JPH06122196A - インクジェット記録ヘッド、及び製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 縦振動モード圧電振動子を使用したインクジ
ェット記録ヘッドの組み立て作業の簡素化と精度の向上
を図ること。 【構成】 複数のノズル開口１７，１７，１７‥‥を備
えたインク流路形成部材１６と、複数の縦振動モードの
圧電振動子１４，１４，１４‥‥を固定板１５に接着し
てなる振動子ユニット１３とを、断面「Ｔ」型に形成さ
れて圧電振動子貫通窓を有するインク流路形成部材保持
部３及び圧電振動子１４が対向する領域に凹部５が形成
された圧電振動子保持部２とを備えた基台１を介して固
定する。基台１の両側、及び上面が開放されているた
め、振動子１４の先端の位置を確認しながら固定が可能
となり、また比較的加工精度を上げやすい平板で構成さ
れた固定板１５の一方の面を基準として圧電振動子１
４，１４，１４‥‥を基台１に固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、縦振動モードの圧電素
子を利用したインクジェット記録ヘッド、及びその製造
技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】縦振動モードを利用したインクジェット
記録ヘッドは、複数のノズル開口が穿設されたノズルプ
レートと振動板とを間隙を持たせて配置する一方、ノズ
ル開口に対向する振動板の背面に縦振動モードの圧電素
子の先端を取り付けて構成されており、インク流路から
のインクをノズルプレートと振動板で形成された圧力室
に導き、圧電振動子を印刷データに一致させて駆動させ
ることにより圧力室のインクをインク滴としてノズル開
口から飛翔させるものである。このような構造によれば
圧電振動子のノズル開口に対向する断面積を小さくでき
て解像度の向上が図れ、また圧電振動子を積層構造とし
て構成し易く、駆動電圧の低減を図ることができる反
面、圧電振動子の幅が５０乃至１００μｍ程度と極めて
小さくなるため、組み立て作業が困難であるという問題
を抱えている。このような問題を解消するために、圧電
振動板の一端を基板に固定し、他端側にダイシングソウ
等などの切断手段によりスリットを形成し、もって複数
の圧電振動子を基板に固定したユニットに構成し、これ
を予めインク流路形成部材が固定されている基台の振動
ユニット収容室に落とし込んで組み立てたインクジェッ
ト記録ヘッドを前に提案した。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような構造によれ
ば、インク流路形成部材と基台とが一定の精度で固定さ
れていさえすれば、振動子ユニットを収容室に落とし込
むだけで、振動子の先端をノズル開口に対向する位置に
固定することができる反面、振動子ユニット及び振動子
ユニット収容室の相対的寸法を極めて高い精度で管理し
なければならないという不都合がある。本発明はこのよ
うな問題に鑑みてなされたものであってその目的とする
ところは、組み立て作業の簡素化を図りつつ、しかも各
部材の加工精度の低減を図ることができる新規なインク
ジェット記録ヘッドを提供することである。また、本発
明の他の目的は、インクジェット記録ヘッドの製造方法
を提案することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】このような問題を解消す
るために本発明においては、複数のノズル開口を穿設し
てなるノズルプレートとこのノズルプレートと一定の間
隙を持って固定された振動板とからなるインク流路形成
部材、複数の縦振動モードの圧電振動子を固定板に接着
してなる振動子ユニット、断面「Ｔ」型に形成されて圧
電振動子貫通窓を有するインク流路形成部材保持部と、
圧電振動子が対向する領域に凹部が形成された圧電振動
子保持部とからなる基台とを備えるようにした。

【０００５】

【作用】組立時に基台の両側、及び上面が開放されてい
るため、振動子先端の位置を確認しながら固定が可能と
なり、また比較的加工精度を上げやすい平板の一方の面
を基準として圧電振動子を基台に固定する。

【０００６】

【実施例】そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例
に基づいて説明する。図２は本発明のインクジェット記
録ヘッドに使用する基台の一実施例を示すものであっ
て、図中符号１は、基台で、圧電振動子ユニット固定部
２と、インク流路形成部材固定部３とからなり、圧電振
動子ユニット固定部２の下面のほぼ中央に流路形成部材
固定部３が垂直に位置するように構成されている。振動
子ユニット固定部２は、複数の圧電振動子を固定してい
る振動子固定板を支持する固定面４，４と、振動子の振
動を妨害しないように振動子との間に空隙を確保する凹
部５とが設けられており、またインク供給路となる通孔
６を穿設して構成されている。一方、インク流路形成部
材固定部３は、圧電振動子ユニット１３の先端が突出可
能な窓７，７を形成して構成されている。なお図中符号
１０，１０は、インク流路形成部材の当接する位置に形
成した凹部で、開口部１１，１１を大気に開放されてい
る。

