JP3404750B2 - インクジェットヘッド及びその製造方法並びにインクジェット記録装置 - Google Patents

インクジェットヘッド及びその製造方法並びにインクジェット記録装置

Info

Publication number
JP3404750B2
JP3404750B2 JP52987898A JP52987898A JP3404750B2 JP 3404750 B2 JP3404750 B2 JP 3404750B2 JP 52987898 A JP52987898 A JP 52987898A JP 52987898 A JP52987898 A JP 52987898A JP 3404750 B2 JP3404750 B2 JP 3404750B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
inkjet head
nozzle
ink jet
substrate
alignment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP52987898A
Other languages
English (en)
Inventor
周史 小枝
克治 荒川
Original Assignee
セイコーエプソン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to JP7422897 priority Critical
Priority to JP9-74228 priority
Application filed by セイコーエプソン株式会社 filed Critical セイコーエプソン株式会社
Priority to PCT/JP1998/001323 priority patent/WO1998042514A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3404750B2 publication Critical patent/JP3404750B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, e.g. INK-JET PRINTERS, THERMAL PRINTERS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1621Production of nozzles manufacturing processes
    • B41J2/1623Production of nozzles manufacturing processes bonding and adhesion
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, e.g. INK-JET PRINTERS, THERMAL PRINTERS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201Structure of print heads with piezoelectric elements
    • B41J2/14233Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, e.g. INK-JET PRINTERS, THERMAL PRINTERS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14314Structure of ink jet print heads with electrostatically actuated membrane
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, e.g. INK-JET PRINTERS, THERMAL PRINTERS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1607Production of print heads with piezoelectric elements
    • B41J2/161Production of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, e.g. INK-JET PRINTERS, THERMAL PRINTERS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1621Production of nozzles manufacturing processes
    • B41J2/1626Production of nozzles manufacturing processes etching
    • B41J2/1628Production of nozzles manufacturing processes etching dry etching
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, e.g. INK-JET PRINTERS, THERMAL PRINTERS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1621Production of nozzles manufacturing processes
    • B41J2/1626Production of nozzles manufacturing processes etching
    • B41J2/1629Production of nozzles manufacturing processes etching wet etching
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, e.g. INK-JET PRINTERS, THERMAL PRINTERS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1621Production of nozzles manufacturing processes
    • B41J2/1631Production of nozzles manufacturing processes photolithography
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, e.g. INK-JET PRINTERS, THERMAL PRINTERS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1621Production of nozzles manufacturing processes
    • B41J2/164Production of nozzles manufacturing processes thin film formation
    • B41J2/1646Production of nozzles manufacturing processes thin film formation thin film formation by sputtering
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, e.g. INK-JET PRINTERS, THERMAL PRINTERS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14362Assembling elements of heads
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, e.g. INK-JET PRINTERS, THERMAL PRINTERS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14379Edge shooter
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, e.g. INK-JET PRINTERS, THERMAL PRINTERS, 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
    • B41J2202/19Assembling head units

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、記録を必要とする時にのみインク液滴を吐
出し、記録紙面に付着させるインクジェットヘッド記録
装置の主要部であるインクジェットヘッド及びその製造
方法並びにインクジェット記録装置に関する。

背景技術 インクジェット記録装置は、記録時の騒音が極めて小
さいこと、高速印字が可能であること、インクの自由が
高く安価な普通紙を使用できることなど多くの利点があ
る。その中でも記録が必要な時にのみインク液滴を吐出
する、いわゆるインク・オン・デマンド方式が、記録に
不要なインク液滴の回収を必要としないため、現在主流
となってきている。

このインク・オン・デマンド方式を採用したインクジ
ェット記録装置には、インクを吐出させる駆動方式とし
て、静電気力を利用した方式のインクジェットヘッド
(例えば特開平6−71882号公報)があり、この方式は
小型高密度・高印字品質及び長寿命であるという利点が
ある。この静電気力を利用した方式のイインクジェット
ヘッドは、特開平6−71882号公報に開示されているよ
うに、マイクロマシニング技術により加工されたSi基板
と、電極付きガラスとを接合することによって作製され
るものであり、1枚の基板に複数のインクジェットヘッ
ドのチップが一括して形成され、ダイシングによって各
チップに切り放されることによって得られる。

しかしながら、インクジェット記録装置のカラー化、
及び高速印字化に伴って、インクジェットヘッドの多ノ
ズル化が必要になっている。この多ノズル化を、従来の
1ノズル列のヘッドチップを平面に並列に配置して複数
のノズル列を形成して実現した場合には、全体としての
ヘッドチップのサイズが大きくなってしまう。すなわ
ち、複数のノズル列を有するインクジェットヘッドを1
枚の基板に一括して形成した場合には、ヘッドチップサ
イズの大型化により、1枚の基板からのヘッドチップの
取り出し個数が減少し、インクジェットヘッドのコスト
アップになってしまう。

