JPH0664163A - インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 複数のノズル開口部１１と、ノズル開口部１
１に対応するインク室２１と、インク室２１に対応する
ＰＩ圧力板３１と、ＰＩ圧力板３１に連接された圧力発
生器４０と、圧力発生装置４０とインク室２１を隔離す
るＰＩフィルム３０からなるインクジェットヘッドにお
いて、ＰＩ圧力板３１とＰＩフィルム３０とが一体であ
り、かつ、樹脂により構成されているインクジェットヘ
ッド。 【効果】 ＰＩフィルム３０が樹脂からなるため、剛性
が低く圧力発生器４０の変位を妨げる反力が低く押えら
れ、吐出効率が良い。かつ、高密度化が可能である。ま
た、ＰＩ圧力板３１とＰＩフィルム３０が一体であるた
め、耐久信頼性に優れたインクジェットヘッドが得られ
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、
紙等に印字記録を行なうインクジェットヘッドに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術の一例の断面斜視図を図４に
示す。図４において、ノズル形成部材１０には、複数の
ノズル開口部１１が形成されている。ノズル形成部材１
０には、圧力室形成部材２０が連接する。圧力室形成部
材２０には、Ｎｉフィルム３０１が連接する。Ｎｉフィ
ルム３０１には、厚肉部があり、これがＮｉ圧力板３１
１である。Ｎｉ圧力板３１１には、圧力発生器４０が、
接着剤７０により接合されている。ノズル形成部材１０
と、圧力室形成部材２０と、Ｎｉフィルム３０１に囲ま
れた範囲がインク室２１であり、インクが満たされてい
る。

【０００３】Ｎｉフィルム３０１は、Ｎｉの電鋳により
製造された箔である。また、Ｎｉ圧力板３１１は、Ｎｉ
フィルム３０１上にパターニングして、電鋳工程を繰り
返すことで製造されている。即ち、Ｎｉフィルム３０１
とＮｉ圧力板３１１はＮｉ電鋳により、一体構成で製造
されている。

【０００４】Ｎｉの電鋳により製造されるＮｉフィルム
３０１の厚みは、３μである。これは、電鋳法において
欠陥無く成膜される最低の厚みである。

【０００５】図５に従来の他の技術を示す。図５におい
て、ＰＩフィルム３０２とＳＵＳ圧力板３１２を除く他
の部材については、図４と全く同じである。

【０００６】ＰＩフィルム３０２は５μ厚みのポリイミ
ド樹脂である。ＳＵＳ圧力板３１２の材質はステンレス
である。ＳＵＳ圧力板３１２は、ＰＩフィルム３０２上
にステンレス箔を積層したのち、ステンレス箔に対し、
感光性レジストでパターニングして、エッチングとを行
うことで製造されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の従来技
術のうち、Ｎｉ電鋳で製造する場合、圧力発生器４０へ
かかるＮｉフィルム３０１の反力が大きくなる、と言う
問題点を有する。

【０００８】前述の従来技術の場合、圧力発生器４０は
縦型圧電素子を使用している。駆動回路からの信号によ
り圧力発生器４０に電圧が解除されると、圧力発生器４
０は、Ｎｉ圧力板３１１と、Ｎｉフィルム３０１を変位
させる。

【０００９】Ｎｉフィルム３０１の剛性が高いことは即
ち、圧力発生器４０の変位を妨害する反力が高いことに
なる。従って、圧力発生器４０により生じるインク室２
１の体積変化が小さくなる。このため、インク吐出効率
が悪い。金属箔のように剛性の高いＮｉフィルム３０１
においては、それだけ圧力発生器４０の発生力を吸収し
効率が悪くなる。

【００１０】次に、他の従来技術である、ＰＩフィルム
３０２にステンレス箔のＳＵＳ圧力板３１２を積層する
ものは、上述の反力の問題は解消できる。

【００１１】しかしながら、ＰＩフィルム３０２とＳＵ
Ｓ圧力板３１２の接合が困難である。ラミネート、接着
など周知の接合技術では、十分な接合信頼性が得られ
ず、使用中に剥離し、ために圧力発生器４０の力を伝え
られずインク吐出が出来なくなる、という問題がある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
ヘッドでは、フィルムと圧力発生板を樹脂で一体の構造
とすることを特徴とする。

