JP5504296B2

JP5504296B2 - インクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法

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Publication number: JP5504296B2
Application number: JP2012029156A
Authority: JP
Inventors: 友紀星野; 敬三郎山本; 実古谷田; 直樹大石
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 2012-02-14
Filing date: 2012-02-14
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2032-02-14
Also published as: US8998374B2; CN103240992B; CN103240992A; US20130208055A1; JP2013166254A

Description

本発明の実施形態は、インクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法に関する。

インクジェットヘッドは、上下に張り合わされた極性の異なる圧電素子によって形成される複数の側壁と、この側壁に設けられる電極と、を備える。電極に印加される電圧により側壁が弾性変形し、この変形により側壁が形成する圧力室の容積が変化する。この圧力室の容積変化により、インクの吸引と吐出が行われる。

ここで、水溶性のインクが用いられる可能性があるため、電極を絶縁する必要がある。従来は、電極を例えばパリレン（登録商標）などのパラキシリレン系ポリマーに代表される樹脂によって被覆していた。しかし、この樹脂膜の端部からインクが進入し電極を腐食させる場合がある。

この点に関し、樹脂膜の端部にグリスを配置する技術が提案されている。

しかし、この技術によっても、インクがグリスに接触するとグリスはインクに溶けることがあり、インクが電極に接触する可能性がある。

特開２００９−２０２４７３号公報

従って、インクが樹脂膜を伝って電極に接触することがないインクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法が求められている。

上記の課題を解決するために、本発明の一実施形態は、基板と、櫛の歯状に形成される側壁、側壁により形成される圧力室、並びに圧力室の内側に設けられる電極である圧力室電極を有する圧電素子と、圧力室電極と接続し、基板上に配置される電極である基板電極と、基板電極上に設けられ、外周を取り囲むマスクを取り付けるための取付部を有する枠体と、圧力室電極及び基板電極を被覆し、端部が取付部まで伸びる樹脂膜と、インクを吐出するインク吐出孔を有し、樹脂膜を介して前記枠体に取り付けられるノズルプレートと、樹脂膜の端部を被覆し、マスクに接着される接着剤層と、を備えるインクジェットヘッドを提供する。

インクジェットヘッドを含むインクジェットヘッド本体部の斜視図である。インクジェットヘッドの斜視図である。インクジェットヘッドの図２におけるＡＡ線断面図である。インクジェットヘッドの図２におけるＢＢ線断面図である。図４の点線によって囲まれた部分の拡大図である。

以下、インクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法の一実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。

本実施形態のインクジェットヘッドは、基板と、櫛の歯状に形成される側壁、側壁により形成される圧力室、並びに圧力室の内側に設けられる電極である圧力室電極を有する圧電素子と、圧力室電極と接続し、基板上に配置される電極である基板電極と、基板電極上に設けられ、外周を取り囲むマスクを取り付けるための取付部を有する枠体と、圧力室電極及び基板電極を被覆し、端部が取付部まで伸びる樹脂膜と、インクを吐出するインク吐出孔を有し、樹脂膜を介して前記枠体に取り付けられるノズルプレートと、樹脂膜の端部を被覆し、マスクに接着される接着剤層と、を備える。

図１は、本実施形態のインクジェットヘッドを含むインクジェットヘッド本体部１００の斜視図である。図１に示すように、インクジェットヘッド本体部１００は、先端に配置されるインクジェットヘッド１０１と、インクジェットヘッド１０１を支持するマスク２０１と、を備える。

図２は、インクジェットヘッド１０１の斜視図である。図２に示すように、インクジェットヘッド１０１は、アルミナなどによって形成される基板１１と、基板１１上に設置される圧電素子１２と、圧電素子１２を囲むように配置される枠体１３と、インク吐出孔１５を有し、圧電素子１２と枠体１３とを被覆するノズルプレート１４と、を備える。

