JPH05169657A - インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 供給口寸法が精度良く正確にかつ歩留り良く
微細加工され、供給口寸法のばらつきによる飛翔特性の
ばらつきが抑えられ、ノズル間で飛翔特性の揃ったイン
クジェットを提供する。さらに、微細な流路を少ない工
程で、しかもローコストで形成でき、大量生産に適した
ヘッド生産を可能とする。 【構成】 インク滴の吐出口を有するノズル形成部材１
１と、ノズル１２の各々と連通した複数の圧力室１８を
形成する壁部材１６と、圧力室１８内にインクを供給す
るための複数の供給口１５を有する供給口形成部材１４
と、圧力室１８の各々に配設された複数の圧力発生素子
２０とを有し、壁部材１６は感光性樹脂の硬化層であ
り、しかも供給口形成部材１４の供給口１５はレーザー
光の照射により形成されることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインク滴を飛翔させ記録
紙等の媒体上にインク像を形成するプリンタ等の装置に
用いられるインクジェットヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットヘッドは一般に、インク
滴の吐出ノズル、ノズルと連通した圧力室、圧力室にイ
ンク吐出エネルギーを与える圧力発生素子を備えてい
る。

【０００３】従来、この様なインクジェットヘッドを形
成する方法としては、耐インク性のあるプラスチック樹
脂の成形により溝を形成して、蓋板と接合しインク流路
を形成する方法が知られている。

【０００４】また、インク流路の従来の別の形成方法と
して、特公平２−４２６６９号にみられるように感光性
樹脂の硬化膜を用いて流路形成用の溝を形成した後、蓋
板と接着或は圧着してインク流路を形成している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなインクジェットヘッドのインク供給口の寸法は、ノ
ズルと同様にインク滴の飛翔特性を左右する重要な因子
であり、供給口とノズルの流路インピーダンス比、及び
流路インピーダンスの大きさで、インク滴速度、インク
滴重量、インク滴吐出応答周波数といった飛翔特性が大
きく影響を受ける。このため、供給口の寸法精度が厳し
く要求される。特に、マルチノズル化すればするほど歩
留り向上のために、供給口の寸法精度は厳しく管理され
ねばならない。また印字速度が増すことによっても、高
印字品位のためにはインク滴速度のばらつきが少ないこ
とが要求される結果、厳しい供給口の寸法精度管理が必
要となる。このように、ヘッドの製造においてこの供給
口寸法の高精度な管理が問題となっていた。

【０００６】また、加えて従来のインク流路形成方法の
内、プラスチックの樹脂成形による方法では、樹脂成形
型への樹脂の充填性が悪く、高密度の流路形成が困難で
あるということが、高密度インクジェットヘッドの作成
の問題となっていた。

【０００７】そこで本発明はこのような問題を解決すべ
くなされたもので、その目的とするところは、ヘッド製
造において、高密度の圧力室を構成するための壁部材の
形成が可能であって、しかも供給口寸法が精度良く正確
にかつ歩留り良く微細加工され、しかも高速印字の際、
大きさ、形状の揃ったドットが形成されることにより高
い印字品質が可能なインクジェットヘッドを提供するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
ヘッドは、インク滴の吐出口を有するノズル形成部材
と、前記ノズルの各々と連通した複数の圧力室を形成す
る壁部材と、前記圧力室内にインクを供給するための複
数の供給口を有する供給口形成部材と、前記圧力室の各
々に配設された複数の圧力発生素子とを有し、前記壁部
材は感光性樹脂の硬化層であり、しかも前記供給口形成
部材の供給口はレーザー光の照射により形成されること
を特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明の上記構成によれば、圧力室を構成する
ための壁部材は光リソグラフィ技術により高密度に形成
されるため、高密度インクジェットヘッドの製造が可能
となる。加えて、供給口形成部材の供給口はレーザー光
の照射により形成されるために、供給口寸法が精度良く
正確にかつ歩留り良く微細加工される。これにより、供
給口寸法のばらつきによる飛翔特性のばらつきが抑えら
れ、ノズル間で飛翔特性の揃ったインクジェットが実現
できる。

