JPH05286142A

JPH05286142A - インクジェットヘッド及びその製造方法

Info

Publication number: JPH05286142A
Application number: JP9313492A
Authority: JP
Inventors: Noboru Takada; 高田　　昇; Michio Shimura; 美千男志村
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-04-13
Filing date: 1992-04-13
Publication date: 1993-11-02

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、インクジェット型プリンタに用い
られるマルチノズルインクジェットヘッド及びその製造
方法に関し、各々の圧力室が、隣接する圧力発生手段の
影響を受けることなく、安定した噴射条件にてノズルか
らインクの噴射を行い、高品位の記録が可能なインクジ
ェットヘッドを、少ない工数にて提供することを目的と
する。【構成】本発明によるインクジェットヘッドは、表層
板１０と裏層板２０の２枚重ねの構造を持ち、該裏層板
２０の表面であって、圧力発生手段７０配置面における
各圧力室４０に対応する位置の周囲に溝２５を形成した
後、該裏層板２０上に、シート状の圧電素子７０ａを、
ヘッド上のすべての圧力室４０を覆うように全面に形成
し、該シート状の圧電素子７０ａを該溝２５に沿って切
断したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット型プリ
ンタに用いられるマルチノズルインクジェットヘッド及
びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧電素子を用い、その変位によって圧力
室内のインクを選択的に噴射して、記録媒体に記録を行
うドロップ・オン・デマンド型インクジェット記録装置
に使用されるマルチノズルインクジェットヘッドは、近
年になって小型化が進み、精巧なものが提案されるよう
になってきた。

【０００３】例えば、特開平２−１８７３５２号にて提
案された図５及び図６に示すマルチノズルインクジェッ
トヘッドがある。図５は当該マルチノズルインクジェッ
トヘッドの側面図、図６は図５におけるＡ−Ａ断面の主
要部を示す。図５において、１０１は該インクジェット
ヘッド、１０２はノズル、１０３はインク供給口、１０
４はインク供給路、１０５は圧力室、１０６はノズル１
０２へのインク流路、１０７は圧電素子を示す。

【０００４】また、図６において、１１１は基板、１１
２は振動板、１１３はカットにより形成された溝を示
す。インクジェットヘッドの小型化に伴い、圧力室１０
５間の距離Ｋが狭くなったため、圧電素子１０７の駆動
が、隣接する圧力室１０５に影響を及ぼし、インク噴射
の安定性が損なわれるという問題が発生した。

【０００５】上記インクジェットヘッドは、上記の問題
を解決するために提案されたものである。即ち、上記イ
ンクジェットヘッドは、振動板１１２上にシート状の圧
電素子を接着した後、各圧力室１０５の境界部をダイヤ
モンドホイールによりカットして溝１１３を形成し、該
圧力室１０５間における振動板１１２の厚さがカット前
の１／２となるようにしたものである。

【０００６】該提案により、圧力室１０５間における振
動板１１２の厚さをカット前の１／２となるようにした
結果、圧電素子１０７が、隣接する該圧力室１０５へ与
える影響を１／８に減少させ、安定したインクの噴射を
可能とした。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の方法で
も、依然として解決すべき次のような課題がある。（１）また、上記インクジェットヘッドにおいて、各圧
力室１０５間の境界部分をカットして溝を形成する際、
該圧力室１０５間における振動板１１２の厚さを、すべ
て一定の値に統一するためには、極めて精度の高い高額
なカッターを必要とする。或いは、高度に熟練した作業
を必要とし、工数も大きい。

【０００８】（２）各圧力室１０５間の境界部に溝を形
成する際、溝の深さにばらつきが発生するため、該溝を
形成した箇所における振動板１１２の厚さがばらつく。
このばらつきが、ノズル間の噴射インクの飛翔条件に影
響を与えるため、高品位のインクジェット記録を得るこ
とが困難である。（３）従って、高品位のインクジェット記録を得るため
には、各ヘッドごとに各々の溝を形成した箇所における
振動板１１２の厚さが、少なくとも予め定められた規定
値以内の数値になっていることが必要である。即ち、ヘ
ッド完成後、溝を形成した箇所における振動板１１２の
厚さを確認するための検査が不可欠である。更に、ヘッ
ドが小型であればあるほど高精度な検査が必要となり、
検査工数が増大する。

【０００９】（４）上記のインクジェットヘッドにて高
品位の記録を得るためには、各圧力室１０５ごとに、圧
電素子１０７に印加する電圧値やパルス幅の調整が必須
となる。即ち、インクジェット記録装置の出荷時はもと
より、フィールド等においてもヘッドを交換するごとに
印加電圧値やパルス幅の調整作業が必要であり、調整工
数が増大する。

