JPH05229113A - インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溝を有する圧電基板を互いに接合し側壁を形
成する際に、互いの位置ずれを防止し、信頼性の高いイ
ンクジェットヘッドを得る。また多数の平行な流路から
なるインク流路の両端に位置決め用ピンを設置すること
によりインク流路とノズルプレ−ト、インク流路とイン
ク供給手段の位置ずれを起こさない接合を実現する。 【構成】 溝を有する圧電基板１と、溝を有する圧電基
板２を接合し、流路５を形成する時、両端の溝＃１，＃
３４に位置決め用のピン９を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインク滴を生ぜしめ、画
像記録媒体上に飛翔させるインクジェットヘッドに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、液体インクを圧電部材の変形圧力
により吐出、記録させるインクジェットヘッドが数多く
提案されている。

【０００３】従来のインクジェットヘッドの構造は、特
開昭６３−２５２７５０号明細書、あるいは特開昭６３
−２４７０５号明細書に開示された装置はその前駆をな
すものである。これらは互いに間隔を有する多数の平行
な流路からなり、該流路は天部、底部そして流路の長手
方向及び長手方向とノズルの並び方向に垂直にのびる側
壁により区画されている。この流路を形成する側壁を接
合する際には直接上下の側壁を接合していた。さらに、
該流路の一端は複数のノズルを有するノズルプレ−トに
接続し、他の一端はインクを各チャンネルに補充するイ
ンク供給手段に接続する。このノズルプレ−トと側壁、
側壁とインク供給手段を接合する際に直接ノズルプレ−
トと側壁、側壁とインク供給手段とを接合していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記従来例で
は、側壁を形成する圧電素子を接合する際、上下基板に
位置ずれが起こるという問題点があり、さらにノズルプ
レ−トと側壁、側壁とインク供給手段を接合する際に位
置ずれが生じてしまうという問題点があった。そこで本
発明はかかる問題点を解決すべくなされたものであり、
その目的とするところは、インク供給手段と側壁、側壁
とノズルプレ−トとの接合を確実に行い、円滑なインク
供給ならびにインク吐出が可能なインクジェットヘッド
を供給するところにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のインクジェットヘッドは上下基板の接合、
ノズルプレ−トと側壁、側壁とインク供給手段とを接合
する際に、両端の流路に流路長より長い位置決め用ピン
を埋設し、該位置決め用ピンの両端を、ノズルプレ−ト
及びインク供給手段との位置決めに利用することを特徴
とする。

【０００６】

【実施例】図１は本発明に於けるインクジェットヘッド
の典型的な構造を示した斜視図である。

【０００７】図で１は中央圧電基板で、上下両面に溝を
形成している。２は上下の圧電基板で片面に溝を形成
し、中央圧電基板１の溝とともにインク流路５を形成し
ている。このようにして上下２列のインク流路をもつヘ
ッドが構成される。インクはインク供給管４より供給さ
れ、流路５を通って、ノズル口７から吐出される。流路
５内壁は電極が形成されており、中央圧電基板１に設け
られた電極３につながっている。電極３はさらにフレキ
シブルプリンテットサ−キット（ＦＰＣ）８を介してド
ライバ−へとつながる。

【０００８】以上のごときインクジェットヘッドの製造
方法について順をおって説明する。まず中央圧電基板１
と上下圧電基板２の３枚を一組として準備する。中央圧
電基板１の厚みは上下圧電基板２の略２倍相当である。
また流路方向長さは、電極外部取り出し分だけ中央圧電
基板１が上下圧電基板２に比べ長い。巾は流路の数によ
り決定する。圧電基板はＰＺＴ系の圧電セラミックを使
用した。

【０００９】各々の圧電基板の上下面にスパッタリン
グ、無電解メッキ等により電極を付与し、数１００ボル
トの電界をかけ分極処理を行う。これは一般に用いられ
ている方法である。

【００１０】こうして分極処理された各圧電基板に流路
となる溝を形成する。溝加工はダイシング方法により行
う。このとき例えば、１列３２ノズルのヘッドを作ろう
とするときは３４本の溝を形成し、１番目と３４番目を
位置合わせ用として使用する。

