JPH10166581A - インクジェット式記録ヘッド、及びその製造方法 - Google Patents

インクジェット式記録ヘッド、及びその製造方法

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JPH10166581A
JPH10166581A JP35980596A JP35980596A JPH10166581A JP H10166581 A JPH10166581 A JP H10166581A JP 35980596 A JP35980596 A JP 35980596A JP 35980596 A JP35980596 A JP 35980596A JP H10166581 A JPH10166581 A JP H10166581A
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JP
Japan
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spacer
frame
recording head
fixed substrate
ink jet
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JP35980596A
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English (en)
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Takayuki Iijima
貴幸 飯島
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧電振動子をフレームに高い剛性で固定する
こと。 【解決手段】 流路ユニット15と、複数の圧電振動子
11を固定基板13に一定ピッチで固定した圧電振動子
ユニット10と、流路ユニット15を表面で固定すると
ともに、固定基板13を固定する筒状のフレーム20と
からなるインクジェット式記録ヘッドにおいて、フレー
ム20と固定基板13の間にスペーサ40を介装して接
着剤により固定して、接着層P1、P2を可及的に薄く
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、縦振動モードの圧
電振動子の伸縮によりノズル開口からインク滴を吐出さ
せて画像や文字を記録用紙に記録するインクジェット式
記録ヘッド、より詳細には圧電振動子とフレームとの取
り付け構造に関する。
【0002】
【従来の技術】ノズル開口、及びリザーバに連通する圧
力発生室の一部を弾性板で形成するとともに、軸長方向
に伸縮する圧電振動子により弾性板を弾性変形させて圧
力発生室を膨張、収縮させるインクジェット式記録ヘッ
ドは、面方向に変形するたわみ振動を用いた記録ヘッド
に比較して、小型化が可能で、しかも高速駆動が可能で
あるという特徴を備えている。
【0003】このような縦振動モードの圧電振動子を使
用したインクジェット式記録ヘッドは、弾性板、流路形
成基板、及びノズルプレートとを一体に固定して構成さ
れた流路ユニットを開口部で固定する筒状のフレーム
に、縦振動モードの圧電振動子を所定ピッチで固定基板
に固定して構成した振動子ユニットを挿入して、固定基
板とこれに対向するフレームの壁との間に接着剤を流し
込んで一体に固定して構成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】印刷品質の向上と印刷
速度の高速化を図るため、多数ノズルの記録ヘッドが実
用化され、これにともなって1枚の固定基板に固定され
る圧電振動子の数も多数個となり、インク滴吐出時にお
ける圧電振動子が受ける反力も大きくなる。この反力
は、固定基板を介して固定されているフレームにより受
け止められている。しかしながら、固定基板とフレーム
との間に接着剤が存在するため、接着剤の弾性に起因し
て固定基板がフレームに対して相対的に変位してインク
滴吐出能力が低下したり、また同一列内に多数並ぶ圧電
振動子の押圧力が、中央部に位置するものと端部に位置
するものとの間で差が生じて印字品質の低下を招くとい
う問題がある。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フレームに大
幅な改良を必要とすることなく、圧電振動子ユニットと
フレームとを高い接合強度で固定することができるイン
クジェット式記録ヘッドを提供することである。本発明
の他の目的は、前記インクジェット式記録ヘッドの製造
方法を提案することである。
【0005】
【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、圧力発生室、リザーバ、及
