JPH08183175A - インクジェットヘッドの製造方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インクジェットヘッドの製造コストを低減す
る。 【構成】 流路基板１の流路溝２の側壁部２ａへの電極
膜の形成は、電極膜形成用の蒸着源１５と、これから所
定距離離れた位置にあるテーブルと、流路基板を蒸着源
に対する相対的な位置関係が全て一定となるように保持
可能な複数の取付治具とを備えた電極膜形成装置によっ
て行う。各取付治具は、流路溝形成面１ｂに対してδ＝
９０°〜１８０°の範囲でノズルプレート接合部１ａと
反対側から蒸着金属が入射するようにし、しかも流路基
板１が蒸着源１５に対し相対的に角θだけ傾斜した状態
に保持することにより流路溝を介してその側壁部の先端
から所定深さまでの範囲に蒸着金属が入射するように配
設してある。流路基板を取付治具に取り付け、蒸着源１
５から蒸着金属を照射すると、側壁部に電極膜となる金
属薄膜が形成され、ノズルプレート接合部には金属薄膜
が形成されないので、側壁部の破損の原因になる面倒な
研磨工程を省くことが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットヘッド
の製造方法とその製造に用いる装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットヘッドの一形式として圧
電材料からなる流路基板に多数の流路溝を設け、これら
の各流路溝の側壁部に金属薄膜からなる電極膜を設け、
流路溝形成面に蓋板を被せ、さらに流路溝の開口端面で
あるノズルプレート接合部にノズルプレートを接合した
構成のいわゆるマイクロジェット方式（例えば特開平１
−１０８０５６号）がある。このインクジェットヘッド
では、電極膜に電界を印加し、圧電作用による側壁部の
変形によって流路溝内のインクに加圧しエネルギーを印
加するようにしたものである。

【０００３】マイクロジェット方式のインクジェットヘ
ッドは、概略以下の工程を経て製造される。まず、流路
基板素材としてＰＺＴ等の圧電性の長方形の板を用い、
その一面に複数の流路溝を刻設する。各流路溝は、基板
の一辺に平行に並設し、その先端部は基板の一端部（ノ
ズルプレート接合部）に開口し、他端部は底面が徐々に
浅くなるように形成する。

【０００４】電極膜の形成は、真空蒸着装置を用いてＡ
ｌ，Ｎｉ等の金属を斜方蒸着により行なっている。その
一例として蒸着源を流路溝形成面の前方に設け、真空中
においてこれを電子ビーム等によって蒸発させ、蒸着金
属が流路溝を介して側壁部の先端から所定の深さに入射
するように側壁部に対して相対的に傾斜させて一方の側
壁部に蒸着させ、次に他方の側壁部に対しても同様に傾
斜させて蒸着を行ない金属薄膜を形成するものである。
このように斜方蒸着によって流路溝の側壁部に金属薄膜
を形成する際に、流路基板の上面およびノズルプレート
接合部にも金属薄膜が付着してしまうので、研磨等によ
ってこれらを除去し、両側壁部に残された金属薄膜によ
って電極膜を構成する。

【０００５】最後に流路溝形成面に蓋板及びインク供給
部材を接合し、ノズルプレート接合部にノズルプレート
を接合してインクジェットヘッドができ上がる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記したように従来技
術においては、真空蒸着による斜方蒸着を行なう場合
に、流路溝形成面やノズルプレート接合部を研磨して、
これらに付着した不要な金属薄膜を除去することにより
短絡防止をしなければならないが、その処理は非常に面
倒であり、インクジェットヘッドの製造コスト上昇の一
因になっている。また、流路溝部の壁部の厚みは、通常
約１００μｍ程度と非常に微小なものであるため、ノズ
ルプレート接合部を研磨する際に側壁部の端面を欠損し
易く、製造歩留りを低下させる原因になっている。特
に、ノズルプレートと流路基板との接合状態が悪くなる
と印字品質が著しく劣化するため、ノズルプレート接合
部の加工は極めて精緻な作業を要する。

