JP4875740B2 - インクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェットヘッド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の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、従来においては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、生産量を増加させるための高密度のノズル及び高周波数特性が要求される。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、インクジェットヘッドのシリコン基板（図示せず）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、隣接するそれぞれの駆動部２が残存する圧電体３により互いに連結されてクロストーク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（クロストークノズル）の原因となった。

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、薄型化された駆動部を有するインクジェットヘッド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圧電体の一面に溝を形成する工程と、溝が形成された圧電体の一面をメンブレインに接合する工程と、溝が露出するように圧電体の他面を加工する工程と、を含むインクジェットヘッドの製造方法が提供される。

圧電体を接合する工程は、メンブレインに装着溝を形成する工程と、装着溝に圧電体を接合する工程と、を含むことができ、圧電体の他面を加工する工程は、圧電体の他面を研磨する工程を含むことができる。ここで、圧電体の他面を研磨する工程は、装着溝の深さと、装着溝の底面から圧電体の他面までの高さとが同一になるように行われてもよい。

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ることにより、クロストークを低減させ、かつ、薄型化された駆動部を有するインクジェットヘッドを製造することができる。
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の製造方法の好ましい実施例を添付図面を参照して詳しく説明し、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、それぞれのチャンバに圧力を提供するために圧電体８０もチャンバ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の離隔により圧電体間に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留し、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て、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）並びに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９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９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９を参照すると、チャンバ４０、ノズル６０、メンブレイン７０、装着溝７２、圧電体８０，８０’、溝８２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）の位置に対応する圧電体８０の一面に溝８２を形成する。すなわち、バルク形態の圧電体８０’を準備した後、後で分割される境界線、すなわち、分割線の位置に溝８２を形成する。この際、別途の支持体８５を圧電体８０の溝が形成された面とは反対側の面（以下、「他面」という。）に使用してもよい。

溝８２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く、切断刃（ｓａｗ ｂｌａｄｅ）などによる物理的方法を用いてもよい。物理的加工方法を用いると、当該工程にかかる時間を低減できるという長所がある。

このように、バルク形態の圧電体８０’に溝８２を形成した後、ステップＳ１２０で、溝８２が形成された圧電体８０’の一面をメンブレイン７０に接合する。このために、ステップＳ１２２で、図５及び図６に示すように、メンブレイン７０に装着溝７２（図６のメンブレイン７０の一面にバルク形態の圧電体８０’を実装するために当該メンブレイン７０の一面を、例えば、研磨により周辺部を残して凹状に形成された面）を形成する。その後、ステップＳ１２４で、図７に示すように、装着溝７２に圧電体８０’を接合する方法を用いることができる。メンブレイン７０に装着溝７２を形成すると、メンブレイン７０の厚さが低減され、結果的に圧電体８０の駆動時、周波数特性が向上され、かつ駆動電圧を低減できるという長所がある。

一方、圧電体８０’とメンブレイン７０の接合のために、別途の接着剤９０を用いてもよく、図面には示されていないが、装着溝７２が形成されていない状態のメンブレインにバルク形態の圧電体８０’を直接接合してもよいことは勿論である。

その後、ステップＳ１３０で、図８に示すように、溝８２が露出するように圧電体８０’の他面を加工する。上述した工程によりメンブレイン７０に接している圧電体８０’の一面には溝８２が加工（形成）されているため、溝８２が露出するように圧電体８０’の他面を加工（例えば、研磨）すると、バルク形態の圧電体８０’はそれぞれの単位圧電体８０に分割される。

圧電体８０’の他面を加工して溝８２を露出させるために、溝８２が形成された部分だけを選択的に除去する（例えば、溝８２の形成された圧電体８０’の部分のみを研磨する）方法を用いてもよく、溝８２が露出するまでに圧電体８０’の他面（例えば、他面の全面に亘り）を研磨する方法を用いてもよい。圧電体８０’の他面を研磨する場合、圧電体の厚さが低減されるため、駆動電圧を低減できるという長所がある。

また、図９に示すように、装着溝７２（図６参照）の深さと、前記装着溝７２の底面（圧電体を実装する凹状に形成された面）から圧電体８０の他面までの高さとが同一になるように圧電体８０’を研磨すると、メンブレイン７０の上面に段差が存在しなくなり、上部電極（図示せず）の形成などのような後工程を容易にするという効果が期待できる。

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。

１００ インクジェットヘッド
１０ リザーバ
２０ 流入口
３０ リストリクタ
４０ チャンバ
５０ ダンパ
６０ ノズル
７０ メンブレイン
８０ 圧電体
８２ 溝

Claims (3)

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圧電体の一面に溝を形成する工程と、
   前記溝が形成された前記圧電体の一面をメンブレインに接合する工程と、
   前記溝が露出するまで前記圧電体の他面を研磨する工程と、
   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. 前記圧電体を接合する工程が、
   前記メンブレインに装着溝を形成する工程と、
   前記装着溝に前記圧電体を接合する工程と、
   を含む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. 前記圧電体の他面を研磨する工程が、
   前記装着溝の深さと、前記装着溝の底面から前記圧電体の他面までの高さとが同一になるように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。

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