JPH07101055A - インク噴射装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 接着剤がノズル内面に流れ込むことが無く、
組み付けが容易で、良好なインク噴射を行うインク噴射
装置及びその製造方法を提供すること。 【構成】 アクチュエータ部１０と、天板１１と、ノズ
ルプレート１２となるノズルが形成されていないノズル
プレート用シート２７とが接着剤によって接着される。
そして、エキシマレーザビーム２が、マニホールド１９
を通して、インク流路を形成する溝１３の端部１４に照
射される。端部１４は４５度で傾斜され、端部１４の表
面に金属電極が形成されているので、端部１４に照射さ
れたエキシマレーザビーム２は、金属電極によって反射
されて、インク流路内部を通って、ノズルプレート用シ
ート２７に照射され、ノズル穴が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ノズルプレートを有し
たインク噴射装置及びその製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のインク噴射装置及びその
製造方法としては、以下のようなものがある。

【０００３】インク噴射装置を構成するノズルプレート
は、複数のインク滴を噴射するノズルを有しており、イ
ンク流路に前記ノズルは連通されている。ノズルプレー
トは、ポリイミド、ポリエーテルサルフォン等の高分子
材料で形成されており、前記ノズルプレートのノズルが
加工される部位に対応して透明な部分が設けられたアブ
レーションマスクを介して、エキシマレーザを照射する
ことによりノズルは形成される。その形成過程を説明す
ると、ノズルプレートのエキシマレーザが照射された部
分においては、ノズルプレートを形成している高分子材
料がエキシマレーザを吸収することにより、高分子材料
の分子結合が切られ、分子あるいは原子状態に分解され
る。分解された分子あるいは原子は、蒸発することによ
り飛散し、ノズルが形成される（アメリカン・ケミカル
・ソサエティ発行のケミカル・レビュー、１９８９年、
ｖｏｌ．８９、Ｎｏ．６参照）。

【０００４】そして、このノズルの形状は、エキシマレ
ーザ入射側の内径が、エキシマレーザ出口側の内径より
大きくなる。ここで、ノズルの形状は、インク噴射側の
内径が、インク流路側の内径より小さくなるように、滑
らかなテーパが付けられていた方がインクを噴射する場
合には好ましいので、ノズルプレートのインク流路側と
なる側の面からエキシマレーザが照射される。そして、
上記の方法によりノズルが形成されたノズルプレート
は、インク流路の端面に、ノズルとインク流路が連通す
るように、エポキシ系樹脂等の接着剤により接合され、
インク噴射装置が製造される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たインク噴射装置及びその製造方法では、ノズルが形成
されたノズルプレートをインク流路の端面に接着する時
に、接着剤の余剰分が、ノズルの内面、すなわちインク
が噴射される時に通過する部分に、流れ込んで、滑らか
なテーパが付けられているノズル内面に突起物を生じせ
しめて、インクの流れを妨げたり、ノズルを塞いでしま
うことがあった。その結果、インクの噴射量が減少した
り、インク噴射ができなくなって、印字品質が悪くなる
といった問題があった。また、ノズルプレートを、ノズ
ルとインク流路との位置を合わせて接着しなければなら
ないので、高い組み付け精度が必要であり、組み付けが
難しく時間がかかるといった問題があった。

【０００６】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、接着剤がノズル内面に流れ込む
ことが無く、組み付けが容易で良好なインク噴射を行う
インク噴射装置及びその製造方法を提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の請求項１では、複数の溝を有するアクチュエ
ータ部材と、前記アクチュエータ部材の前記溝の開口側
に接着されて、溝を複数のインク流路とする天板と、前
記天板に形成され、前記各インク流路にインクを供給す
るためのマニホールドと、前記インク流路の端面に接着
剤により接着され、インクが噴射されるノズルがレーザ
光により形成されるノズルプレートとを有するインク噴
射装置において、前記マニホールドに対応するように前
記アクチュエータ部材の前記溝に設けられた傾斜状部
と、前記傾斜状部に設けられ、前記レーザ光を反射する
反射部材とを備えている。

