JP4529238B2 - 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
【発明の属する技術分野】
本発明は、インク滴を噴射して記録媒体上に記録をおこなうインクジェットヘッドおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、インクジェットヘッドとして、圧電材料等の変形によってインク流路内のインクに圧力を加えてノズルから液滴として噴射するもの、あるいは、インク流路内のインクを局部的に加熱して蒸発させそれによって発生した圧力でインクを噴射するものなどが知られている。これらの圧電材料や加熱手段などの噴射エネルギ発生手段に、噴射のためのパルス信号を印加するために、基板の1つの面に噴射エネルギ発生手段に接続した接続端子を複数配列し、外部の信号発生源から延びるフレキシブル配線材をこの接続端子にハンダ付け等で接続している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
インクジェットヘッドは、高密度記録のために、複数のノズル列を平行に配置したり、カラー化のために複数のヘッドを接近させて配置することがおこなわれている。しかし、複数のインク流路を構成する溝、複数の噴射エネルギ発生手段、および複数の接続端子はそれぞれ1つの平面に形成されるため、これらを複数個並べる必要があり、その相互の位置関係を正確に定めなければならない。
【0004】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、複数の溝列を相互に接近して正確に配置し、かつそれに対応して接続端子を正確に形成できるインクジェットヘッドおよびその製造方法を提案する。
【0005】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この目的を達成するために、請求項1に記載のインクジェットヘッドは、一方の面に、複数の溝内に収容したインクに選択的に噴射エネルギを与える複数のエネルギ発生手段を設け、その一方の面とは反対側の他方の面に、前記複数のエネルギ発生手段にそれぞれ接続され外部からの噴射信号を印加する複数の接続端子をそれぞれ設けた2つの基板を、前記一方の面が相互に対向するように積層し、前記各基板の一方の面に、前記インクを収容するインク溝、前記インク溝と所定の位置関係にあるインクを収容しない溝および前記インクを収容しない溝の一方の端部と接続し、かつ前記基板の一端面に前記他方の面に連通する縦溝を形成し、前記2つの基板のうち一方の基板には、前記他方の面の上であって、かつ前記複数の接続端子の配列方向における前記一方の基板の一端から所定距離の位置に存在する縦溝を基準部とし、その基準部から所定関係の位置に当該基板上の前記複数の接続端子の配列方向の一端部を配置し、前記2つの基板のうち他方の基板には、前記他方の面の上であって、かつ前記一方の基板の前記一端とは反対側に位置する前記他方の基板の他端から前記一方の基板における前記所定距離と同じ距離の位置に存在する縦溝を基準部とし、その基準部から所定関係の位置に当該基板上の前記複数の接続端子の配列方向の一端部を配置することを特徴とする。
【0006】
このように、2つの基板を、一方の面が相互に対向するように積層することで、複数の溝列を相互に接近して正確に配置し、また、各基板に各基準部から所定関係の位置に複数の接続端子を容易にかつ正確に形成することができる。
【0008】
請求項2に記載のインクジェットヘッドの製造方法は、一方の面に、複数の溝内に収容したインクに選択的に噴射エネルギを与える複数のエネルギ発生手段を設け、その一方の面とは反対側の他方の面に、前記複数のエネルギ発生手段にそれぞれ接続され外部からの噴射信号を印加する複数の接続端子をそれぞれ設けた2つの基板を、前記一方の面が相互に対向するように積層するインクジェットヘッドの製造方法において、前記両基板の一方の面に、前記インクを収容するインク溝、前記インク溝と所定の位置関係にあるインクを収容しない溝および前記インクを収容しない溝の一方の端部と接続し、かつ前記基板の一端面に前記他方の面に連通する縦溝を形成する工程;前記両基板の他方の