発明の開示 本発明の目的は、サイズの大型化やコストアップを避
けて多ノズル化を実現したインクジェットヘッドを提供
することにある。

本発明の他の目的は、上記に加えて、多ノズル化を実
現する際のインクジェットヘッドチップの高精度なアラ
イメントを実現したインクジェットヘッドを提供するこ
とにある。

本発明の更に他の目的は、上記のインクジェットヘッ
ドの製造方法及びそのインクジェットヘッドを搭載した
インクジェット記録装置を提供することにある。

本発明に係るインクジェットヘッドは、インク液滴を
吐出する複数のノズル孔と、このノズル孔の各々に連結
する吐出室と、この吐出室の少なくとも1つの壁を構成
する振動板と、この振動板に変形を生じさせる駆動手段
とを備えたインクジェットヘッドチップを、所定の間隔
をもって複数個積み重ねた積層体を備え、該積層体に、
前記開孔部からのインク液滴を吐出する複数のノズル孔
を有するノズルプレートを接合し、前記インクジェット
ヘッドチップの開孔部側の端面に複数の溝が設けられ、
前記溝に挿入される突起部を前記ノズルプレートに設け
たものである。また、駆動手段は振動板を静電気力によ
り変形させるための電極からなり、振動板が形成される
基板はSi基板であり、駆動方法が静電方式のものに適用
される。

本発明においては、このようにインクジェットヘッド
チップを積層化することによりインクジェットヘッドを
構成しており、インクジェットヘッドの多ノズル化が可
能となり、カラー化、高速印字への対応が可能となって
いる。また、小型のインクジェットヘッドチップの積層
で済むため、1枚の基板からのインクジェットヘッドチ
ップの取り個数が多くなり、正常なインクジェットヘッ
ドチップを選別して組み立てれば良いため、歩留まりが
向上する。また、ノズル孔が並ぶノズル面の面積も小さ
くなるため、印刷時のインクジェットヘッドの移動量を
少なくすることができ、プリンタ内部のスペース効率を
向上させることもできる。更に、インクジェットヘッド
チップを所定の間隔をもって積み重ねいることから、イ
ンクジェットヘッドチップの外形寸法、接着剤の厚みの
バラツキの影響を避けることができる。また、インクジ
ェットヘッドチップの開孔部側の端面にガイド用の複数
の溝が設けられ、ノズルプレートにはその溝に挿入され
る突起部が設けられているので、このノズルプレートが
アライメント治具の役割を果たし、インクジェットヘッ
ドチップのアライメントもより簡便になものとなってい
る。

また、本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法
は、インクジェットヘッドチップのその開孔部側の端面
にガイド用の複数の溝を設け、ノズルプレートにその溝
に挿入される突起部を設けたものである場合には、その
溝及び突起部をそれぞれ異方性エッチングにより生成す
る。そして、その複数の溝に突起部をそれぞれ挿入する
ことによりインクジェットヘッドチップのアライメント
を行う。上記のノズルプレートがアライメント治具の役
割を果たしており、インクジェットヘッドチップのアラ
イメントがより簡便になものとなっている。

また、本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法
は、インクジェットヘッドチップがそのノズル孔側の端
面又その両側面に、積層の際のガイドとなる複数の溝を
設けるものである場合には、その複数の溝を異方性エッ
チングにより生成する。そして、その溝にアライメント
治具のアライメント部材を挿入することによりインクジ
ェットヘッドチップのアライメントを行う。このため、
インクジェットヘッドチップのアライメントが容易にな
っている。

