JPH09254395A

JPH09254395A - インクジェット記録ヘッドの製造方法

Info

Publication number: JPH09254395A
Application number: JP6396696A
Authority: JP
Inventors: Aki Takigawa; 亜樹瀧川; Tomoko Endo; 知子遠藤
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1996-03-21
Filing date: 1996-03-21
Publication date: 1997-09-30

Abstract

(57)【要約】【課題】樹脂を主材料とし、インク吐出特性が安定して
優れており、量産性がよい、低コストのインクジェット
記録ヘッドを得る。【解決手段】樹脂板と補強板を複合振動板とすること
で、樹脂を主材料とする欠点を解消しようとするインク
ジェット記録ヘッドの製造方法であって、樹脂板と補強
板と圧電素子を平坦な状態で接着剤で接合する。図１の
場合は、樹脂板と補強板を接着剤で接合した（工程B4）
後、流路基板と接合し（工程Ｃ）、最後に圧電素子を搭
載している（工程Ｄ）。工程Ｃの前に、圧電素子を複合
振動板に搭載する方法も有効であり、最初に補強板に圧
電素子を搭載する方法も有効である。

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で、樹脂を主
材料とするもの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６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の溝側には、切断や洗浄などの準備工程
（工程B1）の後、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
としては、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、圧電素子が変形し、
振動板８がインク加圧室４側へ変位し、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】このようなヘッドをより低価格化するため
に、面倒な流路基板の溝加工工程を必要としない、射出
成形法による樹脂製の流路基板１が採用され、この流路
基板１に剛性の高い金属板やガラス板を振動板８として
積層一体化した構造のヘッドが作られている。しかし、
この構成のヘッドは、接合方法として静電接合や溶剤接
合のような流路への影響の少ない方法が採用できず、接
着剤接合を採用しなければならなくて、接着剤の流路へ
のたれ込みによる悪影響が問題である。

【０００６】この問題点を解消するための有力な手段と
して、振動板８に樹脂板を使用し、樹脂製の流路基板１
と振動板８としての樹脂板を溶剤接合で積層一体化する
方法が検討されてきた。しかし、振動板８が樹脂板の場
合には、その剛性が低いため、圧電素子９の変形が有効
に加圧室の容積を減少させることができず、十分なイン
ク吐出特性を得ることができない。

【０００７】そこで、振動板８としての樹脂板の剛性の
低さを補うため、図５に示すような、振動板用樹脂板
（以下では、樹脂板と略称する）81の表面に剛性の高い
材料からなる補強板82を追加する構造が考案され、図７
の製造工程で製造されている。すなわち、流路基板１と
樹脂板81が溶剤接合で積層一体化され（工程C1）、その
樹脂板81側に、補強板82が接着剤層83によって接合され
（工程C2）、最後に、補強板82上のインク加圧室に対応
する位置に圧電素子９が接着剤層10によって接合される
（工程Ｄ）。

【０００８】しかし、この製造工程によって製造された
ヘッドは、インクの吐出特性のバラツキが大きいという
欠点を有している。この欠点は、流路基板１と樹脂板81
を積層一体化した後、補強板82を接着剤層83で接合して
いるために発生したものと考えられる。すなわち、流路
基板１と樹脂板81を積層一体化した時の、積層物の反り
によって、接着剤層83の厚さにバラツキが生じることが
原因となっている。接着剤層83の剛性は非常に低いの
で、接着剤層83の厚さにバラツキがあると複合振動板全
体としての剛性にバラツキを生じ、圧電素子９の変形に
よる複合振動板の変位にバラツキを生じ、ヘッドのイン
ク吐出特性にバラツキを生ずる。

【０００９】以上では、接着剤層83の厚さのバラツキの
問題について述べたが、補強板82と圧電素子９の間の接
着剤層10の厚さにバラツキが有る場合にも、ヘッドのイ
ンク吐出特性にバラツキを生ずる。これは、圧電素子９
の変形が接着剤層10で吸収されることによって、振動板
の変位がその分だけ減少することによっている。この状
況は、補強板82を接合した前記積層物に反りが有る場合
に問題となり、しかも、それぞれの材料の熱膨張係数か
ら判断して、現実には反りは避けられない。

