JPH07186394A

JPH07186394A - インク噴射装置の製造方法

Info

Publication number: JPH07186394A
Application number: JP33153893A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Kanegae; 隆弘鐘ケ江
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1993-12-27
Publication date: 1995-07-25

Abstract

(57)【要約】【目的】非噴射チャンネルにインクを入れないように
でき、歩留まりが高く、大量生産性に優れるインク噴射
装置の製造方法を提示すること。【構成】圧電セラミックスプレート２、カバープレー
ト３、ノズルプレート３１とを接着する。そして、全て
の溝１５にマニホールド２２から目止め用樹脂４５を注
入した後、ノズル３２ｂ、３２ｄより圧縮空気５０を流
入して、注入した目止め用樹脂４５を溝１５ｂ、１５ｄ
から除去し、溝１５ａ、１５ｃ、１５ｅの目止め用樹脂
４５を硬化させる。このようにして、マニホールド２２
からインクが供給されるインク液室１２ｂ、１２ｄと、
目止め用樹脂４５によってマニホールド２２からインク
が供給されない空気室２０ａ、２０ｃ、２０ｅを形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インク噴射装置の製造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】今日、これまでのインパクト方式の印字
装置にとってかわり、その市場を大きく拡大しつつある
ノンインパクト方式の印字装置のなかで、原理が最も単
純で、かつ多階調化やカラー化が容易であるものとし
て、インクジェット方式の印字装置が上げられる。なか
でも印字に使用するインク滴のみを噴射するドロップ・
オン・デマンド型が、噴射効率の良さ、ランニングコス
トの安さなどから急速に普及している。

【０００３】ドロップ・オン・デマンド型として特公昭
５３−１２１３８号公報に開示されているカイザー型、
あるいは特公昭６１−５９９１４号公報に開示されてい
るサーマルジェット型がその代表的な方式としてある。
このうち、前者は小型化が難しく、後者は高熱をインク
に加えるためにインクの耐熱性に対する要求が必要とさ
れ、それぞれに非常に困難な問題を抱えている。

【０００４】以上のような欠陥を同時に解決する新たな
方式として提案されたのが、特開昭６３−２４７０５１
号公報に開示されているせん断モード型である。

【０００５】図６に示すように、上記せん断モード型の
インク噴射装置６００は、底壁６０１、天壁６０２及び
その間のせん断モードアクチュエータ壁６０３からな
る。そのアクチュエータ壁６０３は、底壁６０１に接着
され、且つ矢印６１１方向に分極された下部壁６０７
と、天壁６０２に接着され、且つ矢印６０９方向に分極
された上部壁６０５とからなっている。アクチュエータ
壁６０３は一対となってその間にインク流路６１３を形
成し、且つ次の一対のアクチュエータ壁６０３の間に
は、インク流路６１３よりも狭い空間６１５を形成して
いる。

【０００６】各インク流路６１３の一端には、ノズル６
１８を有するノズルプレート６１７が固着され、各アク
チュエータ壁６０３の両側面には電極６１９、６２１が
金属層として設けられている。各電極６１９、６２１は
インクと絶縁するための絶縁層（図示せず）で覆われて
いる。そして、空間６１５に面している電極６１９、６
２１はアース６２３に接続され、インク流路６１３内に
設けられている電極６１９、６２１は、アクチュエータ
駆動回路を構成するシリコン・チップ６２５に接続され
ている。

【０００７】次に、このインク噴射装置６００の製造方
法を説明する。まず、矢印６１１に分極された圧電セラ
ミックス層を底壁６０１に接着し、矢印６０９に分極さ
れた圧電セラミックス層を天壁６０２に接着する。各圧
電セラミックス層の厚みは、下部壁６０７、上部壁６０
５の高さになどしい。次に、圧電セラミックス層に、平
行な溝をダイヤモンドカッティング円板の回転などによ
って形成して、下部壁６０７、上部壁６０５を形成す
る。そして、真空蒸着によって下部壁６０７の側面に電
極６１９を形成し、その電極６１９上に前記絶縁層を設
ける。同様にして上部壁６０５の側面に電極６２１、前
記絶縁層を設ける。

