JP4082020B2 - Method for producing shear mode ink jet head - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速記録に適してかつ量産に有利な剪断モード型インクジェットヘッドの作製方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ドロップ・オン・デマンド型のインクジェット方式の印字装置の1つとして、特開昭63−252750号、特開平6−234212〜234216号等に記載の剪断モード型のものが、小型化や高速化に有利であるとして知られている。
【0003】
これは、圧電性セラミックに形成されたインクチャネルの隔壁の圧電厚みすべり変形を利用して、まずインクチャネル容積を拡大するような圧力を掛けて、インクをチャネル内に補給し、続いてチャネル容積を縮小する様な圧力を掛けてノズルからインク滴を吐出させるものである。
【0004】
この際、インクを吐出するために掛けた圧力が、インクを吐出した後も残留して振動するため、ノズル内のインク圧力が変動し、インクメニスカスが振動する。この振動は数回繰り返されると、次第に減衰して次の吐出が可能となる。
【0005】
図1はこの様な剪断モード型インクジェットヘッドの構成の例を示す部分断面斜視図である。図において、1は圧電性セラミック基板、2はノズルプレート、3はノズル、4はインクチャネル、5は側壁、6はカバープレート、7は各インクチャネルに連通して設けられたインク供給部である。
【0006】
圧電性セラミック基板1にはダイヤモンドブレード等により切削加工され、複数の溝(インクチャネル)4が全て同じ形状で平行に形成され、溝4の側面となる側壁5は矢印の方向に分局されている。溝4の深さは圧電性セラミック基板の一方の端面11に近づくにつれて徐々に浅くなって、端面11近傍では浅溝9とされている。溝4の内面には、その両側面の上半分に金属電極8がスパッタリング等によって形成されている。又、浅溝9の内面には、その側面及び底面に導入電極10がスパッタリング等によって形成されており、金属電極8と導入電極10は連通している。
【0007】
カバープレート6は、セラミック材料又は樹脂材料等から形成され、研削又は切削加工等によって、インク供給部7が形成されている。そして、圧電性セラミック基板1の溝4が加工された面とカバープレート6のインク供給部7が加工された面とがエポキシ系接着剤等を用いて接着され、溝4の上面がカバープレート6で覆われてインクチャネルとなる。
【0008】
圧電性セラミック基板1及びカバープレート6の端面に、各インクチャネル4の位置に対応する位置にノズル3が設けられたノズルプレート2が接着される。ノズルプレートはPET等のポリアルキレンテレフタレート、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、酢酸セルロース等のプラスチック又はステンレスの様な金属板によって形成されている。
【0009】
圧電性セラミック基板1の溝4の加工側と反対側の面には、各インクチャネル4の位置に対応する位置に導電層のパターン13が形成された基板12がエポキシ系接着剤等によって接着されており、導電層のパターン13と浅溝9の導入電極10とはワイヤボンディングの導線14で接続されている。
【0010】
図2はインク出射の動作原理を説明する図である。図のインクチャネル4からインクを出射するにあたり、金属電極8aと8bに正の駆動電圧が印加され、金属電極8cと8dが接地される。図2(b)に示す様に、それぞれの側壁5には矢印の方向の駆動電界が発生する。この駆動電界の方向は圧電性セラミック基板の分局方向と直交しているため、各側壁5は圧電厚みすべり効果により、この場合、インクチャネル4の内部方向に急激に変形する。この変形によってインクチャネル4の容積が減少してインク圧力が急速に増大し、圧力波が発生して、インクチャネル4に連通するノズル3からインク滴が噴射される。
【0011】
駆動電圧の印加が停止されると、各側壁5が変形前の位置(図2(a))に徐々に戻るため、インクチャネル4内のインク圧力が徐々に低下する。そして、図示しないインク供給源(タンク)からインク供給部7を通してインクチャネル4にインクが供給される。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、剪断モードタイプのインクジェットヘッドは圧電性セラミック基板1に形成されたインクチャネル4の側壁5の圧電厚みすべり変形を利用するものであるので、カバープレート6は、変形に対する強度等の理由でセラミック材料から形成されるのが好ましく、研削又は切削加工等によって、インク供給部7が形成される。
【0013】
実際にはカバープレートは1mmに満たない薄さで、セラミックの薄板に加工を施すことは大変困難であり、一つずつ加工を施しているのが実体で大量生産には至っていない。又、インク供給部7の穴周面に凹凸が有ったりするとインクチャネル4の個々の長さの精度がばらついてインクの射出が曲がってしまったりすることがある。更に、穴の角がどうしても丸み(R)を持ってしまい、各インクチャネルへの均等なインク供給に問題を生ずる場合がある。
