JP2001341305A - Ink jet head and method of manufacture and ink jet recorder - Google Patents
Ink jet head and method of manufacture and ink jet recorderInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明はノズルからインク
液滴を噴射して印字するインクジェットヘッドとインク
ジェットヘッドの製造方法及びインクジェット記録装置
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet head for printing by ejecting ink droplets from nozzles, a method for manufacturing an ink jet head, and an ink jet recording apparatus.
【０００２】[0002]
【従来の技術】インクジェット記録装置は記録時の騒音
が極めて小さく、高速印字が可能なことや、インクの自
由度が高く安価な普通紙を使用できたり、カラー化が容
易であることなど多くの利点を有する。この中でも記録
の必要なときにのみインク液滴を吐出するいわゆるオン
・デマンド方式が記録に不要なインク液滴の回収を必要
としないため現在主流となっている。オン・デマンド方
式のインクジェットヘッドには、特公平２−５１７３４
号公報に示すように、駆動手段に圧電素子を使用した
り、特公昭６１−５９９１１号公報に示すように、イン
クを加熱して気泡を発生させ、その圧力でインクを吐出
させる方法や、特開平５−５０６０１号公報に示すよう
に、駆動手段に静電気力を利用したものがある。2. Description of the Related Art An ink jet recording apparatus has a very low level of noise at the time of recording, is capable of high-speed printing, has a high degree of freedom of ink, can use inexpensive plain paper, and has many advantages such as easy colorization. Has advantages. Among them, the so-called on-demand method of ejecting ink droplets only when recording is necessary is currently the mainstream because it does not require collection of ink droplets unnecessary for recording. For the on-demand type ink jet head, Japanese Patent Publication No. 2-51734
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 61-59911, a piezoelectric element is used as a driving means, and as shown in Japanese Patent Publication No. 61-59911, ink is heated to generate air bubbles, and the ink is ejected at the pressure. As disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei. 5-50601, there is a driving device utilizing electrostatic force.
【０００３】最近のインクジェット記録装置による印字
には高速，高印字品質が求められ、これを達成するため
の手段としてマルチノズル化やノズルの高密度化がある
が、駆動手段が圧電素子であるものは、圧電素子を微細
に加工して各々の振動板に接着することはかなり困難で
ある。また、従来の機械加工における寸法精度では印字
品質のばらつきが大きくなってしまうという短所があ
る。また、インクを加熱する方法においては、駆動手段
が薄膜の抵抗加熱体により形成されるため、駆動手段に
圧電素子を使用した場合のような短所は存在しないが、
駆動時の急速な加熱，冷却の繰り返しや、気泡消滅時の
衝撃により抵抗加熱体がダメージをうけるため、インク
ジェットヘッドの寿命が短いという短所がある。一方、
静電気力を利用したインクジェットヘッド記録装置は小
型高密度，高印字品質および長寿命であるという利点を
有している。Recently, high-speed and high-quality printing is required for printing by an ink-jet recording apparatus. To achieve this, multi-nozzles and high-density nozzles are used. However, it is very difficult to finely process the piezoelectric element and bond it to each diaphragm. In addition, there is a disadvantage in that the dimensional accuracy in the conventional machining increases the variation in print quality. Further, in the method of heating the ink, since the driving means is formed by a thin-film resistance heating body, there is no disadvantage such as when a piezoelectric element is used for the driving means,
The resistance heating element is damaged by rapid repetition of heating and cooling at the time of driving, and the impact at the time of bubble disappearance, so that the life of the ink jet head is short. on the other hand,
An ink jet head recording device using electrostatic force has advantages of small size, high density, high printing quality and long life.
【０００４】このようなインクジェットヘッドにおいて
は、各部を高精度に組み立てる必要があり高密度高集積
化が進むに従ってインク吐出室，ノズル，振動板等を高
精度に位置決めし確実に接合して組み立てをしなければ
噴射特性が劣化するなど画像品質に対する信頼性を確保
することができなくなる。このインクジェットヘッドに
関する接合方法としては、例えば特開昭６０−１８３１
５７号公報にはヘッドと駆動回路部の支持体とを接合す
るに際し、支持体に貫通孔を設け、この貫通孔に接着剤
を注入して接合する方法が開示されている。In such an ink-jet head, it is necessary to assemble each part with high precision, and as the density and integration increase, the ink discharge chambers, nozzles, diaphragms, etc. are positioned with high precision and securely joined for assembly. Otherwise, the reliability of image quality cannot be ensured, such as deterioration of the ejection characteristics. As a joining method for this ink jet head, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No.
No. 57 discloses a method of joining a head and a support of a drive circuit unit by providing a through-hole in the support, injecting an adhesive into the through-hole, and joining.
【０００５】また、特許第２８３３８７５号公報には、
図７に示すように、上面にはエネルギー発生体とインク
路形成用壁部材５３及びインク室枠部５４等が形成され
ている基体５１とガラス等の材料よりなるＵＶ透過性の
天部材(ノズル)５２を接合する方法が開示されている。
この接合方法は、天部材５２の接着面にインク室に対応
した凹部５６を除いてＵＶ硬化性接着剤層５７を形成
し、接合すべき基体５１と天部材５２のいずれか一方、
または両方の周縁部の複数箇所に、第１液と第２液とを
混合することにより硬化する２液性瞬間接着剤の第１液
滴５８を塗布し、基体５１と天部材５２とを対向させ
て、（ａ）に示すように重ね合わせて位置合わせを行
う。この位置合わせが完了した基体５１と天部材５２の
間の２液性瞬間接着剤の第１液滴５８に、（ｂ）に示す
ように、第２液滴５９を供給し両者を混合させることに
より接着剤を硬化させて、基体５１と天部材５２とを仮
接着する。仮接着の完了した基体５１と天部材５２を支
持体６０とともに接合機のプレス台６１の上に載置し、
天部材５２の上に半透明のシリコーンゴム等の弾性体薄
膜６２を置き、さらに、その上に石英やガラス等のＵＶ
透過性の加圧部材６３を重ねて加圧しながら加熱して基
体５１と天部材５２を接着剤層５７で接合し、ＵＶ照射
によって接着剤層５７を硬化し基体５１と天部材５２の
接着を完成させるようにしている。[0005] Also, Japanese Patent No. 2,833,875 discloses that
As shown in FIG. 7, on the upper surface, a base member 51 on which an energy generator, an ink path forming wall member 53, an ink chamber frame portion 54 and the like are formed, and a UV-transparent ceiling member (nozzle) made of a material such as glass. ) 52 is disclosed.