【０００８】上部壁６０５の天頂部と下部壁６０７の天
頂部とを接着してインク流路６１３と空間６１５とを形
成する。次に、ノズル６１８が穿孔されているノズルプ
レート６１７を、ノズル６１８がインク流路６１３と対
応するように、底壁６０１、天壁６０２及びアクチュエ
ータ壁６０３の一端に接着し、インク流路６１３と空間
６１５との他端をシリコン・チップ６２５とアース６２
３とに接続する。

【０００９】そして、各インク流路６１３の電極６１
９、６２１にシリコン・チップ６２５が電圧を印加する
ことによって、各アクチュエータ壁６０３がインク流路
６１３の容積を増加する方向に圧電厚みすべり変形し
て、所定時間後電圧印加が停止されてインク流路６１３
の容積が増加状態から自然状態となってインク流路６１
３内のインクに圧力が加えられ、インク滴がノズル６１
８から噴射される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た構成のインク噴射装置６００を示した特開昭６３−２
４７０５１号公報には、インク流路６１３のみにインク
を充填し、空間６１５にインクを充填しないが、その具
体的構成および方法が開示されていない。そこで、例え
ば、底壁６０１あるいは天壁６０２に、インク流路６１
３に連通する貫通孔を各インク流路６１３に対応して設
けて、インク流路６１３のみにインクを供給し、空間６
１５にインクを供給しないようにすると、それら貫通孔
が微小なため、加工が難しく、歩留まりが悪い。また、
加工に時間がかかり、大量生産性に劣るといった問題が
あった。

【００１１】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、非噴射チャンネルにインクを入
れないようにでき、歩留まりが高く、大量生産性に優れ
るインク噴射装置の製造方法を提示することを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の請求項１では、インクを噴射する噴射チャン
ネルと、前記噴射チャンネルの両側に設けられ、インク
を噴射しない非噴射チャンネルと、前記噴射チャンネル
に連通し、前記非噴射チャンネルに連通しないノズル
と、噴射チャンネルにインクを供給するためのマニホー
ルドとを有するインク噴射装置の製造方法において、前
記噴射チャンネル及び前記非噴射チャンネルに、前記マ
ニホールドもしくは前記ノズル側から目止め部材を注入
する工程と、前記マニホールドもしくは前記ノズルを通
して、少なくとも前記噴射チャンネル内に圧力を与え
て、噴射チャンネル内のみの前記目止め部材を取り除く
工程と、前記非噴射チャンネル内の前記目止め部材を硬
化させる工程とからなる。

【００１３】請求項２では、前記目止め部材は、熱硬化
製樹脂または光硬化製樹脂であることを特徴とする。

【００１４】

【作用】上記の構成を有する本発明のインク噴射装置の
製造方法では、前記噴射チャンネル及び前記非噴射チャ
ンネルに、前記マニホールドもしくは前記ノズル側から
目止め部材が注入され、前記マニホールドもしくは前記
ノズルを通して、少なくとも前記噴射チャンネル内に圧
力が与えられ、前記ノズルが噴射チャンネルに連通し、
非噴射チャンネルに連通していないことによって、噴射
チャンネル内のみの前記目止め部材が取り除かれ、前記
非噴射チャンネル内の前記目止め部材が硬化される。従
って、前記マニホールドから前記噴射チャンネルのみに
インクが供給され、前記非噴射チャンネルにインクが供
給しないインク噴射装置が形成される。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を具体化した実施例を図面を参
照して説明する。

【００１６】まず、インク噴射装置１の斜視図を示す図
１によって、本発明の実施例の構成および製造法を説明
する。インク噴射装置１は、圧電セラミックスプレート
２とカバープレート３とノズルプレート３１とから構成
されている。

【００１７】圧電セラミックスプレート２は、強誘電性
を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミッ
クス材料で形成され、矢印５方向に分極処理が施されて
いる。そして、圧電セラミックスプレート２には、薄い
円板状のダイヤモンドブレードを使用した切削加工など
によって、複数の溝１５が作製される。溝１５は圧電セ
ラミックスプレート２のほぼ全域で同じ深さの平行な溝
であるが、端面１７に近づくにつれて徐々に浅くなり、
端面１７付近では浅く平行な浅溝１８となるように作製
される。

