JP2010131977A - インクジェットヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インクジェットヘッドの駆動部間に残存する圧電体を除去することによりクロストークを低減でき、圧電体の分割時に発生するストレスを緩衝でき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】本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法は、複数のチャンバと、複数のチャンバをカバーするメンブレインと、複数のチャンバにそれぞれ圧力を提供するように、仮想の分割線を境界としてメンブレイン上に互いに離隔して配置される複数の駆動部と、を含むインクジェットヘッドを製造する方法であって、分割線の位置に対応するメンブレインの一面に溝を形成する工程と、溝が形成されたメンブレインの一面に接着樹脂を用いて圧電体を接合する工程と、溝が露出するように圧電体を分割する工程と、を含むことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

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。

インクジェットプリンタは、電気的信号を物理的力に変換してノズルを介してインク液滴を吐出することにより印刷が行われる装置である。インクジェットヘッドは、チャンバ、リストリクタ、ノズル、及び圧電体などの多様な部品をそれぞれの層に加工し、これらを互いに接合する方式で製作することができる。

近年、インクジェットヘッド技術は、従来の紙や繊維に印刷するグラフィックインクジェット産業分野だけではなく、プリント基板、ＬＣＤパネルなどの電子部品製作にも使用されるなど、その適用が拡大されている。

しかし、従来のグラフィックプリント技術に比べて、機能性インクを正確かつ精密に吐出しなければならない電子部品用インクジェットプリント技術においては、従来、要求されなかった機能が要求される。例えば、吐出液滴のサイズの微細化や速度偏差の低減などが基本的に要求され、それ以外にも、ノズルの高密度化及び高周波数特性などが要求される。これらの要求に応えるために薄型化されたインクジェットヘッドの駆動部の開発が求められている。

一方、図１は従来技術によるインクジェットヘッドを示す正断面図である。図１に示すように、従来の圧電体はインクジェットヘッドの一面に接合された後、それぞれのチャンバ６上で独立した駆動部２として駆動するように、ダイシング（ｄｉｃｉｎｇ）が行われた。

このとき、それぞれの駆動部２を完全に切断すると、メンブレイン５及びインクジェットヘッドのボディに大きなストレスを与えることがある。しかし、この問題のために圧電体を完全に切断しないと、図１に示すように、圧電体の下部が完全に分離されず、残存物３が残るので、隣接するそれぞれの駆動部２が互いに連結されクロストーク（ｃｒｏｓｓｔａｌｋ）を誘発することがあった。

さらに、ダイシング工程時、インクジェットヘッドのシリコン基板へのストレスを防止するために薄い切断刃（ｓａｗ ｂｌａｄｅ）を用いて二回のダイシング工程を行うと、隣接する駆動部間に壁（ｗａｌｌ）形態の圧電体の残存物８が残って、クロストーク（クロストークノイズ）を誘発する原因となった。

こういう従来技術の問題点に鑑み、本発明は、クロストークを低減させ、かつ圧電体の分割時に発生するストレスを緩衝できる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を目的とする。

本発明の一実施形態によれば、複数のチャンバと、複数のチャンバをカバーするメンブレインと、複数のチャンバにそれぞれ圧力を提供するように、仮想の分割線を境界としてメンブレイン上に互いに離隔して配置される複数の駆動部と、を含むインクジェットヘッドを製造する方法であって、分割線の位置に対応するメンブレインの一面に溝を形成する工程と、溝が形成されたメンブレインの一面に接着樹脂を用いて圧電体を接合する工程と、溝が露出するように圧電体を分割する工程と、を含むインクジェットヘッドの製造方法が提供される。溝を形成する工程は化学的エッチングにより行われてもよく、溝は接着樹脂で充填されてもよい。

一方、本発明の他の実施形態によれば、複数のチャンバと、複数のチャンバをカバーするメンブレインと、複数のチャンバにそれぞれ圧力を提供するように、仮想の分割線を境界としてメンブレイン上に互いに離隔して接合される圧電体と、を含み、分割線に対応するメンブレインの一面には溝が形成され、溝は接着樹脂で充填されることを特徴とするインクジェットヘッドが提供される。

