(57)【要約】【課題】高密度かつ高精度な吐出を可能とするインクジェットヘッドを提供すること。【解決手段】ダイヤフラムプレートを接着するインクジェットヘッドおよびその製造方法において、ダイヤフラムを薄くし、かつダイヤフラムをその他の部品に接着する。ダイヤフラムは薄いため、ハンドリングを容易にする目的でダイヤフラムプレートの枠をダイヤフラムプレートと電鋳で同時に作成する。ダイヤフラムプレートとダイヤフラムプレートの枠は継ぎ手で接続され、ダイヤフラムプレートの枠はダイヤフラムプレートの厚みより厚くして使用する。【選択図】図４
2013043308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを収容する複数の圧力室と、該圧力室に連通するノズルと、前記圧力室の壁面の一部を形成するダイヤフラムプレートと、
該ダイヤフラムプレートに接着固定されて前記圧力室に対向する積層圧電素子と、
前記圧力室にインクを供給するリストリクタと、
該リストリクタに連通して複数の前記圧力室へインクを供給する共通インク供給路と、
複数の前記積層圧電素子を保持する導電性の積層圧電素子固定板と、を有するインクジェットプリントヘッドにおいて、
ダイヤフラムプレートのみが長手方向に対して複数に分割されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
共通インク供給路から前記リストリクタを連通して前記圧力室に流入するインクの流路となるフロントエンド組を形成する工程と、
積層圧電素子固定板に複数の前記積層圧電素子を有する積層圧電素子組を形成する工程と、
前記フロントエンド組と前記積層圧電素子組を組み合せてインクジェットプリントヘッドを形成する工程と、からなり、
前記フロントエンド組を形成する工程は、
（ａ）ダイヤフラムプレートの外周部に設けた枠ごとダイヤフラムプレートと被接着部材とを接着する工程と、
（ｂ）ダイヤフラムプレートとダイヤフラムプレートの外周部に設けた枠とを切り離す工程と、
を備えていること、
を特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッドおよびインクジェットヘッドの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット式のプリンタに用いられるインクジェットヘッドは、高画質を達成するために、吐出効率が良いことが要求される。図７は従来のインクジェットヘッドで、ダイヤフラムプレートと積層圧電素子との接着状態を示す断面図である。インクジェットヘッドを構成する、駆動柱を有する積層圧電素子１５と、駆動柱の駆動端面に接着されてインク滴を吐出するダイヤフラムプレート９との間に隙間が形成されないように接着されること、および積層圧電素子１５とダイヤフラムプレート９間の接着剤２４がはみ出し、となりの駆動柱に接触させないことが重要である。
【０００３】
前者に対して、従来はダイヤフラムプレート９と積層圧電素子１５とを接着する際、両者の間に形成される隙間にギャップ剤２９を混入させたり、接着剤２４の塗布量を増やしたりして、隙間が生じないような対策を行っている。
【０００４】
後者については、接着剤２４の量の最適化やはみ出さないよう接着剤２４の塗布面積を小さくするなどの対策が行われている。図８は従来のインクジェットヘッドで、積層圧電素子棒の加工を示す斜視図である。特許文献１では、積層圧電素子１５に図７の接着剤２４を逃す溝加工をダイシングソー３０で施すことで、接着剤２４のはみ出し量を抑制し、吐出時のクロストークを低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３２０８７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、高密度塗布ができるようにノズルピッチを狭くかつ積層圧電素子１５を小さくすると、ダイヤフラムプレート９を薄くする必要がある。そして、ダイヤフラムプレート９が薄いと接着工程において、ダイヤフラムプレート９上にシワ２５が発生し、結果としてクロストークを含む高精度な吐出ができないインクジェットヘッドになることがわかった。