また、本発明に係るインクジェット記録装置は、上記
のインクジェットヘッドが搭載されており、カラー化、
高速印字への対応が可能な記憶装置が実現されている。

図面の簡単な説明 図1は本発明の実施形態1に係るインクジェットヘッ
ドの積層体の内、単層部分を抽出し、一部断面した分解
斜視図である。

図2は図1の単層部分を組立てた状態における断面側
面図である。

図3は図2のA−A'線矢視図である。

図4は本発明の実施形態1に係るインクジェットヘッ
ドの積層体の斜視図である。

図5は本発明の実施形態2に係るインクジェットヘッ
ドの積層体の斜視図である。

図6はアライメント時の図5のB−B'線図の断面図で
ある。

図7は図6のノズル面部を示す側面図である。

図8は上記の実施形態2に適用されるアライメント装
置の分解斜視図である。

図9は本発明の実施形態3に係るインクジェットヘッ
ドの積層体の斜視図である。

図10はアライメント時の図9のD−D'線部の断面図で
ある。

図11は上記の実施形態3に適用されるアライメント装
置の分解斜視図である。

図12は上記の実施形態2,3におけるインクジェットヘ
ッドの第1の基板の製造工程を構成するエッチングの工
程図である。

図13は上記の実施形態2におけるインクジェットヘッ
ドのガイド溝をノズル面に形成した場合の第1の基板の
上面図である。

図14は上記の実施形態3におけるインクジェットヘッ
ドのガイド溝を側面に形成した場合の第1の基板の上面
図である。

図15は本発明の実施形態5に係るインクジェットヘッ
ドの積層体の分解斜視図である。

図16は図15のE−E'線部の断面図である。

図17は上記の実施形態5に係るインクジェットヘッド
のノズルプレートの製造工程を構成するエッチングの工
程図である。

図18は本発明の実施形態6に係るインクジェットヘッ
ドの積層体の分解斜視図である。

図19は図18のF−F'線部の断面図である。

図20は上記の実施形態6に係るインクジェットヘッド
のノズルプレートの製造工程を構成するエッチングの工
程図である。

図21は図4、図5、図9、図15又は図18のインクジェ
ットヘッドの周辺の機構を示した説明図である。

図22は図21の機構を内蔵したインクジェット記録装置
の外観図である。

発明の実施するための最良の形態 実施形態1. 本実施形態1に係るインクジェットヘッドの積層体の
内、単層部分(以下、インクジェットヘッドチップとい
う)は、図1及び図2に示されるような構成からなって
いる。このインクジェットヘッドチップは、インク液を
ヘッド端部に設けられたノズル孔から吐出させるエッジ
イジェクトタイプである。

本実施形態1のインクジェットヘッドチップは、図1
及び図2に示されるように、3枚の基板1,2,3を重ねて
接合した積層構造となっている。中間の第1の基板1
は、Si基板から構成されており、底壁を振動板5とする
吐出室6を構成することになる凹部7と、凹部7の後部
に設けられたオリフィス8を構成することになるインク
流入口のための細溝9と、各々の吐出室6にインクを供
給するための共通のインクキャビティ10を構成すること
になる凹部11とを有する。そして、吐出室6のインク流
入口のための細溝9に対向する側にノズル孔12となる細
溝13を有する。第1の基板1の全面には、熱酸化により
0.1ミクロンの酸化膜が形成されており、これを絶縁膜
としている。この絶縁膜は、インクジェット駆動時の絶
縁破壊、ショートを防止するためのものである。

第1の基板1の下面に接合される第2の基板2は、ホ
ウケイ酸ガラスを使用し、この第2の基板2に電極15を
装着するための凹部14を0.3ミクロンエッチングするこ
とにより、図2に示されるように、振動板5とこれに対
向して配置させる電極15との対向間隔、すなわちギャッ
プGを形成している。この凹部14は、その内部に、図3
に示される電極15、リード部16及び端子17を装着するこ
とができるように電極部形状に類似したやや大きめの形
状にパターン形成されている。電極15は凹部14内にITO
を0.1ミクロンスパッタして、ITOパターンを形成するこ
とで作製する。したがって、本実施形態1における第1
の基板1と第2の基板2とを陽極接合した後のギャップ
Gは、0.2ミクロンとなっている。

また、第1の基板の上面に接合される第3の基板3に
は、Si基板あるいはホウケイ酸ガラスを使用する。

次に、上記のように構成されたインクジェットヘッド
チップの動作を説明する。図2に示されるように、電極
15に発信回路23により0Vから35Vのパルス電圧を印加
し、電極15の表面がプラスに帯電すると、電極15に対応
する振動板5の下面はマイナス電位に帯電する。したが
って、振動板5は静電気の吸引作用により下方へたわ
む。次に、電極15へのパルス電圧をOFFにすると、振動
板5は復元する。そのため、吐出室6内の圧力が急激に
上昇し、ノズル孔12よりインク液滴21を記録紙22に向け
て吐出する。次に、振動板5が再び下方へたわむことに
より、インクがインクキャビティ10よりオリフィス8を
通じて吐出室6内に補給される。なお、基板1と発信回
路23との接続は、ドライエッチングにより基板1の一部
に開けた酸化膜の窓(図示せず)において行う。また、
インクジェットヘッドへのインクの供給は、インクキャ
ビティ10の端部のインク供給口18により行う。

本実施形態1に係るインクジェットヘッドは、図4の
斜視図に示されるように、図1〜図3のインクジェット
ヘッドチップ41を4チップ積層した積層体から構成され
ている。