In this bonding method, a UV-curable adhesive layer 57 is formed on the bonding surface of the top member 52 except for the concave portion 56 corresponding to the ink chamber, and one of the base member 51 and the top member 52 to be bonded,
Alternatively, a first droplet 58 of a two-component instant adhesive that is cured by mixing the first liquid and the second liquid is applied to a plurality of locations on both peripheral portions, and the base 51 and the top member 52 are opposed to each other. Then, as illustrated in FIG. A second droplet 59 is supplied to the first droplet 58 of the two-component instant adhesive between the base member 51 and the top member 52 after the alignment is completed as shown in FIG. The adhesive is hardened, and the base member 51 and the top member 52 are temporarily bonded. The base body 51 and the top member 52, for which the temporary bonding has been completed, are placed together with the support body 60 on the press table 61 of the joining machine,
An elastic thin film 62 made of translucent silicone rubber or the like is placed on the top member 52, and UV light such as quartz or glass is further placed thereon.
The base member 51 and the top member 52 are joined by an adhesive layer 57 by heating while pressing the transparent pressing member 63 on top of each other, and the adhesive layer 57 is cured by UV irradiation to bond the base member 51 and the top member 52 together. I try to complete it.
【０００６】また、特許第２９２６８３４号公報には、
基体と天部材の一方の表面に間隙形成用の細粒と共に加
熱溶融型又は感光性接着剤の仮接着剤を塗布し、熱や光
により基体と天部材を仮接着し、基体と天部材間に形成
された間隙に接着剤を注入して凝固させるようにしてい
る。[0006] Also, Japanese Patent No. 2926834 discloses that
A temporary adhesive of a heat-melting type or a photosensitive adhesive is applied to one surface of the base and the top member together with fine particles for forming a gap, and the base and the top member are temporarily bonded by heat or light, so that a gap between the base and the top member is formed. An adhesive is injected into the gap formed in the step to solidify it.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】特開昭６０−１８３１
５７号公報に示すように、駆動回路部の支持体に貫通孔
を設け、貫通孔に接着剤を注入してヘッドと駆動回路部
の支持体とを接合する方法は、各部品の接合面積を確保
することができないため、十分な接合強度を得ることが
できず、組立性の信頼性や組立効率が悪いとう短所があ
る。また、特許第２８３３８７５号公報に示すように基
体と天部材を仮接着するとき、必要な接着強度を得るの
に十分な面積で仮接着領域を設けることにより、十分な
接合強度を得ることができ、組立性の信頼性不足や組立
効率の悪化を防ぐことはできるが、仮接着工程で第１液
滴と第２液滴の混合を十分に行うことが困難であるとと
もに数10μｍの間隙に液滴を精度良く供給することも困
難である。また、特許第２９２６８３４号号公報に示す
ように、基体と天部材の間隙形成用の細粒と共に加熱溶
融型又は感光性接着剤の仮接着剤を塗布して仮接着する
場合、２つの部材の材質が異なると熱膨張係数の差によ
り熱をかけることにより接着不良の発生が懸念される。
また、感光性接着剤を使用して仮接着する場合、２つの
部材のいずれかが光透過性の部材に限定されてしまい、
その部材の加工精度によりインクジェットヘッドの高密
度化に限度があるという短所がある。Problems to be Solved by the Invention Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-1831
As disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 57-57, a method of providing a through hole in a support of a drive circuit unit, injecting an adhesive into the through hole, and joining the head and the support of the drive circuit unit involves reducing the joint area of each component. Since it cannot be ensured, there is a disadvantage that sufficient bonding strength cannot be obtained and reliability and assembling efficiency of the assembly are poor. Also, as shown in Japanese Patent No. 2,833,875, when the base member and the top member are temporarily bonded, by providing the temporary bonding region with an area sufficient to obtain the necessary bonding strength, sufficient bonding strength can be obtained. Although it is possible to prevent insufficient reliability of the assemblability and deterioration of the assembling efficiency, it is difficult to sufficiently mix the first droplet and the second droplet in the temporary bonding step, and it is difficult to remove the It is also difficult to supply droplets accurately. In addition, as shown in Japanese Patent No. 2926834, when a temporary adhesive of a heat-melt type or a photosensitive adhesive is applied together with fine particles for forming a gap between a base and a top member, and the two members are temporarily bonded. If the materials are different, heat may be applied due to the difference in thermal expansion coefficient, which may cause poor adhesion.
Also, in the case of temporarily bonding using a photosensitive adhesive, one of the two members is limited to a light-transmitting member,
There is a disadvantage that the density of the ink jet head is limited due to the processing accuracy of the member.
【０００８】この発明はかかる短所を改善し、各部材の
接合のスループットを向上させコストを低減させるとと
もに接合信頼性の高いインクジェットヘッドとインクジ
ェットヘッドの製造方法及びインクジェット記録装置を
提供することを目的とするものである。An object of the present invention is to provide an ink jet head, a method of manufacturing an ink jet head, and an ink jet recording apparatus which have improved disadvantages, improve the joining throughput of each member, reduce the cost, and have a high joining reliability. Is what you do.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】この発明に係るインクジ
ェットヘッドは、複数のノズルが設けられたノズルプレ
ートと、ノズルプレートに接合されて各ノズルに対応し
て設けられノズルに連通した液室部の振動板を静電気力
により変形させて液室部のインクをノズルから吐出させ
る静電アクチュエータを有するインクジェットヘッドに
おいて、静電アクチュエータのノズルプレートとの接合
面の端部に、側面に開口部を有する仮接着剤塗布領域を
設けたことを特徴とする。According to the present invention, there is provided an ink jet head comprising: a nozzle plate provided with a plurality of nozzles; and a liquid chamber portion joined to the nozzle plate and provided for each nozzle and communicated with the nozzle. In an inkjet head having an electrostatic actuator that deforms a vibration plate by electrostatic force to eject ink in a liquid chamber from a nozzle, a temporary opening having a side surface at an end of a joint surface of the electrostatic actuator with a nozzle plate is provided. An adhesive application area is provided.
