JP3236542B2 - インクジェットプリントヘッド用アクチュエータの熱処理方法およびインクジェットプリントヘッドの製造方法 - Google Patents
インクジェットプリントヘッド用アクチュエータの熱処理方法およびインクジェットプリントヘッドの製造方法Info
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Description
プリントヘッド用アクチュエータの熱処理方法およびイ
ンクジェットプリントヘッドの製造方法に関する。
1、図2に示すように、アクチュエータ20の複数個が
一体となった圧電/電歪膜型チップ10と、その複数の
アクチュエータ20のそれぞれに対応する複数個のノズ
ル孔12の開いたインクノズル部材11とが接合一体化
されて形成されたものであり、アクチュエータ20内に
形成された加圧室30に供給されたインクがインクノズ
ル部材11に設けられたノズル孔12を通じて噴出され
るようになっている。
孔12が設けられた薄肉平板状のノズルプレート13
と、複数のオリフィス孔14が設けられた同じく薄肉平
板状のオリフィスプレート15が、流路プレート16を
挟んで積層され、接着剤などで一体的に接合された構造
となっている。インクノズル部材11の内部には、ノズ
ル孔12にインクを導くインク噴出用流路17と、オリ
フィス孔14にインクを導くインク供給用流路18が形
成されている。なお、これらのインクノズル部材11は
通常金属やプラスチックにより構成される。
体21と、該セラミックス基体21に一体的に形成され
た圧電/電歪作動部22とから構成される。セラミック
ス基体21は、それぞれ薄肉平板状の閉塞プレート23
と接続プレート24が、スペーサプレート25を挟んで
重ね合わされ、一体的に構成され、インクポンプ部29
を形成している。なお、これらの閉塞プレート23、接
続プレート24及びスペーサプレート25は、それぞれ
セラミックグリーンシートにて積層形成し一体焼成して
インクポンプ部を構成する。ここで、接続プレート24
には、インクノズル部材11のオリフィスプレート15
に形成されたオリフィス孔14に対応する位置に第一連
通開口部26および第二連通開口部27がそれぞれ形成
されている。
複数形成されており、これらの各窓部28に対して、接
続プレート24に設けられた第一連通開口部26および
第二連通開口部27が開口されるように、スペーサプレ
ート25と接続プレート24が重ね合わされている。ま
た、スペーサプレート25の接続プレート24が重ね合
わされた側とは反対側の面には、閉塞プレート23が重
ね合わされており、この閉塞プレート23により窓部2
8の開口が覆蓋されている。このようにして、セラミッ
クス基体21の内部には、加圧室30が形成されてい
る。
塞プレート23の外面上において、各加圧室30に対応
する部位にそれぞれ圧電/電歪作動部22が設けられて
いる。ここで、圧電/電歪作動部22は、下部電極3
1、圧電/電歪層32および上部電極33から成ってい
る。
ヘッドは、セラミックス体から構成されるアクチュエー
タと、インクノズル部材とから構成されており、通常、
アクチュエータとインクノズル部材とは接着剤で接合さ
れている。
ように、アクチュエータとインクノズル部材とを接着剤
で接合してインクジェットプリントヘッドを製造した場
合、使用時において、しばしばアクチュエータとインク
ノズル部材とがインクの作用により剥離するという事態
が発生してきた。本発明者は、この事態の究明を試みた
結果、この原因が、アクチュエータに残存するきわめて
微量の粘着剤であることを突き止めた。
すように、複数個のアクチュエータ20を集積した圧電
/電歪膜型チップ10として作製された後、ダイシング
フィルムなどの保持用の粘着性フィルムに貼着して、ア
クチュエータ20が所望の性能を発揮するか等につい
て、必要により所定の検査に付される。そして、検査の
後、必要により所定の形状に切断されたアクチュエータ
から粘着性フィルムをはがし、次いで、アクチュエータ
はインクノズル部材と接着剤を介して接合されるのであ
