JPH04216950A - インクジェットヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインクジェットヘッドに
係わるもので、特にインク中に於て圧電変換器を駆動さ
せ、ノズル開口よりインクを吐出させて印字を行うイン
クジェットヘッド及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】特公昭６０ー８９５３号公報等に開示さ
れている従来のインクジェットヘッドの構成を図１２に
示す。上記の構造は、複数のノズル１０３を有するノズ
ル形成部材１０２と、その背後に配置され記録インク１
０９と直接接触する圧電変換器１０１を有するものであ
る。圧電変換器１０１は、棒状金属部材または金属板（
以後、金属板と呼ぶ）１０５と棒状圧電セラミック部材
１０４とが接合されて成り、スペーサ１０７を介して取
り付けネジ１０８によってノズル形成部材１０２に固定
される。圧電変換器１０１の形成方法としては、棒状圧
電セラミック部材１０４と、金属板１０５を接着する方
法があった。その他には、棒状圧電セラミック１０４に
メッキで金属板１０５を形成する方法等がある。しかし
ながら、メッキで金属板１０５を形成すると厚みが不均
一になり、又メッキ時の温度によるソリが生じた。接着
による場合は、均一な形状の棒状圧電セラミック１０４
と金属板１０５を全面接着した後、ダイシング等で分割
していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術は、均
一な金属層厚を得るために、予め所定の厚みに形成され
た金属板を圧電体に全面接着した後ダイシングし、個別
の圧電変換器としていた。この時、圧電体と一緒に金属
層もダイシングしなければならない。しかし、粘性の高
い金属は、切削が困難であり、バリ、カエリが発生する
。このため、加工時間が長くなってしまう。更には、切
削刃の空孔を埋めて刃の切削性を悪化させていた。その
ため、加工品質が劣ると共に切削刃の寿命を短くするこ
とになる等の欠点があった。又、バリ等の発生により、
圧電変換器とノズル形成基板の間隙制御が困難になる。 即ちノズル形成基板及び、これに対峙する圧電変換器の
可動部分との間隙は、インクジェットヘッドの吐出特性
に影響するため微小な間隙を高精度に制御する必要があ
った。このため、従来のインクジェットヘッドは、イン
ク滴の吐出特性が安定しないという課題を有していた。

【０００４】そこで本発明はこのような問題点を解決す
るもので、その目的とするところは、印字品質の安定し
た信頼性の高いインクジェットヘッドを安価に提供する
ところにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、記録媒体に対
向するように配置される複数のノズル開口を有するノズ
ル形成部材と、圧電変換器を備え、ノズル形成部材と圧
電変換器との間に記録インクが充されるごとく構成され
たインクジェットヘッド及びその製造方法であって、１
枚の金属板を複数の短冊状金属板とすると共に、隣接す
る短冊状金属板間の一部を接続する部分が金属板の板厚
よりも薄く形成する工程と、上記短冊状金属板を相互に
接続した状態で圧電体に接合する工程と、短冊状金属板
間の間隙と平行に、圧電体と短冊状金属板の接続部分を
切断分割する工程と、から成ることを特徴とする。

【０００６】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【０００７】図１は本発明のインクジェットヘッドを搭
載した記録装置の斜視図である。同図に於いて記録媒体
１は送りローラ２，３の押圧によって、プラテン４に捲
き回される。ガイド軸６，７に案内されるキャリッジ８
上にインクジェットヘッド９は搭載され、プラテン４の
軸方向と平行な方向１０に往復走行する。インクジェッ
トヘッド９はオンディマンド型インクジェットヘッドで
あり、動作電気信号を加えることで独立にインク滴を噴
出制御可能な複数のノズル開口を有している。そして、
プラテン軸方向に走査され、ノズル開口から選択的にイ
ンク滴を噴出して記録媒体１にインク像を形成する。記
録媒体１はプラテン４、送りローラ２，３の回転により
、走査方向と直交する副走査方向（矢印５方向）に搬送
され記録媒体１上への印字が行われる。

