JP4352589B2 - 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】
ところが一つのインクチャネルからインクを吐出すると、隣接するインクチャネルにも吐出圧力が伝わって非吐出ノズルでもインクメニスカスが振動するため、記録の高速化に制限が有る。
【0006】
記録速度を高めるために、特開平7−132596号や特開平7−214778号に記載されるようなインクチャネルに隣接して交互に形成される空気室(エアチャネル)を設けることが知られている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
採用するインクの物性や吐出制御のやり方によって、インクチャネルとエアチャネルは様々な形態の溝形状、長さ及び容積が採用できるが、エアチャネルにはインクが漏れないようにインクチャネルに対して密閉し、インクチャネルのみにインクを供給する必要から、エアチャネルとインクチャネルの長さがほぼ同じ又はエアチャネルの方が長い場合、図1に示す様にインクチャネル部分のみにインク供給口を設けたカバープレートでインクチャネルに対して密閉する必要が生じる。
【0008】
図1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はエアチャネル、7はカバープレート、8はインク供給口である。
【0009】
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た、それぞれ同じ形状のインクチャネル4及びエアチャネル6が平行に形成され、各チャネルの側面となる側壁5は矢印の方向に分極されている。各チャネルの深さは圧電性セラミック基板の一方の端面12に近づくにつれて徐々に浅くなって、端面12近傍では浅溝10とされている。各チャネルの内面には、その両側面の上半分に金属電極9がスパッタリング等によって形成されている。又、浅溝10の内面には、その側面及び底面に金属電極11がスパッタリング等によって形成されており、金属電極9と金属電極11は連通している。図ではインクチャネルとエアチャネルの長さが同じ場合で示してある。
【0010】
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の隔壁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7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、インク供給口8が形成される。そして、圧電性セラミック基板1のチャネルが加工された面とカバープレート7とがエポキシ系接着剤等を用いて接着され、上面がカバープレート7で覆われてインクチャネル4及びエアチャネル6となる。
【0011】
圧電性セラミック基板1及びカバープレート7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によって形成される。
【0012】
実際にはカバープレートは1mmに満たない薄さであり、インクチャネルの幅も数μm〜数十μmであって、インク供給口は大変微細な孔であることから、セラミックの薄板にその様な加工を施すことは大変困難であり、大量生産には支障が生ずる。
【0013】
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、エアチャネルを有する剪断モード型インクジェットヘッドの、エアチャネルのインクチャネルに対しての密閉とインク供給を有為に行え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。
【0014】
【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の矩形ブロックの両面に、スリットを加工するステップと、
セラミック製の第2の矩形ブロック2つを、スリット加工が施された前記第1の矩形ブロックの両面に、前記第2の矩形ブロックの平滑面をスリット側にして接着剤を用いて貼り合わせるステップと、
前記第2の矩形ブロック2つが貼られた前記第1の矩形ブロックを、前記スリットを横切る方向にスライスすることにより、両側に前記スリットによるインク導入口用の穿孔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、インクチャネルと、インクチャネルに併設されたエアチャネルとが溝加工された圧電性セラミック基板に貼合し、インク導入口用の穿孔をインクチャネルに連通させ、エアチャネルをインクチャネルに対して密閉するステップと、
前記カバープレートが貼合された前記圧電性セラミック基板を両側のインク導入口用の穿孔の間であって、ノズルプレートが貼合される面で切断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。
【0015】
即ち本発明者は、薄板へのインク導入口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。
【0016】
【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。
【0017】
先ず、図2に示す様に、ダイシングソーやダイヤモンドブレード等を用いてスリット22が形成された第1の矩形ブロック21に第2の矩形ブロック23、23′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。
【0018】
次いで、図3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31を得る。
【0019】
図4に、インクチャネル4及びエアチャネル6が溝加工され、ノズル形成面42は切断されていない圧電性セラミック基板41に前記カバープレート部材31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2におけるスリット22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口用の穿孔43はインクチャネルの浅溝10部分に、穿孔43同士の隔壁はエアチャネルの浅溝をインクチャネルに対して密閉する様に、カバープレート部材31は位置合わせされて、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42とし2個のヘッド部材を得る。
【0020】
ここではインク導入口用の穿孔を矩形ブロック同士の張り合わせで形成したが、もちろん1個のブロックに直接穿孔しても良い。また2個のみならず複数個のヘッドを採取できる様な形態の圧電性セラミック基板とカバープレート部材を貼合してから、切断によって個々のヘッドを得ても良いし、予め個々のヘッド用のセラミック基板として本発明に係るカバープレートを貼合しても良い。
【0021】
【発明の効果】
本発明によれば、インクチャネルとエアチャネルが確実に分離された剪断モード型インクジェットヘッドの量産が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】エアチャネルを有する剪断モード型インクジェットヘッドの1構成を示す図である。
【図2】請求項2の発明に係るプロセスを説明するモデル図である。
【図3】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4】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 エアチャネル
7 カバープレート
8 インク供給口
9、11 金属電極
10 浅溝[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 the drop-on-demand type ink jet printing apparatuses, the shear mode type apparatus described in JP-A-63-252750, JP-A-6-234212 to 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]
However, when ink is ejected from one ink channel, the ejection pressure is also transmitted to the adjacent ink channel, and the ink meniscus vibrates even in the non-ejection nozzle, so that there is a limit to speeding up the recording.
