JP7382821B2 - ヘッドチップの製造方法 - Google Patents
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Description
[プリンタ1の全体構成]
図1は、本開示の第1実施形態に係る液体噴射記録装置であるプリンタ(以下、単に「プリンタ」という)1の概略的な構成を示す模式図である。図1は、プリンタ1の筐体10の外縁(輪郭)を、破線により模式的に示している。第1実施形態に係る液体噴射ヘッドおよびそのヘッドチップは、プリンタ1に、その一部として備わる。プリンタ1は、被記録媒体に画像または文字等を記録する記録装置であり、プリンタ1により記録可能な被記録媒体として、紙、フィルム、布およびタイル等を例示することができる。
搬送機構2a,2bは、プリンタ1に投入された記録紙Pを搬送方向d(図1では、X方向)に搬送する。搬送機構2a,2bはそれぞれ、グリッドローラ21およびピンチローラ22を備えるとともに、図示しない駆動機構を備える。グリッドローラ21およびピンチローラ22は、いずれもその回転軸がY方向(記録紙Pをその幅方向に横断する方向であり、記録紙Pの搬送方向dに対して垂直な方向)に沿うように配設されている。駆動機構は、グリッドローラ21に動力を伝達し、これを軸周りに、つまり、Z-X面内で回転させる機構であり、動力源として、例えば、電気モータを備える。第1実施形態では、電気モータとグリッドローラ21とが、適宜の動力伝達媒体を介して接続されている。
インクタンク3は、インク9を色別に収容する。第1実施形態では、インクタンク3として、複数の色、例えば、イエロー(Y)、マゼンダ(M)、シアン(C)およびブラック(K)の4色のインクを個別に収容する、4種類のインクタンク3(3Y,3M,3C,3K)が設けられる。インクタンク3Y,3M,3C,3Kのそれぞれは、筐体10の内部において、例えば、X方向に並べて配置される。インクタンク3Y,3M,3C,3Kは、いずれも収容するインクの色以外については同一の構成である。
インクジェットヘッド4は、インクタンク3から供給チューブ5を介して受容したインク9を、記録紙Pに向けて液滴として噴射する。インクジェットヘッド4は、後に述べるように、Z方向に開口する複数の噴射孔H2を有し、これら複数の噴射孔H2のそれぞれからインク9が噴射される(図3)。第1実施形態では、インクジェットヘッド4は、エッジシュートタイプのインクジェットヘッドであり、噴射孔H2の向きと同方向に延びるチャネルC1を備え、このチャネルC1を通じてインク9が噴射孔H2に供給される。つまり、第1実施形態では、チャネルC1が延びる方向と噴射孔H2からインク9が噴射される方向とが、互いに一致する。
走査機構6は、搬送方向dと交差する方向、換言すれば、記録紙Pの幅方向であり、Y方向にインクジェットヘッド4を走査させる。走査機構6は、Y方向に延設された一対のガイドレール61a,61bと、ガイドレール61a,61b上を移動可能に支持されたキャリッジ62と、キャリッジ62をY方向に移動させる駆動機構63と、を備える。駆動機構63は、動力源として電気モータ633を備えるとともに、図示しない一対のプーリに掛け渡された無端状のベルト632と、を備える。キャリッジ33が無端ベルト632に取付けられており、電気モータ633の動力が無端ベルト632を介してキャリッジ62に伝達されることで、キャリッジ62がガイドレール61a,61b上をY方向に移動する。
図2は、図1に示したプリンタ1に備わるインクジェットヘッド4(4Y,4M,4C,4K)の全体的な構成を示す斜視図である。
インクジェットヘッドチップ41は、インク9を噴射するインクジェットヘッド4の主要部を構成する。インクジェットヘッドチップ41の構成については下に詳しく説明する。
供給機構42は、供給チューブ5を介して供給されたインク9をインクジェットヘッドチップ41に供給する。供給機構42は、流路部材42aおよび圧力緩衝器42bを備え、流路部材42aと圧力緩衝器42bとは、インク連結管42cを介して互いに連結されている。流路部材42aは、インク9が流れる流路を有し、圧力緩衝器42bは、インク9の貯留室が形成されるとともに、供給チューブ5が取り付けられている。