【０００７】図３は、前述の圧電振動子ユニット１３の
一実施例を示すもので、縦振動モードでの振動を発生す
る複数の圧電振動子１４，１４，１４‥‥を一定の間隔
で配列して、その一端部を振動子固定板１５に接着剤等
で固定して構成されている。これら各振動子には駆動電
極が設けられていて、印字信号に対応してそれぞれ独立
に縦振動するように構成されている。また振動子固定板
１５の少なくとも圧電振動子固定面１５ａ、及び少なく
とも一方の側端面１５ｂは、その平滑及び平面度を一定
の精度となるように仕上げ加工されている。

【０００８】このように構成された圧電振動子ユニット
１３は、図４に示したように圧電振動子１４，１４‥‥
の先端を基台１の窓７，７に挿入して振動子固定板１５
を基台１の固定面４に接着剤で固定して中間組立体に組
み付けられる。

【０００９】図５、図６はこの時の状態を示すものであ
って、圧電振動子１４，１４，１４は、基台１の凹部５
により基台１と間隙を保たれ、振動を阻害されることの
ない状態で基台１に固定されている。また圧電振動子１
４，１４，１４‥‥の上端は基台１の窓７，７，７‥‥
により周囲に空間を確保され、またほぼインク流路形成
部材固定部３の表面３ａと同一の高さとなるように位置
決めされている。

【００１０】このようにして基台１に圧電振動子ユニッ
ト１３，１３が組み付けられた段階で、インク流路形成
部材固定部３に予め組み上げられたインク流路形成部材
１６を固定することにより、図１に示したように記録ヘ
ッドが完成する。これにより、図７に示したように圧電
振動子１４，１４，１４の先端１４ａ，１４ａ，１４ａ
‥‥がインク流路形成部材の圧力室１８，１８，１８‥
‥に接し、またインク供給路６が共通のインク室１９に
連通することになる。

【００１１】このように構成されたインクジェット記録
ヘッドは、インク供給路６からのインクを一旦共通のイ
ンク室１９で受け、次いで各圧力室１８，１８，１８‥
‥に分配する。この状態で印字信号が入力すると、対応
する圧電振動子１４，１４‥‥が縦振動して圧力室のイ
ンクを圧縮してノズル開口１７，１７，１７‥‥から飛
翔させることになる。

【００１２】図８は、上述の記録ヘッドを組み立てるの
に適した治具の一実施例を示すものであって、図中符号
２０は、基台１の取り付けが可能な第１の面で、基台１
のインク流路形成部材固定部３の３面３ｂ、３ｃ、３ｄ
を規制する内面２１ｂ、２１ｃ、２１ｄを備え、残りの
１面２１ｅには固定具、この実施例ではボルト２２と嵌
合してするねじ孔２３，２３を備えた窓２１が形成され
ている。また、固定具２２と対向する側には、圧電振動
子ユニット１３の固定板１５の一側端１５ｂ、もしくは
後述する圧電振動子ユニット組み立て基板の一側端と当
接する第２の面２４が、第１の面２０に垂直となるよう
に設けられている。

【００１３】この実施例において、図９に示したように
基台１のインク流路形成部材固定部３を治具の窓７に挿
入し、一定の段差ｇを持たせた状態で、固定具２２，２
２により固定する。これにより基台１は、インク流路形
成部材固定部３の３面３ｂ、３ｃ、３ｄを治具の窓２１
の３面２１ｂ、２１ｃ、２１ｄに規制され、第２の面２
４と一定の関係をもって固定される。この状態で、振動
子ユニット１３の振動子固定板１５の振動子側１５ａの
面に接着剤を塗布し、振動子の先端１４ａ，１４ａ，１
４ａを窓７に挿入し、ついで振動子固定板の一側端１３
ｂを第２の面２４に押し付けつつ、振動子の先端１４ａ
がインク流路形成部材固定部３の表面３ａとほぼ同一高
さとなるように位置合わせする。これにより振動子ユニ
ット１３が基台１に所定の関係でもって固定されること
になる。