【００１１】この様子を示したものが図２である。９は
位置合わせ用のピンまたは平板である。材料としては種
々のものが考えられるが、本実施例ではマセライト等の
高分子材料を原料とするピンまたは平板を用いた。その
他ガラス片やセラミック等を用いても一向にさしつかえ
ない。＃１，＃３４の流路全体にわたってピンまたは平
板９を埋設する場合には、＃２および＃３３の流路駆動
に影響がでるため、さらに＃２および＃３３の流路はダ
ミ−としてインク吐出には使用しない場合もある。

【００１２】接着は各基板の接着面全面にわたって接着
剤により塗工される。接着剤は耐薬品性の高いエポキシ
樹脂接着剤をもちいた。

【００１３】図３は貼り合わせ後の断面図であるが１１
部により上下圧電基板電極との電気的導通が図られてい
る。導通剤には銀エポキシ系導通剤や低融点半田ペ−ス
トを用いた。最後に図３の１２部にダイシング等による
カッティングを上下圧電基板にいれインク供給流路を形
成する。そしてインク供給管４、ＦＰＣ８を取り付けて
図１のごときヘッドとして完成する。

【００１４】図４は本発明におけるインクジェットヘッ
ドの他の実施例を示した斜視図である２１は側壁を構成
する基板で絶縁性のガラス、セラミック等により構成さ
れる２２、２３は貼り合わされた圧電体で基板２１に接
着後流路２８が形成される。２４が上カバ−で２１と同
様の材料で構成される。２５はインク供給口で内部にイ
ンク調整機構がついている。２６は流路内に形成された
電極を外部に引き出すリ−ド電極でＦＰＣ２７に接続し
ている。図では省略しているが、流路全面にノズルプレ
−トが貼り付けられヘッドとして完成する。

【００１５】以下順をおって製造方法を詳述する。

【００１６】図５は大型基板上に圧電素子列を貼り付け
た状態を示す。

【００１７】このように圧電素子の長手方向をあらかじ
め厳密に規定できることで各流路内の変位量を正確にす
ることが可能である。圧電素子板２２、２３は図の矢印
方向に予め分極されている。駆動方法により分極の向き
は逆転していて構わないが、ｄ15モ−ドを利用すること
には変わりない。基板及び、各圧電素子間の接着は接着
剤の脱泡を行いながらやるのが好ましい。使用する接着
剤は絶縁性でかつ耐薬品性にすぐれる材料を選定する必
要がある。本例ではエポキシ系の接着剤を使用した。

【００１８】次に図６のごとくに圧電素子をダイシング
等のカッティング方法をもちいて流路を形成する。カッ
ティング深さは丁度圧電板高さに相当する。カッティン
グにはマルチブレ−ドをもちいるとさらに効率があが
る。こうして数十個分のヘッド流路が形成できる。無
論、取り枚数は要求する解像度、及びノズル数基板の大
きさによって変わってくる。

【００１９】こうしてできた流路面側に電極用金属薄膜
を形成する。薄膜形成はメッキ法やスパッタ法により行
われ、０．５から５μｍ厚さにつけられる。使用材料と
しては一般にＮｉ等が用いられる。メッキ法によりおこ
なう場合は無電解メッキによるが、不用な部分に関して
は、レジスト等を事前に塗布してメッキの除去が容易な
ようにしておくことが望ましい。こうして付着させた電
極のパタ−ン形成を行う。これはフォトリソ方法により
行うが段差のある形状であるためプロジェクションアラ
イナ−をもちいる必要がある。他の方法として、カッテ
ィング前にレジスト剤を塗布し、薄膜形成後、レジスト
を剥離するリフトオフ法がある。

