JPH07314697A - インクジェットプリンタヘッドの製作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 接合面に微細な凹部を形成した本体プレート
の接合や、ヘッド本体とオリフィスプレートとの接合
を、高粘度な接着剤で良好に接着する。 【構成】 高粘度な接着剤１８を溶剤で希釈して低粘度
とし、この接着剤１８を治具部材１９の表面に極薄く均
一に塗布して溶剤の揮発で高粘度とし、この治具部材１
９の表面に本体プレート２などの接合面を圧接して接着
剤１８を転着させ、この接着剤１８を転着した接合面で
一対の本体プレート２，３などを接合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、オンデマンド方式のイ
ンクジェットプリンタヘッドの製作方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリンタヘッドは、例え
ば、一体に接合する一対の本体プレートの少なくとも一
方の接合面にオリフィスとインク供給路とが各々連通す
る複数の圧力室を凹部で形成し、この圧力室の内部に位
置するインクを加圧する圧力発生手段を一対の前記本体
プレートの少なくとも一方に設けた構造となっている。
さらに、このようなインクジェットプリンタヘッドは、
上述のような本体プレートの凹部で圧力室と共にオリフ
ィスを形成したものもあるが、このオリフィスを形成し
たオリフィスプレートをヘッド本体とは別個に設けたも
のもある。

【０００３】つまり、このようなインクジェットプリン
タヘッドは、上述のように一対の本体プレートを一体に
接合することなどで、少なくとも圧力室を形成するイン
ク流路が接合面に連通したヘッド本体を設け、インク流
路に連通するオリフィスを接合面に形成したオリフィス
プレートを設け、このオリフィスプレートとヘッド本体
とを一体に接合した構造となっている。

【０００４】そこで、上述のような構造のインクジェッ
トプリンタヘッドでは、一対の本体プレートを接着剤で
一体に接合したり、ヘッド本体とオリフィスプレートと
を接着剤で一体に接合することになる。例えば、特開昭
55-69474号公報に開示されたインクジェットプリンタヘ
ッドの製作方法では、接合する部材の一方の全面に接着
剤を塗布したまま接着するようになっている。しかし、
これでは接着剤が微細なオリフィスや圧力室を遮蔽する
懸念がある。

【０００５】そこで、上述のような課題の解決を目的と
したインクジェットプリンタヘッドの製作方法が、特開
昭62−124955号公報や特開平2-266942号公報や特開平 4
-14458号公報に開示されている。例えば、特開昭62−12
4955号公報に開示されたインクジェットプリンタヘッド
の製作方法では、接合面の粗度と接着剤の粘度とを適正
に選択し、接合部に接着剤を浸透させるようになってい
る。また、特開平2-266942号公報に開示されたインクジ
ェットプリンタヘッドの製作方法では、接合する部材の
一方に接着剤を塗布して放置し、この接着剤を高粘度な
状態まで硬化させてから部材を接合するようになってい
る。そして、特開平 4-14458号公報に開示されたインク
ジェットプリンタヘッドの製作方法では、接着の完了後
に不要な接着剤を光エネルギで除去するようになってい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】粘度が適正な接着剤を
表面粗度が適正な接合部に浸透させる特開昭62−124955
号公報の製作方法は、接合面の粗度、接合面の間隔、接
着剤の粘度、接着剤の容量等を均一に管理しないと、接
着剤の未充填や過充填が発生しやすく、接合面に溝や穴
が位置すると不良の発生率が上昇するので好ましくな
い。

【０００７】また、部材に塗布した接着剤を高粘度な状
態まで硬化させてから接着する特開平2-266942号公報の
製作方法では、このような状態（Ｂステージ）で使用で
きる接着剤が実際には希少であり、現存する接着剤では
接着力が不足しがちである。

【０００８】そして、接着の完了後に不要な接着剤を光
エネルギで除去する特開平 4-14458号公報の製作方法で
は、専用の処理施設や処理工程を必要とするので、その
生産性を著しく阻害することになり、硬化した接着剤を
光エネルギで除去することは実際には困難である。