【0014】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、剪断モード型インクジェットヘッドの、各インクチャネルに連通する形態のインク供給部の加工精度を上げて安定な高速射出を実現し得るカバープレートを提供し、かつ該インクジェットヘッドの量産化を可能ならしめることにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、
セラミック製の第1の矩形ブロックの一面に、作製しようとする板状のカバープレートの厚み方向に延びる凹部を加工するステップと、
凹部を有した前記第1の矩形ブロックを、セラミック製の第2の矩形ブロックに、該凹部を第2の矩形ブロック側にして接着剤を用いて貼り付けるステップと、
第1の矩形ブロックが貼られた第2の矩形ブロックを、前記凹部を横切る方向に凹部を含む断面でスライスすることにより、前記凹部による空洞を有した板状にスライスされたカバープレートを得るステップと、
板状にスライスされたカバープレートを、複数のインクチャネルが溝加工された圧電性セラミック基板に、前記スライスされた側の面と前記溝加工された面を対向させて貼合するステップと、
を備えたことを特徴とする剪断モード型インクジェットヘッドの作製方法、
により達成される。
【0016】
即ち本発明者は、薄板へのインク供給部の穿孔加工は困難で精度の向上が難しいところ、厚みの有るブロックで予めインク導入口を形成してスライスによりカバープレートを切り出すことにより、加工の困難さのみならず生産性をも改良できることを見出し本発明に至ったものである。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、具体的な製造の実施形態を説明するが本発明はこれに限定されるものではない。
【0018】
先ず、図3に示す様に、第2の矩形ブロック33の両側に、ダイシングソーやダイヤモンドブレード等を用いて凹部32が形成された第1の矩形ブロック31をエポキシ系接着剤等を用いて合わせ面に隙間が生じないように接着する。接着剤はディスペンサー塗布、スクリーン塗布等により付与し加圧、加熱によって接着し、はみ出した接着剤は研削、プラズマ処理等によって除去する様な方法を採用できる。更に、密閉性を阻害しない位置にグルーガードを設けることもできる。接着剤を均一に塗布するために合わせ面をUV処理、プラズマ処理等で表面処理したり、プライマー層を形成したりしても良い。
【0019】
次いで、図4に示す様に、ワイヤーソー等によりスライスし、圧電性セラミック基板と貼合する側の表面をラッピング処理等により平滑に仕上げ、ヘッド2個分のカバープレート部材41を得る。
【0020】
図5に、インクチャネル4が溝加工され、ノズル形成面52は切断されていない圧電性セラミック基板51に前記カバープレート部材41を貼合する工程のモデル図を、インクチャネル部分を断面として示す。図3における凹部32と矩形ブロック同士の接着によって形成されたインク導入部用の穿孔53はインクチャネルの浅溝9部分に位置合わせされて、カバープレート部材41は前記矩形ブロック同士の接着と同様にして貼合が行われる。次いでA−A’線で示される切断位置で切断されてノズル形成面52とし2個のヘッド部材を得る。
【0021】
【発明の効果】
本発明によれば、複数のインクチャネルに連通する形態のインク供給部用の穿孔を有するカバープレートを、一面に矩形凹部が加工された第1の矩形ブロックの該加工面と第2の矩形ブロックの平滑面とを貼り合わせて形成されたセラミック製矩形ブロックから切り出すので、インク供給部の角の丸みを改善することができ、加工精度に優れ、且つ凹部が加工された部分の第2の矩形ブロック面には接着剤が塗布されないこともあり、インクの射出の曲がりを防止でき、各インクチャネルへの均等なインク供給を可能ならしめ、安定した高速射出を実現し得る。
【0022】
加えて加工性が向上し、大量生産への対応が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】剪断モード型インクジェットヘッドの構成の例を示す部分断面斜視図である。
【図2】インク出射の動作原理を説明する図である。
【図3】本発明に係るプロセスを説明するモデル図である。
【図4】本発明に係るカバープレート部材の切り出しを示すモデル図である。
【図5】圧電性セラミック基板とカバープレート部材との貼合を示すモデル図である。
【符号の説明】
1 圧電性セラミック基板
2 ノズルプレート
3 ノズル
4 インクチャネル
5 側壁
6 カバープレート
7 インク供給部
8 金属電極
9 浅溝
10 導入電極[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a shear mode ink jet head suitable for high-speed recording and advantageous for mass production.
