JP2003001831A - インクジェットヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精度に位置合わせされたインク流路を有す
るインクジェットヘッド及び、その製造方法を提供す
る。 【解決手段】 上記課題は、流路形成部材のうち最も高
精度の加工が可能な部材の位置合わせ穴と位置合わせピ
ンとのクリアランスを全て２μｍ以下とし、その他の部
材の位置合わせ穴については位置合わせピンとのクリア
ランスを高精度部材の位置合わせ穴と位置合わせピンと
のクリアランスよりも大きくすることにより、高精度部
材を組立時の位置合わせの基準として他の流路形成部材
の位置を合わせる構造とすることにより解決出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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】インクジェットヘッドは、インク流路の
主たる部分を占めるチャンバープレートの材料及び加工
方法として、例えば、ステンレスのエッチング加工、感
光樹脂の露光及び現像、その他セラミックのグリーンシ
ート打抜き加工等、様々な材料及び加工手段が提案され
てきた。しかし、最近になって、ヘッドの高精度化、高
集積化が進むにつれ、マイクロマシーニング技術が応用
され始め、シリコンウェハの異方性エッチングやドライ
エッチング技術を利用して作製したチャンバープレート
が学会等でも発表されるようになってきた。異方性エッ
チングは加工精度が±２μｍ以下と良好であり、また、
一度に多数枚のシリコンウェハを処理出来るので量産性
に富むという利点がある。異方性エッチングでチャンバ
ーを形成する場合、各インクチャンバーの壁面を底面に
対し垂直にする為に、（１１０）面方位のウェハーが使
用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】チャンバープレートや
その他のプレートを位置合わせする為の位置合わせ穴
は、通常、少なくとも１個が丸穴で、他の穴は位置合わ
せピンの逃げを確保する為に、長穴に加工される。シリ
コンウェハでチャンバープレートを形成する場合も、上
述のように通常（１１０）面方位のシリコンウェハが用
いられており、ウェハのエッチング方向が制限される為
に、自由な形状に加工出来ないが、基本的概念は他の部
材と同じである。

【０００４】シリコンウェハを異方性エッチングして、
チャンバープレートを形成した従来例を図４に示す。イ
ンクチャンバー２をマトリックス状に配置し、位置合わ
せ穴３はノズル列の配列方向に配置することにより、一
方の位置合わせ穴３ｂを長穴に加工している。この場
合、位置合わせの基準は流路構成部品以外の、例えば、
冶具等に設けるか、流路形成部材を支える支持部材（図
示しない）に設けることになる。しかしながら、これら
冶具や支持部材は、切削加工や型成形等で作製される為
に、シリコン製チャンバープレート１よりも加工精度が
悪く、高精度な位置合わせが難しい。よって、バラツキ
の無い安定したインク吐出特性を得ることが困難であ
る。そこで、本発明の目的は、高精度の位置合わせが可
能なインクジェットヘッド及び、その製造方法を提供す
ることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決する為、
本発明では、個別のインク溜を有するインク室と、イン
クの吐出口となるノズルと、アクチュエーター等により
変形可能なダイヤフラムを備えたインク流路であって、
該インク流路は少なくとも２個以上の構成部材で構成さ
れ、各構成部材はそれぞれ少なくとも２個以上の位置合
わせ穴を有し、該位置合わせ穴を貫通するピンで位置合
わせして各構成部材を接着することにより、インク流路
を形成し、更に、ダイヤフラム部を圧電素子等のアクチ
ュエーターで変形させることにより、インク室内圧を上
昇せしめることによって、ノズルよりインクを吐出させ
るインクジェットヘッドにおいて、インク流路の構成部
品のうち、最も加工精度の高い構成部品について、位置
合わせ穴とピンとのクリアランスを全て２μｍ以下と
し、その他の部材の位置合わせ穴とピンとのクリアラン
スは、高精度部材の位置合わせ穴とピンとのクリアラン
スより大きくすることを特徴とする。