【００１０】上記静電アクチュエータの仮接着剤塗布領
域の外周部に仮接着剤侵入防止用の凹部を設けることが
望ましい。It is desirable to provide a concave portion for preventing the temporary adhesive from entering the outer peripheral portion of the temporary adhesive application region of the electrostatic actuator.
【００１１】この発明に係るインクジェットヘッドの製
造方法は、複数のノズルが設けられたノズルプレート
と、ノズルプレートに接合されて各ノズルに対応して設
けられノズルに連通した液室部の振動板を静電気力によ
り変形させて液室部のインクをノズルから吐出させる静
電アクチュエータを有するインクジェットヘッドの製造
方法であって、静電アクチュエータのノズルプレートと
の接合面の端部に、側面に開口部を有する仮接着剤塗布
領域を設け、仮接着剤塗布領域に塗布した仮接着剤によ
り静電アクチュエータとノズルプレートを仮接合してか
ら静電アクチュエータとノズルプレートを本接合するこ
とを特徴とする。[0011] A method of manufacturing an ink jet head according to the present invention comprises a nozzle plate provided with a plurality of nozzles, and a diaphragm of a liquid chamber portion joined to the nozzle plate and provided corresponding to each nozzle and communicated with the nozzle. A method for manufacturing an ink jet head having an electrostatic actuator that discharges ink in a liquid chamber portion from a nozzle by deforming by electrostatic force, comprising an opening at a side surface at an end of a joint surface of the electrostatic actuator with a nozzle plate. A temporary adhesive application area is provided, and the electrostatic actuator and the nozzle plate are temporarily joined by the temporary adhesive applied to the temporary adhesive application area, and then the electrostatic actuator and the nozzle plate are fully joined.
【００１２】上記仮接着剤として光硬化型接着剤を使用
すると良い。また、仮接着剤塗布領域の外周部に仮接着
剤侵入防止用の凹部を設け、仮接着するときの仮接着剤
の流出を制限することが望ましい。It is preferable to use a photo-curable adhesive as the temporary adhesive. In addition, it is desirable to provide a concave portion for preventing intrusion of the temporary adhesive at the outer peripheral portion of the temporary adhesive application region, and to limit the outflow of the temporary adhesive during the temporary bonding.
【００１３】この発明に係るインクジェット記録装置
は、上記いずれかの製造方法で作製したインクジェット
ヘッドを使用したことを特徴とする。An ink jet recording apparatus according to the present invention is characterized by using an ink jet head manufactured by any one of the above manufacturing methods.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】この発明のインクジェットヘッド
は、複数のノズルが設けられたノズルプレートと静電ア
クチュエータとＦＰＣケーブルとフレームとフィルタ及
びジョイント部を有する。静電アクチュエータには液室
部と流路部と仮接着剤塗布領域を有し、Ｎｉ電鋳又はス
テンレスにより形成されたノズルプレートと位置合わせ
して接合される。この静電アクチュエータの液室部には
振動板と、振動板に対して一定間隔で設けられた個別電
極を有し、振動板と個別電極の間に電圧を印加して正又
は負の電荷をそれらに与えて振動板を個別電極側に静電
的吸引又は反発させて変形させ、液室部のインクをノズ
ルから吐出させて記録紙に印字する。ＦＰＣケーブルは
ドライバＩＣが搭載され、静電アクチュエータに異方性
導電膜によって電気的に接続される。フィルタが熱溶着
されたフレームとインク供給タンク又はインクカートリ
ッジからインクを供給するためのジョイント部は接着剤
により接合され、フレームが静電アクチュエータのノズ
ルプレートとの接合面と反対側の面に位置合わせして接
着剤で接合される。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An ink jet head according to the present invention has a nozzle plate provided with a plurality of nozzles, an electrostatic actuator, an FPC cable, a frame, a filter, and a joint. The electrostatic actuator has a liquid chamber section, a flow path section, and a temporary adhesive application area, and is positioned and joined to a nozzle plate formed of Ni electroforming or stainless steel. A liquid chamber of the electrostatic actuator has a diaphragm and individual electrodes provided at regular intervals with respect to the diaphragm, and applies a voltage between the diaphragm and the individual electrodes to generate a positive or negative charge. When applied to them, the diaphragm is deformed by electrostatic attraction or repulsion toward the individual electrodes, and the ink in the liquid chamber is discharged from the nozzles to print on the recording paper. The FPC cable has a driver IC mounted thereon and is electrically connected to the electrostatic actuator by an anisotropic conductive film. The frame to which the filter is heat-welded and the joint for supplying ink from the ink supply tank or ink cartridge are joined by an adhesive, and the frame is aligned with the surface opposite to the surface where the electrostatic actuator is joined to the nozzle plate. And joined with an adhesive.
