JPH0747678A - インクジェットプリンタヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インク滴を均一に吐出させ得るインクジェッ
トプリンタヘッドの製造方法を提供する。 【構成】 基板１と板厚方向に分極された圧電部材２と
の対向面の何れか一方の面に複数の凹部１３と突部１４
とを交互に配列して形成し、凹部１３に接着剤を充填す
るとともに基板１と圧電部材２とを接着し、圧電部材２
の基板１とは反対側の一面より基板１側に向かう所定深
さの複数の溝１５をそれらの溝１５のうち一部又は全部
が突部１４に対応するように位置決めして切削し、溝１
５の内面に電極６を形成し、圧電部材２の一面に天板７
を接合して溝１５の開口面を閉塞することによりインク
供給部とインク吐出口とに接続される複数の圧力室８を
形成することにより、基板１に接着される圧電部材２の
反りを防止し、圧力室８を仕切る側壁１６の動作特性の
均一化を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットプリン
タヘッドの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のインクジェットプリンタヘッドに
は、特開平５−６４８９３号公報及び特開平５−９６７
２７号公報に記載された発明がある。以下、その構造を
製造工程順に示すとともに動作について述べる。

【０００３】まず、図７（ａ）に示すように、ガラス等
の基板１と、板厚方向に分極された圧電部材２との間に
所定の間隔を保持し、これらの基板１と圧電部材２との
間に接着剤を充填し、その接着剤を硬化させて基板１と
圧電部材２との間に接着層３を形成する。

【０００４】次に、図７（ｂ）に示すように、圧電部材
２の上面から接着層３に達する複数の溝４を切削加工
し、これらの溝４の両側に側壁５を形成する。そして、
溝４の内面に電極６を形成する。

【０００５】次に、図７（ｃ）に示すように、圧電部材
２の上面に天板７を接着する。この工程において、各溝
４の上面開口が天板７により閉塞されて前記側壁５によ
って仕切られた複数の圧力室８が形成される。ここで、
図７（ｃ）におけるＡ−Ａ線部の断面を図８に示すが、
天板７の内面には、この天板７を圧電部材２に接着する
前にインク供給部であるインク供給溝９が形成されてい
る。

【０００６】次に、図８に示すように、各圧力室８の端
面開口部に対向する複数のインク吐出口であるオリフィ
ス１０が形成されたオリフィスプレート１１を、基板１
と接着層３と圧電部材２との側面に接着することによ
り、インクジェットプリンタヘッドが完成する。

【０００７】次に、このように形成されたインクジェッ
トプリンタヘッドの動作について述べる。図９はインク
ジェットプリンタヘッドの一部を示す縦断側面図であ
る。図９において、中央の圧力室を８ｂ、その左側の圧
力室を８ａ、右側の圧力室を８ｃとして、中央の圧力室
８ｂからインクを吐出する場合の動作の一例について説
明する。

【０００８】中央の圧力室８ｂと左側の圧力室８ａとの
間の側壁５、及び中央の圧力室８ｂと右側の圧力室８ｃ
との間の側壁５に、それぞれ逆向きの電界をかけ、中央
の圧力室８ｂの容積が広がるように側壁５を変形させ
る。図９は中央の圧力室８ｂの容積を広げた状態を示
す。これにより、中央の圧力室８ｂの内圧が低下するた
めにインク供給部９からインクが吸引される。このと
き、左右の圧力室８ａ，８ｃは圧縮されるが、容積が徐
々に変化するように電極６に印加する電圧を徐々に上昇
させて電界を加えるため、左右の圧力室８ａ，８ｂから
インクが吐出することはない。そして、電極６を瞬時に
接地することにより、中央の圧力室８ｂの容積が急激に
小さくなり、内圧が急激に上昇する。これにより、中央
の圧力室８ｂのインクがオリフィス１０から吐出する。

