressure chamber sheet 12, and the polishing step is performed even when the width of the girder or the pitch of the long hole width becomes narrow. In this case, no deformation of the girder occurs.
[0095]
  Accordingly, the polishing step is performed well, and the nozzle plate 16 can be adhered to the well polished end face without any gap, so that ink leakage can be reliably prevented.
[0096]
  Further, since the communication opening 12c formed as a half-etched portion is sufficiently large below the upper wall portion 12b, it is good from the long hole formed as a full-etched portion to the nozzle 16a. Does not obstruct the ink flow.
[0097]
  (Fourth embodiment)
  Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10 to 12 of the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to a common location with 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted.
[0098]
  As shown in FIGS. 10A and 10B, the piezoelectric ink jet head 2 of the present embodiment employs a form in which the nozzle plate 16 is bonded to the bottom surface side of the base plate 10.
[0099]
  Further, in the present embodiment, the long hole for the ink pressure chamber 13 of the pressure chamber sheet 12 is not formed by completely penetrating the front and back surfaces of the pressure chamber sheet 12, but FIG. As shown in (B), a rib 12d is formed at substantially the central portion inside the long hole.
[0100]
  Here, the formation method of the pressure chamber sheet | seat 12 of this embodiment which has such a rib 12d is demonstrated based on FIG. 11 (A)-(E). In the present embodiment, the long holes and the ribs 12d of the pressure chamber sheet 12 are formed by etching without using wire electric discharge machining and wire machining.
[0101]
  First, as shown in FIG. 11A, a sheet-like member 30 formed of stainless steel or nickel is prepared in accordance with the size of the pressure chamber sheet 12, and a photoresist 31 is formed on the front and back surfaces of the sheet-like member 30. Apply evenly.
[0102]
  Next, as shown in FIG. 11B, masks 32 are set on the front side and the back side of the sheet-like member 30 coated with the photoresist 31, and the lights 33 are inserted from the front side and the back side of the sheet-like member 30 by the lights 33. To perform exposure. As shown in FIG. 11B, the mask 32 used here is composed of a non-transmissive portion 32a and a transmissive portion 32b, and corresponds to a long hole at a position corresponding to the long hole shown in FIG. A non-transmissive portion 32a having a shape is formed, and a transmissive portion 32b is formed around them. The mask 32 on the front side is provided with a transmission part 32b on both the front end side, which is the bonding side of the nozzle plate 16, and the rear end side on the opposite side. On the other hand, in addition to the front end side and the rear end side, the mask 32 on the back side is provided with a transmission portion 32b having a size corresponding to the rib 12c at a position corresponding to the rib 12c.
[0103]
  Next, when the sheet-like member 30 that has undergone the above exposure process is immersed in a developer, the unexposed photoresist 31 is removed as shown in FIG. That is, on the front side, the photoresist 31 remains at both ends of the front end portion and the rear end portion, but on the back side, in addition to these, the photoresist 31 remains at a position corresponding to the rib 12d.
[0104]
  Next, as shown in FIG. 11D, an etching solution is sprayed on the entire sheet-like member 30 that has undergone the development process as described above from the nozzle 35 of the spray 34. When the etching solution is sprayed, the portion of the metal without the photoresist 31 is corroded. That is, as shown in FIG. 11D, the long hole portion is fully etched and the sheet-like member 30 is penetrated. However, since the photoresist 31 remains on the back side of the portion where the rib 12c is formed, the etchant is not sprayed from the back side, but the etchant is sprayed only from the front side. Therefore, this portion is half-etched, and ribs 12d are formed as shown in FIG.
[0105]
  Next, a method for manufacturing the piezoelectric inkjet head 2 in the present embodiment using the pressure chamber sheet 12 formed as described above will be described.
[0106]
  First, as shown in FIG. 10A, the pressure chamber sheet 12 formed as described above is bonded onto the base plate 10. Next, the piezoelectric element 17 is bonded onto the pressure chamber sheet 12. Next, the nozzle plate 16 is bonded to the back surface of the base plate 10 to complete the piezoelectric inkjet head 2.
[0107]
  The pressure chamber sheet 12 in the piezoelectric ink jet head 2 of the present embodiment as described above has a large number of narrow holes having a narrow width as full-etched portions. A narrow width girder is formed. Therefore, the girder portion tends to be easily deformed during the bonding operation of the pressure chamber sheet 12 or the processing operation of the pressure chamber sheet 12. However, in the present embodiment, as described above, the rib 12d as the half-etched portion is formed inside the elongated hole, and each girder is reinforced by the rib 12d. Will not be deformed.
[0108]
  Moreover, since the rib 12d is formed as a half-etched portion, a sufficient ink flow path is secured around the rib 12d, so that the good flow of ink in the long hole is not hindered.
[0109]
  In order to investigate the relationship between the height and length of the rib 12d and the ink flow, the present inventors have made a ratio of the height W8 of the rib 12d to the depth W7 of the long hole shown in FIG. Various experiments were performed to measure the magnitude of the resistance of the ink flow path by changing the length of the rib 12d with respect to the length W9 of the long hole. The result of the experiment is shown in FIG.
[0110]
  In FIG. 12, the vertical axis represents the ink ejection speed (m / sec), and the horizontal axis represents the depth of the long hole, that is, the ratio (%) of the height W8 of the rib 12d to the thickness W7 of the pressure chamber sheet 12. Show. Further, a case where the length of the long hole, that is, the ratio (%) of the length W10 of the rib 12d to the flow path length W9 is 5% is indicated by a black dot, and the ratio (%) of the length W10 of the rib 12d to the flow path length W9 ) Is 10%, indicated by a white dot.