【００１４】図１０乃至図１４は前述の圧電振動子ユニ
ットの製造方法の一実施例を示すものであって、図中符
号３０は、一側面３０ａに圧電振動子固定板３２を一定
の姿勢で収容するのに適した凹部３０ｂを形成した組み
立て基板で、熱溶融可能な接着剤でもって凹部３０ｂに
振動子固定板３２を固定できるように構成されている。
このようにして組み立て基板３０に振動子固定板３２が
固定された状態で、振動子固定板３２の露出面３２ａに
圧電振動板３４を、その一端が組立基板３０から突出す
るようにして固定する（図１１）。

【００１５】次いで、組み立て基板３０をダイシングソ
ウ等の切断手段に固定し、その自由端側から所定位置ま
でダイシングソウ等によりスリット３６，３６，３６‥
‥を形成して、複数の圧電振動子３８，３８，３８‥‥
に切分ける（図１２）。これに振動子３８，３８，３８
‥‥の表面に形成された電極とケーブル４４の共通パタ
ーン４２との導通をとる共通電極４０を固定部材３２に
取り付けて振動子３８，３８，３８‥‥の非活性領域、
つまり非振動領域に弾接させて振動子３８，３８，３８
‥‥を振動子固定板３２に確実に固定して導通をとる
（図１３）。さらに各振動子３８，３８，３８‥‥に信
号を供給するための導電パターン４２，４２，４２‥‥
が形成されたケーブル４４を接続して振動子ユニット４
６に仕上げる。

【００１６】このようにして完成した圧電振動子ユニッ
ト４６を、振動子固定板３２に接着剤を塗布し、組み立
て基板３０に固定したまま、基台１を取り付けた治具に
移動し（図１５）、圧電振動子３８，３８，３８‥‥の
先端３８ａ，３８ａ，３８ａ‥‥を基台１の窓７に挿入
する。そして組み立て基板３０の側面３０ａを治具の第
２の面２４に合わせて振動子の先端３８ａを基台１のイ
ンク流路形成部材固定部表面３ａに一致させる（図１
６）。同様の工程により基台１の他方の面にも圧電振動
ユニットを取り付ける。なお、圧電振動子板３４を振動
子固定板３２に取り付ける際に、その先端３４ａと組み
立て基板３０の上端３０ｂとの長さを、組立基板３０の
上端３０ｂが基台１のインク流路形成部材固定部３の裏
面に当接したときに振動子３８がインク流路形成部材固
定部表面３ａに一致するように調整することにより基台
１への振動ユニットの取り付け作業の簡素化を図ること
ができる。

【００１７】ついで、圧電振動子の先端３８ａ、３８
ａ、３８ａ‥‥、及びインク流路形成部材固定部３の表
面に所定量の接着剤を塗布して、治具とインク流路形成
部材固定部３の表面３ａとの段差ｇにより形成されてい
る凹部に、インク流路形成部材４８を落とし込む（図１
７）。これにより各振動子の先端３８ａがインク流路形
成部材４８の各圧力室に当接した状態で３者が固定され
ることになる。そして接着剤が固化した段階で、組立基
板３０を加熱して振動子固定板３２から取り外し（図１
８）、また必要に応じて外枠やケースを装着して外力に
よる損傷防止策を施す。

【００１８】図１９、及び図２０は、前述のインク流路
形成部材の製造方法の一実施例を示すもので、予めノズ
ル開口列５０，５０‥‥が穿設されたノズルプレ−ト５
１を用意し（図１９ ｉ）、これのインク流路側となる
表面に露光により硬化する感光性樹脂フィルム５２を溶
着する（図１９ｉｉ）。ついで振動プレ−ト６２との間
隙を確保するとともに隔壁となるスペ−サ部５３，及び
共通のインク室と圧力室との流路抵抗部を構成するイン
ク制限部５４に一致させて窓５５，５６が形成された露
光マスク５７を介して感光性樹脂フィルム５２を露光す
る（図１９ｉｉｉ）。これにより光照射を受けなかった
領域５８が未硬化状態のまま残ってエッチングが可能で
あるから、現像を行なうと光照射を受けた領域５９だけ
が選択的に残され、ノズルプレ−ト５１にスペ−サ部５
３、インク制限部５４が形成されることになる（図１９
ｉｖ）。