[0002]
[Prior art]
As one of drop-on-demand ink jet printing apparatuses, the shear mode type printers described in JP-A-63-252750, JP-A-6-234212-234216, etc. can be reduced in size and speed. Known to be advantageous.
[0003]
This utilizes the piezoelectric thickness slip deformation of the partition wall of the ink channel formed in the piezoelectric ceramic. First, a pressure is applied to expand the ink channel volume to replenish the ink into the channel, and then the channel volume. Ink droplets are ejected from the nozzles by applying a pressure that reduces the pressure.
[0004]
At this time, since the pressure applied to eject the ink remains and vibrates after the ink is ejected, the ink pressure in the nozzle fluctuates and the ink meniscus vibrates. When this vibration is repeated several times, the vibration is gradually attenuated and the next discharge becomes possible.
[0005]
FIG. 1 is a partial cross-sectional perspective view showing an example of the configuration of such a shear mode type ink jet head. In the figure, 1 is a piezoelectric ceramic substrate, 2 is a nozzle plate, 3 is a nozzle, 4 is an ink channel, 5 is a side wall, 6 is a cover plate, and 7 is an ink supply unit provided in communication with each ink channel. .
[0006]
The piezoelectric ceramic substrate 1 is cut by a diamond blade or the like, and a plurality of grooves (ink channels) 4 are all formed in parallel with the same shape, and the
[0007]
The cover plate 6 is formed of a ceramic material or a resin material, and an
[0008]
A
[0009]
A
[0010]
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation principle of ink ejection. In ejecting ink from the
[0011]
When the application of the drive voltage is stopped, each
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, since the shear mode type ink jet head uses the piezoelectric thickness slip deformation of the
[0013]
Actually, the cover plate is less than 1 mm, and it is very difficult to process the ceramic thin plate, and the fact that the processing is performed one by one has not yet been mass-produced. Further, if the hole peripheral surface of the
[0014]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and the purpose thereof is to realize stable high-speed ejection by increasing the processing accuracy of the ink supply portion of the shear mode type ink jet head connected to each ink channel. An object of the present invention is to provide a cover plate that can be used, and to enable mass production of the inkjet head.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The above object of the present invention is to
Processing a recess extending in the thickness direction of the plate-shaped cover plate to be produced on one surface of the first rectangular block made of ceramic;
Affixing the first rectangular block having a concave portion to a ceramic second rectangular block with the concave portion facing the second rectangular block using an adhesive ; and
A step of obtaining a cover plate sliced in a plate shape having a cavity by the recess by slicing the second rectangular block to which the first rectangular block is pasted in a cross section including the recess in a direction crossing the recess. When,
Bonding the sliced cover plate to a piezoelectric ceramic substrate having a plurality of ink channels grooved , with the sliced surface facing the grooved surface; and
A method for producing a shear mode type ink jet head, comprising:
Is achieved.
[0016]
In other words, the present inventor is difficult to drill the ink supply part in the thin plate and it is difficult to improve the accuracy, but it is difficult to process by forming the ink introduction port in advance with a thick block and cutting out the cover plate by slicing. In addition, the present inventors have found that productivity can be improved as well as the present invention.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, specific embodiments of production will be described, but the present invention is not limited thereto.
