JPH081951A - インクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents

インクジェットヘッドの製造方法

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JPH081951A
JPH081951A JP14178294A JP14178294A JPH081951A JP H081951 A JPH081951 A JP H081951A JP 14178294 A JP14178294 A JP 14178294A JP 14178294 A JP14178294 A JP 14178294A JP H081951 A JPH081951 A JP H081951A
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JP
Japan
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flow path
diaphragm
glass
photosensitive glass
heat
Prior art date
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Pending
Application number
JP14178294A
Other languages
English (en)
Inventor
Kiyomitsu Suga
清光 須賀
Hirokazu Ono
裕和 大野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seikosha KK
Original Assignee
Seikosha KK
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Publication date
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Publication of JPH081951A publication Critical patent/JPH081951A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C15/00Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by etching

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 感光性ガラスからなる流路基板にガラス振動
板を加熱接合したインクジェットヘッドの透明性を喪失
させず、かつ熱応力による振動板のクラックの発生を防
止する。 【構成】 基本的には感光性ガラス1に露光・エッチン
グして流路溝を形成し、流路溝の形成面にガラス板から
なる振動板3を当接し、両者を加熱接合することによっ
て製造する。振動板3の素材として感光性ガラスよりも
融点が低くかつ線膨張係数の小さい硼珪酸ガラスを採用
してあるので、加熱接合の温度が感光性ガラスの結晶化
温度(約800℃)以下の温度で行うことが可能とな
る。このため加熱接合の際に流路基板の非露光部を結晶
化させずにすむため、感光性ガラスの透明性を喪失させ
ないのでインク流路の内部観察に便利である。また、振
動板と流路基板との線膨張係数の差による熱応力が発生
しても、振動板の流路基板に対する接合面には圧縮応力
が働くためクラックが発生しない。