【００１３】

【実施例】

（実施例１）図１に本発明の一実施例の主要断面図を示
す。

【００１４】図１において、ノズル形成部材１０には、
複数のノズル開口部１１が形成されている。ノズル形成
部材１０には、圧力室形成部材２０が連接する。圧力室
形成部材２０には、ＰＩフィルム３０が連接する。ＰＩ
フィルム３０には、厚肉部があり、これがＰＩ圧力板３
１である。ＰＩ圧力板３１には、圧力発生器４０が、接
着剤７０により接合されている。

【００１５】ノズル形成部材１０と、圧力室形成部材２
０と、ＰＩフィルム３０と、ＰＩ圧力板３１に囲まれた
範囲がインク室２１であり、インクが満たされている。
インクは、共通流路２２から、供給口２３を通じてイン
ク室２１に供給される。

【００１６】本実施例においては、圧力発生器４０とし
て、縦型の積層圧電素子を用いている。圧力発生器４０
は、駆動電圧により変位する活性部４１と、変位しない
不活性部４２に区分される。圧力発生器４０の不活性部
４２は、固定基板５０上の電極５１に接合されている。

【００１７】また、圧力発生器４０の固定基板に接合し
ない面には、共通電極５２が半田付けされている。電極
５１と、共通電極５２は、フレキシブルプリント基板６
０により、駆動回路に接続する。

【００１８】動作について説明する。待機状態にある圧
力発生器４０は、駆動回路により電圧を印加されてい
る。これにより、活性部４１が自然長よりも縮んでい
る。吐出命令即ち電圧解除により、圧力発生器４０は自
然長へ復帰する。この変位により、ＰＩ圧力板３１がノ
ズル形成部材１０に向かい押し出される。インク室２１
内のインクは、ＰＩ圧力板３１の変位により圧力が高め
られ、ノズル開口部１１よりインク滴として吐出され
る。

【００１９】インク滴吐出後に圧力発生器４０には電圧
が印加され、再び待機状態に戻る。そして、吐出したイ
ンク滴量にあたるインクが、供給口２３より補充され
る。

【００２０】本実施例において、ＰＩフィルム３０とＰ
Ｉ圧力板３１は、ポリイミド樹脂により一体で構成され
ている。従来例で取り上げた、Ｎｉフィルム３０１に比
べ、剛性が低いため、発生する反力が低くなる。

【００２１】しかしながら、本実施例のＰＩフィルム３
０とＰＩ圧力板３１の製造は、従前の樹脂成形方法即
ち、機械的加工、射出成形、エッチングなどで行うこと
が困難であった。それは、ＰＩフィルム３０の厚みの狙
い値が、５μ以下であるためである。

【００２２】そこで本実施例において、採用した製造方
法は、キャスティングである。図２にその概念図を示
す。

【００２３】図２において、マスター１３０は、ステン
レス板である。マスター１３０上には、ＰＩ圧力板３１
に対応した位置に溝１３１がほられている。この溝１３
１は、通常のハーフエッチング技術により形成した。

【００２４】加熱溶融した樹脂を、マスター１３０上に
供給したのち、ホットプレス１３２により加圧する。こ
のとき、ホットプレス１３２と、マスター１３０の間隔
がＰＩフィルム３０となる。冷却後、マスター１３０か
ら剥離し、焼成する。

【００２５】このような工程によりＰＩフィルム３０の
厚みは、狙いとした５μ以下を実現できた。これを用い
たインクジェットヘッドは、従来のＮｉフィルム３０１
を用いて構成したインクジェットヘッドに比べ、吐出イ
ンク滴量が３０％増加した。これは、ＰＩフィルム３０
の剛性が低いため、圧力発生器４０の変位を妨げる反力
が減少したためである。

【００２６】（実施例２）本発明を用いた、他の実施例
について図３に基づき説明する。インクジェットヘッド
としての構成は、前記実施例１と同様であるが、印字密
度を上げることを目的としている。