制御機構43は、回路基板43aと、駆動回路43bと、フレキシブル基板43cと、を備える。駆動回路43bは、インクジェットヘッドチップ41を駆動させる回路であり、集積回路等を備え、回路基板43aに組み込まれている。フレキシブル基板43cは、駆動回路43bとインクジェットヘッドチップ41(具体的には、後に述べるアクト電極Eact)とを互いに電気的に接続する。フレキシブル基板43cは、駆動回路43bおよび複数のアクト電極Eactのそれぞれに接続された複数の端子を備える。
図3は、インクジェットヘッド4に備わるインクジェットヘッドチップ41の概略的な構成を示す破断斜視図であり、インクジェットヘッドチップ41を構成する各要素が組み合わされた状態を示す。図4は、インクジェットヘッドチップ41の分解図であり、インクジェットヘッドチップ41を構成要素毎に分解し、互いに離間させた状態を示す。図5は、インクジェットヘッドチップ41の、図3に示すA-A線による断面図であり、複数の噴射孔H2を破線で示す。図3は、フレキシブル基板43cを、その一部の輪郭を破線により示す。
アクチュエータプレート411は、ノズルプレート412に備わる複数の噴射孔H2からインク9を噴射させる際に電気的に駆動される部材である。
カバープレート410は、アクチュエータプレート411に対向して配置され、アクチュエータプレート411を被覆する部材である。具体的には、カバープレート410は、図3から図5に示すように、複数のスリット410bが設けられるとともに、これら複数のスリット410bのそれぞれと連通する窪み状のインク導入孔410aを有する。スリット410bは、溝延在方向(Z方向)と平行な方向に延在するとともに、カバープレート410の厚み方向に貫通している。スリット410bの位置は、吐出溝C1eの位置に対応しており、インク導入孔410aは、スリット410bを介して吐出溝C1eと連通している。これにより、インク導入孔410aから吐出溝C1eにスリット410bを介してインク9が供給され、吐出溝C1eのそれぞれにインク9が充填される。
ノズルプレート412は、複数の噴射孔H2を有し、アクチュエータプレート411の端部411E3と当接する。複数の噴射孔H2は、X方向に互いに間隔を空けて配列されており、噴射孔H2の開口形状、つまり、噴射孔H2を噴射方向の前方からZ方向に見た形状は、例えば、円形である。さらに、噴射孔H2には、先窄まりのテーパが付され、その内径は、インク9が噴射される方向に徐々に減少させられている。ノズルプレート412は、例えば、ポリイミドなどの絶縁性材料のうち、いずれか1種類または2種類以上を含んで構成することが可能である。さらに、ノズルプレート412は、ステンレス鋼(SUS)等の導電性材料のうち、いずれか1種類または2種類以上を含んでもよい。
ベースプレート413は、X方向に延在する嵌合孔413aを有しており、この嵌合孔413aに、カバープレート410およびアクチュエータプレート411が互いに重ね合わされた状態で嵌め込まれる。
図6から図15を参照し、第1実施形態に係るインクジェットヘッド4の製造工程について説明する。図6は、第1実施形態に係るインクジェットヘッド4の製造工程を、工程順に示す。図7から図10は、図6に示したフローチャートのステップS2からS5を工程別に説明する模式図である。図11から図15は、図6に示すステップS3のレーザ加工工程に関し、レーザ加工領域およびレーザ加工領域を形成する際のレーザの照射順を示す。
レーザ加工工程では、図8に示すように、隣り合う吐出溝C1eと非吐出溝C1dとの間の導電膜Fにレーザを照射して、導電膜Fを除去し、圧電基板411Zの表面が露出されたレーザ加工領域LAを形成する。第1実施形態では、レーザ加工領域LAは、吐出溝C1eと非吐出溝C1dとに挟まれたいずれの領域についても形成する。端部411E1に近い始点Psから端部411E2に向かう途中に設定された終点Peに至るまで、溝延在方向(Z方向)に直線状にレーザを照射する。このようにして、圧電基板411Zの表面に、溝C1が延びる溝延在方向と平行な直線状のレーザ加工領域LAを形成する。第1実施形態では、レーザを照射する際の始点Psおよび終点Peを、いずれも吐出溝C1eよりも端部411E1,411E2に近い位置に設定しており、これにより、吐出溝C1eよりも長いレーザ加工領域LAを形成する。
(プリンタ1の動作)