びノズル開口を有する流路ユニットと、複数の圧電振動
子を固定基板に一定ピッチで固定してなる圧電振動子ユ
ニットと、前記流路ユニットを表面で固定するととも
に、前記圧電振動子ユニットの前記固定基板を固定する
筒状のフレームとからなるインクジェット式記録ヘッド
において、前記フレームと前記固定基板とがスペーサを
介装して接着剤により固定されるようにした。
【0006】
【作用】スペーサが介在する分だけ接着剤層が薄くな
り、接着剤層に起因する弾性が減少し、またスペーサの
剛性により圧電振動子を支持する剛性が向上する。
【0007】
【発明の実施の形態】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1は本発明のインク
ジェット式記録ヘッドの一実施例を示す斜視図であり、
また図2は1本の圧電振動子の近傍の断面構造を示す図
であって、図中符号1はノズルプレートで、例えば18
0DPI程度の所定のピッチによりノズル開口2、2、
2‥‥が穿設されている。
【0008】3は、流路形成基板で、ノズル開口2に連
通するように圧力発生室4と、これら圧力発生室4にイ
ンクを供給するためのリザーバ5、及びリザーバ5と各
圧力発生室4を接続するインク供給口6とを形成して構
成されている。
【0009】7は弾性板で、流路形成基板3の裏面側、
つまり流路形成基板3を挟んでノズルプレート1と対向
する面に固定されて圧力発生室4、リザーバ5を形成す
るもので、圧力発生室4の中心線に対応する位置には圧
力発生室4の長手方向に延びる厚肉部8が、また厚肉部
8の周囲には弾性変形可能な薄肉部9を形成して構成さ
れている。
【0010】厚肉部8には後述する圧電振動子ユニット
10を構成する各圧電振動子11の先端11aが当接さ
れていて、圧電振動子11の軸方向の変位を圧力発生室
4を覆う薄肉部9の可及的に広い面積に伝達できる剛性
を備えている。
【0011】図3は、圧電振動子ユニット10の一実施
例を示すものであって、圧力発生室4と同一の配列ピッ
チで圧電振動子11を配列し、その両端に位置決め用の
ダミー振動子14を位置させて支持基板12に固定し、
支持基板12を後述するホルダ20に固定するの適した
固定基板13に固定して構成されている。固定基板13
は、その先端がオーバハング部25から圧電振動子8側
にはみ出さないように圧電振動子11側の斜面13aが
形成されいる。
【0012】図中符号20は、フレームで、図4
(イ)、(ロ)、及び図5に示したように高分子材料の
射出成形等により圧電振動子ユニット10を収容できる
収容室21を備えた筒状体として構成されていて、フレ
ーム20の一端には振動子ユニット10を挿入するため
の開口22が、また他端には弾性板7、流路形成基板
3、及びノズルプレート1を一体に積層することにより
構成された流路ユニット15を固定する固定部23が形
成されている。
【0013】固定部23には、その表面側が固定部23
と同一面となるように圧電振動子11aの先端を露出さ
せる窓24が形成されている。窓24の圧電振動子11
側には圧力発生室4に迫り出して弾性板3の厚肉部8の
近傍まで突出するオーバハング部25が一体に形成され
ている。
【0014】開口22には圧電振動子ユニット10の固
定基板13の両側の壁13b、及び両端のダミー振動子
14とそれぞれ当接して、圧電振動子ユニット10の挿
入時にこれを窓24までガイドする壁26、27が形成
されている。
【0015】挿入された固定基板13の裏面、つまり圧
電振動子11が固定されていない側の面に対向する面に
は、壁26から段差28を介して固定基板13を固定す
るための壁29が形成されている。この壁29には開口
22の近傍から窓24の方向に直線状に延びてオーバハ
ング部25に到達する接着剤注入用の溝30、30がそ
の並び方向に中心線を対称とするように複数本形成さ
れ、溝30の開口22側には注射針の挿入をガイドする
拡開部30aが形成されている。
【0016】このフレーム20は、高分子の射出成形に
より構成する関係上、全体として流路ユニット15を固
定する固定部23側が狭く、他方の開口22側が広くな
るように若干のテーパを有する形状に構成されている。
【0017】なお、図中符号16は、シールド板を兼ね
るキャップを、また31はフレーム20を2つの収容室
25に区分する壁を示す。
【0018】このように構成されたフレーム20を用い
て記録ヘッドを構成する場合には、フレーム20を、そ
の固定部23が上方となるようにセットして、固定部2
3に流路ユニット15を接着剤層を介して固定する。
【0019】ついで開口22が上部となるようにフレー
ム20をセットし直してから、振動子11の先端11a
に接着剤を塗布して開口22から振動子ユニット10を
挿入すると、固定基板13の両側13aがフレーム20
