JPH1158749A - インクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents
インクジェットヘッドの製造方法Info
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- JPH1158749A JPH1158749A JP22501197A JP22501197A JPH1158749A JP H1158749 A JPH1158749 A JP H1158749A JP 22501197 A JP22501197 A JP 22501197A JP 22501197 A JP22501197 A JP 22501197A JP H1158749 A JPH1158749 A JP H1158749A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ink
- plates
- piezoelectric element
- plate
- bonding
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、接着不良によるインク漏れを無く
し、インク噴射特性の良好なプリントヘッドの製造方法
を提供することを課題とする。 【解決手段】 複数の板の貼り合わせによりノズルが形
成されているインクジェットヘッドにおいて、振動板と
その両側の面に隣接する板のみを予め接着し、その後で
残りの板を接着するようにした。
し、インク噴射特性の良好なプリントヘッドの製造方法
を提供することを課題とする。 【解決手段】 複数の板の貼り合わせによりノズルが形
成されているインクジェットヘッドにおいて、振動板と
その両側の面に隣接する板のみを予め接着し、その後で
残りの板を接着するようにした。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】オフィス用並びに産業用イン
クジェットプリンタの製造方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】本発明は、圧電素子を用いたオンデマン
ド型インクジェットヘッドで、特に多数のノズルを高密
度に集積させたマルチノズルインクジェットヘッドの製
造方法に関するものである。 【０００３】オンデマンド型インクジェットヘッドには
インクを噴射する方式として、電気ヒータによりインク
中に気泡を発生させてインクを噴射するサーマル方式
と、圧電素子を用いて加圧室の壁面の一部を変形させて
インクを噴射する圧電素子方式とがある。 【０００４】サーマル方式はリソグラフィ技術により微
細な加工が可能で、ノズルピッチを１００μｍ以下に出
来るという長所があるが、噴射する液体の沸点が１００
℃程度に限定され、且つ連続噴射の際の周波数が１０ｋ
Ｈｚ程度に限られるという短所がある。上記液体の沸点
の制限はインクの種類をも制限するため、産業応用の面
では支障になることがある。 【０００５】一方、圧電素子方式は圧電素子の変位量が
小さいのでインク噴射のためには加圧室の振動板表面積
を大きくする必要があり、そのためノズルピッチを１４
０μｍ程度までしか小さくできない。しかし、駆動周波
数は圧電素子の形状に依存するので、圧電素子寸法を適
切に選択すれば２０ｋＨｚ以上にすることが出来、印刷
速度の高速化に適した方式といえる。また、サーマル方
式と違ってインクの種類を選ばないという利点もあり、
産業用で見受けられる高粘度インクの噴射も可能であ
る。従って、圧電素子方式のインクジェットのニーズは
今後も大きくなるものと見込まれている。 【０００６】圧電素子方式のインクジェットヘッドの製
造方法については、従来より種々検討されているが、本
発明に最も近い従来例としてはＵＳＰ５、０８７、９３
０号が挙げられる。この公知例では、オンデマンド型イ
ンクジェットヘッドを製造する際に１０枚の板を貼りあ
わせてインクジェットヘッドを製造している。その際
に、それぞれの板を単に貼り合わせることだけが記載し
てある。 【０００７】 【発明が解決しようする課題】上記公知例の製造方法で
は、時々、全体の中のわずかの数ではあるが、インク吐
出特性が他のノズルと比べて悪いノズルが見受けられ
た。その原因を考えるに、特性の悪いノズルではインク
流路の一部、例えば、隣り合う加圧室同士でインクが漏
