JPH05318750A

JPH05318750A - インクジェットヘッド製造方法

Info

Publication number: JPH05318750A
Application number: JP13125092A
Authority: JP
Inventors: Hajime Mizutani; 肇水谷
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1992-05-25
Filing date: 1992-05-25
Publication date: 1993-12-03

Abstract

(57)【要約】【目的】均一な接着材厚さが得られ接着剤の不要部分
への流れ出しが生じない接着方法を提供する。【構成】接着剤層１２が、高粘度の状態で基材１４上
に形成され、被接着物である部材１表面に、接着剤層１
２の表面を密着することにより、接着剤層１２の一部、
あるいは全部を部材１表面に転写し、基材１４を剥離
し、接着剤転写層１３を形成し、接着剤転写層１３の形
成表面に別部材を密着したのちに、接着剤転写層１３を
硬化し、部材１と前記別部材を接着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインク液滴を選択的に記
録媒体に付着させるインクジェットヘッドの製造方法に
関するものであり、さらに詳しくはインクジェットヘッ
ドを構成する部材の接合方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット方式のプリンタは、イン
ク液滴を選択的に吐出し、記録媒体に付着させることに
より画像を形成する。近年、インクジェットプリンタは
高速印字、低騒音、高印字品位等の利点から、急速に発
展している。

【０００３】インクジェットヘッドはインクジェットプ
リンタのインク吐出部分を構成する部材であり、一般
に、微細なインク吐出ノズル孔、吐出圧力発生室、吐出
圧力発生部材、インク流路等から形成され、種々の接合
方法により組み立てられている。

【０００４】しかし、構成部材として、樹脂や圧電素子
等高温により悪影響を及ぼされるものが多く、低い温度
で強度のある接合層の得られる接着剤を用いた方法が一
般的である。

【０００５】ではあるが、インクジェットヘッドの部材
には、ノズル孔やインク流路の凹凸が存在し、凹凸部分
に接着剤を塗布せずに、接合面のみに接着剤を塗布する
ことは非常に困難であった。

【０００６】従来の塗布方法には、接着剤を接着部材の接合面のみに印刷する。

【０００７】接着部材上に接着剤をスピンコートす
る。

【０００８】非接合面を、フォトレジスト等でマスキ
ングし、接着剤を塗布する。

【０００９】等が用いていた。

【００１０】しかしながら、では、微細に高密度で形
成されている部材表面の形状通りに接着剤を塗布するこ
と、均一な厚みで薄く塗布することは困難であった。接
着剤層が厚いことは、接着剤塗布量を不適切なものと
し、接着する部材を密着させたときの押圧により、接着
剤の接合部以外への流れ出しが生ずる。部材全面に均一
な圧力を与えない限り、部材間の距離を常に一定にする
ことは困難である。

【００１１】においては接着剤の物性に付いて種々の
検討を試みたが凹凸のある部材に対し、その表面のみに
接着剤を塗布することは不可能であった。またスピンコ
ートの特性上、厚さのばらつきが大きく、と同様に部
材間の距離を一定に保った接着は不可能であった。

【００１２】についてはマスク材の除去の際に、接合
に要する部分の接着剤も剥離され、接着箇所により、接
着剤の塗布量が不均一となる。また接着層の厚みがマス
キング剤の厚さに依存し、接着剤とマスキング材との界
面では接着剤が不安定な形状で塗布されてしまう。

【００１３】接着剤の流れ出しによる弊害は、例えばイ
ンク流路、ノズル孔を塞ぐことにより吐出不能なノズル
が生じる。また流路やノズル孔を完全に塞がないにして
も、複数の箇所で不均一な接着剤の流れ込みが生ずるこ
とにより、安定したインク吐出ができない。

【００１４】また逆に、ノズル、インク流路を形成する
部材間で、接着漏れが存在することにより、インク流路
を完全に密閉することができず、隣接するインク流路に
悪影響を及し、ノズル毎の吐出特性が不安定となる。

【００１５】上記問題点を解決するための、接合面のみ
に接着剤を塗布する方法としては、例えば、特開平１−
３０１７７９号公報に示すような接着剤塗布方法が提案
されている。この方法は弾性体上に液体の接着剤を均一
に塗布した後、部材を押しつけ接着剤を接合部分にのみ
転写し、部材と部材の接着を行うものである。