[0111]
  As can be seen from FIG. 12, when the ratio of the length W10 of the rib 12d to the flow path length W9 is 10%, the ratio of the height W8 of the rib 12d to the thickness W7 of the pressure chamber sheet 12 is 50%. When exceeding, it turns out that discharge speed falls below the range of 6-7.5 (m / sec) which is a stable discharge area | region, and flow-path resistance becomes large.
[0112]
  Further, when the ratio of the height W8 of the rib 12d to the thickness W7 of the pressure chamber sheet 12 is less than 20%, the ratio of the length W10 of the rib 12d to the flow path length W9 is 5% or 10%. Although the discharge speed is within the stable discharge region, it has been found that the rigidity of the rib 12d is lowered and the function of the beam portion as a reinforcing member is lowered.
[0113]
  From the above experimental results, in this embodiment, the depth of the long hole, that is, the ratio of the height W8 of the rib 12d to the thickness W7 of the pressure chamber sheet 12 is 20% to 50%, the length of the long hole, That is, the ratio of the length W10 of the rib 12d to the flow path length W9 was set to 10% or less.
[0114]
  As described above, according to the present embodiment, the rib 12d having a predetermined length and height is formed as a half-etched portion inside the long hole, and the girder portion of the pressure chamber sheet 12 is reinforced. Ensures the deformation of the girder part when bonding or processing the chamber sheet 12InCan be prevented.
[0115]
  Further, as described above, since the length and height of the rib 12d are set to values that do not hinder the flow of ink, stable ink ejection can be realized.
[0116]
  In the present embodiment, as an example, the case where the nozzle plate 16 is bonded to the bottom surface side of the base plate 10 has been described. However, the present invention is not limited to this, as in the third embodiment. The present invention can also be applied to a piezoelectric inkjet head in which the nozzle plate 16 is set on the side end face sides of the base plate 10 and the pressure chamber sheet 12. In this case, what is necessary is just to provide both the upper wall part 12b demonstrated in 3rd Embodiment, and the rib 12d of this embodiment.
[0117]
  As described above, the cavity plate of the ink jet head device according to the embodiment includes the plurality of nozzles that eject ink, the ink pressure chambers arranged at predetermined intervals so as to communicate with the nozzles, and the ink pressure chambers. An ink reservoir that communicates with each of the ink reservoirs and supplies ink to the ink in the ink pressure chamber by a piezoelectric element, and discharges the ink from the nozzles. And a pressure chamber sheet that is formed so as to penetrate through the long holes forming the ink pressure chambers at predetermined intervals and is joined to the base member. To do.
  According to the cavity plate of the ink jet head device of the embodiment, since the pressure chamber sheet is bonded to the base member, the pressure chamber sheet is arranged at a predetermined interval on the pressure chamber sheet and is formed so as to penetrate the pressure chamber sheet. The long hole forms an ink pressure chamber having a bonding surface of the base member as a bottom surface and a pressure chamber sheet around the long hole as a side wall. Therefore, the dimensional accuracy in the depth direction of the ink pressure chamber is determined only by the dimensional accuracy of the thickness of the pressure chamber sheet without depending on the processing accuracy of the long hole, and is extremely high. In addition, for the formation of such a long hole, for example, electrical discharge machining, etching, or press working may be used, and it is not necessary to perform a firing process. The dimensional accuracy of the gap between the ink pressure chambers is also higher than when shrinkage due to firing occurs. Therefore, the dimensional accuracy of the volume of each ink pressure chamber arranged at a predetermined interval is extremely higher than that of the conventional one, and uniform ink ejection without variation is performed. Moreover, when manufacturing the cavity plate of the present invention, it is not necessary to manufacture a mold, so that not only the manufacturing cost is greatly reduced, but also a quick response to a change in the shape of the ink pressure chamber is possible. is there.
  Therefore, according to the cavity plate of the ink jet head device of the above embodiment, the ink reservoir is provided in the plate-like base member, and the long holes for forming the ink pressure chamber are arranged at predetermined intervals so as to penetrate the pressure chamber sheet. Since the pressure chamber sheet is joined to the base member, a cavity plate with high dimensional accuracy of the ink pressure chamber can be obtained while reducing the cost, and uniform ink discharge without variation can be performed. In addition, since it is not necessary to manufacture a mold, not only the manufacturing cost can be greatly reduced, but also a change in the shape of the ink pressure chamber can be quickly handled.
[0118]
  In the cavity plate of the inkjet head device according to the embodiment, the end surface of the front edge portion of the pressure chamber sheet is used as a joint surface with the nozzle sheet on which the nozzle is formed, and the pressure plate is on the front edge side of the pressure chamber sheet. An opening penetrating to the end face of the front edge is formed at the tip of the long hole.
  According to the cavity plate of the ink jet head device of the embodiment, the nozzle sheet on which the nozzle is formed is joined to the end surface of the front edge portion of the pressure chamber sheet, and the front end portion of the elongated hole on the front edge portion side. Since the formed opening penetrates to the end surface of the front edge portion, the ink pressure chamber formed by the elongated hole communicates with the nozzle, and the ink subjected to pressure fluctuation in the ink pressure chamber is It is discharged from the nozzle. As described above, even when the cavity plate is constituted by the base member and the pressure chamber sheet, the ink pressure chamber and the nozzle can be communicated easily and reliably.
  Therefore, according to the cavity plate of the inkjet head device of the embodiment, the end surface of the front edge portion of the pressure chamber sheet is used as a joint surface with the nozzle sheet on which the nozzle is formed, and the front edge portion of the pressure chamber sheet Since the opening penetrating to the end face of the front edge is formed at the tip of the long hole on the side, the ink pressure chamber and the nozzle can be easily communicated even when the cavity plate is formed from the base member and the pressure chamber sheet. And it can be performed reliably.