インクジェットヘッド１０１は、基板１１、圧電素子１２、枠体１３及びノズルプレート１４によって囲まれる空間に共通液室１６を有する。

図３は、インクジェットヘッド１０１の図２におけるＡＡ線断面図である。図３に示すように、圧電素子１２は、極性の異なる圧電素子１２Ａ１、１２Ａ２を接着剤１２Ｂによって張り合わされ、くしの歯状の形状をなす複数の側壁１２Ｓを備える。側壁１２Ｓは、間隙に圧力室１２Ｒを形成する。

側壁１２Ｓ及び圧力室１２Ｒの底面には、表面に電極として圧力室電極１２Ｃが配置される。さらに、圧力室電極１２Ｃを被覆する樹脂膜３００が設けられる。

圧力室１２Ｒは共通液室１６と連通する。圧力室電極１２Ｃは圧電素子１２に電圧を印加する駆動素子に接続する。ノズルプレート１４のインク吐出孔１５は圧力室１２Ｒに対応する位置に設けられる。

圧電素子１２は、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）を用いることができる。樹脂膜には、例えばパリレン（登録商標）などのパラキシリレン系ポリマーを用いることができる。パリレン（登録商標）を使用する場合は、いずれのグレードであってもよい。

電圧が印加されると側壁１２Ｓが変形し、この変形により圧力室１２Ｒの容積が変化する。この容積変化によりインクの吸引とインク吐出孔１５からの吐出が行われる。

図４は、インクジェットヘッド１０１の図２におけるＢＢ線断面図である。図４に示すように、インクジェットヘッド１０１はノズルプレート１４側を記録媒体側に向けてマスク２０１に取り付けられる。

図５は、図４の点線によって囲まれた部分の拡大図である。図５に示すように、インクジェットヘッド１０１は、基板１１と、基板１１上に配置される電極である基板電極３０４と、基板電極３０４上に設けられ、マスク２０１を取り付けるための取付部１３Ａを有する枠体１３と、端部が取付部１３Ａまで伸びる樹脂膜３００と、樹脂膜３００を介して枠体１３に取り付けられるノズルプレート１４と、基板電極３０４に異方導電性フィルム（ＡＣＦ）３０３を介して接続する駆動回路接続部３０５と、樹脂膜３００の端部を被覆し、マスク２０１に接着される接着剤層３０１と、を備える。

取付部１３Ａは、枠体１３の上端より一段低いことが望ましいが、形状は問わない。

樹脂膜３００は、圧力室電極１２Ｃ及び基板電極３０４を被覆し、さらに基板１１の一部から枠体１３の取付部１３Ａに至るまでの部分を被覆する。すなわち、樹脂膜３００の端部は、枠体１３の外周端部より内側、かつ、取付部１３Ａの内側端部より外側に配置される。

接着剤層３０１を形成する接着剤は、耐インク性の接着剤を用いる。この耐インク性の接着剤には、例えばエポキシ樹脂系の接着剤を用いることができる。耐インク性の接着剤はディスペンサーにより塗布される。

