JPH05254133A - インクジェットプリンタヘッドの製作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧力室内に保持されたインクを圧力発生手段
で加圧してオリフィスから吐出させるインクジェットプ
リンタヘッドにおいて、生産性と印刷密度とが向上する
製作方法を実現する。 【構成】 オリフィス８の内面に絶縁面を形成すると共
にヘッド本体１３の表面に導電面を形成し、このヘッド
本体１３の導電面上に電鋳でメッキ膜１５を形成してオ
リフィス８の開口部を縮小する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ヘッド本体の表面まで
オリフィスで連通した圧力室に圧電素子や発熱素子等の
圧力発生手段を対向配置した構造のインクジェットプリ
ンタヘッドの製作方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、静粛で高密度印刷が可能なプリン
タとして、インク滴を吐出させて印刷用紙に定着させる
インクジェットプリンタなどが実用化されている。

【０００３】例えば、オンデマンド方式のインクジェッ
トプリンタヘッドは、ヘッド本体の表面までオリフィス
で連通した圧力室に圧力発生手段である圧電素子を対向
配置した構造などとなっており、この圧電素子の表面変
位で圧力室内のインクを加圧してオリフィスからインク
滴を吐出させるようになっている。また、バブルジェッ
ト方式のインクジェットプリンタヘッドは、ヘッド本体
の表面までオリフィスで連通した圧力室に圧力発生手段
である発熱素子を対向配置した構造などとなっており、
この発熱素子の発熱で圧力室内のインクに気泡を発生さ
せ、この気泡の体積変化による加圧でオリフィスからイ
ンク滴を吐出させるようになっている。

【０００４】上述のようなインクジェットプリンタヘッ
ドの製作方法としては各種方式が考えられるが、例え
ば、特開昭56-5979号公報に開示されたオリフィスプレ
ートの製作方法では、微少な円盤状のフォトレジスト膜
をアレイ状に連設した治具基板の表面上に電鋳でメッキ
膜を形成し、このメッキ膜がフォトレジスト膜上には堆
積しないことで貫通孔を形成し、この金属板を治具基板
から剥離させることでフォトレジスト膜の位置の貫通孔
をオリフィスとして利用するようになっている。また、
特開昭57-208250号公報に開示されたオリフィスプレー
トの製作方法では、プレス加工で平板状のヘッド本体に
オリフィスとなる貫通孔を形成するようになっており、
特開平2-121842号公報に開示されたオリフィスプレート
の製作方法では、エキシマレーザで平板状のヘッド本体
にオリフィスとなる貫通孔を形成するようになってい
る。さらに、特開昭55-17575号公報に開示されたインク
ジェットプリンタヘッドの製作方法では、エッチングで
凹溝を形成したヘッド本体の表面にカバー部材を接合す
ることで上部開口が密閉された凹溝でオリフィスを形成
するようになっており、特開昭62-56150号公報に開示さ
れたインクジェットプリンタヘッドの製作方法では、ダ
イシング加工で凹溝を形成したヘッド本体の表面にカバ
ー部材を接合することで上部開口が密閉された凹溝でオ
リフィスを形成するようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のようにすること
で、オリフィスがアレイ状に連設されたインクジェット
プリンタヘッドを製作することができる。

【０００６】ここで、現在では印刷密度を向上させるた
めにインクジェットプリンタヘッドに多数の微細なオリ
フィスを高密度に形成することが要望されているが、特
開昭57-208250号公報や特開平2-121842号公報及び特開
昭62-56150号公報に開示された製作方法では、オリフィ
スを個々に形成する必要があるために生産性の向上が困
難であり、オリフィスを機械的に形成するために高密度
化も困難である。また、特開昭56-5979号公報や特開昭5
5-17575号公報に開示された製作方法では、電鋳やエッ
チングを利用することでオリフィスを良好な生産性で高
密度に形成するようになっているが、実際には特開昭56
-5979号公報の製作方法では、治具基板上に電鋳で形成
したオリフィスプレートを剥離させる際にオリフィスに
破損が生じて歩留りが低下する懸念があり、特開昭55-1
7575号公報の製作方法では、凹溝を形成したヘッド本体
にカバー部材を接着剤などで接合することになるので、
オリフィスが微細であると接合が困難で生産性が低下す
ると共に接着剤がオリフィスを密閉する懸念もある。