【００１０】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、各圧力室が、隣接する圧力発生手段の影響
を受けることなく、安定した噴射条件にてノズルからイ
ンクの噴射を行い、高品位の記録が可能なインクジェッ
トヘッドを、少ない工数にて提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によるインクジェ
ットヘッドは、図２に示すように、裏層板２０の表面上
において、各圧力室４０の周囲に、予め溝２５を形成し
たことを特徴とする。そして、図４に示すように、該溝
２５を有した裏層板２０に、複数の圧力室４０全体を覆
うような１枚のシート状の圧電素子７０ａを貼り付けた
後、該溝２５に沿って該シート状の圧電素子７０ａを切
断することにより、各圧力室４０に対応する圧力発生手
段７０を形成した。

【００１２】そして、該溝２５は、以下の条件を満たし
ていればよい。（Ａ）溝２５の深さは、少なくともシート状の圧電素子
７０ａ切断時の切り込み深さのばらつきが吸収できる深
さであること。（Ｂ）溝２５の深さのばらつきの精度が、隣接する圧力
室４０に与える影響を小さくできるために必要十分な数
値であること。

【００１３】尚、本発明におけるインクジェットヘッド
の構造は、１枚の構造であっても２枚重ね以上の構造で
あってもよい。

【００１４】

【作用】本発明によるインクジェットヘッドは、裏層板
２０の表面上において、各圧力室４０に対応する位置の
周囲に、予め前記のような溝２５を形成しておくことに
より、上記課題を解決できるとともに以下の効果が得ら
れる。（イ）シート状の圧電素子７０ａを切断する際、刃の切
り込み深さに対して特別な精度が不要となる。

【００１５】従って、特別に精度の高いカッターや、高
度に熟練した作業が不要となり、工数が軽減できる。（ロ）溝２５を形成した部分における裏層板２０の厚さ
のばらつきの精度として、該裏層板２０の製作時の精度
が確保できる。例えば、エッチング等で溝を設けた場
合、該溝２５の深さのばらつきが±２μｍ以下の精度に
抑えることができる。

【００１６】従って、隣接する圧力発生手段７０に起因
する、ノズル間における噴射インクの飛翔速度等のばら
つきも狭い範囲に抑えることができ、高品位のインクジ
ェット記録を得ることができる。（ハ）各々の溝の深さの検査が簡略化できる。（ニ）更に、各々の圧力発生手段７０に印加する電圧値
やパルス幅の調整も不要となる。

【００１７】即ち、インクジェット記録装置の出荷時は
もとより、フィールド等においてヘッドを交換するごと
に行う、各々の圧力発生手段７０に印加する電圧値やパ
ルス幅の調整作業が不要となる。

【００１８】

【実施例】本発明によるインクジェットヘッドの実施例
を図１から図４に示す。図２は、本発明によるインクジ
ェットヘッドを、図３におけるＢ−Ｂ断面にて切断し、
主要部を拡大した概念図である。図２に示すように、本
実施例の場合、ヘッド本体は表層板１０と裏層板２０に
て構成され、複数のノズル３０はエッチングにより表層
板１０を貫通して設けられている。また、複数の圧力室
４０と該圧力室４０にインクを供給する共通インク室５
０（図３及び図４に図示）は、裏層板２０をエッチング
することにより形成されている。更に、該裏層板２０に
おいて、上記圧力室４０及び共通インク室５０等を形成
した面と反対側の面で、各圧力室４０の周囲に対応する
位置には溝２５が、エッチングにより形成されている。

【００１９】複数の圧力発生手段７０は、シート状の圧
電素子７０ａを裏層板２０側に接着した後、溝２５に沿
って切断することにより形成する。切断には、ダイシン
グソー（ディスコ製：ＤＡＤ−２Ｈ／６Ｔ）を使用し
た。図３は、本実施例によるインクジェットヘッドを表
層板１０側から見た図である。図３に示すように、表層
板１０側には複数のノズル３０が形成されている。本実
施例では、ヘッドサイズとして縦８ｍｍ、横２０ｍｍ及
び厚さ０．３５ｍｍ（表層板：０．２ｍｍ、裏層板：
０．１５ｍｍ）の小型化を実現した。

【００２０】図４は、本実施例によるインクジェットヘ
ッドを裏層板２０側から見た図である。図４に示すよう
に、裏層板２０の表面にシート状の圧電素子７０ａを接
着した後、該シート状の圧電素子７０ａを、溝２５に沿
って縦横に切断し、複数の圧力発生手段７０を形成し
た。上記のように、本発明によるインクジェットヘッド
では、ヘッド１枚分の全圧力発生手段７０を、少ない工
数で、正確な位置に形成することができた。本実施例で
は、シート状の圧電素子７０ａを溝２５に沿って縦横に
切断して圧力発生手段７０を形成した結果、該圧力発生
手段７０の位置ずれの精度は、約±５μｍという高精度
を実現した。