れていることが原因ではないかと思われた。インクジェ
ットヘッドを分解してみると、問題のノズルでインクの
漏れがあることが接着層へのインクの滲み出しで判断で
きた。この滲み出しの部分は振動板に隣接するリストリ
クタと振動板との間で発生していた。 【０００８】そこで、本発明は、接着不良によるインク
漏れを無くし、インク噴射特性の良好なプリントヘッド
の製造方法を提案するものである。 【０００９】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明においては、インクを蓄える加圧室と、電気
信号の印加により前記加圧室内に圧力変動を発生させる
圧電素子と、前記加圧室の壁面の少なくとも一部を形成
して圧電素子と弾性材料で連結されている振動板と、前
記加圧室にインクを供給する流路となるリストリクタ
と、該リストリクタにインクを供給する共通インク供給
路と、インク液滴を加圧室から噴射するための噴射口と
なるオリフィスと、前記圧電素子を固定する圧電素子固
定基板等によって構成された複数のノズルを有し、該ノ
ズルが複数の板の貼り合わせにより形成されているイン
クジェットヘッドにおいて、前記振動板とその両側の面
に隣接する板のみを予め接着し、その後で残りの板を接
着するようにした。これにより、接着不良によるインク
漏れを無くし、インク噴射特性の良好なプリントヘッド
提供することが可能となる。 【００１０】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明につ
いて説明する。 【００１１】図１は、本発明で用いたマルチノズルイン
クジェットヘッドのノズル部の構成を示す断面図であ
る。このヘッドは、入力信号に応じてインクを噴射する
ことにより記録を行うことができる。 【００１２】１はオリフィス、２は加圧室、３は振動
板、４は圧電素子、５ａと５ｂは信号入力端子、６は圧
電素子固定基板、７は共通インク供給路８と加圧室２と
を連結し加圧室２へのインク流入を制御するリストリク
タ、９は振動板３と圧電素子４とを連結する弾性材料
（たとえばシリコン接着剤など）、１０はリストリクタ
７を形成するリストリクタプレート、１１は加圧室２を
形成する加圧室プレート、１２はオリフィス１を形成す
るオリフィスプレート、１３は振動板３を補強する支持
板である。また、１４は共通インク供給路プレートＡ、
１５は共通インク供給流路プレートＢ、１６は共通イン
ク供給路カバー、１９は圧電素子４の外部電極と外部の
回路とを接続させるための導電性接着剤、２０はインク
流路のフィルタである。 【００１３】振動板３、リストリクタプレート１０、加
圧室プレート１１、支持板１３、共通インク供給路プレ
ート１４、１５、共通インク供給路カバー１６は、例え
ばステンレス材からエッチング等で製作され、オリフィ
スプレート１２はニッケル材から作られている。また、
圧電素子固定基板６は、セラミックス、ポリイミドなど
の絶縁物から作られている。 【００１４】インクは、上流から下流へ向かって共通イ
ンク供給路８、リストリクタ７、加圧室２、オリフィス
１の順に流れる。共通インク流路８とリストリクタ７と
の間にはフィルタ２０がある。 【００１５】圧電素子４は信号入力端子５ａと５ｂの間
に電位差が印加されたときに伸縮し、信号入力端子５ａ
と５ｂ間に電位差が無くなれば復元するように取り付け
られている。 【００１６】図２は本発明の一例を示すインクジェット
ヘッドのノズル列を示すものである。図に示してあるよ
うに１列につき３２個のノズルが並べてある。また、図
では全部で１２列のノズル列が示してある。 【００１７】図３は図１のＡ−Ａ断面図である。図にお
いて、４は圧電素子、６は圧電素子を固定する圧電素子
固定基板である。 【００１８】図４に本発明のインクジェットヘッドの構
成図を示す。以下、図1〜図４を用いて、本発明の製造
方法について説明する。 【００１９】まず、圧電素子固定基板６に圧電素子棒を
複数本（図２、図４の場合は６本）並べて接着・固定す
る。次に、各々の圧電素子棒の側面の外部電極と圧電素
子固定板表面との間に導電性接着剤１９を塗布する。そ
の後、複数の圧電素子棒をダイシングソー、ワイヤソー
等を利用した切断により分割する。この時、分割された
各々の圧電素子４は加圧室２に一対一で対応するように
なっている。また、同時に導電性接着剤１９も各々の圧