【００１８】これら溝１５の上半分の領域および浅溝１
８の内面には、アルミニウム、ニッケル、カーボンなど
の導電材料からなる電極１３、１９が真空蒸着やスパッ
タリングなどによって形成される。この電極１９によっ
て、溝１５の両側の側壁１１の表面に形成された電極１
３は電気的に接続されている。

【００１９】また、カバープレート３に、研削加工また
は切削加工などによって、マニホールド２２が作製され
る。このマニホールド２２を備えたカバープレート３
は、圧電セラミックスプレート２の溝１５加工側の面
と、エポキシ系樹脂４（図２）などによって接着され
る。また、マニホールド２２は、圧電セラミックスプレ
ート２とカバープレート３とを接合したときに、マニホ
ールド２２の下面に溝１５が位置する。また、図１に示
すように、圧電セラミックスプレート２およびカバープ
レート３の端面１６に、溝１５ｂ、１５ｄの位置に対応
した各位置にそれぞれノズル３２ｂ、３２ｄが穿孔され
たノズルプレート３１がエポキシ系接着剤（図示せず）
などによって接着される。

【００２０】また、溝１５ａ、１５ｃ、１５ｅにおける
前記マニホールド２２の対応する位置に、後述するよう
な方法で目止め用樹脂４５が形成される。圧電セラミッ
クスプレート２、カバープレート３、ノズルプレート３
１及び目止め用樹脂４５により、溝１５ｂ、１５ｄに対
応し、マニホールド２２に連通する噴射チャンネルとし
てのインク液室１２ｂ、１２ｄ（図２）と、溝１５ａ、
１５ｃ、１５ｅに対応しマニホールド２２に連通しない
非噴射チャンネルとしての空気室２０ａ、２０ｃ、２０
ｅ（図２）とが構成される。

【００２１】次に、図２に示すインク液室１２ｂ、１２
ｄ及び空気室２０ａ、２０ｃ、２０ｅの作製方法を説明
する。

【００２２】まず、図１に示すように、圧電セラミック
スプレート２の溝１５加工側の面に、カバープレート３
をエポキシ系接着剤４（図２）などによって接着し、ま
た圧電セラミックスプレート２およびカバープレート３
の端面１６に、ノズルプレート３１を接着する。

【００２３】次に、図５に示すように、全ての溝１５
に、マニホールド２２からディスペンサー４４等を用い
て目止め用樹脂４５を注入する。ここで、目止め用樹脂
４５は、適度の粘性を持ち加熱処理をすると硬化する熱
硬化性樹脂、または紫外線を照射すると硬化する紫外線
硬化性樹脂である。

【００２４】また、図４に、圧縮空気を噴射する器具を
示す。レギュレータ４０によって、ある気圧に調整され
た圧縮空気５０は、カップラ４１及びエアーマニホール
ド４２を介して弾性体で造られたコネクタ４３に送られ
て、コネクタ４３に形成された噴射口４３ａより噴射さ
れる。ここで、噴射口４３ａは横方向に長く長円形状で
あり、前記ノズルプレート３１（図１）と前記コネクタ
４３を接触させたときに、ノズル３２ｂ、３２ｄ（図
１）は、噴射口４３ａに覆い囲まれる。

【００２５】そして、前記目止め用樹脂４５を注入した
インク噴射装置１のノズルプレート３１の表面に前記コ
ネクタ４３を押しつけ、図５に示すところのノズル３２
ｂより前記圧縮空気５０を勢いよく流入させると、溝１
５ｂに注入された目止め用樹脂４５は、圧縮空気５０に
よってマニホールド２２より吹き飛ばされる。そして、
溝１５ｂとマニホールド２２が再び連通することにな
る。この作用は、同時に溝１５ｄにも同様に行なわれ
る。溝１５ａ、１５ｃ、１５ｅは、連通するノズルがノ
ズルプレート３１に穿孔されていないので、圧縮空気５
０が流入せず、前記注入された目止め用樹脂４５はその
まま残る。この状態で前記目止め用樹脂４５が熱硬化性
樹脂であれば加熱処理を行い、また紫外線硬化性樹脂で
あればマニホールド２２から紫外線照射を行い、前記目
止め用樹脂４５を硬化させる。