【０００７】
以上のような事情に照らして、本発明の目的は、ダイヤフラムプレートの接着工程において、ダイヤフラムプレート上のシワの発生を防止することにより、高密度かつ高精度な吐出を可能とするインクジェットヘッドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、インクを蓄える複数の圧力室と、該圧力室に連通するノズルと、前記圧力室の壁面の一部を形成するダイヤフラムプレートと、該ダイヤフラムプレートに接着固定されて前記圧力室に対向する積層圧電素子と、前記圧力室にインクを供給するリストリクタと、該リストリクタに連通して複数の前記圧力室へインクを供給する共通インク供給路と、複数の前記積層圧電素子を保持する導電性の積層圧電素子固定板とを有するインクジェットプリントヘッドにおいて、ダイヤフラムプレートが長手方向に対して複数に分割されていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明にかかるインクジェットヘッドの製造方法とは、共通インク供給路からリストリクタを連通して圧力室に流入するインクの流路となるフロントエンド組を形成する工程と、積層圧電素子固定板に複数の前記積層圧電素子を有する積層圧電素子組を形成する工程と、フロントエンド組と前記積層圧電素子組を組み合せてインクジェットプリントヘッドを形成する工程とから成る。
【００１０】
更に、前記フロントエンド組を形成する工程は、
（ａ）ダイヤフラムプレートの外周部に設けた枠ごとダイヤフラムプレートと被接着部材とを接着する工程と、
（ｂ）ダイヤフラムプレートとダイヤフラムプレートの外周部に設けた枠とを切り離す工程と、を備えている。
【００１１】
本構成によって、ダイヤフラムプレートの接着工程において、ダイヤフラムプレート上のシワの発生を防止することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、薄いダイヤフラムプレートを使用することに起因するダイヤフラムプレート上に発生するシワを抑制でき、結果として高密度かつ高精度な吐出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明によるインクジェットプリントヘッドの概略構成を示す斜視図
【図２】本発明によるインクジェットヘッドプリントヘッドの概略構成を示す横断面図
【図３】薄いダイヤフラムプレートをリストリクタプレート上に接着させた後の状態を示す図
【図４】（ａ）本発明の実施の形態１を示すダイヤフラムプレートとその枠を電鋳で同時作成した部品の図、（ｂ）本発明の実施の形態１、２を示すダイヤフラムプレートとそのダイヤフラムプレート枠との接続部の拡大図
【図５】本発明の実施の形態１、２を示すダイヤフラムプレートによる接着後の状態を示す図
【図６】本発明の実施の形態２を示すダイヤフラムプレートとその枠を電鋳で同時作成した部品の図
【図７】従来のインクジェットヘッドで、ダイヤフラムプレートと積層圧電素子との接着状態を示す断面図
【図８】従来のインクジェットヘッドで、積層圧電素子棒の加工を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、実施形態例を挙げ、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施例を示すインクジェットヘッドの部品構成を示す斜視図である。
【００１６】
図２は、本発明の実施例を示すインクジェットヘッドの組立構成を示す断面図である。
【００１７】