各インクジェットヘッドチップ41を単に重ね合わせた
場合には、ガラスの厚みばらつきは数十ミクロンに達し
ノズル列間のばらつきになる。さらに、接合に接着剤を
使用した場合、接着層の厚みのコントロールは難しくノ
ズル列間隔のばらつきはいっそう大きくなる。したがっ
て、各インクジェットヘッドチップ41は、図4に示され
るように、積層する際にはそれぞれ間隔Cを開けた状態
で行う。まず、各インクジェットヘッドチップ41をXYZ
の3方向に微動可能なアライメント治具にセットし、ノ
ズル面42をアライメント用に用意したガラス面に密着さ
せた状態でガラス越しにノズル孔12の位置を観察しなが
らアライメントした後、インクジェットヘッドチップ41
間に接着剤を流し込み固定する。あるいは、UV硬化接着
剤、熱硬化接着剤をあらかじめ塗布し状態インクジェッ
トヘッドチップ41を重ね合わせ、アライメントが終了し
た時点で、UV照射、加熱等を行い接着剤を硬化させる。
以上の方法によりインクジェットヘッドチップ41を積層
した積層体からなるインクジェットヘッドの作製が可能
であり、複数ノズル列の多ノズルインクジェットヘッド
を実現することができる。

実施形態2. 本実施形態2に係るインクジェットヘッドは、図5に
示されるように、インクジェットヘッドチップ41のノズ
ル面42にアライメント時のガイドとなる溝51を設けたも
のである。この図5のインクジェットヘッドは、図6及
び図7に示されるように、アライメント治具61のピン62
により位置決めされながら組立てられる。

アライメント治具61は図8のアライメント装置に組み
込まれており、そのアライメントケース201は、上部が
開放しており、側部には窓202,203が設けられており、
その側部の内壁にはインクジェットヘッドチップ41の間
隔を規定するための凸条の仕切部204が設けられてい
る。窓202,203には固定板205,206が嵌め込まれるが、一
方の固定板205の内壁には多孔性ゴムパッド(硬)206が
設けられており、他方の固定板207の内壁には多孔性ゴ
ムパッド(軟)208が設けられている。また、アライメ
ントケース201の底部には、ピン62が上向きになるよう
にアライメント治具61が配置されている。

インクジェットヘッドチップ41を、図5に示されるよ
うに位置決めする際には、図8のアライメントケース20
1の仕切部204の間にインクジェットヘッドチップ41を差
し込む。そして、図6に示されるように、インクジェッ
トヘッドチップ41のガイド溝51をアライメント治具61の
ピン62に合わせる。そして、固定板205を窓202に嵌め込
むとともに多孔性ゴムパッド(硬)206を図8のa方向
に押し付ける。また、固定板207を窓203に嵌め込むとと
もに多孔性ゴムパッド(軟)208を図8のb方向に押し
付ける。このようにしてインクジェットヘッドチップ41
を固定すると、多孔性ゴムパッド(硬)206は多孔性ゴ
ムパッド(軟)208に比べて硬いので、図8のc方向に
ずれて、インクジェットヘッドチップ41は図5及び図7
の位置にアライメントされる。この後、インクジェット
ヘッドチップ41の間に接着剤を流し込んで硬化させるこ
とで、インクジェットヘッドチップ41を積層した積層体
からなるインクジェットヘッドを作製することができ
る。

実施形態3. 本実施形態3に係るインクジェットヘッドは、図9に
示されるように、インクジェットヘッドチップ41の側面
43にアライメント時のガイドとなるガイド溝81を設けた
ものである。この図9のインクジェットヘッドは、図10
に示されるアライメント治具91のアライメント板92によ
り位置決めされながら組立てられる。

アライメント治具91は図11のアライメント装置に組み
込まれており、そのアライメントケース201は、その上
部が開放しており、側部には窓202,203が設けられてお
り、その側部の内壁にはインクジェットヘッドチップ41
の間隔を規定するための凸条の仕切部204が設けられて
いる。窓202,203にはアライメント治具91が嵌め込まれ
るが、この治具91の内壁にはアライメント板92が設けら
れている。そして、アライメントケース201の底部には
ノズル面42を揃えるための平滑な板211が配置されてい
る。

インクジェットヘッドチップ41を図9に示されるよう
に位置決めする際には、図11のアライメントケース201
の仕切部204の間にインクジェットヘッドチップ41を差
し込んでアライメントケース201の底部の平滑な板211に
押さえ付けることによりノズル面42の位置合わせを行
い、次に、図10に示されるように、インクジェットヘッ
ドチップ41の側面のガイド溝81に、アライメント治具91
のアライメント板92を両側から差し込み、そして、アラ
イメント治具91を水平方向に移動させて、ガイド溝81に
おける基板1とガラス基板3との接合面にアライメント
板92の上面を合わせることにより、ノズル列間の間隔を
揃える。この後、インクジェットヘッドチップ41の間に
接着剤を流し込んで硬化させることで、インクジェット
ヘッドチップ41を積層した積層体からなるインクジェッ
トヘッドを作製することができる。

