JP3331835B2 - インクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents

インクジェットヘッドの製造方法

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JP3331835B2 JP25128495A JP25128495A JP3331835B2 JP 3331835 B2 JP3331835 B2 JP 3331835B2 JP 25128495 A JP25128495 A JP 25128495A JP 25128495 A JP25128495 A JP 25128495A JP 3331835 B2 JP3331835 B2 JP 3331835B2
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裕和 大野
清光 須賀
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    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2202/00Embodiments of or processes related to ink-jet or thermal heads
    • B41J2202/01Embodiments of or processes related to ink-jet heads
    • B41J2202/10Finger type piezoelectric elements

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

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
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、インクジェットヘッドにおい
て少なくとも一部が圧電材料からなる流路基板にインク
流路を刻設した構成のものがある。これは、インク流路
を区画する隔壁部分が圧電材料からなっており、この隔
壁の両面に金属膜からなる電極が形成されたものであ
る。この電極に印字信号に応じて電界が印加されると、
隔壁が圧電変形してインク流路の容積を変化させ、容積
の減少したインク流路内部のインクが圧力を受けて吐出
する。
【0003】このようなインクジェットヘッドを製造す
る際には、図11に示すように、まず圧電材料からなる
流路基板20に複数の平行な溝状のインク流路21およ
びそれと連続する浅溝部23を刻設した後、流路基板の
流路刻設面の上方から蒸着などにより流路刻設面および
隔壁22側面上部に金属膜を形成する。この状態では、
各隔壁側面の金属膜同士は流路刻設面および隔壁上端面
においてショートしており、任意のインク流路に対応し
た金属膜(電極)のみに選択的に導通させ隔壁を自在に
変形させることができない。そこで、通常は流路刻設面
および隔壁上端面を機械的に研磨してこの部分において
金属膜を除去し各流路毎に分離した電極としている。そ
の後、流路基板上面にカバープレートが貼着される。な
お、図11に示すように、流路基板20のインク流路2
1後端部は徐々に浅くなるように形成され、さらに浅溝
部23に連通しており、インク流路の深さの深い部分で
は隔壁22側面に金属膜が形成されるが、浅溝部23に
おいては溝の浅さ故に平面的に広がって溝内を埋めるよ
うに金属が充填される。ここがワイヤーボンディング等
が行われる電極接続部となっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の通り、従来は各
流路毎に独立した(ショートしない)電極を得るために
研磨により金属膜を分離しているが、この研磨作業時に
隔壁の割れや欠け等の破損を生じることがあり、歩留ま
り低下の原因となっている。また、電極接続部を設ける
ために、インク流路に浅溝部を形成しておき、研磨した
後もこの浅溝部内の金属膜を残留させているが、浅溝部
を形成するため加工速度の遅い切削工程が必要で加工時
間が長くなっている。
【0005】なお、ワイヤーボンディング工程において
ボンディング用ツールの先端を浅溝部低面に接触させて
作業する必要があるため、信頼性向上のためには浅溝部
が浅い方が望ましい(浅溝部が深過ぎるとボンディング
用ツールが浅溝部側壁に当たって低面に接触できないた
め、具体的には深さ15μm以下が望ましい)。一方、
浅溝部が浅過ぎると研磨時に浅溝部内の金属膜も除去さ
れてしまうおそれがある。従って、浅溝部は極めて精度
よく形成しなければならないが、圧電材料からなる基板
の厚みや平面度のばらつきの影響で、浅溝部を所望の深
さに一定に保つことは困難であり、上記のような不良を
生じ易かった。さらに、浅溝部底面は切削加工面である
ため、粗くて金属膜の付着強度が低く、ボンディング時
に金属膜が剥離するおそれがあった。またインク流路と
浅溝部との相対的な位置精度も要求された。
【0006】そこで本発明の目的は、浅溝部を形成せず
機械的な研磨工程をなくし、歩留まりの向上、加工時間
の短縮、ボンディング作業の簡単化が達成できるインク
