JPH11129475A - インクジェット式記録ヘッド、及びインクジェット式記録ヘッドの弾性板の製造方法 - Google Patents
インクジェット式記録ヘッド、及びインクジェット式記録ヘッドの弾性板の製造方法Info
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- JPH11129475A JPH11129475A JP9314525A JP31452597A JPH11129475A JP H11129475 A JPH11129475 A JP H11129475A JP 9314525 A JP9314525 A JP 9314525A JP 31452597 A JP31452597 A JP 31452597A JP H11129475 A JPH11129475 A JP H11129475A
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Abstract
ンド部の位置精度に関わりなく均一化すること。 【解決手段】 ダイヤフラム部11の表面に、アイラン
ド部12の境界よりも外側を境界とするように感光性樹
脂フィルム13を形成して、感光性樹脂フィルム13の
エッチング精度で決まる高い位置精度で境界を規定す
る。
Description
圧電振動子を駆動源と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の伸縮を受けて圧力発生室
を収縮、膨張させる弾性板の構造と、その製造方法に関
する。
にノズル開口列のピッチが小さくなる傾向にあり、この
ためシリコン単結晶のウエハーを異方性エッチングし、
これに他の方法で製作されたノズルプレートや弾性板を
接着剤で固定して流路ユニットを構成し、これに圧電振
動子の変位を伝達して圧力発生室に圧力を発生させ、こ
の圧力によりインク滴をノズル開口から吐出させるよう
に構成されている。
なると、圧力発生室の幅が極めて小さくなるるため、圧
力発生室の長手方向全体を効率的に変形させる必要上、
弾性変形可能な板材に圧力発生室の長手方向に延びる凸
部、いわゆるアイランド部を形成し、このアイランド部
を介して圧電振動子の変位を弾性板に伝達している。
ように浸漬法、ロールコート法、スプレー法等により高
分子材料の層40を金属板41に形成した板材42を用
い、金属板41をエッチングしてアイランド部43、4
3、43、‥‥を形成するとともに、エッチングにより
露出した高分子材料の層40をダイヤフラム部としたも
のが提案されている(WO93/25390号)。
部43、43、43、‥‥に、軸方向に伸長する縦振動
モードの圧電振動子の先端を当接させて、接着剤により
固定されてインクジェット式記録ヘッドが構成される。
イヤフラム部に流れ込み、ダイヤフラム部の剛性を変化
させてインク滴の吐出性能を変動させるという問題があ
ため、アイランド部の高さを可及的に高くして接着剤を
アイランド部の側壁で吸収させることが行われている。
このため、エッチング厚が通常30μm以上と大きくな
りエッチング精度がプラスマイナス15μm程度まで低
下する。これに随伴してダイヤフラム部の精度も同程度
に低下するため、各圧力発生室のコンプライアンスにば
らつきが生じ、インク滴の吐出特性がばらつくという問
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圧力発生室のコン
プライアンスを可及的に均一化してインク吐出特性が安
定なインクジェット式記録ヘッドを提供することであ
る。本発明の第2の目的は、圧力発生室のコンプライア
ンスを可及的に均一化してインク吐出特性が安定化でき
る弾性板の製造方法を提案することである。本発明の第
3の目的は、ドライフィルムを貼付するのに適した弾性
板を提供することである。
るために本発明においては、ノズル開口が穿設されたノ
ズルプレートと、圧力発生室、インク供給口、及びリザ
ーバを形成するスペーサと、前記圧力発生室に対向する
アイランド部、及びダイヤフラム部を備えた弾性板とを
接合して形成された流路ユニットと、前記アイランド部
に当接してインク滴を吐出させる縦振動モードの圧電振
動子とからなるインクジェット式記録ヘッドにおいて、
前記ダイヤフラム部の表面に、前記アイランド部の境界
よりも外側を境界とするように感光性樹脂層を形成する
ようにした。
で決まる高い位置精度で境界を規定されるため、圧力発
生室のダイヤフラム部のコンプライアンスが均一化され
る。
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ものであって、図中符号
1は、ノズル開口2、2、2‥‥が穿設されたノズルプ
レート、3はスペーサで、圧力発生室4、インク供給口
5、及びリザーバ6を区画する部材である。
に示したように高分子延伸フィルム8の表面に、金属等
の剛性が高く、かつエッチングが可能な材料、例えば金
属の薄板9を接着剤層10を介してラミネートした板を
用い、薄板9をエッチングしダイヤフラム部11とアイ
