JP2867602B2 - Plate joining method and inkjet head manufacturing method - Google Patents
Plate joining method and inkjet head manufacturing methodInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はノズルを複数個有し、特にノズル径が微細で
あり、ノズル間ピッチが小さいプレートを接合するのに
有効な方法に関するものである。主にインクジェット記
録装置のヘッド構造体であるノズルプレートとノズルの
他にインク流路等も形成されたベースプレートとを接合
する方法に関するものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an effective method for joining a plate having a plurality of nozzles, particularly having a fine nozzle diameter and a small pitch between nozzles. . The present invention mainly relates to a method for joining a nozzle plate, which is a head structure of an ink jet recording apparatus, to a base plate on which ink channels and the like are formed in addition to the nozzles.
従来の技術を特にインクジェット記録装置のヘッド構
造体であるノズルプレートと、ノズル、インク流路等を
有するベースプレートとの接合方法に関して述べる。The prior art will be described particularly with respect to a method of joining a nozzle plate, which is a head structure of an ink jet recording apparatus, to a base plate having nozzles, ink flow paths, and the like.
ノズルプレートとベースプレートとを接合する際の主
たる必要特性は以下の３点である。The following three main characteristics are required for joining the nozzle plate and the base plate.
第１に、ノズル内の目詰まりがないことである。第２
に、接合材料がシール剤の役割をすることによって、隣
接するノズル間でインクの流入がないことである。第３
に、ノズルプレートとベースプレートとは充分な接合強
度によって固定されていることである。First, there is no clogging in the nozzle. Second
In addition, since the bonding material functions as a sealant, there is no inflow of ink between adjacent nozzles. Third
In addition, the nozzle plate and the base plate are fixed with sufficient bonding strength.
上記３点を満足させるため従来は以下の２通りの方法
で採られてきた。In order to satisfy the above three points, conventionally, the following two methods have been adopted.
第１の方法は、感光性樹脂を接合材料として用いる方
法である。一例を第２図に示す。第２図はノズルを有す
るベースプレート上にパターニングされた感光性樹脂の
形状を示したものである。図中１はベースプレート、２
はノズル、３はパターニングされた感光性樹脂である。
この感光性樹脂３は、露光、現像、もしくは剥離という
工程を経て形成されたものである。The first method is to use a photosensitive resin as a bonding material. An example is shown in FIG. FIG. 2 shows the shape of a photosensitive resin patterned on a base plate having a nozzle. In the figure, 1 is a base plate, 2
Is a nozzle, and 3 is a patterned photosensitive resin.
The photosensitive resin 3 is formed through a process of exposing, developing, or peeling.
第２の方法は、接着剤をスクリーン印刷によってパタ
ーニング印刷し、接合材料として用いる方法である。被
印刷対象は、ノズルプレートの場合とベースプレートの
場合とがあるが、ベースプレートの場合の方が印刷時の
位置ずれ等を考慮すると良い。The second method is a method in which an adhesive is patterned and printed by screen printing and used as a bonding material. The printing target may be a nozzle plate or a base plate, but it is better to consider a position shift during printing in the case of a base plate.
以上のごとく、第１の方法、第２の方法によりシール
部を形成した後にノズルプレートとベースプレートとを
貼合わせ、インクジェット記録装置用ヘッドのインク噴
出部が形成される。As described above, after forming the seal portion by the first method and the second method, the nozzle plate and the base plate are bonded to each other to form the ink ejection portion of the head for the inkjet recording apparatus.
以上述べてきた従来技術でのノズルプレートとベース
プレートとを接合する方法においては、以下の課題を有
する。The method of joining the nozzle plate and the base plate according to the related art described above has the following problems.
