JPH0957964A - インクジェットヘッド - Google Patents
インクジェットヘッドInfo
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- JPH0957964A JPH0957964A JP21440595A JP21440595A JPH0957964A JP H0957964 A JPH0957964 A JP H0957964A JP 21440595 A JP21440595 A JP 21440595A JP 21440595 A JP21440595 A JP 21440595A JP H0957964 A JPH0957964 A JP H0957964A
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- JP
- Japan
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- ink
- nozzle
- nozzle plate
- plate
- actuator member
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2202/00—Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
- B41J2202/01—Embodiments of or processes related to ink-jet heads
- B41J2202/10—Finger type piezoelectric elements
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ノズルを高集積化し、印字品質を向上するこ
と。 【解決手段】 ノズルプレートの材料であるアラミド樹
脂の線熱膨張係数は、PZTにより製作されたアクチュ
エータ部材との線熱膨張係数と類似しているが、従来の
ノズルプレート材料であるポリサルホン、ポリイミド等
の線熱膨張係数は、PZTの熱膨張係数と大きく異な
る。このため、従来のノズルプレートように、剥離や変
形が生じることがなく、生産性を向上することができ
る。また、接着剤の選定幅が広がる為、接着時の加熱温
度を従来よりも高温に設定することができ、短時間で接
着剤を硬化させ生産性を大幅に向上することができる。
また、射出成形では流動抵抗が大きくなり成形困難であ
るが、アラミドで作製されたノズルプレートを採れば、
より高集積化されたインクジェットヘッドに対応するこ
とができる。
と。 【解決手段】 ノズルプレートの材料であるアラミド樹
脂の線熱膨張係数は、PZTにより製作されたアクチュ
エータ部材との線熱膨張係数と類似しているが、従来の
ノズルプレート材料であるポリサルホン、ポリイミド等
の線熱膨張係数は、PZTの熱膨張係数と大きく異な
る。このため、従来のノズルプレートように、剥離や変
形が生じることがなく、生産性を向上することができ
る。また、接着剤の選定幅が広がる為、接着時の加熱温
度を従来よりも高温に設定することができ、短時間で接
着剤を硬化させ生産性を大幅に向上することができる。
また、射出成形では流動抵抗が大きくなり成形困難であ
るが、アラミドで作製されたノズルプレートを採れば、
より高集積化されたインクジェットヘッドに対応するこ
とができる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクが充填され
るインク室を有するアクチュエータ部材と、インクが噴
射されるノズルが形成され、該ノズルが前記インク室に
連通するように前記アクチュエータ部材に接合されたノ
ズルプレートとを有するインクジェットヘッドに関する
ものである。
るインク室を有するアクチュエータ部材と、インクが噴
射されるノズルが形成され、該ノズルが前記インク室に
連通するように前記アクチュエータ部材に接合されたノ
ズルプレートとを有す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】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。
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・デマンド型として提案さ
れているものとしては、特開昭63−247051号公
報に開示されているせん断モード型がある。
れているものとしては、特開昭63−247051号公
報に開示されているせん断モード型がある。
【0004】図11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。尚、アクチュエータ壁603はチタン酸ジルコン
酸鉛(PZT)で形成されている。
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。尚、アクチュエータ壁603はチタン酸ジルコン
酸鉛(PZT)で形成されている。
【0005】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
金属化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、
621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
タ駆動回路を与えるシリコン・チップ625に接続され
ている。
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
金属化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、
621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
タ駆動回路を与えるシリコン・チップ625に接続され
ている。
【0006】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方向に分極された圧電
セラミックス層を底壁601に接着し、矢印609方向
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605の高さに等しい。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等