電素子４毎に対応するように分割された構造になってい
る。 【００２０】圧電素子固定基板６はプリント配線基板に
似た構造をしている。この圧電素子固定基板６の表裏両
面間を穴で連絡してあり、圧電素子４が接着してある面
に対して反対側にあたる面には外部配線（以下ＦＰＣと
いう）と接続するためのターミナルがある（図示せ
ず）。前記分割作業の後でＦＰＣを圧電素子固定基板６
上のターミナルに半田付けすることにより、圧電素子４
に外部から電気信号を加えることが出来る。また、圧電
素子４の静電容量などを測定することもできる。 【００２１】次に、リストリクタプレート１０、振動板
３、支持板１３の３枚を纏めて接着する。このように、
振動板３とその両面に隣り合うプレートの３枚のみを取
り出して予め接着することにより、圧電素子４により最
も急激な動きを強いられる振動板３近傍の接着が強固と
なり、インク漏れを防止できる。 【００２２】更に、前記接着された３枚の板に、オリフ
ィスプレート１２、加圧室プレート１１を追加して接着
する。これら５枚の板の組み合わせを組み合わせ１と呼
ぶ。。 【００２３】次に共通インク供給路プレート１４、１
５、共通インク供給路カバー１６の３枚のプレートを纏
めて接着する。これを組み合わせ２と呼ぶ。 【００２４】次に組み合わせ１と組み合わせ２とを一体
に接着し、一体となった組み合わせに圧電素子固定板取
り付け用プレート１７を接着固定する。この組み合わせ
３と呼ぶ。 【００２５】最後に、６列の圧電素子４列を並べた圧電
素子固定基板６を２枚合わせて組み合わせ３に接着・固
定することにより、図２に示すような１２列の圧電素子
列を作ることが出来る。 【００２６】なお、図４ではヒータ１８を共通インク供
給路プレートカバー１６に貼り付ける構造になっている
が、これはインクとして室温で固体であるホットメルト
インクを使用することを想定した場合である。室温で液
体であるインクを用いる場合はヒータ１８を挟む必要は
ない。 【００２７】このように、本発明の製造方法では振動板
３を挟む２枚の薄板のみを特別に取り出して確実に接着
するようにしたので、接着不良によるインク漏れが無く
なり、インク噴射特性がそろったノズルを製造すること
が出来る。 【００２８】 【発明の効果】本発明によれば、振動板を挟む２枚の薄
板のみを確実に接着するので、接着不良によるインク漏
れが無くなり、インク噴射特性がそろったノズルを製造
することが出来る。
クジェットプリンタの製造方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】本発明は、圧電素子を用いたオンデマン
ド型インクジェットヘッドで、特に多数のノズルを高密
度に集積させたマルチノズルインクジェットヘッドの製
造方法に関するものである。 【０００３】オンデマンド型インクジェットヘッドには
インクを噴射する方式として、電気ヒータによりインク
中に気泡を発生させてインクを噴射するサーマル方式
と、圧電素子を用いて加圧室の壁面の一部を変形させて
インクを噴射する圧電素子方式とがある。 【０００４】サーマル方式はリソグラフィ技術により微
細な加工が可能で、ノズルピッチを１００μｍ以下に出
来るという長所があるが、噴射する液体の沸点が１００
℃程度に限定され、且つ連続噴射の際の周波数が１０ｋ
Ｈｚ程度に限られるという短所がある。上記液体の沸点
の制限はインクの種類をも制限するため、産業応用の面
では支障になることがある。 【０００５】一方、圧電素子方式は圧電素子の変位量が
小さいのでインク噴射のためには加圧室の振動板表面積
を大きくする必要があり、そのためノズルピッチを１４
０μｍ程度までしか小さくできない。しかし、駆動周波
数は圧電素子の形状に依存するので、圧電素子寸法を適
切に選択すれば２０ｋＨｚ以上にすることが出来、印刷
速度の高速化に適した方式といえる。また、サーマル方
式と違ってインクの種類を選ばないという利点もあり、
産業用で見受けられる高粘度インクの噴射も可能であ
る。従って、圧電素子方式のインクジェットのニーズは
今後も大きくなるものと見込まれている。 【０００６】圧電素子方式のインクジェットヘッドの製
造方法については、従来より種々検討されているが、本
発明に最も近い従来例としてはＵＳＰ５、０８７、９３
０号が挙げられる。この公知例では、オンデマンド型イ
ンクジェットヘッドを製造する際に１０枚の板を貼りあ
わせてインクジェットヘッドを製造している。その際