【０００７】また、通常はノズルプレートとしてはポリ
イミドなどの樹脂材を用い、これをノズルプレート接合
部に貼り付けてから、エキシマレーザを照射することに
よってノズルを穿設している。しかし、エキシマレーザ
によるノズルの穿設は、コストが高いためこれを電鋳製
品に切り替えることが望まれている。しかし電鋳製品は
導電材であるため、これを採用する場合には、ノズルプ
レート接合部に金属薄膜を残留させられないので、これ
を十分に除去するように研磨することが要求される。そ
のためにも、入念な研磨加工が要求され、上記した流路
溝の欠損予防をクリアしなければならないので、製造コ
スト上の問題が生じる。

【０００８】そこで本発明の目的は、ノズルプレート接
合部に蒸着金属を付着させないインクジェットヘッドの
製造方法及びこの製造に用いる装置を提供することによ
りインクジェットヘッドの製造コストの低減を図ること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、流路基板の上面に複数の所定深さの流
路溝が形成され、これらの各流路溝の側壁部に金属薄膜
からなる電極膜が形成され、流路溝形成面に蓋板が被せ
られ、流路溝の開口部が配設してあるノズルプレート接
合部にノズルプレートが接合されるインクジェットヘッ
ドの製造方法において、電極膜の形成工程を金属の蒸着
により行い、金属の蒸着源を金属が流路溝を介して側壁
部の先端から所定深さまでの範囲に入射するように側壁
部に対して相対的に傾斜するとともに、流路溝形成面に
対して９０°〜１８０°の範囲でノズルプレート接合部
と反対側に相対的に傾斜した状態で行うようにしたとこ
ろに特徴がある。

【００１０】インクジェットヘッドの製造方法に用いら
れる電極膜形成装置は、電極膜形成用の蒸着源と、この
蒸着源から所定距離離れた位置にあるテーブルと、この
テーブルに設けられており、流路基板を蒸着源に対する
相対的な位置関係が全て一定となるように保持可能な複
数の取付治具とを備えている。各取付治具は、流路溝を
介して側壁部の先端から所定深さまでの範囲に、かつ流
路溝形成面に対して９０°〜１８０°の範囲でノズルプ
レート接合部と反対側から、金属が入射するように、流
路基板を蒸着源に対し相対的に傾斜した状態に保持する
よう配設されている。

【００１１】

【作用】流路基板への電極膜形成工程において、蒸着金
属の蒸着源を、蒸着金属が流路溝の側壁部の先端から所
定深さまでの範囲に入射するように側壁部に対して相対
的に傾斜するとともに、流路溝の形成面に対して９０°
〜１８０°の範囲でノズルプレート接合部と反対側に相
対的に傾斜した状態で行われるためノズルプレート接合
部には金属薄膜が形成されない。

【００１２】流路基板の電極膜形成装置は、流路溝の側
壁部にその先端から所定深さの範囲に、かつ流路溝形成
面に対して９０°〜１８０°の範囲でノズルプレート接
合部と反対側から金属が入射するように蒸着源に対して
流路基板を相対的に傾斜した状態に保持するように複数
の治具をテーブル配設してあるため、ノズルプレート接
合部に金属薄膜を形成させないで、流路溝の側壁部の先
端から所定深さの範囲に電極膜を形成することができ
る。

【００１３】

【実施例】以下本発明の一実施例について図面を参照し
て説明する。本発明によって製造されるインクジェット
ヘッドは、図４に示すような構成をしたマイクロジェッ
ト方式のインクジェットヘッドであり、その完成体の構
成は、従来技術の構成と同様である。

【００１４】すなわち、ＰＺＴ等の圧電材料からなる流
路基板１には、予め複数の流路溝２が刻設してあり、流
路溝２の一端はノズルプレート接合部１ａに開口してい
る。

【００１５】流路溝２の他端は、流路基板１の上面（流
路溝形成面）１ｂにおけるノズルプレート接合部１ａの
反対側近くで半円弧状に徐々に浅くなるように形成され
て行き止まりになっており、後述のインク供給口３ａと
対向するようにしてある。

