JPH09141879A - インクジェットプリンタヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクジェットプリンタヘッドの製造工程に
おける基板と天板とを接着するときに、接着剤が毛細管
現象により基板に形成した溝内に入り込むことを防止す
る。 【解決手段】 基板２に形成した溝８の密度が４本／ｍ
ｍ以上の高密度のインクジェットプリンタヘッド１を製
造するとき、粘度が２０００ｃｐｓ以上の高粘度の接着
剤１７を転写部材１６に薄く均一に塗布し、この転写部
材１６における接着剤１７を塗布した面を基板２の接着
面又は天板の接着面に当接させてその接着剤１７を接着
面に転写し、転写した接着剤１７を介して基板２と天板
とを接合させて接着する。接着剤１７を介して基板２と
天板とを接合させたとき、接着剤１７が高粘度であるた
め、毛細管現象による溝８内への接着剤１７の入り込み
が起こらない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オンデマンド方式
のインクジェットプリンタヘッドの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、インク供給部に接続して並設した
多数の圧力室の先端にインク吐出口を有するノズル板を
固定し、印字指令に応じて圧力室内のインク圧を選択的
に高めてインク吐出口からインク滴として吐出させるよ
うにしたオンデマンド方式のインクジェットプリンタヘ
ッドが知られている。

【０００３】このようなインクジェットプリンタヘッド
の製造方法としては、少なくとも一部を圧電部材で形成
した基板に多数の溝を溝加工し、この基板に天板を接着
剤で接着する方法が知られている。しかし、溝が非常に
微細であるため、基板と天板とを接着する接着剤が溝内
に入り込んで溝を目詰まりさせ、インク滴の吐出性能を
低下させるという欠点がある。

【０００４】このような欠点を解決したインクジェット
プリンタヘッドの製造方法としては、特公昭６０−５２
９５１号公報に開示されたように、低粘度接着剤を平面
板上にゴムローラで均一に展延させ、溝を形成した基板
を平面板上に展延させた接着剤に押し付けてその接着剤
を基板に転写し、転写した接着剤を介して基板と天板と
を接合させて接着したものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】特公昭６０−５２９５
１号公報に記載された製造方法では、平面板上にゴムロ
ーラで接着剤を薄く均一に展延させるために低粘度の接
着剤を用いている。このため、基板と天板とを接合した
ときに、接着剤が毛細管現象により溝内に入り込み、溝
を目詰まりさせるという欠点がある。特に、溝の密度が
４本／ｍｍ以上である高解像度のインクジェットプリン
タヘッドを製造する場合には、接着剤による溝の目詰ま
りが発生しやすい。

【０００６】そこで請求項１記載の発明は、基板と天板
とを接着剤で接着するときに、基板に形成した溝内に接
着剤が毛細管現象で入り込んで目詰まりすることを防止
できるインクジェットプリンタヘッドの製造方法を提供
する。

【０００７】請求項２記載の発明は、基板及び天板とノ
ズル板とを接着剤で接着するときに、基板に形成した溝
内に接着剤が毛細管現象で入り込んで目詰まりすること
を防止できるインクジェットプリンタヘッドの製造方法
を提供する。

【０００８】請求項３記載の発明は、転写部材への接着
剤の塗布及び転写部材から基板等の接着面への接着剤の
転写を良好に行なえるインクジェットプリンタヘッドの
製造方法を提供する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
板厚方向に分極させた少なくとも１枚の圧電部材を含む
基板と、この基板に交互に形成した少なくとも一部が前
記圧電部材からなる多数の側壁とこれらの側壁間に位置
する４本／ｍｍ以上の溝と、前記側壁に設けた電極と、
前記溝の上部を覆う天板と前記溝の正面部を覆うノズル
板とを前記基板に接着して形成した多数の圧力室とを有
するインクジェットプリンタヘッドの製造方法におい
て、粘度が２０００ｃｐｓ以上の高粘度の接着剤を転写
部材に薄く均一に塗布し、この転写部材における接着剤
を塗布した面を前記基板と前記天板とを接着するそれぞ
れの接着面のいずれか一方に当接させてこの接着剤を接
着面に転写し、転写した接着剤を介して前記基板と前記
天板とを接合させて接着したので、接着剤が２０００ｃ
ｐｓ以上の高粘度であるため、この接着剤を介して基板
と天板とを接合させたときに接着剤が毛細管現象で溝内
に入り込むことを防止できる。