第１の感光性樹脂を用いたパターニング方法ではパタ
ーン精度の面では優位であるものの、加工のための工程
が多く複雑である。また、感光性樹脂の接着強度及び耐
インク性を考慮すると、感光性樹脂の選定はかなりの制
約を受ける。The patterning method using the first photosensitive resin is superior in terms of pattern accuracy, but requires many processing steps and is complicated. Considering the adhesive strength and ink resistance of the photosensitive resin, the selection of the photosensitive resin is considerably restricted.
第２のスクリーン印刷を用いたパターニング方法で
は、印刷時のパターニング位置精度及び接合材料の粘度
や厚みの管理に限界がある。特にノズルの隣接ピッチが
100μｍ以下の場合、パターンの位置ずれ或は貼合わせ
時の接合材料の流れ出しから、ノズルの目詰まりを招
き、インクの安定した噴出性能を確保できなくなる。In the patterning method using the second screen printing, there is a limit in controlling the patterning position accuracy during printing and the viscosity and thickness of the bonding material. Especially the adjacent pitch of the nozzle
If the thickness is less than 100 μm, the nozzle may be clogged due to the misalignment of the pattern or the flow of the bonding material at the time of bonding, and it may not be possible to secure the stable ejection performance of the ink.
本発明はこのような課題を解決するものであり、その
目的とするところは、ノズルプレートとベースプレート
との接合方法を容易にすると同時に、接合のための接合
材料の選定を広範囲にし、最終的には充分な接合強度
と、インクの安定した噴出性能を確保するところにあ
る。The present invention is intended to solve such a problem, and an object of the present invention is to facilitate a method of joining a nozzle plate and a base plate, and at the same time, to broadly select a joining material for joining, and finally, Is to ensure sufficient bonding strength and stable ejection performance of ink.
本発明は、ノズルを有する２つのプレートの接合方法
であって、少なくとも一方のプレートの接合面全面に接
合材料を塗布又は貼付した後、接合材料が形成されたプ
レートと他方のプレートを接合する前または後のどちら
かの工程において、ノズル近傍に形成された前記接合材
料を光エネルギーにより除去することを特徴とするもの
である。The present invention relates to a method for joining two plates having a nozzle, wherein the joining material is applied or affixed to the entire joining surface of at least one plate, and then the plate on which the joining material is formed and the other plate are joined. Alternatively, in any of the subsequent steps, the bonding material formed near the nozzle is removed by light energy.
また、ノズルプレートと、インク流路が形成されたベ
ースプレートを備えたインクジェットヘッドの製造方法
において、少なくとも一方のプレートの接合面全面に接
合材料を塗布又は貼付した後、接合材料が形成されたプ
レートと他方のプレートを接合する前または後のどちら
かの工程において、ノズル近傍に形成された前記接合材
料を光エネルギーにより除去することを特徴とするもの
である。Further, in a method for manufacturing an ink jet head having a nozzle plate and a base plate in which an ink flow path is formed, after applying or affixing a bonding material to the entire bonding surface of at least one of the plates, a plate on which the bonding material is formed is formed. In one of the processes before and after joining the other plate, the joining material formed near the nozzle is removed by light energy.
（実施例１） 第１図（ａ）（ｂ）（ｃ）に本発明の第一実施例とし
て、ノズルプレートとベースプレートとの接合工程を順
を追って示す。本実施例においては接合材料として、フ
ィルム状熱硬化型接着剤を用いた。Embodiment 1 FIGS. 1 (a), 1 (b) and 1 (c) show a joining step of a nozzle plate and a base plate in order as a first embodiment of the present invention. In this example, a film-like thermosetting adhesive was used as a bonding material.
図中（ａ）図はノズル２、インク流路（図示せず）が
形成されたベースプレート１の接合面1aにフィルム状の
接合材料３を貼付する工程を示している。この接合材料
３は膜厚が一定であり、強い接着性を有し、ホットプレ
スを用いることによって加圧力＝1kg/cm2、加熱温度＝8
0℃、加熱時間＝２秒の条件にて短時間で貼付可能であ
る。予め、プレス加工等により、必要とする形状、寸法
に加工しておくと良い。FIG. 3A shows a process of attaching a film-like joining material 3 to a joining surface 1a of a base plate 1 on which a nozzle 2 and an ink flow path (not shown) are formed. This bonding material 3 has a constant film thickness, has strong adhesiveness, and has a pressing force of 1 kg / cm 2 and a heating temperature of 8 by using a hot press.