【００２１】更に、エッチングにて溝２５を形成するこ
とにより、該溝２５の深さの精度を±２μｍ以下に抑え
ることができた。即ち、圧力室４０と圧力室４０の境界
部における裏層板２０の厚さの精度も±２μｍ以下とな
り、隣接する圧力発生手段７０からの影響のばらつきを
無視することが可能となった。その結果、個々のノズル
から噴射されるインク粒子の量や噴射速度が安定し、高
品位の記録が行えるインクジェットヘッドが得られた。

【００２２】ちなみに、本実施例のインクジェットヘッ
ドにおいて、溝２５を形成せずにシート状の圧電素子７
０ａを裏層板２０側に接着し、上記のダイシングソーを
使用して、上記の切断作業の実験を行ったが、該ダイシ
ングソーの刃のセッティング精度や、切断処理ごとの刃
の磨耗により、切り込み深さは±１０μｍ以上のばらつ
きがあることを確認した。更に、そのインクジェットヘ
ッドを使用して記録実験を行ったが、ノズル間における
インク粒子の飛翔速度等がばらつき、記録紙上のドット
の位置精度の低下、或いは、ドット径のばらつきが発生
し、溝２５を形成して製作した本発明によるインクジェ
ットヘッドによる記録結果と比べて、記録品位の低下が
認められた。

【００２３】次に、本発明によるインクジェットヘッド
の製造手順について説明する。図１ａ〜図１ｇは、本発
明によるインクジェットヘッドの製造手順を図示したも
ので、各々以下に説明する製造手順（ａ）〜（ｇ）に対
応している。（ａ）表層板１０の作成。表層板１０は感光性ガラス（ホーヤ株式会社製：ＰＥＧ
３）を使用してエッチングにより複数のノズルを形成す
る。表層板１０の板厚は２００μｍ、各ノズル径は５０
μｍとした。

【００２４】尚、表層板１０は電鋳により製作してもよ
い。（ｂ）裏層板２０の作成。裏層板２０も、表層板１０と同様の感光性ガラスにエッ
チングを行って、上記各ノズルに対応する位置に圧力室
４０を、更に該圧力室４０に連通する共通インク室５０
等のインク流路を形成する。裏層板２０の板厚は１５０
μｍ、エッチング深さは５０μｍとした。

【００２５】更に、本裏層板２０において、上記圧力室
４０及び共通インク室５０等を形成した面と反対側の面
に、各圧力室４０の周囲に溝２５をエッチングにより形
成する。エッチング深さは３０μｍとした。（ｃ）表層板１０と裏層板２０の接着。表層板１０と裏層板２０を、嫌気性接着剤（日本ロック
タイト株式会社製：ＬＩ２１０）により接着する。

【００２６】（ｄ）電極８０の形成。裏層板２０の表面に銀ペースト（徳力化学研究所製：シ
ルベストＰＳ７０７）を塗布し、１６０℃の温度で１時
間の焼き付けにより電極８０を形成する。尚、裏層板２
０の材料としてステンレススチール（ＳＵＳ４３０）等
の導電体を使用した場合、本電極８０を形成する必要は
ない。

【００２７】（ｅ）シート状の圧電素子７０ａの接着。電極８０上にシート状の圧電素子７０ａ（トーキン株式
会社製：外形＝６×１５×０．１ｍｍ）をエポキシ接着
剤（チバガイギー製：ＡＷ１０６，ＨＶ９５３Ｕ）にて
接着し、硬化させる。環境温度は８０℃、所要時間は３
時間が最適である。

【００２８】（ｆ）圧力発生手段７０の形成。上記シート状の圧電素子７０ａを、ダイシングソー（デ
ィスコ製：ＤＡＤ−２Ｈ／６Ｔ）により、溝２５に沿っ
て切断する。本実施例では、厚さ３０μｍの刃を用いて
切断した。本作業が終了すると、図４に示すようにシー
ト状の圧電素子７０ａを切断した残留部である圧電素子
７０ｂが残るが、切断により、圧力発生手段７０から完
全に分離されているので、該圧力発生手段７０に何ら影
響を及ぼすことはない。従って、残留した該圧電素子７
０ｂは取り除いても取り除かなくてもよい。本実施例で
は、工数削減の意味から、該圧電素子７０ｂは取り除か
なかった。

【００２９】尚、本実施例の図２及び図４では、切断後
における圧力発生手段７０と圧力室４０との位置関係を
理解し易くするため、故意に切断後の溝幅を大きく描い
ている。（ｇ）リード線８５ａの取り付け。フレキシブルプリント板８５をヘッドに取り付け、該フ
レキシブルプリント板８５からのリード線８５ａをワイ
アボンディングにより各圧力発生手段７０に接続する。