【００１０】

【実施例】以下本発明の詳細を具体例により図面を参照
して説明する。

【００１１】図１は、本発明におけるインクジェットヘ
ッドの断面図を示したものであり、図をもとに構造を説
明する。図１において、複数のノズル１２が紙面と垂直
方向に列設されたノズル形成部材であるノズル板１１
と、インク流路を形成する壁部材１３と、複数の供給口
１５を有する供給口形成部材である供給口板１４と、複
数の圧力室１８を形成する壁部材１６と、圧力室１８を
閉空間にするための蓋部材１７はサンドイッチ状に積層
されている。圧力発生素子である積層圧電素子２０と前
記蓋部材１７は突起部材１９を介して接合配置されてい
る。積層圧電素子２０は、充分な剛性のある固定板（図
示されていない）に機械的に固定されており、積層圧電
素子２０で発生した機械的エネルギーは突起部材１９、
蓋部材１７を介して圧力室１８内のインクへ伝えられ
る。尚、積層圧電素子２０はジルコン酸チタン酸鉛系圧
電セラミックスからなる圧電体２３を多層化した構造で
ある。各層の間には、Ａｇなどを主体としたペーストを
印刷する形で、内部電極２１が形成され、積層圧電素子
２０の側面で外部電極２２と接続される。

【００１２】次に本実施例のインクジェットヘッドのイ
ンク流路の形成方法について説明する。図２乃至図５
は、本実施例のインクジェットヘッドのインク流路の形
成方法を説明する図であり、図２はノズル板１１に壁材
部１３を形成する過程を説明する図、図３は蓋部材１７
に壁材部１６を形成する過程を説明する図、図４はイン
ク供給口板１４にインク供給口１５を形成する過程を説
明する図、図５は各流路形成部品を一体化する組立過程
を説明する図である。

【００１３】まず複数のノズル１２が配設された、金
属、ガラス、プラスチック等の材質からなるノズル板１
１のノズル入口面上に、壁部材１３を形成する為のドラ
イフィルムフォトレジスト（膜厚、約２０〜８０μ）を
ラミネートする。その後所定のパターンのマスクの上部
から光を照射し露光する。露光された領域では、ドライ
フィルムフォトレジストは重合反応を起こして硬化し溶
剤不溶性になる。露光されなかった領域のフォトレジス
トは硬化せず溶剤可溶性のままで残る。この後、トリク
ロロエタンなどの揮発性溶剤中に前記ドライフィルムフ
ォトレジストを浸漬し、未硬化のフォトレジストを溶剤
除去し、図２に示すように所望の形状の壁部材１３を形
成する。

【００１４】同様に図３に示すように、金属、プラスチ
ック等からなる蓋部材１７にドライフィルムフォトレジ
ストをラミネートし、上記の露光、溶剤除去の過程を繰
り返し圧力室１８を構成する壁部材１６を形成する。

【００１５】供給口板１４は、金属、ガラス或はプラス
チック等の薄板にエキシマレーザー光を代表とする既知
のレーザー光の照射加工法により、図４に示すような複
数の供給口１５が形成される。

【００１６】図２、図３、図４に示される各流路形成部
品を一体化するには、図５において、まず壁部材１３、
１６を形成したときと同様の過程で、供給口板１４の両
面にドライフィルムフォトレジストをラミネートしてい
き、片面ずつ露光、溶剤除去を繰り返し、接合層３１、
３２を形成する。この際、片側の接合層を露光する為の
露光光線によって、逆側の接合層が露光されることのな
いように、供給口板１４の材質は露光光線の吸収率が良
好であることが要求される。本実施例では供給口板１４
は、紫外線吸収率の良好なポリエーテルイミドフィルム
で構成される。このようにして形成された接合層３１、
３２付きの供給口板１４を挟み込む形で、前記流路形成
部品を上下から、既存の位置合わせ手段を用いて積層す
る。この後、１３０℃〜１７０℃で３０分〜９０分程度
加熱してドライフィルムを熱重合させて、ドライフィル
ム層間を融着させる。このような加熱は、ドライフィル
ムの耐インク性、壁の剛性を向上させる目的も兼ねてい
る。