It can be attached in a short time under the conditions of 0 ° C. and heating time = 2 seconds. It is preferable to process in advance the required shape and dimensions by press working or the like.
（ｂ）図は本実施例のもっとも特徴とすべき工程であ
り、ベースプレート１の接合面に接合材料３を貼付した
後、ベースプレート面のノズル２を塞いだ接合材料３
を、光子エネルギーとしてエキシマレーザー５を照射す
ることにより除去する工程を示している。この際、エキ
シマレーザー５をノズル穴径のサイズまで絞りこんで１
穴ずつ除去することも可能であるが、ノズル穴径のサイ
ズと略同サイズの穴を複数個あけた金属製プレートをマ
スクとして用い、複数個同時に除去することによって、
時間短縮することも可能である。尚、次工程の接合にお
いて、接合材料がノズル内に目詰まりすることを防止す
るために、接合材料の除去量をノズル穴径より大きめに
設定するとよい。この設定は、接合材料の厚み、物性、
接合荷重、接合温度、接合時間等の条件から最適値を見
いだし決めることができる。(B) The figure is the most characteristic step of the present embodiment, in which the bonding material 3 is adhered to the bonding surface of the base plate 1 and then the nozzle 3 on the base plate surface is closed.
Is removed by irradiating an excimer laser 5 as photon energy. At this time, the excimer laser 5 is narrowed down to the size of the nozzle hole diameter and
It is also possible to remove the holes one by one, but by using a metal plate with a plurality of holes of the same size as the nozzle hole diameter as a mask, by removing a plurality of holes at the same time,
It is also possible to shorten the time. In the joining in the next step, the amount of the joining material to be removed may be set to be larger than the nozzle hole diameter in order to prevent the joining material from being clogged in the nozzle. This setting depends on the thickness, physical properties,
An optimum value can be found and determined from conditions such as a welding load, a welding temperature, and a welding time.
（ｃ）図は最後の上記ベースプレート１とノズルプレ
ート４との接合を行う工程を示している。接合前にベー
スプレート１とノズルプレート４とのノズルの位置合わ
せを行った後に、前記ホットプレスを用いることによっ
て加圧力＝2kg/cm2加熱温度＝100℃、加熱時間＝10秒の
条件にて短時間で接合可能である。(C) shows the last step of joining the base plate 1 and the nozzle plate 4. After aligning the nozzles of the base plate 1 and the nozzle plate 4 before joining, the hot press is used to reduce the pressure to 2 kg / cm 2 under the conditions of a heating temperature of 100 ° C. and a heating time of 10 seconds. It can be joined in time.
以上の実施例において、接合材料３の貼付する面をベ
ースプレート１の接合面ではなく、ノズルプレート４の
接合面4aにしても何ら問題はない。又、接合材料を上記
のような熱硬化型接着剤の他に感圧性接着剤としても良
い。In the above embodiment, there is no problem if the surface to which the bonding material 3 is adhered is not the bonding surface of the base plate 1 but the bonding surface 4a of the nozzle plate 4. Further, the bonding material may be a pressure-sensitive adhesive other than the above-described thermosetting adhesive.