ジェットヘッドの製造方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明では、インク流路が刻設してある流路基板と、
流路基板の流路刻設面上に固着されるカバープレートと
を有し、インク流路を区画する隔壁側面に電界を加えて
圧電変形させることによりインク流路内のインクを吐出
するインクジェットヘッドの製造方法において、少なく
とも一部が圧電材料からなる流路基板に複数の平行な溝
状のインク流路を刻設し、流路基板の流路刻設面と隔壁
上端面および側面上部とに金属膜を形成し、インク流路
形成パターンのマスクを当接または近接させた流路基板
の流路刻設面および隔壁上端面に対し、レーザーを面照
射することより金属膜をインク流路毎に分離し、上記イ
ンク流路を区画する隔壁の電極、および、該電極から連
続する千鳥配列された電極接続部を形成する工程を含む
ことを特徴とするものである。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明に係るインクジェットヘッ
ドの完成状態の斜視図を図1に示す。その構成は、圧電
材料であるPZTからなる流路基板1の上面に複数の溝
状のインク流路2が設けてあり、この流路刻接面(上
面)にカバープレート3が接合され、流路基板の端面に
ノズルプレート4が接合され、各インク流路2の開口端
とノズルプレートに穿設してあるノズル5とがそれぞれ
連通している。流路基板1の各インク流路2を区画する
隔壁8には電極6が形成してあり、流路基板後部におい
てインク流路は徐々に浅くなっており、電極6から連続
する電極接続部7が設けられている。この電極6および
電極接続部7は、各インク流路2毎に分離されている。
カバープレート3の後部には窓孔3aが開設されてお
り、全インク流路2の後端部2aはこの窓孔3aを介し
て露出している。この窓孔3aには、図示しないが、全
インク流路2へインクを供給するための共通インク室を
有するマニホールドが接合される。そして、図示しない
ドライバ基板に接続されて電極接続部7のいずれかに駆
動電力が選択的に供給され、インク流路2を区画する隔
壁8側面の電極6に供給され、この隔壁8が圧電効果に
より変形しインク流路2の容積が減じられ内部のインク
がノズル5より外部へ吐出する。
【0009】上記のようなインクジェットヘッドの製造
方法について、以下に説明する。まず、図2に示すよう
に、圧電材料からなる流路基板1の上面にダイシングソ
ーなどを用いた切削加工により複数の溝状のインク流路
2を刻設する。このインク流路2のピッチは所望のノズ
ルピッチと同一となるようにし、インク流路2の後端部
は円形のダイシングソーの外周に対応する円弧状に形成
されているが、図11に示す従来例のような浅溝部23
は設けられていない。
【0010】そこで、図3に示すように、流路基板1の
上方よりAlやNiなどの金属を真空蒸着して、隔壁8
の上端面を含む流路基板1上面と隔壁8側面の上部とに
金属膜9を形成する。なお、隔壁8に対して斜め方向に
左右1度ずつ蒸着を行うことにより、隔壁8側面下部に
は金属膜が形成されないようにしている。
【0011】次に、流路基板1の上方よりエキシマレー
ザーを照射し、レーザーアブレーション効果により、図
4に示すように金属膜9を部分的に除去して、金属膜9
を各インク流路毎に分離して電極6および電極接続部7
を構成する。なお、このレーザーアブレーション効果に
ついて補足すると、高エネルギーの紫外線レーザーパル
スを物体に照射して、分子間の結合を切断することによ
り物体を分解、除去する方法である。物体に入射するパ
ルスエネルギー密度を調整することにより1ショットあ
たりの分解深さを調節できる。ここでは、エキシマレー
ザーの照射幅を隔壁8上端面の幅よりも狭く設定し、パ
ルスエネルギー密度640mJ/cm2で5ショット以内
で2μmのNi膜が除去できた。
【0012】以上のようにして製造した流路基板1に前
述のカバープレート2,ノズルプレート3を接合して図
1に示すインクジェットヘッドが完成する。これによる
と、流路基板1の流路刻設面を機械的に研磨する工程が
必要ないので、隔壁8を破損したりするおそれがなくな
る。また、従来精密な作業が要求された浅溝部形成工程
も必要ないので、作業が簡単になるとともに加工時間が
短くなる。浅溝部ではなく平滑な流路基板上に金属膜を
設けて電極接続部を形成しているので、剥離しにくく信
頼性が高いとともにボンディングなどの作業が簡単で信
頼性が高い。
【0013】レーザー照射による金属膜9の分離工程の
第2の例について、図5〜7を参照して説明する。この
例では、金属膜9を残留させるべき部分をレーザーから
保護する遮蔽部10aを有するマスク10を用いるもの
である。すなわち、流路刻設面に金属膜9が形成された
図3に示す状態の流路基板1上に、マスク10を載置ま
たは近接させてレーザー照射(矢印方向)を行う。する
と透過部10bよりレーザーが透過しその部分の金属膜
9が除去され、遮蔽部10aの部分のみ金属膜9が残留
し、図6に示すように電極6と千鳥配列の電極接続部7
ができる。この場合、第1の例のようにレーザー照射幅
を隔壁8上端面の幅に合わせる必要はなく、レーザーア
ブレーションが可能なエネルギー密度が確保できれば、
可能な限りビーム形状を広げてマスク10前面を覆う面
積で照射できる。そうすると、一括して広面積の電極膜