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には種々のタイプ
のものがあるが、その中で代表的なオンデマンド型でも
流路基板及びこの流路基板に当接する振動板の材質によ
ってさらに種々のものに分けることができる。このよう
なインクジェットヘッドの中で、素材の透明性を生かし
てインク流路内におけるインク流の観察を可能にしたも
のとして透明なガラス板を素材とするものが採用されて
いる。インクジェットヘッド用のガラス板としてジルコ
ニアガラス(耐アルカリガラス)が採用される場合があ
るが、エッチングによる流路溝の形成が困難であるた
め、インクジェットヘッドの細密化・高密度化に限界が
あった。これに対し最近では感光性ガラスを採用し、こ
れに紫外線やレーザ光を照射することによって露光した
後にエッチングを施してインク流路となるべき流路溝を
形成することによって、細密化・高密度化したインクジ
ェットヘッドの製造を実現している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、流路基板に
感光性ガラスを採用した場合、感光性ガラス板である流
路基板に同じく感光性ガラス板である振動板を接合する
ためには、流路溝を形成した後に流路面側に振動板を当
接し、約800℃の高温で加熱接合(熱溶着)する工程
を必要とされる(これ以下の温度では感光性ガラス同士
は十分な接合ができない)。この加熱接合の際に、流路
基板は結晶化温度以上の高温で加熱されるため、非晶質
体である透明であった感光性ガラスの非露光部も結晶化
し、ガラスセラミック状となり、褐色を呈して不透明化
する現象が生じ、インク流路の内部観察ができなくなる
短所がある。
【0004】そこで、振動板を流路基板と異なる材質
(感光性ガラス以外の材質)で構成することが考えられ
るが、振動板を構成するガラス板の線膨張係数が流路基
板のそれよりも大きいもので構成されている時には、振
動板に引張り応力が作用し、熱応力によるクラックが発
生して使用不能にしてしまうことがあり、インクジェッ
トヘッドの製造歩留まりを低下させる原因になってい
る。
【0005】そこで本発明の目的は、感光性ガラスで構
成される流路基板に振動板を加熱接合する際における流
路基板の不透明化を防止し、インク流路内におけるイン
ク流の観察を可能にするとともに、熱応力による振動板
のクラックの発生を防止することにある。
【0006】
【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、感光性ガラスの一面に流路溝を形成して
なる流路基板と、流路溝の形成面に積層してある振動板
とを備えたインクジェットヘッドの製造方法において、
感光性ガラスの流路溝となる部分を露光し、露光した部
分をエッチングして所定の深さの流路溝を形成し、この
流路溝の形成面に感光性ガラスよりも線膨張係数が小さ
い材料からなり、流路基板よりも板厚の薄い振動板を積
層し、流路基板と振動板とを感光性ガラスの結晶化温度
以下の温度で加熱接合する工程を含むようにしたところ
に特徴がある。
【0007】
【作用】感光性ガラスを結晶化温度以下の温度において
加熱接合することにより、感光性ガラスの非露光部の結
晶化が防止されるため流路基板の透明性が損なわれな
い。
【0008】ガラスは引張り応力に対してはクラックを
生じ易く、圧縮応力に対しては生じにくい性質を有して
おり、また一般に振動板は流路基板よりも板厚が薄く割
れ易いので、振動板の材料として流路基板の材料よりも
線膨張係数の小さい材料を採用して両者を積層して加熱
接合すると、冷却する際に振動板に生じる応力は圧縮応
力となりクラックが生じにくくなる。
【0009】
【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。本実施例で製造するインクジェットヘッド
は、流路基板として厚さ1.5mmの感光性ガラスに露
光・エッチングにより流路溝を形成したものを用い、こ
の流路溝の形成面に、厚さ0.15mmの硼珪酸ガラス
を接合してインク流路を設けてあることを基本的構成と
する。
【0010】図1は、本実施例における製造工程の概要
を示すもので、工程自体は従来技術と同様であるので詳
細な説明は省いて、本発明の特徴部分について説明す
る。
【0011】(1)露光 流路基板となる感光性ガラス1の一方の面に、流路溝形
成用のパターンを形成したマスク2を被せ、正面から図
示しない紫外線発生装置によって紫外線を所定時間だけ
照射する。紫外線の照射により、感光性ガラス1は、流
路溝を形成すべき部分1aが露光される(図1(a)参
照)。次にマスク2を剥離して、550〜600°Cの
温度の下で所定時間加熱すると、露光された部分だけ熱
現像され、結晶化されてエッチングされ易い性質に変化
する。
【0012】(2)エッチング 次にこの感光性ガラス板1を、ふっ酸を主成分とするエ
ッチング液に所定時間浸すと、熱現像された部分が浸蝕
され、図1(b)に示すように多数の流路溝1b…が形
成される。各流路溝1bの深さは、露光時間やエッチン
グ液の成分及びエッチング時間などの諸要因の設定によ
り変化可能である。
【0013】(3)接合 次に感光性ガラス1の流路溝形成面に硼珪酸ガラスから
なる振動板3を当接し、互いに押圧状態にして、570
〜600℃の温度で30分間保持して両者を加熱接合す
る。この結果、流路基板1に形成された流路溝1bと振
動板3の接合面とによってインク流路4…が区画形成さ
れる。
【0014】その後、インク流路の端部が位置する流路
基板の端面にノズルプレート(図示略)を接合するとと
もに、振動板3上に各インク流路4に対応して圧電素子
(図示略)を貼着することによってインクジェットヘッ
ドができあがる。ノズルプレートの接合や圧電素子の貼
着などその他の工程については従来技術に準じて行われ
る。
【0015】振動板3の素材として感光性ガラスよりも
融点が低くかつ、線膨張係数の小さいものを採用する
と、まず第1に加熱接合が感光性ガラスの結晶化温度
(約800℃)以下の温度で行うことが可能となるの
で、感光性ガラスを結晶化させず、透明性を喪失させな
いですむ効果がある。
【0016】第2に線膨張係数の差による熱応力の発生
に起因するクラックを発生させない効果がある。このこ
とについて詳述すると、まず、ガラスの場合、ある程度
の圧縮応力に対してはクラックの発生は認められない
が、引張り応力に対しては僅かな大きさでクラックが発
生することが認められることは周知の通りである。それ
から、流路基板と振動板とを積層した構成のインクジェ
ットヘッドにおける応力の影響およびクラックの発生し
易さについて考慮すると、流路基板は板厚が厚いため多
少の応力が生じてもクラックが発生することはない。ま
た、振動板の上面は比較的クラックが生じにくく、しか
もインク流路形成面ではないので表面状態がインク流路
に影響を及ぼすことはあまりない。これに対し振動板の
下面は、流路基板との接合面であるため、両者の応力の
差によって剥離しようとする力が働きクラックが生じ易
く、またインク流路を区画形成する面であるため、ごく
微小な傷などによってもインク流路が破損するものであ
る。従って、振動板下面(流路基板との接合面)の表面
状態がインクジェットヘッドにとって最も重要である。
【0017】そこで、具体的なインクジェットヘッドに
ついて考察する。流路基板1と振動板3との線膨張係数
が異なる場合には、両者の境界面にはそれぞれ変形量の
差により圧縮応力または引張り応力がそれぞれ反対方向
に働く。この結果板厚の小さい振動板3は、板厚の大き
い流路基板1によって変形させられる。すなわち、振動
板3の線膨張係数をα1 とし、流路基板1のそれをα2
とすると、図2(a)に示すα1 >α2 の場合には、加
熱接合した後に常温まで冷却すると、振動板の収縮量が
大きいのに対し流路基板の収縮量が小さいため、流路基
板側に凸となるように反る。従って、振動板側(上側)
に圧縮応力、流路基板側(下側)に引張り応力が働き、
両者の境界面において振動板には引張り応力が生じる。
これによって振動板下面にはクラックが生じ易く、イン
ク流路が破損してインクジェットヘッドとして使用不能
となるおそれが大きい。
【0018】一方、図2(b)に示すように、振動板の
線膨脹係数が小さくα1 <α2 の関係がなりたつ場合に
は、振動板よりも流路基板の方が収縮量が大きいので振
動板側に凸になるように反る。従って、前記の場合とは
逆の応力が働き、振動板の下面(流路基板との境界面)
には圧縮応力が働くためクラックが生じにくく剥離する
おそれも殆どない。
【0019】このように、振動板の材質としては、感光
性ガラスの結晶化温度(約800℃)以下で熱接合可能
であり、かつ線膨脹係数が感光性ガラスよりも小さいこ
とが望ましく、具体的には硼珪酸ガラスが一例として挙
げられる。
【0020】本発明者の実験においても、α1 >α2
場合として、流路基板に線膨張係数α2 =84×10-7
の感光性ガラスを用い、これに線膨張係数α1 =89×
10-7のガラス材からなる振動板を接合した場合に、振
動板にクラックの発生が認められた。これに対し、α1
<α2 の場合として振動板に本実施例で適用した線膨張
係数α1 =75〜82×10-7の硼珪酸ガラスを用いた
場合には、振動板にクラックを発生しない結果が得られ
ている。
【0021】なお、通常は流路基板の厚さを振動板の厚
さの10倍以上にしてあるので、流路基板に対する振動
板による応力の影響は無視できるので熱応力によるクラ
ックの発生の問題は生じない。
【0022】本実施例では、露光及びエッチング工程に
ついては典型的な方法を採用しているが、この他種々の
方法によって露光・エッチングを行っても同様の効果が
得られる。
【0023】なお、本発明は、インクジェットヘッドの
形式は本実施例に示したものの他、感光性ガラスとガラ
ス振動板を加熱接合して製造するインクジェットヘッド
一般に適用可能である。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は感光性ガ
ラスによって構成される流路基板に対し、振動板を加熱
接合してインクジェットヘッドを作るのに際して、感光
性ガラスの結晶化温度以下の温度で加熱接合しているの
で、感光性ガラスが結晶化を起さず、ガラスの透明性が
損なわれず、このためにインク流路の内部観察が可能に
なる。
【0025】また、振動板として流路基板よりも線膨張
係数が小さくかつそれよりも厚さの薄いガラスを用いて
いるので、流路基板と振動板との加熱接合における冷却
の際に、振動板の流路基板に対する接合面には圧縮応力
が働き、引張り応力が生じないのでクラックが発生せ
ず、不良率を低下させることによりインクジェットヘッ
ドの製造歩留り向上に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例の製造工程を示す断面図である。
【図2】振動板の線膨脹係数に対する熱応力の発生状態
を示す説明図である。
【符号の説明】
1 流路基板 1a 露光した部分 1b 流路溝 3 振動板 α1 振動板の線膨脹係数 α2 流路基板の線膨脹係数