に、それぞれの板を単に貼り合わせることだけが記載し
てある。 【０００７】 【発明が解決しようする課題】上記公知例の製造方法で
は、時々、全体の中のわずかの数ではあるが、インク吐
出特性が他のノズルと比べて悪いノズルが見受けられ
た。その原因を考えるに、特性の悪いノズルではインク
流路の一部、例えば、隣り合う加圧室同士でインクが漏
れていることが原因ではないかと思われた。インクジェ
ットヘッドを分解してみると、問題のノズルでインクの
漏れがあることが接着層へのインクの滲み出しで判断で
きた。この滲み出しの部分は振動板に隣接するリストリ
クタと振動板との間で発生していた。 【０００８】そこで、本発明は、接着不良によるインク
漏れを無くし、インク噴射特性の良好なプリントヘッド
の製造方法を提案するものである。 【０００９】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明においては、インクを蓄える加圧室と、電気
信号の印加により前記加圧室内に圧力変動を発生させる
圧電素子と、前記加圧室の壁面の少なくとも一部を形成
して圧電素子と弾性材料で連結されている振動板と、前
記加圧室にインクを供給する流路となるリストリクタ
と、該リストリクタにインクを供給する共通インク供給
路と、インク液滴を加圧室から噴射するための噴射口と
なるオリフィスと、前記圧電素子を固定する圧電素子固
定基板等によって構成された複数のノズルを有し、該ノ
ズルが複数の板の貼り合わせにより形成されているイン
クジェットヘッドにおいて、前記振動板とその両側の面
に隣接する板のみを予め接着し、その後で残りの板を接
着するようにした。これにより、接着不良によるインク
漏れを無くし、インク噴射特性の良好なプリントヘッド
提供することが可能となる。 【００１０】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明につ
いて説明する。 【００１１】図１は、本発明で用いたマルチノズルイン
クジェットヘッドのノズル部の構成を示す断面図であ
る。このヘッドは、入力信号に応じてインクを噴射する
ことにより記録を行うことができる。 【００１２】１はオリフィス、２は加圧室、３は振動
板、４は圧電素子、５ａと５ｂは信号入力端子、６は圧
電素子固定基板、７は共通インク供給路８と加圧室２と
を連結し加圧室２へのインク流入を制御するリストリク
タ、９は振動板３と圧電素子４とを連結する弾性材料
（たとえばシリコン接着剤など）、１０はリストリクタ
７を形成するリストリクタプレート、１１は加圧室２を
形成する加圧室プレート、１２はオリフィス１を形成す
るオリフィスプレート、１３は振動板３を補強する支持
板である。また、１４は共通インク供給路プレートＡ、
１５は共通インク供給流路プレートＢ、１６は共通イン
ク供給路カバー、１９は圧電素子４の外部電極と外部の
回路とを接続させるための導電性接着剤、２０はインク
流路のフィルタである。 【００１３】振動板３、リストリクタプレート１０、加
圧室プレート１１、支持板１３、共通インク供給路プレ
ート１４、１５、共通インク供給路カバー１６は、例え
ばステンレス材からエッチング等で製作され、オリフィ
スプレート１２はニッケル材から作られている。また、
圧電素子固定基板６は、セラミックス、ポリイミドなど
の絶縁物から作られている。 【００１４】インクは、上流から下流へ向かって共通イ
ンク供給路８、リストリクタ７、加圧室２、オリフィス
１の順に流れる。共通インク流路８とリストリクタ７と
の間にはフィルタ２０がある。 【００１５】圧電素子４は信号入力端子５ａと５ｂの間
に電位差が印加されたときに伸縮し、信号入力端子５ａ
と５ｂ間に電位差が無くなれば復元するように取り付け
られている。 【００１６】図２は本発明の一例を示すインクジェット
ヘッドのノズル列を示すものである。図に示してあるよ
うに１列につき３２個のノズルが並べてある。また、図
では全部で１２列のノズル列が示してある。 【００１７】図３は図１のＡ−Ａ断面図である。図にお
いて、４は圧電素子、６は圧電素子を固定する圧電素子
固定基板である。 【００１８】図４に本発明のインクジェットヘッドの構
成図を示す。以下、図1〜図４を用いて、本発明の製造
方法について説明する。 【００１９】まず、圧電素子固定基板６に圧電素子棒を
複数本（図２、図４の場合は６本）並べて接着・固定す
