JPH09141878A - インクジェットプリンタヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクジェットプリンタヘッドの製造工程に
おける基板と天板との接着を確実に行なう。 【解決手段】 板厚方向に分極させた少なくとも１枚の
圧電部材を含む複数の部材５，６，７を積層した基板２
に多数の溝８と側壁９とを交互に形成し、この基板２に
天板を接着するとき、接着剤１７をフィルム状部材１６
に薄く均一に塗布し、このフィルム状部材１６における
接着剤１７を塗布した面を基板２における天板との接着
面に当接させてこの接着剤１７を基板２の接着面に転写
する。基板２の接着面に反りが生じていてもフィルム状
部材１６がその反りに応じて撓むため、基板２の接着面
に対する接着剤１７の転写を転写ムラを生じることなく
行なえ、基板２と天板との接着を良好に行なえる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オンデマンド方式
のインクジェットプリンタヘッドの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、インク供給部に接続して並設した
多数の圧力室の先端にインク吐出口を有するノズル板を
固定し、印字指令に応じて圧力室内のインク圧を選択的
に高めてインク吐出口からインク滴として吐出させるよ
うにしたオンデマンド方式のインクジェットプリンタヘ
ッドが知られている。

【０００３】このようなインクジェットプリンタヘッド
の製造方法としては、少なくとも一部を圧電部材で形成
した基板に多数の溝を溝加工し、この基板に天板を接着
剤で接着する方法が知られている。しかし、溝が非常に
微細であるため、基板と天板とを接着する接着剤が溝内
に入り込むことにより溝が目詰まりし、インク滴の吐出
性能を低下させるという欠点がある。

【０００４】このような欠点を解決したインクジェット
プリンタヘッドの製造方法としては、特公昭６０−５２
９５１号公報に開示されたように、低粘度接着剤を平面
板上にゴムローラで均一に展延させ、溝を形成した基板
を平面板上に展延させた接着剤に押し付けてその接着剤
を基板に転写し、転写した接着剤を介して基板と天板と
を接合させて接着したものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】基板は少なくとも１枚
の圧電部材を含む複数の部材を積層して形成しているた
め、各部材の材質の違いや板厚の違い等により反りが生
じている。このような反りが生じていると、接着剤を展
延させた平面板にこの基板を押し付けたときに接着剤の
転写ムラが生じ、基板と天板とを接合させて接着したと
きに接着不良箇所ができる。特に、ラインヘッドを形成
する場合のように基板が大型になると、反りが多くなる
とともに接着剤の転写ムラが著しくなる。

【０００６】さらに、接着剤を介して基板と天板とを接
合したとき、溝内に毛細管現象により接着剤が入り込む
という欠点がある。

【０００７】そこで請求項１記載の発明は、基板に反り
が生じている場合でも基板の接着面への接着剤の転写を
転写ムラを生ずることなく行なえ、その接着剤を介して
行なう基板と天板との接着を良好に行なえるインクジェ
ットプリンタヘッドの製造方法を提供する。

【０００８】請求項２記載の発明は、基板が大きくなっ
た場合でも基板の接着面への接着剤の転写を転写ムラを
生ずることなく行なえるインクジェットプリンタヘッド
の製造方法を提供する。

【０００９】請求項３記載の発明は、フィルム状部材へ
の接着剤の塗布を薄く均一に行なえ、かつ、そのフィル
ム状部材から基板の接着面への接着剤の転写を良好に行
なえるインクジェットプリンタヘッドの製造方法を提供
する。

【００１０】請求項４記載の発明は、溝が高密度であっ
ても、基板と天板とを接着剤を介して接合したときに毛
細管現象による溝内への接着剤の入り込みを防止できる
インクジェットプリンタヘッドの製造方法を提供する。

