JPH0957983A - インクジェット記録ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 少ない工程により精密、信頼性の高いインク
ジェット記録ヘッドを製造する。 【構成】 エネルギー発生素子２を保持する基板１の面
上の保護膜４の表面に金属の耐キャビテーション膜５を
形成し、インク流路７およびインク吐出口を形成する樹
脂製の天板８の表面に金属膜６を形成し、基板１に形成
した金属の耐キャビテーション膜５と天板８に成膜した
金属膜６とをＹＡＧレーザーの照射によって溶接し接着
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録装置に装着し、記録液の小滴を記録媒体に向けて吐出
させるインクジェット記録ヘッドの製造方法が属する技
術分野に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】計算機、ワードプロセッサ、ファクシミ
リ装置、複写装置、プリンター等、各種機器において、
用紙等の記録媒体に記録を行う手段として、騒音発生す
ることがなく高速な記録が可能、しかもカラー画像の記
録も容易なことからインクジェット記録装置が広く利用
されつつある。

【０００３】インクジェット記録装置に備えたインクジ
ェット記録ヘッドは、インクジェット記録装置からの信
号電流の入力により記録媒体に対向した位置からインク
を吐出して記録媒体に文字やイメージ画像等の記録を行
う構成となっている。

【０００４】図３は、従来のインクジェット記録ヘッド
の断面を示す模式図である。

【０００５】従来、インクジェット記録ヘッドの組立方
法の一つとして、インクを吐出するためのエネルギー発
生素子３を有する基板（以下、ヒーターボードと記す）
と、インク流路７および吐出口を形成した天板８を予め
作成し、次いでヒーターボード１のエネルギー発生素子
３と天板８のインク吐出口とを画像処理等の手段によっ
て位置あわせをおこない、押さえバネ１９にて天板８と
ヒーターボード１とを圧着する方法が採用されている。
またヒーターボード１と天板８の間に生じる隙間は、封
止剤にて封じることによってインク漏れを防止してい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記イ
ンクジェット記録ヘッドの組み立てにおいては、押さえ
バネ１９の形状や寸法精度および押さえ位置によってイ
ンクの吐出特性が大きく変わってしまい、特に長尺のイ
ンクジェット記録ヘッドにおいては、良好に天板８を基
板１に圧着することが難しい。また、基板と天板の隙間
を封止する工程においても、液状の封止剤の硬化に時間
を要するために工程時間が長くなる等の問題を有してい
るとともに、長尺インクジェットヘッドにおいて封止剤
を必要な箇所に過不足なく流し込むことは益々困難とな
っている。

【０００７】本発明は、上記従来の問題点を解消するた
めになされたもので、コストを低減させ容易に精密に製
造することができるインクジェット記録ヘッドの製造方
法の提供を目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため、本発明に係る
インクジェット記録ヘッドの製造方法は、記録用の液体
を吐出するエネルギーを発生する電気熱変換素子が配設
された基板と、インク流路およびインク吐出口を形成す
る樹脂製の天板とを接着して形成するインクジェット記
録ヘッドの製造方法であって、前記基板に形成した金属
の耐キャビテーション層と前記天板に成膜した金属とを
ＹＡＧレーザーを照射して溶接し接着する工程を有する
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。

【０００９】更に、前記基板の耐キャビテーション層の
金属は、タンタルまたは五酸化タンタルであることを特
徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。

【００１０】或は、前記天板に成膜した金属は、タンタ
ル、モリブデン、ニオブ、チタン、或はタングステンの
いずれかであることを特徴とする、更に、前記天板への
金属の成膜は、スッパタにより行なうことを特徴とする
前記のインクジェット記録ヘッドの製造方法によって、
前記の目的を達成するものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明はヒーターボードに形成し
たエネルギー発生素子と、天板に形成したインク流路お
よび吐出口との位置あわせをおこない、両者を圧接しつ
つＹＡＧレーザーを照射することによって、ヒーターボ
ード側の耐キャビテーション膜と天板側の金属を溶接
し、ヒーターボードと天板を接着することを特徴として
いる。樹脂天板には予めインク流路やインク吐出口が形
成されているため、該天板とヒーターボードの接着にお
ける大きな課題は、これらの微細な構造の変形を極力押
さえて高い接着力を得ることである。ヒーターボードと
天板を溶接する場合においては、該熱エネルギーを短時
間で如何に必要な場所に与えるかがポイントになる。

