JP4710042B2 - インクジェットプリントヘッド及びその製造方法 - Google Patents

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Description

【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トヘッド及びその製造方法に係り、特にオフィス用並びに産業用のインクジェットプリントヘッド及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
まず、従来のインクジェットプリントヘッドの構成について簡単に説明する。図9は、従来技術の一例になるインクジェットプリントヘッドの断面図である。図9において、2はノズル1を形成したオリフィスプレート、4は圧力室3を形成したチャンバプレート、6はリストリクタ5を形成したリストリクタプレート、9は振動板部7およびフィルタ部8を形成したダイアフラムプレート、共通インク通路10を形成したハウジング11である。13は複数の積層圧電素子12を固定する積層圧電素子固定板である。また、前記ハウジング11には前記積層圧電素子固定板をX、Y方向に位置決めするための端面X1、端面Y1部が設けてあり、該端面X1、Y1に前記圧電素子固定板13を突き当てて図示しない接着剤により固定していた。該接着剤は前記位置決め端面X1端面2の加工精度に習わす必要があり、極力薄くする必要がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した構成でインク吐出のばらつきを低減させるためには、前記振動板7と前記積層圧電素子12の取り付け位置誤差を極力小さくするように接着しなければならない。そのため、前記ハウジング11の端面X1、Y1は高精度に加工されなければならない。また、前記積層圧電素子固定板13の端面Y2と積層圧電素子12の振動板7接着面までの距離精度および直角度も重要である。更に前記積層圧電素子固定板13を接着する面X1が振動板7に対して倒れていると積層圧電素子12の振動板7接着面が振動板7に対し均一に全面が接触せずに片当たり状態で接着されてしまうことがある。
【0004】
また、前記接着剤は、薄くかつ均一でないと、前記基準端面X1、Y1に習って前記積層圧電素子固定板13を接着することができず、前述したように振動板7と圧電素子12の接着面が均一に接触せず、片当たり状態で接着されてしまう。
【0005】
更に、前記ハウジング11と積層圧電素子固定板13が異種材料で熱膨張係数の異なる場合には、前記ハウジングと積層圧電素子固定板を接着剤等で固着すると伸びの違いによりひずみが生じ、特に、両端ノズルのインク噴射特性が不安定となる。
このため、インクの吐出ばらつきを低減させるには、全ての部品の精度を確保するとともに接着剤の厚みも管理しなければならない。
【0006】
また、ハウジング11、積層圧電素子固定板13等の部品は高精度加工が必要となるため、高価となり、インクジェットプリントヘッドを安価なものにできない。
【0007】
本発明は、上記した従来の問題点を解決するもので、その目的とするところはインク噴射特性のばらつきを低減し、かつ安価なインクジェットプリントヘッド及びその製造方法を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため本発明では、インクジェットプリントヘッドにおいて、前記ハウジングの開口部と前記積層圧電素子固定板の周囲隙間を設けた状態で、前記ハウジングから露出した部分の前記積層圧電素子固定板を覆って前記ハウジングに固定されるカバーを設けたことを特徴とする。
【0009】
本発明によれば、前記ハウジングと同様に前記積層圧電素子および該積層圧電素子を固定する積層圧電素子板よりも大きな開口部を設けたことにより、インクシールおよび、前記積層圧電素子固定板に外力が加わらないようなカバーを前記ハウジングに固定している。そのため、インク噴射のばらつきを低減し、安価なインクジェットプリントヘッドを提供することができる。
【0010】
本発明の他の特徴は、インクジェットプリントヘッドの製造方法において、
(1)オリフィスプレート、チャンバプレート、リストリクタプレート、ダイアフラムプレート、ハウジングとを、それぞれの位置決め穴を使用して接合によりフロントエンド組を形成し、さらに、複数の積層圧電素子と積層圧電素子固定板からなる積層圧電素子組を形成し、
(2)前記フロントエンド組と、位置決め用のダミーリストリクタプレートを位置決めする位置決めピンを具備したベースAに、また、積層圧電素子組を位置決めピンを具備したベースBに固定し、
(3)前記ダミーリストリクタプレートを前記ベースBに固定して、前記積層圧電素子組を一方の側から押し付けつつ、前記ダミーリストリクタプレートの積層圧電素子側の面から観察しつつ位置決めをして、前記積層圧電素子組の位置を決定し、
(4)前記ダミーリストリクタを前記ベースAより取り除き、代りに、前記フロントエンド組を前記ベースAに固定し、前記フロントエンド組の振動板か、あるいは前記積層圧電素子組の積層圧電素子先端部に接着剤を塗布し、その後直ちに位置決め治具により前記ベースAにベースBを移動して、