【００１０】請求項２記載の発明は、板厚方向に分極さ
せた少なくとも１枚の圧電部材を含む基板と、この基板
に交互に形成した少なくとも一部が前記圧電部材からな
る多数の側壁とこれらの側壁間に位置する４本／ｍｍ以
上の溝と、前記側壁に設けた電極と、前記溝の上部を覆
う天板と前記溝の正面部を覆うノズル板とを前記基板に
接着して形成した多数の圧力室とを有するインクジェッ
トプリンタヘッドの製造方法において、粘度が２０００
ｃｐｓ以上の高粘度の接着剤を転写部材に薄く均一に塗
布し、この転写部材における接着剤を塗布した面を前記
基板と前記天板とを接着した部材における前記ノズル板
との接着面に当接させてこの接着剤を接着面に転写し、
転写した接着剤を介して前記基板及び前記天板と前記ノ
ズル板とを接合させて接着したので、接着剤が２０００
ｃｐｓ以上の高粘度であるため、この接着剤を介して基
板及び天板とノズル板とを接合させたときに接着剤が毛
細管現象で溝内に入り込むということを防止できる。

【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の発明において、転写部材をオレフィン系樹脂部材と
したので、この転写部材への接着剤の塗布を薄く均一に
行なえるとともに基板や天板の接着面への接着剤の転写
を良好に行なえる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態を図１
ないし図５に基づいて説明する。インクジェットプリン
タヘッド１は図１に示すように、基板２に対して天板３
とノズル板４とを接着することにより形成している。

【００１３】前記基板２は、底板５と２枚の圧電部材
６，７とを接着して三層構造に形成する。前記底板５
は、剛性が高く熱変形の少ないセラミックスやガラスを
材料として形成し、その板厚寸法を０．５〜５ｍｍとす
る。前記圧電部材６，７は、板厚方向に分極したものを
その分極方向が逆向きとなるように接着する。

【００１４】前記基板２に対して溝加工を施すことによ
り、圧電部材７の上面から圧電部材６の内部に達する互
いに平行な多数の溝８とこれらの溝８を隔てる多数の側
壁９とを交互に形成する。この溝加工は、ＩＣウエハの
切断等に用いるダイシングソーのダイヤモンドホイール
等を用いて行ない、これらの溝８を、基板２の前面側に
おいて開口し、奥側を閉塞した形状に形成する。溝８の
寸法はインクジェットプリンタヘッドの仕様により決定
するが、例えば、深さ寸法を０．２〜１ｍｍ、幅寸法を
２０〜２００μｍ、長さ寸法を５〜５０ｍｍに形成す
る。

【００１５】つぎに、前記溝８と前記側壁９とを形成し
た前記基板２に対して無電解メッキ処理を施すことによ
り、側壁９の側面に電極１０を形成し、及び、前記圧電
部材７の上面にこれらの電極１０と連続する配線パター
ン１１を形成する。さらに、この基板２を用いてインク
ジェットプリンタヘッド１を完成させたときに、電極１
０がインクと接触することを防止するために、電極１０
の上に絶縁膜１２を被覆する。

【００１６】このようにして溝８や側壁９、及び、電極
１０や絶縁膜１２を形成した基板２に対し、溝８の上部
を覆うように前記天板３を接着し、及び、溝８の正面部
を覆うように前記ノズル板４を接着し、各溝８をこれら
の天板３とノズル板４とで囲むことにより多数の圧力室
１３を形成する。前記ノズル板４には、各圧力室１３に
連通する多数のインク吐出口１４を形成し、前記天板３
の下面には、各圧力室１３に連通するとともにこれらの
圧力室１３にインクを供給するためのインク供給管（図
示せず）を接続するインク供給路１５を形成する。

【００１７】ここで、前記基板２と前記天板３との接着
工程を図２に基づいて説明する。転写部材である可撓性
を有するＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィル
ム１６の一方の面に接着剤１７を薄く均一に塗布する。
接着剤１７としては、高粘度の接着剤、例えば、粘度が
約８００００ｃｐｓである住友スリーエム社製の二液性
常温硬化型のＤＰ−４６０（商品名）を使用し、この高
粘度の接着剤１７に溶剤として同重量のトルエンを混合
して希釈化し、粘度が数十〜百数十ｃｐｓの混合液とす
る。この混合液をＰＥＴフィルム１６上にスピンコー
ト、ロールコート、ディップ等のコーティング法で塗布
し、塗布後にしばらく乾燥させてトルエンを揮発させ、
ＰＥＴフィルム１６上に高粘度に戻した接着剤を残留さ
せる。スピンコートの場合には、回転数を１０００〜５
０００ｒｐｍとすることにより、接着剤１７を１〜２０
μｍの厚さに塗布することができる。