【００１７】本実施例では各流路形成部品を一体化する
方法として、ドライフィルムフォトレジストを用いた
が、エポキシ系接着剤を薄く（例えば、厚さ３μ以下）
コーティングして接合してもよい。

【００１８】前述のようにして各流路形成部品を一体化
したあと、突起部材１９を電鋳によって蓋部材１７と同
一部品で形成し、突起部材１９と積層圧電素子２０の先
端とをエポキシ系接着剤で接合することにより図１に示
す構造のヘッドが製造できる。

【００１９】次に動作について説明する。図１は待機状
態を示す図、図６は積層圧電素子２０の充電状態を示す
図、図７は積層圧電素子２０の放電状態を示す図であ
る。図１の待機状態では、積層圧電素子２０は放電状態
にある。図６において、選択的印字信号によりスイッチ
ング素子４１が動作して、積層圧電素子２０に電圧が印
加されると、圧電効果により圧電体２３が収縮し、積層
圧電素子２０は矢印６０の方向に変形変位する。その
後、図７において、積層圧電素子２０の電荷を放電する
ようにスイッチング素子４１を動作させると、積層圧電
素子２０は元の位置へ戻るべく矢印６１の方向へ変位し
ようとする。これにより、圧力室１８内のインクは蓋部
材１７で発生した圧力により、ノズル１２から噴出す
る。

【００２０】図８は本発明の他の実施例によるインクジ
ェットヘッドの断面図を示したものである。７７は基板
であり、ガラス、セラミック、または被覆金属等の不活
性複合材料で構成される。基板７７上には複数の発熱素
子７９が列設されており、更に耐インク性、電気絶縁性
を付与するために、ガラス等の無機絶縁材料の薄膜８０
が被覆される。その上には、複数のインク室７８を形成
するための壁部材７６、複数の供給口７５を有する供給
口板７４、インク流路を形成する壁部材７３、複数のノ
ズル７２を有するノズル板７１が積層された構造となっ
ている。本実施例においても、前述の実施例と同様の製
造方法で、インクジェットヘッドのインク流路を形成す
ることが可能である。

【００２１】

【発明の効果】以上述べたように本発明の上記構成によ
れば、供給口形成部材の供給口はレーザー光の照射によ
り形成されるために、供給口寸法が精度良く正確にかつ
歩留り良く微細加工される。これにより、供給口寸法の
ばらつきによる飛翔特性のばらつきが抑えられ、ノズル
間で飛翔特性の揃ったインクジェットが実現できる。

【００２２】また本発明によると、圧力室を形成する壁
部材が感光性樹脂の硬化層から構成され、光リソグラフ
ィ技術による工程が多いため、高密度で微細な流路を少
ない工程で、しかもローコストで形成でき、大量生産に
適したヘッド生産が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるインクジェットヘッドの実施例
を示す断面図。

【図２】図１におけるヘッド流路の製造工程を説明する
為の斜視図。

【図３】図１におけるヘッド流路の製造工程を説明する
為の斜視図。

【図４】供給口形成部材の製造工程を説明する為の断面
図。

【図５】図１におけるヘッド流路形成部品の組立製造工
程を説明する為の斜視図。

【図６】図１におけるインクジェットヘッドの動作を説
明する為の断面図。

【図７】図１におけるインクジェットヘッドの動作を説
明する為の断面図。

【図８】本発明における他の実施例によるインクジェッ
トヘッドの断面図。

【符号の説明】

１１ ・・・・ ノズル板 １２ ・・・・ ノズル １４ ・・・・ 供給口板 １５ ・・・・ 供給口 １８ ・・・・ 圧力室 １９ ・・・・ 突起部材 ２０ ・・・・ 積層圧電素子 ２３ ・・・・ 圧電体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インク滴の吐出口を有するノズル形成部
   材と、 前記ノズルの各々と連通した複数の圧力室を形成する壁
   部材と、 前記圧力室内にインクを供給するための複数の供給口を
   有する供給口形成部材と、 前記圧力室の各々に配設された複数の圧力発生素子とを
   有し、 前記壁部材は感光性樹脂の硬化層であり、しかも前記供
   給口形成部材の供給口はレーザー光の照射により形成さ
   れることを特徴とするインクジェットヘッド。