JPH0516372A - インクジエツトプリントヘツドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】印字の高密度化・高品質化、良好な生産性、低
コストを実現すると共に、長尺のプリントヘッドの製造
を可能にするインクジェットプリントヘッドの製造方法
を提供することである。 【構成】ヘッド基台１０に溝１１をアレイ状に形成し、
このヘッド基台１０上に振動板２０と圧電素子体３０を
順に取付け、溝１１間の各隔壁１２上に位置する振動板
２０及び圧電素子体３０の部分と各隔壁１２の一部と
を、隔壁１２の幅よりも若干広い幅で隔壁１２に沿って
除去し、この除去によって溝の長手方向に各溝１１に沿
って延びると共に溝１１の開口幅よりも若干狭い幅を有
する振動部２０ａと圧電素子３０ａを、各溝１１毎にそ
れぞれ振動板２０と圧電素子体３０に形成し、前記除去
によって生ずる間隙を封止するために、振動部２０ａと
圧電素子３０ａが配列された領域全体をコーティング膜
５０で被覆する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリンタ、ワープロ、
ファクシミリ、プロッタ等の電子機器に搭載するインク
ジェットプリントヘッドの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】プリンタ、ワープロ等の各種電子機器に
搭載されるインクジェットプリントヘッドにカイザー方
式がある。カイザー方式のプリントヘッドは、一般には
ヘッド基台に形成した共通インク路から分岐する個別イ
ンク路を覆うようにヘッド基台に振動板を取付け、振動
板上における個別インク路の対応位置にそれぞれ圧電素
子を配置したものである。このプリントヘッドでは、圧
電素子に電界を加えて圧電素子を変位させ、この変位に
伴って振動板を動かすことによりインクを個別インク路
の先端口から押し出すものである。又、印字を高密度化
するために、ヘッド自体をその走査方向に対して傾斜さ
せることも行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなカイザー方式に代表される圧電素子を利用する通
常のインクジェットプリントヘッドの製造方法によれ
ば、一般的に圧電素子を個別インク路の対応位置毎に振
動板上に個別に貼付しているため、工数が非常に多くな
り、生産性が非常に悪く、コスト高になる。又、圧電素
子の貼付に際しては、振動板上への位置決めから接着剤
による接着・接着剤の硬化までの固定工程が煩雑であ
り、これも生産性の悪化、高コストの要因になる。更
に、製造したプリントヘッドにおいても、印字の高密度
化、高品質化をより一層推進するのは構造上至難であ
る。特に、多数の溝（個別インク路）をアレイ状に配列
したアレイ方向に長く溝の長手方向に短い所謂長尺のプ
リントヘッドを製作し難い。

【０００４】従って、本発明の目的は、印字の高密度化
・高品質化、良好な生産性、低コストを実現すると共
に、長尺のプリントヘッドの製造を可能にするインクジ
ェットプリントヘッドの製造方法を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明のインクジェットプリントヘッドの製造方法
は、ヘッド基台にその一端から他端まで延びる溝を一定
間隔を置いてアレイ状に形成し、ヘッド基台の溝形成側
の表面上に溝を覆う振動板を取付け、更に振動板上に各
溝の少なくとも一部分とオーバーラップする大きさの圧
電素子体を取付け、ヘッド基台の溝間の各隔壁上に位置
する振動板及び圧電素子体の部分と各隔壁の一部とを、
隔壁の幅よりも若干広い幅で隔壁に沿って少なくとも１
箇所除去し、この除去によって溝の長手方向に各溝に沿
って延びると共に溝の開口幅よりも若干狭い幅を有する
少なくとも１つの振動部と圧電素子を、各溝毎にそれぞ
れ振動板と圧電素子体に形成し、前記除去によって生ず
る間隙を封止するために、振動部と圧電素子が配列され
た領域全体をコーティング膜で被覆することを特徴とす
る。

【０００６】本発明の製造方法によれば、ヘッド基台上
に振動板と圧電素子体を順に取付け、この振動板と圧電
素子体を溝（個別インク路）の長手方向に分離して、ヘ
ッド基台の各溝上に溝に沿って延びる振動部と圧電素子
からなる変位部分（以下、この変位部分をユニモルフと
いう）を形成する。このため、従来のように個別インク
路毎に圧電素子を振動板上に個別に貼付するのとは全く
異なり、全圧電素子を見込んだ大きさの圧電素子体を振
動板上に貼付するだけでよく、作業性が大幅に簡素化さ
れる。しかも、圧電素子体は、接着剤の一回の塗布で貼
付することができ、接着のための圧力固定も均一に行
え、硬化後の接着剤の厚みも薄く一定にすることができ
る。この結果、圧電素子体と振動板を分離した後の圧電
素子と振動部からなるユニモルフの動きのばらつきは随
分小さくなる。