【００１２】本発明は該課題に対して天板側に金属層を
設け、ＹＡＧレーザー光によって金属を溶接することが
大きな特徴である。ＹＡＧレーザー光は樹脂天板の透過
性が極めて高く、レーザービームを天板に照射しても天
板は溶融し難い、特にインクジェット記録ヘッドの樹脂
製天板として使用されるポリサルフォンやポリエーテル
スルフォン等の樹脂は分子構造中に水素結合を有してい
ないため、汎用的な樹脂のなかでも特にＹＡＧレーザー
光の吸収率は低い。この為、接着するヒーターボードと
天板の界面に焦点をあわせレーザーを照射すれば、レー
ザーは天板を透過し金属が存在する接合面にて熱エネル
ギーに変換し、ヒーターボードの耐キャビテーション膜
と天板の金属とが溶接され、ヒーターボードと天板の接
着が可能となる。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１４】（実施例−１）以下本発明の一実施例を詳
細に説明する。

【００１５】図１は実施例の特徴ある工程を示す模式断
面図である。図２は同模式斜視図である。

【００１６】本実施例は、ヒーターボード１に形成した
耐キャビテーション性があるタンタル５と天板８に成膜
した金属（タンタルＴａ）６を溶接し、ヒーターボード
１と天板８を接着した例を説明する。

【００１７】ヒーターボード１は、真空成膜法と汎用的
フォトリソグラフィー技術によってエネルギー発生素子
３、アルミ配線パターン、保護膜４および耐キャビテー
ション層５としてタンタル被膜を形成することによって
作成する。

【００１８】天板８は、射出成形法にてインク供給路
９、液室、ノズルを形成し、エキシマレーザーにてイン
ク吐出口を開口させて完成する。この後、天板８のノズ
ル側にスパッタによって金属６を成膜する。スパッタ方
式は金属を低温で成膜できるため、天板８が溶融しない
温度で天板８に金属を成膜できる。実施例１ではタンタ
ルを天板８に成膜した。このとき用いた成膜装置は、日
電アネルバ製のＳＰ−７３０Ｈで、条件はＲＦパワー＝
１（Ｋｗ），Ａｒ圧＝０．５（Ｐａ）とし、膜厚を０．
２μｍとした。

【００１９】そして、ヒーターボードをダイシングソー
にて切断し、アルミ製ベースプレートにヒーターボード
１をダイボンディングし、アルミ製ベースプレートに接
着してあるＰＣＢ（プリント基板）のコンタクトパッド
とヒーターボードのコンタクトパッドをワイヤーボンデ
ィングによって電気的接続をおこなった。

【００２０】次に電気的接続を行った基板に、天板をの
せ、ガラスフィンガー１０にて天板を吸着しつつ、ヒー
ターボード上のエネルギー発生素子と天板のインク吐出
口を位置あわせした。該位置あわせは、基板上に形成し
たアライメントマーク位置を予め画像処理にて認識し、
該マーク位置に対してインク吐出口を画像処理しつつガ
ラスフィンガー１０にて移動して行った。

【００２１】次いでガラスフィンガー１０にて天板８を
基板１の面に押しつけながら、図２に示すようにＹＡＧ
レーザーを照射した。レーザー照射装置は日立建機社製
ＬＵ１００を使用し、パルスエネルギー１５Ｊ、パルス
幅１ｍｓ，３００Ｈｚにて１ｓｅｃ間照射した。尚フォ
ーカス位置に対して基板表面が６０mm高くなるようにベ
ースプレート固定治具１３を設置した。該デフォーカス
位置に対してヒーターボード表面が直径φ２０となり、
ヒーターボード（５×１２mm）全域に亘ってレーザー照
射が可能となる。また、ガラスフィンガー１０の上面３
mmの位置に照射面積に対応したニッケル製穴開きマスク
（７×１４）を設置し、レーザーの照射領域を限定し
た。