の開口11の両側の壁26に案内され、また前述のダミ
ー振動子14がフレーム20の開口11の側壁27にガ
イドされて降下する。
【0020】圧電振動子11の先端11aが弾性板3の
厚肉部8に当接すると、圧電振動子11の軸方向の位置
が決り、また水平方向の位置が図6に示したようにダミ
ー振動子14とフレーム20の壁27で位置決めされ
る。この段階で固定基板13とフレーム20の壁面29
との間に段差28に相当する間隙が生じ、また固定基板
13の先端面13cとオーバハング部25の表面25a
との間にも若干の一定の間隙が生じる。
【0021】ついで固定基板13の背面とフレーム20
の壁29との間に形成される段差28に基づく間隙に、
ここを埋める程度のスペーサ40を挿入し、壁面29に
形成されている注入口溝30a、及びスペーサ40と固
定基板13の背面との隙間から注射針等を用いて所定量
の液状接着剤を注入する。
【0022】注入口30aから注入された接着剤は溝3
0を伝ってオーバハング部25の表面25aと固定基板
13の先端13cとで形成された間隙に流れ込み、同時
にスペーサ40と壁29とで形成された狭い間隙を毛細
管力で全面に拡散する。またスペーサ40と固定基板1
4との間に注入された接着剤は、両者の間隙を毛細管力
により全面に拡散する。
【0023】この状態で接着剤の固化を促進するのに適
した温度、例えば60°Cに加熱する。接着剤が固化す
ると、圧電振動子ユニット10の固定基板13は、その
背面を極めて薄い接着剤層P1を介してスペーサ40の
一方の面に、またスペーサ40は他方の面を極めて薄い
接着剤層P2を介してフレーム20の壁29に固着さ
れ、また先端面13cが接着剤層P3を介してオーバハ
ング部25に固定される。
【0024】このようにスペーサ40を介装して接着す
ることにより、接着剤層を可及的に薄くできて圧電振動
子ユニット10の固定基板13とフレーム20を高い剛
性で固定することができる。また厚みやサイズの異なる
スペーサを複数種類用意しておき、フレーム20や圧電
振動子ユニット10の公差に応じて最適なものを選択す
ることにより、従来接着剤層の厚さで補完していた間隙
を最小限として一定の剛性を確保して印字品質の安定を
図ることができる。さらにはフレーム20よりも剛性の
高い材料によりスペーサ40を構成することにより、圧
電振動子11のフレーム20に対する固定剛性を大きく
することができる。
【0025】図7は、スペーサの他の実施例を示すもの
であって、このスペーサ41は、フレーム20に挿入さ
れたとき中間の高さに位置する領域に、好ましくはフレ
ーム20の壁面29の溝30に対向する位置に複数の貫
通孔42、42を穿設して構成されている。
【0026】この実施例によれば、図8に示したように
固定基板13とフレーム20の壁面29との間にスペー
サ41を挿入すると、貫通孔42が固定基板13の中間
の高さに位置するから、注入口30aから注入された接
着剤の一部が貫通孔41、41を経由して固定基板13
の背面とスペーサ41との間に流れ込む。これにより、
開口22側からの注入では比較的流れ込み難いオーバハ
ング部25近傍にまで確実に接着剤を行き渡らせること
ができる。なお、貫通孔42は、固定基板13の接着面
の粗さその面積により、上下に適宜ずらせて形成され
る。
【0027】図9はスペーサの他の実施例を示すもので
あって、この実施例のスペーサ43は、フレーム20に
挿入されたとき固定基板13のスペーサ41に対向する
面と、フレーム20の接着剤注入用の溝30とを連通さ
せる複数の貫通孔44、44を穿設するとともに、スペ
ーサ43の固定基板13の背面に対向する面にこれら貫
通孔44、44に連通するように上端から連通孔44を
含む位置まで延びる幅広で且深めの注入用の溝45a
と、貫通孔44よりも下方で枝別れする分配用の溝45
bとからなる溝45、45を形成して構成されている。
【0028】この実施例によれば図10に示したように
スペーサ43を、その溝45が圧電振動子ユニット10
の固定基板13に対向するように挿入して、注入用の溝
45aから接着剤を注入すると、一部が通孔44を経由
してスペーサ43とフレーム20の壁29との間に流れ
込み、また残りが分配用の溝45bから横方向に分散し
て全面に広がる。スペーサ43に形成されている溝4
5、45a、45bは、スペーサ43が対向する固定基
板13の面に形成しても同様の作用を奏する。
【0029】そしてスペーサ43は、炭素鋼、不錆鋼、
軟鋼、セラミックス、樹脂等、加工可能な材料で構成す
ることとができるが、固定基板13の強度を補強する意
味で、望ましくは曲げ弾性率が1.7kg/平方mm以
上の材料を用いて構成するのが望ましい。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