[0119]
  In the cavity plate of the ink jet head device of the embodiment, the nozzle is formed on the end surface of the front edge portion of the pressure chamber sheet, and the long hole and the nozzle are formed on the front edge portion of the pressure chamber sheet. And a communication hole is formed.
  According to the cavity plate of the inkjet head device of the embodiment, a nozzle having a smaller diameter than the thickness of the pressure chamber sheet is formed on the end face of the front edge portion of the pressure chamber sheet. The pressure chamber sheet communicates with a communication hole formed so as to penetrate the inside of the front edge portion. Therefore, the ink that has been subjected to pressure fluctuation in the ink pressure chamber is ejected from the nozzle. As described above, even when the cavity plate is constituted by the base member and the pressure chamber sheet, the ink pressure chamber and the nozzle can be communicated easily and reliably.
  Therefore, according to the cavity plate of the inkjet head device of the embodiment, the nozzle is formed on the end surface of the front edge portion of the pressure chamber sheet, and the long hole and the nozzle are formed on the front edge portion of the pressure chamber sheet. As a result, the ink pressure chamber and the nozzle can be communicated easily and reliably even when the cavity plate is constituted by the base member and the pressure chamber sheet.
[0120]
  The cavity plate of the inkjet head device according to the embodiment is characterized in that the pressure chamber sheet and the base member have substantially the same coefficient of thermal expansion.
  According to the cavity plate of the ink jet head device of the above embodiment, since the thermal expansion coefficient of the pressure chamber sheet and the base member is approximately the same, even when a hot-melt ink adhesive that melts at a predetermined high temperature is used, the pressure chamber The sheet is not warped and the adhesive strength is not reduced. As a result, pressure does not leak from the ink pressure chamber, and good ink discharge is performed.
  Therefore, according to the cavity plate of the ink jet head device of the above embodiment, the thermal expansion coefficient of the pressure chamber sheet and the base member is set to approximately the same, so that a hot melt type ink adhesive that melts at a predetermined high temperature is used. Even when it is used, the pressure chamber sheet is not warped, and a decrease in adhesive strength can be prevented. As a result, pressure does not leak from the ink pressure chamber, and good ink discharge can be performed.
[0121]
  In the cavity plate of the inkjet head device according to the embodiment, the base member is formed to be sufficiently thicker than the pressure chamber sheet.
  According to the cavity plate of the ink jet head device of the above embodiment, the base member is formed to be sufficiently thicker than the pressure chamber sheet, so that the volume of the ink reservoir can be made sufficiently larger than the ink pressure chamber. Of the pressure applied to the ink in the ink pressure chamber, the pressure acting in the direction of the ink reservoir is reliably absorbed by the ink reservoir, and crosstalk to other ink pressure chambers is reduced. In addition, since the base member is formed to be sufficiently thicker than the pressure chamber sheet, its rigidity is increased, and the pressure acts effectively for ink ejection without being deformed by the pressure generated in the ink pressure chamber. Let
  Therefore, according to the cavity plate of the ink jet head device of the embodiment, since the base member is formed to be sufficiently thick compared to the pressure chamber sheet, the volume of the ink reservoir is made sufficiently larger than the ink pressure chamber. Thus, the pressure acting in the direction of the ink reservoir can be reliably absorbed by the ink reservoir, and crosstalk to other ink pressure chambers can be reduced. In addition, since the base member is formed to be sufficiently thicker than the pressure chamber sheet, its rigidity is increased, and the pressure acts effectively for ink ejection without being deformed by the pressure generated in the ink pressure chamber. Can be made.
[0122]
  The method of manufacturing the cavity plate of the ink jet head device according to the embodiment includes a plurality of nozzles for ejecting ink, ink pressure chambers arranged at predetermined intervals so as to communicate with the nozzles, and communication with each of the ink pressure chambers. An ink reservoir for supplying ink, and a method of manufacturing a cavity plate of an ink jet head device that discharges the ink from the nozzle by applying a pressure variation to the ink in the ink pressure chamber by a piezoelectric element. A step of penetrating through the pressure chamber sheet a plurality of long holes forming a predetermined interval, a step of forming an ink reservoir in a plate-like base member, and joining the base member and the pressure chamber sheet And a step of forming a communication hole with the nozzle in the ink pressure chamber.
  According to the method for manufacturing the cavity plate of the inkjet head device of the embodiment, for example, electric discharge machining, etching machining, or press machining is performed in order to allow the plurality of long holes to penetrate the pressure chamber sheet so as to have a predetermined interval. Etc. can be used, and a manufacturing cost is reduced because a mold is not required. Further, as compared with the case where a mold is used, it is possible to quickly cope with a change in the shape of the ink pressure chamber. Furthermore, since the pressure chamber sheet is a sheet-like member, a plurality of sheet-like members can be stacked to perform various processes as described above, improving the production efficiency and reducing the production cost per sheet. Reduce. Further, by joining the pressure chamber sheet to the base member, the elongated holes formed in the pressure chamber sheet at predetermined intervals and penetrating through the pressure chamber sheet are formed on the bottom surface of the bonding surface of the base member. Thus, an ink pressure chamber having a pressure chamber sheet around the elongated hole as a side wall is formed. Therefore, the dimensional accuracy in the depth direction of the ink pressure chamber is determined only by the dimensional accuracy of the thickness of the pressure chamber sheet without depending on the processing accuracy of the long hole, and is extremely high. In addition, since a long hole can be formed by various processes as described above, there is no need to perform a baking process, and the dimensional accuracy in the width direction of the ink pressure chamber and the dimensional accuracy of the gap between the adjacent ink pressure chambers are as follows. It becomes higher than the case where shrinkage occurs due to firing. Accordingly, the dimensional accuracy of the volume of each ink pressure chamber arranged at a predetermined interval is extremely high as compared with the conventional case. Further, since the communication hole between the ink pressure chamber and the nozzle is formed, uniform ink discharge without variation is performed from each nozzle. In addition, you may perform any of the formation process of the long hole with respect to a pressure chamber sheet | seat, the formation process of a communicating hole, and the joining process of a pressure chamber sheet | seat and a base member previously. For example, as a first method, after forming a long hole in the pressure chamber sheet, the pressure chamber sheet is joined to the base member, and then a communication hole is formed. As a second method, after the long hole and the communication hole are formed in the pressure chamber sheet, the pressure chamber sheet is joined to the base member. As a third method, after joining the pressure chamber sheet to the base member, a long hole and a communication hole are formed in the pressure chamber sheet.