を除去できるため、レーザービームのスキャンまたは基
板の移動が不要で、より少ないショット数、短時間で加
工が完了する。また、図6のように千鳥配列にするなど
電極接続部が任意の位置、形状に形成できるため、高密
度化への対応が容易である。図5に示す例では、形成す
べきパターンと同縮尺のマスク10を流路基板1と当接
または近接させてレーザーを照射するコンタクトマスク
法を用いているが、異なった縮尺のマスクを変倍レンズ
を介して流路基板1上に結像させるイメージングマスク
法を用いることもできる。
【0014】上記第1,2の例では、レーザー照射方向
は特に限定していないが、レーザー入射光軸に対して垂
直な面に対する分解効率が最も高く、入射光軸から傾く
に従って分解効率は低下する。したがって、除去すべき
金属膜9が設けてある流路基板上面がレーザー光軸と垂
直に、かつ金属膜9を除去すべきでない隔壁8側面がレ
ーザー光軸と平行になるようにすることが望ましい。特
に、隔壁8側面がレーザー光軸と平行であると、この面
の金属膜9が除去されることは殆どないため、インク流
路2上には第2の例のようなマスクを配置する必要がな
い。
【0015】図8〜10に第3の例を図示している。こ
の例では、流路基板1上面と隔壁8とが垂直でなく傾斜
して設けられている。この上に配置されるマスク11は
電極接続部を形成すべき部分にのみ遮蔽部11aを有
し、それ以外の部分は透過部11bとなっている。そし
て、レーザーは隔壁8側面と平行な方向(矢印方向)に
照射される。インク流路2の部分はレーザーが透過する
が、隔壁8側面の金属膜9は殆ど影響を受けない。ま
た、流路基板1上面に対して傾斜してレーザーが入射す
るため若干効率は落ちるが、流路基板1上面の金属膜9
は除去可能で、遮蔽部11aに対向する金属膜9のみ残
留する。従って、図10に示すように、電極6と電極接
続部7とを有する流路基板1が完成する。これによると
マスク11の位置合わせにそれほどの精度を必要とせ
ず、作業が容易になる。
【0016】上記実施例ではエキシマレーザーでの金属
膜除去を行っているが、YAGレーザーやCO2ガスレ
ーザーによっても同様な加工が可能である。
【0017】
【発明の効果】以上の通り、本発明によると、流路基板
の機械的研磨による隔壁の破損が防げるとともに、浅溝
部を形成する必要がなく、このため作業が簡単になると
ともに加工時間が短くなる。また、マスクを用いてレー
ザー照射を行うと、一括して広面積の電極膜を除去でき
るため作業効率がよい。さらに、隔壁側面と平行な方向
にレーザー照射を行うと、隔壁側面の電極を確保しつ
つ、マスクの簡略化および作業の容易化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】インクジェットヘッドの完成状態を示す一部切
欠斜視図
【図2】インク流路形成工程を示す斜視図
【図3】金属膜蒸着工程を示す平面図および正面図
【図4】金属膜分離工程後の流路基板の平面図および正
面図
【図5】金属膜分離工程の第2の例を示す正面図
【図6】第2の例に用いるマスクの平面図
【図7】第2の例の金属膜分離工程後の流路基板の平面
【図8】金属膜分離工程の第3の例を示す正面図
【図9】第3の例に用いるマスクの平面図
【図10】第3の例の金属膜分離工程後の流路基板の平
面図および正面図
【図11】従来のインク流路および浅溝部形成工程を示
す斜視図
【符号の説明】
1 流路基板 2 インク流路 3 カバープレート 8 隔壁 9 金属膜 10,11 マスク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−182138(JP,A) 特開 昭62−274696(JP,A) 特開 平5−318748(JP,A) 特開 平6−143572(JP,A) 特開 平5−77427(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/16 B41J 2/045 B41J 2/055

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インク流路が刻設してある流路基板と、
    上記流路基板の流路刻設面上に固着されるカバープレー
    トとを有し、上記インク流路を区画する隔壁側面に電界
    を加えて圧電変形させることにより上記インク流路内の
    インクを吐出するインクジェットヘッドの製造方法にお
    いて、 少なくとも一部が圧電材料からなる上記流路基板に複数
    の平行な溝状のインク流路を刻設し、上記流路基板の流
    路刻設面と上記隔壁上端面および側面上部に金属膜を形
    成し、インク流路形成パターンのマスクを当接または近
    接させた上記流路基板の流路刻設面および上記隔壁上端
    面に対し、レーザーを面照射することより上記金属膜を
    インク流路毎に分離し、上記インク流路を区画する隔壁
    の電極、および、該電極から連続する千鳥配列された
    極接続部を形成する工程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。
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