【００１６】また、接着剤の不要部への流れ出しを防ぐ
方法としては、例えば、特開平２−２６６９４２号公報
に示される方法が提案されている。この方法では部材上
に接着剤を塗布し、高粘度でかつ接着力を持つ状態まで
接着剤を硬化し、部材を密着し、接合を行う方法であ
る。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
１−３０１７７９号公報に示された接着剤塗布方法で
は、液体の接着剤を接合部に塗布するため、接着剤の硬
化時の押圧による接着剤の流れ出しが避けられない。ま
た熱硬化性、熱可塑性の接着剤を用いた場合では、加熱
時の粘度低下により、同様の弊害が生じる。

【００１８】また弾性体を用いて転写を行うため、転写
時に均一に圧力をかけることが困難である。そのため、
広い面積を持つ部材には使用できず、大基板を用いる量
産への転用は困難である。手作業で行う場合も同様で、
作業者による接着層の厚さばらつきが非常に大きい。

【００１９】さらに液体接着剤を表面に塗布しているた
めに、操作性が悪く、塗布後の状態での作業中断は、そ
の状態での部材の保管が困難であった。

【００２０】また、特開平２−２６６６９４２号公報に
示された方法では、部材に直接接着剤を塗布した後に接
着剤を半硬化の状態とするために、塗布した接着剤の厚
さの管理が困難で、さらに、必要とされる接着部のみに
接着剤を塗布することが困難であるという課題が生ず
る。

【００２１】また、接着剤を塗布、硬化した後に部材に
加工を施すにしても、その加工法、パターンの範囲、加
工精度は大きく制限され、汎用性に乏しかった。

【００２２】本発明はかかる課題を解決するもので、部
材の接着に広く用いることが可能で、常に均一な接着剤
厚さが得られ、なおかつ接着剤の不要部分への流れ出し
が生じない接着方法を用いて、良好な製造歩留まり、ノ
ズル単位、ヘッド単位での一定したインク吐出の性能水
準と長期信頼性を備えたインクジェットヘッドを提供す
ることを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するもので、接着剤層が、高粘度の状態で基材上に形
成され、被接着物である部材表面に、前記接着剤層の表
面を密着することにより、前記接着剤層の一部、あるい
は全部を前記部材表面に転写し、前記基材を剥離し、接
着剤転写層を形成し、前記接着剤転写層の形成表面に別
部材を密着したのちに、前記接着剤転写層を硬化し、前
記部材と前記別部材を接着することを特徴とする。

【００２４】

【実施例】以下に図面を用いて本発明を説明するが、本
発明はこれらによって限定されるものではない。

【００２５】ここで、本発明のインクジェットヘッド製
造方法の一実施例を、図１、図２、図３を用いて説明す
る。

【００２６】図１は、本発明の一実施例を示すものであ
り、部材への接着剤転写層の形成工程を示したものであ
る。図１中、１は圧電基板、４はインク流路、５は圧電
側壁、１１は分極方向、１２は接着剤層、１３は接着剤
転写層、１４は転写基材、１６接着面、である。

【００２７】圧電基板１は、０．２ｍｍと１．０ｍｍの
分極方向の対向する、２枚の圧電セラミックスで構成さ
れ、ダイヤモンドブレードにより幅８５μｍ、高さ０．
４ｍｍの圧電側壁５を１４１μｍ間隔で形成している。
図には示していないが、圧電側壁の壁面には、駆動電極
としてそれぞれ、Ｎｉ−Ｃｒを０．２μｍ、Ａｕを１．
０μｍ真空蒸着法にて形成する。

【００２８】図１（ａ）において、転写基材１４上には
高粘度の接着剤層１２が形成されている。圧電基板１は
ホットプレート（図示せず）上に置かれ、６０℃に加熱
している。

【００２９】次に図１（ｂ）に示すように、接着剤層１
２を、圧電基板１の圧電側壁５の上面の接着面１５を密
着させる。このとき接着面１６と接着剤層１２の間に気
泡の混入がない様に、接着面１６に密着することが望ま
しい。温度を６０℃に保ち、約５秒間、接着剤層１２と
接着面１６の密着させた後に冷却を行う。

【００３０】圧電基板１の温度が４０℃まで低下した
後、転写基材１４を剥離する。接着面１６での局所的な
加熱により、接着剤層１２の凝集力は、接着剤層１２と
転写基材１４との密着力以下で、かつ、接着剤層１２と
接着面１４との密着力より小さくなっている。