る。次に、各々の圧電素子棒の側面の外部電極と圧電素
子固定板表面との間に導電性接着剤１９を塗布する。そ
の後、複数の圧電素子棒をダイシングソー、ワイヤソー
等を利用した切断により分割する。この時、分割された
各々の圧電素子４は加圧室２に一対一で対応するように
なっている。また、同時に導電性接着剤１９も各々の圧
電素子４毎に対応するように分割された構造になってい
る。 【００２０】圧電素子固定基板６はプリント配線基板に
似た構造をしている。この圧電素子固定基板６の表裏両
面間を穴で連絡してあり、圧電素子４が接着してある面
に対して反対側にあたる面には外部配線（以下ＦＰＣと
いう）と接続するためのターミナルがある（図示せ
ず）。前記分割作業の後でＦＰＣを圧電素子固定基板６
上のターミナルに半田付けすることにより、圧電素子４
に外部から電気信号を加えることが出来る。また、圧電
素子４の静電容量などを測定することもできる。 【００２１】次に、リストリクタプレート１０、振動板
３、支持板１３の３枚を纏めて接着する。このように、
振動板３とその両面に隣り合うプレートの３枚のみを取
り出して予め接着することにより、圧電素子４により最
も急激な動きを強いられる振動板３近傍の接着が強固と
なり、インク漏れを防止できる。 【００２２】更に、前記接着された３枚の板に、オリフ
ィスプレート１２、加圧室プレート１１を追加して接着
する。これら５枚の板の組み合わせを組み合わせ１と呼
ぶ。。 【００２３】次に共通インク供給路プレート１４、１
５、共通インク供給路カバー１６の３枚のプレートを纏
めて接着する。これを組み合わせ２と呼ぶ。 【００２４】次に組み合わせ１と組み合わせ２とを一体
に接着し、一体となった組み合わせに圧電素子固定板取
り付け用プレート１７を接着固定する。この組み合わせ
３と呼ぶ。 【００２５】最後に、６列の圧電素子４列を並べた圧電
素子固定基板６を２枚合わせて組み合わせ３に接着・固
定することにより、図２に示すような１２列の圧電素子
列を作ることが出来る。 【００２６】なお、図４ではヒータ１８を共通インク供
給路プレートカバー１６に貼り付ける構造になっている
が、これはインクとして室温で固体であるホットメルト
インクを使用することを想定した場合である。室温で液
体であるインクを用いる場合はヒータ１８を挟む必要は
ない。 【００２７】このように、本発明の製造方法では振動板
３を挟む２枚の薄板のみを特別に取り出して確実に接着
するようにしたので、接着不良によるインク漏れが無く
なり、インク噴射特性がそろったノズルを製造すること
が出来る。 【００２８】 【発明の効果】本発明によれば、振動板を挟む２枚の薄
板のみを確実に接着するので、接着不良によるインク漏
れが無くなり、インク噴射特性がそろったノズルを製造
することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一例を示すインクジェットヘッドの
ノズル断面図。 【図２】 図１のインクジェットヘッドのオリフィスの
配置を示す正面図。 【図３】 図１のＡ−Ａ断面図。 【図４】 インクジェットヘッドの組立状態を説明する
斜視図。 【符号の説明】 １はオリフィス、２は加圧室、３は振動板、４は圧電素
子、５ａ、５ｂは信号入力端子、６は圧電素子固定基
板、７はリストリクタ、８は共通インク供給路、９はシ
リコンゴム、１０はリストリクタプレート、１１は加圧
室プレート、１２はオリフィスプレート、１３は支持
板、１４、１５は共通インク供給路プレート、１６は共
通インク供給路プレートカバー、１７は圧電素子固定基
板取り付け用プレート、１８はヒータである。
ノズル断面図。 【図２】 図１のインクジェットヘッドのオリフィスの
配置を示す正面図。 【図３】 図１のＡ−Ａ断面図。 【図４】 インクジェットヘッドの組立状態を説明する
斜視図。 【符号の説明】 １はオリフィス、２は加圧室、３は振動板、４は圧電素
子、５ａ、５ｂは信号入力端子、６は圧電素子固定基
板、７はリストリクタ、８は共通インク供給路、９はシ
リコンゴム、１０はリストリクタプレート、１１は加圧
室プレート、１２はオリフィスプレート、１３は支持
板、１４、１５は共通インク供給路プレート、１６は共
通インク供給路プレートカバー、１７は圧電素子固定基
板取り付け用プレート、１８はヒータである。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 久貝 健一