【００２６】このようにして、図２に示す空気室２０
ａ、２０ｃ、２０ｅのマニホールド２２（図２）に対応
する位置が塞がれ、インク液室１２ｂ、１２ｄのみがマ
ニホールド２２に連通するインク噴射装置１を製造する
ことができる。このインク液室１２ｂ、１２ｄはマニホ
ールド２２からインクが充填され、空気室２０ａ、２０
ｃ、２０ｅは空気が充填される領域である。

【００２７】尚、圧電セラミックスプレート２とカバー
プレート３とを接着すると、そのためのエポキシ系接着
剤４が浅溝１８内に入り込む。このため、マニホールド
２２、インク液室１２ｂ、１２ｄ内のインクが、浅溝１
８から漏れることがない。尚、浅溝１８からインクが漏
れないように、カバープレート３と浅溝１８との接合部
に、接着剤や樹脂等（図示せず）を設けてもよい。

【００２８】次に、図２、図３によって、インク噴射装
置１の動作を説明する。インク噴射装置１において、所
望の印字データに従って例えばインク液室１２ｂが選択
されると、電極１３ｅと１３ｆに急速に正の駆動電圧が
印加され、電極１３ｄと１３ｇは接地される。これによ
り側壁１１ｂの上半分の領域には矢印１４ｂの方向の駆
動電界が作用し、側壁１１ｃの上半分の領域には矢印１
４ｃの方向の駆動電界が作用する。このとき駆動電界方
向１４ｂおよび１４ｃと分極方向５とが直交しているた
め、側壁１１ｂおよび１１ｃは、圧電厚みすべり効果に
よってインク液室１２ｂの内部方向に急速に変形する。
この変形によってインク液室１２ｂの容積が減少してイ
ンク液室１２ｂのインク圧力が急速に増大し、圧力波が
発生して、インク液室１２ｂに連通するノズル３２ｂ
（図１）からインク液滴が噴射される。

【００２９】また、駆動電圧の印加を停止すると、側壁
１１ｂおよび１１ｃが変形前の位置（図２参照）に戻る
ためインク液室１２ｂ内のインク圧力が低下し、マニホ
ールド２２（図１）からインク液室１２ｂ内にインクが
供給される。

【００３０】但し、上記の動作は基本動作に過ぎず、製
品として具体化される場合には、まず駆動電圧をインク
液室１２ｂの容積を増加して、インク液室１２ｂにイン
クを供給させ、次に側壁１１ｂおよび１１ｃを変形前の
位置（図２参照）に戻すことによりインク圧力を増大さ
せてインクを噴射させることもある。

【００３１】このように、本実施例のインク噴射装置の
製造方法では、マニホールド２２から全ての溝１５に注
入された目止め用樹脂４５を、ノズル３２ｂ、３２ｄか
ら圧縮空気５０を流入させて、溝１５ｂ、１５ｄの目止
め用樹脂４５を除去した後、目止め用樹脂４５を硬化さ
せているので、マニホールド２２からインクが供給され
るインク液室１２ｂ、１２ｄと、目止め用樹脂４５によ
ってマニホールド２２からインクが供給されない空気室
２０ａ、２０ｃ、２０ｅを形成することができる。この
ため、インク液室１２ｂからインク滴を噴射するための
側壁１１ｂ、１１ｃの変形が、他のインク液室１２ｄに
影響を及ぼすことがない。従って、各インク液室１２
ｂ、１２ｄから良好にインク滴が噴射され、印字品質が
よい。

【００３２】また、本実施例のようにインク噴射装置１
を製造すると、マニホールド２２の形状が単純となるの
で、その加工が容易で、歩留まりが高く、加工時間が短
く、大量生産性に優れる。

【００３３】また、本実施例の製造方法によって製造さ
れたインク噴射装置１においては、インクを噴射するイ
ンク液室１２ｂ、１２ｄの数が２個しか例示しなかった
が、インク液室の数は５０個、１００個などいくつでも
よい。