  Therefore, according to the method for manufacturing the cavity plate of the ink jet head device of the above embodiment, the plurality of long holes forming the ink pressure chamber are penetrated through the pressure chamber sheet so as to have a predetermined distance from each other, thereby The cavity plate is manufactured by forming an ink reservoir, joining the base member and the pressure chamber sheet, and forming a communication hole with the nozzle in the ink pressure chamber, so that it is not necessary to use a mold. Cost can be reduced. In addition, it is possible to quickly cope with a change in the shape of the ink pressure chamber as compared with the case where a mold is used. Furthermore, since the pressure chamber sheet is a sheet-like member, a plurality of sheet-like members can be stacked to perform various processes as described above, improving the production efficiency and reducing the production cost per sheet. Can be reduced. In addition, since the dimensional accuracy in the depth direction of the ink pressure chamber is determined only by the dimensional accuracy of the thickness of the pressure chamber sheet without depending on the processing accuracy of the long hole, it becomes extremely high and is arranged at predetermined intervals. The dimensional accuracy of the volume of each ink pressure chamber can be made extremely higher than before. As a result, uniform ink ejection without variation can be performed from each nozzle.
[0123]
  In the method of manufacturing the cavity plate of the ink jet head device according to the embodiment, the step of forming the communication hole with the nozzle in the ink pressure chamber includes the step of bonding the pressure chamber sheet to the base member. It is a step of cutting a front edge portion of the pressure chamber sheet including the tip portion.
  According to the method for manufacturing the cavity plate of the inkjet head device of the embodiment, when the long hole is formed in the pressure chamber sheet, the communication hole is not formed, and a plurality of the holes are arranged so as to be arranged at the predetermined interval. Even if the long hole is formed, the front edge portion of the pressure chamber sheet is connected in a sheet shape. Accordingly, the pressure chamber sheet can be easily joined to the base member. Then, by cutting the front edge portion of the pressure chamber sheet including the front end portion of the ink pressure chamber after this joining, the communication hole between the ink pressure chamber and the nozzle can be accurately formed without causing the displacement of the ink pressure chamber. It is formed. Therefore, the ink pressure chamber and the nozzle communicate with each other without any deviation, and good ink discharge is performed.
  Therefore, according to the method for manufacturing the cavity plate of the ink jet head device of the embodiment, after joining the pressure chamber sheet to the base member, the front edge of the pressure chamber sheet including the tip portion of the ink pressure chamber Since the communication hole with the nozzle is formed in the ink pressure chamber by cutting the portion, the pressure chamber sheet can be easily joined to the base member and the ink pressure chamber is displaced. As a result, the communication hole between the ink pressure chamber and the nozzle can be formed with high accuracy, so that the ink pressure chamber and the nozzle can be communicated with each other without deviation, and good ink discharge can be performed.
[0124]
  In the method of manufacturing the cavity plate of the ink jet head device according to the embodiment, instead of the step of forming the communication hole with the nozzle in the ink pressure chamber, the communication that communicates with the ink pressure chamber from the front end surface of the pressure chamber sheet. The method further includes the step of directly forming the nozzle in the pressure chamber sheet by providing a hole.
  According to the method for manufacturing the cavity plate of the ink jet head device of the above embodiment, the nozzle is directly formed in the pressure chamber sheet by providing the communication hole that communicates from the front end surface of the pressure chamber sheet to the ink pressure chamber. The alignment accuracy between the chamber and the nozzle is further improved.
  Therefore, according to the method for manufacturing the cavity plate of the ink jet head device of the above embodiment, the nozzle is directly formed in the pressure chamber sheet by providing the communication hole communicating with the ink pressure chamber from the front end surface of the pressure chamber sheet. The alignment accuracy between the ink pressure chamber and the nozzle can be further improved. In addition, since it is not necessary to bond the nozzle plate, the base member, and the pressure chamber sheet using an adhesive, it is possible to reliably prevent nozzle clogging due to the protruding adhesive.
[0125]
  The inkjet head device according to the embodiment includes a plurality of nozzles that eject ink, ink pressure chambers arranged at predetermined intervals so as to communicate with the nozzles, and ink that supplies ink to each of the ink pressure chambers. An ink jet head device that discharges the ink from the nozzle by applying pressure fluctuation to the ink in the ink pressure chamber by a piezoelectric element, and a plate-like base member provided with the ink reservoir; A pressure chamber sheet that is formed by full etching so that the long holes that form the ink pressure chamber are arranged at predetermined intervals, and that is bonded to the base member; the piezoelectric element that is bonded to the pressure chamber sheet; and A nozzle sheet formed with a nozzle and joined to an end surface of the base member and the pressure chamber sheet. An ink flow path for communicating the ink pressure chamber and the nozzle is formed by half etching so as to have an opening on the base member side at the front edge portion of the pressure chamber sheet on the joining side to the base member. A predetermined gap is provided between the piezoelectric element and the nozzle sheet.