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。
法を説明する。まず、矢印611方向に分極された圧電
セラミックス層を底壁601に接着し、矢印609方向
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605の高さに等しい。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等
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。
【0007】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、インク流路613及び空間615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623とに接続する。
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、インク流路613及び空間615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623とに接続する。
【0008】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。
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。
【0009】従来、複数のノズルを有するノズルプレー
トは、ポリイミド樹脂のフィルムにエキシマレーザービ
ームを照射して形成する方法や、ポリサルホンのほか、
ポリエーテルサルホン、ポリフェニルサルホン、ポリエ
ーテルイミド、液晶ポリマー、ポリフェニレンサルファ
イド、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリフェニ
レンオキサイドなどの樹脂材料を用いて射出成形によっ
て形成する手法が知られている。
トは、ポリイミド樹脂のフィルムにエキシマレーザービ
ームを照射して形成する方法や、ポリサルホンのほか、
ポリエーテルサルホン、ポリフェニルサルホン、ポリエ
ーテルイミド、液晶ポリマー、ポリフェニレンサルファ
イド、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリフェニ
レンオキサイドなどの樹脂材料を用いて射出成形によっ
て形成する手法が知られている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】この種のインクジェッ
トヘッドにおいてはノズルの高集積化が望まれている
が、ノズルプレートの製造方法として用いられる射出成
形では、ノズルが高集積化されると、流動抵抗が大きく
なり、成形が難しくなるといった問題があった。
トヘッドにおいてはノズルの高集積化が望まれている
が、ノズルプレートの製造方法として用いられる射出成
形では、ノズルが高集積化されると、流動抵抗が大きく
なり、成形が難しくなるといった問題があった。
【0011】そして、ノズルの高集積化に対応する為に
は、ポリイミドのフィルムにノズルを形成する方法が好
ましいが、インクジェットヘッドのノズルプレートとし
ては、ポリイミドの特性から特に優れてはいなかった。
は、ポリイミドのフィルムにノズルを形成する方法が好
ましいが、インクジェットヘッドのノズルプレートとし
ては、ポリイミドの特性から特に優れてはいなかった。
【0012】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、印字品質に優れ、高集積化され
たノズルを有するインクジェットヘッドを提供すること
を目的とするものである。
になされたものであり、印字品質に優れ、高集積化され
たノズルを有するインクジェットヘッドを提供すること
を目的とするものである。
【0013】
【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、インクが充填されるインク室
を有するアクチュエータ部材と、インクが噴射されるノ
ズルが形成され、該ノズルが前記インク室に連通するよ
うに前記アクチュエータ部材に接合されたノズルプレー
トとを有するインクジェットヘッドにおいて、前記ノズ
ルプレートをアラミドで作製することによって、ノズル
プレートの剛性が高くなり、ノズルプレートがアクチュ
エータ部材にうねりがなく接着される。また、ノズルプ
レートとアクチュエータ部材との接着強度が高くなる。
更に、ノズルを高集積化して形成することが可能とな
る。
に本発明の請求項1では、インクが充填されるインク室
を有するアクチュエータ部材と、インクが噴射されるノ
ズルが形成され、該ノズルが前記インク室に連通するよ
うに前記アクチュエータ部材に接合されたノズルプレー
トとを有するインクジェットヘッドにおいて、前記ノズ
ルプレートをアラミドで作製することによって、ノズル
プレートの剛性が高くなり、ノズルプレートがアクチュ
エータ部材にうねりがなく接着される。また、ノズルプ
レートとアクチュエータ部材との接着強度が高くなる。
更に、ノズルを高集積化して形成することが可能とな
る。
【0014】請求項2のインクジェットヘッドでは、前
記ノズルプレートのノズルは、エキシマレーザービーム
の照射によって、高集積に形成される。
記ノズルプレートのノズルは、エキシマレーザービーム
の照射によって、高集積に形成される。
【0015】請求項3のインクジェットヘッドでは、前
記アクチュエータ部材は、前記ノズルプレートとの接合
部分に圧電セラミックスを有している。圧電セラミック
スとアラミドとの線熱膨張係数が類似しているため、ノ
ズルプレートが、アクチュエータ部材に剥離や変形なく
接合される。
記アクチュエータ部材は、前記ノズルプレートとの接合
部分に圧電セラミックスを有している。圧電セラミック
スとアラミドとの線熱膨張係数が類似しているため、ノ
ズルプレートが、アクチュエータ部材に剥離や変形なく
接合される。
【0016】請求項4のインクジェットヘッドでは、前
記アクチュエータ部材は、圧電セラミックスで形成さ
れ、且つ複数の溝が形成されたアクチュエータプレート