【０００９】本発明は、一対の本体プレートを良好に接
着するインクジェットプリンタヘッドの製作方法を得る
ものである。

【００１０】また、本発明は、オリフィスプレートとヘ
ッド本体とを良好に接着するインクジェットプリンタヘ
ッドの製作方法を得るものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
別体に設けた一対の本体プレートを一体に接合したイン
クジェットプリンタヘッドにおいて、溶剤で希釈して低
粘度とした接着剤を治具部材の表面に極薄く均一に塗布
し、この塗布後に溶剤を揮発させて治具部材の表面の接
着剤を高粘度とし、この治具部材の表面の高粘度な接着
剤に少なくとも一方の本体プレートの凹部を形成した接
合面を圧接し、この圧接した本体プレートを治具部材か
ら離反させて接合面に接着剤を転着させ、この接着剤を
転着した接合面で一対の本体プレートを一体に接合し
た。

【００１２】請求項２記載の発明は、別体に設けたオリ
フィスプレートとヘッド本体とを一体に接合したインク
ジェットプリンタヘッドにおいて、溶剤で希釈して低粘
度とした接着剤を治具部材の表面に極薄く均一に塗布
し、この塗布後に溶剤を揮発させて治具部材の表面の接
着剤を高粘度とし、この治具部材の表面の高粘度な接着
剤にヘッド本体の前面とオリフィスプレートの後面との
少なくとも一方を圧接し、この圧接したヘッド本体かオ
リフィスプレートかを治具部材から離反させて接合面に
接着剤を転着させ、この接着剤を転着した接合面で一対
のオリフィスプレートと前記ヘッド本体とを一体に接合
した。

【００１３】

【作用】請求項１記載の発明は、本体プレートの凹部を
形成した接合面に高粘度な接着剤を均一に極薄く塗布す
ることができるので、一対の本体プレートを良好に接着
することができる。

【００１４】請求項２記載の発明は、オリフィスプレー
トかヘッド本体かの接合面に高粘度な接着剤を均一に極
薄く塗布することができるので、オリフィスプレートと
ヘッド本体とを良好に接着することができる。

【００１５】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて以下に説明
する。まず、本実施例のインクジェットプリンタヘッド
１は、図３に例示するように、一対の本体プレートであ
るメインプレート２とカバープレート３とを一体に接合
してヘッド本体４を形成し、このヘッド本体４にオリフ
ィスプレート５を一体に接合した構造となっている。

【００１６】そして、前記メインプレート２は、ガラス
やセラミックからなる絶縁基板６の上面に圧力発生手段
７を接合しており、この圧力発生手段７は、上下方向の
分極方向が相反する二個のＰＺＴ(Lead Zirco Titanat
e）からなる圧電性部材８，９で形成している。このメ
インプレート２には、上方の前記圧電性部材８の上面か
ら下方の前記圧電性部材９の内部まで到達し、前面が開
口して後部が閉塞した多数の凹部１０を形成している。
なお、このメインプレート２の前記凹部１０のサイズ
は、インクジェットプリンタヘッド１の仕様などにより
決定するが、例えば、溝の深さが 0.2〜1.0(mm）、溝の
幅が20〜200(μm)、溝の長さが5.0〜500(mm)程度とな
る。

【００１７】そして、これらの凹部１０を遮断する凸部
が前記圧力発生手段７の駆動部１１となり、この形状は
前記凹部１０と同等である。前記凹部１０の内面には駆
動電極１２を形成しており、この駆動電極１２を前記凹
部１０の後部から前記圧電性部材８の上面まで延長して
接続端子１３を形成している。

【００１８】また、前記カバープレート３は、前記メイ
ンプレート２の前記凹部１０の後端に連通する凹部１４
を、ガラスやセラミックからなる絶縁基板の後部下面に
形成している。