本発明の実施形態によれば、インクジェットヘッドの駆動部間に残存する圧電体を除去すことにより、クロストークを低減させ、かつ圧電体の分割時に発生するストレスを緩衝することができる。
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

従来技術によるインクジェットヘッドを示す正断面図である。 本発明の一実施例によるインクジェットヘッドを示す側断面図である。 本発明の一実施例によるインクジェットヘッドの製造方法を示す順序図である。 本発明の一実施例によるインクジェットヘッドの製造方法の一工程を示す図である。 本発明の一実施例によるインクジェットヘッドの製造方法の一工程を示す図である。 本発明の一実施例によるインクジェットヘッドの製造方法の一工程を示す図である。

本発明は多様な変換を加えることができ、様々な実施例を有することができるため、本願では特定実施例を図面に例示し、詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態に限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変換、均等物及び代替物を含むものとして理解されるべきである。

以下、本発明によるインクジェットヘッド及びその製造方法の好ましい実施例を添付図面を参照して詳細に説明し、添付図面を参照して説明するに当たって、同一または対応する構成要素は同一の図面番号を付し、これに対する重複説明は省略する。

本発明の一実施例によるインクジェットヘッドの製造方法を説明する前に、圧電方式のインクジェットヘッドの各構成要素について、図２を参照して概略的に説明する。図２は本発明の一実施例により製造されたインクジェットヘッドを示す側断面図であって、図２を参照すると、インクジェットヘッド１００、リザーバ１０、流入口２０、リストリクタ３０、チャンバ４０、ダンパ５０、ノズル６０、メンブレイン７０、圧電体８０が示されている。

チャンバ４０は、インクを収容し、メンブレイン７０の上面に形成された圧電体８０などにより圧力が加えられると、収容しているインクをノズル６０の方に移動させてノズル６０からインクが吐出されるようにする手段である。このようなチャンバは一つのインクジェットヘッドに１２８個または２５６個などのように複数個が並列に配置され、これらのそれぞれのチャンバ４０に圧力を提供するために圧電体８０もチャンバ４０の数だけ備えられる。この時、それぞれの圧電体８０は隣接する他のチャンバ４０への影響を最小化するために互いに離隔して配置される。この圧電体８０の離隔により形成された空間を本明細書では「分割線」と称する。

リザーバ１０は、流入口２０などを介して外部から供給されたインクを貯蔵し、上述したチャンバ４０にインクを供給する手段である。

リストリクタ３０は、上述したリザーバ１０とチャンバ４０とを連通させ、リザーバ１０とチャンバ４０との間のインクの流れを調節する機能を行う手段である。このようなリストリクタ３０は、リザーバ１０及びチャンバ４０よりも小さい断面積を有するように形成され、圧電体８０によりメンブレイン７０が振動する場合、リザーバ１０からチャンバ４０に供給されるインクの量を調節することができる。

ノズル６０は、チャンバ４０に連結され、チャンバ４０から供給されるインクを噴射する機能を行う。圧電体８０などから発生した振動がメンブレイン７０を介してチャンバ４０に伝達されると、チャンバ４０には圧力が加えられ、この圧力によりノズル６０からインクが噴射される。

上述したチャンバ４０とノズル６０との間にはダンパ５０が形成される。ダンパ５０は、チャンバ４０から発生したエネルギーをノズル６０の方に集中させ急激な圧力変化を緩衝する機能を行う。

一方、圧電体８０の図中上下には圧電体８０に電圧を印加するために、上部電極（図示せず）及び下部電極（図示せず）が形成されてもよい。かかる上部電極（図示せず）及び下部電極（図示せず）及びインクジェットヘッド全体の制御は、例えば、制御基板（図示せず）に実装されたＣＰＵ（図示せず）からの制御信号により上部電極（図示せず）及び下部電極（図示せず）の電圧制御等が行われる。

上述したそれぞれの構成要素を備えたインクジェットヘッド１００は、シリコンまたはセラミックからなる基板を複数枚積層して形成されてもよく、一枚の基板で形成されてもよい。