【００３０】尚、上記工程順序は一例を示したもので、
例えば（ｃ）の接着作業を最後に行う等、作業の都合や
効率を考慮して適宜手順や順序を入れ換えてもよい。

【００３１】

【発明の効果】本発明によるインクジェットヘッドは、
裏層板２０の表面上において、各圧力室４０に対応する
位置の周囲に、予め溝２５を形成しておき、シート状の
圧電素子７０ａを貼り付けた後、該溝２５に沿って切り
出す方法にて圧力発生手段７０を形成することにより、
以下の効果を得ることができる。

【００３２】（１）シート状の圧電素子７０ａを切断す
る際、切り込み深さに対する特別な精度が不要となるた
め、特に精度の高いカッターや、高度に熟練した作業が
不要となり、工数が軽減できる。（２）エッチング等で溝２５を形成した場合、該溝２５
の深さのばらつきを±２μｍ以下の精度に抑えることが
できるので、ノズルごとのインクの飛翔条件が安定し、
高品位のインクジェット記録を得ることができる。

【００３３】（３）各々の溝の深さの検査が簡略化でき
る。（４）インクジェット記録装置の出荷時はもとより、フ
ィールド等においてヘッドを交換するごとに行う、各々
の圧力発生手段７０に印加する電圧値やパルス幅の調整
作業が不要となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるインクジェットヘッドの製造手順

【図２】本発明によるインクジェットヘッドの断面図
（図３のＢ−Ｂ断面の主要部）

【図３】本発明によるインクジェットヘッドを表層板側
から見た図

【図４】本発明によるインクジェットヘッドを裏層板側
から見た図

【図５】従来のインクジェットヘッドの側面図

【図６】従来のインクジェットヘッドの断面図（図５の
Ａ−Ａ断面の主要部）

【符号の説明】

１０表層板２０裏層板２５裏層板上に設けた溝３０ノズル４０圧力室７０圧力発生手段７０ａシート状の圧電素子７０ｂ切断後残った圧電素子８５フレキシブルプリント板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インクが噴射される複数のノズル（３
０）と、該各ノズル（３０）と連通した複数の圧力室
（４０）と、該各圧力室（４０）の一部を形成する基板
（１０，２０）と、該基板（１０，２０）の表面に配置
され、該各圧力室（４０）に圧力を加える圧力発生手段
（７０）とを有するマルチノズルインクジェットヘッド
において、該基板（１０，２０）の表面であって、該圧力発生手段
（７０）配置面における該各圧力室（４０）に対応する
位置の周囲に溝（２５）を形成した後、該基板（１０，
２０）上に、素材（７１）を、該複数の圧力室（４０）
を覆うように全面に形成し、該素材（７１）を該溝（２
５）に沿って切断したことを特徴とするマルチノズルイ
ンクジェットヘッドの製造方法。
【請求項２】インクが噴射される複数のノズル（３
０）と、該各ノズル（３０）と連通した複数の圧力室
（４０）と、該各圧力室（４０）の一部を形成する基板
（１０，２０）と、該基板（１０，２０）の表面に配置
され、該各圧力室（４０）に圧力を加える圧力発生手段
（７０）とを有するマルチノズルインクジェットヘッド
において、該基板（１０，２０）の表面であって、該圧力発生手段
（７０）配置面における該各圧力室（４０）に対応する
位置の周囲に溝（２５）を形成した後、該基板（１０，
２０）上に、シート状の圧電素子（７０ａ）を、該複数
の圧力室（４０）を覆うように全面に形成し、該シート
状の圧電素子（７０ａ）を該溝（２５）に沿って切断し
たことを特徴とするマルチノズルインクジェットヘッド
の製造方法。
【請求項３】インクが噴射される複数のノズル（３
０）と、該各ノズル（３０）と連通した複数の圧力室
（４０）と、該各圧力室（４０）の一部を形成する基板
（１０，２０）と、該基板（１０，２０）の表面に配置
され、該各圧力室（４０）に圧力を加える圧力発生手段
（７０）とを有するマルチノズルインクジェットヘッド
において、該基板（１０，２０）の表面であって、該圧力発生手段
（７０）配置面における該各圧力室（４０）に対応する
位置の周囲に溝（２５）を形成した後、該基板（１０，
２０）上に、シート状の圧電素子（７０ａ）を、該複数
の圧力室（４０）を覆うように全面に形成し、該シート
状の圧電素子（７０ａ）を該溝（２５）に沿って切断し
たことを特徴とするマルチノズルインクジェットヘッ
ド。