【００１６】各流路溝２の側壁部２ａには、真空蒸着に
よりＡｌ，Ｎｉ等の金属薄膜からなる電極膜２ｂが形成
してある。流路基板１の流路溝形成面１ｂには、ポリイ
ミド等の樹脂フィルムからなる蓋板３を被せて、各流路
溝とこの蓋板３とによって囲まれるインク流路を区画形
成するようにしてある。流路基板１と蓋板３とを積層し
たインク流路の開口部が位置するノズルプレート接合部
１ａには、ノズルプレート４をエポキシ樹脂等の接着剤
によって貼り付けるようにしてある。

【００１７】ノズルプレート４の流路溝と対向すべき位
置には、ノズル４ａが穿設してある。蓋板３のインク流
路内端部の対向面には、インク供給口３ａが設けてあ
り、ここにインク供給部材５を取り付けることによって
各インク流路にインクを供給可能にしてある。

【００１８】上記した構成のインクジェットヘッドを組
み立てたものに対し、図５に示すように、駆動回路から
電極膜２ｂに電圧を印加すると、圧電作用により電圧を
印加された側壁部２ａが変形する。各流路溝の両側壁部
２ａ1 ，２ａ2 は互いに反対方向に変形するように逆方
向の電界が印加されるので（矢印Ｅ参照）、流路溝内の
容積は膨脹・収縮してインク流路内に供給されたインク
にエネルギーを印加する。この結果、インク流路２内の
インクはノズル４ａからインク滴となって射出させられ
るのである。

【００１９】次に本発明のインクジェットヘッドの製造
方法のうち、ノズルプレート接合部１ａに蒸着金属を付
着させずに、流路溝の側壁部２ａに電極膜２ｂを形成す
る方法について説明する。上記したように、本発明に係
るインクジェットヘッドの完成体の構成は、従来技術の
それと同様であるので、製造方法についても基本的には
同様の工程が採用されている。したがって、ここでは電
極膜の形成工程を中心に説明し、他の工程については概
略の説明にとどめることとする。

【００２０】電極膜２ｂの形成は、図１，２に示すよう
な電極膜形成装置１１を用いる。電極膜形成装置１１
は、基本的には真空蒸着装置１２と流路基板を配設保持
するテーブル１３とからなる。真空蒸着装置１２の構成
自体は、従来技術のものを用いているので、真空パイプ
や金属を蒸発させるための電子ビーム装置その他の要素
の図示及び説明については省力してある。

【００２１】図１に示すように、真空蒸着装置１２を構
成する底板１４の上面にアルミニウム等の金属の蒸着源
１５が設けてある。真空容器（ベルジャー）１６内の上
方位置には、水平方向に回転可能に取り付けられたテー
ブル１３が設けてある。テーブル１３の下面には、電極
膜を形成しようとする多数の流路基板１をそれぞれ取付
治具１７を介して配設可能である。

【００２２】図２は、テーブル１３に対する多数の流路
基板１…の配設状態を示すもので、取付治具１７（図１
参照）を介してテーブルの下方中央部に位置する蒸着源
１５に対する各流路基板の取り付け方向によって１Ａと
１Ｂの２組に分かれている。すなわち、テーブル１３の
中心を通る直交線１３ａ，１３ａの両側にそれぞれ流路
基板１の流路溝２の方向が平行かつ線対称に配置してあ
る。また、各取付治具１７…は、それぞれ流路基板１の
ノズルプレート接合部１ａを外側に位置させ、蒸着源１
５からの蒸着金属の入射線Ｒの入射角を流路溝の側壁部
に対して所定角度だけ相対的に傾斜させた状態で保持す
るように配設されている。図１に示すように、それぞれ
の取付治具１７は、各流路基板１…が、テーブル１３の
中心部から離れた位置に配置されるものほど各直交線１
３ａから離れさせ、蒸着金属の側壁部に対する相対的な
入射角を同一にして、電極膜の厚さが均一に形成される
ように配設してある。