【０００８】請求項２では、複数の溝を有するアクチュ
エータ部材と、前記アクチュエータ部材の前記溝の開口
側に接着されて、溝を複数のインク流路とする天板と、
前記天板に形成され、前記各インク流路にインクを供給
するためのマニホールドと、前記インク流路の端面に接
着され、インクが噴射されるノズルがレーザ光により形
成されるノズルプレートとを有するインク噴射装置の製
造方法において、前記アクチュエータ部材となるアクチ
ュエータ用プレートに、前記溝を形成し、その溝の一部
に前記マニホールドに対応するように傾斜状部を形成す
る第一工程と、前記傾斜状部に前記レーザ光を反射する
反射部材を形成する第二工程と、前記ノズルプレートと
なるノズルプレート用シート、前記アクチュエータ部
材、前記天板を接着剤によって接着する第三工程と、前
記マニホールドを通して、前記レーザ光を前記反射部材
に照射し、その反射部材によるレーザ光の反射によっ
て、前記ノズルプレート用シートにレーザ光を照射して
ノズル穴を形成する第四工程とからなることを特徴とす
る。

【０００９】請求項３では、前記アクチュエータ部材の
前記溝は、少なくとも一部が圧電部である隔壁によって
隔てられ、前記反射部材は、隔壁の圧電部への駆動電極
形成時に、駆動電極と同一の材料で形成されることを特
徴とする。

【００１０】請求項４では、前記反射部材は、アルミニ
ウムまたはアルミニウム合金であることを特徴とする。

【００１１】

【作用】上記構成を有する本発明のインク噴射装置で
は、前記マニホールドに対応するように前記溝に傾斜状
部が設けられ、その傾斜状部に設けられた反射部材が、
マニホールドを通り、反射部材に照射される前記レーザ
光をノズルプレート側に反射する。

【００１２】また、インク噴射装置の製造方法では、第
一工程で、前記アクチュエータ部材となるアクチュエー
タ用プレートに、前記溝が形成され、その溝の一部に前
記マニホールドに対応するように傾斜状部が形成され、
第二工程で、前記傾斜状部に前記レーザ光を反射する反
射部材が形成され、第三工程で、前記ノズルプレートと
なるノズルプレート用シート、前記アクチュエータ部
材、前記天板が接着剤によって接着され、第四工程で、
前記マニホールドを通して、前記レーザ光が前記反射部
材に照射され、その反射部材によってレーザ光が反射さ
れて、前記ノズルプレート用シートにレーザ光が照射さ
れ、インク噴射側の大きさがインク流路側の大きさより
小さいノズル穴が形成される。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。

【００１４】図１はインク噴射装置９の構成を示してお
り、インク噴射装置９はアクチュエータ部１０と天板１
１とノズルプレート１２とから構成されている。

【００１５】アクチュエータ部１０は、矢印５１の方向
に分極された圧電材料で形成されており、複数の溝１３
が形成されている。それら溝１３における、ノズルプレ
ート１２が接着される側と反対側の端部１４は、４５度
の角度で傾斜されている。それら溝１３は、隔壁部１５
によって隔てられており、その隔壁部１５には、駆動電
極１６が隔壁部１５の上半分に設けられている。また、
溝１３の両面の駆動電極１６は、前記溝１３の端部１４
に形成された金属電極２１によって電気的に接続されて
いる。その金属電極２１は駆動電極１６と同一材料で形
成されている。そして、端部１４の金属電極２１は、コ
ネクト部１７に引き出されており、ワイヤ１８等にてＬ
ＳＩチップ（図示しない）に連なる電極パターン（図示
しない）に接続されている。

【００１６】天板１１は、セラミックス材料または樹脂
材料等から形成されており、研削または切削加工によっ
て、マニホールド１９が形成されている。そして、アク
チュエータ部１０の溝１３加工面と天板１１とがエポキ
シ系接着剤（図示せず）により接着されている。したが
って、インク噴射装置９には、溝１３の上面が覆われて
横方向に同じ間隔を有する複数のインク流路が構成され
る。また、マニホールド１９は、端部１４に対応してい
る。

【００１７】アクチュエータ部１０と天板１１との端面
には、各インク流路の位置に対応してノズル２０が設け
られるノズルプレート１２が接着されている。

【００１８】次に、このインク噴射装置９の製造方法を
説明する。

【００１９】まず、圧電セラミックス粉末を用いてシー
ト成形法、押し出し成形法などにより圧電セラミックス
のシートが成形され、所定の大きさに切断加工されて圧
電セラミックス板が形成される。そして、圧電セラミッ
クス板が所定の温度で焼結され、圧電セラミックス焼結
体が得られる。ここで、圧電セラミックス板の表面の平
面度を良好にするために圧電セラミックス板の表面の研
削加工が行われる。次に、その圧電セラミックス焼結体
に分極処理が施され、圧電セラミックス素子が形成され
る。そして、その圧電セラミックス素子が薄い円盤上の
ダイヤモンドブレードなどにより切削加工されて、溝１
３、端部１４及び隔壁部１５が設けられたアクチュエー
タ部１０が形成される。

