JPH03286871A - インクジェット記録ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

この発明は、とくに製造工程の簡素化と歩留り率の向上
を図り得るインクシエンド記録ヘッドに関する。

【従来の技術】

従来、微細なノズル孔よりインクを噴射して紙などの記
録媒体上に付着させて記録を行う方法は、インクジェッ
ト記録方法として知られている。そして、その原理の一
つとしてオン・デマンド型インクシエンド記録−・ノド
がある。 この方式のインクジェット記録ヘッドは、−船釣には基
板の溝側から見た平面図である第２図と、断面図である
第３図とに示すように、ガラス、金属板などにエツチン
グや機械加工等により複数のインク噴射用ノズル２．噴
射流路３．インク加圧室５．インク供給路６および共通
なインク溜め７を形成したキャビテイ板１と、振動板９
とを積層一体止したのち、振動板９の外側面のインク加
圧室５に対向する位置に電気機械変換素子としての圧電
素子１０が接着された構造をとっている。 このような構造において、圧電素子１０に電気信号とし
ての電圧を印加すると、振動板９がインク加圧室５の内
側に変位してインク加圧室５の容積を急激に減少させ、
その容積骨Ｇこ相当するインクがノズル２から噴射され
、それがインク滴となって、対向する記録紙に点着して
印字される。 ところで、キャビテイ板１と振動板９を接合する場合、
有機系接着剤を用いて接着することも考えられる。しか
し、インクジェット記録ヘッドに使われるインクは、普
通紙との馴染みなどを考えアルカリ性のものが使われる
ことが多いから、有機系接着剤では信頼性に問題がある
。また、接着剤のだれ込みによって微細に加工された噴
射流路３を埋めてしまうおそれもある。したがって、そ
の材質がガラス同士のときは熱圧着し、金属同士のとき
は拡散接合等で接合していた。

【発明が解決しようとする課題】

以上説明したように、従来の技術では、接合に際し５０
０〜９００’Ｃの高温をかける必要があり、接合した記
録ヘッドの反りや、うねりが問題になった。また、接合
に時間も要した。 そこで、キャビテイ板としてシリコンウェハなどの半導
体材料を用い、また振動板としてガラス材料を用いて、
静電接合による一体化方式がとられた。その製造工程は
次のとおりである。 ■シリコンウェハに記録ヘッドパターンをエンチングす
る。 ■シリコンウェハから記録ヘッドを切り出す、いわゆる
ダイシング加工をする。 ■３５０〜５５０℃の下で、５００〜１０００　Ｖを印
加してキャビテイ板と振動板とを静電接合する。 ■導電性膜（第３図における導電性膜１１）を、圧電素
子の共通電極として振動板に電子ビーム蒸着する。この
ときの温度は約２５０℃である。 ■導電性膜の安定化のために、４００〜５００℃で熱処
理する。 ■最終加工としてのダイシングをおこなう。 以上の製造工程において、高温度で処理される、いわゆ
る熱履歴が各工程■、■の２回ある。そのため、記録ヘ
ッドに反りや、うねりを生しやすくなり、数μの精度が
要求される記録ヘッドにとって問題である。結果として
製品歩留り率が低くなる。このことはまた、製造工程の
長いこととあいまって、製品コストの増大をもたらす。 この発明の課題は、従来の技術がもつ以上の問題点を解
消し、製造工程の簡素化と歩留り率の向上を図り得るイ
ンクジェット記録ヘッドを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

この課題を解決するために、本発明に係るインクジェッ
ト記録ヘッドは、 インク溜めとインク加圧室とインク噴射用ノズルとが連
通ずる溝として形成される基板の溝側表面と一方の面で
静電接合され、他方の面で前記インク加圧室に対向する
位置に圧電素子が固着され、かつこの圧電素子の固着に
係る領域を含み、前記静電接合用点電極の接触すべき箇
所近傍の領域と前記他方の面の周縁部の領域とを除いて
、前記圧電素子の共通電極としての導電性膜が前記静電
接合前に形成される振動板を備える。

【作用】

導電性膜の形成が静電接合前になされるから、導電性膜
の安定化のための熱処理が静電接合時の加熱で兼用され
、加熱が１回ですむ。その結果、熱影響とくに熱変形が
少なくなる。しかも、導電性膜形成が、静電接合用点電
極の接触すべき箇所近傍の領域と周縁部の領域とを除い
てなされるから、静電接合時に適切な電圧印加が可能と
なる。

【実施例】

本発明に係るインクジェット記録へノドの実施例につい
て、図面を参照しながら説明する。第１図は実施例の製
造方法を示す斜視図、第２図は実施例の基板の溝側から
見た平面図、第３図は実施例の断面図である。なお、こ
の第２図、第３図は、従来例の説明にも既に用いられた
ものである。 第２図において、ガラスまたは金属材料からなる基板と
してのキャビテイ板ｌ上にインク加圧室５、それに連続
する噴射流路３、ノズル２、インク供給路６、およびイ
ンク溜め７を、フォトエツチング等により、溝として形
成する。 さらに詳しく述べると、インク供給路６とインク溜め７
とを連結する部分に、ノズル２とほぼ同一の深さ２幅の
フィルタ流路８を設けである。また、インク加圧室５の
入口と出口にインクの流れを円滑にするため、および振
動板９のだれ込みを防止するために島状突起４が設けで
ある。 二のキャビテイ板１の溝側の面と振動板９とを接合する
ことによって形成される空間がインクの流通路となる。 そして、振動板９のインク加圧室５に対向する箇所に、
圧電素子１０が固着される。 ところで、第３図に示すように、ノズル２．フィルター
流路８の深さに比べて、噴射流路３．インク加圧室５．
インク供給路６の深さを、より深くしである。 さらに第３図において、キャビティ１と振動板９との静
電接合の前に、導電性膜１１が、振動板９の、圧電素子
１０を固着する箇所を含む領域に蒸着される（第１図参
照）。なお導電性膜１１は、圧電素子１０の共通電極と
しての機能をもち、電子ビーム蒸着による酸化インジウ
ム錫の数μ厚さの透明な膜である。このように、透明な
膜を用いることによって、キャビテイ板１の溝の状況が
目視でき、作業性が向上する。 第１図において、導電性膜１１は、圧電素子１０の固着
箇所を含む形で蒸着されるが、ここで留意すべき点は、
導電性膜１１が、振動板９の表面で静電接合用点電極１
２の接触すべき箇所を含む直径約ＩＯ閣の破線で区画し
た領域と、周縁部の幅約２ａａｎの一点鎖線で区画した
領域とを除いて形成されることである。この理由につい
ては後述する。 さて、キャビテイ板１と振動板９との静電接合は、次の
とおりである。キャビテイ板１と振動板９とは、その対
向面間にアモルファスシリコン層を介在させた形で静電
接合される。すなわち、振動板９のキャビテイ板ｌに対
向する側の面にアモルファスシリコン層を厚さ数μ、Ｃ
ＶＤによって蒸着する。なお、キャビテイ板ｉ、振動板
９の接合される面は、平面度が十分良く出され、表面粗
さがＯ９１μ程度に仕上げられ、かつ十分清浄な状態に
される。 第１図において、キャビテイ板１をステンレス箔の下部
電極１３（陽極）上に載置し、キャビティ１に振動板９
を載せてから、点電極１２（陰極）を接触させる。この
状態で、全体を３５０〜５５０°Ｃに加熱し、温度が安
定してから点電極１２．下部電極１３間に５００〜１０
０ＯＶの電圧を印加する。そのときｔ流は、接合開始後
の初期だけ流れ、接合開始の数分後には減少して接合が
終了する。 この静電接合は、接合部の電子顕微鏡による観察の結果
、両者間になんら介在物もなく均一な接合状態であるこ
とが確認された。また接合強度は、両者を引き剥がすと
きに両者の一部が破壊するほどであった。 また、静電接合時に加熱されるから、従来とは異なって
導電性膜は、その安定化のための熱処理が不要になる。 したがって、静電接合後０こ直く圧・電素子１０　（第
１図の破線表示）を振動板９の導電性膜１１の上面の所
定箇所に接着することができ、この接着によって作業は
完了する。 ここで、導電性膜１１の形成領域について説明する。最
初、導電性膜を振動板９の表面全体に形成することを試
みたが、このときには静電接合時の電圧印加の過程で、
大電流が流れて接合に通した電圧の印加が不可能であっ
た。種々の条件での実験の結果、第１図に示した実施例
におけるように、導電性膜は、振動板９の表面において
、既に述べたように、少なくとも点電極１２の接触すべ
き箇所を含む直径約１０ｍｍの破線で区画した領域と、
周縁の幅約２肛の一点鎖線表示の領域とを避ける必要が
あることが判った。この条件だけを満足させれば、その
外にとくに面倒なことはなかった。

【発明の効果】

以上説明したように、この発明においては、導電性膜の
形成が静電接合前になされ、導電性膜の安定化のための
熱処理が静電接合時の加熱で兼用されて、加熱が１回で
すむから、熱影響とくに熱変形が少なくなる；しかも、
導電性膜形成が、静電接合用点電極の接触すべき箇所近
傍の領域と周縁部の領域とを除いてなされるから、静電
接合時乙こ適切な電圧印加が可能となる。 したがって、この発明によれば、従来技術に比べて、■
熱変形が少ないことと、静電接合時の適切な電圧印加が
可能なことで、印字品質の良好な製品が得られる、■１
回だけの加熱工程を含め製造工程が簡素化されるから、
製品歩留り率が向上するとともに、製作期間が短縮され
る、■前項に関連して製品のコスト低減が図れる□など
のすぐれた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る実施例の製造方法を示す斜視図、 第２図は実施例と従来例との各基板の溝側から見た共通
な平面図、 第３図は実施例と従来例との共通な断面図である。 符号説明 １：キャビテイ板、２：ノズル、３：噴射流路、５：イ
ンク加圧室、６：インク供給路、７：インク溜め、９：
振動板、１０：圧電素子、工１：導電性膜、Ｉ２：点電
極、１３：下部電極。 斥電木１ ０ 示１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）インク溜めとインク加圧室とインク噴射用ノズルと
   が連通する溝として形成される基板の溝側表面と一方の
   面で静電接合され、他方の面で前記インク加圧室に対向
   する位置に圧電素子が固着され、かつこの圧電素子の固
   着に係る領域を含み、前記静電接合用点電極の接触すべ
   き箇所近傍の領域と前記他方の面の周縁部の領域とを除
   いて、前記圧電素子の共通電極としての導電性膜が前記
   静電接合前に形成される振動板を備えることを特徴とす
   るインクジェット記録ヘッド。