プリンタ1の作動時に、搬送方向dに記録紙Pを搬送するととともに、搬送方向dと交差する方向に、インクジェットヘッド4を往復移動させながら記録紙Pにインク9を噴射する。これにより、記録紙Pに画像が記録される。
以下の手順に従って記録紙Pにインク9を噴射する。駆動回路43bによりアクチュエータプレート411のアクティブ電極Edaに駆動電圧を印加する際に、駆動回路43bがノズルプレート412に対応電圧を印加する。圧電厚み滑り効果による屈曲変形が駆動壁Wdに生じ、吐出溝C1eの容積が増大するため、インク導入孔410aから吐出溝C1eにインク9が誘導される。その後、駆動電圧がゼロ(0V)になるとともに、対応電圧もゼロ(0V)になると、駆動壁Wdに元の状態に復帰する変形が生じる。これにより、吐出溝C1eの容積が減少し、吐出溝C1eに誘導されたインク9が加圧されることで、吐出溝Cleから噴射孔H2を介して記録紙Pにインク9が噴射される。
第1実施形態に係るインクジェットヘッドチップ41、インクジェットヘッド4およびインクジェットプリンタ1は、以上のように構成され、第1実施形態により得られる効果について、以下に述べる。
図16は、本開示の第2実施形態に係るアクチュエータプレート411に形成されるレーザ加工領域LAを模式的に示す平面図である。図17は、図16に示すアクチュエータプレート411(圧電基板411Z)の、同図中B-B線による断面図であり、レーザ加工領域LAを有するアクチュエータプレート411の表面近傍の構成を拡大して示す。
図19は、本開示の第3実施形態に係るアクチュエータプレート411に形成されるレーザ加工領域LA1,LA2を模式的に示す平面図である。
(1)アクチュエータプレートを有し、前記アクチュエータプレートにより液体に圧力を印加して、前記液体を噴射するヘッドチップの製造方法であって、
前記アクチュエータプレートを作製することと、
前記アクチュエータプレートの表面に、前記液体の噴射孔を有するノズルプレートを接合することと、
を含み、
前記アクチュエータプレートを作製することは、
一端およびその反対側の他端を有する圧電基板であって、前記一端側から前記他端側に向かう溝延在方向に延設されるとともに、前記噴射孔と連通する第1溝と、前記溝延在方向に交差する方向における前記第1溝の少なくとも一側に、前記溝延在方向に延設された第2溝と、を有する圧電基板を準備することと、
前記圧電基板の表面に導電膜を形成することと、
前記第1溝と前記第2溝との間で、前記導電膜に対して前記溝延在方向にレーザ加工を行って、前記第1溝と前記第2溝との間の前記圧電基板の表面に、前記導電膜を除去したレーザ加工領域を形成することと、
を含み、
前記レーザ加工領域を形成することにおいて、
前記溝延在方向に延びる複数のレーザ加工線に沿ってレーザを照射するとともに、前記複数のレーザ加工線のそれぞれについて、複数回に亘って前記レーザを照射し、
前記複数のレーザ加工線のうち、同一のレーザ加工線に沿って行う前記レーザの照射は、先行する前記レーザの照射を終了してから後の前記レーザの照射を開始するまでに、時間を空けて行う、
ヘッドチップの製造方法。
(2)前記レーザ加工領域を形成することにおいて、同一のレーザ加工線に沿って行う前記レーザの照射の間に、異なるレーザ加工線に沿った前記レーザの照射を行う、
上記(1)のヘッドチップの製造方法。
(3)前記レーザ加工領域を形成することにおいて、異なるレーザ加工線に沿って照射される前記レーザの間で、前記レーザの照射範囲同士を重複させる、
上記(1)または(2)のヘッドチップの製造方法。
(4)前記レーザ加工領域を形成することにおいて、前記複数のレーザ加工線のうち、少なくとも1本のレーザ加工線に沿って照射される前記レーザの照射範囲に、前記第1溝または前記第2溝に近い前記圧電基板の角部を内在させる、
上記(1)から(3)のいずれかのヘッドチップの製造方法。
(5)前記角部を内在させる前記レーザの照射範囲を定める前記レーザ加工線が、前記複数のレーザ加工線のうち、最後に前記レーザが照射されるレーザ加工線である、
上記(4)のヘッドチップの製造方法。
(6)前記レーザ加工領域を形成することにおいて、前記第1溝または前記第2溝に面しかつ前記角部を終端とする前記圧電基板の内側面を、前記角部から所定範囲に亘って露出させる、
上記(5)のヘッドチップの製造方法。