  According to the ink jet head device of the embodiment, an ink flow path that allows the ink pressure chamber and the nozzle to communicate with each other is provided at the front edge portion of the pressure chamber sheet on the joining side with the nozzle sheet. Therefore, a bonding region of the piezoelectric element is formed at the front edge portion on the bonding side with the piezoelectric element. Then, since the piezoelectric element is bonded to the pressure chamber sheet so as to provide a predetermined gap between the piezoelectric element and the nozzle sheet using this bonding region, it is used as a bonding surface with the nozzle sheet. This is only the end face of the base member and the end face of the pressure chamber sheet. As a result, even when a step is generated on the joint surface with the nozzle sheet, it is not necessary to simultaneously polish the piezoelectric element formed by different members, the base member, and the pressure chamber sheet, and uniform polishing is performed. It will be. Accordingly, since the nozzle sheet is bonded to the uniformly polished bonding surface, ink leakage is reliably prevented.
  Therefore, according to the ink jet head device of the embodiment, the ink flow path for communicating the ink pressure chamber and the nozzle is provided at the front edge portion of the pressure chamber sheet on the joining side with the nozzle sheet. Since it is formed by half etching so as to have an opening on the member side, a bonding region of the piezoelectric element can be formed on the front edge portion on the bonding side with the piezoelectric element. Then, since the piezoelectric element is bonded to the pressure chamber sheet so as to provide a predetermined gap between the piezoelectric element and the nozzle sheet using this bonding region, it is used as a bonding surface with the nozzle sheet. Only the end face of the base member and the end face of the pressure chamber sheet can be used, and even when a step occurs on the joint surface with the nozzle sheet, the piezoelectric element, the base member and the pressure chamber formed by different members are used. The need to polish the sheet at the same time can be eliminated. As a result, the bonding surface can be uniformly polished, and the nozzle sheet is bonded to the uniformly polished bonding surface, so that ink leakage can be reliably prevented. In addition, since the ink flow path that connects the ink pressure chamber and the nozzle is formed by half-etching, it is possible to achieve good ink ejection without hindering the flow of ink.
[0126]
  The inkjet head device according to the embodiment is characterized in that the pressure chamber sheet and the base member are formed of the same metal material.
  According to the inkjet head device of the embodiment, since the pressure chamber sheet and the base member are formed of the same metal material, the same metal material can be used even when a step occurs on the joint surface with the nozzle sheet. Since the base member and the pressure chamber sheet formed in (1) may be polished, a more uniform polishing is performed. Accordingly, since the nozzle sheet is bonded to the uniformly polished bonding surface, ink leakage can be prevented more reliably.
  Therefore, according to the inkjet head device of the embodiment, since the pressure chamber sheet and the base member are formed of the same metal material, even if a step occurs on the joint surface with the nozzle sheet, the same Since it is only necessary to polish the base member and the pressure chamber sheet formed of a metal material, more uniform polishing can be performed. Accordingly, since the nozzle sheet is bonded to the uniformly polished bonding surface, ink leakage can be prevented more reliably.
[0127]
  The method of manufacturing an ink jet head device according to the embodiment includes a plurality of nozzles that eject ink, ink pressure chambers arranged at predetermined intervals so as to communicate with the nozzles, and ink that communicates with each of the ink pressure chambers. A method of manufacturing an ink-jet head device, comprising: an ink reservoir to be supplied; and applying pressure fluctuations to ink in the ink pressure chamber by a piezoelectric element to eject the ink from the nozzle. The ink pressure chamber at the front edge portion of the pressure chamber sheet on the joining side of the full etching portion that penetrates the pressure chamber sheet so that the long holes are arranged at predetermined intervals and the nozzle plate on which the nozzle is formed And a half-etching portion that is provided by opening an ink flow path that connects the nozzle and the nozzle to the base member side. An etching step, a step of forming an ink reservoir in a plate-like base member, a step of joining the base member and the pressure chamber sheet, and an end surface of the piezoelectric element as an end surface of the front edge portion of the pressure chamber sheet Retreating more toward the pressure sheet side and joining the piezoelectric element to the pressure chamber sheet; and polishing to align the end face of the front edge portion of the pressure chamber sheet with the end face of the base member; And a step of joining the nozzle plate to end surfaces of the base member and the pressure chamber sheet.
  According to the method of manufacturing the ink jet head device of the above embodiment, first, a full etching part is formed by penetrating a pressure chamber sheet so that a plurality of long holes for ink pressure chambers are arranged at predetermined intervals. In addition, at the front edge portion of the pressure chamber sheet on the joint side with the nozzle plate on which the nozzles are formed, an ink flow path that connects the ink pressure chamber and the nozzle is provided with an opening on the base member side. A half-etched portion is formed in Next, the plate-like base member in which the ink reservoir is formed and the pressure chamber sheet are joined, and the end face of the piezoelectric element is moved back to the pressure sheet side from the end face of the front edge portion of the pressure chamber sheet. The piezoelectric element is bonded to the pressure chamber sheet. Such bonding is possible because the half-etched portion has an opening only on the bonding side with the base member, and a bonding surface is formed on the bonding side with the piezoelectric element. Next, it grind | polishes so that the end surface of the said front edge part of the said pressure chamber sheet | seat and the end surface of the said base member may be aligned. At this time, even when a step is generated on these end faces, it is not necessary to polish the piezoelectric element, the base member, and the pressure chamber sheet formed of different members at the same time, so that uniform polishing is performed. Therefore, when the nozzle plate is bonded to the end surfaces of the base member and the pressure chamber sheet, the bonding surface is uniformly polished as described above, so that no gap is formed at the bonded portion, and the ink Make sure to prevent leaks.