【０００９】ここで、圧力室８を仕切る側壁５は、圧電
部材２と、この圧電部材２より剛性が小さい接着層３と
により形成されているため、圧電部材２の歪に対する抵
抗が小さくなり、圧電部材２の歪量を大きくすることが
でき、これにより、インク滴の吐出特性が向上すると言
う特徴がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述のようにインクジ
ェットプリンタヘッドを製造する場合、接着層３を広い
面にわたり所定の厚さに形成する必要性がある。しか
し、接着剤の硬化収縮作用を広い面にわたり均一にする
ことは困難であるため、接着層３の厚みｔ₁ にバラツキ
が生ずる。このため、図１０（ａ）に示すように、圧電
部材２の中央が接着層３に引かれて反ってしまう。仮に
圧電部材２の上面を一点鎖線１２で示すように平らに研
磨した後に、図１０（ｂ）に示すように、天板７を接着
したとしても、圧力室８を仕切る側壁５の圧電部材２が
占める厚みｔ₂ と接着層３が占める厚みｔ₃ とが場所に
よって異なり、電極６に電圧を印加したときに各側壁５
の動作特性が不均一となり、各圧力室８から吐出するイ
ンク滴を一定にすることが不可能となる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
一面に複数の凹部と複数の突部とが交互に配列された基
板を設け、前記基板の前記凹部に接着剤を充填し、板厚
方向に分極された板状の圧電部材を前記基板の前記突部
が形成された一面に接着し、前記圧電部材の前記基板と
は反対側の一面より前記突部の先端面を越える深さの複
数の溝をそれらの溝のうち一部又は全部が前記突部に対
応するように位置決めして切削し、前記溝の内面に電極
を形成し、前記圧電部材の前記基板とは反対側の一面に
天板を接合して前記溝の開口面を閉塞することによりイ
ンク供給部とインク吐出口とに接続される複数の圧力室
を形成するようにした。

【００１２】請求項２記載の発明は、一面に複数の突部
と複数の凹部とが交互に配列され板厚方向に分極された
板状の圧電部材を設け、前記圧電部材の前記凹部に接着
剤を充填し、前記圧電部材の前記突部が形成された一面
に基板を接着し、前記圧電部材の前記基板とは反対側の
一面より前記基板の一面に向かう所定深さの複数の溝を
それらの溝のうち一部又は全部が前記突部に対応するよ
うに位置決めして切削し、前記溝の内面に電極を形成
し、前記圧電部材の前記基板とは反対側の一面に天板を
接合して前記溝の開口面を閉塞することによりインク供
給部とインク吐出口とに接続される複数の圧力室を形成
するようにした。

【００１３】

【作用】請求項１記載の発明は、基板に形成された複数
の突部により圧電部材の複数箇所が接着状態で保持され
るため、接着剤の硬化収縮作用による圧電部材の反りが
規制され、凹部に充填された接着剤を硬化させてなる接
着層の厚みも均一化される。

【００１４】請求項２記載の発明は、圧電部材に形成さ
れた複数の突部が基板の複数箇所に接着状態で保持され
るため、接着剤の硬化収縮作用による圧電部材の反りが
規制され、接着層の厚みも均一化される。

【００１５】

【実施例】請求項１記載の発明の一実施例を図１及び図
２に基づいて説明する。図７ないし図１０において説明
した部分と同一部分は同一符号を用い説明も省略する。

【００１６】図１（ａ）に示すように、単結晶シリコン
又はガラスの基板１の一面にエッチング又は切削加工に
よって複数の凹部１３と複数の突部１４とを交互に配列
して形成する。

【００１７】次に、図１（ｂ）に示すように、例えばエ
ポキシ系の接着剤を基板１の凹部１３に充填するととも
に基板１の突部１４が形成された一面に塗布し、この塗
布面に板厚方向に分極された圧電部材２を接着する。凹
部１３に充填された接着剤は硬化するに従い収縮して圧
電部材２を反らせようとするが、基板１に形成された複
数の突部１４により圧電部材２の複数箇所が接着状態で
保持されるため、接着剤の硬化収縮作用による圧電部材
２の変形が規制され、圧電部材２の反りは最小限に抑制
される。これにより、接着層３の厚みも均一化される。

【００１８】次に、図１（ｃ）に示すように、圧電部材
２の基板１とは反対側の一面に突部１４に対応して位置
する複数の溝１５を切削加工する。これらの溝１５の深
さは突部１４の先端面（上端面）を越え前記凹部１３の
底の近傍に達する深さに定められ、また、溝１５の幅は
前記突部１４の幅よりも広い幅に定められている。そし
て、この溝１５の形成により、接着剤を硬化させてなる
接着層３と圧電部材２とよりなる側壁１６が溝１５の両
側に配列されて形成される。

【００１９】次に、図１（ｄ）に示すように、無電解メ
ッキにより溝１５の内面に電極６を形成するとともに、
これらの電極６を駆動回路に接続するための配線パター
ン（図示せず）を圧電部材２の上面に形成する。

【００２０】次に、図１（ｅ）に示すように、圧電部材
２の基板１とは逆の一面に天板７を接着する。この工程
において、各溝１５の上面開口が天板７により閉塞され
て前記側壁１６によって仕切られた複数の圧力室８が形
成される。ここで、図１（ｅ）におけるＢ−Ｂ線部の断
面を図２に示すが、天板７の内面には、この天板７を圧
電部材２に接着する前にインク供給溝９が形成されてい
る。