（実施例２） 次に、第２実施例として、ノズルプレートとベースプ
レートとを接合材料を介して貼合わせた後に、ノズル内
の接合材料を除去する方法について述べる。この場合、
先ずノズルプレート、或はベースプレートどちらか一方
に均一な接着剤層を形成する。形成する方法としては、
接合材料がフィルム状接合材料である場合は実施例１と
同様である。熱硬化型樹脂、フォトレジスト、紫外線又
は可視光で硬化する感光性樹脂、硬化剤を用いた混合型
接着剤、嫌気性接着剤、シアノ系接着剤等の液状もしく
は半固形状接合材料である場合はスピナー法、スクリー
ン印刷等が良好である。そして、ノズルプレート、ベー
スプレート両者を貼合わせ、それぞれの接合材料に応じ
た硬化方法によって硬化さてた後、ノズルプレート、或
はベースプレート側からノズル内に詰まった接合材料に
エキシマレーザーを照射することにより除去する。この
際、エキシマレーザーをノズル穴径のサイズまで絞りこ
んで１穴ずつ除去することも可能であるが、ノズル穴径
と略同のサイズの穴を複数個あけたは金属製プレートを
マスクとして用い、複数個同時に除去することによっ
て、時間短縮することも可能である。尚、ノズルプレー
トが金属製の場合、これをマスクとして使用可能である
ため、前記金属製プレートは必要ない。(Example 2) Next, as a second example, a method of removing the bonding material in the nozzle after bonding the nozzle plate and the base plate via the bonding material will be described. in this case,
First, a uniform adhesive layer is formed on either the nozzle plate or the base plate. As a method of forming,
When the joining material is a film-like joining material, it is the same as in the first embodiment. Liquid or semi-solid bonding materials such as thermosetting resins, photoresists, photosensitive resins that cure with ultraviolet or visible light, mixed adhesives using a curing agent, anaerobic adhesives, cyano-based adhesives, etc. Is good in spinner method, screen printing and the like. Then, after bonding both the nozzle plate and the base plate, and curing by a curing method corresponding to each bonding material, the nozzle plate or the base plate is removed by irradiating the bonding material clogged in the nozzle with an excimer laser. I do. At this time, it is possible to squeeze the excimer laser down to the size of the nozzle hole and remove one hole at a time. However, if a plurality of holes having the same size as the nozzle hole diameter are drilled, use a metal plate as a mask It is also possible to reduce the time by simultaneously removing a plurality of pieces. When the nozzle plate is made of metal, it can be used as a mask, so that the metal plate is not required.
以上述べてきたように、エキシマレーザー等の光子エ
ネルギーによってノズルプレート面上及びノズル内の接
合材料を除去する方法を採ることによって、ノズルプレ
ートとベースプレートとの接合方法が容易になると同時
に、接合のための接合材料の選定が広範囲になった。以
下ノズルプレートとベースプレートとを接合する際に用
いた接合材料を素状別、機能別に揚げる。As described above, by employing a method of removing the bonding material on the nozzle plate surface and in the nozzle by photon energy of an excimer laser or the like, the bonding method between the nozzle plate and the base plate is facilitated, and at the same time, the bonding method is used. The selection of joining materials has become widespread. Hereinafter, the joining material used for joining the nozzle plate and the base plate is fried according to the shape and function.
１）フィルム状接合材料 ・熱硬化型接着剤 ・感圧性接着剤 ２）液状もしくは半固形状接合材料 ・熱硬化型樹脂 ・フォトレジスト ・紫外線及び可視光で硬化する感光性樹脂 ・硬化剤を用いる混合型接着剤 ・嫌気性接着剤 ・シアノ系接着剤 〔発明の効果〕 以上述べたように、本発明によればノズルが形成され
たプレートとの接合方法が容易になると同時に、接合の
ための接合材料の選定が広範囲になる。したがって、特
にインクジェットヘッドに用いた場合には、充分な接合
強度と、インクの安定した噴出性能を確保することがで
きる。1) Film-like joining material ・ Thermosetting adhesive ・ Pressure-sensitive adhesive 2) Liquid or semi-solid joining material ・ Thermosetting resin ・ Photoresist ・ Photosensitive resin which cures with ultraviolet and visible light ・ Uses curing agent Mixed-type adhesive, anaerobic adhesive, cyano-based adhesive [Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the method of joining to the plate on which the nozzle is formed becomes easy, and The selection of the joining material becomes wide. Therefore, particularly when used for an ink jet head, sufficient bonding strength and stable ejection performance of ink can be ensured.