【００１９】さらに、前記オリフィスプレート５は、前
記メインプレート２の前記凹部１０に個々に連通する多
数のオリフィス１５が後面から前面まで貫通している。
前記オリフィスプレート５は、前記オリフィス１５以外
の部分を電鋳で成長させて形成しているので、図４に例
示するように、このオリフィス１５は後部が拡開して前
部が尖鋭なテーパ状になっている。なお、このオリフィ
ス１５は、尖鋭な前部の直径が20〜100(μm)程度となっ
ている。

【００２０】そこで、このインクジェットプリンタヘッ
ド１では、前記メインプレート２に前記カバープレート
３を接合して前記ヘッド本体４を形成し、このヘッド本
体４の前面に前記オリフィスプレート５を接合すること
で、このオリフィスプレート５と前記カバープレート３
とで前面と上面とを遮蔽した前記メインプレート２の前
記凹部１０をインク流路でもある圧力室１６とし、これ
らの圧力室１６に連通する前記カバープレート３の凹部
１４をインク供給路１７とする。

【００２１】そして、前記メインプレート２の上面後部
が前記カバープレート３より後方に露出するので、ここ
に位置する前記接続端子１３にＦＰＣ(Flexible Printe
d Circuit)などで駆動回路（共に図示せず）を接続する
ことができる。また、前記インク供給路１７も前記ヘッ
ド本体４の側部に開口するので、ここにインクタンクを
チューブ（共に図示せず）などで接続することができ
る。

【００２２】このような構成において、このインクジェ
ットプリンタヘッド１では、ヘッド本体４の圧力室１６
にインク（図示せず）を供給した状態で、特定の圧力室
１６の両側に位置する駆動部１１を分極方向が相違する
圧電性部材８，９のシェアモード変形により湾曲させて
徐々に離反させ、これを急激に初期位置に復帰させて圧
力室１６のインクを加圧することでオリフィス１５から
インク滴（図示せず）を吐出させる。

【００２３】この時、クロストークを防止するため、偶
数番目の圧力室１６と奇数番目の圧力室１６とを交互に
加圧するように圧力発生手段７の駆動部１１を駆動す
る。さらに、この駆動部１１は圧力室１６にインクを吸
入して充填する場合には徐々に変形し、圧力室１６に充
填したインクを加圧する場合には急激に変形する。な
お、このインクジェットプリンタヘッド１では、オリフ
ィス１５を後部が拡開して前部が尖鋭なテーパ状に形成
しているので、圧力室１６で加圧したインクを良好な効
率で吐出することができる。

【００２４】このインクジェットプリンタヘッド１の製
作方法の一具体例を、図１及び図２に基づいて以下に順
次説明する。まず、予め分極した圧電性部材８，９を絶
縁基板６の表面に順次接着し、凹部１０をダイシング加
工で形成してから駆動電極１２と接続端子１３とを無電
解メッキで形成することで、メインプレート２を製作す
る。また、絶縁基板（図示せず）の表面にダイシング加
工で凹部１４を形成することでカバープレート３を製作
する。さらに、オリフィス１５の位置をマスクした治具
基板（図示せず）の表面で電鋳によりオリフィスプレー
ト５を製作する。なお、このオリフィスプレート５は、
平板にエッチングやレーザ加工でオリフィス１５を形成
することでも製作できる。

【００２５】一方、高粘度な接着剤１８をトルエン等の
溶剤（図示せず）で希釈して低粘度とする。例えば、本
発明者が80000(cps)と高粘度な接着剤１８を同重量のト
ルエンで希釈したところ、その粘度は数10〜数100(cps)
まで低下した。つぎに、図１（ａ）に例示するように、
この低粘度とした接着剤１８を治具部材であるＰＥＴ(P
olyethylene Terephthalate)フィルム１９の表面にスピ
ンコートで極薄く均一に塗布する。なお、この塗布方法
としては、スピンコートの他にロールコートやディップ
など、周知のコーティング技術を利用できる。