【００２１】次に、図２に示すように、各圧力室８の端
面開口部に対向する複数のオリフィス１０が形成された
オリフィスプレート１１を、基板１と接着層３と圧電部
材２との側面に接着することにより、インクジェットプ
リンタヘッドが完成する。

【００２２】このようにして製造されたインクジェット
プリンタヘッドは、従来例と同様に、選択された電極６
に電圧を印加し、インクを吐出させるべき圧力室８の両
側の側壁１６を変形させることによりインク滴を吐出さ
せる。

【００２３】ここで、前述したように、接着剤の硬化収
縮作用による圧電部材２の反りが基板１の突部１４によ
り規制され、接着層３の厚みも均一化されるため、側壁
１６を形成する圧電部材２の厚み及び接着層３の厚み
は、何の位置においても狭い許容範囲に維持され、側壁
１６の動作特性が均一化される。したがって、各圧力室
８からのインク滴の吐出量を一定にすることができる。

【００２４】なお、図３に基板１に形成する突部１４の
変形例を示す。即ち、図３（ａ）に示すように、突部１
４の配列間隔を広くした場合には、突部１４の間の凹部
１３に接着剤を充填し、基板１に圧電部材２を接着した
後に、図３（ｂ）に示すように、突部１４に対応する位
置を含んで突部１４の配列間隔よりも狭い配列間隔で溝
１５を形成してもよい。この場合にも、圧電部材２の複
数箇所が基板１の突部１４に接着されているため、圧電
部材２の反りが制限される。

【００２５】続いて、請求項２記載の発明の一実施例を
図４及び図５に基づいて説明する。まず、図４（ａ）に
示すように、板厚方向に分極された圧電部材２の下面に
エッチング又は切削加工によって複数の凹部１３と複数
の突部１４とを交互に配列して形成する。

【００２６】次に、図４（ｂ）に示すように、例えばエ
ポキシ系の接着剤を圧電部材２の凹部１３に充填すると
ともに圧電部材２の突部１４が形成された一面に塗布
し、その塗布面に板状の基板１を接着する。凹部１３に
充填された接着剤は硬化するに従い収縮して圧電部材２
を反らせようとするが、圧電部材２に形成された複数の
突部１４が基板１の複数箇所に接着状態で保持されるた
め、接着剤の硬化収縮作用による圧電部材２の反りが規
制され、接着層の厚みも均一化される。

【００２７】次に、図４（ｃ）に示すように、圧電部材
２の基板１とは反対側の一面に突部１４に対応して位置
する複数の溝１５を切削加工する。これらの溝１５の深
さは基板１の上面の近傍に達する深さに定められ、ま
た、溝１５の幅は前記突部１４の幅よりも広い幅に定め
られている。そして、この溝１５の形成により、接着剤
を硬化させてなる接着層３と圧電部材２とよりなる側壁
１６が溝１５の両側に配列されて形成される。

【００２８】次に、図４（ｄ）に示すように、無電解メ
ッキにより溝１５の内面に電極６を形成するとともに、
これらの電極６を駆動回路に接続するための配線パター
ン（図示せず）を圧電部材２の上面に形成する。続い
て、圧電部材２の基板１とは逆の一面に天板７を接着す
る。この工程において、各溝１５の上面開口が天板７に
より閉塞されて前記側壁１６によって仕切られた複数の
圧力室８が形成される。ここで、図４（ｄ）におけるＣ
−Ｃ線部の断面を図５に示すが、天板７の内面には、こ
の天板７を圧電部材２に接着する前にインク供給溝９が
形成されている。

【００２９】次に、図５に示すように、各圧力室８の端
面開口部に対向する複数のオリフィス１０が形成された
オリフィスプレート１１を、基板１と接着層３と圧電部
材２との側面に接着することにより、インクジェットプ
リンタヘッドが完成する。

【００３０】このようにして製造されたインクジェット
プリンタヘッドの駆動方法は前記実施例と同様である。

【００３１】また、図６（ａ）に示すように、圧電部材
２に形成する突部１４の配列間隔を広くした場合には、
突部１４の間の凹部１３に接着層３を形成するための接
着剤を充填し、基板１の上面に圧電部材２を接着した後
に、図６（ｂ）に示すように、突部１４に対応する位置
を含んで突部１４の配列間隔よりも狭い配列間隔で溝１
５を形成してもよい。この場合にも、圧電部材２に形成
された複数の突部１４が基板１に接着されているため、
圧電部材２の反りが制限される。