(5)前記開口部と前記積層圧電素子固定板の周囲とに隙間を設けた状態で、前記フロントエンド組の前記振動板と前記積層圧電素子組の前記積層圧電素子先端部とを前記接着剤により接着し、前記隙間にシーリング剤を塗布し、前記積層圧電素子固定板の前記ハウジングから露出した部分を前記カバーで覆って該カバーを前記ハウジングに固定することを特徴とする。
【0011】
本発明によれば、振動板と積層圧電素子の位置決めを治具によりおこない、ハウジングの開口部と積層圧電素子固定板との隙間を設けたことにより、圧電素子と振動板との位置決め精度はある程度の加工ばらつきを持った部品でも実際に前記治具により観察しながら位置決めが可能となり、従来技術のようなハウジングの位置決め基準面の高精度確保および、接着剤等の厚み管理等を必要としなくなる。
【0012】
更に、前記ハウジングと積層圧電素子固定板が異種材料で熱膨張係数の異なる場合にも、前記ハウジングと積層圧電素子固定板を接着剤等で固着しないので伸びの違いによるひずみが生ぜず、安価でかつインク噴射特性のばらつきを低減したインクジェットヘッドを提供することが可能となる。
【0013】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図を参考にしながら説明する。
図1は、本発明のインクジェットプリントヘッドの概略構成を示す図であり、(A)は正面断面図、(B)は一部断面した下面断面図、(C)は下面図、(D)は右側面断面図である。(なお、(A)の正面断面図については断面表示を省略する。)
2はノズル1を形成したオリフィスプレート、4は圧力室3を形成したチャンバプレート、6はリストリクタ5を形成したリストリクタプレート、9は振動板7およびフィルタ部8を形成したダイアフラムプレート、共通インク通路10および、積層圧電素子12および該積層圧電素子12を固定する積層圧電素子固定板13よりも大きな開口部11aを設けたハウジング11であり、これらの部材を位置決め穴18にて接合する。これらの部組をフロントエンド組20という。
【0014】
また、複数の積層圧電素子12とそれを固定する積層圧電素子固定板13からなる積層圧電素子組21を位置決めして接合する。
【0015】
なお、図中、13aは導通パターン部、14は接着剤、15はフレキシブルケーブル、15aは導通パターン部、16はシーリング剤、17はカバー、17aは開口部、17bは開口部、17cはカバー位置決め突起、19はインク供給口である。
【0016】
図2により、図1のインクジェットプリントヘッドの製造方法について説明する。図2は、前記フロントエンド組20と前記積層圧電素子組21を位置決め接着する概略図であり、(A)は正面断面図、(B)は右側断面図である。(なお、(A)の正面断面図については断面表示を省略する。)
図2において、フロントエンド組20及び図示しない位置決め用ダミーリストリクタプレートを位置決めする位置決めピンを具備した図示しないベースA、積層圧電素子組21を固定する図示しないベースB、積層圧電素子組21を微小移動をさせるための複数の図示しないマイクロメータヘッド、積層圧電素子組21を微小移動後固定するための図示しない固定ネジ等を準備する。
【0017】
そして、前記フロントエンド組20を固定した前記ベースAに、積層圧電素子組21を固定した前記ベースBを接着させるために、図2の中矢印方向に移動を可能にするための直動ガイド等を具備した図示しない位置決め治具により、前記位置決め用ダミーリストリクタプレートを前記ベースBに位置決め穴18を用いセットする。
【0018】
また、積層圧電素子組21は前記ベースBに固定し、積層圧電素子12と反対側の面から観察しつつ前記ダミーリストリクタプレートのリストリクタ部を基準に前記マイクロメータヘッドによりXおよびY方向に位置合わせをし、前記固定ネジ等により積層圧電素子組21を固定する。
【0019】
次に、前記ダミーリストリクタプレートを前記ベースAより取り外し、前記フロントエンド組20を位置決め穴18を用い前記ベースAの位置決めピンに挿入しセットする。次に前記振動板7もしくは積層圧電素子12に接着剤14を塗布し、次に前記直動ガイドにより前記圧電素子21をフロントエンド組20側の矢印方向に移動して、前記積層圧電素子組21の積層圧電素子12を振動板7に前記接着剤14で接着する。
【0020】
このとき、積層圧電素子12は前記位置決め用ダミーリストリクタプレートに対して既に位置決めがなされているので正確に規定の位置に合わせて接着することが可能となる。
【0021】
この際、前述したように、前記ハウジング11の開口部11aと前記積層圧電素子組21の間には隙間がある状態で位置決めされ接着されている。
【0022】