実施形態4. 次に、上述の実施形態2,3における、ガイド溝51,81を
含む第1の基板1の作製方法を図12〜図14に基づいて説
明する。なお、これらの図において、点線はダイシング
時の切断部分を示すものである。

面方位(110)のSi基板100全面に酸化温度1100℃、酸
化時間4時間の条件で酸化膜101を1.2ミクロンの厚みで
形成する(図12(a))。

フォトリソグラフィ工程によりオリフィス8(図13,
図14)となる部分102及びノズル孔12(図13,図14)とな
る部分103の酸化膜101を0.2ミクロンの厚みにエッチン
グする(図12(b))。

次に、フォトリソグラフィ工程により吐出室6(図1
3,図14)となる部分104、及びインクキャビティ10(図1
3,図14)となる部分105をふっ酸水溶液で除去する(図1
2(c))。このとき同時に、ノズル面42にガイド溝51
(図5)を設ける場合は、ガイド溝51(図5)になる部
分111(図13)の酸化膜101をふっ酸水溶液で除去する。
また、側面43にガイド溝81(図9)を設ける場合はガイ
ド溝81(図9)となる部分121(図14)の酸化膜101をふ
っ酸水溶液で除去する。

酸化膜101のパターニングが終了したら、吐出室6
(図13,図14)となる部分104、インクキャビティ10(図
13,図14)となる部分105、ガイト溝51(図5)、81(図
9)となる部分111(図13),121(図14)のSi基板100を
水酸化カリウム水溶液で基板厚みから振動板厚み、細溝
の深さを除いた寸法だけエッチングする(図12
(d))。

次に、ふっ酸水溶液にSi基板100を浸漬し、エッチン
グ時間を調節して、オリフィス8(図13,図14)となる
部分102、ノズル孔12(図13,図14)となる部分103の酸
化膜のみを除去する(図12(e)。

そして、再び吐出室6(図13,図14)となる部分104、
インクキャビティ10(図13,図14)となる部分105、ガイ
ド溝51(図5)、81(図9)となる部分111(図13),12
1(図14)、オリフィス8(図13,図14)となる部分10
2、ノズル孔12(図13,図14)となる部分103のSi基板100
を水酸化カリウム水溶液でエッチングする(図12
(f))。

最後に、Si基板100表面に残る酸化膜101をふっ酸水溶
液で完全に除去する(図12(h))。このときのガイド
溝51に対応する箇所の断面形状は図12(h')に示される
とおりである。なお、図12(d)〜(h)はノズル孔に
対応した箇所の断面形状を示したものであり、ガイド溝
51,81に対応する箇所の断面形状は図示されていない。

前記のように、ガイド溝51(図5)、81(図9)もフ
ォトリソグラフィ工程によりパターニングされ、ノズル
孔12(図5、図9)に対するガイド溝51(図5)、81
(図9)の位置精度は高く、水酸化カリウム水溶液での
異方性エッチングにより形成されるため、ガイド溝51
(図5),81(図9)の形状精度も高い。

したがって、ノズル孔12(図5、図9)とガイド溝51
(図5),81(図9)の位置ずれは数ミクロンに抑えら
れるため、ガイド溝51(図5),81(図9)を使用した
インクジェットヘッドチップのアライメントが可能とな
る。また、アライメントにおいてガイド溝51(図5)、
81(図8)を基準としたことにより、ダイシング精度に
よるインクジェットヘッドチップ41(図4)の外形寸法
の変化の影響を回避できる。なお、エッチングを異方性
のドライエッチングで行った場合も水酸化カリウム水溶
液で異方性エッチングした場合と同様である。

実施形態5. 本実施形態5に係るインクジェットヘッドは、図4、
図5又は図9のインクジェットヘッドの積層体にノズル
プレートが接合されたものである。

図15に示されるように、インクジェットヘッドの積層
体131は4つのインクジェットヘッドチップ41が積層さ
れた積層体(図4,図5,図9)から構成されており、その
ノズル面42側に、Si基板に多数のノズル孔132を形成し
たノズルプレート133が接合される。ノズルプレート133
の接合面134側のノズル孔132の開口部135は、図16示さ
れるように、その開口面積をインクジェットヘッド積層
体131のノズル孔12の開口部136の開口面積に対して小さ
くしてあるため、ノズル孔132の開口部135が、インクジ
ェットヘッド積層体131のノズル孔12の開口部136内に収
まれば良く、インクジェットヘッドの積層体131の高度
なアライメントを行う必要は無い。また、ノズルプレー
ト133上のノズル孔132はフォトリソグラフィ工程により
一括形成されるため、ノズル孔132の位置精度は極めて
高く数ミクロン以内である。