【００３４】また、前記インク噴射装置１においては、
圧電セラミックスプレート２の片面に溝１５を形成して
いたが、圧電セラミックスプレートの両面に溝を形成し
て、両側にインク液室及び空気室を設けるようにしても
よい。更に、二枚の圧電セラミックスプレートのそれぞ
れに複数の溝を設け、一方の圧電セラミックスプレート
には、マニホールドを形成し、２枚の圧電セラミックス
プレートの互いの溝加工側を接着して、インク液室及び
空気室を設けるようにしてもよい。

【００３５】また、本実施例では、目止め用樹脂４５を
マニホールド２２より注入し、ノズル３２ｂ、３２ｄか
ら圧縮空気５０を流入してインク液室１２ｂ、１２ｄ内
の目止め用樹脂４５を除去していたが、マニホールド２
２から目止め用樹脂４５を注入し、マニホールド２２か
らインク液室１２ｂ、１２ｄに圧力を与えてノズル３２
ｂ、３２ｄを通して、インク液室１２ｂ、１２ｄから目
止め用樹脂４５を除去してもよい。更に、ノズルプレー
ト３１を圧電セラミックスプレート２及びカバープレー
ト３の端面１６に接着する前に、端面１６側から目止め
用樹脂４５を全ての溝１５内に注入し、その後ノズルプ
レート３１を接着して、マニホールド２２またはノズル
３２ｂ、３２ｄを通して、インク液室１２ｂ、１２ｄに
圧力を与えてインク液室１２ｂ、１２ｄから目止め用樹
脂４５を除去してもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明のインク噴射装置の製造方法によれば、前記噴射チ
ャンネル及び前記非噴射チャンネルに、前記マニホール
ドもしくは前記ノズル側から目止め部材が注入され、前
記マニホールドもしくは前記ノズルを通して前記噴射チ
ャンネル内に圧力が与えられて、噴射チャンネル内のみ
の前記目止め部材が取り除かれた後、前記非噴射チャン
ネル内の前記目止め部材が硬化されるので、前記マニホ
ールドからインクが供給される前記噴射チャンネルと、
前記目止め部材によって前記マニホールドからインクが
供給されない前記非噴射チャンネルとを形成することが
できる。

【００３７】また、前記マニホールドの形状が単純とな
るので、簡単に加工でき、歩留まりが高く、大量生産性
に優れる。

【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の製造方法
により製造されるインク噴射装置を示す斜視図である。

【図２】前記実施例のインク噴射装置を示す断面図であ
る。

【図３】前記実施例のインク噴射装置の動作を示す説明
図である。

【図４】前記実施例における圧縮空気噴射治具を示す説
明図である。

【図５】前記実施例における樹脂形成を示す説明図であ
る。

【図６】従来例のインク噴射装置を示す説明図である。

【符号の説明】

１インク噴射装置２圧電セラミックスプレート３カバープレート１２ｂインク液室１２ｄインク液室１５溝２０ａ空気室２０ｃ空気室２０ｅ空気室２２マニホールド３１ノズルプレート３２ｂノズル３２ｄノズル４５目止め用樹脂５０圧縮空気

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ４１Ｊ 2/055 Ｂ４１Ｊ 3/04 １０３Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インクを噴射する噴射チャンネルと、前
記噴射チャンネルの両側に設けられ、インクを噴射しな
い非噴射チャンネルと、前記噴射チャンネルに連通し、
前記非噴射チャンネルには連通しないノズルと、噴射チ
ャンネルにインクを供給するためのマニホールドとを有
するインク噴射装置の製造方法において、前記噴射チャンネル及び前記非噴射チャンネルに、前記
マニホールドもしくは前記ノズル側から目止め部材を注
入する工程と、前記マニホールドもしくは前記ノズルを通して、少なく
とも前記噴射チャンネル内に圧力を与えて、噴射チャン
ネル内のみの前記目止め部材を取り除く工程と、前記非噴射チャンネル内の前記目止め部材を硬化させる
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。
【請求項２】前記目止め部材は、熱硬化製樹脂または
光硬化製樹脂であることを特徴とする請求項１記載のイ
ンク噴射装置の製造方法。