更に、前記ハウジング11と同様に前記積層圧電素子12および該積層圧電素子12を固定する積層圧電素子板13よりも大きな開口部17bを設けたインクシーリングおよび、前記積層圧電素子組21に外力が加わらないような位置決め用の突起部17cを具備したカバー17をハウジング11の位置決め穴18に挿入し、位置決めし図示しない接着剤等により固定し、接合面およびFPC15を貫通させるカバー17の開口部17bにシーリング剤16を塗布する構成とする。
【0023】
本発明によれば、上記のような構成をとることにより、圧電素子14と振動板7との位置決め精度はある程度の加工ばらつきを持った部品でも実際に前記治具により観察しながら位置決めが可能となり、従来技術のようにハウジングの位置決め基準面の高精度確保および、接着剤等の厚み管理等を必要としなくなる。
【0024】
更に、前記ハウジング11と積層圧電素子固定板13が異種材料で熱膨張係数の異なる場合にも、前記ハウジング11と積層圧電素子固定板13を接着剤等で固着しないので伸びの違いによるひずみが生ぜず、 安価でかつインク噴射特性のばらつきを低減したインクジェットヘッドを提供することが可能となる。
【0025】
図3は、本発明からなるインクジェットプリントヘッドの他の実施例を示す右側面断面図である。図3において、前記ハウジング11の開口部11aと積層圧電素子固定板13の隙間に弾性体であるシーリング剤16を充填することによっても、前記ハウジング11と積層圧電素子固定板13を固着せずに積層圧電素子12を所定の位置に位置決めした状態で保持できるため、図1で示した実施例と同様の効果が得られる。
【0026】
また、硬度が90度(ショア-A)以下の前記シーリング剤16を充填することによっても、図1で示したシーリング剤無しの実施例(=硬度0度(ショア−A)に相当)と同様の効果が得られる。
【0027】
図4は、本発明からなるインクジェットプリントヘッドの他の実施例を示す右側面断面図である。図4において、前記積層圧電素子固定板13に対し摺動自由なフィルム等の部材22を設け、前記ハウジング11の開口部11aと積層圧電素子固定板13の隙間の複数箇所に硬度が低いものから高いものまで、硬度を特定しない接着剤等を充填することによっても、前記ハウジング11と積層圧電素子固定板13を固着せずに積層圧電素子12を所定の位置に位置決めした状態で保持できるため、図1で示した実施例と同様の効果が得られる。
【0028】
さらに、図5は、本発明からなるインクジェットプリントヘッドの他の実施例を示す右側面断面図である。図において、前記積層圧電素子固定板13に対し摺動自由なシーリングを目的とする弾性保持部材23をハウジング11またはカバー17に具備させることによっても、前記ハウジング11と積層圧電素子固定板13を固着せずに積層圧電素子12を所定の位置に位置決めした状態で保持できるため、図1で示した実施例と同様の効果が得られる。
【0029】
また、図6は、本発明からなるインクジェットプリントヘッドの他の実施例を示す右側面断面図である。図6において、カバー17に複数箇所穴を設け、弾性部材であるシーリング材により、積層圧電素子固定板13とカバー17の開口部17a部を充填することによっても、前記ハウジング11と積層圧電素子固定板13を固着せずに積層圧電素子12を所定の位置に位置決めした状態で保持できるため、図1で示した実施例と同様の効果が得られる。
【0030】
さらに、図7は、本発明からなるインクジェットプリントヘッドの他の実施例を示す右側面断面図である。図7において、前記積層圧電素子固定板13に対し摺動自由なフィルム等の部材22を設け、カバー17に複数箇所穴を設け、積層圧電素子固定板13の開口部17aに硬度を特定しない接着剤等を充填することによっても、前記ハウジング11と積層圧電素子固定板13を固着せずに積層圧電素子12を所定の位置に位置決めした状態で保持できるため、図1で示した実施例と同様の効果が得られる。
【0031】
また、図8は、本発明からなるインクジェットプリントヘッドの他の実施例を示す右側面断面図である。図8において、前記積層圧電素子固定板13に対し摺動自由な保持部材24を設け、カバー17に複数箇所穴を設け、該保持部材を図示しないばね等により積層圧電素子固定板13側に押し付け、硬度を特定しない接着剤等により固定することによっても、前記ハウジング11と積層圧電素子固定板13を固着せずに積層圧電素子12を所定の位置に位置決めした状態で保持できるため、図1で示した実施例と同様の効果が得られる。
【0032】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、振動板と積層圧電素子の位置決めを治具によりおこない、ハウジングの開口部と積層圧電素子固定板との隙間を設け、更にハウジングと同じ開口サイズで積層圧電素子組を挿入できる開口部を具備したカバーをハウジングに固定する構成とすることにより、インク噴射のばらつきを低減し、安価なインクジェットプリントヘッド及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による一実施例を示す、インクジェットプリントヘッドの概略構成を示す正面断面図、右側面断面図、下面図である。
【図2】図1の実施例におけるインクジェットプリントヘッドのの製造方法を示す図、すなわち、フロントエンド組と積層圧電素子組の位置決め接着作業を示す正面断面図及び右側面断面図である。