と、圧電セラミックスで形成され、且つ前記アクチュエ
ータプレートの前記溝を塞いで前記インク室を形成する
カバープレートとからなり、各溝を隔てる圧電セラミッ
クスの隔壁の圧電変形によって、インク室の容積が変化
されてインクが噴射される。
記アクチュエータ部材は、圧電セラミックスで形成さ
れ、且つ複数の溝が形成されたアクチュエータプレート
と、圧電セラミックスで形成され、且つ前記アクチュエ
ータプレートの前記溝を塞いで前記インク室を形成する
カバープレートとからなり、各溝を隔てる圧電セラミッ
クスの隔壁の圧電変形によって、インク室の容積が変化
されてインクが噴射される。
【0017】請求項5のインクジェットヘッドでは、前
記ノズルプレートは、前記アクチュエータ部材に加熱硬
化型接着剤によって接着されることによって、ノズルプ
レートがアクチュエータ部材に強固に接着される。
記ノズルプレートは、前記アクチュエータ部材に加熱硬
化型接着剤によって接着されることによって、ノズルプ
レートがアクチュエータ部材に強固に接着される。
【0018】請求項6のインクジェットヘッドでは、前
記ノズルプレートに撥水性を有する膜が形成されている
ことによって、ノズル付近でのインク溜りが防止され
る。
記ノズルプレートに撥水性を有する膜が形成されている
ことによって、ノズル付近でのインク溜りが防止され
る。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面を
参照して説明する。
参照して説明する。
【0020】図1に示すように、インクジェットヘッド
1は、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)製の圧電セラミ
ックスプレート2とPZT製のカバープレート3とアラ
ミド樹脂製のノズルプレート31と基板41とから構成
されている。
1は、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)製の圧電セラミ
ックスプレート2とPZT製のカバープレート3とアラ
ミド樹脂製のノズルプレート31と基板41とから構成
されている。
【0021】その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等を用いた切削加工に
より、複数の溝8が形成されている。また、その溝8の
側面となる側壁11は矢印5の方向に分極されている。
それらの溝8は同じ深さであり、かつ平行である。それ
ら溝8の深さは圧電セラミックスプレート2の一端面1
5に近づくにつれて徐々に浅くなっており、一端面15
付近には浅溝16が形成されている。そして、溝8の内
面には、その両側面の上半分に金属電極13がスパッタ
リング等によって形成されている。また、浅溝16の内
面には、その側面及び底面に金属電極9がスパッタリン
グ等によって形成されている。これにより、溝8の両側
面に形成された金属電極13は浅溝16に形成された金
属電極9によって連結されている。
い円板状のダイヤモンドブレード等を用いた切削加工に
より、複数の溝8が形成されている。また、その溝8の
側面となる側壁11は矢印5の方向に分極されている。
それらの溝8は同じ深さであり、かつ平行である。それ
ら溝8の深さは圧電セラミックスプレート2の一端面1
5に近づくにつれて徐々に浅くなっており、一端面15
付近には浅溝16が形成されている。そして、溝8の内
面には、その両側面の上半分に金属電極13がスパッタ
リング等によって形成されている。また、浅溝16の内
面には、その側面及び底面に金属電極9がスパッタリン
グ等によって形成されている。これにより、溝8の両側
面に形成された金属電極13は浅溝16に形成された金
属電極9によって連結されている。
【0022】次に、カバープレート3には、研削または
切削加工等によって、インク導入口21及びマニホール
ド22が形成されている。そして、圧電セラミックスプ
レート2の溝8加工側の面とカバープレート3のマニホ
ールド22加工側の面とがエポキシ系接着剤等によって
接着される。従って、インクジェットヘッド1には、溝
8の上面が覆われて横方向に互いに間隔を有する複数の
インク室12(図3)が構成される。そして、全てのイ
ンク室12内には、インクが充填される。
切削加工等によって、インク導入口21及びマニホール
ド22が形成されている。そして、圧電セラミックスプ
レート2の溝8加工側の面とカバープレート3のマニホ
ールド22加工側の面とがエポキシ系接着剤等によって
接着される。従って、インクジェットヘッド1には、溝
8の上面が覆われて横方向に互いに間隔を有する複数の
インク室12(図3)が構成される。そして、全てのイ
ンク室12内には、インクが充填される。
【0023】圧電セラミックスプレート2及びカバープ
レート3の端面に、各インク室12の位置に対応してノ
ズル32が接続されるように、ノズルプレート31が接
着剤4により接着されている。以後、圧電セラミックス
プレート2とカバープレート3とを合わせてアクチュエ
ータ部材25と呼ぶ。
レート3の端面に、各インク室12の位置に対応してノ
ズル32が接続されるように、ノズルプレート31が接
着剤4により接着されている。以後、圧電セラミックス
プレート2とカバープレート3とを合わせてアクチュエ
ータ部材25と呼ぶ。
【0024】図2にインクジェットヘッド1のノズル3
2付近の断面図を示す。このノズルプレート31のノズ
ル32は、インク通路35及びオリフィス部34から成
り、各オリフィス部34の口径及びピッチがインクジェ
ットヘッド1の印字品質を決定する。ノズル32の形状
としては、図2(a)のようにインク室12からオリフ
ィス部34までテーパとなったインク通路35を有する
ものや、図2(b)のようにインク室12から、オリフ
ィス部34に至る途中までテーパとなったインク通路3
5を有するもの等がある。ノズル32の形状として、前
述した形状に限られるものではない。
2付近の断面図を示す。このノズルプレート31のノズ
ル32は、インク通路35及びオリフィス部34から成
り、各オリフィス部34の口径及びピッチがインクジェ
ットヘッド1の印字品質を決定する。ノズル32の形状
としては、図2(a)のようにインク室12からオリフ
ィス部34までテーパとなったインク通路35を有する
ものや、図2(b)のようにインク室12から、オリフ