(7)前記レーザ加工領域を形成する工程において、
前記複数回のレーザの照射は、前記複数のレーザ加工線のうち、第1加工線に沿った前記レーザの照射範囲と、前記第1加工線とは異なる第2加工線に沿った前記レーザの照射範囲と、の間に間隔を空けて行い、
前記第1加工線に沿った前記レーザの照射により露出させられる前記圧電基板の第1表面と前記第2加工線に沿った前記レーザの照射により露出させられる前記圧電基板の第2表面との間に、前記レーザの照射後の残渣物が堆積した堆積部を形成する、
上記(1)から(6)のいずれかのヘッドチップの製造方法。
(8)アクチュエータプレートを有し、前記アクチュエータプレートにより液体に圧力を印加して、前記液体を噴射するヘッドチップの製造方法であって、
前記アクチュエータプレートを作製することと、
前記アクチュエータプレートの表面に、前記液体の噴射孔を有するノズルプレートを接合することと、
を含み、
前記アクチュエータプレートを作製することは、
一端およびその反対側の他端を有する圧電基板であって、前記一端側から前記他端側に向かう溝延在方向に延設されるとともに、前記噴射孔と連通する第1溝と、前記溝延在方向に交差する方向における前記第1溝の少なくとも一側に、前記溝延在方向に延設された第2溝と、を有する圧電基板を準備することと、
前記圧電基板の表面に導電膜を形成することと、
前記第1溝と前記第2溝との間で、前記導電膜に対して前記溝延在方向にレーザ加工を行って、前記第1溝と前記第2溝との間の前記圧電基板の表面に、前記導電膜を除去したレーザ加工領域を形成することと、
を含み、
前記レーザ加工領域を形成することにおいて、
前記溝延在方向に延びる複数のレーザ加工線に沿ってレーザを照射するとともに、
前記複数回のレーザの照射は、前記複数のレーザ加工線のうち、第1加工線に沿った前記レーザの照射範囲と、前記第1加工線とは異なる第2加工線に沿った前記レーザの照射範囲と、の間に間隔を空けて行い、
前記第1加工線に沿った前記レーザの照射により露出させられる前記圧電基板の第1表面と前記第2加工線に沿った前記レーザの照射により露出させられる前記圧電基板の第2表面との間に、前記レーザの照射後の残渣物が堆積した堆積部を形成する、
ヘッドチップの製造方法。
(9)液体に圧力を印可するアクチュエータプレートと、
前記アクチュエータプレートの表面に接合され、前記圧力が印可された液体の噴射孔を有するノズルプレートと、
を備え、
前記アクチュエータプレートは、一端およびその反対側の他端を有する圧電基板を備え、
前記圧電基板は、前記一端側から前記他端側に向かう溝延在方向に延設されるとともに、前記噴射孔と連通する第1溝と、前記溝延在方向に交差する方向における前記第1溝の少なくとも一側に、前記溝延在方向に延設された第2溝と、を有し、
前記圧電基板の表面は、前記第1溝と前記第2溝との間で、当該表面に形成された導電膜をレーザの照射により除去した、前記溝延在方向に延びるレーザ加工部で露出するとともに、前記レーザ加工部以外の部分で前記導電膜により覆われ、
前記レーザ加工部は、第1レーザ加工部と、前記第1レーザ加工部から離れた第2レーザ加工部と、を含み、
前記圧電基板の表面は、前記第1レーザ加工部および前記第2レーザ加工部の間に、前記レーザの照射後の残渣物が堆積した堆積部をさらに有する、
液体噴射ヘッドのヘッドチップ。
Claims (8)
- アクチュエータプレートを有し、前記アクチュエータプレートにより液体に圧力を印加して、前記液体を噴射するヘッドチップの製造方法であって、
前記アクチュエータプレートを作製することと、
前記アクチュエータプレートの表面に、前記液体の噴射孔を有するノズルプレートを接合することと、
を含み、
前記アクチュエータプレートを作製することは、
一端およびその反対側の他端を有する圧電基板であって、前記一端側から前記他端側に向かう溝延在方向に延設されるとともに、前記噴射孔と連通する第1溝と、前記溝延在方向に交差する方向における前記第1溝の少なくとも一側に、前記溝延在方向に延設された第2溝と、を有する圧電基板を準備することと、
前記圧電基板の表面に導電膜を形成することと、
前記第1溝と前記第2溝との間で、前記導電膜に対して前記溝延在方向にレーザ加工を行って、前記第1溝と前記第2溝との間の前記圧電基板の表面に、前記導電膜を除去したレーザ加工領域を形成することと、