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 感光性ガラスの一面に流路溝を形成して
    なる流路基板と、上記流路溝の形成面に積層してある振
    動板とを備えたインクジェットヘッドの製造方法におい
    て、 上記感光性ガラスの上記流路溝となる部分を露光し、 上記露光した部分をエッチングして所定の深さの上記流
    路溝を形成し、 上記流路溝の形成面に、上記感光性ガラスよりも線膨脹
    係数が小さい材料からなり上記流路基板よりも板厚の薄
    い上記振動板を積層し、 上記流路基板と上記振動板とを、上記感光性ガラスの結
    晶化温度以下の温度で加熱接合する工程を含むことを特
    徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、上記振動板は硼珪酸
    ガラスからなるものであることを特徴とするインクジェ
    ットヘッドの製造方法。
JP14178294A 1994-06-23 1994-06-23 インクジェットヘッドの製造方法 Pending JPH081951A (ja)

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JP14178294A JPH081951A (ja) 1994-06-23 1994-06-23 インクジェットヘッドの製造方法

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6174040B1 (en) * 1997-01-31 2001-01-16 Minolta Co., Ltd. Inkjet printing head and inkjet printing head manufacturing method
JP2017017095A (ja) * 2015-06-29 2017-01-19 京セラ株式会社 流路部材およびこれを用いた熱交換器ならびに半導体製造装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6174040B1 (en) * 1997-01-31 2001-01-16 Minolta Co., Ltd. Inkjet printing head and inkjet printing head manufacturing method
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