【００１０】補強板82と圧電素子９の間の接着剤層10の
厚さのバラツキを少なくするため、図７の製造工程で
は、圧電素子９を加圧室毎に別々に接着している。

【００１１】

【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の変形を振動板の所定の振動幅より小さくさ
せ、ヘッドのインク吐出特性を悪化させる、厚い接着剤
層と接着剤層の厚さのバラツキをなくし、接着剤層の厚
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
である。

【００１２】

【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、樹脂板81と補強板82を接着剤
層83で接合した後で、その複合振動板と流路基板１を積
層一体化する。平坦な状態で、樹脂板81と補強板82を接
着剤層83で接合するので、接着剤層83の厚さを薄くて一
定とすることは容易である。

【００１３】また、圧電素子９を複合振動板に搭載した
後で、圧電素子９を搭載した複合振動板と流路基板１を
積層一体化する。複合振動板は、樹脂板81と補強板82の
熱膨張係数が異なるため反りを生ずるが、薄いためにそ
の剛性が大きくないので、真空チャックなどで容易に平
坦な状態に変形させることができる。したがって、圧電
素子９を接着剤層10で接合する場合に、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。

【００１４】更にまた、補強板82に圧電素子９を搭載
し、次いで、圧電素子９を搭載している補強板82と樹脂
板81を接着剤層83で接合する。この場合には、平坦な状
態の補強板82に圧電素子９を接着剤層10で接合するの
で、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。圧電素子９を搭載した補強板82は、圧電素子９と
補強板82の熱膨張係数が異なるため反りを生ずるが、薄
いためにその剛性が大きくないので、真空チャックなど
で容易に平坦な状態に変形させることができる。したが
って、樹脂板81を接着剤層83で接合する場合に、接着剤
層83の厚さを薄くて一定とすることも容易である。

【００１５】このようにして、圧電素子９の変形を吸収
する接着剤層10及び複合振動板の剛性にバラツキを生ず
る接着剤層83を、薄くて一定な厚さにすることができ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】この発明は、樹脂板81と補強板82
と圧電素子９を平坦な状態で接着剤層83あるいは接着剤
層10で接合することを基本とする。平坦な状態で接合す
るので、接合部に使用される接着剤層83あるいは接着剤
層10の厚さを薄くて一定とすることができる。

【００１７】以下に実施例を説明する。（第１の実施例）図１は、この発明によるヘッドの製造
方法の第１の実施例を示す製造工程図である。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５
と同じである。

【００１８】流路基板１は、ポリエーテルイミド（以下
では、ＰＥＩと略称する）を射出成形法で成形して作成
した（工程Ａ）。樹脂板81には、厚さ0.1mm のＰＥＩ板
を使用し、補強板82には、厚さ0.04mmのニッケル板を使
用し、所定の大きさに切断して洗浄した（工程 B2,B3）
後、ＰＥＩ板81上にエポキシ系接着剤83を均一に塗布
し、ニッケル板82を積層し、平面上で加圧接着して複合
振動板を作成した（工程B4）後、この複合振動板と流路
基板１を溶剤接合で積層一体化し（工程Ｃ）、ニッケル
板82上で、個々のインク加圧室４に対応する位置に、個
別に圧電素子９をエポキシ系接着剤10で接合して（工程
Ｄ）、ヘッドを作成した。なお、ニッケル板82上で圧電
素子９を接合する位置には、工程B3で位置合わせのマー
カーを予め設けておいた。

【００１９】このようにして得られたヘッドのインク吐
出特性は良好で、バラツキが少なく、安定していた。（第２の実施例）図２は、この発明によるヘッドの製造
方法の第２の実施例を示す製造工程図である。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
５と同じである。第１の実施例との違いは、複合振動板
と流路基板１を溶剤接合で積層一体化する前に、複合振
動板に圧電素子９を搭載することであり、詳細を以下に
説明する。