【００１１】請求項５記載の発明は、高粘度の接着剤を
フィルム状部材に対して容易に薄く塗布できるインクジ
ェットプリンタヘッドの製造方法を提供する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
板厚方向に分極させた少なくとも１枚の圧電部材を含む
複数の部材を積層した基板と、この基板に交互に形成し
た少なくとも一部が前記圧電部材からなる多数の側壁と
溝と、前記側壁に設けた電極と、前記溝の上部を覆う天
板と前記溝の正面部を覆うノズル板とを前記基板に接着
して形成した多数の圧力室とを有するインクジェットプ
リンタヘッドの製造方法において、接着剤をフィルム状
部材に薄く均一に塗布し、このフィルム状部材における
接着剤を塗布した面を前記基板における前記天板との接
着面に当接させてこの接着剤を前記基板の接着面に転写
し、転写した接着剤を介して前記基板と前記天板とを接
合させて接着したので、基板に反りが生じていても、接
着剤を塗布したフィルム状部材はその反りに応じて撓む
ため、基板の接着面に対する接着剤の転写を転写ムラを
生じることなく行なえ、基板と天板との接着を良好に行
なえる。

【００１３】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、フィルム状部材における接着剤を塗布した
面を基板の接着面に当接し、前記フィルム状部材の上に
弾性材ローラを押し当てて転動させることにより接着剤
を転写したので、フィルム状部材における接着剤の塗布
した面を基板の接着面に確実に当接させることができ、
基板が大きくなった場合でも基板の接着面への接着剤の
転写を転写ムラを生ずることなく行なえ、基板と天板と
の接着を良好に行なえる。

【００１４】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の発明において、フィルム状部材をオレフィン系樹脂
フィルムとしたので、このフィルム状部材への接着剤の
塗布を薄く均一に行なえ、かつ、塗布した接着剤の基板
の接着面への転写を良好に行なえる。

【００１５】請求項４記載の発明は、請求項１又は２記
載の発明において、溝の密度を４本／ｍｍ以上とし、粘
度が２０００ｃｐｓ以上の高粘度の接着剤を使用したの
で、溝が高密度であっても、基板と天板とを接着剤を介
して接合したときに毛細管現象による溝内への接着剤の
入り込みを防止できる。

【００１６】請求項５記載の発明は、請求項４記載の発
明において、高粘度の接着剤を溶剤で希釈してフィルム
状部材に薄く均一に塗布し、溶剤を揮発させた後にフィ
ルム状部材における接着剤を塗布した面を基板の接着面
に当接させて接着剤を転写したので、高粘度の接着剤を
フィルム状部材に対して容易に薄く塗布できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態を図１
ないし図５に基づいて説明する。インクジェットプリン
タヘッド１は図１に示すように、基板２に対して天板３
とノズル板４とを接着することにより形成している。

【００１８】前記基板２は、板状の部材である底板５と
２枚の圧電部材６，７とを接着して三層構造に形成す
る。前記底板５は、剛性が高く熱変形の少ないセラミッ
クスやガラスを材料として形成し、その板厚寸法を０．
５〜５ｍｍとする。前記圧電部材６，７は、板厚方向に
分極したものをその分極方向が逆向きとなるように接着
する。

【００１９】前記基板２に対して溝加工を施すことによ
り、圧電部材７の上面から圧電部材６の内部に達する互
いに平行な多数の溝８とこれらの溝８を隔てる多数の側
壁９とを交互に形成する。この溝加工は、ＩＣウエハの
切断等に用いるダイシングソーのダイヤモンドホイール
等を用いて行ない、これらの溝８を、基板２の前面側に
おいて開口し、奥側を閉塞した形状に形成する。溝８の
寸法はインクジェットプリンタヘッドの仕様により決定
するが、例えば、深さ寸法を０．２〜１ｍｍ、幅寸法を
２０〜２００μｍ、長さ寸法を５〜５０ｍｍに形成す
る。

【００２０】つぎに、前記溝８と前記側壁９とを形成し
た前記基板２に対して無電解メッキ処理を施すことによ
り、側壁９の側面に電極１０を形成し、及び、前記圧電
部材７の上面にこれらの電極１０と連続する配線パター
ン１１を形成する。さらに、この基板２を用いてインク
ジェットプリンタヘッド１を完成させたときに、電極１
０がインクと接触することを防止するために、電極１０
の上に絶縁膜１２を被覆する。