[0006]
In order to increase the recording speed, it is known to provide air chambers (air channels) alternately formed adjacent to the ink channels as described in JP-A-7-132596 and JP-A-7-214778. Yes.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Depending on the physical properties of the ink used and the method of ejection control, the ink channel and air channel can adopt various forms of grooves, lengths and volumes, but the air channel is sealed against the ink channel so that ink does not leak. In addition, since it is necessary to supply ink only to the ink channel, when the lengths of the air channel and the ink channel are substantially the same or longer, the ink supply port is provided only in the ink channel portion as shown in FIG. The cover plate needs to be sealed against the ink channel.
[0008]
In FIG. 1, 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 an air channel, 7 is a cover plate, and 8 is an ink supply port.
[0009]
The piezoelectric ceramic substrate 1 is formed with an
[0010]
As described above, since the shear mode type ink jet head uses the piezoelectric thickness slip deformation of the partition wall of the ink channel formed on the piezoelectric ceramic substrate 1, the
[0011]
A
[0012]
Actually, the cover plate has a thickness of less than 1 mm, the width of the ink channel is several μm to several tens of μm, and the ink supply port is a very fine hole. It is very difficult to apply the processing, which hinders mass production.
[0013]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to cover a shear mode ink jet head having an air channel that can effectively seal and supply ink to the ink channel of the air channel. It is to provide a plate and enable mass production of the inkjet head.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The above object of the present invention is to
Machining slits on both sides of the first rectangular block made of ceramic;
A step of bonding two second rectangular blocks made of ceramic to both surfaces of the first rectangular block subjected to slit processing using an adhesive with the smooth surface of the second rectangular block as a slit side. When,
Wherein the second rectangular block two of the first rectangular block that is affixed, by slicing in a direction transverse to said slit, sliced perforations for ink introduction port was in a plate shape having by the slits on both sides Obtaining a cover plate,
The cover plate sliced in a plate shape is bonded to a piezoelectric ceramic substrate in which an ink channel and an air channel attached to the ink channel are grooved, and a perforation for an ink introduction port is communicated with the ink channel. Sealing the air channel against the ink channel;
Be between the piezoelectric ceramic substrate on which the cover plate is stuck in the perforations for each side of the ink introduction port, shear, characterized in that it comprises the steps of cutting a plane nozzle plate is stuck A method for producing a mode-type inkjet head,
Is achieved.
[0015]
That is, the present inventor has difficulty in perforating the ink introduction port 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 the cover plate by slicing. In addition, the present inventors have found that productivity can be improved as well as the present invention.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, specific embodiments of production will be described, but the present invention is not limited thereto.
[0017]
First, as shown in FIG. 2, the second
[0018]
Next, as shown in FIG. 3, 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
[0019]
FIG. 4 is a model diagram of a process of bonding the
[0020]
Here, the perforations for the ink inlets are formed by bonding the rectangular blocks together, but of course, the perforations may be directly perforated in one block. In addition, after bonding a piezoelectric ceramic substrate and a cover plate member in a form that can collect not only two but also a plurality of heads, individual heads may be obtained by cutting, or for each head in advance. The cover plate according to the present invention may be bonded as a ceramic substrate.
[0021]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to mass-produce a shear mode type ink jet head in which the ink channel and the air channel are reliably separated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing one configuration of a shear mode type ink jet head having an air channel.
FIG. 2 is a model diagram for explaining a process according to the invention of
FIG. 3 is a model diagram showing cutout of a cover plate member according to the present invention.
FIG. 4 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 (1)
セラミック製の第2の矩形ブロック2つを、スリット加工が施された前記第1の矩形ブロックの両面に、前記第2の矩形ブロックの平滑面をスリット側にして接着剤を用いて貼り合わせるステップと、
前記第2の矩形ブロック2つが貼られた前記第1の矩形ブロックを、前記スリットを横切る方向にスライスすることにより、両側に前記スリットによるインク導入口用の穿孔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、インクチャネルと、インクチャネルに併設されたエアチャネルとが溝加工された圧電性セラミック基板に貼合し、インク導入口用の穿孔をインクチャネルに連通させ、エアチャネルをインクチャネルに対して密閉するステップと、
前記カバープレートが貼合された前記圧電性セラミック基板を両側のインク導入口用の穿孔の間であって、ノズルプレートが貼合される面で切断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。Machining slits on both sides of the first rectangular block made of ceramic;
A step of bonding two second rectangular blocks made of ceramic to both surfaces of the first rectangular block subjected to slit processing using an adhesive with the smooth surface of the second rectangular block as a slit side. When,
Wherein the second rectangular block two of the first rectangular block that is affixed, by slicing in a direction transverse to said slit, sliced perforations for ink introduction port was in a plate shape having by the slits on both sides Obtaining a cover plate,
The cover plate sliced in a plate shape is bonded to a piezoelectric ceramic substrate in which an ink channel and an air channel attached to the ink channel are grooved, and a perforation for an ink introduction port is communicated with the ink channel. Sealing the air channel against the ink channel;
Be between the piezoelectric ceramic substrate on which the cover plate is stuck in the perforations for each side of the ink introduction port, shear, characterized in that it comprises the steps of cutting a plane nozzle plate is stuck A method for producing a mode-type inkjet head.
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