【００２６】そこで、この塗布後に溶剤を揮発させてＰ
ＥＴフィルム１９の表面の接着剤１８を高粘度とする。
このようにすることで、例えば、高粘度な接着剤１８を
ＰＥＴフィルム１９の表面にスピンコートの回転速度10
00〜5000(rpm）で 1.0〜 20(μm)程度に塗布することが
できる。つぎに、同図（ｂ）に例示するように、このＰ
ＥＴフィルム１９をガラス基板２０の表面に設置し、こ
のガラス基板２０で支持したＰＥＴフィルム１９の表面
の高粘度な接着剤１８に、メインプレート２の凹部１０
を形成した接合面を圧接する。

【００２７】そして、この圧接したメインプレート２を
ＰＥＴフィルム１９から離反させて接合面に接着剤１８
を転着させ、同図（ｃ）に例示するように、この接着剤
１８を転着した接合面でメインプレート２とカバープレ
ート３とを一体に接合することでヘッド本体４を製作す
る。この時、接着剤１８が常温硬化型の場合は、メイン
プレート２とカバープレート３とを一体に接合した状態
で放置する。なお、これら一体に接合するメインプレー
ト２とカバープレート３とに熱膨張率の格差による湾曲
などが発生しないならば、一体に接合したメインプレー
ト２とカバープレート３とを 65(℃）程度のオーブン
（図示せず）の内部に二時間ほど配置して接着剤１８を
強固に硬化させることが好適である。

【００２８】このようにすることで、メインプレート２
の凹部１０を形成した接合面に高粘度な接着剤１８を均
一に極薄く塗布することができるので、接着剤１８で凹
部１０を封止することなくメインプレート２とカバープ
レート３とを良好に接着することができる。

【００２９】また、図２（ａ）に例示するように、高粘
度な接着剤１８を溶剤で希釈して低粘度とし、この低粘
度とした接着剤１８をＰＥＴフィルム１９の表面にスピ
ンコートで極薄く均一に塗布する。つぎに、この塗布後
に溶剤を揮発させてＰＥＴフィルム１９の表面の接着剤
１８を高粘度とし、同図（ｂ）に例示するように、ガラ
ス基板２０で支持したＰＥＴフィルム１９の表面の高粘
度な接着剤１８に、ヘッド本体４の前面を圧接する。そ
して、この圧接したヘッド本体４をＰＥＴフィルム１９
から離反させて接合面に接着剤１８を転着させ、同図
（ｃ）に例示するように、この接着剤１８を転着した接
合面で一対のオリフィスプレート５とヘッド本体４とを
一体に接合することでインクジェットプリンタヘッド１
を完成する。

【００３０】このようにすることで、オリフィスプレー
ト５の接合面に高粘度な接着剤１８を均一に極薄く塗布
することができるので、接着剤１８でオリフィス１５を
封止することなくオリフィスプレート５とヘッド本体４
とを良好に接着することができる。なお、本実施例では
ヘッド本体４の前面に接着剤１８を塗布することを例示
したが、同様な方法でオリフィスプレート５の後面に接
着剤１８を塗布することも可能である。

【００３１】また、本実施例では治具部材をＰＥＴフィ
ルム１９で形成することを例示したが、これは接着剤１
８に対する親和性と剥離性とを考慮している。つまり、
ＰＥＴフィルム１９に塗布した接着剤１８をメインプレ
ート２などに良好に転着するためには剥離性が重要なの
で、治具部材を弗素樹脂などで形成することが想定でき
るが、このような治具部材は親和性が低いために接着剤
１８を均一に塗布することが困難である。そして、接着
剤１８を均一に塗布するためには親和性が重要である
が、これを重視すると剥離性が低下して接着剤１８をメ
インプレート２などに良好に転着することが困難とな
る。そこで、上述のようなことを考慮して本発明者が各
種材料で実験したところ、ＰＥＴやＰＰ(Polyphenylen
e）やＰＥ(Polyethylene）などのオレフィン系の樹脂
は、接着剤１８との親和性と剥離性とのバランスが良好
であることが判明した。

