JPH09234872A

JPH09234872A - インクジェット記録ヘッドの製造方法

Info

Publication number: JPH09234872A
Application number: JP8042291A
Authority: JP
Inventors: Aki Takigawa; 亜樹瀧川; Koji Yoshida; 孝次吉田
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1996-02-29
Filing date: 1996-02-29
Publication date: 1997-09-09

Abstract

(57)【要約】【課題】圧電素子を振動板に接合している接着剤層を薄
くて一定とし、インク吐出特性が安定して優れているイ
ンクジェット記録ヘッドを得る。【解決手段】圧電素子を振動板に搭載した後で、この振
動板と流路基板を接合する。振動板が平坦な状態で圧電
素子を搭載するので、接着剤層の厚さが薄くて一定な状
態で接着できる。なお、この方法では、インク加圧室個
々に圧電素子を搭載するのではなく、複数のインク加圧
室を含む領域に面積の大きい圧電素子板を搭載した後、
不要な部分の圧電素子を除去する方法を採用しても、接
着層の厚さを薄くて一定とでき、除去工程も一定の切り
込みで済ますことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、インクを小滴と
してノズルより噴射して記録するインクジェット記録方
式に用いられるインクジェット記録ヘッドの製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】微細なインクノズル孔からインクを吐出
して紙などに記録する印字方式の一つに、オンデマンド
型のインクジェット記録方式がある。この方式のインク
ジェット記録ヘッド（以下では、ヘッドと略称する）
は、図３に示すような流路配置を有し、図４に示す断面
構造であり、図５に示す工程で製造される。なお、図４
はインクノズル部を通る断面である。

【０００３】プラスチック板、ガラス板、金属板、ある
いはシリコンウェハなどからなる流路基板１には、射出
成形、エッチングあるいは機械加工などによって、イン
クノズル２と、ノズル流路３、インク加圧室４、インク
供給路５及び絞り流路６からなる複数のインク流路並び
にインク溜め７となる溝が形成されている（工程Ａ）。
この流路基板１には、表面仕上げされ（工程B1）、必要
に応じて、その表面に導電性層が形成されて（工程B2）
いる振動板８が積層接合されて（工程Ｃ）、インクの通
路が形成されている。インク加圧室４に対応する位置の
振動板８の上面には、電気機械変換素子である圧電素子
９が接着剤層10によって接合されている（工程Ｄ）。流
路基板１と振動板８の接合方法は、それぞれの素材によ
って異なるが、静電接合、溶剤接合、接着剤接合などが
代表的な方法である。

【０００４】このように構成されたヘッドの圧電素子に
所定のパルス電圧が印加されると、振動板８がインク加
圧室４側へ変形し、インク加圧室４の容積が急激に減少
し、インク加圧室４内のインクが加圧されて、ノズル流
路３を経てインクノズル２から吐出される。吐出された
インクはインク滴となって記録紙に付着し、印字され
る。

【０００５】このように構成されたヘッドにおけるイン
クの吐出特性は、圧電素子９の特性、寸法及び接着剤層
10の厚さなどの影響を大きく受ける。特に、接着剤層10
の厚さのバラツキは影響が大きいので十分な配慮が必要
である。しかし、従来技術においては、流路基板１と振
動板８を積層した後で圧電素子９が接合される。流路基
板１と振動板８の積層板は、その熱膨張係数の差と接合
温度によっては避けられない反りを生じるので、その積
層板に圧電素子９を完全に接着するためには、接着剤層
10の厚さは厚くなり、しかもその厚さにバラツキを生じ
る。接着剤層10は圧電素子９の変形を吸収するので、接
着剤層10が厚くなると、圧電素子９の変形の吸収量に応
じて振動板８の振動幅が小さくなり、ヘッドのインク吐
出特性が悪くなる。

【０００６】また、前述の工程において、圧電素子９の
接合工程である工程Ｄは、個々の加圧室４毎に圧電素子
９を接合する方法では工数がかかるので、大面積の圧電
素子板を複数の加圧室４を含む領域に接合した後、必要
な部分の圧電素子９を残して除去する方法に置き換えら
れることもある。しかし、この方法の場合には、積層板
の反りのため、完全に接着するためには接着剤層10の厚
さは厚くなり、しかもその厚さが一定にはならない。更
に、一定の切り込み深さで不要な部分の圧電素子板を除
去することが困難となり、より複雑な加工が必要とな
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、圧
電素子９の接着剤層10の厚さが薄くて一定となるヘッド
の製造方法を提供することであり、大面積の圧電素子板
を複数の加圧室４を含む領域に接合してから必要な部分
の圧電素子９を残して除去する方法を採用しても、接着
剤層10の厚さが薄くて一定となり、一定の切り込み深さ
で不要な部分の圧電素子板を除去することができる製造
方法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、この発明においては、圧電素子９を振動板８に搭載
した後で、振動板８と流路基板１を積層一体化する。振
動板８が反っていない状態で圧電素子９を搭載するの
で、両者の接合に接着剤を使用する場合にも、接着剤層
10の厚さを薄くて一定とすることは容易である。