【００１５】静電アクチュエータの仮接着剤塗布領域
は、ノズルプレートとの接合面の端部に設けられ、側面
に開口部を有する凹状に形成され、この仮接着剤塗布領
域に仮接着剤として光硬化型接着剤をディスペンサーに
より塗布し、Ｎｉ電鋳又はステンレスにより形成された
ノズルプレートを位置合わせして仮加圧を行ない、仮接
着剤塗布領域に塗布した光硬化型接着剤に紫外線を照射
して硬化させてノズルプレートと静電アクチュエータを
仮接合する。このノズルプレートと静電アクチュエータ
を仮接合するときに仮接着剤塗布領域の側面開口部から
紫外線を照射するから、光硬化型接着剤に容易に紫外線
を照射することができるとともにノズルプレートに光透
過性材料を使用する必要がなく、ノズルプレートを任意
の材料で精度良く形成することができる。仮接着剤塗布
領域に塗布した仮接着剤により静電アクチュエータとノ
ズルプレートを仮接合してから静電アクチュエータとノ
ズルプレートを本接合する。The temporary adhesive application area of the electrostatic actuator is provided at the end of the joint surface with the nozzle plate, and is formed in a concave shape having an opening on the side surface. A curable adhesive is applied by a dispenser, a pre-press is performed by aligning a nozzle plate formed of Ni electroforming or stainless steel, and ultraviolet light is applied to the photo-curable adhesive applied to the temporary adhesive application area. The nozzle plate and the electrostatic actuator are temporarily bonded. When the nozzle plate and the electrostatic actuator are temporarily joined, ultraviolet rays are radiated from the side openings of the temporary adhesive application area, so that the photocurable adhesive can be easily irradiated with ultraviolet rays and light is transmitted to the nozzle plate. It is not necessary to use a conductive material, and the nozzle plate can be accurately formed of any material. The electrostatic actuator and the nozzle plate are temporarily joined by the temporary adhesive applied to the temporary adhesive application area, and then the electrostatic actuator and the nozzle plate are permanently joined.
【００１６】[0016]
【実施例】図１はこの発明の一実施例の構成図である。
図に示すように、インクジェットプリンタ１はシアン
Ｃ，マゼンタＭ、イェロＹ，ブラックＢｋの各色のイン
クをそれぞれ収納した４個のインクカートリッジ２と、
複数のノズルを有し各インクカートリッジ２からインク
が供給される４個のインクジェットヘッド（以下、記録
ヘッドという）３と、インクカートリッジ２と記録ヘッ
ド３を搭載したキャリッジ４と、記録紙を収納した給紙
トレイ５ａ，５ｂや手差しテーブル６から記録紙を印字
部７に搬送する搬送ローラ８と、印字した記録紙を排紙
トレイ９に排出する排出ローラ１０を有する。そしてホ
スト装置から送られる画像データを記録紙に印字すると
きは、キャリッジ４をキャリッジガイドローラ１１に倣
って走査しながら、搬送ローラ８により印字部７に送ら
れた記録紙に記録ヘッド３のノズルから画像データに応
じてインクを噴射して文字や画像を記録する。FIG. 1 is a block diagram of one embodiment of the present invention.
As shown in the figure, an ink jet printer 1 includes four ink cartridges 2 each containing ink of each color of cyan C, magenta M, yellow Y, and black Bk,
Four ink jet heads (hereinafter, referred to as recording heads) 3 having a plurality of nozzles and supplying ink from each ink cartridge 2, a carriage 4 on which the ink cartridges 2 and the recording heads 3 are mounted, and recording paper are stored. It has a transport roller 8 that transports recording paper from the paper feed trays 5 a and 5 b or the manual feed table 6 to the printing unit 7, and a discharge roller 10 that discharges the printed recording paper to a paper discharge tray 9. When printing the image data sent from the host device on the recording paper, the carriage 4 scans along the carriage guide roller 11 while the nozzles of the recording head 3 print on the recording paper sent to the printing unit 7 by the transport rollers 8. And ejects ink according to the image data to record characters and images.
【００１７】記録ヘッド３は、図２の分解斜視図に示す
ように、複数のノズル１２が設けられたノズルプレート
１３と静電アクチュエータ１４とＦＰＣケーブル１５と
フレーム１６とフィルタ１７及びジョイント部１８を有
する。静電アクチュエータ１４には液室部１９と流路部
２０と仮接着剤塗布領域２１を有し、Ｎｉ電鋳又はステ
ンレスにより形成されたノズルプレート１３と位置合わ
せして接合される。この静電アクチュエータ１４の液室
部１９には振動板と、振動板に対して一定間隔で設けら
れた個別電極を有し、振動板と個別電極の間に電圧を印
加して正又は負の電荷をそれらに与えて振動板を個別電
極側に静電的吸引又は反発させて変形させ、液室部１９
のインクをノズル１２から吐出させて記録紙に印字す
る。ＦＰＣケーブル１５はドライバＩＣ２２が搭載さ
れ、静電アクチュエータ１４に異方性導電膜によって電
気的に接続される。フィルタ１７が熱溶着されたフレー
ム１６とインク供給タンク又はインクカートリッジから
インクを供給するためのジョイント部１８は接着剤によ
り接合され、フレーム１６が静電アクチュエータ１４の
ノズルプレート１３との接合面と反対側の面に位置合わ
せして接着剤で接合される。As shown in an exploded perspective view of FIG. 2, the recording head 3 includes a nozzle plate 13 provided with a plurality of nozzles 12, an electrostatic actuator 14, an FPC cable 15, a frame 16, a filter 17, and a joint portion 18. Have. The electrostatic actuator 14 has a liquid chamber section 19, a flow path section 20, and a temporary adhesive application area 21, and is positioned and joined to the nozzle plate 13 made of Ni electroforming or stainless steel. The liquid chamber 19 of the electrostatic actuator 14 has a vibration plate and individual electrodes provided at regular intervals with respect to the vibration plate, and applies a voltage between the vibration plate and the individual electrode to make a positive or negative voltage. An electric charge is given to them, and the diaphragm is deformed by electrostatic attraction or repulsion toward the individual electrode side, and the liquid chamber 19
Is ejected from the nozzle 12 to print on the recording paper. The FPC cable 15 has a driver IC 22 mounted thereon and is electrically connected to the electrostatic actuator 14 by an anisotropic conductive film. A frame 16 to which the filter 17 is thermally welded and a joint 18 for supplying ink from an ink supply tank or an ink cartridge are joined by an adhesive, and the frame 16 is opposed to a joint surface of the electrostatic actuator 14 with the nozzle plate 13. It is bonded to the side surface with an adhesive.