るが、アクチュエータから粘着性フィルムをはがす際
に、アクチュエータに粘着性フィルムの粘着剤が極く微
量残っており、これが原因となって、アクチュエータと
インクノズル部材との間の接着剤の接着効果を損なわせ
ていることが判明した。
アクチュエータに残存する微量の粘着剤を除去するた
め、種々検討した結果、所定温度で熱処理することが粘
着剤除去に効果的であり、インクの作用によるアクチュ
エータとインクノズル部材の剥離に対して効果的である
ことを見出し、本発明に到達した。即ち、本発明によれ
ば、複数の窓部が形成されたスペーサプレートと、該ス
ペーサプレートの一方の側に重ね合わされて前記窓部を
覆蓋する閉塞プレートと、該スペーサプレートの他方の
側に重ね合わされて前記窓部を覆蓋する接続プレートと
を、それぞれセラミックグリーンシートにて積層形成
し、一体焼成してインクポンプ部を構成するとともに、
前記閉塞プレートの外面上に電極および圧電/電歪層か
らなる圧電/電歪作動部を構成してなるアクチュエータ
を作製した後、該アクチュエータを保持用の粘着性フィ
ルムに貼着して所定の検査もしくは所定の形状への切断
に付した後、該アクチュエータから保持用の粘着性フィ
ルムをはがし、次いで、該アクチュエータを大気中にて
熱処理することを特徴とするインクジェットプリントヘ
ッド用アクチュエータの熱処理方法、が提供される。本
発明では、アクチュエータの熱処理は、熱天秤(TG)
による分析において、重量減少が止まり、即ち、粘着剤
の分解、燃焼が終了する温度以上で行われることが好ま
しい。また、本発明において、アクチュエータの熱処理
は、後述の表1に示す結果からわかるように、上記温度
(TG分析において重量減少が止まる温度)以上の温度
に、大気中10分を超える時間保持することにより行わ
れることが好ましい。10分を超える時間保持すること
により、粘着剤が燃焼した後の残留カーボンが完全に除
去されること、アクチュエータ表面の吸着水分が飛散す
ること等により、接着が安定する。さらに好ましくは、
アクチュエータの熱処理は、30分を超える時間保持す
ることが望ましい。ただし、これらの保持時間の内容は
熱処理温度が上記温度(TG分析において重量減少が止
まる温度)付近での好ましい保持時間であり、上記温度
(TG分析において重量減少が止まる温度)より相当高
い温度で熱処理する場合は、その効果が大きくなるの
で、保持時間は短くても同等の効果が期待できる。
成されたスペーサプレートと、該スペーサプレートの一
方の側に重ね合わされて前記窓部を覆蓋する閉塞プレー
トと、該スペーサプレートの他方の側に重ね合わされて
前記窓部を覆蓋する接続プレートとを、それぞれセラミ
ックグリーンシートにて積層形成し、一体焼成してイン
クポンプ部を構成するとともに、前記閉塞プレートの外
面上に電極および圧電/電歪層からなる圧電/電歪作動
部を構成してなるアクチュエータを作製した後、該アク
チュエータを保持用の粘着性フィルムに貼着して、所定
の検査もしくは所定の形状への切断に付した後、該アク
チュエータから保持用の粘着性フィルムをはがし、次い
で、該アクチュエータを大気中にて熱処理した後、該ア
クチュエータに対し、複数のノズル孔が設けられたイン
クノズル部材を重ね合わせて接合することを特徴とする
インクジェットプリントヘッドの製造方法、が提供され
る。
ンクノズル部材との間に接着剤を介在させて接合させる
ことが好ましく、その場合、接着剤としては、熱可塑性
樹脂系接着剤を用いることが好ましい。また、アクチュ
エータの接合面が、0.05〜0.25μmの表面粗さ
Raを有することが、接着強度が向上し、さらには、図
4に示すように、接着剤1とアクチュエータ面2との間
の界面距離Aが増加することから、インクに対する抵抗
力である耐液性が向上する上で、好ましい。
インクノズル部材とを接着剤によって接合させる前に、
アクチュエータを熱処理することを特徴とする。すなわ
ち、スペーサプレートを間に挟んで閉塞プレートと接続
プレートとを、それぞれセラミックグリーンシートにて
積層形成し、一体焼成してインクポンプ部を構成し、か