【００２０】そのアクチュエータ部１０の隔壁部１５の
上半分、溝１３の端部１４及びコネクト部１７に、駆動
電極１６及び金属電極２１をスパッタリングや蒸着など
によって形成する。尚、駆動電極１６及び金属電極２１
をＡｌ等のエキシマレーザビーム２（図３）を８０〜９
０％反射する金属で形成する。

【００２１】次に、マニホールド１９が形成された天板
１１が、アクチュエータ部１０の溝１３加工面にエポキ
シ系接着剤（図示せず）により接着される。そして、ア
クチュエータ部１０と天板１１との端面に、ノズルプレ
ート１２となるノズルが形成されていないノズルプレー
ト用シート２７（図２）が接着される。この状態のイン
ク噴射装置２９を図２に示す。

【００２２】そして、インク噴射装置２９をレーザ加工
装置の加工テーブル８（図３）上に設置する。図３に示
すように、レーザ加工装置は、エキシマレーザビーム２
を発するレーザ発振器１より出たエキシマレーザビーム
２は、ミラー３ａ，３ｂ，３ｃによって、加工テーブル
８にいたる光路が形成される。ミラー３ａとミラー３ｂ
との間の光路には、エキシマレーザビーム２を所望のサ
イズに拡大するビームエキスパンダー４が設けられてい
る。ミラー３ｂとミラー３ｃとの間の光路には、エキシ
マレーザビーム２を開けようとする穴に対応した形状に
するためのアブレーションマスク５が設けられており、
またアブレーションマスク５の下流には、アブレーショ
ンマスク５を通過したマスク像を結像光学系７に導くた
めのフィールドレンズ６が設けられている。前記結像光
学系７は、ミラー３ｃと加工テーブル８との間に設けら
れ、加工テーブル８に置かれた被加工物にアブレーショ
ンマスク５を透過したエキシマレーザビーム２を所定の
大きさに絞り込むためのものである。前記加工テーブル
８上にはノズル加工前のインク噴射装置２９が設置され
ている。

【００２３】レーザ発振器１から発振されたエキシマレ
ーザビーム２は、アブレーションマスク５により、各々
インク流路に対応するように調整されて結像光学系７を
出て、インク噴射装置２９に到達する。その時には、エ
キシマレーザビーム２は、加工されるノズル２０の数と
同等の数に分割されており、インク噴射装置２９に対し
て垂直に照射される。エキシマレーザビーム２は、図２
に示すように、マニホールド１９を通して、インク流路
を形成する溝１３の端部１４に照射される。端部１４は
４５度で傾斜され、端部１４の表面に金属電極２１が形
成されているので、端部１４に照射されたエキシマレー
ザビーム２は、金属電極２１によって反射されて、イン
ク流路内部を通って、ノズルプレート用シート２７に照
射され、インク噴射側の開口の大きさがインク流路側の
開口の大きさより小さいノズル穴が形成される。このよ
うにしてインク噴射装置９が製造される。

【００２４】上述した本実施例では、溝１３の端部１４
が４５度に傾斜され、その端部に金属電極２１が形成さ
れたアクチュエータ部１０と、その端部１４に対応して
マニホールド１９が設けられた天板１１と、ノズル２０
が形成されていないノズルプレート用シート２７とが接
着剤によって接着させた状態で、レーザ発振器１から発
振されたエキシマレーザビーム２がマニホールド１９を
通って、端部１４の金属電極２１に照射されるので、エ
キシマレーザビーム２は金属電極２１で反射されて、イ
ンク流路内を通ってノズルプレート用シートに照射さ
れ、インク噴射側の開口の大きさがインク流路側の開口
の大きさより小さいノズル穴が形成される。このため、
ノズル２０には、アクチュエータ部１０、天板１１、ノ
ズルプレート用シート２７を接着する接着剤が入り込む
ことがない。従って、インクの噴射量が減少することが
なく、インク噴射が良好に行えて、印字品質が悪くなる
ことが防止される。また、ノズル用シート２７の組み付
け精度が高くなくても、ノズル２０とインク流路との位
置精度が良いので、組み付けが容易である。