【００１８】上記のように構成した記録ヘッド３の静電
アクチュエータ１４を作製するときの処理を、図３と、
図４の製造工程を示す断面図及び図５の製造工程を示す
平面図を参照して説明する。The process for producing the electrostatic actuator 14 of the recording head 3 configured as described above will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to a cross-sectional view showing the manufacturing process of FIG. 4 and a plan view showing the manufacturing process of FIG.
【００１９】まず、図３に示すように、複数のチップの
電極基板となるＰ型（１００）Ｓｉ基板３１を用意し、
図４（ａ）に示すように、（１００）Ｓｉ基板３１の表
面に一定厚さ例えば２μｍの厚さでシリコン酸化膜３２
をウェット酸化により形成する。このときの酸化条件
は、例えば酸素等の酸化雰囲気内で1050℃、18.5時間加
熱してＳｉ酸化膜３２を形成する。次ぎにＳｉ酸化膜３
２の表面にグラデーションマスクを用いてレジストのパ
ターニングを行い、ドライエッチング及びウェットエッ
チングによりＳｉ酸化膜３２のパターニングを行ない、
図４（ｂ）に示すように電極形成部３３を形成する。こ
の電極形成部３３を形成するときに、グラデーションマ
スクを使用することにより、振動板に対して非平行のギ
ャップを形成することができ、低電圧化に有利な電極形
成部３３を形成することができる。この電極形成部３３
に例えばＴｉＮからなる電極層をスパッタ法で厚さが例
えば200ｎｍになるように形成し、形成した電極層をエ
ッチングにより、図５（ａ）に示すように、ノズル１２
に対応した個別電極３４に分離し、図４（ｃ）に示すよ
うに、個別電極３４の表面に厚さが例えば150ｎｍのシ
リコン酸化膜からなる電極保護膜３５を形成する。次
に、個別電極３４の部分以外の電極保護膜３５と電極層
を各々ドライエッチングとウェットエッチングにより除
去し、その後、図３に示すように、複数のチップとなる
ボロンを注入した例えば厚さが400μｍの（１１０）Ｓ
ｉ基板３６を。図４（ｄ）と図５（ｂ）に示すように、
電極形成部３３の表面に直接接合により、例えば900〜1
000℃で接合を行い、その後、（１１０）Ｓｉ基板３６
を例えば100μｍの厚さになるまで研磨を行う。次に電
極基板３１と（１１０）Ｓｉ基板３６に窒化膜を積層
し、パターニングをして、図４（ｅ）に示すように、電
極基板３１に裏面流路３７をウェットエッチングにより
形成する。その後、（１１０）Ｓｉ基板３６にウェット
エッチングにより、図４（ｆ）と図５（ｃ）に示すよう
に、凹状の液室部１９と裏面流路３７に連通させる流路
部２０と仮接着剤塗布領域２１及び仮接着剤塗布領域２
１を囲む仮接着剤侵入防止溝３８を同時に形成する。こ
のエッチングにより、（１１０）Ｓｉ基板３６のボロン
を注入した領域はボロン注入していないＳｉ領域と比較
してエッチングレートが低下するため、選択的にボロン
注入領域のみを残して振動板３９とすることができる。
次に、（１１０）Ｓｉ基板３６のボロン注入部とＳｉ酸
化膜３２をエッチングして流路部２０と裏面流路３７を
貫通させる。その後、液室部１９の共通電極部をメタル
マスクを介してアルミニウム膜を積層して形成する。そ
の後、ダイシングによりチップ単位に切断し、仮接着剤
塗布領域２１の凹部側面を開口し、図４（ｇ）に示すよ
うに、各チップ４０の電極取出部４１に対応する（１１
０）Ｓｉ基板３６をドライエッチングにより除去し、さ
らに、電極取出部４１のＳｉ酸化膜３２をドライエッチ
ングにより除去して、図５（ｄ）に示すように、電極取
出部４１に個別電極３４に接続された電極引出線４２を
露出させて、静電アクチェータ１４を完成させる。First, as shown in FIG. 3, a P-type (100) Si substrate 31 serving as an electrode substrate for a plurality of chips is prepared.
As shown in FIG. 4A, a silicon oxide film 32 having a constant thickness of, for example, 2 μm is formed on the surface of a (100) Si substrate 31.
Is formed by wet oxidation. The oxidation conditions at this time are, for example, heating at 1050 ° C. for 18.5 hours in an oxidizing atmosphere such as oxygen to form the Si oxide film 32. Next, the Si oxide film 3
Patterning the resist on the surface of No. 2 using a gradation mask, patterning the Si oxide film 32 by dry etching and wet etching,
The electrode forming part 33 is formed as shown in FIG. By using a gradation mask when forming the electrode forming portion 33, a non-parallel gap can be formed with respect to the diaphragm, and the electrode forming portion 33 which is advantageous for lowering the voltage can be formed. it can. This electrode forming part 33
Next, an electrode layer made of, for example, TiN is formed to a thickness of, for example, 200 nm by a sputtering method, and the formed electrode layer is etched to form a nozzle 12 as shown in FIG.
Then, as shown in FIG. 4C, an electrode protection film 35 made of a silicon oxide film having a thickness of, for example, 150 nm is formed on the surface of the individual electrode 34 as shown in FIG. Next, the electrode protective film 35 and the electrode layer other than the individual electrode 34 are removed by dry etching and wet etching, respectively. Then, as shown in FIG. 400 μm (110) S
i substrate 36. As shown in FIG. 4D and FIG. 5B,
By directly bonding to the surface of the electrode forming portion 33, for example, 900 to 1
Bonding is performed at 000 ° C., and then the (110) Si substrate 36
Is polished to a thickness of, for example, 100 μm. Next, a nitride film is laminated on the electrode substrate 31 and the (110) Si substrate 36, patterned, and a back surface flow path 37 is formed on the electrode substrate 31 by wet etching as shown in FIG. Thereafter, as shown in FIGS. 4F and 5C, the (110) Si substrate 36 is wet-etched and temporarily bonded to the channel section 20 communicating with the concave liquid chamber section 19 and the back channel 37. Agent application area 21 and temporary adhesive application area 2
1 are formed at the same time. As a result of this etching, the boron-implanted region of the (110) Si substrate 36 has a lower etching rate than the boron-implanted Si region. be able to.