  Therefore, according to the method of manufacturing the ink jet head device of the embodiment, the pressure chamber sheet is penetrated to form a full etching portion in which a plurality of long holes for the ink pressure chamber are arranged at predetermined intervals, and the nozzle is At the front edge portion of the pressure chamber sheet on the joining side with the formed nozzle plate, a half-etching portion is provided that opens an ink flow path that connects the ink pressure chamber and the nozzle to the base member side. Therefore, when the piezoelectric element is joined to the pressure chamber sheet, the end face of the piezoelectric element can be retracted to the pressure sheet side from the end face of the front edge portion of the pressure chamber sheet. Therefore, when polishing so that the end surface of the front edge portion of the pressure chamber sheet and the end surface of the base member are aligned, piezoelectric elements formed of members different from each other even if a step is generated on these end surfaces. Since it is not necessary to polish the base member and the pressure chamber sheet at the same time, uniform polishing can be performed. Further, when the nozzle plate is bonded to the end surfaces of the base member and the pressure chamber sheet, the bonding surface is uniformly polished as described above, so that ink leakage can be reliably prevented. it can.
[0128]
【The invention's effect】
  According to the ink jet head device according to claim 1, the elongated hole of the pressure chamber sheet is formed by a full etching portion penetrating from a bonding side with the piezoelectric element to a bonding side with the base member, and the piezoelectric element. Open to the non-interference position with the movable part of the piezoelectric element only on the joining sideTheSince the provided half-etched portion is provided, even when the width of the long hole and the width of the girder formed between the long holes are narrow, the girder can be reinforced by the half-etched portion. As a result, it is possible to reliably prevent deformation of the beam portion during handling of the pressure chamber sheet. Furthermore, since the half-etching portion is provided at a position where the half-etching portion does not interfere with the movable portion of the piezoelectric element, it is possible to realize stable ink ejection without hindering ink ejection.
[0129]
  According to the ink jet head device of claim 2, the base member is formed at the position corresponding to the one end side of the long hole and at the position corresponding to the other end side of the long hole. An ink flow path penetrating the base member is formed. Therefore, the ink flows from the ink reservoir toward one end of the elongated hole toward the other end, and the elongated hole of the pressure chamber sheet is connected to the ink reservoir and the ink flow path of the base member. The full etching part is formed at the communication position, and the half etching part is formed at the intermediate part of the communication position, so it is formed around the long hole during the operation in the pressure chamber sheet joining process or the like. It is possible to reliably prevent deformation of the formed beam portion.
[0130]
  According to the ink jet head device of claim 3, since the thickness of the half-etched portion is set to 20% or more of the thickness of the pressure chamber sheet, the half-etched portion has sufficient rigidity, and the girder portion is Can be reinforced sufficiently. In addition, since the thickness of the half-etched portion is set to 50% or less of the thickness of the pressure chamber sheet, it is possible to achieve stable ink ejection without disturbing the flow of ink in the long hole. Can do.
[0131]
  According to the ink jet head device of claim 4, since the length of the half-etched portion in the longitudinal direction of the long hole is set to 10% or less of the length of the long hole in the longitudinal direction, ink discharge The speed can be kept within the stable discharge speed region.
[0132]
  According to the method of manufacturing an ink jet head device according to claim 5, a plurality of elongated holes for the ink pressure chamber are formed so as to be arranged at predetermined intervals from each other by penetrating the pressure chamber sheet by etching. At this time, a full etching part penetrating from the joining side with the piezoelectric element to the joining side with the base member is formed, and the non-interference position with the movable part of the piezoelectric element is formed only on the joining side with the piezoelectric element. A non-penetrating half-etched portion having an opening is formed. Accordingly, the full hole is formed in the long hole of the pressure chamber sheet at a position where the ink reservoir and the ink flow path of the base member communicate with each other. Since the etching part is formed, it is possible to reliably prevent the deformation of the girder part formed around the long hole during the work in the pressure chamber sheet joining step or the like.
[0133]
  7. The method of manufacturing an ink jet head device according to claim 6, wherein the step of forming the elongated hole of the pressure chamber sheet includes the full etching portion at a position where the ink reservoir and the ink flow path of the base member communicate with each other. And the step of forming the half-etched portion at the intermediate portion of the communication position, so that the deformation of the girder portion formed around the long hole at the time of work in the pressure chamber sheet joining step or the like Can be reliably prevented.
[0134]
  According to the method of manufacturing an ink jet head device according to claim 7, in the step of forming the non-penetrating portion, the half-etched portion is formed to a thickness of 20% or more of the thickness of the pressure chamber sheet. , It has sufficient rigidity and can sufficiently reinforce the beam part. In addition, since the half-etched portion is formed to a thickness of 50% or less of the thickness of the pressure chamber sheet, it is possible to achieve stable ink ejection without hindering the flow of ink in the long hole. .
[0135]
  According to the method of manufacturing an inkjet head device according to claim 8, in the step of forming the half-etched portion, the length of the half-etched portion in the longitudinal direction of the long hole is set to the length in the longitudinal direction of the long hole. Therefore, the ink discharge speed can be kept within the stable discharge speed region.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a configuration of an ink jet head device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows a configuration of a head for a line-type ink jet printer according to the first embodiment of the present invention.Main partIt is a perspective view.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the ink jet head device of FIG.