【図3】本発明の他の実施例を示すインクジェットプリントヘッドの右側面断面図である。
【図4】本発明の他の一実施例を示すインクジェットプリントヘッドの右側面断面図である。
【図5】本発明の他の一実施例を示すインクジェットプリントヘッドの右側面断面図である。
【図6】本発明の他の一実施例を示すインクジェットプリントヘッドの右側面断面図である。
【図7】本発明の他の一実施例を示すインクジェットプリントヘッドの右側面断面図である。
【図8】本発明の他の一実施例を示すインクジェットプリントヘッドの右側面断面図である。
【図9】従来技術からなるインクジェットヘッドの概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
1…ノズル
2…オリフィスプレート
3…圧力室
4…チャンバプレート
5…リストリクタ
6…リストリクタプレート
7…振動板
8…フィルタ部
9…ダイアフラムプレート
10…共通インク通路
11…ハウジング
11a…開口部
12…積層圧電素子
13…積層圧電素子固定板
13a…導通パターン部
14…接着剤
15…フレキシブルケーブル
15a…導通パターン部
16…シーリング剤
17…カバー
17a…開口部
17b…開口部
17c…カバー位置決め突起
18…位置決め穴
19…インク供給口
20…フロントエンド組
21…積層圧電素子組
22…フィルム等の部材
23…弾性保持部材
24…保持部材

Claims (6)

  1. インクを蓄える圧力室が複数形成されたチャンバプレート、電気信号の印加により前記圧力室内に圧力変動を発生させる積層圧電素子、前記積層圧電素子が接着剤で取り付けられ振動板が形成されたダイアフラムプレート、前記積層圧電素子端部が複数固定された積層圧電素子固定板、前記圧力室にインクを供給する流路が形成されたリストリクタが形成されたリストリクタプレート、該リストリクタにインクを供給する共通インク流路と前記積層圧電素子固定板を挿入できる開口部が設けられたハウジング、および前記圧力室からインク滴が吐出する複数個のノズルを列状に形成したオリフィスプレートから構成されたインクジェットプリントヘッドにおいて、
    記開口部と前記積層圧電素子固定板の周囲隙間を設けた状態で、前記ハウジングから露出した部分の前記積層圧電素子固定板を覆って前記ハウジングに固定されるカバーを設けたことを特徴とするインクジェットプリントヘッド。
  2. 前記ハウジングの開口部と前記積層圧電素子固定板の隙間、または前記カバーと前記積層圧電素子固定板の隙間にシーリング剤が充填されていることを特徴とする請求項1に記載のインクジェットプリントヘッド。
  3. 前記シーリング剤の硬度が90度(ショア−A)以下であることを特徴とする請求項2に記載のインクジェットプリントヘッド。
  4. 記接着剤の硬度が50度〜80度(ショア−A)であことを特徴とする請求項に記載のインクジェットプリントヘッド。
  5. 前記カバーが位置決め用の突起部を具備していることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のインクジェットプリントヘッド。
  6. 請求項5に記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法において、
    (1)前記オリフィスプレート、前記チャンバプレート、前記リストリクタプレート、前記ダイアフラムプレート、前記ハウジングとを、それぞれの位置決め穴を使用して接合によりフロントエンド組を形成し、さらに、複数の前記積層圧電素子と前記積層圧電素子固定板からなる積層圧電素子組を形成し、
    (2)前記フロントエンド組と、位置決め用のダミーリストリクタプレートを位置決めする位置決めピンを具備したベースAに、また、積層圧電素子組を位置決めピンを具備したベースBに固定し、
    (3)前記ダミーリストリクタプレートを前記ベースBに固定して、前記積層圧電素子組を一方の側から押し付けつつ、前記ダミーリストリクタプレートの積層圧電素子側の面から観察しつつ位置決めをして、前記積層圧電素子組の位置を決定し、
    (4)前記ダミーリストリクタを前記ベースAより取り除き、代りに、前記フロントエンド組を前記ベースAに固定し、前記フロントエンド組の振動板か、あるいは前記積層圧電素子組の積層圧電素子先端部に接着剤を塗布し、その後直ちに位置決め治具により前記ベースAにベースBを移動して、
    (5)前記開口部と前記積層圧電素子固定板の周囲とに隙間を設けた状態で、前記フロントエンド組の前記振動板と前記積層圧電素子組の前記積層圧電素子先端部とを前記接着剤により接着し、前記隙間にシーリング剤を塗布し、前記積層圧電素子固定板の前記ハウジングから露出した部分を前記カバーで覆って該カバーを前記ハウジングに固定することを特徴とするインクジェットプリントヘッドの製造方法。
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