図１のように、複数のノズル１を形成したオリフィスプレート２を有する。ノズル１の開口形状の加工精度はインクジェットプリントヘッドのインク吐出特性に大きな影響を及ぼす。複数のノズル１間において、ノズル精度ばらつきを低く押さえるため、オリフィスプレート２の製法は高い加工精度が要求され、ニッケル電鋳加工、ステンレス鋼板の精密プレス加工法あるいはレーザ加工法等により形成される。
【００１８】
圧力室３が形成されたチャンバプレート４、共通インク供給路１２と圧力室３とを連通して圧力室３へのインク流入量を制御するリストリクタ５が形成されたリストリクタプレート６を備える。なお、チャンバプレート４、リストリクタプレート６はステンレス材のエッチング加工法で製作されている。
【００１９】
そして、積層圧電素子１５の圧力を効率よく圧力室に伝えるための振動伝達部７と共通インク通路１２からリストリクタ５に流入するインク中の異物等を取り除くフィルタ部８が形成されたダイヤフラムプレート９を備える。フィルタ部８にはノズル１の穴径よりも小さな無数の微細な穴が形成されている。ダイヤフラムプレート９は、ステンレス鋼材、ニッケル材、または高分子材料の薄板で、エッチング加工法、電鋳加工法、レーザ加工法等で作られている。
【００２０】
また、振動伝達部７と積層圧電素子１５とを接着剤２４で固定する時に、接着箇所からはみ出た接着剤が振動伝達部７上で広がるのを規定する枠１０が形成されたサポートプレート１１を備える。サポートプレート１１はステンレス鋼材のエッチング加工法等で作られる。
【００２１】
また、共通インク通路１２および、積層圧電素子１５を固定する積層圧電素子固定板１６に固定した積層圧電素子組２１より大きな開口部１４を設けたハウジング１３を有し、ハウジング１３は、金属または樹脂のモールド加工法等で作られ安価な部品となっている。
【００２２】
前記オリフィスプレート２、チャンバプレート４、リストリクタプレート６、ダイヤフラムプレート９、サポートプレート１１は、ハウジング１３のハウジング基準穴１９を基準として、各プレートの基準穴１８を位置合わせして順次、接着剤等を適量塗布され、重ねて圧着されて、接着剤の加熱硬化後に、流路形成部材を形成する。
【００２３】
上記構成部品をフロントエンド組２０と呼ぶ。また、１５は積層圧電素子、１６は金属等の導通性の素材を用いた積層圧電素子固定板、１７はフレキシブルケーブルである。これらの構成部品を積層圧電素子組２１と呼ぶ。また、オリフィスプレート２とチャンバプレート４、リストリクタプレート６には同じ位置に、逃げ２２を設ける。
【００２４】
図３は、従来の方法で薄いダイヤフラムプレートをリストリクタプレート上に接着させた後の状態を示す図、図４（ａ）は、本発明の実施の形態１を示すダイヤフラムプレートとそのダイヤフラムプレート枠を電鋳で同時作成した部品の図である。図４（ｂ）は、本発明の実施の形態１、２を示すダイヤフラムプレートとそのダイヤフラムプレート枠との接続部の拡大図である。図５は、本発明の実施の形態１、２を示すダイヤフラムプレートによる接着後の状態を示す図である。
【００２５】
オリフィスプレート２とチャンバプレート４とリストリクタプレート６とダイヤフラムプレート９との組み立て方としては、先ず、オリフィスプレート２とチャンバプレート４とを熱硬化性接着剤にて接着を行う。次に、オリフィスプレート２とチャンバプレート４との接合体に対して、リストリクタプレート６との接合体に接着を行う。その後、オリフィスプレート２とチャンバプレート４とリストリクタプレート６との接合体に対して、ダイヤフラムプレート９との接着を行う。
【００２６】
ここで、ダイヤフラムプレート９の厚みを１１μｍで作成した場合について述べる。厚みが約３００μｍであるオリフィスプレート２とチャンバプレート４とリストリクタプレート６との接合体に厚み１１μｍのダイヤフラムプレート９の接着を行う際、ダイヤフラムプレート９をピンセット等で保持すると、ピンセットによる力でダイヤフラムプレート９にひずみが生じる。その状態でオリフィスプレート２とチャンバプレート４とリストリクタプレート６との接合体に接着すると、結果として、図３に示すようにダイヤフラムプレート９上にシワ２５が発生する。
