JP3275655B2 - インクジェットヘッドの製造方法及びこの方法によって製造されたインクジェットヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、インクジェットヘッドの
製造方法及びこの方法により製造されたインクジェット
ヘッドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のインクジェットヘッドの製造方法
は、例えば図５に示すように、流路基板ａの上面に、複
数本のインク流路ｂ…を、一定間隔で平行に設け、この
流路基板ａの上面に、カバープレートｃを接着剤ｄによ
り接合する。流路基板ａ及びカバープレートｃの前端面
に、ノズルプレートｅを接着剤により接合する。このノ
ズルプレートｅには、予め各インク流路ｂ…に対向する
ノズルｆ…を開口しておく。ノズルｆの形状は、インク
を効率良く射出させるために、ノズルの出口側の直径は
小径で流路側の直径が大径の先細形状のものであり、通
常はレーザ加工等によって穿孔される。

【０００３】各インク流路には、各インク流路内のイン
ク体積を急激に変化させる圧電素子などの図示しないイ
ンク加圧手段が備わっており、このインク体積の急激な
変化によって、インクの圧力を変化させ、ノズル側への
圧力成分はノズルｆを通してヘッド外にインク滴を射出
させる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】通常ノズルプレートｅ
の厚さは５０〜１００μｍ程度必要であり、ノズルｆは
出口側直径が数十μｍの先細形状であるので、この様な
ノズルをレーザ加工により穿孔するのに製造コストが高
くなっている。また、流路基板ａとカバープレートｃと
の厚さは数ｍｍ以下と薄く、この端面にノズルプレート
ｅをノズルｆを確保した状態で接着するには、接着面積
が小さくしかも高温下で長時間高圧で押し付けるもの
で、歩留りと作業時間効率の悪い工程であった。しかも
基板側とノズルプレート側との間の熱膨脹率の差が大き
いと、使用時の接触や環境温度変化などによって剥がれ
やすいという問題があった。さらに、流路基板ａ上にカ
バープレートｃを接着する際に、接着剤ｄのインク流路
ｂ内への垂れ込みが問題となっており、そればかりでな
く、その接合後にノズルプレートｅを接着する際にも、
同様な接着剤のノズルｆやインク流路ｂ内への垂れ込み
が大きな問題であり、ノズルプレートｅにノズル周囲を
避けて接着剤を塗付し、高温下で基板等の端面に長時間
高圧で押し付けるという困難な工程を必要とし、歩留ま
りの悪いものであった。このように、ノズルプレートを
流路基板等に接合前に微細テーパ形状の全ノズルを高精
度で形成した後で接合することは、極めて困難な作業で
あり、このことが、ヘッドの長さが記録紙全幅にわたる
いわゆるラインヘッドの実現を阻む大きな問題となって
いた。

【０００５】そこで本発明の目的は、ノズルを形成した
ノズルプレートを貼着する必要を無くし、製造作業を簡
単にし、したがって困難なノズルプレートの高温度接着
工程や、接着後に剥がれるなどの問題を解決し、長幅の
ラインヘッドを歩留り良く製造し、しかもコストの低減
を達成することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のインクジェットヘッドの製造方法の特徴
は、上面に複数のインク流路が形成された流路基板と、
流路基板上面に接合されインク流路を閉鎖するカバープ
レートとの少なくとも一方を電磁波透過材料で形成す
る。そして、電磁波の照射によって硬化する接着剤を介
して流路基板とカバープレートとを重ね合わせ、インク
流路を区画する隔壁とカバープレートとの接合部と、イ
ンク流路の先端開口部とのみに電磁波が照射され、それ
以外の部分は電磁波の遮蔽部となるように、電磁波透過
材料からなる流路基板またはカバープレートに電磁波を
照射する。そして、電磁波が照射された接着剤を硬化さ
せ、電磁波の遮蔽部に位置する未硬化の接着剤を溶融除
去することにより、硬化された接着剤により流路基板と
カバープレートとを接合するとともに、インク流路の先
端開口部に先細形状のノズルを形成しているところにあ
る。

【０００７】また、本発明のインクジェットヘッドの特
徴は、上記の様な製造方法によって製造され、インク流
路の先端開口部の両側壁から突出する硬化接着剤によっ
て、先細形状のノズルが形成されているところにある。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１に示すように、流路基板１と
して、例えば、圧電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛
（ＰＺＴ）系のセラミックス材料を用いた厚さ１ｍｍ程
度の板が用いられ、その上面に、ダイシングマシンによ
り４００〜８００μｍの溝を複数本（図示では６本）加
工してインク流路１１…が、一定間隔で平行に設けられ
ている。インク流路１１の形状は、前面に開口し、一定
の深さで一定の長さだけ後方へ向かい、後端部は底面が
湾曲して次第に浅くなり、やがて流路が無くなってい
る。隣り合うインク流路１１は隔壁１ａにより相互に区
画されており、インク流路１１の対向する両側壁には、
図示しないが駆動電界印加用の電極が側壁のほぼ上半分
に形成され、この電極はインク流路１１の後端部に至っ
て連続し、この後端部から流路基板１の上面を後方へ向
かって引出し電極１２…となって延伸している。引出し
電極１２は図示しない駆動ドライバとの接続に使われ
る。

