JP4286302B2 - インクジェットヘッドおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
(構成)
図1〜図8を参照して、本発明に基づく実施の形態1におけるインクジェットヘッドについて説明する。図1に本実施の形態におけるインクジェットヘッド25を示す。インクジェットヘッド25のノズル板21を外したところを図2に示す。図1におけるIII−III線に関する矢視断面図を図3に示す。このインクジェットヘッド25は、図2に示すように、圧電基板1とノズル板21とマニホールド11とを備える。圧電基板1は、隔壁3によって互いに隔てられ、かつ内壁に電極が設けられた複数のインク溝41を上面に有する。ノズル板21は、図3に示すように、圧電基板1の隔壁3の上部に接着されることによって複数のインク溝41の上側を塞いで複数のインク溝41を複数の個別インク室2として規定する。マニホールド11は、図2に示すように複数の個別インク室2の一端側において個別インク室2と連通する第1共通インク室5を規定しつつ、複数の個別インク室2の他端側において個別インク室2と連通する第2共通インク室6を規定するように、圧電基板1に取り付けられている。言い換えれば、圧電基板1は、マニホールド11の上面の凹部11u内に収まっている。
図2、図3を参照して、インクの流れについて説明する。図示しない第1のインクタンクからインクジェットヘッド25に供給されたインクは、インク供給管12を通ってニップル開口部14から第1共通インク室5へと流入する。第1共通インク室5に至ったインクは、引き続き、圧電基板1に形成された複数の個別インク室2のいずれかを通過し、第2共通インク室6へと流れ込む。インクが個別インク室2を通過する際には、吐出用インク室2cおよびダミーインク室2dのすべてがインク流路として用いられる。さらに、第2共通インク室6に至ったインクは、ニップル開口部15からインク供給管13を通過して、図示しない第2のインクタンクへと排出される。
インクの流れは上述の向きに限定されるものではなく、逆向きであってもよい。逆向きに流す場合、インク供給管13からインクジェットヘッド25へと供給されたインクは、ニップル開口部15を通過し第2共通インク室6へと流れ込む。インクは、続いて、圧電基板1に形成された複数の個別インク室2のいずれかを通過し、第1共通インク室5に流れ込む。さらにインクはニップル開口部14を通ってインク供給管12へと排出される。このような経路であってもよい。
複数の個別インク室は、一定深さで直線状に互いに平行に形成されていることが好ましい。このようになっていれば、限られた幅に多数の個別インク室を配列することができるからである。また、一定深さで直線状にすることによって加工が容易になるからである。
本発明に基づくインクジェットヘッド25の個別インク室2を隔てる隔壁3を変形させるために必要な「駆動電圧」は、隔壁3の厚みが厚いほど高くなる。個別インク室2の配列ピッチが大きくなり、個別インク室2の配置が低密度化した場合、隔壁3の厚みは厚くなる。最近は液晶画面の大画面化に伴い、ノズル孔の配置の低密度化が求められているので、隔壁3の厚みが厚くなる傾向にあり、駆動電圧の上昇が懸念されている。
以下、具体的な数値を交えて具体例について説明する。たとえば図3に示す構成において、個別インク室2の配列ピッチBが169μm(150DPIに相当)となるように個別インク室2が配列されているときの、このインクジェットヘッド25の駆動電圧が15Vであったとする。この駆動電圧を変えずに500μmの配列ピッチで配列された吐出用インク室2dを得たい場合には、圧電基板1に対してまず個別インク室2となるべき溝を169μmピッチ(150DPIに相当)で形成し、これらの複数の溝に対してノズル孔20の配列ピッチCが約507μm(50DPIに相当)となるようにノズル孔20が形成されたノズル板21を接着すればよい。すなわち、図3に示すように、3つの個別インク室2ごとに1つのノズル孔20が設けられたノズル板21を接着することによってインクジェットヘッド25を組み立てればよい。
(製造方法)
図13〜図18および図1、図4、図5、図8を参照して、本発明に基づく実施の形態2におけるインクジェットヘッドの製造方法について説明する。このインクジェットヘッドの製造方法は、実施の形態1で説明したインクジェットヘッド25を製造するための方法であって、圧電基板に対して溝加工を行なうことによって前記複数のインク溝を形成する工程と、前記複数のインク溝の内壁に導電体膜を形成することによって前記電極とする工程と、前記第1共通インク室および前記第2共通インク室となるべき共通インク室用凹部を有する前記マニホールドを前記圧電基板に取り付ける工程と、前記複数の溝および前記共通インク室用凹部を塞ぐように、前記ノズル板を接着することによって、前記複数の溝を複数の個別インク室とすると同時に前記マニホールドの凹部を前記第1共通インク室および前記第2共通インク室とする工程とを含む。
圧電基板51に対して溝加工を行なうことによって複数のインク溝を形成する工程を行なう。この工程は図13に示すように、一般的なダイシングマシンに使用されるダイシングブレード30を繰返し走行させて溝加工することによって行なうことができる。1枚の圧電基板51はのちに分割されて多数の圧電基板1となるものである。図13に示すように、溝加工により形成される複数のインク溝41は、互いに平行に並んでおり、互いに平行に並ぶ複数の細長い隔壁3によって隔てられている。インク溝41は所定の幅と深さを有する細長い溝であればよく、溝加工は一直線状に行なわれる。