【０００９】更に、複数のインク流路に跨がる面積を有
する圧電素子板を振動板８に搭載した後で、各インク加
圧室４に対応する大きさに加工する。この場合も、振動
板８が反っていない状態で圧電素子板を接着するので、
接着剤層10の厚さは薄くて一定とできる。しかし、接着
後、振動板８と大面積の圧電素子板の積層板には反りを
発生するが、その剛性が大きくないので、後の加工時に
は、真空チャックで平坦になり、一定の切り込み深さで
不要な部分の圧電素子板を除去することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】この発明は、振動板８が平坦な状
態で圧電素子９を搭載することを基本とする。振動板８
が平坦な状態で圧電素子９を搭載するので、両者の接合
に接着剤を使用しても、接着剤層の厚さを薄くて一定と
することができる。以下に実施例を説明する。

【００１１】（第１の実施例）図１に、この発明による
ヘッドの製造方法の第１の実施例の製造工程図を示す。
従来技術と同じ工程には、同じ符号を付けた。ヘッドの
構成は図４と同じである。流路基板１は、ポリエーテル
イミドを射出成形法で成形して作成した（工程Ａ）。振
動板２には、厚さ0.1mm のニッケル薄板を使用し、この
振動板２を表面処理として洗浄（工程B1）した後、振動
板２の加圧室に対応する位置に、厚さ0.08mmのチタン酸
ジルコン酸鉛からなる圧電素子９をエポキシ系接着剤で
接着した（工程D1）。その後、前記の流路基板１と圧電
素子９を搭載した振動板８を、接着工程において殆ど変
形しない活性エネルギー線硬化材料（通称、ドライフィ
ルム）を用いて積層一体化し（工程Ｃ）、ヘッドを形成
した。位置合わせには、流路基板１及び振動板８に予め
形成してあるマーカーを利用した。

【００１２】活性エネルギー線硬化材料の熱処理温度は
約 150℃であり、接着後の冷却でヘッドには若干の反り
が発生するが、インクの吐出特性は良好で、バラツキが
少なく、安定していた。なお、この実施例では、振動板
８にニッケル薄板を使用したので、工程B2は省略した。

【００１３】（第２の実施例）図２に、この発明による
ヘッドの製造方法の第２の実施例の製造工程図を示す。
従来技術と同じ工程には、同じ符号を付けた。ヘッドの
構成は図４と同じである。第１の実施例との違いは、圧
電素子を複数の加圧室に跨がる大面積の圧電素子板の状
態で振動板８に接着した後、ダイサーで不要部分を除去
したことであり、詳細を以下に説明する。

【００１４】流路基板１は、ポリエーテルイミドを射出
成形法で成形して作成した（工程Ａ）。振動板８には、
厚さ0.1mm のソーダガラス板を使用し、この振動板８を
表面処理として洗浄（工程B1）した後、圧電素子を搭載
する面に、高周波スパッタ法によってＩＴＯ膜を形成し
（工程B2）、振動板８の全加圧室に対応する位置に、厚
さ0.08mmで面積の大きい圧電素子板をエポキシ系接着剤
で接着し（工程D2）、その後、ダイサーで圧電素子板の
不要部分を除去し（工程D3）（図２では、大面積圧電素
子の加工工程）、前記の流路基板１と加工工程を完了し
た振動板８を活性エネルギー線硬化材料を用いて一体化
し（工程Ｃ）、ヘッドが形成される。位置合わせには、
流路基板１及び振動板８に予め形成してあるマーカーを
利用した。

【００１５】この場合にも、第１の実施例と同様に、接
着後冷却でヘッドには若干の反りが発生するが、インク
の吐出特性は良好で、バラツキが少なく、安定してい
た。なお、従来技術の説明においても、実施例でも、サ
イドシュータ型ヘッドを説明したが、この発明がエッジ
シュータ型ヘッドにおいても全く同様に有効であること
言うまでもないであろう。

【００１６】

【発明の効果】この発明によれば、振動板８が平坦な状
態で、圧電素子９が振動板８に搭載されるので、圧電素
子９と振動板８を接着している接着剤層10の厚さが薄く
て一定となり、接着剤層10の厚さのバラツキによるイン
ク吐出特性のバラツキが大幅に低減され、インク吐出特
性の優れたヘッドが得られる。また、大面積圧電素子板
を接着した後で、必要部分を残して除去する工程が採用
できるので、圧電素子９の接着工程が簡略化でき、圧電
素子９の位置決め精度も確保し易くなり、コストも低減
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるヘッドの製造方法の第１の実施
例の製造工程図

【図２】この発明によるヘッドの製造方法の第２の実施
例の製造工程図

【図３】流路基板の流路配置概念図

【図４】ヘッドの構造を示す断面図

【図５】従来技術によるヘッドの製造方法の製造工程図

【符号の説明】

１流路基板７インク溜め２インクノズル８振動板３ノズル流路９圧電素子４インク加圧室 10 接着剤層５インク供給路 12 インク注入口６絞り流路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インク加圧室を含むインク流路を形成する
ための溝を有する流路基板と振動板が積層一体化され、
振動板の流路基板とは反対側の面上で、インク加圧室に
対応する位置に圧電素子が搭載されているインクジェッ
ト記録ヘッドの製造方法であって、圧電素子が振動板に搭載された後で、振動板と流路基板
が積層一体化されることを特徴とするインクジェット記
録ヘッドの製造方法。
【請求項２】請求項１に記載のインクジェット記録ヘッ
ドの製造方法において、前記インク流路が複数であり、この複数のインク流路に
跨がる面積を有する圧電素子を振動板に搭載した後で、
各インク加圧室に対応する大きさに加工することを特徴
とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。