【００２１】このようにして溝８や側壁９、及び、電極
１０や絶縁膜１２を形成した基板２に対し、溝８の上部
を覆うように前記天板３を接着し、及び、溝８の正面部
を覆うように前記ノズル板４を接着し、各溝８をこれら
の天板３とノズル板４とで囲むことにより多数の圧力室
１３を形成する。前記ノズル板４には、各圧力室１３に
連通する多数のインク吐出口１４を形成し、前記天板３
の下面には、各圧力室１３に連通するとともにこれらの
圧力室１３にインクを供給するためのインク供給管（図
示せず）を接続するインク供給路１５を形成する。

【００２２】ここで、前記基板２と前記天板３との接着
工程を図２に基づいて説明する。可撓性を有するフィル
ム状部材であるＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）
フィルム１６の一方の面に接着剤１７を薄く均一に塗布
する。接着剤１７としては、高粘度の接着剤、例えば、
粘度が約８００００ｃｐｓである住友スリーエム社製の
二液性常温硬化型のＤＰ−４６０（商品名）を使用し、
この高粘度の接着剤１７に溶剤として同重量のトルエン
を混合して希釈化し、粘度が数十〜百数十ｃｐｓの混合
液とする。この混合液をＰＥＴフィルム１６上にスピン
コート、ロールコート、ディップ等のコーティング法で
塗布し、塗布後にしばらく乾燥させてトルエンを揮発さ
せ、ＰＥＴフィルム１６上に高粘度に戻した接着剤を残
留させる。スピンコートの場合には、回転数を１０００
〜５０００ｒｐｍとすることにより、接着剤１７を１〜
２０μｍの厚さに塗布することができる。

【００２３】ＰＥＴフィルム１６に接着剤１７を塗布し
た後、このＰＥＴフィルム１６における接着剤１７を塗
布した面を基板２における天板３との接着面に当接さ
せ、ＰＥＴフィルム１６の上から弾性材ローラ１８を押
し当てて１〜数回転動させ、接着剤１７を基板２の接着
面に転写する。

【００２４】このようにして接着剤１７を転写した基板
２の接着面に天板３を接合し、加圧した状態で一定時間
保持して接着剤１７を硬化させることにより基板２と天
板３とを接着する。接着剤１７として常温硬化型のＤＰ
−４６０を使用した場合にはそのまま放置してもよい
が、６５℃のオーブン内に入れて２時間以上放置すれば
完全に硬化させることができる。

【００２５】ここで、基板２と天板３とを接着する際
に、溝８が接着剤１７で塞がれないようにすることが必
要であり、使用する接着剤１７を選定するために行なっ
た実験結果を表１〜表３に基づいて説明する。この実験
では、溝８の密度を４本／ｍｍ、８本／ｍｍ、１２本／
ｍｍとした３種類の基板２を製作し、溝８の幅と側壁９
の幅との寸法比を１：１とし、溝８の深さ寸法を幅寸法
の３倍とした。基板２の接着面への接着剤１７の転写
は、接着剤１７を塗布したＰＥＴフィルム１６を基板２
の接着面に当接させ、その上から弾性材ローラ１８を押
し当てて転動させることにより行なった。ＰＥＴフィル
ム１６上に塗布した接着剤１７の厚さを、５μｍ，１０
μｍ，１５μｍの３種類とした。基板２の接着面に接着
剤１７を転写した後、ガラス製の天板３を接合させて接
着し、接着剤１７の硬化後に接着剤１７による溝８の詰
まり具合を観察した。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】

【表３】

【００２９】各表中の評価基準は、以下のことを意味す
る。 ○：接着剤による目詰まりが溝断面積の１０％未満で良
好であり、図５（ａ）に示した状態である。 △：接着剤による目詰まりが溝断面積の１０％以上３０
％未満で使用は可能であり、図５（ｂ）に示した状態で
ある。 ×：接着剤による目詰まりが溝断面積の３０％以上で使
用不可能であり、図５（ｃ）に示した状態である。 △＊，×＊：目詰まりが接着剤の量が多いために生じた
ものであり、接着剤が毛細管現象で溝内に入り込んだ生
じたものではなく、図５（ｄ）に示した状態である。