【００２３】また、これと同時に取付治具１７は、蒸着
源１５が流路溝形成面１ｂに対してノズルプレート接合
部１ａと反対側に相対的に傾斜するような位置に配置し
てある。このため、これらの取付治具１７を介してテー
ブル１３に配設された各流路基板１のノズルプレート接
合部１ａは、流路基板の流路溝形成面１ｂによって入射
線Ｒの影になり、ノズルプレート接合部１ａには蒸着金
属が照射されない。

【００２４】ここで図３を用いて取付治具の設置状態に
ついて詳説する。図中細線で示すＸ軸は、流路基板の流
路溝形成面１ｂ上における流路溝２におけるインクの進
行方向を示しており、細線で示すＹ軸はＸ軸と水平に直
交する方向を示している。さらに細線で示すＺ軸はＸ，
Ｙ軸に対して垂直方向を指し、流路溝の深さ方向を示し
ているものとする。

【００２５】流路基板１と蒸着源１５との相対位置は、
取付治具を介して直交線１３ａから所定距離だけ離して
位置させてあるため（図２参照）、蒸着金属の入射角が
流路溝の側壁部２ａに対して角度θ（Ｚ軸に対してθ）
だけ傾斜したものとなる。このため、蒸着金属は側壁部
２ａの一方の面の所定深さまで照射され、そこに金属薄
膜を形成可能になる。因みに角度θは、幅が８０μｍ，
深さが５００μｍの流路溝２に側壁部２ａの上端部から
深さ２５０μｍの位置まで電極膜を形成する場合には１
７．７４°となる。

【００２６】また、流路基板１は、取付治具によってノ
ズルプレート接合部１ａの反対側に相対的に傾斜した状
態に設定してある。これは図２において、テーブル１３
の外周側に位置する流路基板１のノズルプレート接合部
１ａ側がその反対側よりも後退した状態にセットされて
いることを意味している。これは図３においては、蒸着
源１５による入射線ＲとＸ軸すなわち流路溝形成面１ｂ
との角度がδで示されている。

【００２７】この角度δは、流路溝形成面１ｂに対する
蒸着金属の相対的入射角度でもあり、理論的には９０°
〜１８０°になる。しかしこの相対的入射角δの大きさ
は実際には１３５°前後にすることが望ましい。９０°
近辺の角度ではノズルプレート接合部１ａに蒸着金属が
付着する恐れがあり、１８０°近くの角度では十分な厚
さが得られないからである。

【００２８】上記したように、テーブル１３の１Ａの位
置に取付治具１７…を介して流路基板１…を配設し、蒸
着源１５から蒸着金属をテーブルに向けて所定時間照射
すると、蒸着金属は、流路溝の先端面及び流路溝２の一
方の側壁部２ａの先端部から所定深さの位置まで所定の
厚さに蒸着する。他方の側壁部２及びノズルプレート接
合部１ａは入射線Ｒの影になるため金属が蒸着しない。

【００２９】次にテーブル１３の１Ｂの位置に上記流路
基板１を配置し、再び蒸着金属を同時間だけ照射する
と、他方の側壁部に対して入射角がθとなる。これによ
り既に側壁部の上端面に形成された金属薄膜の上面にさ
らに金属薄膜が積層されるとともに、他方の側壁部の所
定深さ位置に一方の金属膜と同じ膜厚の金属層が蒸着さ
れる。この時にもＸ軸に対する入射角δは不変であるの
で、ノズルプレート接合部１ａには金属薄膜が蒸着しな
い。こうして、１個の流路基板に対して１Ａの位置と１
Ｂの位置で１回ずつ行なう金属蒸着工程によって、流路
溝の両側壁部に電極膜となる金属薄膜が形成される。も
ちろん、１Ａの位置における蒸着と１Ｂの位置における
蒸着との順番はいずれが先であっても構わない。

【００３０】このようにして金属薄膜を形成した流路基
板１の流路溝形成面１ｂを研磨し、その面に形成された
金属薄膜を除去して両側壁部に残された金属薄膜を電極
膜とする。流路溝形成面の金属薄膜の除去により隣接す
る流路溝間の電極膜同士の短絡を生じさせない。