【０００９】インク流路１１を区画する隔壁１ａの上面
に、カバープレート２が接合されてインク流路１１を閉
鎖してある。カバープレート２が電磁波（活性エネルギ
ー線）透過材料からなる場合、電磁波として光を用いる
場合には、ガラス、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹
脂など透光性を有する材料で構成される。カバープレー
ト２には窓孔２１が開設してある。この窓孔２１によっ
て、インク流路１１の後端部を窓孔２１を介して開放状
態にしている。この窓孔２１内に、図示しないが、イン
ク流路１１内にインクを供給する共通インク室を有する
マニホールド部材が配設されることになる。引出し電極
１２…はカバープレート２の後端部に露出して延伸して
いる。

【００１０】図２に示すように、電磁波の照射のため
に、流路基板１またはカバープレート２をマスキングす
るマスク３が形成されている。マスク３はカバープレー
トと同じく電磁波透過材料からなり、その一方の面に各
インク流路１１をほぼ覆う遮蔽部３１…が形成され、そ
の他の部分は電磁波の透過部３２となっている。遮蔽部
３１の形状を詳しく説明すると、その前端部３１ａの幅
をインク流路１１の先端開口部の幅よりも狭くして、ノ
ズルとしての望ましい幅に一致させてある。この前端部
３１ａを除く後方部３１ｂの幅は、インク流路１１の幅
よりも僅かに大きな幅に設定してある。従って、電磁波
の透過部３２は、その前端部３２ａの幅が、インク流路
１１を区画する流路基板１の隔壁１ａの上面から更にイ
ンク流路１１の先端開口部の両側壁を越えて流路内の一
部を占める大きい幅となり、この前端部３２ａを除く後
方部３２ｂの幅は、隔壁１ａの上面の幅よりも僅かに狭
くなっている。

【００１１】図３（ａ）に流路基板１とマスク３のそれ
ぞれの前端部を、重ね合わせて透視した状態を示してお
り、Ａ−Ａ線で示した流路基板１の前端よりも、マスク
３の前端が前方まで突出している。そして電磁波の遮蔽
部３１の前端部３１ａが、各インク流路１１の先端開口
部の幅よりも狭く、電磁波の透過部３２の前端部３２ａ
が、インク流路１１の先端開口部の両側壁を越えて流路
内の一部を占めている状態が判る。

【００１２】そこで、隔壁１ａの上面に光硬化型の接着
剤４を十分に塗付する。その上にカバープレート２を重
ねて押圧すると、余分な接着剤４はインク流路１１内に
垂れ込む。ついでカバープレート２の上面にマスク３を
重ね合わせ、図３（ｂ）に示すようにマスク３の上方か
ら平行な電磁波束である光５…を照射する。マスク３の
透過部３２に照射された光５は、マスク３，カバープレ
ート２を透過して接着剤４に到達するので、接着剤４は
この部分では光の照射により硬化する。即ち、隔壁１ａ
の上面とカバープレート２との間は接着剤４により硬化
接着し、インク流路１１内に垂れ込んだ接着剤のうち光
に照射された部分（先端開口部の部分）は単純硬化す
る。しかしマスク３の遮蔽部３１に照射された光５は、
マスク３を透過しないので接着剤４には到達せず、従っ
て接着剤４はこの部分では硬化しない。この後で、接着
剤未硬化部分を溶融除去可能な有機溶剤、例えばトルエ
ンを、カバープレート２の開口２１からインク流路１１
内に加圧注入すると、未硬化の接着剤が溶融して除去さ
れ、硬化部のみが残ることになる。

【００１３】接着剤を部分的に硬化させ、未硬化の接着
剤を除去した後で、前面をＡ−Ａ線まで研磨して先端を
平坦にする。必要があれば洗浄水等を加圧注入して、研
磨粉などの流路内異物を除去する。これによってインク
ジェットヘッドの製造が完了する。

【００１４】この状態のノズル部の一部を、図４に拡大
して斜視図にて示している。インク流路１１の先端開口
部の部分は、その両側壁内面が硬化接着剤によって開口
が狭められ、ノズル１１ａとして望ましい幅の開口のみ
が残り、インクを射出する際にはこの開口がノズル１１
ａとなる。

【００１５】このノズル１１ａは通常の円形ノズル孔面
積にほぼ相当する断面積の矩形形状であるが、この矩形
形状のノズル１１ａから射出された微小体積のインク滴
は、射出飛行して記録紙に付着する短時間の間に、イン
クの表面張力によってインク液滴は球形となるので、記
録紙上に付着したインクの形状は円形ノズルの場合と殆
ど同じとなる。