【０００７】なお、プリントヘッドのヘッド基台は、溝
の易形成性等から、素材としては感光性ガラス、又は合
成樹脂等が最良である。又、ユニモルフが配列された領
域全体を被覆するコーティング膜は、間隙を確実に密封
し、ユニモルフの変位に容易に追随するよう高粘度及び
高弾性を有することが好ましい。

【０００８】

【実施例】以下、本発明のインクジェットプリントヘッ
ドの製造方法を実施例に基づいて説明する。図１〜図５
はプリンタ、ワープロ等の電子機器に搭載するプリント
ヘッドの製法例の工程図を示す。まず図１に示す如きヘ
ッド基台１０を作製するのであるが、このヘッド基台１
０は、感光性ガラスからなる基台をエッチング加工し
て、図示のようなインク路パターンの溝１１を形成して
もよいし、或いは合成樹脂材を成型加工でヘッド基台に
成型すると同時に溝１１を形成してもよく、溝１１を有
するヘッド基台１０の作製には特に制限はない。ここに
溝１１は、個別インク路となる複数（この実施例では８
つ）の溝であり、一定深さで一定間隔を置いてアレイ状
に形成する。但し、実際のプリントヘッド（特に前記長
尺ヘッド）ではもっと多数の溝を有するが、紙面スペー
スの都合上少数に留めてある。又、溝１１は、断面が矩
形状を呈すると共に、ヘッド基台１０の一端から他端ま
で延び、一定広幅の長尺部１１ａと、狭幅部１１ｂと、
一定広幅の短尺部１１ｃとからなり、長尺部１１ａの先
端がテーパ状になってヘッド基台１０の前端面に開口
し、この開口がノズル１１ｄとなる。

【０００９】複数の溝１１を形成することによって、溝
１１間には細長い一条の隔壁１２が同時に形成される。
なお、ヘッド基台１０の一対の対角隅には、これに取付
ける振動板や圧電素子の位置決め、分離加工等の際の指
標となるアライメントマーク１９を付しておく。又、ヘ
ッド基台１０には、例えば背面側に共通インク路（図示
せず）を設けておき、各溝１１がヘッド基台１０の内部
で共通インク路にそれぞれ連通するようにしておく。従
ってインクは、共通インク路を経て、各溝１１に分流
し、ノズル１１ｄから噴出されることになる。

【００１０】次に、図２に示すように、ヘッド基台１０
の溝形成側の表面上に、全ての溝１１を覆う振動板２０
を取付ける。これには、例えば基台１０が感光性ガラス
からなる場合は熱融着による接着を、合成樹脂からなる
場合は接着剤による接着を行う。この振動板２０の前後
方向の長さはヘッド基台１０と同一であるが、左右方向
の長さはヘッド基台１０よりも短い。

【００１１】更に、図３に示すように、溝１１の長尺部
１１ａにほぼオーバーラップする大きさの圧電素子体３
０を、振動板２０上の対応位置に適当な接着剤によって
接着し、接着剤を硬化させる。この圧電素子体３０の上
側面と下側面には全面に薄膜の上部及び下部電極（図示
せず）を各々設けてある。その後、図４の如く、ヘッド
基台１０の溝１１間の各隔壁１２上に位置する振動板２
０及び圧電素子体３０の部分と、各隔壁１２の一部と
を、エキシマレーザの照射やダイシング等の加工によっ
て、隔壁１２の幅よりも若干広い幅で隔壁１２に沿って
除去する。この除去部分は細長い平面長方形状スリット
６０であり、プリントヘッドの要部断面を示す図６から
も分かるように、除去により溝１１の長手方向に各長尺
部１１ａに沿って延びると共に、長尺部１１ａの開口幅
よりも幾分狭い幅を有する振動部２０ａが振動板２０
に、振動部２０ａと同幅且つ同長の圧電素子３０ａが圧
電素子体３０に、それぞれ各長尺部１１ａ毎に形成され
る。この振動部２０ａと圧電素子３０ａでユニモルフ４
０が構成される。各ユニモルフ４０の振動部２０ａはア
レイ方向には分離して存在するが、その長手方向の両端
は振動板２０に連続しており、言わば両持梁のような様
相であり、長手方向には容易に変位するようになってい
る。各圧電素子３０ａは完全に個別に分離しており、振
動部２０ａ上にそれぞれ載置されている。なお、上部及
び下部電極は各圧電素子３０ａの上側面と下側面に沿っ
て存在する。

【００１２】スリット６０を形成した段階では、各スリ
ット６０から溝１１の長尺部１１ａの一部と隔壁１２が
露出するだけでなく、前記スリット６０の幅が隔壁１２
の幅よりも大きいことから、ユニモルフ４０と隔壁１２
との間には図面の左右方向に若干の間隙が、また前記隔
壁１２の一部を除去することから、各振動部２０ａとこ
れに関連する隔壁１２との間には図面の上下方向の間隙
が生ずる。