面に、前記複数の接続端子となる連続した導電層を形成する工程;前記両基板を、前記一方の面が相互に対向するように積層する工程;前記積層工程の後、前記2つの基板のうち一方の基板に、前記他方の面の上であって、かつ前記複数の接続端子の配列方向における前記一方の基板の一端から所定距離の位置に存在する縦溝を基準部とし、その基準部より所定関係の位置から前記一方の基板の前記他方の面における前記導電層の一部を除去し、前記一方の基板に前記複数の接続端子を形成する工程;前記一方の基板に前記複数の接続端子を形成する工程の後、前記積層された両基板を反転させ、前記2つの基板のうち他方の基板に、前記他方の面の上であって、かつ前記一方の基板の前記一端とは反対側に位置する前記他方の基板の他端から前記一方の基板における前記所定距離と同じ距離の位置に存在する縦溝を基準部とし、その基準部より所定関係の位置から前記他方の基板の前記他方の面における前記導電層の一部を除去し、前記他方の基板に前記複数の接続端子を形成する工程;とを有することを特徴とする。
【0009】
このように、2つの基板を、一方の面が相互に対向するように積層することで、複数の溝列を相互に正確に配置することができ、また、その積層工程の後、各基板に予め形成した導電層を除去して各基板に複数の接続端子を形成することで、複数の接続端子の相互の位置を容易にかつ正確に形成することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面にしたがって説明する。本実施の形態は、エネルギ発生手段として、圧電材料に分極方向と直交する方向の電界を生成することによりその圧電材料を圧電厚みすべり変形させる方式を用いた。
【0013】
図1に示すように、インクを収容する溝を有する基板10、40は、中間板30を挟んで2つ設けられているが、両基板はほぼ同構成であるので、主として一方の基板10について説明し、基板40については基板10の各部分10a〜10fと対応する部分を40a〜40fと書き換えて説明を省略する。
【0014】
基板10には、インクを収容する複数のインク溝21と、空間となる複数のダミー溝22とが交互に形成され、その両溝間は隔壁24で隔てられている。インク溝21とダミー溝22は、同じ幅、深さに形成される。隔壁24は、その高さ方向に相互に逆に分極(図3の矢印P)した2つの圧電材料を、同じく高さ方向に積層して構成される。本実施の形態において、隔壁24は、高さ方向の2つの部分ともが圧電材料である必要がなく、少なくとも一方が圧電材料であればよい。インク溝21とダミー溝22の配列方向の両端に、インク溝およびダミー溝と同形状の溝が繰り返し形成してあるが、これは、基板10と中間板30とを接着する際の接着剤の逃げ溝21a、22aとして機能するものである。
【0015】
インク溝21は、その長手方向を基板10の一方の面10aに開放しかつ長手方向両端を基板10の前後両端面10b、10cに開放して形成されている。ダミー溝22は、その長手方向を基板10の一方の面10aに開放し、かつ長手方向一端を基板10の前端面10bに開放して形成されているが長手方向他端を基板の後端面10cに対して壁23で閉鎖されている。両溝21、22の長手方向の開放面は、基板の一方の面10aに接着した中間板30により覆われている。
【0016】
基板10の後端面10cには、マニホールド31(図2)が接続され、図示しないインク供給源から供給口31aに供給されたインクを複数のインク溝21に分配する。ダミー溝22の後端は壁23によって覆われているので、インクは供給されない。接着剤の逃げ溝21a、22aの後端は、マニホールド31両端の壁に対向しているので、この溝にもインクは供給されない。
【0017】
2つの基板10、40が同色のインクを使用する場合には、1つのマニホールド31が両基板の後端面にまたがって接合され、両基板に共通のインクを供給するように構成することができる。また、2つの基板10、40が別々の色のインクを使用する場合には、両基板の後端面にそれぞれ別のマニホールドが接合される。
【0018】
基板10の前端面10aには、各インク溝21の前端に対向する噴射口33を複数有するノズルプレート32が接合される。
【0019】