Next, the boron implanted portion of the (110) Si substrate 36 and the Si oxide film 32 are etched to penetrate the flow path portion 20 and the back flow path 37. Thereafter, a common electrode portion of the liquid chamber portion 19 is formed by laminating an aluminum film via a metal mask. Thereafter, the chip is cut into chips by dicing, and the side surfaces of the concave portion of the temporary adhesive application region 21 are opened, and as shown in FIG.
0) The Si substrate 36 is removed by dry etching, and the Si oxide film 32 of the electrode lead-out part 41 is removed by dry etching, and as shown in FIG. The connected electrode lead 42 is exposed to complete the electrostatic actuator 14.
【００２０】次ぎに、この静電アクチェータ１４にノズ
ルプレート１３を接合するときの処理を図６の平面図を
参照して説明する。Next, a process for joining the nozzle plate 13 to the electrostatic actuator 14 will be described with reference to a plan view of FIG.
【００２１】静電アクチェータ１４の電極引出線４２を
露出した電極取出部４１に、図６（ａ）に示すように、
ＦＰＣケーブル１５を異方性導電膜によって電気的に接
続する。次ぎに、液室部１９を有する静電アクチュエー
タ１４の表面に接着剤を塗布する。静電アクチュエータ
１４とノズルプレート１３を接着剤により接合する場
合、液室部１９に対して接着剤のはみ出しがあると噴射
特性に影響を与える。これを防止するために、接着剤の
塗布膜厚を例えば１μｍ前後と薄くする必要がある。そ
こで液室部１９を有する静電アクチュエータ１４の表面
に塗布する方法として転写法を使用する。例えばローラ
ーに塗布した接着剤をドクターブレードで薄膜化し、こ
の薄膜化した接着剤を転写パッドに転写し、さらに転写
パッドから静電アクチュエータ１４の表面に接着剤を転
写する。また、液室部１９の内部に湿気が入り込んで振
動板３９が変位しなくなることを防ぐために、液室部１
９の開口部を封止するために接着剤を塗布する。その
後、図６（ｂ）に示すように、仮接着剤塗布領域２１に
仮接着剤として光硬化型接着剤４３をディスペンサーに
より塗布する。そして図６（ｃ）に示すように、Ｎｉ電
鋳又はステンレスにより形成されたノズルプレート１３
と接着剤が塗布された静電アクチュエータ１４を位置合
わせして仮加圧を行ない、その後、仮接着剤塗布領域２
１に塗布した光硬化型接着剤４３に紫外線を照射して硬
化させてノズルプレート１３と静電アクチュエータ１４
を仮接合する。このノズルプレート１３と静電アクチュ
エータ１４するときに仮接着剤塗布領域２１の側面開口
部から紫外線を照射するから、光硬化型接着剤４３に容
易に紫外線を照射することができるとともにノズルプレ
ート１３に光透過性材料を使用する必要がなく、ノズル
プレート１３を任意の材料で精度良く形成することがで
きる。また、仮接着剤塗布領域２１の外周部を囲む仮接
着剤侵入防止溝３８を設けることにより、光硬化型接着
剤４３が液室部１９側に流れ込むことを防いで、安定し
て仮接合することができる。さらに、光硬化型接着剤４
３を使用してノズルプレート１３と静電アクチュエータ
１４を仮接合するから、主剤と硬化剤を混合させて接着
する２液混合型の接着剤を使用する場合のように、主剤
と硬化剤の混合工程が必要なく、仮接合を短時間で効率
良く行なうことができる。As shown in FIG. 6A, the electrode lead-out portion 41 of the electrostatic actuator 14 exposing the electrode lead-out line 42
The FPC cable 15 is electrically connected by an anisotropic conductive film. Next, an adhesive is applied to the surface of the electrostatic actuator 14 having the liquid chamber 19. In the case where the electrostatic actuator 14 and the nozzle plate 13 are joined by an adhesive, if the adhesive protrudes from the liquid chamber 19, the ejection characteristics are affected. In order to prevent this, it is necessary to reduce the applied film thickness of the adhesive, for example, to about 1 μm. Therefore, a transfer method is used as a method of applying the liquid to the surface of the electrostatic actuator 14 having the liquid chamber portion 19. For example, the adhesive applied to the roller is thinned by a doctor blade, the thinned adhesive is transferred to a transfer pad, and the adhesive is transferred from the transfer pad to the surface of the electrostatic actuator 14. Further, in order to prevent the diaphragm 39 from being displaced due to moisture entering the inside of the liquid chamber 19, the liquid chamber 1
An adhesive is applied to seal the opening 9. Thereafter, as shown in FIG. 6B, a photo-curable adhesive 43 is applied to the temporary adhesive application area 21 as a temporary adhesive by a dispenser. Then, as shown in FIG. 6C, the nozzle plate 13 made of Ni electroforming or stainless steel is used.
And the electrostatic actuator 14 to which the adhesive has been applied is aligned and temporarily pressurized.
The nozzle plate 13 and the electrostatic actuator 14 are cured by irradiating the photocurable adhesive 43 applied to
Is temporarily joined. When the nozzle plate 13 and the electrostatic actuator 14 are operated, ultraviolet rays are radiated from the side opening of the temporary adhesive application area 21, so that the photocurable adhesive 43 can be easily irradiated with ultraviolet rays and the nozzle plate 13 It is not necessary to use a light transmitting material, and the nozzle plate 13 can be formed with an arbitrary material with high accuracy. Further, the provision of the temporary adhesive intrusion preventing groove 38 surrounding the outer peripheral portion of the temporary adhesive application area 21 prevents the photo-curable adhesive 43 from flowing into the liquid chamber 19 side, and stably performs temporary bonding. be able to. Further, the photo-curable adhesive 4
3, the nozzle plate 13 and the electrostatic actuator 14 are temporarily joined, so that the mixture of the main agent and the curing agent is used as in the case of using a two-component mixture type adhesive in which the main agent and the curing agent are mixed and adhered. No process is required, and temporary joining can be performed efficiently in a short time.