【００２２】以上の操作によりヒーターボードと天板の
金属を溶接し、強固に接着することか可能となった。

【００２３】（実施例−２）本実施例は、ヒーターボー
ドに形成した耐キャビテーション性の金属であるタンタ
ルと天板側に成膜した金属をタンタル以外の金属で溶接
し、ヒーターボードと天板を接着した例を表1 を参照し
て説明する。

【００２４】

【表１】

【００２５】表−１のに実施例２の結果を示す。ヒー
ターボード側の耐キャビテーション膜をタンタルにし、
天板側に成膜する金属をモリブデン，ニオブ，チタン，
タングステン，金，白金，銀，ニッケルにした時、この
表に示す通りモリデブデン，ニオブ，チタン，タングス
テンは良好に溶接でき、ヒーターボードと天板は強固な
接着が可能であった。

【００２６】尚、成膜条件及びレーザーの照射条件は実
施例−１と同じ条件で行った。

【００２７】（実施例−３）本実施例は、ヒーターボー
ドに形成した耐キャビテーション性の金属を五酸化タン
タルにして天板側に様々な金属を成膜した時のヒーター
ボードと天板の接着例を説明する。

【００２８】表−１のに実施例−３の結果を示す。ヒ
ーターボード側の耐キャビテーション膜を五酸化タンタ
ルにし、天板側に成膜する金属をタンタル，モリブデ
ン，ニオブ，チタン，タングステン，金，白金，銀，ニ
ッケルにした時、この表に示す通りタンタル，モリブデ
ン，ニオブ，チタン．タングステンは良好に溶接でき、
ヒーターボードと天板は強固な接着が可能であった。

【００２９】尚、成膜条件およびレーザーの照射条件は
実施例−１と同じ条件で行った。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本出願の発明によ
れば、ヒーターボード側の耐キャビテーション膜と天板
側の金属をＹＡＧレーザーの照射で溶接し、ヒーターボ
ードと天板を接着することにより、ヒーターボードと天
板の密着が完全になって安定した吐出が可能であるイン
クジェット記録ヘッドを作成できる。またバネ押さえを
使う必要がないため、バネ及びバネ押さえ装置等が不要
となりコストの低減が図れる。バネを併用する場合にお
いても、該バネは補助的な押さえで良いため、寸法や押
さえ位置の企画は厳しくなく歩留まり向上が図れる。ま
たヒーターボードと天板の接合部を封止するための封止
剤の注入も不要となり、工程の短縮を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方
法の特長ある工程を示す模式断面図である。

【図２】 本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方
法の特長ある工程を示す模式斜視図である。

【図３】 従来のインクジェット記録ヘッドの断面を示
す模式図である。

【符号の説明】

１ シリコン基板 ２ 蓄熱層 ３ エネルギー発生素子 ４ 保護膜（絶縁層） ５ 耐キャビテーション膜 ６ 天板側の金属 ７ 流路 ８ 天板 ９ インク供給路 １０ ガラスフィンガー １１ レーザー光 １２ レーザー光学系 １３ ベースプレート固定治具 １４ ヒーターボード １５ 突き当てピン １６ ベースプレート １７ ＰＣＢ（プリント基板） １８ ガラスフィンガー １９ バネ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録用の液体を吐出するエネルギーを発
   生する電気熱変換素子が配設された基板と、インク流路
   およびインク吐出口を形成する樹脂製の天板とを接着し
   て形成するインクジェット記録ヘッドの製造方法であっ
   て、 前記基板に形成した金属の耐キャビテーション層と前記
   天板に成膜した金属とをＹＡＧレーザーを照射して溶接
   し接着する工程を有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。
2. 【請求項２】 前記基板の耐キャビテーション層の金属
   は、タンタルまたは五酸化タンタルであることを特徴と
   する請求項１記載のインクジェット記録ヘッドの製造方
   法。
3. 【請求項３】 前記天板に成膜した金属は、タンタル、
   モリブデン、ニオブ、チタン、或はタングステンのいず
   れかであることを特徴とする請求項１または２に記載の
   インクジェット記録ヘッドの製造方法。
4. 【請求項４】 前記天板への金属の成膜は、スッパタに
   より行なうことを特徴とする請求項１ないし３のいずれ
   かに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。