【００２０】この実施例は、複合振動板の作成（工程B
4）までは第１の実施例と同じ工程であるが、補強板82
としては、厚さ0.05mmのソーダガラス板を使用した。工
程が同じである部分の説明は省略する。作成した複合振
動板はそのままでは反っているので、ソーダガラス板82
側を上にして真空チャックに吸着固定して平坦に変形さ
せ、ソーダガラス板82上にエポキシ系接着剤83を均一に
塗布し、その上に圧電素子９を載せ、加圧接着した（工
程Ｄ）。この圧電素子９を搭載した複合振動板と流路基
板１を活性エネルギー線硬化材料を用いて積層一体化し
（工程Ｃ）、ヘッドを作成した。なお、この場合には、
複合振動板は透明であるので、流路基板１に形成されて
いるインク加圧室を目視することができるので、圧電素
子９の接着位置を示すマーカーは設けていない。

【００２１】このようにして得られたヘッドのインク吐
出特性は、第１の実施例と同様に、良好で、バラツキが
少なく、安定していた。。以上２つの実施例におい
ては、ヘッドの大きさに切断した大きさの樹脂板81と補
強板82を接合する方法を説明したが、複数個のヘッドに
相当する大面積の樹脂板と補強板を接着剤83で接合した
後、ヘッドの大きさに分離あるいは切断して（工程B5)
、流路基板１と積層一体化する方法を採用することも
できる。

【００２２】（第３の実施例）この実施例は、工程図は
示していないが、第２の実施例における、工程B4と工程
Ｄを入れ換えたものである。流路基板１、樹脂板81及び
補強板82は実施例１と同じものを使用したニッケル板82
上に、エポキシ系接着剤10を均一に塗布し、その上に圧
電素子９を載せ、加圧接着した後、ＰＥＩ板81上にエポ
キシ系接着剤83を均一に塗布し、圧電素子９を搭載した
ニッケル板82を積層し、平面上で加圧接着して、圧電素
子９を搭載した複合振動板を作成した。続いて、この圧
電素子９を搭載した複合振動板と流路基板１を溶剤接合
で積層一体化し、ヘッドを作成した。

【００２３】このようにして得られたヘッドのインク吐
出特性は、第１の実施例と同様に、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。

【００２４】

【発明の効果】この発明によれば、樹脂板81と補強板82
と圧電素子９を平坦な状態で、接着剤層83あるいは接着
剤層10によって接合するので、接合部に使用される接着
剤層83あるいは接着剤層10の厚さを薄くて一定とするこ
とができる。そのため、作成されたヘッドは、良好で、
バラツキが少なく、安定したインク吐出特性を有してい
る。また、樹脂板81と補強板82を平坦な状態で接着でき
るので、素子面積より大きい板の状態で接合し、素子の
大きさの複合振動板に分離あるいは切断して使用するこ
ともできるので、量産性がよくなり、工数が低減でき
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】樹脂を主材料とするヘッドの構造を示す断面図

【図６】従来技術によるヘッドの製造方法の製造工程図

【図７】従来技術による、樹脂を主材料とするヘッドの
製造方法の製造工程図

【符号の説明】

１流路基板８振動板２インクノズル 81 樹脂板３ノズル流路 82 補強板４インク加圧室 83 接着剤層５インク供給路９圧電素子６絞り流路 10 接着剤層７インク溜め 12 インク注入口

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
ト記録ヘッドであって、樹脂製の流路基板と、樹脂板が
補強板で補強されている複合振動板を有するインクジェ
ット記録ヘッドの製造方法において、樹脂板と補強板が接合された後で、その複合振動板と流
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】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
ト記録ヘッドであって、樹脂製の流路基板と、樹脂板が
補強板で補強されている複合振動板を有するインクジェ
ット記録ヘッドの製造方法において、樹脂板と補強板が接合され、次いで、その複合振動板に
圧電素子が搭載された後で、圧電素子を搭載している複
合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３】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
ト記録ヘッドであって、樹脂製の流路基板と、樹脂板が
補強板で補強されている複合振動板を有するインクジェ
ット記録ヘッドの製造方法において、補強板に圧電素子が搭載され、次いで、圧電素子を搭載
している補強板と樹脂板が接合された後で、圧電素子を
搭載している複合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。