【００２２】この仮接合したノズルプレート１３と静電
アクチュエータ１４を本加圧して接着剤を加熱硬化させ
てノズルプレート１３と静電アクチュエータ１４を接合
する。このノズルプレート１３と静電アクチュエータ１
４を加熱接合する際に、ニッケル又はステンレスで形成
れたノズルプレート１３とシリコンからなる静電アクチ
ュエータ１４の接合部との線膨張係数の差により反りが
発生する。この反りが発生するときの内部応力により静
電アクチュエータ１４を破壊してしまう可能性がある。
そこで接着剤の硬化温度はできるだけ低い方が良く、接
着剤として２液混合型で常温硬化型のエポキシ系接着剤
を使用し、例えば50℃の低温加熱で硬化を行い、ノズル
プレート１３と静電アクチュエータ１４を接合する。こ
の静電アクチュエータ１４のノズルプレート１３との接
合面と反対側の面にジョイント部１８を接合したフィル
タ１７を熱溶着して記録ヘッド３を作製する。The nozzle plate 13 and the electrostatic actuator 14 are permanently pressurized and the adhesive is heated and hardened to join the nozzle plate 13 and the electrostatic actuator 14 together. The nozzle plate 13 and the electrostatic actuator 1
When heating and joining the nozzles 4, warpage occurs due to a difference in linear expansion coefficient between a nozzle plate 13 made of nickel or stainless steel and a joint portion of an electrostatic actuator 14 made of silicon. There is a possibility that the electrostatic actuator 14 is broken by internal stress when this warpage occurs.
Therefore, it is better that the curing temperature of the adhesive is as low as possible. As the adhesive, a two-component mixed-room-temperature-curing epoxy adhesive is used, and curing is performed by heating at a low temperature of, for example, 50 ° C. The actuator 14 is joined. The recording head 3 is manufactured by thermally welding a filter 17 having a joint 18 joined to the surface of the electrostatic actuator 14 opposite to the surface joined to the nozzle plate 13.
【００２３】このように側面に開口部を有する仮接着剤
塗布領域２１に光硬化型接着剤４３を塗布してノズルプ
レート１３と静電アクチュエータ１４を仮接合してから
本接合することによりノズルプレート１３と静電アクチ
ュエータ１４を精度良く接合することができ、高密度の
記録ヘッド３を安定して製造することができる。したが
って、この記録ヘッド３をインクジェットプリンタ１等
の画像形成装置に使用することにより、安定した噴射特
性で高密度の画像を形成することができる。As described above, the photo-setting adhesive 43 is applied to the temporary adhesive application area 21 having an opening on the side surface, and the nozzle plate 13 and the electrostatic actuator 14 are temporarily joined and then permanently joined. 13 and the electrostatic actuator 14 can be bonded with high accuracy, and the high-density recording head 3 can be manufactured stably. Therefore, by using the recording head 3 in an image forming apparatus such as the ink jet printer 1, it is possible to form a high density image with stable ejection characteristics.
【００２４】[0024]
【発明の効果】この発明は以上説明したように、静電ア
クチュエータのノズルプレートとの接合面の端部に、側
面に開口部を有する凹状に形成された仮接着剤塗布領域
を設け、この仮接着剤塗布領域に仮接着剤を塗布してノ
ズルプレートと静電アクチュエータを仮接合するように
したから、ノズルプレートと静電アクチュエータを仮接
合するための接着面積を十分に確保することができ、ノ
ズルプレートと静電アクチュエータを安定して仮接合す
ることができる。As described above, according to the present invention, a temporary adhesive application region formed in a concave shape having an opening on the side surface is provided at the end of the joint surface of the electrostatic actuator with the nozzle plate. Since the temporary adhesive is applied to the adhesive application area to temporarily join the nozzle plate and the electrostatic actuator, it is possible to sufficiently secure an adhesion area for temporarily joining the nozzle plate and the electrostatic actuator, The nozzle plate and the electrostatic actuator can be stably temporarily bonded.
【００２５】この仮接着剤塗布領域に塗布する仮接着剤
として光硬化型接着剤を使用することにより、主剤と硬
化剤を混合させて接着する２液混合型の接着剤を使用す
る場合のように、主剤と硬化剤の混合工程が必要なく、
仮接合を短時間で効率良く行なうことができる。By using a photocurable adhesive as a temporary adhesive applied to the temporary adhesive application area, it is possible to mix a main agent and a hardener and use a two-component adhesive. In addition, there is no need to mix the main agent and the curing agent,
Temporary joining can be performed efficiently in a short time.
【００２６】さらに、光硬化型接着剤を仮接着剤として
使用し、ノズルプレートと静電アクチュエータを仮接合
するときに、光硬化型接着剤を塗布した仮接着剤塗布領
域の側面開口部から紫外線を照射して光硬化型接着剤を
硬化できるから、光硬化型接着剤に容易に紫外線を照射
することができるとともにノズルプレートに光透過性材
料を使用する必要がなく、ノズルプレートを任意の材料
で精度良く形成することができ、高密度のインクジェッ
トヘッドを安定して製造することができる。Further, when the photo-curable adhesive is used as a temporary adhesive and the nozzle plate and the electrostatic actuator are temporarily joined, the ultraviolet light is applied from the side opening of the temporary adhesive-applied area where the photo-curable adhesive is applied. Can be used to cure the photo-curable adhesive, so that the photo-curable adhesive can be easily irradiated with ultraviolet light, and there is no need to use a light-transmitting material for the nozzle plate. Thus, a high-density inkjet head can be stably manufactured.
【００２７】また、仮接着剤塗布領域の外周部に仮接着
剤侵入防止用の凹部を設け、仮接着するときの仮接着剤
の流出を制限することにより、光硬化型接着剤が液室部
側に流れ込むことを防いで、安定して仮接合することが
できる。Further, by providing a recess for preventing intrusion of the temporary adhesive in the outer peripheral portion of the temporary adhesive application area to restrict the outflow of the temporary adhesive at the time of temporary bonding, the photocurable adhesive can be used in the liquid chamber portion. The temporary joining can be stably prevented by preventing the metal from flowing into the side.