【００３０】以上の実験結果によれば、接着剤１７の粘
度を２０００ｃｐｓ以上にすれば、溝８内への毛細管現
象による接着剤１７の入り込みを防止できることが判明
した。例外として、粘度が２０００ｃｐｓの一液性エポ
キシ樹脂の結果が悪かったが、これは、熱硬化時に粘度
が下がり、最低粘度が約１０００ｃｐｓとなるためであ
る。同様に、他の一液性エポキシ樹脂も熱硬化時には粘
度が下がるが、最低粘度が２０００ｃｐｓ以上であった
ために良好な結果が得られた。

【００３１】このような実験結果から、上述したＤＰ−
４６０は使用する接着剤１７として適しているが、二液
型であるために短時間で接着作業を行なわなければなら
ないという制限があり、また、油性インクを用いた場合
には耐溶剤性が劣る。そこで、接着作業時間の制約を受
けず、耐溶剤性に優れた接着剤１７としては、一液加熱
硬化型の接着剤、例えば、粘度が２５０００ｃｐｓであ
る田岡化学工業製のＡＨ３０４１Ｗ（商品名）を使用で
きる。このＡＨ３０４１Ｗを使用する場合には、重量比
３０％のトルエンで混合することにより粘度を数十〜数
百ｃｐｓとしてＰＥＴフィルム１６に塗布し、乾燥させ
てトルエンを揮発させた後に基板２の接着面に転写す
る。

【００３２】基板２と天板３とを接着した後は、これら
の基板２と天板３とをダイシングソーのダイヤモンドホ
イール等で切断することによりノズル板４を接着する接
着面を形成する。ノズル板４は、電鋳法、エッチング
法、レーザ加工法等により形成することができ、導電体
で形成した場合には電極１０に対する絶縁膜を成膜す
る。インク吐出口１４は、口径を２０〜１００μｍと
し、その形状を流体抵抗を考慮して図４に示すように先
端部に向かうにつれて次第に縮径するテーパ状に形成す
る。

【００３３】基板２及び天板３を切断して形成した接着
面へのノズル板４の接着は、上述したように接着剤１７
を塗布したＰＥＴフィルム１６を用いて接着面へ接着剤
１７を転写し、この接着剤１７を介して基板２及び天板
３とノズル板４とを接合させて接着する。なお、この接
着面には反りが生じていないため、ＰＥＴフィルム１６
に代えて硬質の平面板に接着剤１７を塗布し、この平面
板に接着面を押し当てて接着剤１７を転写してもよい。

【００３４】このような構成において、このインクジェ
ットプリンタヘッド１では、圧力室１３内にインクを供
給した状態で配線パターン１１を介して電極１０へ電圧
を印加すると、図３に示すように、圧電部材６，７で形
成した側壁９が圧力室１３の容積を大きくする方向へシ
ェアモード変形し、やがて、側壁９が急激に初期位置に
復帰する。そして、側壁９が急激に初期位置に復帰した
際に、圧力室１３内のインクを加圧することによりその
インクの一部がインク吐出口１４からインク滴として吐
出する。このインク滴の吐出時には、クロストークを防
止するため、偶数番目の圧力室１３と奇数番目の圧力室
１３とを交互に加圧する。インク吐出口１４は図４に示
すように、先端部に向かうにつれて次第に縮径するテー
パ状に形成してあるため、インク滴をインク吐出口１４
から効率良く吐出させることができる。

