(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧室を形成するチャンバプレートと、該チャンバプレートと共に加圧室を形成し、かつ加圧室にインクを供給するリストリクタ流路をも形成するリストリクタプレートと、電気信号の印加により加圧室内に圧力変動を発生させる圧電素子と、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ダイアフラムプレートと、前記リストリクタにインクを供給する共通インク供給路を形成するプレートと、インク液滴を加圧室から噴射するためのオリフィス穴を有するオリフィスプレートによって構成された複数のノズルを有するオンデマンド型マルチノズルインクジェットヘッドの製造方法において、
前記チャンバープレートと前記オリフィスプレートとを接着する際に、前記チャンバプレート部の接着剤のはみ出し量をＬ１、前記オリフィスプレートのオリフィス穴の加圧室側の直径をｄ１、チャンバプレートの加圧室最短幅をＬ２として、ｄ１＋２×Ｌ１＜Ｌ２を満たし、
さらに、接着剤のはみ出し量Ｌ１が１０μｍ〜１００μｍを満たすように、前記チャンバプレートの片面に、接着材料を有機溶剤で希釈した希釈接着剤をスプレー塗りにて１回の塗り厚さを２μｍ〜５μｍとして４〜８回繰り返し、接着剤の厚さを１０μｍ〜４０μｍとなるように塗布して前記オリフィスプレートと前記チャンバプレートとを接着することを特徴とするオンデマンド型マルチノズルインクジェットヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインクジェットヘッドの性能向上、詳細にはノズルからの噴出インクの着地精度向上に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリントヘッドをステンレスプレート等の薄板を積層して形成することは以前から行われており、以前はニッケル接合が主流であったが、ニッケルの接合温度が７００℃から９００℃と高いため、ノズルの位置精度を確保することが困難であった。
【０００３】
また、接着剤を用いてプレートを積層する方法もあるが、接着剤がインクに侵される、接着技術が不完全である等、接着による方法にも問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図３、図４は従来の接着技術による接着不良例である。
【０００５】
図３は接着剤が十分に塗布されなかった、あるいは加圧力不十分によりプレート間にエアーポケット３３が発生したものである。加圧室内にエアーポケットができると、ノズルをパージしても加圧室内の残留エアを除去することが極めて難しくなる。
【０００６】
図４はオリフィスプレートとチャンバプレートとの間の接着剤がはみ出して、オリフィス穴にかかったものである。この状態でインク液滴を発生させるとインク液滴がオリフィス穴からゆがんで飛び出すため、印字ドットが割れたり着紙位置精度が極端に悪くなったりする。
【０００７】
本発明は、上記の問題を解決し接着剤による薄板の積層化を可能にするための方法を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を達成するために、本発明は、加圧室を形成するチャンバプレートと、該チャンバプレートと共に加圧室を形成し、かつ加圧室にインクを供給するリストリクタ流路をも形成するリストリクタプレートと、電気信号の印加により加圧室内に圧力変動を発生させる圧電素子と、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ダイアフラムプレートと、前記リストリクタにインクを供給する共通インク供給路を形成するプレートと、インク液滴を加圧室から噴射するためのオリフィス穴を有するオリフィスプレートによって構成された複数のノズルを有するオンデマンド型マルチノズルインクジェットヘッドにおいて、少なくともオリフィスプレートとチャンバプレートとを接着剤で接着し、以下の条件を満たすことにより達成される。ここで、オリフィスプレートの入口穴直径をｄ１、接着剤のはみ出し量をＬ１、チャンバプレートの加圧室最短幅をＬ２とする。
【０００９】
【数２】
0003674817.tif 000002
【００１０】
なお、前記オリフィスプレートはエレクトロフォーミングで成形し、オリフィス穴の外側開口部に対し、加圧室側の開口部をラッパ状に広く加工するか、あるいはプレス加工で成形し、オリフィス穴の外側開口部に対し、加圧室側の開口部をテーパ状に広く加工するとよい。  更に、オリフィスプレートとチャンバプレートの間の接着剤のはみ出し量は１０μｍ〜１００μｍに規制するとよい。そして、前記接着剤のはみ出し量を制御可能とするために、接着剤材料を有機溶剤で希釈し、その上で各々のプレートに塗布するようにするとよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明になるインクジェットヘッドの１個のノズルの断面図を図１に示す。
【００１２】
図において、１１はオリフィスプレート、１２は該オリフィスプレートに空けられたオリフィス穴、１３は加圧室１６を構成するチャンバプレート、１４はリストリクタ流路１７を構成するリストリクタプレート、１５はダイアフラムプレート、２０は圧電素子、２１は圧電素子２０の変位をダイアフラムプレート１５を介して加圧室１６に伝えるための弾性体、３１ａはオリフィスプレート１１とチャンバプレート１３との間に発生した接着層、３１ｂはチャンバプレートとリストリクタプレート１４との接着層、３１ｃはリストリクタプレートとダイアフラムプレート１５との接着層、３２は接着層３１ａからチャンバ室１６にはみ出した接着剤はみ出し部である。
【００１３】