【００３１】このため、図１（ｃ）に示すように、転写
基材１４の接着面１６からの剥離により、接着面１６に
密着していた接着剤層１２は、転写基材１４から一部、
あるいは全部が剥離し、接着面１６に転写され、接着剤
転写層１３となる。

【００３２】次に図２に示す様に、上部基板６と、接着
剤転写層１３を形成した圧電基板１を、接着剤転写層１
３を介して密着し、８０℃で２時間保ち、接着剤を硬化
する。得られた接着層１５は接着面全面で、厚さ１．０
μｍ乃至１．５μｍと均一で、また、流路への接着剤の
流れ込みは全くない。

【００３３】次に、図３を用いてノズルプレートの接着
工程を説明する。図３中、１は圧電基板、２はノズルプ
レート、３はノズル孔、４はインク流路、５は圧電側
壁、１０は電極、１５は接着層、１６は接着面である。

【００３４】圧電基板１と上部基板６の端面にノズルプ
レート２の接着を行う。接着方法は前述した、圧電基板
１と上部基板６の接合方法と同様である。圧電基板１と
上部基板６の端面に、転写基材上の接着剤層を密着し、
接着剤転写層を形成する。その後に、ノズルプレート２
を接着剤転写層に密着して、接着剤の硬化を行う。この
場合でも、得られた接着層の厚さは均一であり、接着漏
れや、ノズル孔３への接着剤の流入は無かった。

【００３５】この工程の後に、インク供給手段を接合
し、駆動回路と接続する事によりインクジェットヘッド
としての機能を果たすことができる。

【００３６】本実施例で用いた接着剤は、市販のエポキ
シ系接着シートであるエイブルフィルム５５０（日本エ
イブルスティック社製）を用いた。この接着剤は２５μ
ｍのポリイミドのベースフィルムに厚さ１０μｍの、均
一なエポキシ系の接着剤層を両面に設け、流体としての
挙動を示さない状態まで硬化したものである。

【００３７】通常、この種の接着剤は、ベースフィルム
を介在させたまま、部材と部材の接着に使用するが、本
実施例では、片面のみに接着層を設けたものを転用し
た。転写基材にフィルムを用いることにより、一般のラ
ミネーターでの使用が可能で、大型基板での量産化に容
易に対応可能である。

【００３８】また、市販の接着シートを用いることな
く、種々の転写基材上に接着剤層を形成することも可能
である。

【００３９】図４を用いて一例を説明する。図４中、１
２は接着剤層、１４は転写基材、１７は接着剤、１８は
ギャップ材、１９はドクターブレードである。図４
（ａ）に示すように、ギャップ材１８を敷いた転写基板
１４上に、接着剤１７を滴下し、図４（ｂ）のように、
ドクターブレード１９で押しなべ、接着剤１７を、流体
としての挙動を示さず、粘着力を失わない程度まで硬化
することにより、図４（ｃ）のように一定の厚さの接着
剤層１２が形成できる。ギャップ材１８の厚さを調節す
ることにより所望の厚さの接着剤層１２を得ることが可
能である。

【００４０】また、図５に示すように、スピンコーター
等を用いてた接着剤層の形成も可能である。図５中、１
４は転写基材、１７は接着剤である。スピンコーターの
スピンナー（図示せず）上で回転している転写基材上１
４に、接着剤１７を滴下し、接着剤の層とし、流体とし
ての挙動を示さず、粘着力を失わない程度まで硬化し、
スピンナーの回転中心部の厚さの均一な部分を、用いる
方法も有用である。

【００４１】また、転写基材の物性を選択することによ
り、さらに別の効果を得ることができる。例えば窒化珪
素等の極めて面精度の高い板を基材として用いることに
より、さらに高精度の接着面と接着層の厚さの管理が可
能である。

【００４２】さらにシリコンゴム等の弾性体上で、圧力
をかけて接着剤転写層を形成することにより接着剤の回
り込みが得られ、接着剤による接着部分の補強が可能で
ある。

【００４３】図６は転写基材をシリコンゴムとした場合
の接着剤転写工程を示した図である。図６中、１は圧電
基板、４はインク流路、５は圧電側壁、６は上部基板、
１１は分極方向、１２は接着剤層、１３は接着剤転写
層、１４は転写基材、１５は接着層、１６は接着面であ
る。