【００１３】そして、上記間隙を封止するために、高粘
度且つ高弾性の封止材をユニモルフ４０が配列された領
域全体に成膜し、これをコーティング膜５０とする（図
５参照）。このコーティング膜５０によって、各ユニモ
ルフ４０は対応溝１１の長尺部１１ａ上に保持・封入さ
れた形態になり、各長尺部１１ａも完全に密閉される。
このようにして完成したプリントヘッドの線Ａ−Ａにお
ける断面が図６に示す通りになり、正面が図７に示す形
状になる。

【００１４】次に、作製したプリントヘッドの作用につ
いて述べる。要部の断面図を示す図６において、今仮
に、符号を付したユニモルフ４０の圧電素子３０ａの上
部及び下部電極に電圧を印加して、圧電素子３０ａに電
界を加えると、圧電素子３０ａがアレイ方向と溝の長手
方向に垂直な方向（図面の上下方向）に振動部２０ａと
コーティング膜５０の関連部分と一体に振動する。この
ユニモルフ４０が振動することで、ユニモルフ４０が対
応溝１１の長尺部１１ａに向かって下降した時に、長尺
部１１ａのインク容積が減少し、容積減少により溝１１
内のインクが押され、対応ノズル１１ｄからインクが噴
出される。ユニモルフ４０が上昇すれば、インク容積が
増えるため、次のインク噴出に備えてこの溝１１にイン
クが充足される。

【００１５】上記実施例では、各溝１１に対して１つの
ユニモルフ４０を形成したが、複数（２つ）のユニモル
フを形成する製法例について次に述べる。但し、溝１１
を有するヘッド基台１０上に振動板２０、圧電素子体３
０を順に取付ける工程までは、図１〜図３に示す工程と
全く同じであるためここでは省略する。圧電素子体３０
の上側面と下側面には全面に上部及び下部電極を各々設
けてあるが、この両電極のうち、上部電極の一部を除去
する工程を分離工程の前に追加することが本製法例の特
徴である。即ち、図８に示す工程では、圧電素子体３０
において、溝１１の長尺部１１ａに平行する隔壁１２の
ほぼ真中部分に対応する部分３１の上部電極のみを、エ
キシマレーザの照射等によって長尺部１１ａの長手方向
に長方形状に除去する。この上部電極の除去部分３１
は、次の振動板２０と圧電素子体３０の分離工程で形成
するスリット６０と同幅である。

【００１６】この後、エキシマレーザの照射やダイシン
グ等の加工によって、先の製法例と同様に、各隔壁１２
上に位置する振動板２０及び圧電素子体３０の部分と、
各隔壁１２の一部とを、隔壁１２の幅よりも若干広い幅
で隔壁１２に沿って２箇所に渡って除去する。この除去
部分は、前記上部電極の除去部分３１を挟んで形成した
２つの平面長方形状スリット６０である。このスリット
６０を形成した段階では、各溝１１に対して、振動板２
０には長尺部１１ａに沿って延びる２つの両持梁状の振
動部２０ａが、圧電素子体３０には振動部２０ａと同幅
且つ同長の圧電素子３０ａが形成され、振動部２０ａと
圧電素子３０ａからなる２つのユニモルフ４０が構成さ
れる（図６参照）。各ユニモルフ４０は、長尺部１１ａ
の長手方向の前後においてはそれぞれ隣接のユニモルフ
と分離しているが（図６参照）、長尺部１１ａの真中部
分においては隣接のユニモルフと連続している（図１１
参照）。

【００１７】このユニモルフ４０の形状についてもう少
し説明すると、各溝１１に対する２つの振動部２０ａ
は、振動作用的には長尺部１１ａの長手方向に二分され
るが、実質的には長手方向に連続するものである。従っ
て、２つの振動部２０ａの長手方向の両端が振動板２０
につながると共に、真中部分がアレイ方向に接続してい
るため、言わば各長尺部１１ａ上に２つの両持梁が存在
する様相であり、各振動部２０ａは溝の長手方向には容
易に変位するようになっている。圧電素子３０ａは、平
面形状も振動部２０ａのそれと全く同一であり、長尺部
１１ａの長手方向の両端が分離しているが、アレイ方向
には連続する。なお、圧電素子体３０の上部電極は、２
箇所のスリット６０と除去部分３１によって個別電極と
して、下部電極は、真中部分でアレイ方向につながって
いるため共通電極として機能する。