【０００８】図２は、本発明によるインクジェットヘッ
ドの一実施例の要部を示す斜視断面図である。図中符号
１５はノズル形成基板であり、ノズル開口２１が複数個
形成されている。圧電変換器１１は、圧電セラミックな
どの圧電体１２、圧電体１２の片面に形成されたＡｕな
どの薄膜金属からなる電極層１３、及び圧電体１２に電
極層１３を施した反対面に形成されたＦｅ−Ｎｉ合金な
どの金属板１４とを有する多層構造である。前記電極層
１３は蒸着、スパッタリング、及びメッキ等の方法で形
成する。本実施例の構成を示すと、圧電体１２上にクロ
ム０．１μｍ、ニッケル０．１μｍ、金０．１μｍの順
に蒸着により形成した。又、金属板１４にＦｅ−Ｎｉを
組成とする合金を用いるのは、圧電変換器１１の可動部
分１１ａの温度変化による可動部間隔２１ａの変動の改
善を目的とするものである。それは、圧電体１２の熱膨
張率と一致するようにＦｅとＮｉの合金組成比率を決め
ることでバイメタル効果による変動の低減が図られる。 そして、外部より動作信号を、フレキシブル基板（図示
せず）を介して圧電変換器１１の電極層１３と金属板１
４との間に印加する。動作信号が印加されると、金属板
１４は収縮せず、圧電体１２のみが収縮し、曲げモーメ
ントが生じる。この曲げモーメントにより、圧電変換器
１１の可動部分１１ａはノズル形成基板１５と反対方向
に変位する。動作信号を解除すると圧電変換器１１の復
元力により発生する圧力でノズル形成基板１５と圧電変
換器１１との間にあるインクに圧力が加えられノズル開
口２１よりインク滴が吐出する。

【０００９】このようにノズル開口２１近傍のインクの
圧力を高めることでインク滴を吐出させるインクジェッ
トヘッドでは、可動部間隔２１ａがインク滴の吐出特性
に影響を及ぼすので、可動部間隔２１ａを非常に精密に
制御しなければならない。このため、金属板１４の切削
面は平坦でなければならない。

【００１０】図３〜図４は、本実施例のインクジェット
ヘッドの製造工程の一部を示したものであるが、これに
限定されるものではない。

【００１１】 （１）図５に示すように、１枚の金属板２４を複数の短
冊状金属板２４が接続された状態にする。本実施例では
、エッチング加工により行った。他の方法として、放電
加工、機械加工、レーザー加工も可能ではある。但し、
放電加工は加工時間が長く、安価に形成することはでき
ない。機械加工では切削同様バリの発生があり、またレ
ーザー加工では溶触金属の突起が発生する等課題が多い
。ここで、筆者らは図１０に示すような短冊状金属板２
４を形成していた。尚、これは非公知技術である。 この様な構造にすることにより、一枚の金属板２４と圧
電体１２を全面接着したものを切削するときのような切
削加工負荷を生じないという効果を有していた。しかし
、接続部２３のダイシング時に切削面にバリが発生して
いた。本実施例はこれを改善するものであり、図５、図
６に示すようなハーフエッチングで金属板２４よりも板
厚を薄く形成した接続部２３が、隣接した短冊状の金属
板２４を接続している。これにより、ダイシングの切削
負荷を更に軽減し、ダイシング工程のスピードアップ、
及び切削刃の過剰な消耗を防ぐ。更には、ダイシング時
に生じるバリが金属板２４の上面に突き出ることを防止
できる。このため、圧電変換器１１と、それに対向する
ノズル形成基板１５を、接合材１８によって接合した時
に、可動部間隔２１ａの制御が容易になる。よって、可
動部間隔２１ａの安定化が図られ、インク吐出特性の再
現性及び精度を向上させることが出来る。

【００１２】 （２）図３に示すように、金属板２４を接続部２３で接
続された状態で、圧電体１２と接合する。接着剤には、
ポリイミドを用いたが、他にエポキシ、アクリル樹脂な
どを用いてもよい。この時、接合面の反対面に接着剤が
付着して、厚みが変化しないようにする。