【００４４】図６（ａ）は接着剤層１２と接着面１６を
密着し、押圧した状態を示している。部材である圧電基
板１に押圧をかけたとき、シリコンゴムの転写基材１４
と接着層１２は接着面１６部分で窪み、接着面１６の圧
電側壁５の側面にも接着剤層が回り込む。

【００４５】このため図６（ｂ）に示すように、転写基
材１４から部材を剥離するとき、通常の方法で転写を行
った場合より、接着剤転写層１３は多く得られる。この
方法で接着剤塗布を行い、上部基板と接着した場合、図
６（ｃ）のような断面形状が得られ、塗布接着剤量を多
くしあっても、半ば硬化した状態で用いているために接
着剤は高粘度であり、大きな流れ出しは無かった。ここ
で接着層１５の断面形状は、接着部分の補強、またイン
ク吐出時の流路抵抗低減に対し、理想的な形状となっ
た。

【００４６】本実施例で用いたインクジェットヘッドの
構造と吐出原理を、図７、図８をもとに説明する。図７
はインクジェットヘッドの構成を示す斜視図で、１は圧
電基板、２はノズルプレート、３はノズル、４はインク
流路、５は圧電側壁、６は上部基板、７はインク供給
口、９はインク吐出口、１０は電極である。また図８は
インクジェットヘッドの流路断面を示した図である、図
中、１は圧電基板、４はインク流路、５は圧電側壁、６
は上部基板、１０は電極、１１は分極方向、１５は接着
層である。

【００４７】このインクジェットヘッドは互いに平行な
インク流路４が多数形成されている。ノズルプレート２
に形成されたノズル３に接続し、インク流路４の他の一
端は、スリット状のインク吐出口９に接続する。また、
インク流路４はインク供給口７を有する上部基板により
蓋をされ、各インク流路４に対応するインク供給口を経
て、インク貯蔵タンク（図示せず）に接続している。イ
ンク流路４は圧電側壁５と上部基板６からなり、その断
面形状は長方形である。

【００４８】このインクジェットヘッドのインク吐出の
動作を、流路の断面を示す図８を基に説明する。図８
（ａ）に於て、圧電側壁５は分極方向１１が異なる２つ
の部材により形成されている。図８（ａ）に於て、圧電
側壁５は両面に形成された電極１０に、電気的アクチュ
エート手段（図示せず）より電圧パルスを印加されない
為、変形していない。図８（ｂ）に於て、電圧パルスを
印加されると圧電側壁５は圧電側壁の接合面にズリ変形
し、発生する圧力によりインク流路４を満たすインク
（図示せず）の一部を、図７のノズル孔３からインク滴
として吐出し、他の一部をインク供給口７を経てインク
貯蔵タンク側に排出する。インク滴吐出後のノズル部へ
のインク供給は、ノズル３の毛管力によりインク貯蔵タ
ンクよりインク供給口７とインク流路４を経てノズル３
へ供給される。

【００４９】上記に示した駆動方法でインクを吐出する
インクジェットヘッドでは、圧電側壁５は上部基板６と
の接着面を支点として、変形し、インク吐出圧力を発生
する。このため、接着層１５には充分な強度が必要であ
り、材質的に圧電セラミクスに比較して弾性率の小さい
接着層１５が厚いことにより、圧電側壁５の変形の効率
は損なわれてしまう。また接着層１５の厚さが接着面全
面で不均一であることは、ノズル毎の吐出性能を不均一
とする。

【００５０】長方形のインク流路４の角が接着層１５に
より図６（ｃ）のように滑らかであることは、流路抵抗
の低減、気泡発生の低下に効果がある。この効果は、図
９に示すノズルプレート接着部分に関しても同様な効果
がある。

【００５１】本発明の製造方法を用いたインクジェット
ヘッドでは、インク滴の吐出速度については、従来品に
比較して約１０％の向上が得られ、さらにノズル毎の吐
出速度ばらつきについては、従来１０％程度であったも
のを３％以内とすることができた。

【００５２】本実施例ではさきに述べた方式のインクジ
ェットヘッドを用いたが、他の圧電素子や発熱体を圧力
発生源に用いたインクジェットヘッドの主にノズルプレ
ートの接合、インク流路の形成に応用し、優れた効果が
得られた。