[0018]
First, as shown in FIG. 3, the first
[0019]
Next, as shown in FIG. 4, it is sliced with a wire saw or the like, and the surface on the side to be bonded to the piezoelectric ceramic substrate is smoothly finished by lapping or the like to obtain
[0020]
FIG. 5 shows a model diagram of a process of bonding the
[0021]
【The invention's effect】
According to the present invention, a cover plate having a perforation for an ink supply unit configured to communicate with a plurality of ink channels, the processed surface and the second rectangular block of the first rectangular block having a rectangular recess processed on one surface Therefore, it is possible to improve the roundness of the corners of the ink supply part, to improve the processing accuracy, and to form the second rectangular part in which the concave part is processed. In some cases, no adhesive is applied to the block surface, so that it is possible to prevent the ink from being bent, and it is possible to supply the ink evenly to each ink channel, thereby realizing stable high-speed ejection.
[0022]
In addition, processability is improved and it is easy to deal with mass production.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial cross-sectional perspective view showing an example of the configuration of a shear mode type ink jet head.
FIG. 2 is a diagram illustrating an operation principle of ink ejection.
FIG. 3 is a model diagram illustrating a process according to the present invention.
FIG. 4 is a model diagram showing cutout of a cover plate member according to the present invention.
FIG. 5 is a model diagram showing bonding between a piezoelectric ceramic substrate and a cover plate member.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piezoelectric
Claims (7)
凹部を有した前記第1の矩形ブロックを、セラミック製の第2の矩形ブロックに、該凹部を第2の矩形ブロック側にして接着剤を用いて貼り付けるステップと、
第1の矩形ブロックが貼られた第2の矩形ブロックを、前記凹部を横切る方向に凹部を含む断面でスライスすることにより、前記凹部による空洞を有した板状にスライスされたカバープレートを得るステップと、
板状にスライスされたカバープレートを、複数のインクチャネルが溝加工された圧電性セラミック基板に、前記スライスされた側の面と前記溝加工された面を対向させて貼合するステップと、
を備えたことを特徴とする剪断モード型インクジェットヘッドの作製方法。Processing a recess extending in the thickness direction of the plate-shaped cover plate to be produced on one surface of the first rectangular block made of ceramic;
Affixing the first rectangular block having a concave portion to a ceramic second rectangular block with the concave portion facing the second rectangular block using an adhesive ; and
A step of obtaining a cover plate sliced in a plate shape having a cavity by the recess by slicing the second rectangular block to which the first rectangular block is pasted in a cross section including the recess in a direction crossing the recess. When,
Bonding the sliced cover plate to a piezoelectric ceramic substrate having a plurality of ink channels grooved , with the sliced surface facing the grooved surface; and
A method for producing a shear mode ink jet head, comprising:
前記カバープレートを得るステップは、前記第1の矩形ブロック2つが貼られた第2の矩形ブロックを、前記凹部を横切る方向に凹部を含む断面でスライスすることにより、両側に前記凹部による空洞を有した板状にスライスされたカバープレートを得るものであり、
前記カバープレートが貼合された圧電性セラミック基板を2つの凹部の間でカットするステップを備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の剪断モード型インクジェットヘッドの作製方法。The affixing step includes affixing the two first rectangular blocks having recesses to both sides of the ceramic second rectangular block using the adhesive with the recesses on the second rectangular block side. ,
The step of obtaining the cover plate includes slicing the second rectangular block to which the two first rectangular blocks are pasted in a cross-section including the concave portion in a direction crossing the concave portion, thereby providing a cavity by the concave portion on both sides. To obtain a cover plate sliced into a plate shape,
The method for producing a shear mode type ink jet head according to claim 1, further comprising a step of cutting the piezoelectric ceramic substrate to which the cover plate is bonded between two recesses.
前記貼合するステップは、板状にスライスされたカバープレートを、複数のインクチャネルが溝加工された圧電性セラミック基板に、前記ラッピング処理された面と前記溝加工された面を対向させて貼合することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の剪断モード型インクジェットヘッドの作製方法。In the bonding step, a cover plate sliced in a plate shape is bonded to a piezoelectric ceramic substrate in which a plurality of ink channels are grooved, with the lapped surface and the grooved surface facing each other. The method for producing a shear mode type ink jet head according to any one of claims 1 to 4, wherein:
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