第１図（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明の一実施例であるノ
ズルプレートとベースプレートとの接合方法を示す概略
図。 第２図は従来技術によって形成されたベースプレート面
上のシール形状の一例を示す概念図。 １……ベースプレート ２……ベースプレート内のノズル ３……接合材料 ４……ノズルプレート ５……エキシマレーザー1 (a), 1 (b) and 1 (c) are schematic views showing a method for joining a nozzle plate and a base plate according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a conceptual diagram showing an example of a seal shape on a base plate surface formed by a conventional technique. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base plate 2 ... Nozzle in base plate 3 ... Bonding material 4 ... Nozzle plate 5 ... Excimer laser
Claims (5)
であって、少なくとも一方のプレートの接合面全面に接
合材料を塗布又は貼付する第１の工程と、前記ノズル近
傍に形成された前記接合材料を光エネルギーにより除去
する第２の工程と、前記接合材料が形成されたプレート
と他方のプレートを接合する第３の工程と、を備えたプ
レートの接合方法。1. A method of joining two plates having a nozzle, comprising: a first step of applying or attaching a joining material to the entire joining surface of at least one plate; and the joining material formed near the nozzle. And a third step of joining the plate on which the joining material has been formed and the other plate with each other.
であって、少なくとも一方のプレートの接合面全面に接
合材料を塗布又は貼付する第１の工程と、前記接合材料
が形成されたプレートと他方のプレートを接合する第２
の工程と、前記ノズル近傍に形成された前記接合材料を
光エネルギーにより除去する第３の工程と、を備えたプ
レートの接合方法。2. A method for joining two plates having nozzles, comprising: a first step of applying or attaching a joining material to the entire joining surface of at least one plate; and a plate on which the joining material is formed and the other. Second plate joining
And a third step of removing the bonding material formed near the nozzle by light energy.
製であり、前記第３の工程における光エネルギーが金属
製のプレート側から照射される特許請求の範囲第２項記
載のプレートの接合方法。3. The plate joining method according to claim 2, wherein at least one of said plates is made of metal, and light energy in said third step is irradiated from a metal plate side.
たベースプレートを備えたインクジェットヘッドの製造
方法において、少なくとも一方のプレートの接合面全面
に接合材料を塗布又は貼付する第１の工程と、前記ノズ
ル近傍に形成された前記接合材料を光エネルギーにより
除去する第２の工程と、前記接合材料が形成されたプレ
ートと他方のプレートを接合する第３の工程と、を備え
たインクジェットヘッドの製造方法。4. A method for manufacturing an ink jet head including a nozzle plate and a base plate having an ink flow path formed therein, wherein a first step of applying or affixing a bonding material to an entire bonding surface of at least one of the plates; A method for manufacturing an ink jet head, comprising: a second step of removing the bonding material formed in the vicinity of a nozzle by light energy; and a third step of bonding the plate on which the bonding material is formed and the other plate. .
たベースプレートを備えたインクジェットヘッドの製造
方法において、少なくとも一方のプレートの接合面全面
に接合材料を塗布又は貼付する第１の工程と、前記接合
材料が形成されたプレートと他方のプレートを接合する
第２の工程と、前記ノズル近傍に形成された前記接合材
料を光エネルギーにより除去する第３の工程と、を備え
たインクジェットヘッドの製造方法。5. A method for manufacturing an ink jet head including a nozzle plate and a base plate having an ink flow path formed therein, wherein a first step of applying or affixing a bonding material to an entire bonding surface of at least one plate; A method for manufacturing an ink jet head, comprising: a second step of bonding a plate on which a bonding material is formed and the other plate; and a third step of removing the bonding material formed near the nozzle by light energy. .
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