【００２７】
これらのシワ２５を防ぐ手段として、図４（ａ）に示すように、ダイヤフラムプレート９と外周部にダイヤフラムプレート９を保持する役割を担うダイヤフラムプレート枠２６を電鋳で同時作成した部品を使用する。
【００２８】
この時、ダイヤフラムプレート枠２６の部分は、ハンドリング性を向上させるためにダイヤフラムプレート９の剛性の補助する目的でダイヤフラムプレート９よりも厚くする。そして、接着剤の熱硬化時にダイヤフラムプレート９の線膨張による影響を抑制するため、ダイヤフラムプレートのみ複数個に分割する。このダイヤフラムプレート９のみを複数に分割することにより、加熱硬化時にピッチズレが少なくできるので、インクジェットヘッドとして高精度の吐出が可能となる。
【００２９】
また、ダイヤフラムプレート枠２６のハンドリング時に受ける応力の影響を少なくするため、ダイヤフラムプレート−ダイヤフラムプレート枠間の継ぎ手２７は積層圧電素子１５とダイヤフラムプレート９との接着される部分から離れた場所に設ける。ここで、ダイヤフラムプレート９におけるダイヤフラムプレート−ダイヤフラムプレート枠間の継ぎ手２７との接続部分の形状は、ダイヤフラムプレート枠２６からの応力による影響を小さくするため、ダイヤフラムプレート９側を凹ます形状にする。９−ａはその凹みである。（図４（ｂ））また、ダイヤフラムプレート−ダイヤフラムプレート枠間の継ぎ手２７の位置はダイヤフラムプレートに対してエアリーポイントとなる位置に設ける。このエアリーポイントになる位置に設けることにより、ハンドリングの際、ダイヤフラムプレート９がたわみにくくなる。
【００３０】
具体的には、ダイヤフラムプレート９は２分割にし、ダイヤフラムプレート枠２６の部分はダイヤフラムプレート９の剛性の補助する目的で厚みを５０μｍとした。ダイヤフラムプレート枠２６とダイヤフラムプレート９の間は、電鋳で同時に作成されたダイヤフラムプレート−ダイヤフラムプレート枠間の継ぎ手２７により接続されている。このダイヤフラムプレート−ダイヤフラムプレート枠間の継ぎ手２７の厚みは、ダイヤフラムプレートと同じ１１μｍとした。
【００３１】
本発明の実施の形態１を示すダイヤフラムプレート９の場合、オリフィスプレート２とチャンバプレート４とリストリクタプレート６との接合体に接着を行うと、図５に示すようにダイヤフラムプレート９上のシワ２５発生は抑制された。
【００３２】
また、本発明にかかるインクジェットヘッドの製造方法とは、共通インク通路１２からリストリクタ５を連通して前記圧力室３に流入するインクの流路となるフロントエンド組を形成する工程と、積層圧電素子固定板１６に前記フレキシブルケーブル１７と複数の積層圧電素子１５を有する積層圧電素子組を形成する工程と、フロントエンド組と積層圧電素子組を組み合せてインクジェッヘッドを形成する工程とから成る。
【００３３】
このフロントエンド組を形成する工程は、ダイヤフラムプレート９の外周部にダイヤフラムプレート９を保持する役割を担うダイヤフラムプレート枠２６を電鋳で同時作成したダイヤフラムプレート９と被接着部材とを接着する工程と、ダイヤフラムプレート９とダイヤフラムプレート９の外周部にダイヤフラムプレート９を保持する役割を担うダイヤフラムプレート枠２６とを切り離す工程を備えている。
【００３４】
ここで、被接着部材とは、オリフィスプレート２とチャンバプレート４とリストリクタプレート６との接合体のことを示し、ダイヤフラムプレート枠２６は、ダイヤフラムプレート９と被接着部材との接着−加熱硬化後にダイヤフラムプレート−ダイヤフラムプレート枠間の継ぎ手２７を切断することにより、切り離す。このとき、予めオリフィスプレート２とチャンバープレート４とリストリクタプレート６に、ダイヤフラムプレート−ダイヤフラムプレート枠間の継ぎ手２７の逃げ２２（図１参照）を設けておくと、プレスで容易に切断できる。
【００３５】