ランド部12を形成し、さらに少なくともアイランド部
12を包囲し、かつ一部がダイヤフラム部11に到達す
るようにフォトリソグラフィーにより成形可能な感光性
樹脂層13を成形して構成されている。
軸方向の両端が圧電振動子18の両側から突出可能な長
さを有し、圧電振動子18の変位を圧力発生室4の全体
に伝達できるように構成されている。
性板7は、スペーサ部材3の両面を封止するように接着
剤により接合されて流路ユニット14を構成している。
示したように、一方の極となる電極15、15’と、他
方の極となる電極16、16’とを圧電材料17を介し
てサンドイッチ状に積層した積層圧電素子として構成さ
れ、図3(ハ)に示したように固定基板19に一定のピ
ッチで固定してユニットに纏められている。
イランド部12に当接させて固定板19を介してヘッド
フレーム20に固定されている。なお、図中符号21
は、セグメント電極22及び共通電極23に接続された
フレキシブルケーブルを、また符号24はリザーバ6に
接続するインク供給路を示す。
は、インクに対して耐久性を備えた厚さ20μmの金属
薄板、例えばステンレス鋼板9の一方の面に接着剤10
を塗布し、接着剤10をプレ乾燥させた後に厚さ4μm
程度の高分子延伸フィルム8、例えばポリフェニレンサ
ルファイド(PPS)樹脂の延伸フィルムを接着してラ
ミネート材としたものを、金属薄板ステンレス鋼板9を
アイランド部12となるようにエッチングし、エッチン
グ時に使用した感光性樹脂フィルムを除去したのち、エ
ッチング時のものよりも若干厚い感光性樹脂層13を隙
間無く貼り付け、ダイヤフラム部11となる領域をエッ
チングにより除去して構成されている。
厚さ10乃至50μm、好ましくは20μmの金属の薄
板、例えばステンレス鋼板30の一方の面に接着剤31
を0.5乃至3μmの厚みで塗布し、接着剤31をプレ
乾燥させた後に厚さ1乃至10μm、好ましくは4μm
程度の高分子延伸フィルム32、例えばポリフェニレン
サルファイド(PPS)樹脂の延伸フィルムを接着して
ラミネート材33を構成する(図4(I))。
断して大判を切り出し、図7に示したようにエッチング
パターン露光時の基準となる孔や、プレスにセットする
時の位置決め用の基準孔、大判から切断された単独の弾
性板7としての位置決め用の基準孔44、45と、リザ
ーバへのインク誘導口となる孔46等の通孔等を予めプ
レス加工により穿設しておく。
30が表面となるようにガラス基板にセットし、ステン
レス鋼板30の表面に感光性樹脂フィルム34を貼り付
け、望ましくはラミネート材33全体を感光性樹脂フィ
ルム34でもって基板に固定する(図4(II))。この
状態で、エッチングすべきパターンを形成したマスクを
用いて感光性樹脂フィルム34を露光して、アイランド
部12となる領域に感光性樹脂フィルム34を残し、ま
たダイヤフラム部11には貫通孔となるエッチング保護
膜を形成する(図4(III))。
ミネート材33をエッチングすると、ステンレス鋼板3
0から表面から徐々に除去され、接着剤31に到達した
段階でステンレス鋼板30の厚み方向のエッチングが停
止する。これにより接着剤層31と高分子延伸フィルム
32のからなる薄肉部、つまりダイヤフラム部11に囲
まれたアイランド部12が形成されることになる(図4
(VI))。エッチングが終了した時点で、感光性樹脂フ
ィルム34を除去する(図4(V))。
い、厚さ10乃至50μmの感光性樹脂フィルム35
を、アイランド部12とダイヤフラム部11との間に隙
間が生じないように貼り付け(図4(VI))、アイラン
ド部11となる領域を規定するマスクを用いて露光し
(図4(VII))、感光性樹脂フィルム35をエッチン
グする。これにより、感光性樹脂フィルム35のエッチ
ング精度、通常プラスマイナス3μm程度の精度で領域
が規定された感光性樹脂フィルム層が形成される(図4
(VIII))。
路ユニット14をヘッドフレーム20の固定部25に固
定し、流路ユニット14が下方となるようにヘッドフレ
ーム20をセットし直してから、振動子ユニットの圧電
振動子20の先端に接着剤を塗布して、ヘッドフレーム
20に圧電振動子ユニットを落しこむと、圧電振動子1
8の先端が流路ユニット14を構成している弾性板7の
アイランド部12に接着剤を介して当接し、」両者が接
着剤により接合される。
からダイヤフラム部11に向けて流れ出すが、アイラン
ド部12は感光性樹脂層13に覆われていて、アイラン
ド部12単独の表面積よりも大きいから、接着剤はアイ
ランド部12に保持され、ダイヤフラム部11に流れ出
すのを阻止される。そしてヘッドフレーム20と固定基
板19との間に接着剤を注入して固定するとインクジェ
ット式記録ヘッドが完成する。
フィルム35を貼付することにより樹脂層を形成してい
るが、液状のレジスト液を均一に塗布し、これを硬化さ
せて樹脂層を形成しても同様の作用を奏することは明ら
かである。
連続するようにしてダイヤフラム部11に感光性樹脂層
13がプラスマイナス3μm以下の高い位置精度で境界