【００１８】ＰＥＴフィルム１６に接着剤１７を塗布し
た後、このＰＥＴフィルム１６における接着剤１７を塗
布した面を基板２における天板３との接着面に当接さ
せ、ＰＥＴフィルム１６の上から弾性材ローラ１８を押
し当てて１〜数回転動させ、接着剤１７を基板２の接着
面に転写する。

【００１９】このようにして接着剤１７を転写した基板
２の接着面に天板３を接合し、加圧した状態で一定時間
保持して接着剤１７を硬化させることにより基板２と天
板３とを接着する。接着剤１７として常温硬化型のＤＰ
−４６０を使用した場合にはそのまま放置してもよい
が、６５℃のオーブン内に入れて２時間以上放置すれば
完全に硬化させることができる。

【００２０】ここで、基板２と天板３とを接着する際
に、溝８が接着剤１７で塞がれないようにすることが必
要であり、使用する接着剤１７を選定するために行なっ
た実験結果を表１〜表３に基づいて説明する。この実験
では、溝８の密度を４本／ｍｍ、８本／ｍｍ、１２本／
ｍｍとした３種類の基板２を製作し、溝８の幅と側壁９
の幅との寸法比を１：１とし、溝８の深さ寸法を幅寸法
の３倍とした。基板２の接着面への接着剤１７の転写
は、接着剤１７を塗布したＰＥＴフィルム１６を基板２
の接着面に当接させ、その上から弾性材ローラ１８を押
し当てて転動させることにより行なった。ＰＥＴフィル
ム１６上に塗布した接着剤１７の厚さを、５μｍ，１０
μｍ，１５μｍの３種類とした。基板２の接着面に接着
剤１７を転写した後、ガラス製の天板３を接合させて接
着し、接着剤１７の硬化後に接着剤１７による溝８の詰
まり具合を観察した。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【表２】

【００２３】

【表３】

【００２４】各表中の評価基準は、以下のことを意味す
る。 ○：接着剤による目詰まりが溝断面積の１０％未満で良
好であり、図５（ａ）に示した状態である。 △：接着剤による目詰まりが溝断面積の１０％以上３０
％未満で使用は可能であり、図５（ｂ）に示した状態で
ある。 ×：接着剤による目詰まりが溝断面積の３０％以上で使
用不可能であり、図５（ｃ）に示した状態である。 △＊，×＊：目詰まりが接着剤の量が多いために生じた
ものであり、接着剤が毛細管現象で溝内に入り込んだ生
じたものではなく、図５（ｄ）に示した状態である。

【００２５】以上の実験結果によれば、接着剤１７の粘
度を２０００ｃｐｓ以上にすれば、溝８内への毛細管現
象による接着剤１７の入り込みを防止できることが判明
した。例外として、粘度が２０００ｃｐｓの一液性エポ
キシ樹脂の結果が悪かったが、これは、熱硬化時に粘度
が下がり、最低粘度が約１０００ｃｐｓとなるためであ
る。同様に、他の一液性エポキシ樹脂も熱硬化時には粘
度が下がるが、最低粘度が２０００ｃｐｓ以上であった
ために良好な結果が得られた。

【００２６】このような実験結果から、上述したＤＰ−
４６０は使用する接着剤１７として適しているが、二液
型であるために短時間で接着作業を行なわなければなら
ないという制限があり、また、油性インクを用いた場合
には耐溶剤性が劣る。そこで、接着作業時間の制約を受
けず、耐溶剤性に優れた接着剤１７としては、一液加熱
硬化型の接着剤、例えば、粘度が２５０００ｃｐｓであ
る田岡化学工業製のＡＨ３０４１Ｗ（商品名）を使用で
きる。このＡＨ３０４１Ｗを使用する場合には、重量比
３０％のトルエンで混合することにより粘度を数十〜数
百ｃｐｓとしてＰＥＴフィルム１６に塗布し、乾燥させ
てトルエンを揮発させた後に基板２の接着面に転写す
る。

【００２７】基板２と天板３とを接着した後は、これら
の基板２と天板３とをダイシングソーのダイヤモンドホ
イール等で切断することによりノズル板４を接着する接
着面を形成する。ノズル板４は、電鋳法、エッチング
法、レーザ加工法等により形成することができ、導電体
で形成した場合には電極１０に対する絶縁膜を成膜す
る。インク吐出口１４は、口径を２０〜１００μｍと
し、その形状を流体抵抗を考慮して図４に示すように先
端部に向かうにつれて次第に縮径するテーパ状に形成す
る。