ィス部34に至る途中までテーパとなったインク通路3
5を有するもの等がある。ノズル32の形状として、前
述した形状に限られるものではない。
【0025】このノズルプレート31は、アラミドを材
料としたフィルムで作製されている。アラミドのフィル
ムの市販品の例を商品名で示せば、アラミカ50R、3
8R(以上、旭化成社製品)等が有る。
料としたフィルムで作製されている。アラミドのフィル
ムの市販品の例を商品名で示せば、アラミカ50R、3
8R(以上、旭化成社製品)等が有る。
【0026】そして、図1に示すように、圧電セラミッ
クスプレート2の溝8の加工側に対して反対側の面に
は、基板41が、エポキシ系接着剤等によって接着され
ている。その基板41には各インク室12の位置に対応
した位置に導電層のパターン42が形成されている。そ
の導電層のパターン42と浅溝16の底面の金属電極9
とは、ワイヤボンディングによって導線43で接続され
ている。
クスプレート2の溝8の加工側に対して反対側の面に
は、基板41が、エポキシ系接着剤等によって接着され
ている。その基板41には各インク室12の位置に対応
した位置に導電層のパターン42が形成されている。そ
の導電層のパターン42と浅溝16の底面の金属電極9
とは、ワイヤボンディングによって導線43で接続され
ている。
【0027】次に、制御部のブロック図を示す図5によ
って、制御部の構成を説明する。基板41に形成された
導電層のパターン42は各々個々にLSIチップ51に
接続されている。また、クロックライン52、データラ
イン53、電圧ライン54及びアースライン55もLS
Iチップ51に接続されている。LSIチップ51は、
クロックライン52から供給される連続したクロックパ
ルスに基づいて、データライン53上に現れるデータに
応じて、どのノズル32からインク液滴の噴射を行うべ
きかを判断する。そして、駆動するインク室12内の金
属電極13に導通する導電層のパターン42に、電圧ラ
イン54の電圧Vを印加する。また、駆動するインク室
12以外の金属電極13に導通する導電層のパターン4
2にはアースライン55の電圧0Vを印加する。
って、制御部の構成を説明する。基板41に形成された
導電層のパターン42は各々個々にLSIチップ51に
接続されている。また、クロックライン52、データラ
イン53、電圧ライン54及びアースライン55もLS
Iチップ51に接続されている。LSIチップ51は、
クロックライン52から供給される連続したクロックパ
ルスに基づいて、データライン53上に現れるデータに
応じて、どのノズル32からインク液滴の噴射を行うべ
きかを判断する。そして、駆動するインク室12内の金
属電極13に導通する導電層のパターン42に、電圧ラ
イン54の電圧Vを印加する。また、駆動するインク室
12以外の金属電極13に導通する導電層のパターン4
2にはアースライン55の電圧0Vを印加する。
【0028】次に、図3,図4によって、インクジェッ
トプリンタヘッド1の動作を説明する。LSIチップ5
1が、所要のデータに従って、インクジェットプリンタ
ヘッド1のインク室12bからインクの噴出を行なうと
判断する。すると、金属電極13eと13fとに正の駆
動電圧Vが印加され、金属電極13dと13gとが接地
される。図4に示すように、側壁11bには矢印14b
の方向の駆動電界が発生し、側壁11cには矢印14c
の方向の駆動電界が発生する。すると、駆動電界方向1
4b及び14cは分極方向4とが直交しているため、側
壁11b及び11cは、圧電厚みすべり効果により、こ
の場合、インク室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室12bの容積が減少してイン
ク圧力が急速に増大し、圧力波が発生して、インク室1
2bに連通するノズル32(図1)からインク液が噴射
される。また、駆動電圧Vの印加が停止されると、側壁
11b及び11cが変形前の位置(図3参照)に徐々に
戻るためインク室12b内のインク圧力が徐々に低下す
る。すると、インク供給口21(図1)からマニホール
ド22(図1)を通してインク室12b内にインクが供
給される。
トプリンタヘッド1の動作を説明する。LSIチップ5
1が、所要のデータに従って、インクジェットプリンタ
ヘッド1のインク室12bからインクの噴出を行なうと
判断する。すると、金属電極13eと13fとに正の駆
動電圧Vが印加され、金属電極13dと13gとが接地
される。図4に示すように、側壁11bには矢印14b
の方向の駆動電界が発生し、側壁11cには矢印14c
の方向の駆動電界が発生する。すると、駆動電界方向1
4b及び14cは分極方向4とが直交しているため、側
壁11b及び11cは、圧電厚みすべり効果により、こ
の場合、インク室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室12bの容積が減少してイン
ク圧力が急速に増大し、圧力波が発生して、インク室1
2bに連通するノズル32(図1)からインク液が噴射
される。また、駆動電圧Vの印加が停止されると、側壁
11b及び11cが変形前の位置(図3参照)に徐々に
戻るためインク室12b内のインク圧力が徐々に低下す
る。すると、インク供給口21(図1)からマニホール
ド22(図1)を通してインク室12b内にインクが供
給される。
【0029】次に、ノズルプレート31を作製するため
の製造方法について説明をする。市販されているアラミ
ドフィルム、例えば、上記アラミカ50Rで作製された
プレート59(図6)を所定の位置に配置する。図6に
示すように、エキシマレーザ装置61より発振されたエ
キシマレーザビーム64は光学レンズ系66を介して銅
製のマスク62に照射される。マスク62にはノズルプ
レート31の所定のノズルパターンの拡大相似形のパタ
ーンが形成されている。マスク62を介したエキシマレ
ーザービーム64は、更にレンズ67によってプレート
59上に集光され、プレート59の所定位置に微細なイ
ンク通路35及びオリフィス部34を形成する。このよ
うにして、プレート59上の所定位置に所定形状のノズ
ル32を多数個形成することにより、ノズルプレート3
1が作製される。このようにエキシマレーザービーム6
4を用いてノズル32を加工すれば、ノズル32を高集
積化することができる。
の製造方法について説明をする。市販されているアラミ