【００２０】ここで、ノズルプレ−トと側壁の接着を行
うわけであるが、通常インク流路とノズルプレ−ト上の
インク吐出用の穴との位置合わせ行わなければいけない
ため、顕微鏡で、接着部を拡大し、接着剤を塗布したの
ちノズルプレ−トを接着したところ、ノズルプレ−トの
穴はインク流路に従い、整然と接着された。ただし位置
合わせの時間に５分ほど費やし時間的制約と量産性を考
えいれると、工夫が必要であることがわかる。さらに接
着剤を塗布し、接着する時点で、位置合わせの時にどう
しても位置ずれがおこり、接着剤がノズルプレ−トとイ
ンク流路の間に入りこんでしまい、ノズル穴をふさいで
しまうことが多く発生した。またさらに、接着剤の硬化
を促進するためインク流路に沿った方向に力を加えた際
に、やはり位置ずれが生じ、適正な位置にノズルプレ−
トが固定されないことも起こった。そこでインク流路の
両端に位置決め用ピンまたは平板を設置し、ノズルプレ
−トの両端の穴をこれに一致させるようにして接着した
ところ、位置ずれが起こらずしかも短時間で接着するこ
とができた。図７は位置決め用ピンを設置した状態を示
す断面図である。これはノズルプレ−トと側壁の接着の
みでなく側壁とインク供給手段との接着の際にも位置ず
れをおこさないで接着できることが実験により確認され
た。位置決め用ピンの材質はとくに限定するものはな
く、金属性のピンでもよいしマセライト等のセラミック
系の材料でも構わない。ただし、流路巾と略同等のもの
を使用する必要がある。

【００２１】以上製造方法について説明してきたが、使
用した圧電素子材料や電極材料及び各種接着剤は上記記
述のものに限定されるものではなく、例えば圧電材料と
してはＬｉＮｂＯ3 等の圧電性単結晶や高分子圧電材料
を用いることも可能である。又使用するインクの種類に
よっては流路内電極表面に電気絶縁膜をコ−ティングす
る。その他の部品の材料については細かく述べなかった
が、インクの種類やヘッドの諸特性を勘案して注意深く
選定する必要がある。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、両端
の流路を利用し、上下基板の位置合わせやノズルプレ−
トおよびインク供給手段との位置決めに利用することに
より、短時間でしかも量産性の高いインクジェットヘッ
ドが安価に提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるインクジェットヘッドの１実施
例を示す斜視図である。

【図２】本発明におけるインクジェットヘッドの製造方
法、特に接合方法を示す図である。

【図３】中央圧電基板と上下圧電基板を貼り合わせた
後、インク供給路加工を行った横断面図である。

【図４】本発明におけるインクジェットヘッドの他の実
施例を示す斜視図である。

【図５】大型基板上に圧電素子列を貼り付けた状態を示
す斜視図である。

【図６】圧電素子をダイシングし、流路を形成した状態
を示す斜視図である。

【図７】流路に位置決め用ピンを設置した状態を示す斜
視図である。

【符号の説明】

１ 中央圧電基板 ２ 上及び下側圧電基板 ３ 電極 ４ インク供給管 ５ 流路 ７ ノズル口 ８ ＦＰＣ（フレキシブルプリンテットサ−キット） ９ ピンまたは平板 １１ 電極接着部分 １２ インク供給口 ２１ 底壁を構成する基板 ２２ 圧電素子 ２３ 圧電素子 ２４ 上カバ− ２５ インク供給口 ２６ リ−ド電極 ２７ ＦＰＣ ２８ インク流路 ２９ 圧電素子表面につけられた電極 ３０ 位置決め用ピン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インク吐出ノズルの並び方向に互いに間
   隔を有する多数の平行な流路を有し、該流路の天部、底
   部及び側壁の一部または全表面に電極が形成され、該側
   壁は、その一部または全体が圧電物質で構成され、該側
   壁の電気的アクチュエ−ト手段による変形により該流路
   内の圧力を変化させて、該流路の一端に形成されたノズ
   ルからインク滴を噴射せしめるインクジェットヘッドに
   おいて、前記流路列の両端流路を位置決めのための手段
   として利用することを特徴とするインクジェットヘッ
   ド。
2. 【請求項２】 両端流路に流路長より長い位置決め用ピ
   ンを埋設し、該位置決め用ピンの両端を、ノズルプレ−
   ト及び、インク供給手段との位置決めに利用することを
   特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
3. 【請求項３】 両端流路に流路深さと略同等の長さの位
   置決めピンを立て上下基板に各々形成された流路の位置
   合わせに利用することを特徴とする請求項１記載のイン
   クジェットヘッド。