一方、インクジェットヘッドの吐出特性はノズル孔の
長さによる流路抵抗の変化の影響を受けるため、前述の
積層しただけのインクジェットヘッドでは、ダイシング
後のノズル面42の研磨などによりノズル孔12の長さを調
整する必要があった。しかし、本実施形態5のインクジ
ェットヘッドでは、ノズルプレート133のノズル孔132の
長さがインクの吐出特性に大きく影響するため、ノズル
孔12の開口面積を大きくし、長さの影響を小さくするこ
とによってインクノズル孔12の長さの調整を不要にして
いる。

次に、本実施形態5のノズルプレート133の作製方法
を図17の工程図に基づいて説明する。

厚み180ミクロンのSi基板151全面に酸化温度1100℃、
酸化時間4時間の条件で酸化膜152を1.2ミクロンの厚み
で形成する(図17(a))。

フォトリソグラフィ工程によりインク吐出面側のノズ
ル孔となる部分153、及び接合面側のノズル孔となる部
分154の酸化膜をふっ酸水溶液で除去する(図17
(b))。

インク吐出面側のノズル孔となる部分153からドライ
エッチングにより35ミクロンの深さでSi基板151をエッ
チングし(図17(c))、さらにインク吐出面の反対の
接合面側のノズル孔となる部分154から150ミクロンの深
さにドライエッチングによりSi基板151をエッチングす
る(図17(d))。この時、ノズル孔132の長さは30ミ
クロンとなる。

全てのSi基板151のエッチングが終ったら、Si基板151
表面に残る酸化膜152をふっ酸水溶液で除去する(図17
(e))。

以上の工程により、ノズル孔の位置精度が高く、ノズ
ル孔の長さの安定したノズルプレート133を作製するこ
とができる。

実施形態6. 本実施形態6にインクジェットヘッドは、上記のノズ
ルプレート133にガイド突起を形成するとともに、イン
クジェットヘッドチップ41にそのガイド突起に対応した
ガイド溝を設けたものである。

図18に示されるように、ノズルプレート133はそのイ
ンクジェットヘッドチップ接合面134にインクジェット
ヘッドチップ41のアライメント用のガイド突起141が形
成されている。このガイド突起141を、図19に示される
ように、インクジェットヘッドチップ41のノズル面42に
形成されているガイド溝51に差し込む形でインクジェッ
トヘッドチップ41をアライメントする。そして、ノズル
プレート133及び各インクジェットヘッドチップ41を接
着剤で接合する。このように、ノズルプレート133にア
ライメント治具の機能を持たせたことにより、アライメ
ント治具を作製を簡略化でき、インクジェットヘッドの
積層体131の作製が容易になる。

次に、本実施形態6のノズルプレート133の作製例を
図20の工程図に従って説明する。

厚みが280ミクロンのSi基板181の全面に、熱酸化によ
り酸化温度1100℃、酸化時間4時間で、厚み1.2ミクロ
ンの酸化膜182を形成する(図20(a))。

インクジェットヘッドチップ41との接合面134となる
部分183の酸化膜をフォトリソグラフィ工程と、ふっ酸
水溶液によるエッチング工程とによりハーフエッチング
する(図20(b))。なお、基板左右に残された島状の
部分184がガイド突起141となる部分である。

次に、上記の実施形態5のノズルプレートの場合と同
様に、フォトリソグラフィ工程により吐出面側のノズル
孔となる部分185、接合面側のノズル孔となる部分186の
酸化膜182をふっ酸水溶液で除去する(図20(c))。
インク吐出面側のノズル孔となる部分185からドライエ
ッチングにより35ミクロンの深さでSi基板181をエッチ
ングし(図20(d)、接合面側のノズル孔となる部分18
6から50ミクロンの深さにドライエッチングによりSi基
板181をエッチングする(図20(e))。

次に、接合面134となる部分183の酸化膜のみをふっ酸
水溶液によりエッチング時間を調整し除去する。接合面
側からドライエッチングにより接合面134となる部分183
及び接合面側のノズル孔となる部分186を200ミクロンの
深さでSi基板181をエッチングする(図20(f))。こ
の時、ノズル孔132の長さは30ミクロンとなる。