ドフィルム、例えば、上記アラミカ50Rで作製された
プレート59(図6)を所定の位置に配置する。図6に
示すように、エキシマレーザ装置61より発振されたエ
キシマレーザビーム64は光学レンズ系66を介して銅
製のマスク62に照射される。マスク62にはノズルプ
レート31の所定のノズルパターンの拡大相似形のパタ
ーンが形成されている。マスク62を介したエキシマレ
ーザービーム64は、更にレンズ67によってプレート
59上に集光され、プレート59の所定位置に微細なイ
ンク通路35及びオリフィス部34を形成する。このよ
うにして、プレート59上の所定位置に所定形状のノズ
ル32を多数個形成することにより、ノズルプレート3
1が作製される。このようにエキシマレーザービーム6
4を用いてノズル32を加工すれば、ノズル32を高集
積化することができる。
【0030】そして、アクチュエータ部材25の端面に
ノズルプレート31が接着される。この接着の際、従来
ならば、生産性の良好な加熱硬化型の接着剤において硬
化時間を短縮して生産性を向上する為に、硬化温度を高
温に設定し、接着を行なうと、接着後に温度が常温に低
下する時、アクチュエータ部材25とノズルプレート3
1との線熱膨張係数の違いから、剥離や変形が生じる可
能性が高かった。
ノズルプレート31が接着される。この接着の際、従来
ならば、生産性の良好な加熱硬化型の接着剤において硬
化時間を短縮して生産性を向上する為に、硬化温度を高
温に設定し、接着を行なうと、接着後に温度が常温に低
下する時、アクチュエータ部材25とノズルプレート3
1との線熱膨張係数の違いから、剥離や変形が生じる可
能性が高かった。
【0031】それは、従来例で説明したノズルプレート
の材料となるポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポ
リフェニルサルホン、ポリエーテルイミド、液晶ポリマ
ー、ポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネート、
ポリアセタール、ポリフェニレンオキサイド、ポリイミ
ドの線熱膨張係数が、図7に示すように、PZTの熱膨
張係数と大きく異なる為であった。
の材料となるポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポ
リフェニルサルホン、ポリエーテルイミド、液晶ポリマ
ー、ポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネート、
ポリアセタール、ポリフェニレンオキサイド、ポリイミ
ドの線熱膨張係数が、図7に示すように、PZTの熱膨
張係数と大きく異なる為であった。
【0032】しかし、本実施例のノズルプレート31は
アラミド樹脂により製作されており、アラミド樹脂の線
熱膨張係数は、図7に示すように、PZTにより製作さ
れたアクチュエータ部材25との線熱膨張係数と類似し
ているので、従来のノズルプレート材料ように、剥離や
変形が生じることがなく、生産性を向上することができ
た。また、接着剤4の選定幅が広がる為、接着時の加熱
温度を従来よりも高温に設定することができ、短時間で
接着剤を硬化させ生産性を大幅に向上することができ、
結果としてインクジェットヘッド1の生産コストを安価
にすることができる。
アラミド樹脂により製作されており、アラミド樹脂の線
熱膨張係数は、図7に示すように、PZTにより製作さ
れたアクチュエータ部材25との線熱膨張係数と類似し
ているので、従来のノズルプレート材料ように、剥離や
変形が生じることがなく、生産性を向上することができ
た。また、接着剤4の選定幅が広がる為、接着時の加熱
温度を従来よりも高温に設定することができ、短時間で
接着剤を硬化させ生産性を大幅に向上することができ、
結果としてインクジェットヘッド1の生産コストを安価
にすることができる。
【0033】また、この種のインクジェットヘッド1に
おいてはノズル32の高集積化が望まれており、射出成
形では流動抵抗が大きくなり成形困難であるが、上述の
ノズルプレート31を採れば、より高集積されたインク
ジェットヘッド1に対応することができる。
おいてはノズル32の高集積化が望まれており、射出成
形では流動抵抗が大きくなり成形困難であるが、上述の
ノズルプレート31を採れば、より高集積されたインク
ジェットヘッド1に対応することができる。
【0034】ここで、本実施例のノズルプレート31に
用いられたアラミドと、従来のノズルプレートにおいて
高集積化に優れたポリイミドとを比較する。
用いられたアラミドと、従来のノズルプレートにおいて
高集積化に優れたポリイミドとを比較する。
【0035】図8に示す、アラミドとポリイミドとの曲
げ剛性グラフから明らかなように、フィルムの厚みによ
らず、アラミドの方がポリイミドより曲げ剛性が高い。
このことから、アラミドのノズルプレート方がポリイミ
ドのノズルプレートより、うねりがなく接着することが
できるので、アラミドのノズルプレート31を有するイ
ンクジェットヘッド1では、インク滴の飛翔方向の曲が
りがなく着弾精度が良好であり、印字品質が向上する。
また、剛性が高いノズルプレート31は、製造工程で取
り扱い易く、生産性が向上する。
げ剛性グラフから明らかなように、フィルムの厚みによ
らず、アラミドの方がポリイミドより曲げ剛性が高い。
このことから、アラミドのノズルプレート方がポリイミ
ドのノズルプレートより、うねりがなく接着することが
できるので、アラミドのノズルプレート31を有するイ
ンクジェットヘッド1では、インク滴の飛翔方向の曲が
りがなく着弾精度が良好であり、印字品質が向上する。
また、剛性が高いノズルプレート31は、製造工程で取
り扱い易く、生産性が向上する。
【0036】図9に示す、アラミドとポリイミドとの銅
箔剥離強度の表から明らかなように、アラミドの方がポ
リイミドより銅貼後及び室温多湿後の剥離強度が高い。
つまり、アラミドの方がポリイミドより接着強度が高い
ので、ノズルプレートが剥がれにくい。従って、ノズル
面に付着したインクなどを取り除くために行なわれるワ
イピング動作などによって、ノズルプレートが剥がれる
ことなく、インクジェットヘッドの耐久性が向上する。
箔剥離強度の表から明らかなように、アラミドの方がポ
リイミドより銅貼後及び室温多湿後の剥離強度が高い。