【００３１】次に図４に示すように、でき上がったイン
クジェットヘッドの流路溝形成面１ｂに蓋板３を接着剤
を用いて接合し、同じくノズルプレート接合部にノズル
プレート４を接合する。最後に蓋板３のインク供給口３
ａに供給部材５を取り付けてインクジェットヘッドが出
来上がる。

【００３２】図６にテーブルおよび取付治具の他の実施
例を示している。この取付治具１８は１Ａの位置と１Ｂ
の位置との間で移動可能なものである。すなわち、テー
ブル１９の中心を通る直線１９ａに対し、線対称をなす
位置（鏡像の位置）へ流路基板１を移動させる機構（図
示せず。）を有している。この構成を採用する場合、例
えば１Ａの位置で蒸着を行なった後、図示しない移動機
構を作動させて流路基板１を鏡像の位置１Ｂに移動さ
せ、２回めの蒸着を行なう。

【００３３】なお、図１の実施例によるとインクジェッ
トヘッドの大量生産に適しており、図６の実施例による
と流路基板をセットする手間が省ける。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、ノズルプレート接合部
に蒸着金属が付着しないので、この面の研磨工程が省略
でき、製造コストを低減できる。また、研磨工程におい
て細かい流路溝の開口部が破損することがなくなるの
で、製造歩留まりが向上し、ノズルプレート接合部に蒸
着金属が付着しないので、インクジェットヘッドのノズ
ルプレートとして製造コストが低い電鋳製のノズルプレ
ートを採用可能になる。流路溝の側壁部においては、容
易に適切な深さまで電極膜を形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における電極膜形成装置
の要部の断面図である。

【図２】テーブルの下面に複数の流路基板を配設した状
態を示す底面図である。

【図３】流路基板に対する蒸着金属の入射角を示す斜視
図である。

【図４】インクジェットヘッドの構成を示す分解斜視図
である。

【図５】インクジェットヘッドへの電力供給状態を示す
説明図である。

【図６】本発明の第２の実施例における電極膜形成装置
のテーブルの底面図である。

【符号の説明】

１ 流路基板 １ａ ノズルプレート接合部 １ｂ 流路溝形成面 ２ 流路溝 ２ａ 側壁部 ２ｂ 電極膜 ３ 蓋板 ４ ノズルプレート １３ テーブル １５ 蒸着源 １７ 取付治具 １８ 取付治具 １９ テーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 智明 東京都墨田区太平四丁目１番１号 株式会 社精工舎内 (72)発明者 平山 巌 東京都墨田区太平四丁目１番１号 株式会 社精工舎内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流路基板の上面に複数の所定深さの流路
   溝が形成され、上記各流路溝の側壁部に金属薄膜からな
   る電極膜が形成され、上記流路溝形成面に蓋板が被せら
   れ、上記流路溝の開口部が配設してあるノズルプレート
   接合部にノズルプレートが接合されるインクジェットヘ
   ッドの製造方法において、 上記電極膜の形成工程は、金属の蒸着により行われるも
   のであり、上記金属の蒸着源を、上記金属が上記流路溝
   を介して上記側壁部の先端から上記所定深さまでの範囲
   に入射するように上記側壁部に対して相対的に傾斜する
   とともに、上記流路溝形成面に対して９０°〜１８０°
   の範囲で上記ノズルプレート接合部と反対側に相対的に
   傾斜した状態で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。
2. 【請求項２】 上記電極膜形成用の蒸着源と、上記蒸着
   源から所定距離離れた位置にあるテーブルと、上記テー
   ブルに設けられており、上記流路基板を上記蒸着源に対
   する相対的な位置関係が全て一定となるように保持可能
   な複数の取付治具とを備え、 上記取付治具は、上記流路溝を介して上記側壁部の先端
   から上記所定深さまでの範囲に、かつ上記流路溝形成面
   に対して９０°〜１８０°の範囲で上記ノズルプレート
   接合部と反対側から、上記金属が入射するように、上記
   流路基板を上記蒸着源に対し相対的に傾斜した状態に保
   持するよう配設されてい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に用いられる電
   極膜形成装置。