【００２５】尚、本発明は上述した実施例にのみ限定さ
れるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において
種々の変更を加えることができる。例えば、本実施例に
おいて、エキシマレーザビーム２を反射する溝１３の端
部１４が４５度の傾斜角であったが、前記端部１４の傾
斜角は、エキシマレーザビーム２とインク噴射装置２９
との置かれている位置により適宜変化させれば良く、ま
た、前記端部１４を形成するアクチュエータ部１０の材
質がセラミックス等のように面粗さが悪く、エキシマレ
ーザビーム２の反射率が低下することが問題となる場合
には、前記金属電極２１を形成する前に、エポキシ樹脂
等をコーティングさせたり、あるいは、金属電極２１を
厚めに形成した後に、円盤型研削砥石等を用いて、研削
もしくは研磨して面粗さを良くすればよい。更に、駆動
電極１６と金属電極２１との材料を異なる材料としても
良い。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明によれば、前記マニホールドに対応するように前記
溝に傾斜状部が設けられ、その傾斜状部に反射部材が設
けられているので、前記アクチュエータ部材、前記天
板、ノズルが形成されていないノズルプレート用シート
とを接着剤で接着した後、前記レーザ光をマニホールド
を通して照射して、前記傾斜状部の前記反射部材がレー
ザ光を反射して、レーザ光がノズルプレート用シートに
照射されて、インク噴射側の開口の大きさがインク流路
側の開口の大きさより小さいテーパの付いたノズル穴が
形成される。このため、ノズルには、アクチュエータ部
材、天板、ノズルプレート用シートを接着する接着剤が
入り込むことがない。従って、インクの噴射量が減少す
ることがなく、インク噴射が良好に行えて、印字品質が
悪くなることが防止される。ノズル用シートの組み付け
精度が高くなくても、ノズルとインク流路との位置精度
が良いので、組み付けが容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のインク噴射装置を示すの斜
視図である。

【図２】前記実施例のインク噴射装置の製造方法を示す
説明図である。

【図３】前記実施例のインク噴射装置のノズルを形成す
るレーザ加工装置を示す説明図である。

【符号の説明】

２ エキシマレーザビーム ９ インク噴射装置 １０ アクチュエータ部 １１ 天板 １２ ノズルプレート １３ 溝 １４ 端部 １６ 駆動電極 １９ マニホールド ２０ ノズル ２１ 金属電極 ２７ ノズルプレート用シート

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の溝を有するアクチュエータ部材
   と、前記アクチュエータ部材の前記溝の開口側に接着さ
   れて、溝を複数のインク流路とする天板と、前記天板に
   形成され、前記各インク流路にインクを供給するための
   マニホールドと、前記インク流路の端面に接着剤により
   接着され、インクが噴射されるノズルがレーザ光により
   形成されるノズルプレートとを有するインク噴射装置に
   おいて、 前記マニホールドに対応するように前記アクチュエータ
   部材の前記溝に設けられた傾斜状部と、 前記傾斜状部に設けられ、前記レーザ光を反射する反射
   部材と、を備えたことを特徴とするインク噴射装置。
2. 【請求項２】 複数の溝を有するアクチュエータ部材
   と、前記アクチュエータ部材の前記溝の開口側に接着さ
   れて、溝を複数のインク流路とする天板と、前記天板に
   形成され、前記各インク流路にインクを供給するための
   マニホールドと、前記インク流路の端面に接着され、イ
   ンクが噴射されるノズルがレーザ光により形成されるノ
   ズルプレートとを有するインク噴射装置の製造方法にお
   いて、 前記アクチュエータ部材となるアクチュエータ用プレー
   トに、前記溝を形成し、その溝の一部に前記マニホール
   ドに対応するように傾斜状部を形成する第一工程と、 前記傾斜状部に前記レーザ光を反射する反射部材を形成
   する第二工程と、 前記ノズルプレートとなるノズルプレート用シート、前
   記アクチュエータ部材、前記天板を接着剤によって接着
   する第三工程と、 前記マニホールドを通して、前記レーザ光を前記反射部
   材に照射し、その反射部材によるレーザ光の反射によっ
   て、前記ノズルプレート用シートにレーザ光を照射して
   ノズル穴を形成する第四工程とからなることを特徴とす
   るインク噴射装置の製造方法。
3. 【請求項３】 前記アクチュエータ部材の前記溝は、少
   なくとも一部が圧電部である隔壁によって隔てられ、前
   記反射部材は、隔壁の圧電部への駆動電極形成時に、駆
   動電極と同一の材料で形成されることを特徴とする請求
   項２記載のインク噴射装置の製造方法。
4. 【請求項４】 前記反射部材は、アルミニウムまたはア
   ルミニウム合金であることを特徴とする請求項３記載の
   インク噴射装置の製造方法。