を含み、
前記レーザ加工領域を形成することにおいて、
前記溝延在方向に延びる複数のレーザ加工線に沿ってレーザを照射するとともに、前記複数のレーザ加工線のそれぞれについて、複数回に亘って前記レーザを照射し、
前記複数のレーザ加工線のうち、同一のレーザ加工線に沿って行う前記レーザの照射は、先行する前記レーザの照射を終了してから後の前記レーザの照射を開始するまでに、時間を空けて行う、
ヘッドチップの製造方法。 - 前記レーザ加工領域を形成することにおいて、同一のレーザ加工線に沿って行う前記レーザの照射の間に、異なるレーザ加工線に沿った前記レーザの照射を行う、
請求項1に記載のヘッドチップの製造方法。 - 前記レーザ加工領域を形成することにおいて、異なるレーザ加工線に沿って照射される前記レーザの間で、前記レーザの照射範囲同士を重複させる、
請求項1または請求項2に記載のヘッドチップの製造方法。 - 前記レーザ加工領域を形成することにおいて、前記複数のレーザ加工線のうち、少なくとも1本のレーザ加工線に沿って照射される前記レーザの照射範囲に、前記第1溝または前記第2溝に近い前記圧電基板の角部を内在させる、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のヘッドチップの製造方法。 - 前記角部を内在させる前記レーザの照射範囲を定める前記レーザ加工線が、前記複数のレーザ加工線のうち、最後に前記レーザが照射されるレーザ加工線である、
請求項4に記載のヘッドチップの製造方法。 - 前記レーザ加工領域を形成することにおいて、前記第1溝または前記第2溝に面しかつ前記角部を終端とする前記圧電基板の内側面を、前記角部から所定範囲に亘って露出させる、
請求項5に記載のヘッドチップの製造方法。 - 前記レーザ加工領域を形成する工程において、
前記複数回のレーザの照射は、前記複数のレーザ加工線のうち、第1加工線に沿った前記レーザの照射範囲と、前記第1加工線とは異なる第2加工線に沿った前記レーザの照射範囲と、の間に間隔を空けて行い、
前記第1加工線に沿った前記レーザの照射により露出させられる前記圧電基板の第1表面と前記第2加工線に沿った前記レーザの照射により露出させられる前記圧電基板の第2表面との間に、前記レーザの照射後の残渣物が堆積した堆積部を形成する、
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のヘッドチップの製造方法。 - アクチュエータプレートを有し、前記アクチュエータプレートにより液体に圧力を印加して、前記液体を噴射するヘッドチップの製造方法であって、
前記アクチュエータプレートを作製することと、
前記アクチュエータプレートの表面に、前記液体の噴射孔を有するノズルプレートを接合することと、
を含み、
前記アクチュエータプレートを作製することは、
一端およびその反対側の他端を有する圧電基板であって、前記一端側から前記他端側に向かう溝延在方向に延設されるとともに、前記噴射孔と連通する第1溝と、前記溝延在方向に交差する方向における前記第1溝の少なくとも一側に、前記溝延在方向に延設された第2溝と、を有する圧電基板を準備することと、
前記圧電基板の表面に導電膜を形成することと、
前記第1溝と前記第2溝との間で、前記導電膜に対して前記溝延在方向にレーザ加工を行って、前記第1溝と前記第2溝との間の前記圧電基板の表面に、前記導電膜を除去したレーザ加工領域を形成することと、
を含み、
前記レーザ加工領域を形成することにおいて、
前記溝延在方向に延びる複数のレーザ加工線に沿ってレーザを照射するとともに、前記複数のレーザ加工線のそれぞれについて、複数回に亘って前記レーザを照射し、
前記複数回のレーザの照射は、前記複数のレーザ加工線のうち、第1加工線に沿った前記レーザの照射範囲と、前記第1加工線とは異なる第2加工線に沿った前記レーザの照射範囲と、の間に間隔を空けて行い、
前記第1加工線に沿った前記レーザの照射により露出させられる前記圧電基板の第1表面と前記第2加工線に沿った前記レーザの照射により露出させられる前記圧電基板の第2表面との間に、前記レーザの照射後の残渣物が堆積した堆積部を形成する、
ヘッドチップの製造方法。
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