4 is a partially cutaway plan view showing the vicinity of the front edge portion of the pressure chamber sheet in the ink jet head device of FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is an exploded perspective view illustrating a configuration of an inkjet head device according to a second embodiment of the present invention.
6 is a perspective view showing nozzles formed on a cavity plate of the ink jet head device of FIG. 5. FIG.
FIG. 7A is an exploded perspective view showing a configuration of an inkjet head device according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 7B is an enlarged view of a circled portion C shown in FIG.
8A and 8B are diagrams for explaining a manufacturing process of the pressure chamber sheet 12 of FIG. 7, in which FIG. 8A is a step of applying a photoresist to a metal sheet-like member, and FIG. 8B is an exposure after masking. Step (C) is a development step after exposure, (D) is a step of spraying an etching solution after development, and (E) is a view showing a completed state.
9 is a diagram showing a manufacturing process of the ink jet head device of FIG. 7, in which (A) is a process of bonding a pressure chamber sheet to a base plate and bonding a piezoelectric element on the pressure chamber sheet, and (B) is a bonding process. The process of grind | polishing the end surface of a baseplate and a pressure chamber sheet | seat after a process, (C) is a figure which respectively shows the process of adhere | attaching a nozzle plate to the said end surface after a grinding | polishing process.
10A is a cross-sectional view illustrating a configuration of an inkjet head device according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 10B is an exploded perspective view illustrating a configuration of the inkjet head device illustrated in FIG.
FIGS. 11A and 11B are diagrams for explaining a manufacturing process of the pressure chamber sheet 12 of FIG. 10, in which FIG. 11A is a process of applying a photoresist to a metal sheet-like member, and FIG. Step (C) is a development step after exposure, (D) is a step of spraying an etching solution after development, and (E) is a view showing a completed state.
FIG. 12 is a diagram showing the results of experiments on rib height and length, ink flow path resistance, and rib rigidity performed in the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a perspective view showing a cavity plate of a conventional inkjet head device.
[Explanation of symbols]
  2. Piezoelectric inkjet head
  10 ... Base plate
  10a: Front end surface of the base plate
  12 ... Pressure chamber sheet
  12a: Front edge of pressure chamber sheet
  12b ... Upper wall
  12c ... Communication opening
  12d ... rib
  13 ... Ink pressure chamber
  14 ... partition wall
  15 ... Communication hole for ink reservoir
  16 ... Nozzle plate
  16a ... Nozzle

Claims (8)

インクを吐出する複数のノズルと、該ノズルと連通するように所定間隔で配列されたインク圧力室と、該インク圧力室のそれぞれと連通しインクを供給するインク溜まりとを備え、圧電素子により前記インク圧力室内のインクに圧力変動を与えて前記ノズルから当該インクを吐出させるインクジェットヘッド装置であって、
前記インク溜まりが設けられた板状のベース部材と、
前記インク圧力室を形成する長孔が所定間隔で配列するようにエッチングにより形成され、前記ベース部材に接合された圧力室シートと、
前記圧力室シート上に接合された前記圧電素子と、を備え、
前記圧力室シートの前記長孔は、前記圧電素子との接合側から前記ベース部材との接合側に貫通するフルエッチング部と、前記圧電素子との接合側のみに前記圧電素子の可動部との非干渉位置まで開口を設けたハーフエッチング部とを備え、前記フルエッチング部が、前記インク溜まりと連通する前記長孔の一端部側エッチング部と、前記ノズルと連通する前記長孔の他端部側エッチング部とを有し、前記ハーフエッチング部が、前記一端部側エッチング部と前記他端部側エッチング部との間に配置されている、
ことを特徴とするインクジェットヘッド装置。A plurality of nozzles for ejecting ink; ink pressure chambers arranged at predetermined intervals so as to communicate with the nozzles; and an ink reservoir that communicates with each of the ink pressure chambers and supplies ink; An ink jet head device that applies pressure fluctuation to ink in an ink pressure chamber and discharges the ink from the nozzle,
A plate-like base member provided with the ink reservoir;
A pressure chamber sheet formed by etching so that the long holes forming the ink pressure chamber are arranged at predetermined intervals, and joined to the base member;
The piezoelectric element joined on the pressure chamber sheet,
The long hole of the pressure chamber sheet includes a full etching part that penetrates from a joining side with the piezoelectric element to a joining side with the base member, and a movable part of the piezoelectric element only on the joining side with the piezoelectric element. A half-etching portion having an opening up to a non-interference position , wherein the full-etching portion is one end-side etching portion of the elongated hole communicating with the ink reservoir, and the other end portion of the elongated hole communicating with the nozzle A side etching part, and the half etching part is disposed between the one end part side etching part and the other end part side etching part ,