【００２８】さらに、このインクジェットヘッドをプリ
ンタ等の画像形成装置に使用することにより、安定した
噴射特性で高密度の画像を形成することができる。Further, by using this ink jet head in an image forming apparatus such as a printer, a high density image can be formed with stable ejection characteristics.
【図１】この発明の実施例のインクジェットプリンタの
構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an ink jet printer according to an embodiment of the present invention.
【図２】記録ヘッドの分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view of a recording head.
【図３】複数のチップを形成するＰ型（１００）Ｓｉ基
板と（１１０）Ｓｉ基板の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a P-type (100) Si substrate and a (110) Si substrate for forming a plurality of chips.
【図４】静電アクチュエータの製造工程を示す断面図で
ある。FIG. 4 is a sectional view showing a manufacturing process of the electrostatic actuator.
【図５】静電アクチュエータの製造工程を示す平面図で
ある。FIG. 5 is a plan view illustrating a manufacturing process of the electrostatic actuator.
【図６】静電アクチェータとノズルプレートの接合工程
を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing a step of joining the electrostatic actuator and the nozzle plate.
【図７】従来例の製造工程を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a conventional example.
１；インクジェットプリンタ、２；インクカートリッ
ジ、３；記録ヘッド、４；キャリッジ、１２；ノズル、
１３；ノズルプレート、１４；静電アクチュエータ、１
５；ＦＰＣケーブル、１６；フレーム、１７；フィル
タ、１８；ジョイント部、１９；液室部、２０；流路
部、２１；仮接着剤塗布領域。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; Ink-jet printer, 2; Ink cartridge, 3; Recording head, 4; Carriage, 12;
13; nozzle plate, 14; electrostatic actuator, 1
5; FPC cable, 16; frame, 17; filter, 18; joint, 19; liquid chamber, 20; flow path, 21;
Claims (6)
トと、ノズルプレートに接合されて各ノズルに対応して
設けられノズルに連通した液室部の振動板を静電気力に
より変形させて液室部のインクをノズルから吐出させる
静電アクチュエータを有するインクジェットヘッドにお
いて、 静電アクチュエータのノズルプレートとの接合面の端部
に、側面に開口部を有する仮接着剤塗布領域を設けたこ
とを特徴とするインクジェットヘッド。1. A nozzle plate provided with a plurality of nozzles, and a diaphragm of a liquid chamber portion joined to the nozzle plate and provided corresponding to each nozzle and communicated with the nozzles is deformed by electrostatic force to form a liquid chamber portion. An ink jet head having an electrostatic actuator for discharging the ink from a nozzle, characterized in that a temporary adhesive application area having an opening on a side surface is provided at an end of a joint surface of the electrostatic actuator with a nozzle plate. Ink jet head.
領域の外周部に仮接着剤侵入防止用の凹部を設けた請求
項１記載のインクジェットヘッド。2. The ink jet head according to claim 1, wherein a concave portion for preventing a temporary adhesive from entering is provided on an outer peripheral portion of the temporary adhesive application region of the electrostatic actuator.
トと、ノズルプレートに接合されて各ノズルに対応して
設けられノズルに連通した液室部の振動板を静電気力に
より変形させて液室部のインクをノズルから吐出させる
静電アクチュエータを有するインクジェットヘッドの製
造方法であって、 静電アクチュエータのノズルプレートとの接合面の端部
に、側面に開口部を有する仮接着剤塗布領域を設け、仮
接着剤塗布領域に塗布した仮接着剤により静電アクチュ
エータとノズルプレートを仮接合してから静電アクチュ
エータとノズルプレートを本接合することを特徴とする
インクジェットヘッドの製造方法。And a nozzle plate provided with a plurality of nozzles, and a diaphragm of a liquid chamber portion joined to the nozzle plate and provided corresponding to each nozzle and communicated with the nozzles, the liquid plate portion being deformed by electrostatic force. A method for manufacturing an ink jet head having an electrostatic actuator that discharges the ink from a nozzle, comprising: providing, at an end of a bonding surface of the electrostatic actuator with a nozzle plate, a temporary adhesive application region having an opening on a side surface; A method for manufacturing an ink jet head, comprising: temporarily bonding an electrostatic actuator and a nozzle plate with a temporary adhesive applied to a temporary adhesive application area;
求項３記載のインクジェットヘッドの製造方法。4. The method according to claim 3, wherein the temporary adhesive is a photo-curable adhesive.
剤侵入防止用の凹部を設け、仮接着するときの仮接着剤
の流出を制限する請求項３又は４記載のインクジェット
ヘッドの製造方法。5. A method for manufacturing an ink jet head according to claim 3, wherein a concave portion for preventing intrusion of the temporary adhesive is provided in an outer peripheral portion of the temporary adhesive application region, so as to restrict the outflow of the temporary adhesive during the temporary bonding. Method.
作製したインクジェットヘッドを使用したことを特徴と
するインクジェット記録装置。6. An ink jet recording apparatus using an ink jet head manufactured by the method according to claim 3.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000163868A JP2001341305A (en) | 2000-06-01 | 2000-06-01 | Ink jet head and method of manufacture and ink jet recorder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001341305A true JP2001341305A (en) | 2001-12-11 |
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ID=18667563
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000163868A Pending JP2001341305A (en) | 2000-06-01 | 2000-06-01 | Ink jet head and method of manufacture and ink jet recorder |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001341305A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006056084A (en) * | 2004-08-19 | 2006-03-02 | Ricoh Co Ltd | Method and apparatus for assembling microcomponent, and method and apparatus for assembling inkjet head |
| JP2009172778A (en) * | 2008-01-22 | 2009-08-06 | Ricoh Co Ltd | Liquid droplet ejection head, liquid droplet ejector and recorder |
-
2000
- 2000-06-01 JP JP2000163868A patent/JP2001341305A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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