次に、溝加工を行ったウエハ状の圧電基板51をダイシングブレード30で分割し、図14に示すように圧電基板1が2個つながったサイズの圧電基板52とする。続いて、複数のインク溝41の内壁に導電体膜を形成することによって電極とする工程を行なう。ここで形成する電極は、インクジェットヘッド完成後に隔壁3をシェアモードで駆動させるための電極である。電極は銅の膜であり、RF(Radio Frequency)マグネトロンスパッタ装置を用いて、スパッタリング法により成膜される。成膜により、電極は、隔壁3の両側面のみならず、隔壁3の上面、圧電基板52の側面および上面も覆うように形成される。
次に、第1共通インク室5および第2共通インク室6となるべき共通インク室用凹部を有するマニホールド11を圧電基板1に取り付ける工程を行なう。そのためには、図5に示したようなマニホールド11を予め作製しておく。マニホールド11は第1部分11aと第2部分11bとからなる2ピース構造となっている。
次いで、複数のインク溝41および共通インク室用凹部を塞ぐように、ノズル板21を接着することによって、複数のインク溝41を複数の個別インク室2とすると同時にマニホールド11の凹部を第1共通インク室5および第2共通インク室6とする工程を行なう。すなわち、図18に示した構造体に対して、ノズル孔20を有するノズル板21を上側から接着する。ノズル板21は、圧電基板1とマニホールド11とにまたがるように貼り付けられる。圧電基板1にノズル板21を接合した後、ノズル板21とマニホールド11との隙間に接着剤を流し込み封止する。これにより、図1に示すインクジェットヘッド25が出来上がる。インクジェットヘッド25内には個別インク室2と第1共通インク室5と第2共通インク室6とが形成される。
上述のとおり、本実施の形態におけるインクジェットヘッドの製造方法によれば、本実施の形態におけるインクジェットヘッドを容易に作製することが可能となる。
このインクジェットヘッドの吐出に必要な領域の長さを3mmとする。浅溝部は全体が外部接続端子として形成されるものとし、外部接続端子の長さを1mmとした場合、インクジェットヘッドのインク溝長手方向の長さは3.48+3+1=7.48mmとなる。
(3.48+1)/7.48×100=約60%
すなわち、インクの吐出に寄与しない部分が約60%となる。
Claims (8)
- 隔壁によって互いに隔てられ、かつ内壁に電極が設けられた複数のインク溝を有する圧電基板と、
前記圧電基板の前記隔壁の上部に接着されることによって前記複数のインク溝の上側を塞いで前記複数のインク溝を複数の個別インク室として規定するノズル板と、
前記複数の個別インク室の一端側において前記個別インク室と連通する第1共通インク室を規定しつつ、前記複数の個別インク室の他端側において前記個別インク室と連通する第2共通インク室を規定するように、前記圧電基板に取り付けられたマニホールドとを備え、
前記複数の個別インク室は、1以上の吐出用インク室と1以上のダミーインク室とを含み、
前記ノズル板は、前記吐出用インク室に対応する位置にインク吐出のためのノズル孔を有し、前記ダミーインク室に対応する位置にはノズル孔を有さず、
前記第1共通インク室に供給されたインクのうち、前記ノズル孔からの吐出に消費される分以外を全て、前記吐出用インク室または前記ダミーインク室を経由して第2共通インク室へ排出するための第1インク流通手段を備え、
前記第2共通インク室に供給されたインクのうち、前記ノズル孔からの吐出に消費される分以外を全て、前記吐出用インク室または前記ダミーインク室を経由して第1共通インク室へ排出するための第2インク流通手段を備え、
前記吐出用インク室の1つ当たりの流路抵抗は、前記ダミーインク室の1つ当たりの流路抵抗と同じであり、前記吐出用インク室の1つ当たりの断面積と前記ダミーインク室の1つ当たりの断面積とはいずれも溝方向に一定である、インクジェットヘッド。 - 前記複数の個別インク室は、一定深さで直線状に互いに平行に形成されている、請求項1に記載のインクジェットヘッド。
- 前記ダミーインク室の配列ピッチは前記吐出用インク室の配列ピッチと同じである、請求項1または2に記載のインクジェットヘッド。
- 前記複数の個別インク室は平行に並んでおり、平行に並ぶ個別インク室の列の両端には前記ダミーインク室がある、請求項1から3のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
- 前記ダミーインク室と前記吐出用インク室とは交互に配列されている、請求項1から4のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
- 前記ダミーインク室は、前記吐出用インク室の各々に対して両側に隣接するように配置されている、請求項1から5のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
- 請求項1から6のいずれかに記載のインクジェットヘッドを製造するための方法であって、
圧電基板に対して溝加工を行なうことによって前記複数のインク溝を形成する工程と、
前記複数のインク溝の内壁に導電体膜を形成することによって前記電極とする工程と、
前記第1共通インク室および前記第2共通インク室となるべき共通インク室用凹部を有する前記マニホールドを前記圧電基板に取り付ける工程と、
前記複数のインク溝および前記共通インク室用凹部を塞ぐように、前記ノズル板を接着することによって、前記複数のインク溝を複数の個別インク室とすると同時に前記マニホールドの凹部を前記第1共通インク室および前記第2共通インク室とする工程とを含む、インクジェットヘッドの製造方法。 - 前記溝加工は、一定深さで前記圧電基板の一端から他端までを貫通するように直線状に行なう、請求項7に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
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