【００３５】ここで、基板２は底板５と２枚の圧電部材
６，７とを積層させて接着することにより形成している
ため、各部材５，６，７の材質の違いや厚さの違いが原
因となる反りを生じ、この反りは、基板２のサイズを大
きくすることに伴って大きくなる。このような反りが生
じている基板２の接着面に接着剤１７を転写するため
に、接着剤１７を塗布したＰＥＴフィルム１６を接着面
に当接させ、その上から弾性材ローラ１８を押し当てて
１〜数回転動させるという方法をとるため、接着剤１７
を塗布したＰＥＴフィルム１６が基板２の反りに応じて
撓み、基板２の接着面に対する接着剤１７の転写を転写
ムラを生じることなく行なえる。特に、ＰＥＴフィルム
１６の上から弾性材ローラ１８を押し当てて転動させる
ことにより、基板２が大型になるとともに反りが大きく
なった場合でも接着剤１７の転写を良好に行なえる。こ
のようにして基板２の接着面への接着剤１７の転写を転
写ムラを生ずることなく均一に行なえるため、基板２と
天板３との接着を確実に行なえる。

【００３６】つぎに、この接着剤１７の転写を行なうに
あたり、ＰＥＴフィルム１６を用いたのは以下の理由に
よる。転写効率だけを考慮すれば、接着剤１７が付着し
にくいフッ素樹脂等のほうがよいが、例えば、テフロン
フィルムに接着剤１７を塗布しようとすると、接着剤１
７が玉状になって均一に塗布することができない。一
方、塗布厚の均一性だけを考慮すれば、親接着剤性のあ
る材料、例えば、ポリイミドフィルムを用いればよい
が、その場合には基板２の接着面への転写効率が悪くな
り、転写ムラの原因になる。そこで、ＰＥＴやＰＰ（ポ
リプロピレン）やＰＥ（ポリエチレン）等のオレフィン
系樹脂フィルムを用いることにより、塗布厚の均一性と
転写効率とがともに良好になる。

【００３７】なお、本実施の形態では、高粘度の接着剤
１７をＰＥＴフィルム１６に塗布するためにトルエン等
の溶剤で希釈した場合を例に挙げて説明したが、希釈せ
ずにスクリーン印刷法で印刷してもよい。このスクリー
ン印刷法を用いれば、１０〜３０μｍの厚さに塗布する
ことができる。

【００３８】つぎに、本発明の第二の実施の形態を図６
に基づいて説明する。前述した実施の形態と同一部分は
同一符号を付けて異なる部分について説明する（以下、
同様）。本実施の形態のインクジェットプリンタヘッド
１ａは、２枚の圧電部材６ａ，７ａを積層して接着する
ことにより基板２ａを形成したものである。このように
すれば、基板２ａを同一材料の部材のみを接着して形成
するため、基板２ａの反りを低減させることができる。
但し、厚さが極端に異なる等の理由から依然として反り
が生じ、この基板２ａの接着面に接着剤１７を転写する
場合にはＰＥＴフィルム１６と弾性材ローラ１８とを用
いる。

【００３９】つぎに、本発明の第三の実施の形態を図７
に基づいて説明する。本実施の形態のインクジェットプ
リンタヘッド１ｂは、底板５と圧電部材６ｂと弾性を有
する樹脂部材１９とを積層して接着することにより基板
２ｂを形成したものである。電圧の印加により圧電部材
６ｂがシェアモード変形するとき、樹脂部材１９は圧電
部材６ｂに引きずられるようにして変形する。

【００４０】このインクジェットプリンタヘッド１ｂに
よれば、使用する圧電部材６ｂが１枚となり、コストダ
ウンを図ることができる。樹脂部材１９としては、平板
を使用してもよく、又は、接着層を硬化させて形成して
もよい。樹脂部材１９の中に無機フィラー等を混入させ
ることにより、基板２ｂの反りを小さくすることができ
る。

【００４１】つぎに、本発明の第四の実施の形態を図８
に基づいて説明する。本実施の形態のインクジェットプ
リンタヘッド１ｃは、図７に示したインクジェットプリ
ンタヘッド１ｂと同様に、底板５と圧電部材７ｂと樹脂
部材１９とを積層して接着することにより基板２ｃを形
成したものであるが、圧電部材７ｂと樹脂部材１９とを
上下逆にして積層したものである。