An ink jet head device. 前記ベース部材は、前記長孔の一端部側に相当する位置に前記インク溜まりが形成されると共に、前記長孔の他端側に相当する位置に前記ベース部材を貫通するインク流路が形成されており、前記ノズルが形成されたノズルプレートは、前記インク流路と前記ノズルとを連通させるように前記ベース部材に接合され、前記圧力室シートの前記長孔は、前記ベース部材の前記インク溜まり及び前記インク流路との連通位置に前記フルエッチング部が形成されており、当該連通位置の中間部に前記ハーフエッチング部が形成されてい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装置。  In the base member, the ink reservoir is formed at a position corresponding to one end side of the long hole, and an ink flow path penetrating the base member is formed at a position corresponding to the other end side of the long hole. And the nozzle plate on which the nozzle is formed is joined to the base member so as to allow the ink flow path and the nozzle to communicate with each other, and the elongated hole of the pressure chamber sheet is connected to the ink reservoir of the base member. 2. The ink jet head device according to claim 1, wherein the full etching portion is formed at a communication position with the ink flow path, and the half etching portion is formed at an intermediate portion of the communication position. 前記ハーフエッチング部の厚さは、前記圧力室シートの厚さの２０〜５０％に設定されていることを特徴とする請求項１または２記載のインクジェットヘッド装置。  The inkjet head device according to claim 1 or 2, wherein a thickness of the half-etched portion is set to 20 to 50% of a thickness of the pressure chamber sheet. 前記長孔の長手方向における前記ハーフエッチング部の長さは、前記長孔の長手方向長さの１０％以下に設定されていることを特徴する請求項１ないし３のいずれか一記載のインクジェットヘッド装置。  4. The inkjet head according to claim 1, wherein a length of the half-etched portion in a longitudinal direction of the long hole is set to 10% or less of a length in the longitudinal direction of the long hole. apparatus. インクを吐出する複数のノズルと、該ノズルと連通するように所定間隔で配列されたインク圧力室と、該インク圧力室のそれぞれと連通しインクを供給するインク溜まりとを備え、圧電素子により前記インク圧力室内のインクに圧力変動を与えて前記ノズルから当該インクを吐出させるインクジェットヘッド装置の製造方法であって、
圧力室シートにインク圧力室としての複数の長孔を互いに所定間隔で配置するようにエッチングにて形成する工程と
板状のベース部材にインク溜まりを形成する工程と、
前記ベース部材と前記圧力室シートとを接合する工程と、
前記圧電素子を前記圧力室シートに接合する工程と、を備え、
前記長孔を形成する工程は、前記圧電素子との接合側から前記ベース部材との接合側に貫通し、前記インク溜まりと連通する前記長孔の一端部側エッチング部と、前記ノズルと連通する前記長孔の他端部側エッチング部とを有するフルエッチング部と、前記圧電素子との接合側のみに前記圧電素子の可動部との非干渉位置まで開口を設け、前記一端部側エッチング部と前記他端部側エッチング部との間に配置されている非貫通のハーフエッチング部とを形成するエッチング工程とを含む、
ことを特徴とするインクジェットヘッド装置の製造方法。A plurality of nozzles for ejecting ink; ink pressure chambers arranged at predetermined intervals so as to communicate with the nozzles; and an ink reservoir that communicates with each of the ink pressure chambers and supplies ink; A method of manufacturing an ink jet head device, wherein pressure is applied to ink in an ink pressure chamber to discharge the ink from the nozzle,
A step of forming a plurality of elongated holes as ink pressure chambers in the pressure chamber sheet by etching so as to be arranged at predetermined intervals, a step of forming an ink reservoir in a plate-like base member,
Bonding the base member and the pressure chamber sheet;
Bonding the piezoelectric element to the pressure chamber sheet,
The step of forming the long hole communicates with the nozzle and the one end side etching portion of the long hole that penetrates from the bonding side with the piezoelectric element to the bonding side with the base member and communicates with the ink reservoir. and full etching portion which have the other end portion side etching portions of the slot, wherein the opening is provided only on the joint side of the piezoelectric element to the non-interference position with the movable portion of the piezoelectric element, the one end side etching portions And an etching step for forming a non-penetrating half-etched portion disposed between the other-end portion-side etched portion ,
A method of manufacturing an inkjet head device. 前記ベース部材における前記長孔の一端部側に相当する位置に前記インク溜まりと、前記長孔の他端側に相当する位置に前記ベース部材を貫通するインク流路とを形成する工程と、前記ノズルが形成されたノズルプレートを、前記インク流路と前記ノズルとを連通させるように前記ベース部材に接合する工程とを更に備え、前記圧力室シートの前記長孔を形成する工程は、前記ベース部材の前記インク溜まり及び前記インク流路との連通位置に前記フルエッチング部を形成すると共に、当該連通位置の中間部に前記ハーフエッチング部を形成する工程とを含む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装置の製造方法。  Forming the ink reservoir at a position corresponding to one end side of the long hole in the base member, and an ink flow path penetrating the base member at a position corresponding to the other end side of the long hole; A step of joining the nozzle plate on which the nozzle is formed to the base member so that the ink flow path and the nozzle communicate with each other, and the step of forming the elongated hole of the pressure chamber sheet includes the step of: 6. The method includes: forming the full etching portion at a position where the ink reservoir of the member communicates with the ink flow path, and forming the half etching portion at an intermediate portion of the communication position. The manufacturing method of the inkjet head apparatus of description. 前記ハーフエッチング部を形成する工程においては、前記ハーフエッチング部の厚さを、前記圧力室シートの厚さの２０〜５０％に形成することを特徴とする請求項５または６記載のインクジェットヘッド装置の製造方法。  The inkjet head device according to claim 5 or 6, wherein, in the step of forming the half-etched portion, the thickness of the half-etched portion is formed to be 20 to 50% of the thickness of the pressure chamber sheet. Manufacturing method. 前記ハーフエッチング部を形成する工程においては、前記長孔の長手方向における前記ハーフエッチング部の長さを、前記長孔の長手方向長さの１０％以下に形成することを特徴する請求項５ないし７のいずれか一記載のインクジェットヘッド装置の製造方法。  The length of the half-etched portion in the longitudinal direction of the long hole is formed to be 10% or less of the length in the longitudinal direction of the long hole in the step of forming the half-etched portion. 8. A method for manufacturing an ink jet head device according to any one of claims 7 to 9.
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