【００５３】また本実施例では、熱硬化性の接着剤を用
いて接着を行ったが、熱可塑性、あるいは感光性の接着
剤の利用も可能である。

【００５４】熱可塑性接着剤の使用については、転写基
材上で、加熱しながら接着剤を均一な厚さに展伸し、冷
却し、接着剤層を形成する。接着剤層と部材の密着時に
おいて、部材を熱硬化性接着剤を用いた場合と同様に、
接着剤が流体としての挙動を示すまで加熱する事により
良好な接着層が得られた。

【００５５】光硬化性の接着剤（例えばアクリル系）に
ついては、転写基材上で均一に延伸し、流体としての挙
動が無くなるまで光を照射し、形成した接着剤層と、部
材を密着し、均一に押圧する。接着剤層の表層（部材
側）は光照射により硬化が進行しているが、深層（転写
基材側）は表層より硬化が進行していないため、接着剤
層は剥離の際に、接着剤層、あるいは接着剤層／転写基
材界面から剥離し、接着面上に接着剤転写層を形成す
る。

【００５６】

【発明の効果】本発明のインクジェットヘッド及び製造
方法によれば、部材の接着に広く用いることが可能で、
常に均一な接着剤厚さが得られ、なおかつ接着剤の不要
部分への流れ出しが生じない接着方法を用いて、良好な
製造歩留まり、ノズル単位、ヘッド単位での一定したイ
ンク吐出の性能水準と長期信頼性を備えたインクジェッ
トヘッドを安価に提供できるという優れた効果を持つ。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｃ）本発明の一実施例の接着剤塗
布方法を説明する断面図。

【図２】本発明の一実施例のインクジェットヘッドの断
面を示す図。

【図３】本発明の一実施例のインクジェットヘッドのノ
ズル断面を示す図。

【図４】（ａ）〜（ｃ）本発明の一実施例の接着剤層
形成方法を説明する断面図。

【図５】本発明の一実施例の接着剤層の形成方法を示す
図。

【図６】（ａ）〜（ｃ）本発明の一実施例の接着方法
を説明する断面図。

【図７】本発明の一実施例のインクジェットヘッドの構
成を示す斜視図。

【図８】（ａ）〜（ｂ）本発明の一の実施例のインク
ジェットヘッドの吐出原理を示す断面図。

【図９】本発明の一実施例のインクジェットヘッドのノ
ズル断面を示す図。

【符号の説明】

１圧電基板２ノズルプレート３ノズル孔４インク流路５圧電側壁６上部基板７インク供給口９インク排出口１０電極１１圧電側壁の分極方向１２接着剤層１３接着剤転写層１４転写基材１５接着層１６接着面１７接着剤１８ギャップ材１９ドクターブレード

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】接着剤層が、高粘度の状態で基材上に形
成され、被接着物である部材表面に、前記接着剤層の表
面を密着することにより、前記接着剤層の一部、あるい
は全部を前記部材表面に転写し、前記基材を剥離し、接
着剤転写層を形成し、前記接着剤転写層の形成表面に別
部材を密着したのちに、前記接着剤転写層を硬化し、前
記部材と前記別部材を接着することを特徴とするインク
ジェットヘッド製造方法。
【請求項２】前記接着剤層の形成に、高粘度の熱硬化
性樹脂を用い、前記接着剤転写層の形成において、前記
接着剤層と前記部材の密着を、前記部材を前記熱硬化性
接着剤の硬化温度以下として行い、さらに、前記基材の
剥離を、前記接着剤層と前記部材を密着した温度以下で
行うとを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッ
ド製造方法。
【請求項３】前記接着剤層の形成に、熱可塑性樹脂を
用い、前記接着剤転写層の形成において、前記接着剤層
と前記部材の密着を、前記部材を前記熱可塑性樹脂の軟
化温度以下として行い、前記基材の剥離を接着剤層と前
記部材を密着した温度以下として行うこと特徴とする請
求項１記載のインクジェットヘッド製造方法。
【請求項４】前記接着剤層の形成に、高粘度の光硬化
性樹脂を用いることを特徴とする請求項１記載のインク
ジェットヘッド製造方法。
【請求項５】前記接着剤転写層の形成において、前記
接着剤層と前記部材との密着時に圧力を加えることを特
徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド製造方
法。