【００１３】 （３）接合した金属板２４と圧電体１２を、切断分割す
る。この時、ダイシングソーによって分割した。他に、
ワイヤーソー等でも行える。

【００１４】 （４）図４に示すように、ベース部材２０のベース電極
１９に対応する様に圧電変換器１１を接合材１８により
接合する。更に、ノズル形成基板１５を同様に接合する
。接合材１８は、導電性間隔規制粒子１７が、接着剤１
６に混合されて成る。導電性間隔規制粒子１７は、粒子
表面にＮｉやＡｕなどの金属皮膜処理を施したもの、又
は粒子自体が導電性を有したものである。ベース部材２
０は、セラミックの絶縁板上にベース電極１９を形成し
たものである。または、ガラスや樹脂等の絶縁板、さら
には絶縁薄層を形成した金属部材上にベース電極１９を
施したものを用いてもよい。ベース電極１９は、複数本
の圧電変換器１１に対応するように形成されており、電
気的接続と圧電変換器１１の可動固定端の規制とを兼ね
ている。更にベース部材２０の上のベース電極１９には
、ベース電極１９に対応するような配線パターンを有す
るフレキシブル基板（図示せず）が接続される。

【００１５】第二の実施例として、短冊状金属板２４を
第５図に示すように形成する。少なくとも２本以上の接
続部２３を異なる面に設ける。本実施例では、上面に１
本、下面に２本設けたが、これに限定されるものではな
い。この様に形成すると、短冊状金属板２４の長さ方向
の曲げに対して強度が増し、短冊状金属板２４を取り扱
う際に変形することがなくなる。

【００１６】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、隣接
する短冊状金属板間の一部を接続する接続部を、金属板
の板厚よりも薄く形成している為、ダイシング時の切削
負荷が減少する。このため、ダイシング工程のスピード
アップ及び切削刃の過剰な消耗を防ぐことができる。ま
た、ダイシング時に生じるバリが金属層の上面に突出す
ることがなくなる。このため、圧電変換器とノズル形成
基板を、接合材によって接合する時に、ノズル形成基板
と圧電変換器の可動部分との間隔の制御が容易になり、
ノズル形成基板と圧電変換器との間隙制御の安定化が図
られる。よって、インク滴吐出特性の再現性及び精度が
良好なインクジェットヘッドを安価に提供できるという
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるインクジェットヘッドが搭載され
た記録装置の斜視図である。

【図２】本発明によるインクジェットヘッドの要部の斜
視断面図である。

【図３】本発明によるインクジェットヘッドの製造工程
を示した図である。

【図４】本発明によるインクジェットヘッドの製造工程
を示した図である。

【図５】本発明の金属板の平面図である。

【図６】図５のＡ部拡大斜視図である。

【図７】図５のＢ部拡大斜視図である。

【図８】本発明の金属板の平面図である。

【図９】図８のｂ−ｂ部断面図である。

【図１０】従来の金属板を示す平面図である。

【図１１】図１０のＡ部拡大斜視図である。

【図１２】従来のインクジェットヘッドを示す図である
。

【符号の説明】

９　　　　インクジェットヘッド １１　　　　圧電変換器 １１ａ　　圧電変換器の可動部分 １２　　　　圧電体 １３　　　　電極層 １４　　　　金属板 １５　　　　ノズル形成基板 １８　　　　接合材 ２１　　　　ノズル開口 ２１ａ　　可動部間隔 ２３　　　　接続部 ２４　　　　短冊状金属板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　記録媒体に対向するように配置される
   複数のノズル開口を有するノズル形成基板と、圧電変換
   器を備え、ノズル形成基板と圧電変換器との間に記録イ
   ンクが充されるごとく構成されたインクジェットヘッド
   に於て、前記圧電変換器は、少なくとも圧電体と、金属
   板との積層構造から成り、前記金属板側面の一部に切削
   面を有し、その切削面の厚みが、金属板の板厚より薄い
   ことを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 【請求項２】　　記録媒体に対向するように配置される
   複数のノズル開口を有するノズル形成基板と、圧電変換
   器を備え、ノズル形成基板と圧電変換器との間に記録イ
   ンクが充されるごとく構成されたインクジェットヘッド
   の製造方法であって、１枚の金属板を複数の短冊状金属
   板とすると共に、隣接する短冊状金属板間の一部を接続
   する部分が金属板の板厚よりも薄く形成する工程と、上
   記短冊状金属板を相互に接続した状態で圧電体に接合す
   る工程と、短冊状金属板間の間隙と平行に、圧電体と短
   冊状金属板の接続部分を切断分割する工程と、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。