を規定して形成されているから、金属だけでダイヤフラ
ム部11を形成した場合に比較して各圧力発生室4のダ
イヤフラム部11のコンプライアンスが均一化され、ま
たアイランド部12の剛性も補強されるため、圧電振動
子18の変位をダイヤフラム部11全体に効率的に伝達
することができる。
12bは、アイランド部12よりも剛性が低く、弾性を
備えた感光性樹脂層13を介してダイヤフラム部11と
境界を形成するから、圧電振動子18の伸縮によるアイ
ランド部周縁での応力集中を緩和される。これにより、
弾性板7の疲労を低減して記録ヘッドの寿命を延長する
ことができる。
ド部12から連続させてのダイヤフラム部11の一部に
感光性樹脂層13を形成しているが、図5に示したよう
にアイランド部12、12の間に窓25を形成するよう
に感光性樹脂層13をエッチングしたり、また図6に示
したようにアイランド部12の周辺を取り囲むように感
光性樹脂層13に窓26を形成してもよい。
ンド部12、12との間に感光性樹脂層13’が形成さ
れるから、圧力発生室4を区画するスペーサ部材3と対
向することになり、圧力発生室4の剛性を高めてクロス
トーク等を防止するのに有効に作用する。
としてステンレス鋼を用いているが、エッチングが可能
で、しかも接着性の高い他の金属、例えば銅、ニッケ
ル、鉄、シリコンの薄板を用いることができる。
ニレンサルファイド(PPS)樹脂を用いているが、延
伸可能な他の高分子材料、例えば、ポリイミド(PI)
樹脂、ポリエーテルイミド(PEI)樹脂、ポリアミド
イミド(PAI)樹脂、ポリバラバン酸(PPA)樹
脂、ポリサルホン(PSF)樹脂、ポリエーテルサルホ
ン(PES)樹脂樹脂、ポリエーテルケトン(PEK)
樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂、
ポリオレフィン(APO)樹脂、ポリエチレンナフタレ
ート(PEN)樹脂、アラミド樹脂、ポリプロピレン樹
脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリカーネート樹脂等を用い
ることもできる。
ド部を形成した振動板には顕著な効果を奏するが、例え
ば特開平6-320725号公報に見られるように電鋳によりア
イランド部を高い精度で形成した弾性板に適用しても、
同様の作用を奏することは明らかである。
調整できる程度の剛性を備えたドライフィルムは、エッ
チングの保護膜として使用するものに比較してしなやか
さが低いため、高分子材料の層40と金属板41との段
差部に気泡が停滞しやすく、とくにアイランド形成領域
の両端部の気泡を排除するのが困難となる。
した弾性板の一実施例を示すものであって、弾性板50
のアイランド部51が1列に並ぶ終端よりも若干、ダミ
ーの振動子の当接部52、52側の両端部をアイランド
部形成領域の幅W1よりも側方側にそれぞれ若干ΔW
1、例えば10μm程度拡幅させ、また端部領域をダミ
ーの圧電振動子の当接部52、52との間に気泡を収容
できる幅W2、例えば250乃至300μm程度の空間
を確保できるように金属板53をエッチングして高分子
フィルム57を露出させてダイヤフラム部54が形成さ
れている。
ンド形成領域面にドライフィルム55を載置し、弾性板
50を加熱してドライフィルム55の柔軟性を高めた状
態でアイランド部形成領域の中央側から端部側にブラシ
等で気泡を追い出しながら押圧すると、ドライフィルム
55はその弾性によりアイランド部51、及びアイラン
ド形成領域を区画する側面56に密着する。
除しきれいない気泡Bが拡幅部57に進入し、図9に示
したようにダミーの振動子の当接部52を取り囲むよう
に鎹状で、かつアイランド形成領域側の端部を角部56
aで押さえ込まれた状態で停滞する。貼着が終了した段
階で加熱を停止すると、気泡が収縮して以後のエッチン
グに影響を与えない程度に縮小する。
てダミーの振動子が当接する領域の先端部だけを拡大し
ても、図10に示したように気泡Bのアイランド部形成
領域の先端が固定されず、エッチングにより残留させる
べきドライフィルムの領域まで尾B’を引いて進出し、
ドライフィルムのはがれ等を招くという問題がある。
は、ノズル開口が穿設されたノズルプレートと、圧力発
生室、インク供給口、及びリザーバを形成するスペーサ
と、圧力発生室に対向するアイランド部、及びダイヤフ
ラム部を備えた弾性板とを接合して形成された流路ユニ
ットと、アイランド部に当接してインク滴を吐出させる
縦振動モードの圧電振動子とからなるインクジェット式
記録ヘッドにおいて、ダイヤフラム部の表面に、アイラ
ンド部の境界よりも外側を境界とするように感光性樹脂
層を形成したので、アイランド部が感光性樹脂層のエッ
チング精度で決まる高い位置精度で境界を規定すること
ができ、圧力発生室のダイヤフラム部のコンプライアン
スが均一化されて安定にインク滴を吐出させることがで
きるばかりでなく、アイランド部の剛性を向上させて圧
電振動子の変位をダイヤフラム部に効率的に伝達するこ
とができる。
を介して境界を形成するから、圧電振動子の伸縮による