【０００７】本発明は、動作特性と生産性とが良好なイ
ンクジェットプリンタヘッドの製作方法を得るものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】ヘッド本体の表面までオ
リフィスで連通した圧力室に圧力発生手段を対向配置
し、前記圧力室内に保持されたインクを前記圧力発生手
段で加圧して前記オリフィスから吐出させるようにした
インクジェットプリンタヘッドにおいて、前記オリフィ
スの内面に絶縁面を形成すると共に前記ヘッド本体の表
面に導電面を形成し、このヘッド本体の導電面上に電鋳
でメッキ膜を形成して前記オリフィスの開口部を縮小す
るようにした。

【０００９】

【作用】ヘッド本体に形成したオリフィスの開口部を後
処理で微細に成形することができるので、インクジェッ
トプリンタヘッドの生産性と印刷密度との向上に寄与す
ることができる。

【００１０】

【実施例】本発明の第一の実施例を図１ないし図３に基
づいて説明する。まず、本実施例のインクジェットプリ
ンタヘッド１では、図２に例示するように、感光性ガラ
スのエッチング等で上面に所定形状の凹凸が形成された
本体プレート２と、弾力性を有する薄板状の振動板３
と、下面に多数の駆動凸部４が連設された櫛歯状の圧力
発生手段５と、下面に凹部６が形成されたカバープレー
ト７とを順次接合した構造となっている。ここで、この
インクジェットプリンタヘッド１では、前記本体プレー
ト２の凹部を前記振動板３で密閉することでオリフィス
８と圧力室９とが形成されており、この圧力室９上の位
置で前記振動板３に前記圧力発生手段５の駆動凸部４が
当接している。そして、このインクジェットプリンタヘ
ッド１の圧力発生手段５は、圧電性セラミックで形成さ
れて上下方向に分極された前記駆動凸部４を別体の絶縁
基板１０上に接合した構造となっており、図３に例示す
るように、前記駆動凸部４の端面と裏面とには電極１
１，１２が形成されている。

【００１１】さらに、このインクジェットプリンタヘッ
ド１では、一体に接合された前記本体プレート２と振動
板３及びカバープレート７でヘッド本体１３が形成され
ており、図１(ｆ)に例示するように、このヘッド本体１
３の本体プレート２の表面に導電層１４を介して形成さ
れたメッキ膜１５によって前記オリフィス８の開口部が
尖鋭に縮小されている。

【００１２】このような構成において、このインクジェ
ットプリンタヘッド１では、駆動電力を電極１１，１２
間に通電すると圧力発生手段５の駆動凸部４は上下方向
に伸縮して振動板３の所定位置を上下方向に変位させる
ので、この振動板３下に位置する所定の圧力室９内のイ
ンク(図示せず)が加圧されてオリフィス８から吐出され
る。

【００１３】ここで、このインクジェットプリンタヘッ
ド１の圧力発生手段５の製作方法を以下に詳述する。ま
ず、この圧力発生手段５の駆動凸部４を圧電性セラミッ
クの一つであるＰＺＴ(Ｌead Ｚirco Ｔitanate)で形
成する場合、ＴiＯ₂とＰbＯとＺrＯ₂及び特性改善剤か
らなるセラミック原料を混合して乾燥させ、これを仮焼
してから有機バインダと混練する。そして、これを粉砕
して形成した成形材料である粉体を、射出成形機で所定
形状の金型内に注入して所定形状の成形品(グリーン成
形体)を形成する。そこで、この成形品内の有機成分を
脱脂炉で揮発させてから焼成(本焼結)することで駆動凸
部４が形成されるので、これに電極１１，１２を形成し
てから別体の絶縁基板１０上に接合することで櫛歯状の
圧力発生手段５を形成する。つぎに、この圧力発生手段
５を80〜120(℃)のシリコンオイル内に配置して各電極
１１，１２間に２〜５(kＶ／mm)の電界を印加すること
で、この圧力発生手段５の駆動凸部４は電極１１，１２
の対向方向に分極される。なお、上述のような圧力発生
手段５は、ＰＺＴの二成分系に複合ペロブスカイト酸化
物を加えた三成分系でも実施可能である。