つ閉塞プレートの外面上に電極および圧電/電歪層から
なる圧電/電歪作動部を構成するアクチュエータを作製
する。次いで、このアクチュエータを保持用の粘着性フ
ィルムに貼着して、所定の検査、および/または、所定
の外形形状への切断に付した後、アクチュエータから保
持用の粘着性フィルムをはがす。この際、アクチュエー
タの粘着性フィルムの貼着面には、粘着性フィルムをは
がした後でもわずかに粘着性フィルムの粘着剤が残存し
ている。そこで、本発明では、粘着性フィルムをはがし
た後のアクチュエータを熱処理するのである。
タに残存する粘着剤を燃焼除去、あるいは飛散させる方
法であれば、いずれの方法でも採用することができる
が、本発明では、大気中において、アクチュエータを所
定温度以上の雰囲気下に所定時間以上、望ましくは30
分を超える時間保持することにより、簡便にかつ確実に
粘着剤を除去できる。本発明者の実験によれば、TG分
析により粘着剤の重量減少が止まる温度が500℃の場
合、大気中、500℃以上の温度で熱処理することによ
り、粘着剤を燃焼除去または飛散させることができ、そ
の後のアクチュエータとインクノズル部材とを熱可塑性
樹脂系接着剤により接合した場合に、剥離などの問題が
発生しないことを確認した。図3は、実際に使用した粘
着剤のTG分析データであり、粘着剤の重量減少が止ま
る温度が500℃であった例を示すグラフである。
クノズル部材とを接合させるために用いる接着剤として
は、特に制限はないが、セラミック製のアクチュエータ
に対するインクノズル部材の材質によって、用いる接着
剤の種類は相違する。インクノズル部材としては、SU
Sなどの金属製やプラスチック製のものが使用できる
が、接着剤としては、ポリエステル系、ポリアミド系、
ナイロン系、エチレン−酢酸−ビニル系、ポリオレフィ
ン系、ウレタン系、ポリエチレン系などの熱可塑性樹脂
系接着剤により接合することが望ましい。また、インク
ノズル部材がセラミック製の場合には、アクチュエータ
の構成材料と同材質のセラミック製接着剤を用いること
が好ましい。
りも多少粗いことが接着強度の点から望ましい。具体的
には、アクチュエータの接合面は、0.05〜0.25
μm、より望ましくは0.07〜0.25μmの表面粗
さRaを有すると、接着強度が向上し、さらには接着剤
とアクチュエータ面との間の界面距離が増加して、イン
クに対する抵抗力である耐液性が向上するため、好まし
い。なお、アクチュエータの接合面が上記範囲を超えて
粗すぎると、接合界面への気泡の巻き込み等により、逆
に接着強度が低下するため、0.25μmを超えないこ
とが望ましい。
的に説明する。 (実施例1)図1に示す構成を有するインクジェットプ
リントヘッドを製造するべく、アクチュエータ20を複
数個集積した図2の圧電/電歪膜型チップ10を作製し
た。次いで、この圧電/電歪膜型チップを粘着剤として
アクリル樹脂とウレタン樹脂を使用したダイシングフィ
ルム(粘着性フィルム)に貼着した後、圧電/電歪膜型
チップ(アクチュエータ)からダイシングフィルムをは
がし、熱処理を施した。熱処理条件は、表1に示す通り
とした。なお、表1中、ベルトとはベルト炉、バッチと
はバッチ炉により、熱処理したことを示す。
アクチュエータを切り出し、インクノズル部材を熱可塑
性樹脂系接着剤(軟化点;100℃)を介して重ね合わ
せ接合した。得られたインクジェットプリントヘッドに
ついて、耐液試験を行った。耐液試験は、所定温度のイ
ンク液中にインクジェットプリントヘッドを所定時間浸
漬して、インク漏れを検査することにより、良否を判定
した。結果を表1に示す。
気中500℃以上の温度で30分を超える時間熱処理す
ることにより、ダイシングフィルムの貼着に起因する粘
着剤は完全に除去され、接着剤の接着効果が発揮されて
いることが確認された。
の表面粗さRaを表2のように変えた圧電/電歪膜型チ
ップ(アクチュエータ)を用いて、実施例1と同様にし
て、大気中550℃で1時間熱処理を施した後、インク
ノズル部材を接合し、インクジェットプリントヘッドを
得た。これらについて、実施例1と同様に耐液試験を行