【０００６】また、シリコンウェハを異方性エッチング
又はドライエッチングしてチャンバープレートを形成す
る際、一方の面を多数のノズルを有するオリフィスプレ
ートで、他方の面を多数のダイヤフラムを有するダイヤ
フラムプレートで密閉した構成であって、前記チャンバ
ープレート、前記オリフィスプレート、前記ダイヤフラ
ムプレートは、それぞれ少なくとも２個以上の位置合わ
せ穴を有し、該位置合わせ穴を貫通するピンで位置合わ
せして各プレートを接着することにより、インク流路を
形成し、更に、ダイヤフラム部を圧電素子等のアクチュ
エーターで変形させることにより、インク室内圧を上昇
せしめることによって、ノズルよりインクを吐出させる
インクジェットヘッドにおいて、前記チャンバープレー
トの位置合わせ穴とピンとのクリアランスを全て２μｍ
以下とし、オリフィスプレート及びダイヤフラムプレー
トの位置合わせ穴とピンとのクリアランスは、チャンバ
ープレートの位置合わせ穴とピンとのクリアランスより
大きくすることを特徴とする。

【０００７】また、前記チャンバープレートは、各プレ
ートの接着時に位置合わせの基準となる位置合わせ穴を
少なくとも２個以上有し、位置合わせ穴のうち少なくと
も２個はその形状及び寸法が同一であることを特徴とす
る。

【０００８】更に、インクジェットヘッドを接着して組
立てする際、位置合わせ基準を、流路構成部材のうちで
最も加工精度の高い部材の位置合わせ穴とし、高精度部
材に対して、その他の部品を位置合わせし、インク流路
を形成することを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】表１に、インク流路形成に頻繁に
用いられる部材とそれぞれの加工方法及び寸法精度を示
す。

【００１０】

【表１】

【００１１】表１に示す様に、シリコンウェハの加工精
度は、他の部材と比較して各段に良好である。そこで本
例では、最も高精度加工が可能なシリコンウェハで、複
雑な穴や溝を有するチャンバープレートを形成し、イン
クジェットヘッド接着組立における位置合わせ基準を、
シリコン製チャンバープレートに設置した位置合わせ穴
とし、チャンバープレートに対してその他の部品を位置
合わせし、高精度に位置合わせされたインク流路を形成
する。

【００１２】本例で作製したシリコン製チャンバープレ
ートを図１に示す。シリコンウェハは、表面の面方位が
（１１０）のものを使用している。インクチャンバー２
の側壁面２ａは、（１１１）面で、底面２ｂに対し垂直
である。位置合わせ穴３は、丸穴形状に加工出来ない
為、図２の拡大図に示すように平行四辺形である。２辺
３ａは、チャンバー側壁面２ａに対し平行で、他の２辺
３ｂはチャンバー側壁面２ａに対し７０°に形成されて
いる。ここで、位置合わせ穴３を流路形成時の位置合せ
の基準とする為、位置合わせピン４とのクリアランス、
すなわち、位置合わせ穴３の各辺（３ａ、３ｂ）と位置
合わせピン４との距離を２μｍ以下となるよう位置合わ
せピン４を選定した。また、本例では２つの位置合わせ
穴３は全く同じ寸法にしている。これにより、どちらの
位置合わせピン４も同一寸法のものが使用出来、また、
シリコン製チャンバーの位置合わせ穴３にも容易に固定
出来る。

【００１３】図３は本発明の一例を説明する為のインク
ジェットヘッドの組立工程を表す図である。図示しない
シリコンウェハの両面に、図示しない接着シート等で接
着剤を転写し、位置合わせピン４とのクリアランスが最
も小さいシリコンチャンバーに位置合わせピン４を差込
み、該位置合わせピン４を固定した後、オリフィスプレ
ート５、ダイヤフラムプレート６に位置合わせピン４を
通し、更に、重ね合わせ治具７で挟んで、接着装置のパ
ンチ８に装着する。ここで、チャンバープレート１以外
のオリフィスプレート５、ダイヤフラムプレート６、治
具７は２つの位置合わせ穴３をそれぞれ丸穴、長穴と
し、更に、各位置合わせ穴３と位置合わせピン４とのク
リアランスを、チャンバープレート１の場合のクリアラ
ンスより大きくすることにより、チャンバープレート１
を基準として位置合わせをする構成とした。シリコン製
チャンバープレート１の加工精度は±２μｍなので、適
切な位置合わせピン４を選定することにより、位置合わ
せ穴３と位置合わせピン４とのクリアランスを常に２μ
ｍ以下とすることができる。オリフィスプレート５、ダ
イヤフラムプレート６の位置合わせ穴３の寸法公差は±
５μｍ以下であったので、両プレートの相対位置ずれは
最大で１０μｍ以下であった。

【００１４】本例のように、シリコン製インク流路構成
部材は、加工精度、及び加工精度の再現性に優れてお
り、組立の基準を設置するのに最も適した部材である。
例えば、シリコンウェハにドライエッチングでノズル穴
を開け、オリフィスプレートを作製した場合、該オリフ
ィスプレートを組立基準に設定することも考えられる。