【００２８】基板２及び天板３を切断して形成した接着
面へのノズル板４の接着は、上述したように接着剤１７
を塗布したＰＥＴフィルム１６を用いて接着面へ接着剤
１７を転写し、この接着剤１７を介して基板２及び天板
３とノズル板４とを接合させて接着する。なお、この接
着面には反りが生じていないため、ＰＥＴフィルム１６
に代えて硬質の平面板に接着剤１７を塗布し、この平面
板に接着面を押し当てて接着剤１７を転写してもよい。

【００２９】このノズル板４の接着に際しても、上記表
１〜表３に示した実験と同じ条件で実験を行なったとこ
ろ、粘度が２０００ｃｐｓ以上の高粘度の接着剤１７を
使用すれば、基板２及び天板３に対してノズル板４を接
合させたとき、溝８内への毛細管現象による接着剤の入
り込みを防止できることが判明した。

【００３０】このような構成において、このインクジェ
ットプリンタヘッド１では、圧力室１３内にインクを供
給した状態で配線パターン１１を介して電極１０へ電圧
を印加すると、図３に示すように、圧電部材６，７で形
成した側壁９が圧力室１３の容積を大きくする方向へシ
ェアモード変形し、やがて、側壁９が急激に初期位置に
復帰する。そして、側壁９が急激に初期位置に復帰した
際に、圧力室１３内のインクを加圧することによりその
インクの一部がインク吐出口１４からインク滴として吐
出する。このインク滴の吐出時には、クロストークを防
止するため、偶数番目の圧力室１３と奇数番目の圧力室
１３とを交互に加圧する。インク吐出口１４は図４に示
すように、先端部に向かうにつれて次第に縮径するテー
パ状に形成してあるため、インク滴をインク吐出口１４
から効率良く吐出させることができる。

【００３１】ここで、基板２は底板５と２枚の圧電部材
６，７とを積層させて接着することにより形成している
ため、各部材５，６，７の材質の違いや厚さの違いが原
因となる反りを生じ、この反りは、基板２のサイズを大
きくすることに伴って大きくなる。このような反りが生
じている基板２の接着面に接着剤１７を転写するため
に、接着剤１７を塗布したＰＥＴフィルム１６を接着面
に当接させ、その上から弾性材ローラ１８を押し当てて
１〜数回転動させるという方法をとるため、接着剤１７
を塗布したＰＥＴフィルム１６が基板２の反りに応じて
撓み、基板２の接着面に対する接着剤１７の転写を転写
ムラを生じることなく行なえる。特に、ＰＥＴフィルム
１６の上から弾性材ローラ１８を押し当てて転動させる
ことにより、基板２が大型になるとともに反りが大きく
なった場合でも接着剤１７の転写を良好に行なえる。こ
のようにして基板２の接着面への接着剤１７の転写を転
写ムラを生ずることなく均一に行なえるため、基板２と
天板３との接着を確実に行なえる。

【００３２】基板２と天板３との接着、及び、これらの
基板２と天板３とに対するノズル板４の接着において
は、粘度が２０００ｃｐｓ以上である高粘度の接着剤１
７を用いるため、接着する部材を接着剤１７を介して接
合させたときに、その接着剤１７が溝８内に毛細管現象
で入り込むということが起こらず、入り込んだ接着剤１
７によって溝８が目詰まりすることを防止できる。

【００３３】接着剤１７を基板２等の接着面に転写する
にあたり、ＰＥＴフィルム１６を用いたのは以下の理由
による。転写効率だけを考慮すれば、接着剤１７が付着
しにくいフッ素樹脂等のほうがよいが、例えば、テフロ
ンフィルムに接着剤１７を塗布しようとすると、接着剤
１７が玉状になって均一に塗布することができない。一
方、塗布厚の均一性だけを考慮すれば、親接着剤性のあ
る材料、例えば、ポリイミドフィルムを用いればよい
が、その場合には基板２の接着面への転写効率が悪くな
り、転写ムラの原因になる。そこで、ＰＥＴやＰＰ（ポ
リプロピレン）やＰＥ（ポリエチレン）等のオレフィン
系樹脂フィルムを用いることにより、塗布厚の均一性と
転写効率とがともに良好になる。

【００３４】なお、本実施の形態では、高粘度の接着剤
１７をＰＥＴフィルム１６に塗布するためにトルエン等
の溶剤で希釈した場合を例に挙げて説明したが、希釈せ
ずにスクリーン印刷法で印刷してもよい。このスクリー
ン印刷法を用いれば、１０〜３０μｍの厚さに塗布する
ことができる。