った。結果を表2に示す。なお、表面粗さRaは、ラン
クテーラーボブソン社のForm Talysurf-120で測定し
た。
0.05〜0.25μmの表面粗さRaを有すると、イ
ンクに対する耐液性が向上したことがわかる。一方、表
面粗さRaが0.05μm未満の場合、耐液性が若干落
ちることがわかる。
ば、圧電/電歪膜型チップ(アクチュエータ)につい
て、保持用の粘着性フィルムをはがし、インクノズル部
材と接合する前に、熱処理を施すため、強固な接合が得
られ、耐液性も向上するという利点を有する。従って、
本発明によって得られるインクジェットプリントヘッド
は耐久性に優れたものである。
図である。
すグラフである。
を示す説明図である。
材、12…ノズル孔、13…ノズルプレート、14…オ
リフィス孔、15…オリフィスプレート、16…流路プ
レート、17…インク噴出用流路、18…インク供給用
流路、20…アクチュエータ、21…セラミックス基
体、22…圧電/電歪作動部、23…閉塞プレート、2
4…接続プレート、25…スペーサプレート、28…窓
部、29…インクポンプ部、30…加圧室、31…下部
電極、32…圧電/電歪層、33…上部電極。
Claims (7)
- 【請求項1】 複数の窓部が形成されたスペーサプレー
トと、該スペーサプレートの一方の側に重ね合わされて
前記窓部を覆蓋する閉塞プレートと、該スペーサプレー
トの他方の側に重ね合わされて前記窓部を覆蓋する接続
プレートとを、それぞれセラミックグリーンシートにて
積層形成し、一体焼成してインクポンプ部を構成すると
ともに、前記閉塞プレートの外面上に電極および圧電/
電歪層からなる圧電/電歪作動部を構成してなるアクチ
ュエータを作製した後、 該アクチュエータを保持用の粘着性フィルムに貼着し
て、所定の検査もしくは所定の形状への切断に付した
後、 該アクチュエータから保持用の粘着性フィルムをはが
し、 次いで、該アクチュエータを大気中にて熱処理すること
を特徴とするインクジェットプリントヘッド用アクチュ
エータの熱処理方法。 - 【請求項2】 アクチュエータの熱処理が、熱天秤(T
G)による分析において重量減少が止まる温度以上で行
われる請求項1記載のアクチュエータの熱処理方法。 - 【請求項3】 アクチュエータの熱処理が、熱天秤(T
G)による分析において重量減少が止まる温度以上で、
大気中、10分を超える時間保持することにより行われ
る請求項1記載のアクチュエータの熱処理方法。 - 【請求項4】 複数の窓部が形成されたスペーサプレー
トと、該スペーサプレートの一方の側に重ね合わされて
前記窓部を覆蓋する閉塞プレートと、該スペーサプレー
トの他方の側に重ね合わされて前記窓部を覆蓋する接続
プレートとを、それぞれセラミックグリーンシートにて
積層形成し、一体焼成してインクポンプ部を構成すると
ともに、前記閉塞プレートの外面上に電極および圧電/
電歪層からなる圧電/電歪作動部を構成してなるアクチ
ュエータを作製した後、 該アクチュエータを保持用の粘着性フィルムに貼着し
て、所定の検査もしくは所定の形状への切断に付した
後、 該アクチュエータから保持用の粘着性フィルムをはが
し、 次いで、該アクチュエータを大気中にて熱処理した後、 該アクチュエータに対し、複数のノズル孔が設けられた
インクノズル部材を重ね合わせて接合することを特徴と
するインクジェットプリントヘッドの製造方法。 - 【請求項5】 アクチュエータとインクノズル部材との
間に、熱可塑性樹脂系接着剤を介して接合する請求項4
記載のインクジェットプリントヘッドの製造方法。 - 【請求項6】 アクチュエータの熱処理が、熱天秤(T
G)による分析において重量減少が止まる温度以上で、
大気中、10分を超える時間保持することにより行われ
る請求項4記載のインクジェットプリントヘッドの製造
方法。 - 【請求項7】 アクチュエータの接合面が、0.05〜
0.25μmの表面粗さRaを有する請求項4〜6のい
ずれか1項に記載のインクジェットプリントヘッドの製
造方法。
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