【００１８】そして、スリット６０の形成によって生ず
る全ての間隙を封止するために、高粘度且つ高弾性の封
止材からなるコーティング膜５０でユニモルフ４０が配
列された領域全体を被覆する（図１０参照）。このコー
ティング膜５０によって、各ユニモルフ４０は対応長尺
部１１ａ上に保持・封入された形態になり、各長尺部１
１ａも密閉される。完成したプリントヘッドの線Ｂ−Ｂ
及び線Ｄ−Ｄにおける断面図は、先の製法例で得られた
プリントヘッドの要部断面図（図６参照）と同一にな
り、正面図も図７に示す形状になり、線Ｃ−Ｃにおける
断面図だけは図１１に示す通りになる。

【００１９】このプリントヘッドでは、長尺部１１ａの
前後に２つのユニモルフ４０が存在するが、溝１１の長
手方向に連続する圧電素子３０ａに電圧を印加すれば、
両ユニモルフ４０が同期振動するため、両ユニモルフ４
０が対応長尺部１１ａに向かって下降した時に、インク
容積の減少により溝１１内のインクが対応ノズル１１ｄ
から押し出される。両ユニモルフ４０が上昇すれば、イ
ンク容積が増えて、インクが充足される。但し、電圧印
加時に、振動部２０ａと圧電素子３０ａがアレイ方向に
連続する部分は殆ど振動しない。このプリントヘッド
は、各溝１１毎に２つのユニモルフ４０を設けてあるた
め、圧電素子３０ａと振動部２０ａの共振周波数が高く
なり、印加電圧に対する応答速度が向上する。

【００２０】なお、本発明では、ユニモルフ４０の数は
前記実施例に特定されるものではなく、３つ以上であっ
ても構わない。その場合には、振動板２０と圧電素子体
３０の除去部分（スリット６０）の数を増やすと共に、
各除去部分の形状を小さくすればよい。

【００２１】

【発明の効果】本発明のインクジェットプリントヘッド
の製造方法は、以上説明したように構成されるので、下
記の如き効果を奏する。 （１）振動板上に圧電素子体を取付けた後に個別圧電素
子に分離するから、従来のように個別インク路毎に圧電
素子を振動板上に個別に貼付する必要がなく、生産性が
非常に高い廉価なプリントヘッドを提供できる。 （２）高密度且つ高品質な印字が得られるプリントヘッ
ドを容易に提供できる。 （３）個別インク路となる溝を相当短縮（溝の長手方向
を短縮）できるため、信頼性が高くなると共に、多数の
溝を配列したアレイ方向に長く溝の長手方向に短い長尺
プリントヘッドの製作が可能になる。 （４）圧電素子体を振動板上に取付ける際に用いる接着
剤の厚みが薄く均一になるため、分離後に振動部と圧電
素子で構成される変位部分（ユニモルフ）の動きのばら
つきが小さくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法の一実施例に係る第１段階の
工程図である。

【図２】本発明の製造方法の一実施例に係る第２段階の
工程図である。

【図３】本発明の製造方法の一実施例に係る第３段階の
工程図である。

【図４】本発明の製造方法の一実施例に係る第４段階の
工程図である。

【図５】本発明の製造方法の一実施例に係る第５段階の
工程図である。

【図６】図５に示すプリントヘッドの線Ａ−Ａにおける
断面図である。

【図７】図５に示すプリントヘッドの正面図である。

【図８】本発明の製造方法の別実施例に係る第４段階の
工程図である。

【図９】本発明の製造方法の別実施例に係る第５段階の
工程図である。

【図１０】本発明の製造方法の別実施例に係る第６段階
の工程図である。

【図１１】図１０に示すプリントヘッドの線Ｃ−Ｃにお
ける断面図である。

【符号の説明】

１０ ヘッド基台 １１ 溝 １２ 隔壁 ２０ 振動板 ２０ａ 振動板の振動部 ３０ 圧電素子体 ３０ａ 個別圧電素子 ４０ ユニモルフ ５０ コーティング膜 ６０ スリット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ヘッド基台にその一端から他端まで延びる
   溝を一定間隔を置いてアレイ状に形成し、ヘッド基台の
   溝形成側の表面上に溝を覆う振動板を取付け、更に振動
   板上に各溝の少なくとも一部分とオーバーラップする大
   きさの圧電素子体を取付け、ヘッド基台の溝間の各隔壁
   上に位置する振動板及び圧電素子体の部分と各隔壁の一
   部とを、隔壁の幅よりも若干広い幅で隔壁に沿って少な
   くとも１箇所除去し、この除去によって溝の長手方向に
   各溝に沿って延びると共に溝の開口幅よりも若干狭い幅
   を有する少なくとも１つの振動部と圧電素子を、各溝毎
   にそれぞれ振動板と圧電素子体に形成し、前記除去によ
   って生ずる間隙を封止するために、振動部と圧電素子が
   配列された領域全体をコーティング膜で被覆することを
   特徴とするインクジェットプリントヘッドの製造方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の製造方法によって作製して
   なるインクジェットプリントヘッドを具備することを特
   徴とする電子機器。