【００３５】また、本実施の形態では、基板２における
天板３との接着面に接着剤１７を転写するためにＰＥＴ
フィルム１６と弾性材ローラ１８とを使用した場合を例
に挙げて説明したが、反りが問題とならならい場合であ
れば、ＰＥＴフィルム１６に代えて硬質の平面板に接着
剤１７を塗布し、この平面板を接着面に押し当てて接着
剤１７を転写してもよい。

【００３６】また、本実施の形態では、基板２における
天板３との接着面に接着剤１７を転写する場合を例に挙
げて説明したが、天板３における基板２との接着面に接
着剤１７を転写し、この接着剤１７を介して基板２と天
板３とを接着してもよい。

【００３７】つぎに、本発明の第二の実施の形態を図６
に基づいて説明する。前述した実施の形態と同一部分は
同一符号を付けて異なる部分について説明する。本実施
の形態のインクジェットプリンタヘッド１ａは、２枚の
圧電部材６ａ，７ａを積層して接着することにより基板
２ａを形成したものである。このようにすれば、基板２
ａを同一材料の部材のみを接着して形成するため、基板
２ａの反りを低減させることができる。

【００３８】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、基板と天
板とを接着剤で接着するときに、基板に形成した溝内に
接着剤が毛細管現象で入り込んで目詰まりすることを防
止できる。

【００３９】請求項２記載の発明によれば、基板及び天
板とノズル板とを接着剤で接着するときに、基板に形成
した溝内に接着剤が毛細管現象で入り込んで目詰まりす
ることを防止できる。

【００４０】請求項３記載の発明によれば、転写部材へ
の接着剤の塗布及び転写部材から基板等の接着面への接
着剤の転写を良好に行なえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態のインクジェットプ
リンタヘッドを一部を破断して示す斜視図である。

【図２】基板の接着面への接着剤の転写工程を示す正面
図である。

【図３】圧電部材のシェアモード変形状態を示す縦断正
面図である。

【図４】インク吐出口の形状を示す縦断側面図である。

【図５】接着剤の種類による溝の目詰まり状態を示す説
明図である。

【図６】本発明の第二の実施の形態のインクジェットプ
リンタヘッドを示す縦断正面図である。

【符号の説明】

１，１ａ インクジェットプリンタヘッド ２，２ａ 基板 ６，７，６ａ，７ａ 圧電部材 ８ 溝 ９ 側壁 １０ 電極 １３ 圧力室 １６ 転写部材 １７ 接着剤

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板厚方向に分極させた少なくとも１枚の
   圧電部材を含む基板と、この基板に交互に形成した少な
   くとも一部が前記圧電部材からなる多数の側壁とこれら
   の側壁間に位置する４本／ｍｍ以上の溝と、前記側壁に
   設けた電極と、前記溝の上部を覆う天板と前記溝の正面
   部を覆うノズル板とを前記基板に接着して形成した多数
   の圧力室とを有するインクジェットプリンタヘッドの製
   造方法において、粘度が２０００ｃｐｓ以上の高粘度の
   接着剤を転写部材に薄く均一に塗布し、この転写部材に
   おける接着剤を塗布した面を前記基板と前記天板とを接
   着するそれぞれの接着面のいずれか一方に当接させてこ
   の接着剤を接着面に転写し、転写した接着剤を介して前
   記基板と前記天板とを接合させて接着したことを特徴と
   するインクジェットプリンタヘッドの製造方法。
2. 【請求項２】 板厚方向に分極させた少なくとも１枚の
   圧電部材を含む基板と、この基板に交互に形成した少な
   くとも一部が前記圧電部材からなる多数の側壁とこれら
   の側壁間に位置する４本／ｍｍ以上の溝と、前記側壁に
   設けた電極と、前記溝の上部を覆う天板と前記溝の正面
   部を覆うノズル板とを前記基板に接着して形成した多数
   の圧力室とを有するインクジェットプリンタヘッドの製
   造方法において、粘度が２０００ｃｐｓ以上の高粘度の
   接着剤を転写部材に薄く均一に塗布し、この転写部材に
   おける接着剤を塗布した面を前記基板と前記天板とを接
   着した部材における前記ノズル板との接着面に当接させ
   てこの接着剤を接着面に転写し、転写した接着剤を介し
   て前記基板及び前記天板と前記ノズル板とを接合させて
   接着したことを特徴とするインクジェットプリンタヘッ
   ドの製造方法。
3. 【請求項３】 転写部材をオレフィン系樹脂部材とした
   ことを特徴とする請求項１又は２記載のインクジェット
   プリンタヘッドの製造方法。