つまり、アラミドの方がポリイミドより接着強度が高い
ので、ノズルプレートが剥がれにくい。従って、ノズル
面に付着したインクなどを取り除くために行なわれるワ
イピング動作などによって、ノズルプレートが剥がれる
ことなく、インクジェットヘッドの耐久性が向上する。
【0037】図10に示すアラミドとポリイミドとの撥
水(撥インク)膜の撥水(撥インク)効果の持続性につ
いて説明する。
水(撥インク)膜の撥水(撥インク)効果の持続性につ
いて説明する。
【0038】前記アラミカ50Rと、比較例としてPI
であるカプトン500V(デュポン社製)の各フィルム
に4フッ化エチレン−6フッ化プロピレン共重合樹脂を
コーティング後、加熱処理を行い、各フィルムの表面に
1μm程度の撥水(撥インク)膜を形成した。そして、
耐インク性が良好なゴム製のクリーニングブレードを、
一定の圧力でノズルプレートに押しつけながらノズルプ
レートが一定の速度で移動し、インクが一定間隔でノズ
ルプレート上に滴下する、擦り耐久試験機にかけ、試験
前後の後退接触角を測定した。
であるカプトン500V(デュポン社製)の各フィルム
に4フッ化エチレン−6フッ化プロピレン共重合樹脂を
コーティング後、加熱処理を行い、各フィルムの表面に
1μm程度の撥水(撥インク)膜を形成した。そして、
耐インク性が良好なゴム製のクリーニングブレードを、
一定の圧力でノズルプレートに押しつけながらノズルプ
レートが一定の速度で移動し、インクが一定間隔でノズ
ルプレート上に滴下する、擦り耐久試験機にかけ、試験
前後の後退接触角を測定した。
【0039】図10の表から明らかなように、同一手法
で同一材料の撥水(撥インク)膜をノズルプレートにコ
ーティングした場合、撥水(撥インク)膜の耐久性を比
較すると、アラミドの方がポリイミドよりも撥水(撥イ
ンク)膜の撥水効果の持続性は高い。
で同一材料の撥水(撥インク)膜をノズルプレートにコ
ーティングした場合、撥水(撥インク)膜の耐久性を比
較すると、アラミドの方がポリイミドよりも撥水(撥イ
ンク)膜の撥水効果の持続性は高い。
【0040】高速度プリントの場合、単位時間当たりに
吐出されるインクの量が多くなる為、オリフィス部のイ
ンク吐出口周辺にインクが付着しやすくなり、付着した
インクが残存すると、インクの吐出方向や吐出速度がば
らついて印字品質を低下させるので、それを防ぐ手段と
して、インク吐出口周辺に撥水(撥インク)処理を施す
方法が知られている。吐出面に付着したインク滴は、外
力を加えて掻き出す等を行わなければ吐出面から除去す
ることは難しいので、吐出面をクリーニングブレードに
よって拭う、いわばワイピング動作が行われる。クリー
ニングブレードの圧接力は、吐出面に残存するインクの
粘度に起因し、インクの粘度が高くなれば高い圧接力が
必要となるが、圧接力が高くなるほど撥水膜がノズルプ
レートから剥離し易くなる為、撥水膜とノズルプレート
との密着力は高いほど好ましい。撥水効果を持続させれ
ば、安定した吐出機能を長期に渡って維持できることに
なり、インクジェットヘッドの印字品質の耐久性が向上
する。
吐出されるインクの量が多くなる為、オリフィス部のイ
ンク吐出口周辺にインクが付着しやすくなり、付着した
インクが残存すると、インクの吐出方向や吐出速度がば
らついて印字品質を低下させるので、それを防ぐ手段と
して、インク吐出口周辺に撥水(撥インク)処理を施す
方法が知られている。吐出面に付着したインク滴は、外
力を加えて掻き出す等を行わなければ吐出面から除去す
ることは難しいので、吐出面をクリーニングブレードに
よって拭う、いわばワイピング動作が行われる。クリー
ニングブレードの圧接力は、吐出面に残存するインクの
粘度に起因し、インクの粘度が高くなれば高い圧接力が
必要となるが、圧接力が高くなるほど撥水膜がノズルプ
レートから剥離し易くなる為、撥水膜とノズルプレート
との密着力は高いほど好ましい。撥水効果を持続させれ
ば、安定した吐出機能を長期に渡って維持できることに
なり、インクジェットヘッドの印字品質の耐久性が向上
する。
【0041】尚、本発明は上記の実施例に限定されるも
のではなく、いわゆるサーマルジェットタイプ等の様々
なインクジェット方式のヘッドのノズルプレートにも適
用可能である。
のではなく、いわゆるサーマルジェットタイプ等の様々
なインクジェット方式のヘッドのノズルプレートにも適
用可能である。
【0042】また、本実施例においては、まず駆動電圧
をインク室の容積が減少するように印加してインク室1
2内のインクをインク液滴として噴射してから、駆動電
圧の印加を停止して、インク室12の容積を前記減少状
態から自然状態へと増加させ、インク室12にインクを
供給していたが、まず、駆動電圧をインク室12の容積
が増加する方向に印加してインク室12にインクを供給
し、次に駆動電圧の印加を停止しインク室12の容積を
自然状態に減少しインク液滴を噴射してもよい。
をインク室の容積が減少するように印加してインク室1
2内のインクをインク液滴として噴射してから、駆動電
圧の印加を停止して、インク室12の容積を前記減少状
態から自然状態へと増加させ、インク室12にインクを
供給していたが、まず、駆動電圧をインク室12の容積
が増加する方向に印加してインク室12にインクを供給
し、次に駆動電圧の印加を停止しインク室12の容積を
自然状態に減少しインク液滴を噴射してもよい。
【0043】また、本実施例においては、側壁11の上
側のみの圧電変形を利用してインク室12の容積を変化
させていたが、従来例の特開昭63−247051号公
報に開示されているような側壁の上半分及び下半分が圧
電変形する構成のものであってもよい。更に、インク室
のとなりに空気室を設けてたものであってもよい。
側のみの圧電変形を利用してインク室12の容積を変化
させていたが、従来例の特開昭63−247051号公
報に開示されているような側壁の上半分及び下半分が圧
電変形する構成のものであってもよい。更に、インク室
のとなりに空気室を設けてたものであってもよい。
【0044】
【発明の効果】以上説明したことから明かなように本発
明の請求項1のインクジェットヘッドによれば、前記ノ
ズルプレートをアラミドで作製するので、ノズルを高集
積化することができる。また、ノズルプレートの剛性が
高くなるので、ノズルプレートをうねりがなく接着する
ことができ、インク滴の飛翔方向の曲がりがなく着弾精