【００１９】一方、前述と同様に振動プレ−ト構成基板
６０に感光性樹脂フィルムを溶着し、これを所定のパタ
−ンで露光してスペ−サ部６１を形成した振動プレ−ト
６２を用意し、ノズルプレ−ト５１のスペ−サ部材５３
と振動プレ−ト６２のスペ−サ部材６１とが突き合わさ
るように位置合わせした上で（図２０ｖ）、ノズルプレ
−ト５１と振動プレ−ト６２に平均に圧力を掛けて熱溶
着する。これによりスペ−サ部材５３，６１を挟んで圧
力室６３が、また共通インク室６４と圧力室６３との間
に連絡流路６５，６５が形成されることになる（図２０
ｖｉ）。

【００２０】図２１は、ノズルプレ−トに感光性樹脂フ
ィルムによって形成されたスぺ−サのパタ−ンの一例を
示すもので、隔壁部７０により取り囲まれた内側には共
通のインク室となる空所７１と、中央部には各ノズル開
口の配列ピッチに合わせて一端で空所７１と連通する圧
力室を形成する空所７２，７２‥‥が設けられている。

【００２１】図２２乃至図２７は、本発明の他の実施例
を示すもので、図中符号８０は、ガラス等の透明基板に
より構成された組み立て補助具で、基台１の隣接する２
つの側面を規定する２本の基準線８１，８２と、圧電振
動子の先端の位置を規定する基準線８３，８４が描かれ
ている。そして、圧電振動子１３の振動子固定板１５の
側端を固定手段８６に固定して（図２２）、基準線８
１，８２を基台１のインク流路構成部材固定部３の側面
に合わせ、次いで圧電振動子１４，１４‥‥の先端を基
準線８３，８４に位置合わせする。これにより、振動ユ
ニット１３は、その先端を補助具８０の下面によりイン
ク流路構成部材固定部３の表面３ａに一致する高さで、
また窓７とは補助具８０の基準線８１〜８４により規定
される関係でもって基台１に固定されることになる（図
２３）。

【００２２】次いで、平板９０の表面にインク流路形成
部材４８の２つの側面に合わせた基準線９１，９２と、
基台１のインク流路形成部材固定部３の２つの側面に合
わせた基準線９３，９４を描いた補助具を用い（図２
４）、先ずインク流路形成部材４８をノズル開口が平板
側となるようにして基準線９１，９２に合わせて平板上
に位置決めし（図２５）、続いて前述の工程で圧電振動
ユニット１３が固定された基台１を、そのインク流路形
成部材固定部３の表面、及び圧電振動子１４の先端に接
着剤を塗布して、インク流路形成部材固定部３を下方と
して基準線９３，９４に合わせて降下させる（図２
６）。これによりインク流路形成部材４８、及び圧電振
動ユニット１３が基台１に所定の位置関係でもって固定
されることになる（図２７）。

【００２３】なお、この実施例においてはノズル開口を
２列形成したものに例を採って説明したが、１列、若し
くは３列以上のものに適用しても同様の作用を奏するこ
とは明らかである。また、この実施例においては、圧電
振動子ユニットを片持梁状に固定しているが、圧電振動
子ユニットの両端を固定するようにしても同様の作用を
奏することは明らかである。さらに、振動子固定板の圧
電振動子固定側の面を基台に固定しているため、固定部
材の面を基準として振動子先端の位置を正確に決定する
ことができる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
複数のノズル開口を穿設してなるノズルプレートとこの
ノズルプレートと一定の間隙を持って固定された振動板
とからなるインク流路形成部材と、複数の縦振動モード
の圧電振動子を固定板に接着してなる振動子ユニット
と、断面「Ｔ」型に形成されて圧電振動子貫通窓を有す
るインク流路形成部材保持部と、圧電振動子が対向する
領域に凹部が形成された圧電振動子保持部とを備えた基
台により構成したので、組立時には基台の両側、及び上
面が開放されているため、振動子先端の位置を確認しな
がら固定ができるため、組み立てミスが少なく、また比
較的加工精度を上げやすい平板の一方の面を基準として
圧電振動子を基台に固定できるため、組み立て精度を比
較的簡単に上げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す斜視図である。