【００１４】また、このインクジェットプリンタヘッド
１の本体プレート２は、例えば、感光材のエッチング
や、金属材のプレス加工や、樹脂材やセラミックの型成
形や、セラミックの切削加工等のような既存の技術で形
成される。この時、このような方法で製作する本体プレ
ート２のオリフィス８は微細に形成することが困難であ
るため、ここではヘッド本体１３の形成後にメッキ膜１
５で本体プレート２のオリフィス８の開口部を縮小する
ようになっている。そこで、このようなオリフィス８の
成形方法をインクジェットプリンタヘッド１の製作方法
の実施例として図１に基づいて以下に詳述する。

【００１５】まず、本体プレート２と振動板３と圧力発
生手段５及びカバープレート７を接着等で一体に接合し
てヘッド本体１３を形成することで、同図(ａ)に例示す
るように、圧力室９に連通したオリフィス８がヘッド本
体１３の表面に開通した状態となるので、このヘッド本
体１３がセラミック等の絶縁材で形成されている場合、
同図(ｂ)に例示するように、このヘッド本体１３の表面
から樹脂等の充填材１６をオリフィス８内に圧入する。
そして、同図(ｃ)に例示するように、上述のようにして
平坦化されたヘッド本体１３の表面に導電層１４を既存
の薄膜技術で形成してから充填材１６を除去すること
で、同図(ｄ)に例示するように、この導電層１４はオリ
フィス８内には形成されることなくヘッド本体１３の表
面のみに形成された状態となる。このようにすること
で、オリフィス８の内面に絶縁面が形成されてヘッド本
体１３の表面に導電面が形成された状態となるので、同
図(ｅ)に例示するように、このヘッド本体１３の表面に
電鋳でメッキ膜１５を形成すると、このメッキ膜１５は
堆積する膜厚によってオリフィス８の開口部を縮小する
ことになる。

【００１６】つまり、このインクジェットプリンタヘッ
ド１では、本体プレート２に凹溝で成形したオリフィス
８の開口部を後処理で微細に成形することができるの
で、本体プレート２の製作が容易であると共にプレート
２，７等の接合時に接着剤でオリフィス８が密閉される
ようなことも防止でき、生産性と印刷密度とを共に向上
させるようになっている。

【００１７】さらに、本実施例の製作方法では、同図
(ｆ)に例示するように、上述のようなメッキ膜１５の表
面を研削等で除去してオリフィス８の開口部を尖鋭に成
形したり、メッキ膜１５の表面をフッ素コーティングし
て撥液性を向上させるなどして、インク滴の吐出特性を
向上させるようになっている。

【００１８】なお、本実施例の製作方法ではオリフィス
８に充填材１６を充填してヘッド本体１３の表面のみに
導電層１４を成膜することを例示したが、このような導
電層１４の形成は転写などでも実施可能である。また、
本実施例のインクジェットプリンタヘッド１では、圧力
発生手段５を圧電素子で形成したピエゾ方式を例示した
が、本発明は上記方式に限定されるものではなく、例え
ば、圧力発生手段を発熱素子で形成したバブルジェット
方式にも適用可能である。

【００１９】つぎに、本発明の第二の実施例を図４に基
づいて説明する。まず、本実施例のインクジェットプリ
ンタヘッド１７は前述したインクジェットプリンタヘッ
ド１と同様な構造となっており、同図(ｅ)に例示するよ
うに、そのヘッド本体１８に開通したオリフィス１９の
微細構造のみが異なっている。つまり、このインクジェ
ットプリンタヘッド１７では、前記オリフィス１９の内
面に絶縁層２０が形成されており、アルミニウム等の金
属材からなる前記ヘッド本体１８の表面に電鋳で形成さ
れたメッキ膜２１によって前記オリフィス１９の開口部
が縮小されている。