度が良好であり、印字品質を向上することができる。ま
た、ノズルプレートの剛性が高いと製造工程で取り扱い
易くなり、生産性を向上することができる。更に、ノズ
ルプレートとアクチュエータ部材との接着強度が高くな
るので、ノズルプレートが剥がれにくくなり、インクジ
ェットヘッドの耐久性が向上する。
明の請求項1のインクジェットヘッドによれば、前記ノ
ズルプレートをアラミドで作製するので、ノズルを高集
積化することができる。また、ノズルプレートの剛性が
高くなるので、ノズルプレートをうねりがなく接着する
ことができ、インク滴の飛翔方向の曲がりがなく着弾精
度が良好であり、印字品質を向上することができる。ま
た、ノズルプレートの剛性が高いと製造工程で取り扱い
易くなり、生産性を向上することができる。更に、ノズ
ルプレートとアクチュエータ部材との接着強度が高くな
るので、ノズルプレートが剥がれにくくなり、インクジ
ェットヘッドの耐久性が向上する。
【0045】請求項2のインクジェットヘッドでによれ
ば、前記ノズルプレートのノズルは、エキシマレーザー
ビームの照射によって形成するので、高集積化すること
ができ、高品位の記録を行なうことができる。
ば、前記ノズルプレートのノズルは、エキシマレーザー
ビームの照射によって形成するので、高集積化すること
ができ、高品位の記録を行なうことができる。
【0046】請求項3のインクジェットヘッドによれ
ば、前記アクチュエータ部材は、前記ノズルプレートと
の接合部分に圧電セラミックスを有しているが、圧電セ
ラミックスとアラミドとの線熱膨張係数が類似している
ため、ノズルプレートが、アクチュエータ部材に剥離や
変形なく、良好に接合することができる。
ば、前記アクチュエータ部材は、前記ノズルプレートと
の接合部分に圧電セラミックスを有しているが、圧電セ
ラミックスとアラミドとの線熱膨張係数が類似している
ため、ノズルプレートが、アクチュエータ部材に剥離や
変形なく、良好に接合することができる。
【0047】請求項4のインクジェットヘッドによれ
ば、前記アクチュエータ部材は、圧電セラミックスで形
成され、且つ複数の溝が形成されたアクチュエータプレ
ートと、圧電セラミックスで形成され、且つ前記アクチ
ュエータプレートの前記溝を塞いで前記インク室を形成
するカバープレートとからなり、各溝を隔てる圧電セラ
ミックスの隔壁の圧電変形によって、インク室の容積が
変化されてインクが噴射される。そして、圧電セラミッ
クスとアラミドとの線熱膨張係数が類似しているため、
ノズルプレートが、アクチュエータ部材に剥離や変形な
く、良好に接合することができる。
ば、前記アクチュエータ部材は、圧電セラミックスで形
成され、且つ複数の溝が形成されたアクチュエータプレ
ートと、圧電セラミックスで形成され、且つ前記アクチ
ュエータプレートの前記溝を塞いで前記インク室を形成
するカバープレートとからなり、各溝を隔てる圧電セラ
ミックスの隔壁の圧電変形によって、インク室の容積が
変化されてインクが噴射される。そして、圧電セラミッ
クスとアラミドとの線熱膨張係数が類似しているため、
ノズルプレートが、アクチュエータ部材に剥離や変形な
く、良好に接合することができる。
【0048】請求項5のインクジェットヘッドによれ
ば、前記ノズルプレートは、前記アクチュエータ部材に
加熱硬化型接着剤によって接着されるので、ノズルプレ
ートをアクチュエータ部材に強固に接着することがで
き、しかも生産性がよい。
ば、前記ノズルプレートは、前記アクチュエータ部材に
加熱硬化型接着剤によって接着されるので、ノズルプレ
ートをアクチュエータ部材に強固に接着することがで
き、しかも生産性がよい。
【0049】請求項6のインクジェットヘッドによれ
ば、前記ノズルプレートに撥水性を有する膜が形成され
ていることによって、ノズル付近でのインク溜りが防止
され、良好にインクを噴射することができ、高品位の記
録を行なうことができる。また、撥水膜が、アラミド上
に形成されているので、従来よりも撥水膜とノズルプレ
ートの密着性が良く、長期にわたって撥水効果を持続す
ることができ、インクジェットヘッドの耐久性が向上す
る。
ば、前記ノズルプレートに撥水性を有する膜が形成され
ていることによって、ノズル付近でのインク溜りが防止
され、良好にインクを噴射することができ、高品位の記
録を行なうことができる。また、撥水膜が、アラミド上
に形成されているので、従来よりも撥水膜とノズルプレ
ートの密着性が良く、長期にわたって撥水効果を持続す
ることができ、インクジェットヘッドの耐久性が向上す
る。
【図1】本発明の一実施例のインクジェットヘッドの概
略構成図である。
略構成図である。
【図2】前記実施例のインクジェットヘッドのノズル付
近の断面図である。
近の断面図である。
【図3】前記実施例のインクジェットヘッドの断面図で
ある。
ある。
【図4】前記実施例のインクジェットヘッドの作動状態
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図5】前記実施例のインクジェットヘッドの駆動を制
御する制御部を示す説明図である。
御する制御部を示す説明図である。
【図6】前記実施例のインクジェットヘッドのノズル加
工工程を示す説明図である。
工工程を示す説明図である。
【図7】ノズルプレートの各材料及び圧電セラミックス
の線熱膨張係数を示す説明図である。
の線熱膨張係数を示す説明図である。
【図8】アラミドとポリイミドとの曲げ剛性を示す説明
図である。
図である。
【図9】アラミドとポリイミドとの銅箔剥離強度を示す
説明図である。
説明図である。
【図10】アラミドとポリイミドとの撥水(撥インク)
膜の撥水効果の持続性を示す説明図である。
膜の撥水効果の持続性を示す説明図である。
【図11】従来例のインクジェットヘッドを示す説明図
である。
である。
1 インクジェットヘッド 2 圧電セラミックスプレート 3 カバープレート 4 接着剤 12 インク室 25 アクチュエータ部材 31 ノズルプレート 32 ノズル
Claims (6)
- 【請求項1】 インクが充填されるインク室を有するア
クチュエータ部材と、インクが噴射されるノズルが形成
され、該ノズルが前記インク室に連通するように前記ア
クチュエータ部材に接合されたノズルプレートとを有す
るインクジェットヘッドにおいて、 前記ノズルプレートはアラミドにより作製されたことを