【００４２】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、基板に反
りが生じている場合でも基板の接着面への接着剤の転写
を転写ムラを生ずることなく行なえ、その接着剤を介し
て行なう基板と天板との接着を良好に行なえる。

【００４３】請求項２記載の発明によれば、基板が大き
くなった場合でも基板の接着面への接着剤の転写を転写
ムラを生ずることなく行なえる。

【００４４】請求項３記載の発明によれば、フィルム状
部材への接着剤の塗布を薄く均一に行なえ、かつ、その
フィルム状部材から基板の接着面への接着剤の転写を良
好に行なえる。

【００４５】請求項４記載の発明によれば、溝が高密度
であっても、基板と天板とを接着剤を介して接合したと
きに毛細管現象による溝内への接着剤の入り込みを防止
できる。

【００４６】請求項５記載の発明によれば、高粘度の接
着剤をフィルム状部材に対して容易に薄く塗布できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態のインクジェットプ
リンタヘッドを一部を破断して示す斜視図である。

【図２】基板の接着面への接着剤の転写工程を示す正面
図である。

【図３】圧電部材のシェアモード変形状態を示す縦断正
面図である。

【図４】インク吐出口の形状を示す縦断側面図である。

【図５】接着剤の種類による溝の目詰まり状態を示す説
明図である。

【図６】本発明の第二の実施の形態のインクジェットプ
リンタヘッドを示す縦断正面図である。

【図７】本発明の第三の実施の形態のインクジェットプ
リンタヘッドを示す縦断正面図である。

【図８】本発明の第四の実施の形態のインクジェットプ
リンタヘッドを示す縦断正面図である。

【符号の説明】 １，１ａ，１ｂ，１ｃ インクジェットプリンタヘッ
ド ２，２ａ，２ｂ，２ｃ 基板 ５，６，７，６ａ，７ａ，６ｂ，７ｂ，１９ 部材 ８ 溝 ９ 側壁 １０ 電極 １３ 圧力室 １６ フィルム状部材 １７ 接着剤 １８ 弾性材ローラ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板厚方向に分極させた少なくとも１枚の
   圧電部材を含む複数の部材を積層した基板と、この基板
   に交互に形成した少なくとも一部が前記圧電部材からな
   る多数の側壁と溝と、前記側壁に設けた電極と、前記溝
   の上部を覆う天板と前記溝の正面部を覆うノズル板とを
   前記基板に接着して形成した多数の圧力室とを有するイ
   ンクジェットプリンタヘッドの製造方法において、接着
   剤をフィルム状部材に薄く均一に塗布し、このフィルム
   状部材における接着剤を塗布した面を前記基板における
   前記天板との接着面に当接させてこの接着剤を前記基板
   の接着面に転写し、転写した接着剤を介して前記基板と
   前記天板とを接合させて接着したことを特徴とするイン
   クジェットプリンタヘッドの製造方法。
2. 【請求項２】 フィルム状部材における接着剤を塗布し
   た面を基板の接着面に当接し、前記フィルム状部材の上
   に弾性材ローラを押し当てて転動させることにより接着
   剤を転写したことを特徴とする請求項１記載のインクジ
   ェットプリンタヘッドの製造方法。
3. 【請求項３】 フィルム状部材をオレフィン系樹脂フィ
   ルムとしたことを特徴とする請求項１又は２記載のイン
   クジェットプリンタヘッドの製造方法。
4. 【請求項４】 溝の密度を４本／ｍｍ以上とし、粘度が
   ２０００ｃｐｓ以上の高粘度の接着剤を使用したことを
   特徴とする請求項１又は２記載のインクジェットプリン
   タヘッドの製造方法。
5. 【請求項５】 高粘度の接着剤を溶剤で希釈してフィル
   ム状部材に薄く均一に塗布し、溶剤を揮発させた後にフ
   ィルム状部材における接着剤を塗布した面を基板の接着
   面に当接させて接着剤を転写したことを特徴とする請求
   項４記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法。