圧力発生室、リザーバ、及びノズル開口を有する流路ユ
ニットと、複数の圧電振動子を固定基板に一定ピッチで
固定してなる圧電振動子ユニットと、流路ユニットを表
面で固定するとともに、圧電振動子ユニットの固定基板
を固定する筒状のフレームとからなるインクジェット式
記録ヘッドにおいて、フレームと固定基板の間にスペー
サを介装して接着剤により固定したので、接着層による
弾性を可及的に小さくして圧電振動子ユニットの固定基
板をフレームに高い剛性で固定することができて、印字
品質の低下やクロストーク等を確実に防止することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例を示す組立斜視図である。
【図2】 本発明の一実施例を、1つの圧力発生室近傍
の断面構造でもって示す図である。
【図3】 圧電振動子ユニットの一実施例を示す斜視図
である。
【図4】 図(イ)、(ロ)は、それぞれフレームの一
実施例を示す断面図である。
【図5】 同上フレームの開口部の構造を拡大して示す
斜視図である。
【図6】 フレームに挿入されたときのダミー振動子と
フレームとの関係を示す図である。
【図7】 スペーサの他の実施例を示す図である。
【図8】 同上スペーサを使用したインクジェット式記
録ヘッドの一実施例を示す断面図である。
【図9】 スペーサの他の実施例を示す図である。
【図10】 同上スペーサを使用したインクジェット式
記録ヘッドの一実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
10 圧電振動子ユニット 11 圧電振動子 12 支持基板 13 固定基板 15 流路ユニット 20 フレーム 22 開口 29 壁 30 接着剤注入用の溝 40 スペーサ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧力発生室、リザーバ、及びノズル開口
    を有する流路ユニットと、複数の圧電振動子を固定基板
    に一定ピッチで固定してなる圧電振動子ユニットと、前
    記流路ユニットを表面で固定するとともに、前記圧電振
    動子ユニットの前記固定基板を固定する筒状のフレーム
    とからなるインクジェット式記録ヘッドにおいて、 前記フレームと前記固定基板とがスペーサを介装して接
    着剤により固定されているインクジェット式記録ヘッ
    ド。
  2. 【請求項2】 前記フレームは、一端に開口を、他端に
    前記圧電振動子の先端を露出させる窓、及び前記厚肉部
    近傍まで迫り出すオーバハング部とを備え、前記開口の
    近傍から前記オーバハング部に至る壁面に接着剤注入用
    の溝が形成されているインクジェット式記録ヘッド。
  3. 【請求項3】 前記スペーサが、前記フレームに挿入さ
    れたとき、前記固定基板と前記接着剤注入用の溝を連通
    させる貫通孔を有する請求項1に記載のインクジェット
    式記録ヘッド。
  4. 【請求項4】 前記スペーサが、前記フレームに挿入さ
    れたとき、前記固定基板と前記接着剤注入用の溝を連通
    させる貫通孔を有するとともに、前記スペーサの固定基
    板の背面に対向する面に前記貫通孔に連通する上端から
    下端に延び、かつ前記貫通孔よりも下方で枝別れする溝
    を有する請求項1に記載のインクジェット式記録ヘッ
    ド。
  5. 【請求項5】 前記スペーサが表裏を連通させる貫通孔
    を有し、前記固定基板の前記スペーサの背面に対向する
    面に前記貫通孔と連通して上端から下端まで延び、かつ
    前記貫通孔よりも下方で枝別れする溝を有する請求項1
    に記載のインクジェット式記録ヘッド。
  6. 【請求項6】 前記スペーサが、炭素鋼、不錆鋼、軟
    鋼、セラミックス、または樹脂により構成されている請
    求項1に記載のインクジェット式記録ヘッド。
  7. 【請求項7】 圧力発生室、リザーバ、及びノズル開口
    を有する流路ユニットを、筒状に形成されたフレームの
    開口に固定する工程と、 縦振動モードで作動する圧電振動子を複数、固定基板に
    固定した振動子ユニットを前記フレームに挿入する工程
    と、 前記フレームと固定基板との間にスペーサを挿入する工
    程と、 前記フレームと前記スペーサ、及び前記固定基板とスペ
    ーサの間に接着剤を注入する工程とからなるインクジェ
    ット式記録ヘッドの製造方法。
JP35980596A 1996-12-06 1996-12-06 インクジェット式記録ヘッド、及びその製造方法 Withdrawn JPH10166581A (ja)

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