【００１６】光硬化型の接着剤の硬化について具体的に
述べると、カバープレートとして１ｍｍ厚さのガラスを
用い、４０ワット光重合用蛍光灯を用いて約５ｃｍの距
離から光を照射すると、室温で約２分間で接着剤は硬化
した。

【００１７】また光源としてレーザ光を使用した例につ
いて述べると、一般に光硬化接着剤は波長３６５ｎｍ付
近の光に対して最大硬化感度を持たせてあるが、Ｎｄ：
ＹＡＧレーザの第３高調波（波長３５５ｎｍ）、ＸｅＦ
レーザ（波長３５１ｎｍ）、あるいは窒素レーザ（波長
３３７ｎｍ）の光源は、照射時間を大幅に短縮でき、製
造上極めて有効である。本発明者の実験によれば、レー
ザのような極めて強力な光源は、接着剤の最大硬化感度
から離れた波長であっても、その大強度のために、十分
短時間で硬化が可能であり、上記記載以外のレーザ光源
も使用できる。エキシマレーザの例では、僅か１０パル
ス以下の照射で硬化され、工程時間の短縮のみならず、
装置の運転コストが大幅に低減される。

【００１８】上記実施例では、電磁波として光を用いて
いるため、遮蔽部としては遮光性のインク（通常の黒イ
ンクなど）を塗布するだけで簡単に形成でき、また透過
部材の材質としてもガラスや合成樹脂など選択の幅が広
い。ただし本発明は、光以外の電磁波を利用することも
でき、その場合は利用する電磁波に応じて、接着剤や透
過部材および遮蔽部の材質および形成方法は適宜選択さ
れる。

【００１９】なお、上に説明した例では、カバープレー
ト２に電磁波透過材料を用いているが、これに限られる
ものでなく、流路基板１とカバープレート２とのいずれ
か一方に電磁波透過材料を用いればよく、その材料を用
いた側をマスキングして電磁波を照射すれば良い。

【００２０】また、上に説明した例では、マスクを用い
て電磁波の遮蔽部を形成しているが、これに限られるも
のでなく、流路基板またはカバープレートの電磁波の照
射側に、電磁波の遮蔽部を直接形成してもよい。

【００２１】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明では、流
路基板とカバープレートとを電磁波の照射によって硬化
する接着剤を介して重ね合わせた上で電磁波を照射し、
電磁波が照射された接着剤を硬化させて流路基板とカバ
ープレートとを接合し、電磁波の遮蔽部に位置する未硬
化の接着剤を溶融除去してインク流路の先端開口部に先
細形状のノズルを形成するようにしているので、ノズル
を形成したノズルプレートを貼着することを必要とせ
ず、製造作業を簡単化できる。したがって困難なノズル
プレートの高温度接着工程や、接着後に剥がれ易いなど
の問題が解決でき、しかもコストの低減を達成でき、長
幅のラインヘッドであっても歩留り良く製造することが
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の全体構成を示
す斜視図である。

【図２】電磁波の透過する領域と不透過の領域とを示す
平面図である。

【図３】（ａ）は、ノズル近傍において電磁波の透過す
る領域と不透過の領域とインク流路との位置関係を示す
平面図である。（ｂ）は、電磁波の照射を説明する正面
図である。

【図４】ノズルを示す要部の斜視図である。

【図５】従来のインクジェットヘッドの要部を示す分解
斜視図である。

【符号の説明】

１ 流路基板 １ａ 隔壁 １１ インク流路 １１ａ ノズル ２ カバープレート ３１ 電磁波の遮蔽部 ３１ａ 遮蔽部の前端部 ４ 接着剤 ５ 電磁波

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上面に複数のインク流路が形成された流
   路基板と、上記流路基板上面に接合され上記インク流路
   を閉鎖するカバープレートとの少なくとも一方を電磁波
   透過材料で形成し、 上記電磁波の照射によって硬化する接着剤を介して上記
   流路基板と上記カバープレートとを重ね合わせ、 上記インク流路を区画する隔壁と上記カバープレートと
   の接合部と、上記インク流路の先端開口部とのみに上記
   電磁波が照射され、それ以外の部分は上記電磁波の遮蔽
   部となるように、上記電磁波透過材料からなる上記流路
   基板または上記カバープレートに上記電磁波を照射し、 上記電磁波が照射された上記接着剤を硬化させ、上記電
   磁波の遮蔽部に位置する未硬化の上記接着剤を溶融除去
   することにより、上記硬化された接着剤により、上記流
   路基板と上記カバープレートとを接合するとともに、上
   記インク流路の先端開口部に先細形状のノズルを形成す
   ることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１の製造方法によって製造され、
   上記インク流路の先端開口部の両側壁から突出する硬化
   接着剤によって、先細形状のノズルが形成されているこ
   とを特徴とするインクジェットヘッド。