基板電極３０４と枠体１３、枠体１３とノズルプレート１４とは、接着剤３０２によって接着される。基板電極３０４は圧力室電極１２Ｃと接続する。

本実施形態のインクジェットヘッド１０１は、樹脂膜３００の端部が全て接着剤層３０１によって被覆されている。従って、インクが樹脂膜３００の端部に触れることがない。

次に、本実施形態のインクジェットヘッド１０１の製造方法について説明する。

（１）基板１１に一対の圧電素子１２を接着する。一対の圧電素子１２の距離は冶具にて位置決めされる。
（２）圧電素子１２を切削して圧力室１２Ｒとなる溝を形成する。この切削は、ダイアモンドホイールを用いることができる。
（３）溝の内部に圧力室電極１２Ｃを形成する。圧力室電極１２Ｃは、例えば、無電解メッキによってニッケル薄膜を生成することによって形成される。
（４）基板１１に枠体１３を接着する。
（５）圧電素子１２に樹脂膜３００を形成する。樹脂膜３００は、ＣＶＤ（化学気相成長法）により成膜する。
樹脂膜３００は、枠体１３の取付部１３Ａまで達するように成膜する。
樹脂にパリレン（登録商標）を使用する場合、パリレンＣを厚さ１μｍ〜１０μｍにより成膜する。なお、パリレン（登録商標）はいずれのグレードでもよい。
樹脂膜３００を生成する必要のない部位には例えばポリイミドテープなどのマスキングテープによりマスキングする。或いは、樹脂膜３００を成膜した後に、必要な部位だけ冶具によって被覆し、プラズマ処理によるエッジングにて不要な樹脂膜３００を除去してもよい。
（６）レーザー照射等によりインク吐出孔１５を予め形成したノズルプレート１４を枠体１３に接着する。
（７）基板電極３０４と駆動回路接続部３０５とを異方導電性フィルム３０３により熱圧接着する。
（８）マスク２０１を耐インク性の接着剤によって枠体１３に接着する。
耐インク性の接着剤により形成される接着剤層３０１は樹脂膜３００の端部を被覆する。接着剤層３０１は、駆動回路接続部３０５及び駆動回路接続部３０５と枠体１３の間の基板電極３０４を被覆するように形成してもよい。
（９）基板１１にインク供給管及びインク排出管を接着する。

以上述べたように、本実施形態のインクジェットヘッド１０１は、基板１１と、櫛の歯状に形成される側壁１２Ｓ、側壁１２Ｓにより形成される圧力室１２Ｒ、並びに圧力室１２Ｒの内側に設けられる電極である圧力室電極１２Ｃを有する圧電素子１２と、圧力室電極１２Ｃと接続し、基板１１上に配置される電極である基板電極３０４と、基板１１上に配置される電極である基板電極３０４と、基板電極３０４上に設けられ、マスク２０１を取り付けるための取付部１３Ａを有する枠体１３と、端部が取付部１３Ａまで伸びる樹脂膜３００と、樹脂膜３００を介して枠体１３に取り付けられるノズルプレート１４と、樹脂膜３００の端部を被覆し、マスク２０１に接着される接着剤層３０１と、を備える。

従って、インクが樹脂膜を伝って電極に接触することがないという効果がある。

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１１：基板
１３：枠体
１３Ａ：取付部
１４ノズルプレート
３００：樹脂膜
３０１：接着剤層
３０３：基板電極

Claims

基板と、
櫛の歯状に形成される側壁、前記側壁により形成される圧力室、並びに前記圧力室の内側に設けられる電極である圧力室電極を有する圧電素子と、
前記圧力室電極と接続し、前記基板上に配置される電極である基板電極と、
前記基板電極上に設けられ、外周を取り囲むマスクを取り付けるための取付部を有する枠体と、
前記圧力室電極及び前記基板電極を被覆し、端部が前記取付部まで伸びる樹脂膜と、
インクを吐出するインク吐出孔を有し、前記樹脂膜を介して前記枠体に取り付けられるノズルプレートと、
前記樹脂膜の端部を被覆し、前記マスクに接着される接着剤層と、
を備えるインクジェットヘッド。
前記樹脂膜の端部は、
前記枠体の外周端部より内側、かつ、前記取付部の内側端部より外側に配置される請求項１記載のインクジェットヘッド。
前記圧電素子を駆動させる駆動回路に接続する駆動回路接続部をさらに備え、
前記接着剤層は、
前記駆動回路接続部及び前記駆動回路接続部と前記枠体の間の前記基板電極を、さらに被覆するように形成される請求項２記載のインクジェットヘッド。
基板上に配置される電極である基板電極上に設けられ、外周を取り囲むマスクを取り付けるための取付部を有する枠体の前記取付部まで端部が達し、前記基板電極を被覆するように樹脂膜を成膜する工程と、
前記樹脂膜の端部を被覆し、前記マスクに接着される接着剤層を形成する工程と、
を含むインクジェットヘッドの製造方法。
前記樹脂膜の端部は、
前記枠体の外周端部より内側、かつ、前記取付部の内側端部より外側に配置される請求項４記載のインクジェットヘッドの製造方法。