【００３２】また、本実施例では接着剤１８を転着する
メインプレート２やオリフィスプレート５の接合面が平
面なので、ＰＥＴフィルム１９をガラス基板２０の平坦
な表面で支持することを例示したが、本発明は上記実施
例に限定するものでもない。例えば、このようなＰＥＴ
フィルム１９を硬質ゴムの平板（図示せず）などで支持
すれば、接着剤１８を転着する接合面に多少の凹凸が存
在しても問題はない。また、このような治具部材をフィ
ルムで形成する必要もなく、ＰＥＴからなる平板（図示
せず）なども利用可能である。

【００３３】なお、本実施例では一対の本体プレートで
あるメインプレート２とカバープレート３とを接合して
ヘッド本体４を形成し、このヘッド本体４にオリフィス
プレート５を接合することを例示したが、本発明は上記
実施例に限定するものではない。例えば、本体プレート
の接合面に形成した凹部で圧力室と共にオリフィスを一
体に形成し、オリフィスプレートを具備しないインクジ
ェットプリンタヘッド（図示せず）なども可能である。
また、一対の本体プレートを接合することなくヘッド本
体を形成したインクジェットプリンタヘッド（図示せ
ず）なども可能である。

【００３４】なお、本実施例では圧電性部材８，９の分
極方向と直交するシェアモード変形で駆動部１１を駆動
することを例示したが、図５に例示するように、圧電性
部材２１の分極方向の伸縮で駆動部２２を駆動するイン
クジェットプリンタヘッド２３なども可能である。

【００３５】このインクジェットプリンタヘッド２３で
は、上下両面に電極２４，２５を形成した圧電性部材２
１を絶縁基板２６の表面に接合し、圧電性部材２１をダ
イシング加工などで駆動部２２に分断することで圧力発
生手段２７を形成している。さらに、この圧力発生手段
２７をＬＣＰ(Liquid Cristalline Polymer）等の樹脂
部材２８にインサートして射出成形することで、インク
流路でもある圧力室２９の凹部３０を表面に連設した本
体プレートであるメインプレート３１を形成している。
そして、このメインプレート３１にカバープレート３を
接着することでヘッド本体３２を形成し、このヘッド本
体３２にオリフィスプレート５を接着することでインク
ジェットプリンタヘッド２３を形成している。なお、こ
のような構造のインクジェットプリンタヘッド２３で
は、圧力室やオリフィスを一体に形成する凹部をメイン
プレートの表面に形成し、オリフィスプレート５を省略
することも容易である。

【００３６】そして、このようなインクジェットプリン
タヘッド２３の製作方法としても、前述と同様に溶剤で
希釈して低粘度とした接着剤１８を治具部材であるＰＥ
Ｔフィルム１９の表面に極薄く均一に塗布し、この塗布
後に溶剤を揮発させたＰＥＴフィルム１９の表面の高粘
度な接着剤１８をメインプレート３１やオリフィスプレ
ート５の接合面に転着することが好適である。

【００３７】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、溶剤で希釈して
低粘度とした接着剤を治具部材の表面に極薄く均一に塗
布し、この塗布後に溶剤を揮発させて治具部材の表面の
接着剤を高粘度とし、この治具部材の表面の高粘度な接
着剤に少なくとも一方の本体プレートの凹部を形成した
接合面を圧接し、この圧接した本体プレートを治具部材
から離反させて接合面に接着剤を転着させ、この接着剤
を転着した接合面で一対の本体プレートを一体に接合し
たことにより、本体プレートの凹部を形成した接合面に
高粘度な接着剤を均一に極薄く塗布することができるの
で、一対の本体プレートを良好に接着することができる
等の効果を有する。