インク溝21およびダミー溝22の内側面、すなわち隔壁24の側面には、電極26a、26bがそれぞれ形成され、ダミー溝22の内で対向する電極26b、26bは溝底に沿って形成された分離溝27によって相互に絶縁されている。前記一方の面10aと反対側の他方の面10dには、それら電極26a、26bと接続した接続端子28a、28bが整列して形成されている。1つのインク溝21の両外側に位置する各電極26b、26bは、ダミー溝22の前端と他方の面10dとを接続する縦溝25の側面に形成した導電層を介して1つの接続端子28bに接続している。縦溝25の側面の導電層は、ダミー溝22内の各電極26b、26bと同様に溝底で分割されており、ダミー溝22内で対向する電極26b、26bは、それぞれ別の接続端子28b、28bに接続している。
【0020】
複数の接続端子28bの外側に位置する、他方の面10d上の導電層は、接続端子28aを構成する。この接続端子28aは、基板10の後端面10c上の導電層を介してすべてのインク溝21内の電極26aと接続している。電極28aと電極28b間、および電極28bどうしの間は、分離溝29によって絶縁されている。
【0021】
電極28a、28bは、図示しないフレキシブルな配線材を介して外部の噴射パルス信号発生源に接続される。
【0022】
接続端子28aすなわちすべてのインク溝21内の電極26aをアースし、インクを噴射しようとするインク溝21に対応する電極28bを介して電極26b、26bにパルス信号を印加すると、図3に示すように、そのインク溝21の両側の隔壁24、24に分極方向Pと直交する電界Eが生じる。その結果、隔壁において分極方向が異なる各部がそれぞれ圧電厚みすべり変形し、全体としてインク溝の21の容積を拡大する。それにより、マニホールド31からインク溝21内にインクを吸引する。その後、パルス信号の印加を停止すると、隔壁24が復帰して、インクに圧力が加えられる。その結果、インクは、噴射口33からインク滴として噴射される。
【0023】
以下に、上記インクジェットヘッドの製造方法を説明する。
【0024】
まず、基板10を形成するために、予め厚さ方向に分極された圧電材料11、12を接着する。そして、図4に示すように、両圧電材料11、12にわたってインク溝21、ダミー溝22、逃げ溝21a、22aおよび縦溝25となる溝を、ダイヤモンドブレード51によって研削すなわち機械加工する。このダイヤモンドブレード51は、特開平1−140970号公報および特開平3−117565号公報に開示されているように、各溝に対応する複数のブレード部を一体に有するものを使用するが、本実施の形態の場合、インク溝21とダミー溝22(逃げ溝21a、22aを含む)は、後端の壁23の有無において形状が異なり、それらを同時に加工することができないので、その一方のグループのみに対応する複数のブレード部を、そのグループの列方向にわたって備える。つまり、図5に示すようにまず複数のダミー溝22と第2逃げ溝22aを同時に加工する。このとき各溝の後端に壁23を残すようにダイヤモンドブレード51を基板10の後端の手前で上昇させる。その後、その溝間にブレード部を相対移動して、複数のインク溝21と逃げ溝21aを同時に加工する。本実施の形態の場合、インク溝21とダミー溝22の幅、深さを同じ寸法に設定することで、ダイヤモンドブレード51や加工条件等を共通にできる。縦溝25も、同じダイヤモンドブレード51によって加工することができる。
【0025】
なお、ダイヤモンドブレード51の複数のブレード部は、インク溝21またはダミー溝22の1個おき、または複数個おきに対応したものであってもよい。これにより、所定数おきにいくつかのインク溝21を同時加工し、その後、ブレード部をインク溝21の1ピッチ分ずらせて残りのインク溝21を加工することになる。ダミー溝22も同様に複数回に分けて加工する。また、1つのフレードのみからなるダイヤモンドブレード51で、インク溝とダミー溝、および第1の逃げ溝と第2の逃げ溝を交互に連続して加工したり、インク溝と第1の逃げ溝を順次加工した後、ダミー溝と第2の逃げ溝を順次加工することもできる。
【0026】