【００１５】

【発明の効果】本発明によれば、インク流路構成部材の
うち、最も加工精度の高い部材の位置合わせ穴と位置合
わせピンとのクリアランスを全て２μｍ以下とし、その
他の部材については、位置合わせ穴と位置合わせピンと
のクリアランスを高精度部材の場合のクリアランスより
も大きくした構成とすることにより、各部品の位置ずれ
の少ないインクジェットヘッド及びその製造方法を得る
ことができた。また、本製造方法では、シリコンの異方
性エッチングやドライエッチングは高精度加工が可能
で、しかも、再現性に優れる為、位置合わせ基準部材と
して最も適している。更に、本発明によれば、高精度に
加工された位置合わせ冶具や高価な位置合わせ装置が必
要無く、常に安定した製造が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のインクジェットヘッドに使用するチ
ャンバープレートである。

【図２】 位置決めピン穴の拡大図である。

【図３】 本発明の一例を説明する為のインクジェット
ヘッドの組立工程を表す図である。

【図４】 従来技術によるチャンバープレートを示す図
である。

【符号の説明】

１はチャンバープレート、２はインクチャンバー、２ａ
はチャンバーの側壁面、２ｂはチャンバーの底面、３は
位置合わせ穴、３ａ、３ｂは位置合わせ穴を構成する
辺、４は位置合わせピン、５はオリフィスプレート、６
はダイヤフラムプレート、７は冶具、８は接着装置のパ
ンチである。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】個別のインク溜を有するインク室と、イン
   クの吐出口となるノズルと、アクチュエーター等により
   変形可能なダイヤフラムを備えたインク流路であって、
   該インク流路は少なくとも２個以上の構成部材で構成さ
   れ、各構成部材はそれぞれ少なくとも２個以上の位置合
   わせ穴を有し、該位置合わせ穴を貫通するピンで位置合
   わせして各構成部材を接着することにより、インク流路
   を形成し、更に、ダイヤフラム部を圧電素子等のアクチ
   ュエーターで変形させることにより、インク室内圧を上
   昇せしめることによって、ノズルよりインクを吐出させ
   るインクジェットヘッドにおいて、 インク流路の構成部品のうち、最も加工精度の高い構成
   部品について、位置合わせ穴とピンとのクリアランスを
   全て２μｍ以下とし、その他の部材の位置合わせ穴とピ
   ンとのクリアランスは、高精度部材の位置合わせ穴とピ
   ンとのクリアランスより大きくすることを特徴とするイ
   ンクジェットヘッド。
2. 【請求項２】シリコンウェハを異方性エッチング又はド
   ライエッチングしてチャンバープレートを形成する際、
   一方の面を多数のノズルを有するオリフィスプレート
   で、他方の面を多数のダイヤフラムを有するダイヤフラ
   ムプレートで密閉した構成であって、前記チャンバープ
   レート、前記オリフィスプレート、前記ダイヤフラムプ
   レートは、それぞれ少なくとも２個以上の位置合わせ穴
   を有し、該位置合わせ穴を貫通するピンで位置合わせし
   て各プレートを接着することにより、インク流路を形成
   し、更に、ダイヤフラム部を圧電素子等のアクチュエー
   ターで変形させることにより、インク室内圧を上昇せし
   めることによって、ノズルよりインクを吐出させるイン
   クジェットヘッドにおいて、 前記チャンバープレートの位置合わせ穴とピンとのクリ
   アランスを全て２μｍ以下とし、オリフィスプレート及
   びダイヤフラムプレートの位置合わせ穴とピンとのクリ
   アランスは、チャンバープレートの位置合わせ穴とピン
   とのクリアランスより大きくすることを特徴とするイン
   クジェットヘッド。
3. 【請求項３】前記チャンバープレートは、各プレートの
   接着時に位置合わせの基準となる位置合わせ穴を少なく
   とも２個以上有し、位置合わせ穴のうち少なくとも２個
   はその形状及び寸法が同一であることを特徴とする請求
   項１及び２記載のインクジェットヘッド。
4. 【請求項４】インクジェットヘッドを接着して組立てす
   る際、位置合わせ基準を、流路構成部材のうちで最も加
   工精度の高い部材の位置合わせ穴とし、高精度部材に対
   して、その他の部品を位置合わせし、インク流路を形成
   することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方
   法。