【００３８】請求項２記載の発明は、溶剤で希釈して低
粘度とした接着剤を治具部材の表面に極薄く均一に塗布
し、この塗布後に溶剤を揮発させて治具部材の表面の接
着剤を高粘度とし、この治具部材の表面の高粘度な接着
剤にヘッド本体の前面とオリフィスプレートの後面との
少なくとも一方を圧接し、この圧接したヘッド本体かオ
リフィスプレートかを治具部材から離反させて接合面に
接着剤を転着させ、この接着剤を転着した接合面で一対
のオリフィスプレートと前記ヘッド本体とを一体に接合
したことにより、オリフィスプレートかヘッド本体かの
接合面に高粘度な接着剤を均一に極薄く塗布することが
できるので、オリフィスプレートとヘッド本体とを良好
に接着することができる等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェットプリンタヘッドの製作
方法の実施例として一対の本体プレートであるメインプ
レートとカバープレートとの接合工程を示し、（ａ）は
希釈した接着剤を治具部材に塗布した状態を示す斜視
図、（ｂ）は治具部材にメインプレートを圧接した状態
を示す斜視図、（ｃ）はメインプレートとカバープレー
トとを接合してヘッド本体を形成した状態を示す斜視図
である。

【図２】ヘッド本体とオリフィスプレートとの接合工程
を示し、（ａ）は希釈した接着剤を治具部材に塗布した
状態を示す斜視図、（ｂ）は治具部材にオリフィスプレ
ートを圧接した状態を示す斜視図、（ｃ）はオリフィス
プレートとヘッド本体とを接合してインクジェットプリ
ンタヘッドを形成した状態を示す斜視図である。

【図３】一部を破断したインクジェットプリンタヘッド
を示す斜視図である。

【図４】インクジェットプリンタヘッドを示す縦断側面
図である。

【図５】インクジェットプリンタヘッドの一変形例を示
す分解斜視図である。

【符号の説明】

１，２３ インクジェットプリンタヘッド ２，３，３１ 本体プレート ４，３２ ヘッド本体 ５ オリフィスプレート ７，２７ 圧力発生手段 １０，３０ 凹部 １５ オリフィス １６，２９ 圧力室、インク流路 １７ インク供給路 １８ 接着剤 １９ 治具部材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 別体に設けた一対の本体プレートを一体
   に接合したインクジェットプリンタヘッドにおいて、溶
   剤で希釈して低粘度とした接着剤を治具部材の表面に極
   薄く均一に塗布し、この塗布後に前記溶剤を揮発させて
   前記治具部材の表面の前記接着剤を高粘度とし、この治
   具部材の表面の高粘度な前記接着剤に少なくとも一方の
   前記本体プレートの前記凹部を形成した接合面を圧接
   し、この圧接した前記本体プレートを前記治具部材から
   離反させて前記接合面に前記接着剤を転着させ、この接
   着剤を転着した前記接合面で一対の前記本体プレートを
   一体に接合したことを特徴とするインクジェットプリン
   タヘッドの製作方法。
2. 【請求項２】 別体に設けたオリフィスプレートとヘッ
   ド本体とを一体に接合したインクジェットプリンタヘッ
   ドにおいて、溶剤で希釈して低粘度とした接着剤を治具
   部材の表面に極薄く均一に塗布し、この塗布後に前記溶
   剤を揮発させて前記治具部材の表面の前記接着剤を高粘
   度とし、この治具部材の表面の高粘度な前記接着剤に前
   記ヘッド本体の前面と前記オリフィスプレートの後面と
   の少なくとも一方を圧接し、この圧接した前記ヘッド本
   体か前記オリフィスプレートかを前記治具部材から離反
   させて前記接合面に前記接着剤を転着させ、この接着剤
   を転着した前記接合面で一対の前記オリフィスプレート
   と前記ヘッド本体とを一体に接合したことを特徴とする
   インクジェットプリンタヘッドの製作方法。