全てのSi基板181のエッチングが終ったら、Si基板181
表面に残る酸化膜182をふっ酸水溶液で除去する(図20
(g))。

以上のようにガイド突起141も、フォトリソグラフィ
ー工程とエッチング工程とにより形成されるため、ガイ
ド突起141をノズル孔132に対して精度良く作製できる。

実施形態7. ところで、図4、図5、図9、図15又は図18のインク
ジェットヘッド300は、図21に示されるようにキャリッ
ジ301に取り付けられ、そして、このキャリッジ301はガ
イドレール302に移動自在に取り付けられており、ロー
ラー303により送り出される用紙304の幅方向にその位置
が制御される。この図21の機構は図22に示されるインク
ジェット記録装置310に装備される。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/045 B41J 2/055 B41J 2/16

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】インク液滴が流れる複数の開孔部と、該開
    孔部の各々に連結する吐出室と、該吐出室の少なくとも
    一方の壁を構成する振動板と、該振動板に変形を生じさ
    せる駆動手段とを備えたインクジェットヘッドチップ
    を、所定の間隔をもって、複数個積み重ねた積層体を備
    え、該積層体に、前記開孔部からのインク液滴を吐出す
    る複数のノズル孔を有するノズルプレートを接合し、前
    記インクジェットヘッドチップの開孔部側の端面に複数
    の溝が設けられ、前記溝に挿入される突起部を前記ノズ
    ルプレートに設けたことを特徴とするインクジェットヘ
    ッド。
  2. 【請求項2】前記駆動手段は前記振動板を静電気力によ
    り変形させるための電極からなり、前記振動板が形成さ
    れる基板はSi基板であることを特徴とする請求項1記載
    のインクジェットヘッド。
  3. 【請求項3】請求項1又は2記載のインクジェットヘッ
    ドを製造するためのインクジェットヘッドの製造方法に
    おいて、前記インクジェットヘッドチップの複数の溝及
    び前記ノズルプレートの突起部をそれぞれ異方性エッチ
    ングにより生成し、前記複数の溝に前記突起部を挿入す
    ることによりインクジェットヘッドチップのアライメン
    トを行うことを特徴とするインクジェットヘッドの製造
    方法。
  4. 【請求項4】インク液滴を吐出する複数のノズル孔と、
    該ノズル孔の各々に連結する吐出室と、該吐出室の少な
    くとも一方の壁を構成する振動板と、該振動板に変形を
    生じさせる駆動手段とを備えたインクジェットヘッドチ
    ップを、所定の間隔をもって、複数個積み重ねた積層体
    を備えたインクジェットヘッドの製造方法において、前
    記インクジェットヘッドチップのノズル孔側の端面又そ
    の両側面に、前記の積層の際のガイドとなる複数の溝が
    形成し、前記複数の溝を異方性エッチングにより生成
    し、前記複数の溝にアライメント治具のアライメント部
    材を挿入することによりインクジェットヘッドチップの
    アライメントを行うことを特徴とするインクジェットヘ
    ッドの製造方法。
  5. 【請求項5】請求項1又は2記載のインクジェットヘッ
    ドを搭載したことを特徴とするインクジェット記録装
    置。
JP52987898A 1997-03-26 1998-03-25 インクジェットヘッド及びその製造方法並びにインクジェット記録装置 Expired - Fee Related JP3404750B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7422897 1997-03-26
JP9-74228 1997-03-26
PCT/JP1998/001323 WO1998042514A1 (fr) 1997-03-26 1998-03-25 Tete a jet d'encre, son procede de production et enregistreur a stylet

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP3404750B2 true JP3404750B2 (ja) 2003-05-12

Family

ID=13541118

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP52987898A Expired - Fee Related JP3404750B2 (ja) 1997-03-26 1998-03-25 インクジェットヘッド及びその製造方法並びにインクジェット記録装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6375310B1 (ja)
JP (1) JP3404750B2 (ja)
WO (1) WO1998042514A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012510384A (ja) * 2008-12-02 2012-05-10 オセ−テクノロジーズ ビーブイ インクジェットプリントヘッドの製造方法