このダイヤフラムプレート枠２６とダイヤフラムプレート−ダイヤフラムプレート枠間の継ぎ手２７により、ダイヤフラムプレート９の取り扱いが容易となり、かつ、接着後にダイヤフラムプレート９上に発生するシワ２５を抑制することが可能となる。
【００３６】
（実施の形態２）
本実施形態例では、ダイヤフラムプレート９上のシワ２５を抑制する手段として、実施の形態１のダイヤフラムプレート−ダイヤフラムプレート枠間の継ぎ手２７に加え、ダイヤフラムプレート−ダイヤフラムプレート間の継ぎ手２８を備えている。
【００３７】
図６は、本発明の実施の形態２を示すダイヤフラムプレートとそのダイヤフラムプレート枠を電鋳で同時作成した部品の平面図である。
【００３８】
シワ２５を防ぐ手段として、図６に示すように、ダイヤフラムプレート９と外周部にダイヤフラムプレート９を保持する役割を担うダイヤフラムプレート枠２６、さらにダイヤフラムプレート９とダイヤフラムプレート９を保持する役割を担うダイヤフラムプレート−ダイヤフラムプレート間の継ぎ手２８を電鋳で同時作成した部品を使用する。
【００３９】
このとき、ダイヤフラムプレート−ダイヤフラムプレート間の継ぎ手２８を設けることにより、ダイヤフラムプレート９を例えば接着剤２４が塗布されたリストリクトプレート６に接着するために静かに置いた際、ダイヤフラムプレート枠２６に対してダイヤフラムプレート９が浮く現象が抑制され、シワ２５発生の抑制が可能となる。
【００４０】
具体的には、ダイヤフラムプレート９は２分割にし、ダイヤフラムプレート枠２６の部分はダイヤフラムプレート９の剛性の補助する目的で厚みを５０μｍとした。ダイヤフラムプレート枠２６とダイヤフラムプレート９の間は、電鋳で同時に作成されたダイヤフラムプレート−ダイヤフラムプレート枠間の継ぎ手２７とダイヤフラムプレート−ダイヤフラムプレート間の継ぎ手２８により接続されている。このダイヤフラムプレート−ダイヤフラムプレート枠間の継ぎ手２７とダイヤフラムプレート−ダイヤフラムプレート間の継ぎ手２８の厚みは、ダイヤフラムプレートと同じ１１μｍとした。
【００４１】
本発明の実施の形態１を示すダイヤフラムプレート９の場合、オリフィスプレート２とチャンバプレート４とリストリクタプレート６との接合体に接着を行うと、図５に示すようにダイヤフラムプレート９上のシワ２５発生は抑制された。
【００４２】
これらのダイヤフラムプレート枠２６、ダイヤフラムプレート−ダイヤフラムプレート枠間の継ぎ手２７、ダイヤフラムプレート−ダイヤフラムプレート間の継ぎ手２８により、ダイヤフラムプレート９の取り扱いが容易となり、かつ、接着後にダイヤフラムプレート９上に発生するシワを抑制することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明により、薄いダイヤフラムプレートを使用することにより接着工程にてダイヤフラムプレート上に発生するシワを抑制でき、インクジェットヘッドとして高密度かつ高精度な吐出が可能となる。よって、高密度かつ高精度な吐出が必要とされる有機ＥＬディスプレイパネル製造における有機発光材料の塗布、プラズマディスプレイ製造における蛍光材料の塗布、カラーフィルター製造用のインクジェットヘッドとして好ましく用いられる。
【符号の説明】
【００４４】
７    振動伝達部
８    フィルタ部
９    ダイヤフラムプレート
２６  ダイヤフラムプレート枠
２７  ダイヤフラムプレート−ダイヤフラムプレート枠間の継ぎ手
２８  ダイヤフラムプレート−ダイヤフラムプレート間の継ぎ手
【図１】
2013043308.tif 000003
【図２】
2013043308.tif 000004
【図３】
2013043308.tif 000005
【図４】
2013043308.tif 000006
【図５】
2013043308.tif 000007
【図６】
2013043308.tif 000008
【図７】
2013043308.tif 000009
【図８】
2013043308.tif 000010