【００２０】そこで、このようなオリフィス１９の成形
方法をインクジェットプリンタヘッド１７の製作方法の
実施例として以下に詳述する。まず、同図(ａ)に例示す
るように、このヘッド本体１８はアルミニウム等の導電
材で形成されてオリフィス１９が表面に開通した状態と
なっているので、同図(ｂ)に例示するように、このヘッ
ド本体１８の表面からオリフィス１９の内面まで絶縁層
２０を既存の薄膜技術で形成してから、同図(ｃ)に例示
するように、ヘッド本体１８の表面に位置する絶縁層２
０のみをエッチング等で除去する。このようにすること
で、オリフィス１９の内面に絶縁面が形成されてヘッド
本体１８の表面に導電面が形成された状態となるので、
同図(ｄ)に例示するように、このヘッド本体１８の絶縁
層２０上に電鋳でメッキ膜２１を形成すると、このメッ
キ膜２１は堆積する膜厚によってオリフィス１９の開口
部を縮小することになる。なお、本実施例の製作方法で
も、上述のようなメッキ膜２１の表面を研削等で除去し
てオリフィス１９の開口部を尖鋭に成形して流体特性を
向上させたり、メッキ膜２１の表面をフッ素コーティン
グして撥液性を向上させるなどして、インク滴の吐出特
性を向上させるようになっている。

【００２１】このようにすることで、やはりオリフィス
１９の開口部を後処理で微細に成形することができるの
でヘッド本体１８の製作が容易となり、インクジェット
プリンタヘッド１７の生産性と印刷密度との向上に寄与
することができる。

【００２２】なお、本実施例の製作方法でも、同図(ｅ)
に例示するように、上述のようなメッキ膜２１の表面を
研削等で除去してオリフィス１９の開口部を尖鋭に成形
したり、メッキ膜２１の表面をフッ素コーティングして
撥液性を向上させるなどして、インク滴の吐出特性を向
上させるようになっている。

【００２３】

【発明の効果】本発明は上述のように、ヘッド本体の表
面までオリフィスで連通した圧力室に圧力発生手段を対
向配置し、前記圧力室内に保持されたインクを前記圧力
発生手段で加圧して前記オリフィスから吐出させるよう
にしたインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記オ
リフィスの内面に絶縁面を形成すると共に前記ヘッド本
体の表面に導電面を形成し、このヘッド本体の導電面上
に電鋳でメッキ膜を形成して前記オリフィスの開口部を
縮小するようにしたことにより、ヘッド本体に形成した
オリフィスの開口部を後処理で微細に成形することがで
きるので、インクジェットプリンタヘッドの生産性と印
刷密度との向上に寄与することができる等の効果を有す
るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例を示す製作工程図であ
る。

【図２】インクジェットプリンタヘッドを示す分解斜視
図である。

【図３】縦断正面図である。

【図４】第二の実施例を示す製作工程図である。

【符号の説明】

１，１７ インクジェットプリンタヘッド ５ 圧力発生手段 ８，１９ オリフィス ９ 圧力室 １３，１８ ヘッド本体 １５，２１ メッキ膜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヘッド本体の表面までオリフィスで連通
   した圧力室に圧力発生手段を対向配置し、前記圧力室内
   に保持されたインクを前記圧力発生手段で加圧して前記
   オリフィスから吐出させるインクジェットプリンタヘッ
   ドにおいて、前記オリフィスの内面に絶縁面を形成する
   と共に前記ヘッド本体の表面に導電面を形成し、このヘ
   ッド本体の導電面上に電鋳でメッキ膜を形成して前記オ
   リフィスの開口部を縮小することを特徴とするインクジ
   ェットプリンタヘッドの製作方法。