【図２】本発明のインクジェット記録ヘッドを構成する
基台の一実施例を示す斜視図である。

【図３】本発明のインクジェット記録ヘッドを構成する
振動子ユニットの一実施例を示す斜視図である。

【図４】基台に振動子ユニットを固定した状態を示す斜
視図である。

【図５】基台に振動子ユニットを固定した状態における
断面図である。

【図６】基台に振動子ユニットを固定した状態における
上面図である。

【図７】本発明のインクジェット記録ヘッドにおける圧
電振動子先端部領域の構造を示す説明図である。

【図８】上記各部材を組み立てるための治具の一実施例
を示す斜視図である。

【図９】基台を治具に取り付けた状態を示す斜視図であ
る。

【図１０】圧電振動子ユニットの組立工程の内、組み立
て基板の構造を示す図である。

【図１１】圧電振動子ユニットの組立工程の内、振動子
固定板と圧電振動子との取り付け工程を示す図である。

【図１２】圧電振動子ユニットの組立工程の内、圧電振
動板を複数の圧電振動子に切分ける工程を示す図であ
る。

【図１３】圧電振動子ユニットの組立工程の内、共通電
極の取り付け工程を示す図である。

【図１４】圧電振動子ユニット組立工程の内、ケーブル
の取り付け工程を示す図である。

【図１５】圧電振動ユニットの基台への取り付け工程を
示す図である。

【図１６】１つの振動子ユニットを基台に固定した状態
を示す図である。

【図１７】インク流路形成部材の取り付け工程を示す図
である。

【図１８】インク流路形成部材を取り付けてインクジェ
ット記録ヘッドとして完成した状態を示す図である。

【図１９】（ｉ）乃至（ｉｖ）はそれぞれインク流路形
成部材の製造法を示す図である。

【図２０】（ｖ）、（ｖｉ）はそれぞれインク流路形成
部材の製造方法を示す図である。

【図２１】インク流路の一実施例を示す図である。

【図２２】本発明のインクジェット記録ヘッドの製造に
使用する補助具と、これにより位置決めされる部材との
関係を示す図である。

【図２３】補助具を用いて圧電振動ユニットを基台に固
定した状態を示す図である。

【図２４】補助具によりインク流路形成部材を位置決め
する工程を示す図である。

【図２５】インク流路形成部材を位置決めした状態を示
す図である。

【図２６】振動子ユニットを固定した基台とインク流路
構成部材との位置決め工程を示す図である。

【図２７】振動子ユニットとインク流路形成部材を基台
に固定した状態を示す図である。

【符号の説明】

１ 基台 ２ 圧電振動子ユニット固定部 ３ インク流路形成部材固定部 ５ 凹部 ６ インク供給路 ７ 窓 １３ 振動子ユニット １４ 圧電振動子 １５ 振動子固定板 １６ インク流路形成部材 １７ ノズル開口 ２０ 治具の第１の面 ２１ 窓 ２２ 固定具 ２４ 治具の第２の面 ３０ 圧電振動子ユニット組み立て基板 ３２ 圧電振動子固定板 ３４ 圧電振動子板 ３８ 圧電振動子 ４４ ケーブル ４６ 圧電振動子ユニット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のノズル開口を穿設してなるノズル
   プレートとこのノズルプレートと一定の間隙を持って固
   定された振動板とからなるインク流路形成部材、 複数の縦振動モードの圧電振動子を固定板に接着してな
   る振動子ユニット 断面「Ｔ」型に形成されて圧電振動子貫通窓を有するイ
   ンク流路形成部材保持部と、圧電振動子が対向する領域
   に凹部が形成された圧電振動子保持部とからなる基台と
   を備えてなるインクジェット記録ヘッド。
2. 【請求項２】 前記圧電振動子の固定板は、振動子取り
   付け面側を基台に接着されていることを特徴とする請求
   項１のインクジェット記録ヘッド。
3. 【請求項３】 ２つの基板部を端部で突き合わせて断面
   「Ｌ」字状とするとともに、一方の基板部に前記インク
   流路形成部材保持部を３側面を拘束して保持する窓を備
   えた組み立て治具を用い、前記基台のインク流路形成部
   材保持部を前記窓に固定する工程と、前記振動子ユニッ
   トの基板の一端を他方の基板部に突き合わせて位置決め
   をする工程と、前記インク流路形成部材保持部に前記イ
   ンク流路形成部材を固定する工程とからなるインクジェ
   ット記録ヘッドの製造方法。