【００２７】印字密度を上げるためには、ＰＩ圧力板３
１のピッチを縮めることが必要である。実施例１で述べ
た製造方法は、マスター１３０をステンレス板に対しエ
ッチングにより製造している。本実施例のマスター２３
０を図３に示す。図３のマスター２３０は、ステンレス
板に放電加工を施して製造している。

【００２８】ステンレス板に対するエッチング加工は、
溝深さ対溝幅の比率が１対１であり、ＰＩ圧力板３１を
高密度に、即ちピッチを狭く配置するためには、溝深さ
を浅くしなくてはならない。

【００２９】既に実施例１で述べた通り、ＰＩ圧力板３
１と、圧力発生器４０は接着剤７０により接合される。
このとき、ＰＩ圧力板３１の厚みが薄いと、接着剤７０
がＰＩフィルム３０の領域にはみだし、圧力発生器４０
への反力を高くする。

【００３０】マスター２３０はステンレス板に放電加工
により、溝２３１が加工されている。放電加工によれ
ば、溝深さ対溝幅の比率を自由に設定できる。従って、
接着剤のしみだしに対応できる厚みで、かつ高密度なＰ
Ｉ圧力板３１の配置が可能となる。

【００３１】本実施例では、ＰＩ圧力板３１のピッチが
１８０ドット／インチまで狭めることができた。これ
は、従来技術である、ＰＩフィルム３０２にステンレス
板をラミネートし、ステンレス板をエッチングしてＳＵ
Ｓ圧力板３１２を得る方法では実現できなかった。従来
技術では、ピッチを狭めるに従い、ＳＵＳ圧力板３１２
とＰＩフィルム３０２の接合面積が減少し、十分な接合
強度が得られなかったためである。

【００３２】本実施例では、ＰＩフィルム３０とＰＩ圧
力板３１は一体であり、接合強度になんら問題はないこ
とが、耐久試験により確認されている。

【００３３】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、圧力
発生器４０の変位を妨げる反力を減少できる。ことた
め、圧力発生器４０が発生する力を効率よく、インク室
２１の体積変化に結び付けることができる。従って、従
来に比べ、吐出するインク滴の重量を増すことが可能と
なった。

【００３４】また、ＰＩ圧力板３１とＰＩフィルム３０
が一体構造であるため、接合強度が向上し、ヘッドのイ
ンク吐出の寿命を長くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のインクジェットヘッドの主
要断面図。

【図２】本発明の実施例の、図１に示すＰＩフィルム３
０とＰＩ圧力板３１の製造方法の説明図。

【図３】本発明の他の実施例のＰＩフィルム３０とＰＩ
圧力板３１の製造方法の説明図。

【図４】従来のインクジェットヘッドの主要断面図。

【図５】従来の他のインクジェットヘッドの主要断面
図。

【符号の説明】

１０ ノズル形成部材 １１ ノズル開口部 ２０ 流路形成部材 ２１ インク室 ２２ 共通流路 ２３ 供給流路からインク室にインクを導く供給口 ３０ 本発明におけるＰＩフィルム ３１ 本発明におけるＰＩ圧力板 ４０ 縦型積層圧電素子で構成された、圧力発生器 ４１ 圧電素子の活性部 ４２ 圧電素子の不活性部 ５０ 固定基板 ５１ 固定基板上の電極 ５２ 共通電極 ６０ フレキシブルプリント基板 ７０ 接着剤 ８０ ケース １３０ ステンレス板にハーフエッチングして製造した
マスター １３１ ステンレス板にハーフエッチングにより形成し
た溝 １３２ ホットプレス ２３０ ステンレス板に放電加工して製造したマスター ２３１ ステンレス板に放電加工により形成した溝 ３０１ Ｎｉ電鋳のフィルム ３０２ ポリイミド樹脂のフィルム ３１１ Ｎｉ電鋳の圧力板 ３１２ ステンレス箔の圧力板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のノズル開口部と、ノズル開口部に
   対応するインク室と、インク室に対応する圧力板と、圧
   力板に連接された圧力発生装置と、圧力発生装置とイン
   ク室を隔離するフィルムからなるインクジェットヘッド
   において、前記圧力板と前記フィルムとが一体であり、
   かつ、樹脂により構成されていることを特徴とする、イ
   ンクジェットヘッド。