実施の形態では両基板10、40は、後述する中間板30に接合した状態で、インク溝21どうし、ダミー溝22どうしが対向するように、両基板の同じ側の一端(溝21、22の配列方向の延長方向の端部)10e、40eから同距離の位置にインク溝21、ダミー溝22を形成している。また、一方の基板40の一端40eから最初の縦溝25までの距離Aが、他方の基板10の他端10f(一端10eとは反対側の端部)から最初の縦溝25までの距離Aと同じになるようにしている。このために、一方の基板40の一端40e寄りの溝はダミー溝22と同形状になるべきであるが、縦溝25を省略して加工している。つまり、縦溝25を加工する際、ダイヤモンドブレード51をダミー溝22の1ピッチ分ずらせてある。
【0027】
そして図6に示すように、上記のように溝を加工した基板10、40に、各溝の内面を含む全面にわたって導電層52を、メッキ等によって形成する。次に図7に示すように、基板の前記一方の面10aを平面研削することによって、その面10a上の導電層を除去する。さらにダミー溝22および縦溝25の溝底に沿って、レーザ照射機53から発射したYAGレーザ光を照射して、その溝底の導電層をアブレーション加工により除去し、分割溝27を形成する。
【0028】
その後、図8に示すように、基板10、40を、インク溝21とダミー溝22が対向するように、中間板30の両面に接着剤により接合する。その際、基板10、40と中間板30間にはさまれた接着剤は、ダミー溝22、逃げ溝21a、22aに逃げ、インク溝21を詰まらせることがなくなる。とくに、本実施の形態では、逃げ溝21a、22aがインク溝とダミー溝のピッチで細かく形成されているので、接着剤を確実に逃がすことができるだけでなく、接合時にはさむ空気塊を良好に逃がし、強固に接合することができる。
【0029】
そして、両基板10、40の前端面10b、40bを中間板30とともに1つの平面に揃えるために、その面を平面研削する。このとき同時に前端面10b、40bの導電層を除去することで、インク溝21内の導電層とダミー溝22内の導電層は、分離されて、それぞれ電極26a、26bとして形成される。
【0030】
基板40に接続端子28a、28bを形成するために、まず、一端40e寄りにある縦溝25を基準部として撮像装置54で捕らえる。その基準部としての縦溝25は一端40eから予め決められた距離Aにあるから撮像装置54で捕らえやすい。さらに、その基準部としての縦溝25から見て、先に分離溝27を形成したダミー溝22および縦溝25は、予め決められた位置にあるから、レーザ照射機53をその分離溝27と連続した位置に容易に位置決めすることができる。そして、YAGレーザ光を照射しながら、レーザ照射機53と基板40とを、予め決められたプログラムにしたがってX−Y方向に相対移動することで、面40d上の導電層をアブレーション加工により除去して、分離溝29を形成し、接続端子28a、28bを分割することができる。
【0031】
また、基板10に接続端子28a、28bを形成するには、基板10の他端10fが図8の基板40の端部40eの位置にくるように、基板10、40の積層体を反転させる。つまり、図8の状態と同じ向きになるように基板10、40を反転させる。他端10fから、基準部としての最初の縦溝25は前記距離Aとほぼ同じ距離にあり、かつその基準部としての縦溝25から見て、分離溝27を形成したダミー溝22および縦溝25も、前記基板40の場合と同じ距離にあるから、前記と同じプログラムで面10d上の導電層に分離溝29を形成し、接続端子28a、28bを分割することができる。
【0032】
そして、基板10、40の積層体の後端面にマニホールド31を接着剤により接合し、前端面にノズルプレート32を接着剤により接合することで、インクジェットヘッドは完成する。ノズルプレート32を接合する際、前記中間板30の接合の場合と同様に、ダミー溝22および逃げ溝21a、22aが接着剤の逃げとして働き、良好に接合することができる。
【0033】