茨城県ひたちなか市武田1060番地 日立工
機株式会社内
(72)発明者 黒澤 信広
茨城県ひたちなか市武田1060番地 日立工
機株式会社内
(72)発明者 末松 成規
茨城県ひたちなか市武田1060番地 日立工
機株式会社内
(72)発明者 秋元 和明
茨城県ひたちなか市武田1060番地 日立工
機株式会社内
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 インクを蓄える加圧室と、電気信号の印加により前記加
圧室内に圧力変動を発生させる圧電素子と、前記加圧室
の壁面の少なくとも一部を形成して圧電素子と弾性材料
で連結されている振動板と、前記加圧室にインクを供給
する流路となるリストリクタと、該リストリクタにイン
クを供給する共通インク供給路と、インク液滴を加圧室
から噴射するための噴射口となるオリフィスと、前記圧
電素子を固定する圧電素子固定基板等によって構成され
た複数のノズルを有し、該ノズルが複数の板の貼り合わ
せにより形成されているインクジェットヘッドにおい
て、 前記振動板とその両側の面に隣接する板のみを予め接着
し、その後で残りの板を接着することを特徴とするイン
クジェットヘッドの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22501197A JPH1158749A (ja) | 1997-08-21 | 1997-08-21 | インクジェットヘッドの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22501197A JPH1158749A (ja) | 1997-08-21 | 1997-08-21 | インクジェットヘッドの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1158749A true JPH1158749A (ja) | 1999-03-02 |
Family
ID=16822685
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22501197A Pending JPH1158749A (ja) | 1997-08-21 | 1997-08-21 | インクジェットヘッドの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1158749A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6457222B1 (en) | 1999-05-28 | 2002-10-01 | Hitachi Koki Co., Ltd. | Method of manufacturing ink jet print head |
| US9257324B2 (en) | 2011-12-06 | 2016-02-09 | Globalfoundries Inc. | Forming structures on resistive substrates |
-
1997
- 1997-08-21 JP JP22501197A patent/JPH1158749A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6457222B1 (en) | 1999-05-28 | 2002-10-01 | Hitachi Koki Co., Ltd. | Method of manufacturing ink jet print head |
| US9257324B2 (en) | 2011-12-06 | 2016-02-09 | Globalfoundries Inc. | Forming structures on resistive substrates |
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Legal Events
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| A02 | Decision of refusal |
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