アイランド部周縁での応力集中を緩和できて、記録ヘッ
ドの寿命を延長することができる。
例を、圧力発生室の長手方向の断面で示す図である。
ドの弾性板のアイランド部を拡大して示す上面図と、A
−A線、及びB−B線における断面図である。
実施例を、また図(ハ)は圧電振動子ユニットの一実施
例を示す図である。
の製造工程を示す図である。
弾性板のアイランド部を拡大して示す上面図と、C−C
線における断面図である。
弾性板のアイランド部を拡大して示す上面図と、D−D
線における断面図である。
ェット式記録ヘッドの弾性板の一例を示す上面図であ
る。
弾性板の一実施例を示す上面図である。
示す図である。
す図である。
Claims (26)
- 【請求項1】 ノズル開口が穿設されたノズルプレート
と、圧力発生室、インク供給口、及びリザーバを形成す
るスペーサと、前記圧力発生室に対向するアイランド
部、及びダイヤフラム部を備えた弾性板とを接合して形
成された流路ユニットと、 前記アイランド部に当接してインク滴を吐出させる縦振
動モードの圧電振動子とからなるインクジェット式記録
ヘッドにおいて、 前記ダイヤフラム部の表面に、前記アイランド部の境界
よりも外側を境界とするように感光性樹脂層が形成され
ているインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項2】 前記ダイヤフラム部が、前記アイランド
部の配列方向の両端部近傍の側方を、前記アイランド部
の形成領域よりも拡幅された拡幅部と、かつ端部に気泡
が収容できる幅を備えるように形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。 - 【請求項3】 前記拡幅部が角部として形成されている
請求項2に記載のインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項4】 前記幅が250乃至300μmである請
求項2に記載のインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項5】 前記感光性樹脂層が、感光性ドライフィ
ルムである請求項1に記載のインクジェット式記録ヘッ
ド。 - 【請求項6】 前記感光性樹脂層が、液状レジスト液を
固化して形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。 - 【請求項7】 前記感光性樹脂層の前記アイランド部の
長手方向が前記ダイヤフラム部の外側まで延長されてい
る請求項1に記載のインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項8】 前記感光性樹脂層が、前記ダイヤフラム
部となる領域に窓を形成するように前記弾性板の非変位
領域にも形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。 - 【請求項9】 前記感光性樹脂層が、前記アイランド部
の長手方向の両端の、前記ダイヤフラム部の外周周辺で
連続するように形成されている請求項7、または請求項
8に記載のインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項10】 前記アイランド部の高さが10乃至5
0μmであり、また前記感光性樹脂層が10乃至50μ
mである請求項1に記載のインクジェット式記録ヘッ
ド。 - 【請求項11】 前記アイランド部が、金属薄板により
形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。 - 【請求項12】 前記アイランド部が、金属の薄板をエ
ッチングすることにより形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。 - 【請求項13】 前記アイランド部が、電鋳により形成
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。 - 【請求項14】 前記アイランド部が、その長手方向の
両端が前記圧電振動子の両端から突出する長さを有する
請求項1に記載のインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項15】 前記流路ユニットが、ノズル開口が穿
設されたノズルプレートと、圧力発生室、インク供給
口、及びリザーバを区画形成するスペーサと、前記圧力
発生室に対向する位置にアイランド部を備えた弾性変形
可能な弾性板とを積層接合して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。 - 【請求項16】 前記弾性板が、高分子材料層、接着剤
層、金属板、及び感光性樹脂層を順番に積層して形成さ
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。 - 【請求項17】 前記弾性板が、高分子材料層、金属