特徴とするインクジェットヘッド。 - 【請求項2】 前記ノズルプレートのノズルは、エキシ
マレーザービームの照射により形成されることを特徴と
する請求項1に記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項3】 前記アクチュエータ部材は、前記ノズル
プレートとの接合部分に圧電セラミックスを有している
ことを特徴とする請求項1または2に記載のインクジェ
ットヘッド。 - 【請求項4】 前記アクチュエータ部材は、圧電セラミ
ックスで形成され、且つ複数の溝が形成されたアクチュ
エータプレートと、圧電セラミックスで形成され、且つ
前記アクチュエータプレートの前記溝を塞いで前記イン
ク室を形成するカバープレートとからなることを特徴と
する請求項3に記載のインクジェットヘッド。 - 【請求項5】 前記ノズルプレートは、前記アクチュエ
ータ部材に加熱硬化型接着剤によって接着されているこ
とを特徴とする請求項1〜4に記載のインクジェットヘ
ッド。 - 【請求項6】 前記ノズルプレートには、撥水性を有す
る膜が形成されていることを特徴とする請求項1〜5に
記載のインクジェットヘッド。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21440595A JPH0957964A (ja) | 1995-08-23 | 1995-08-23 | インクジェットヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21440595A JPH0957964A (ja) | 1995-08-23 | 1995-08-23 | インクジェットヘッド |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0957964A true JPH0957964A (ja) | 1997-03-04 |
Family
ID=16655254
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21440595A Pending JPH0957964A (ja) | 1995-08-23 | 1995-08-23 | インクジェットヘッド |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0957964A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6338551B1 (en) * | 1997-06-19 | 2002-01-15 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Ink chamber and piezoelectric actuator structure in an ink jet printer head, and ink jet printer incorporating same |
EP1338421A2 (en) * | 2002-02-21 | 2003-08-27 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Ink-jet head, method for it's manufacturing, and ink-jet printer |
US6733111B2 (en) | 2001-01-12 | 2004-05-11 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Inkjet head |
US8869775B2 (en) | 2010-02-09 | 2014-10-28 | Denso Corporation | Fuel supply apparatus |
-
1995
- 1995-08-23 JP JP21440595A patent/JPH0957964A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6338551B1 (en) * | 1997-06-19 | 2002-01-15 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Ink chamber and piezoelectric actuator structure in an ink jet printer head, and ink jet printer incorporating same |
US6733111B2 (en) | 2001-01-12 | 2004-05-11 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Inkjet head |
EP1338421A2 (en) * | 2002-02-21 | 2003-08-27 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Ink-jet head, method for it's manufacturing, and ink-jet printer |
EP1338421A3 (en) * | 2002-02-21 | 2003-12-03 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Ink-jet head, method for it's manufacturing, and ink-jet printer |
US6945636B2 (en) | 2002-02-21 | 2005-09-20 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Ink-jet head, method for manufacturing ink-jet head and ink-jet printer having ink-jet head |
US8869775B2 (en) | 2010-02-09 | 2014-10-28 | Denso Corporation | Fuel supply apparatus |
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