ここで、オリフィス穴１２の加圧室１６側の開口部はラッパ状に開いており、その直径はｄ１となっており、一方、オリフィス穴１２の外側開口部の直径はｄ２であり、ｄ１＞ｄ２となっている。
【００１４】
オリフィスプレート１１をエレクトロフォーミング（電鋳）で製作する場合、オリフィス穴１２を製作するレジスト径が必要であり、その直径をｄ３とする。通常、レジスト部は製作時僅かに窪んだ形状となる。各室の大きさについて、加圧室１６の最短幅をＬ２、リストリクタ流路１７の最短幅をＬ３とする。加圧室１６の最短幅Ｌ２は、通常はリストリクタ流路１７の最短幅Ｌ３と同じか、やや小さめにしておく。また、接着剤のはみ出し部３２のオリフィスプレート１１に沿う方はみ出し量をＬ１とする。
【００１５】
図２はインクの流れを説明するためのインク流路斜視図である。
【００１６】
５１は共通インク通路を形成するインクマニホールド、１８は該インクマニホールドの前面にありダイアフラムプレート１５に形成され、インク異物を濾すためのフィルタである。なお、ノズルはフィルタ１８に接して複数個縦に配列されている。インクは、インクタンク（記載せず）から複数本配列されたインクマニホールド５１に分岐されている。インクマニホールド５１においても、フィルタ１８を通って個々のノズルに分岐されている。フィルタを通ったインクは、リストリクタ流路１７から加圧室１６、オリフィス穴１２を通って外部へと噴射される。ここで、インク液滴を各ノズルで夫々安定させるには、インク液滴速度が同じになるよう各ノズルの圧電素子２０の印加電圧を調整すればよい。しかし、インク液滴の曲がりによる着紙精度の低下については、製作時に不良を作り込まないようにするのが最良の方策である。
【００１７】
インク液滴がオリフィス穴１２から排出されるときに曲げられるのは、オリフィス穴１２のインク膜によるものと、オリフィス穴１２内部の穴形状不均一によるものとがある。このうち、オリフィス穴１２内部の不均一の原因には、オリフィス穴１２にこぶ等の欠陥が発生しているものと、接着作業の時に接着剤の流れ出しが発生したためによるものとがある。
【００１８】
接着剤の流れ出しを規制するためには、接着剤を有機溶剤（例えば、アセトン、メチルエチルケトン、エチルアルコール）等で希釈して、スプレー塗りで厚さを数ミクロンから数十ミクロンに塗る。そして、接着前に予備加熱をして流れ性を抑えてから貼り付けることが必要である。また、オリフィスプレート１１とチャンバプレート１３との貼付では、接着剤はチャンバプレート１３側にしか塗布しないようにするとよい。なぜなら、オリフィスプレート11に接着剤を塗布するためには、オリフィス穴12に接着剤が入り込まないようマスキングしなければならないうえ、オリフィスプレートに塗られる接着剤の量とチャンバプレートに塗られる接着量を、塗られる量のばらつきを考慮して置く必要があり、接着塗布作業を煩雑にする。
【００１９】
本例では、希釈接着剤をスプレー塗りにて、１回の塗り厚さを２〜５μｍとし、それを４から８回塗って厚さを１０〜４０μｍにしている。そして、接着時には接着剤の硬化温度より２０℃程度低い温度で１０分程度プレキュアしてからプレートを張り合わせ、負荷を掛けてから本硬化させる。この時の接着剤のオリフィスプレート側のはみ出し量を５０μｍを標準に試作を重ねたところ、はみ出し量は１０μｍ〜１００μｍにばらつく事が分かった。接着剤の量を抑え、荷重を高めて貼り付けることも考えられるが、プレートの加熱時の膨張量のばらつきが大きくなるのであまり高くしない方がよいと思われた。また、単に接着厚さを下げると従来例の図３に示すような接着剤の十分回り込まなかった部分にエアーポケット３３が発生した。
【００２０】
上述の結果をまとめると、以下のようになる。すなわち、チャンバプレート１３の加圧室１６の最短幅Ｌ２は、オリフィスプレート１１のオリフィス穴１２外側の直径ｄ１と接着剤のはみ出し量Ｌ１の２倍の和よりより大きければよく、下記の式にて表すことができる。
【００２１】
【数３】
0003674817.tif 000003
【００２２】
また、オリフィスプレート１１をエレクトロフォーミング（電鋳）で製作すると、オリフィス穴はラッパ形状になって穴の開口部を規定することが難しいが、電鋳で製作する場合にはレジスト位置が出口側で窪みとなっており、穴径はこれとほぼ一致することを確認している。すなわち、ｄ１＝ｄ３である。よって、電鋳時の条件は下記の通りとなる。
【００２３】
【数４】
0003674817.tif 000004
【００２４】
オリフィスプレートは、電鋳の他にもプレス加工でテーパ形状の穴を開けることが可能である。加工方法としては、ストレートの穴を開けてから、所定量をザグリ加工によりテーパを形成する方法が一般的である。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によればプレート間にエアポケットの発生がなく、かつ接着剤のはみ出しによるインク液滴の吐出不良を生じないように接着剤のはみ出し量を規制したので、接着剤による薄板の積層化インクジェットヘッドを可能とすることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明になるインクジェットヘッドのノズルの断面図である。
【図２】  インク流路の斜視図
【図３】  従来技術によるノズル断面図
【図４】  従来技術によるノズル断面図
【符号の説明】
１１はオリフィスプレート、１２はオリフィス穴、１３はチャンバプレート、１６は加圧室、３１は接着層、３２は接着剤はみ出し部である。
【図１】
0003674817.tif 000005
【図２】
0003674817.tif 000006
【図３】
0003674817.tif 000007
【図４】
0003674817.tif 000008