以下、本発明の一実施例によるインクジェットヘッドの製造方法について、図３から図６を参照して説明する。図３は本発明の一実施例によるインクジェットヘッドの製造方法を示す順序図であり、図４から図６は本発明の一実施例によるインクジェットヘッドの製造方法の各工程を示す図である。図４から図６を参照すると、チャンバ４０、ノズル６０、メンブレイン７０、溝７２、圧電体８０，８０’、接着樹脂（ａｄｈｅｓｉｖｅ ｒｅｓｉｎ）９０が示されている。

先ず、ステップＳ１１０で、図４に示すように、互いに離隔して配置される圧電体８０間の間隔である前述の分割線（仮想の分割線）の位置に対応するメンブレイン７０の一面に溝７２を形成する。具体的には、後工程で分割される境界線、すなわち、分割線の位置に対応するメンブレイン７０の箇所に溝７２を形成する。溝７２を形成するために、湿式／乾式エッチングのような化学的方法を用いてもよい。メンブレイン７０によりチャンバ４０をカバーするようにインクジェットヘッドのボディに接合されている場合は、化学的方法を用いて溝７２を形成すると、インクジェットヘッドのボディに加えられるストレスを最小化することができ、製品の信頼性を向上させることができる。

このようにメンブレイン７０に溝７２を形成した後、ステップＳ１２０で、図５に示すように、溝７２が形成されたメンブレイン７０の一面に、例えば、エポキシ樹脂のような接着樹脂９０を用いて圧電体８０’を接合する。そして、ステップＳ１３０で、図６に示すように、溝７２が露出するように（メンブレイン７０の一面および当該一面に形成された溝７２に充填された接着樹脂のうち、溝に相当する箇所の圧電体および充填されている接着樹脂を当該メンブレイン７０の一面より深く（図中下方向に溝の形状が表れるまで）切削する）圧電体８０’を分割する。上述した工程により、予め分割線に対応するメンブレイン７０のところに溝７２を形成したので、切断刃などを用いて圧電体８０’を完全に分割することができる。

また、圧電体８０’の接合工程において、接着樹脂９０が溝７２の内部に充填されるように塗布されると、溝７２の内部に充填された接着樹脂９０は緩衝機能を行うため、メンブレイン７０及びインクジェットヘッドのボディに加えられるストレスを低減することができる。

さらに、図６に示すように、圧電体の分割工程後にも、メンブレイン７０に形成された溝７２の内部には接着樹脂９０が残存することがあり、このように溝７２の内部に残存する接着樹脂７２は圧電体８０とメンブレイン７０との間の結合力を向上させて、製品の信頼性を向上させることができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した方法における動作、手順、ステップ、および工程等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「先ず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

４０ チャンバ
６０ ノズル
７０ メンブレイン
７２ 溝
８０，８０’ 圧電体
９０ 接着樹脂

Claims (4)

1. 複数のチャンバと、
   前記複数のチャンバをカバーするメンブレインと、
   前記複数のチャンバにそれぞれ圧力を提供するように、仮想の分割線を境界として前記メンブレイン上に互いに離隔して配置される複数の駆動部と、
   を含むインクジェットヘッドを製造する方法であって、
   前記分割線の位置に対応する前記メンブレインの一面に溝を形成する工程と、
   前記溝が形成されたメンブレインの一面に接着樹脂を用いて圧電体を接合する工程と、
   前記溝が露出するように前記圧電体を分割する工程と、
   を含むことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
2. 前記溝を形成する工程が、化学的エッチングにより行われることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
3. 前記接着樹脂が、前記溝に充填されることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
4. 複数のチャンバと、
   前記複数のチャンバをカバーするメンブレインと、
   前記複数のチャンバにそれぞれ圧力を提供するように、仮想の分割線を境界として前記メンブレイン上に互いに離隔して接合される圧電体と、
   を含み、
   前記分割線に対応する前記メンブレインの一面には溝が形成され、
   前記溝には接着樹脂が充填されることを特徴とするインクジェットヘッド。

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