上記実施の形態では、アクチュエータとして圧電厚みすべり変形する方式を用いたが、圧電素子の縦効果による変形を用いる方式、発熱手段を用いる方式など基板の一方の面にエネルギ発生手段、他方の面に接続端子を配置できるものならば、適用することができる。また、両基板をインク溝どうしが対向するように配置するだけでなく、両溝が相互にずれるようにしてもよい。さらに、両基板の各基準部は、端部から同一距離に設けるのではなく、予め決めた位置にあるようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示すインクジェットヘッドの分解斜視図である。
【図2】図1の一部水平断面図である。
【図3】図1の一部縦断面図である。
【図4】本実施の形態のインクジェットヘッドの製造過程を説明する斜視図である。
【図5】本実施の形態のインクジェットヘッドの製造過程を説明する斜視図である。
【図6】本実施の形態のインクジェットヘッドの製造過程を説明する斜視図である。
【図7】本実施の形態のインクジェットヘッドの製造過程を説明する斜視図である。
【図8】本実施の形態のインクジェットヘッドの製造過程を説明する斜視図である。
【符号の説明】
10、40 基板
21、22 溝
28a、28b 接続端子
Claims (2)
- 一方の面に、複数の溝内に収容したインクに選択的に噴射エネルギを与える複数のエネルギ発生手段を設け、その一方の面とは反対側の他方の面に、前記複数のエネルギ発生手段にそれぞれ接続され外部からの噴射信号を印加する複数の接続端子をそれぞれ設けた2つの基板を、前記一方の面が相互に対向するように積層し、
前記各基板の一方の面に、前記インクを収容するインク溝、前記インク溝と所定の位置関係にあるインクを収容しない溝および前記インクを収容しない溝の一方の端部と接続し、かつ前記基板の一端面に前記他方の面に連通する縦溝を形成し、
前記2つの基板のうち一方の基板には、前記他方の面の上であって、かつ前記複数の接続端子の配列方向における前記一方の基板の一端から所定距離の位置に存在する縦溝を基準部とし、その基準部から所定関係の位置に当該基板上の前記複数の接続端子の配列方向の一端部を配置し、
前記2つの基板のうち他方の基板には、前記他方の面の上であって、かつ前記一方の基板の前記一端とは反対側に位置する前記他方の基板の他端から前記一方の基板における前記所定距離と同じ距離の位置に存在する縦溝を基準部とし、その基準部から所定関係の位置に当該基板上の前記複数の接続端子の配列方向の一端部を配置することを特徴とするインクジェットヘッド。 - 一方の面に、複数の溝内に収容したインクに選択的に噴射エネルギを与える複数のエネルギ発生手段を設け、その一方の面とは反対側の他方の面に、前記複数のエネルギ発生手段にそれぞれ接続され外部からの噴射信号を印加する複数の接続端子をそれぞれ設けた2つの基板を、前記一方の面が相互に対向するように積層するインクジェットヘッドの製造方法において、
前記両基板の一方の面に、前記インクを収容するインク溝、前記インク溝と所定の位置関係にあるインクを収容しない溝および前記インクを収容しない溝の一方の端部と接続し、かつ前記基板の一端面に前記他方の面に連通する縦溝を形成する工程;
前記両基板の他方の面に、前記複数の接続端子となる連続した導電層を形成する工程;
前記両基板を、前記一方の面が相互に対向するように積層する工程;
前記積層工程の後、前記2つの基板のうち一方の基板に、前記他方の面の上であって、
かつ前記複数の接続端子の配列方向における前記一方の基板の一端から所定距離の位置に存在する縦溝を基準部とし、その基準部より所定関係の位置から前記一方の基板の前記他方の面における前記導電層の一部を除去し、前記一方の基板に前記複数の接続端子を形成する工程;
前記一方の基板に前記複数の接続端子を形成する工程の後、前記積層された両基板を反転させ、前記2つの基板のうち他方の基板に、前記他方の面の上であって、かつ前記一方の基板の前記一端とは反対側に位置する前記他方の基板の他端から前記一方の基板における前記所定距離と同じ距離の位置に存在する縦溝を基準部とし、その基準部より所定関係の位置から前記他方の基板の前記他方の面における前記導電層の一部を除去し、前記他方の基板に前記複数の接続端子を形成する工程;とを有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
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