板、及び感光性樹脂層を順番に積層して形成されている
請求項1に記載のインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項18】 前記高分子材料層が、高分子延伸性フ
ィルムである請求項16、または請求項17に記載のイ
ンクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項19】 前記圧電振動子が、圧電材料と内部電
極を交互に積層した積層型圧電素子である請求項1に記
載のインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項20】 前記アイランド部と前記圧電振動子の
先端とが接着剤により接合されている請求項1に記載の
インクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項21】 前記アイランド部が、前記感光性樹脂
層により被覆されている請求項1に記載のインクジェッ
ト式記録ヘッド。 - 【請求項22】 前記感光性樹脂層の剛性が、前記アイ
ランド部の剛性よりも低く設定されている請求項1に記
載のインクジェット式記録ヘッド。 - 【請求項23】 圧電振動子の変位により弾性変形する
板材に、前記圧電振動子と当接するアイランド部を形成
する工程と、 前記アイランド部が形成されている面に感光性樹脂層を
形成する工程と、 前記感光性樹脂層をダイヤフラム部となる領域に対応し
たパターンを露光する工程と、 前記感光性樹脂層の不要領域を除去する工程と、 からなるインクジェット式記録ヘッドの弾性板の製造方
法。 - 【請求項24】 前記感光性樹脂層が、ドライフィルム
の貼付により形成される請求項23に記載のインクジェ
ット式記録ヘッドの弾性板の製造方法。 - 【請求項25】 前記ドライフィルムの貼付時にドライ
フィルムを加熱する工程を含む請求項24に記載のイン
クジェット式記録ヘッドの弾性板の製造方法。 - 【請求項26】 前記感光性樹脂層が、液状レジスト液
の塗布により形成される請求項23に記載のインクジェ
ット式記録ヘッドの弾性板の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31452597A JP3374899B2 (ja) | 1997-10-30 | 1997-10-30 | インクジェット式記録ヘッド、及びインクジェット式記録ヘッドの弾性板の製造方法 |
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JP31452597A JP3374899B2 (ja) | 1997-10-30 | 1997-10-30 | インクジェット式記録ヘッド、及びインクジェット式記録ヘッドの弾性板の製造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH11129475A true JPH11129475A (ja) | 1999-05-18 |
JP3374899B2 JP3374899B2 (ja) | 2003-02-10 |
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ID=18054345
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---|---|---|---|
JP31452597A Expired - Lifetime JP3374899B2 (ja) | 1997-10-30 | 1997-10-30 | インクジェット式記録ヘッド、及びインクジェット式記録ヘッドの弾性板の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3374899B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007144706A (ja) * | 2005-11-25 | 2007-06-14 | Ricoh Co Ltd | 液滴吐出装置及び画像形成装置 |
JP2007176028A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Seiko Epson Corp | 液体噴射ヘッド、及び、液体噴射装置 |
JP2009107162A (ja) * | 2007-10-29 | 2009-05-21 | Seiko Epson Corp | 液体噴射ヘッド |
JP2013193296A (ja) * | 2012-03-19 | 2013-09-30 | Ricoh Co Ltd | 液体吐出ヘッド、画像形成装置、液体吐出ヘッドの製造方法 |
-
1997
- 1997-10-30 JP JP31452597A patent/JP3374899B2/ja not_active Expired - Lifetime
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