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1020291A3 (en) 1999-01-18 2001-04-11 Canon Kabushiki Kaisha Liquid discharge head and producing method therefor
JP2002103597A (ja) 2000-07-25 2002-04-09 Sony Corp プリンタ及びプリンタヘッド
JP2005035013A (ja) * 2003-07-15 2005-02-10 Brother Ind Ltd 液体移送装置の製造方法
US7568285B2 (en) * 2006-05-11 2009-08-04 Eastman Kodak Company Method of fabricating a self-aligned print head
US7552534B2 (en) * 2006-05-11 2009-06-30 Eastman Kodak Company Method of manufacturing an integrated orifice plate and electroformed charge plate
US7437820B2 (en) * 2006-05-11 2008-10-21 Eastman Kodak Company Method of manufacturing a charge plate and orifice plate for continuous ink jet printers
US7540589B2 (en) * 2006-05-11 2009-06-02 Eastman Kodak Company Integrated charge and orifice plates for continuous ink jet printers
JP2008062568A (ja) * 2006-09-08 2008-03-21 Seiko Epson Corp 液体噴射ヘッドのアライメント治具及びアライメント装置
JP2018051981A (ja) 2016-09-29 2018-04-05 エスアイアイ・プリンテック株式会社 液体噴射ヘッド、液体噴射ヘッドの製造方法及び液体噴射装置
EP3372409A1 (en) * 2017-03-07 2018-09-12 OCE Holding B.V. Modular mems inkjet print head
JP2019119118A (ja) * 2017-12-28 2019-07-22 株式会社リコー 液体吐出ヘッド、液体吐出ユニット、液体を吐出する装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4429322A (en) * 1982-02-16 1984-01-31 Mead Corporation Method of fabricating a glass nozzle array for an ink jet printing apparatus
US4703333A (en) * 1986-01-30 1987-10-27 Pitney Bowes Inc. Impulse ink jet print head with inclined and stacked arrays
US5107586A (en) * 1988-09-27 1992-04-28 General Electric Company Method for interconnecting a stack of integrated circuits at a very high density
US6113218A (en) * 1990-09-21 2000-09-05 Seiko Epson Corporation Ink-jet recording apparatus and method for producing the head thereof
JPH0671882A (ja) * 1992-06-05 1994-03-15 Seiko Epson Corp インクジェットヘッド及びその製造方法
TW294779B (ja) * 1993-07-14 1997-01-01 Seiko Epson Corp
JPH07323541A (ja) * 1994-05-31 1995-12-12 Seikosha Co Ltd マルチノズルインクジェットヘッド
US5604521A (en) * 1994-06-30 1997-02-18 Compaq Computer Corporation Self-aligning orifice plate for ink jet printheads
US5600747A (en) * 1994-08-12 1997-02-04 The Furukawa Electric Co., Ltd. Method of collectively connecting multiple optical connectors and aligning and positioning jig for multiple optical connectors used in the method
DE4443245C2 (de) * 1994-11-25 2000-06-21 Francotyp Postalia Gmbh Modul für einen Tintendruckkopf

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012510384A (ja) * 2008-12-02 2012-05-10 オセ−テクノロジーズ ビーブイ インクジェットプリントヘッドの製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US6375310B1 (en) 2002-04-23
WO1998042514A1 (fr) 1998-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4829324A (en) Large array thermal ink jet printhead
EP0580283B1 (en) Ink jet head and method of manufacturing thereof
US5459501A (en) Solid-state ink-jet print head
EP0678387B1 (en) Inkjet recording apparatus and method of producing an inkjet head
JP4823714B2 (ja) 圧電方式のインクジェットプリントヘッド及びその製造方法
US5818482A (en) Ink jet printing head
US6378996B1 (en) Ink-jet recording head and ink-jet recording apparatus
US7497559B2 (en) Piezoelectric inkjet printhead and method of manufacturing the same
US6802597B2 (en) Liquid-jet head and liquid-jet apparatus
JP4081664B2 (ja) 液体噴射ヘッド及びその製造方法
EP1275507B1 (en) Liquid drop jet head and ink jet recording apparatus
EP1116591B1 (en) Ink-jet recording head, manufacturing method of the same and ink-jet recording apparatus
US7416281B2 (en) Electrostatic actuator formed by a semiconductor manufacturing process
JP4419458B2 (ja) インクジェットヘッドの製造方法
KR20070078201A (ko) 압전 방식의 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법
JP4258605B2 (ja) 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
KR100682917B1 (ko) 압전 방식의 잉크젯 프린트헤드 및 그 제조방법
JP4770413B2 (ja) インクジェット式記録ヘッド
JP2005053079A (ja) 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
US8985748B2 (en) Liquid ejection head and method of manufacturing liquid ejection head
US6382781B2 (en) Micro device, ink-jet printing head, method of manufacturing them and ink-jet recording device
JP2004001431A (ja) 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置
JP2011245858A (ja) 組み付けを簡略化する調芯機能部付き成形ノズルプレート
KR100208200B1 (ko) 잉크분사 프린트헤드 및 잉크분사프린터
JP3931976B2 (ja) アクチュエータ装置及びインクジェット式記録ヘッド並びにインクジェット式記録装置

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080307

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090307

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090307

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100307

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100307

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110307

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120307

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120307

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130307

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140307

Year of fee payment: 11

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees