JPH0431059A

JPH0431059A - インクジェットヘッドの製造方法

Info

Publication number: JPH0431059A
Application number: JP13897890A
Authority: JP
Inventors: Ryukichi Mizuno; 隆吉水野
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1990-05-29
Filing date: 1990-05-29
Publication date: 1992-02-03

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〕本発明は、インク滴を飛翔させ記録紙等の記録媒体上に
インク像を形成するプリンタ等に使用するインクジェッ
トヘッドの製造方法に関する。

〔従来の技術〕

特公昭６０−８９５３号公報に開示されている従来のイ
ンクジェットヘッドの構造例を第６Ｍに示す。上記構造
は、複数のノズル１０３を有するノズル形成部材１０２
と、その背後に配置され記録インク１０９と直接接触す
る圧電変換器１０１を有するものである。圧電変換器１
０１は、棒状金属部材１０５と棒状圧電セラミック部材
１０４とが接合されて成り、スペーサ１０７を介して取
り付はネジ１０８によってノズル形成部材１０２に固定
される。この構造例では、圧電変換器の衝撃特性の改良
のために金属からなる衝撃棒片１０６を有する。圧電変
換器１０１は、ノズル形成部材１０２と概ね直交する方
向に変位するごとく振動する。ノズル１０３の形状は、
インク１０９の吐出開口部に近付くにしたがい、断面積
が縮小するように円錐形に形成されている。

従来、ノズル形成部材１０２の製造方法とじては、電鋳
法、エツチング法、ワイヤー放電法等が提案されていた
。さらに前記電鋳法においては、導体板上に選択的にレ
ジストを施した後板状部材を形成するフォト電鋳法と、
マスク形状を作成した後その形状を転写して形成するマ
スタ電鋳法とがある。しかしながら、上記いずれの製法
により形成されても、すべて単一の金属部材により形成
されていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述の従来技術のフォト電鋳法あるいはエツチング法に
おいては、ノズル開口部の表側と裏側の形状が相似形状
になるため、ノズル間隔を細密に配列することが困難で
あった。また、ノズルを円錐形に作ることができなかっ
た。マスタ電鋳法においては、マスクの製造に膨大な費
用を要し、さらにマスクが短寿命である等、生産性が低
いため非常に高価になってしまう。ワイヤー放電法で製
造したものも製造時間が非常に長くなるため、高価な物
になってしまうと言う欠点があった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、感光性樹
脂を膜化形成する工程と、感光性樹脂膜の両面を露光する工程と、露光部または未
露光部の一方を除去して、開口部を形成する工程と、樹脂膜の開口部より孔径が大きい開口部を有する板状部
材に、前記樹脂膜を貼付してノズル形成部材とする工程
と、を有することを特徴とする。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明によるインクジェットヘッドを用いた
プリンタの斜視図で、図中符号１は記録媒体でプラテン
４に巻き付けられ送りローラ２゜３によって押圧される
。ガイド軸６．７に案内されプラテン軸と平行方向１０
に移動可能なキャリッジ８上にインクジェットヘッド９
が搭載されて構成される。インクジェットヘッド９は外
部からの駆動電圧を印加することによって独立にインク
滴を吐出制御可能な複数のノズル開口を有しプラテン軸
方向１０に走査され上記ノズルから選択的にインク滴を
吐出し記録媒体１上にインク像を形成する。記録媒体１
はグラテン４．送りローラ２゜３の回転により走査方向
と直行する副走査方向５に搬送され記録媒体１上への印
字が行われる。

第２図は本発明によるインクジェットヘッドの一実施例
を示す断面図である。第３図は同じく要部断面斜視図で
ある。しかし、本発明はこれに限定されるものではない
。フレーム２０にはベース材２５を介して圧電変換器２
１とノズル形成部材２２とが積層され固定されている。

圧電変換器２１は圧電セラミックより成る圧電材３２の
片面に少なくとも金薄層より成る電極層３３と、その反
対面に鉄とニッケルの合金より成る金属層３１を有する
多層構造である。本実施例では、前記圧電材３２にチタ
ン酸ジルコン酸鉛（ＰｂＴｉＯ２−ＰｂＺｒ０３系固溶
体）薄板を使用しているが、この他にチタン酸バリウム
（ＢａＴｉ０３）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂ０３）
、タンタル酸１ノチウム（ＬｉＴａ０ａ　）等を使用し
てもよい。前記電極層３３は蒸着、スパッタリング、及
びメツキ等の方法で形成する。本実施例での構成を示す
と、圧電材３２上にクロム０．　１μｍ、ニッケル０．
１μｍ、金０．１μｍの順に蒸着により形成した。ノズ
ル形成部材２２は複数のノズル２３を有する金属薄膜か
ら構成される。

圧電変換器２１とノズル２３の近傍がインクで充される
。圧電変換器２１は、フレキシブル基板２７より印加さ
れる駆動電圧により変位し、ノズル近傍の記録インク２
８の圧力を高めてノズル２３よりインク滴を吐出させる
。

第４図は本実施例により形成したノズル形成部材２２の
断面図を示すものである。開口部４６を有する板状部材
４５と、前記開口部４６より孔径が小さい開口部２３（
ノズル）を有する樹脂膜４１とが積層形成されて成る。

インク２８はノズル形成部材２２の板状部材４５側の開
口部４６から供給され、樹脂膜４１側のノズル２３から
吐出される。インク２８が吐出される面の開口部孔径は
、印字品質に大きく影響するため高精度な寸法を要求さ
れる。そのためには、ノズル形成部材２２をできるだけ
薄くして、開口部孔径を精度良く形成する必要がある。

一方、吐出時のインク２８の圧力によりノズル形成部材
２２の振動、変形、ノズル形成部材２２接合時の変形、
あるいは紙との接触等の外力による変形が生じてはなら
ない。そのためには、ノズル形成部材２２を厚くしなけ
ればならない。従来の製造方法では、開口部孔径の寸法
精度を犠牲にしてノズル形成部材２２を厚くして、機械
的強度を高めていた。本発明では機械的強度を高める板
状部材４５と、開口部孔径寸法精度を良好に形成できる
樹脂膜４１とを積層形成した。これによって、機械的強
度と開口部孔径寸法精度とを同時に満足させることが可
能となった。

また、樹脂膜４１の開口部２３の形状をインク供給側よ
りも小さくし、さらにインク供給側の開口部の板状部材
４５の開口部孔径をインク吐出側の開口部２３よりも大
きくした。このため、インク流路抵抗を増大させる事な
くノズル形成部材２２を構成できる。

本発明によるインクジェットヘッドの製造方法を略製造
工程を示す第５図（ａ）〜（ｅ）により工程順に説明す
る。

（ａ）液状感光性樹脂を平面状基板の上に適下し、高速
回転させる事により膜化し、感光性樹脂膜４１とする。

膜圧はポリイミド樹脂濃度、回転速度、回転時間を変え
ることにより調整することができる。本実施例では、液
状感光性樹脂としてポリアミド酸のメタクリル酸エステ
ル溶液を用いたが、これに限定されずアクリル系感光基
を導入し六ポリイミド樹脂溶液等を用いても良い。膜化
後、８０°Ｃ〜１００°Ｃ１４０分〜７０分でプレベー
クを行う。プレベークによって溶剤を除去する。プレベ
ークが不十分であると、残留溶剤による感光性の低下が
問題となる。また、過度にプレベークを行うと、樹脂膜
に微少な亀裂を生じたり、後の工程での現像性の変化を
招くことになる。

（ｂ）感光性樹脂膜４１の片面にマスク基板４２ａを密
着させ、高圧水銀灯で紫外線（ＵＶ）露光を行う。露光
量は７０〜５００　ｍ　Ｊ　／　ｃ　ｍ　２で行った。

（Ｃ）前記露光面とは反対面にマスク基板４２ｂを密着
させ、高圧水銀灯でＵＶ露光する。ＵＶ露光によって感
光性樹脂が光重合反応により架橋化する。架橋化によっ
て露光部は不溶化する。

（ｄ）露光後、樹脂膜を現像し、未露光部を除去する。

このとき感光性樹脂は、比較的高粘度であるので、未露
光部の現像液中への拡散速度が遅い。

そこで、本実施例では超音波をかけながら現像した。こ
のため、未露光部に残置が無く良好な現像が行えた。現
像後に洗浄を行うが、同様に超音波をかけながら行って
、良好な結果を得た。本実施例では、感光性樹脂にネガ
型を用いたが、これに限定されずポジ型の感光性樹脂を
用いてもよい。

現像、洗浄の後に、樹脂膜４１を加熱硬化する。

オープン中ｒ１８０〜３５０’Ｃ，１〜３時間硬化を行
った。本実施例では液状感光性樹脂にポリアミド酸のメ
タクリル酸エステル溶液を用いたので、加熱すると脱水
縮合反応により、イミド環を形成して、安定なポリイミ
ド樹脂膜となる。以上により、開口部４３ａと、それよ
りも孔径の大きい開口部４３ｂとを形成する。

尚、感光性樹脂の溶媒として、本実施例では、Ｎ−メチ
ル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）と、Ｎ。

Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）とを同量混合し
たものを用いた。しかし、この他にＮ、　　Ｎジメチル
ホルムアミド、メチルセロソルブ、エチレングリコール
ジメチルエーテル、テトラヒドロフラン等や、前記ＮＭ
Ｐ、ＤＭＡＣを、単独もしくは混合したものを用いても
よい。

（ｅ）開口部４６を有する板状部材４５に、前記樹脂膜
４１を貼付接合し、ノズル形成部材２２を得る。開口部
４６のは、樹脂膜４１の開口部４３ｂよりも孔径は大き
く、開口部４６と開口部４３ｂが略同心となるよう貼付
する。板状部材４５と樹脂膜４１とを接合するには、前
記液状感光性樹脂と相溶性を有する接合材によって行う
。本実施例では、テトラカルボン酸二無水物とジイソシ
アナートをＮＭＰ中で開環重付化反応によってポリアミ
ド酸溶液としたものを用いた。この他にエポキシ、アク
リル樹脂などによって接合してもよい。

本実施例では前記板状部材に鉄とニッケルの合金を用い
たが、他の金属やセラミック等任意に選択することがで
きる。開口部４６の形成は、プレス加工によって行った
が、他にドリル加工、レーザー加工等によって行っても
よい。

本実施例のような感光性樹脂を用いずに、エツチング除
去法によって樹脂膜に開口部を形成すると、より多くの
複雑な工程を必要とする。またノズル開口部の側壁が削
れてテーパ状となってしまう。このため高密度にノズル
２３を配置することが困難となる。また樹脂膜に耐熱性
、耐薬品性の良好なポリイミド樹脂を用いる場合、エツ
チング液としてヒドラジン等を使用する。このヒドラジ
ンは他のエツチング液に比べ高反応性で極めて人体に有
害である。このため使用に際しては安全対策を十分に請
じなければならない。つまり、従来の方法や、エツチン
グ除去法によってノズル形成部材と形成する場合より、
少ない工程で安価に形成できる。また、適当な溶剤を選
択、使用することができるので、安全対策も容易に講じ
ることができる。

上記により形成したノズル形成部材をベース材２５上に
整列配置固着した複数の圧電変換器２１へ接合材２４を
用いて接合する。接合材２４の厚みは記録インク滴の吐
出特性を決定する一因であるため、精密に圧電変換器２
１とノズル開口２３の間隔を規定しなければならない。

そのため本実施例においては、接合材２４中に大きさの
揃ったガラス、金属等の球状、長球状、８Ｍ状の間隔規
制部材を混入することによって実現している。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ノズル形成部材を二部材によって積層
形成し、インク吐出側の樹脂膜は、開口部に対して薄い
ため開口部孔径を高精度に形成できる。剛性の高い金属
板等の板状部材表面に、ノズルを有する樹脂膜を形成し
たため、吐出時のインクの圧力によるノズル形成部材の
振動、変形。

ノズルプレート接合時の変形、あるいは紙との接触等の
外力による変形が生じなくなった。また、インク吐出側
開口部の孔径よりも大きな孔径の開口部を記録インク供
給側に設けて構成した事により、圧電変換器により加え
られる圧力を効率良くインク滴速度に変換できる。また
、感光性樹脂を露光、現像、硬化することにより、ノズ
ルを有する樹脂膜を形成するので、従来に比ベニ程数を
大幅に削減できる。よって印字品質に優れたインクジェ
ットヘッドを安価に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のインクジェットヘッドを搭載した記録
装置の１実施例を示す図である。第２図は本実施例のインクジェットヘッドの断面図であ
る。第３図は本実施例のインクジェットヘッドの断面斜視図
である。第４図は本実施例によるノズル形成基板のノズル開口部
の詳細断面図である。第５図は本実施例によるインクジェットヘッドの略製造
工程を示す工程図である。第６図は従来のインクジェットヘッドの平面図及び断面
図である。・記録媒体・プラテン・インクジェットヘラ・圧電変換器・ノズル形成部材・ノズル・インク・圧電材・樹脂膜・マスク基板・樹脂膜の開口部・板状部材・板状部材側の開口部ド以上出願人セイコーエプソン株式会社代理人弁理土鈴木喜三部（他１名）第図第２図第３図２子４／第４図４６：Ｍ０餐（ｂ）（Ｃ）８５図１０／　：圧電変換器（ａ）（ｂ）第６図

Claims

【特許請求の範囲】記録媒体に対向するよう配置される複数のノズルを有す
るノズル形成部材と、圧電変換器を備え、ノズル形成部
材と圧電変換器との間にインクが充されるごとく構成さ
れたインクジェットヘッドの製造方法であつて、感光性樹脂を膜化形成する工程と、感光性樹脂膜の両面を露光する工程と、露光部または未露光部の一方を除去して、開口部を形成
する工程と、樹脂膜の開口部より孔径が大きい開口部を有する板状部
材に、前記樹脂膜を貼付してノズル形成部材とする工程
と、を有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。