【００３２】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、上述のように、
基板に突部と交互に形成された複数の凹部に接着剤を充
填し、基板に圧電部材を接着し、圧電部材の一面より突
部の先端面を越える深さの複数の溝をそれらの溝のうち
一部又は全部が突部に対応するように位置決めして切削
し、溝の内面に電極を形成した後に圧電部材の一面に溝
の開口面を閉塞する天板を接合して圧力室を形成するよ
うにしたので、基板に形成した複数の突部により圧電部
材の複数箇所を接着状態で保持することができ、これに
より、接着剤の硬化収縮作用による圧電部材の反りを規
制することができ、また、凹部に充填された接着剤を硬
化させてなる接着層の厚みを均一化することができ、こ
れにより、各圧力室を仕切る側壁の動作特性を均一に
し、各圧力室から均一にインク滴を吐出させ得る高品質
のインクジェットプリンタヘッドを製造することができ
る。

【００３３】請求項２記載の発明は、上述のように、圧
電部材に突部とともに交互に形成された凹部に接着剤を
充填し、圧電部材に基板を接着し、圧電部材の一面より
基板の一面に向かう所定深さの複数の溝をそれらの溝の
うち一部又は全部が突部に対応するように位置決めして
切削し、溝の内面に電極を形成した後に圧電部材の一面
に天板を接合して圧力室を形成するようにしたので、圧
電部材に形成された複数の突部を基板の複数箇所で接着
状態で保持することができ、これにより、接着剤の硬化
収縮作用による圧電部材の反りを規制することができ、
また、凹部に充填された接着剤を硬化させてなる接着層
の厚みを均一化することができ、これにより、各圧力室
を仕切る側壁の動作特性を均一にし、各圧力室から均一
にインク滴を吐出させ得る高品質のインクジェットプリ
ンタヘッドを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｅ）は請求項１記載の発明の一実施
例に係るインクジェットプリンタヘッドの製造工程を示
す縦断正面図である。

【図２】そのインクジェットプリンタヘッド縦断側面図
である。

【図３】（ａ）は突部の形成方法の変形例を示す縦断正
面図、（ｂ）はその突部と溝との対応関係を示す縦断正
面図である。

【図４】（ａ）〜（ｄ）は請求項２記載の発明の一実施
例に係るインクジェットプリンタヘッドの製造工程を示
す縦断正面図である。

【図５】そのインクジェットプリンタヘッド縦断側面図
である。

【図６】（ａ）は突部の形成方法の変形例を示す縦断正
面図、（ｂ）はその突部と溝との対応関係を示す縦断正
面図である。

【図７】（ａ）〜（ｃ）は従来のインクジェットプリン
タヘッドの製造工程を示す縦断正面図である。

【図８】そのインクジェットプリンタヘッドの縦断側面
図である。

【図９】そのインクジェットプリンタヘッドの駆動状態
を示す縦断正面図である。

【図１０】（ａ）は圧電部材が反る様子を示す縦断正面
図、（ｂ）はインクジェットプリンタヘッドの縦断正面
図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 圧電部材 ６ 電極 ７ 天板 ８ 圧力室 ９ インク供給部 １０ インク吐出口 １３ 凹部 １４ 突部 １５ 溝

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一面に複数の凹部と複数の突部とが交互
   に配列された基板を設け、前記基板の前記凹部に接着剤
   を充填し、板厚方向に分極された板状の圧電部材を前記
   基板の前記突部が形成された一面に接着し、前記圧電部
   材の前記基板とは反対側の一面より前記突部の先端面を
   越える深さの複数の溝をそれらの溝のうち一部又は全部
   が前記突部に対応するように位置決めして切削し、前記
   溝の内面に電極を形成し、前記圧電部材の前記基板とは
   反対側の一面に天板を接合して前記溝の開口面を閉塞す
   ることによりインク供給部とインク吐出口とに接続され
   る複数の圧力室を形成するように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造方法。
2. 【請求項２】 一面に複数の突部と複数の凹部とが交互
   に配列され板厚方向に分極された板状の圧電部材を設
   け、前記圧電部材の前記凹部に接着剤を充填し、前記圧
   電部材の前記突部が形成された一面に基板を接着し、前
   記圧電部材の前記基板とは反対側の一面より前記基板の
   一面に向かう所定深さの複数の溝をそれらの溝のうち一
   部又は全部が前記突部に対応するように位置決めして切
   削し、前記溝の内面に電極を形成し、前記圧電部材の前
   記基板とは反対側の一面に天板を接合して前記溝の開口
   面を閉塞することによりインク供給部とインク吐出口と
   に接続される複数の圧力室を形成するようにしたことを
   特徴とするインクジェットプリンタヘッドの製造方法。