JPH11105282A - インクジェットヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 組立て信頼性、組立て効率が悪い。 【解決手段】 液室ユニット２と駆動ユニット１とを仮
接合した後本接合すると共に、仮接合に用いる仮接合剤
は複数箇所に同時に塗布する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はインクジェットヘッ
ド及びその製造方法に関し、特に液室ユニットと駆動ユ
ニットとを接着剤接合するインクジェットヘッド及びそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、プリンタ、ファクシミリ、複写機
等において用いられるインクジェット記録装置において
使用するインクジェットヘッドとしては、例えば特開平
８−１４２３２４号公報に記載されているように、ノズ
ルを形成したノズル形成部材、前記ノズルが連通する液
室を形成するための液室隔壁部材及び振動板を有する液
室ユニットと、前記液室に対応する電気機械変換素子、
前記振動板を支持するフレーム部材及び前記電気機械変
換素子を接合した基板を有する駆動ユニットとを接着剤
接合するものが知られている。

【０００３】このように電気機械変換素子をアクチュエ
ータ素子に用いてその変位を振動板を介してインク液室
を加圧するようにしたインクジェットヘッドにおいて
は、各部を高精度に組立てる必要があり、高密度、高集
積化が進むに従って圧電素子、インク液室、ノズル、振
動板（変形部）をより高精度に位置決めし、確実に接合
して組立てしなければ、噴射特性が劣化するなど画像品
質に対する信頼性を確保することができなくなる。

【０００４】ところで、従来、インクジェットヘッドに
関する接合方法として、特開昭６０−１８３１５７号公
報に記載されているように、ヘッド、ヘッドの駆動回路
部及びヘッドと駆動回路部の支持体とを接合するに際
し、支持体に貫通孔を設けて、この貫通孔に接着剤を注
入することによってこれらの三者を接合する方法が知ら
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の接合方法を液室ユニット（振動板）と駆
動ユニット（フレーム部材）とを接着剤接合する場合に
適用すると、振動板と支持体との接合面積を確保するこ
とができないために、十分な接合強度を得ることができ
ず、振動板の変形に対して悪影響を及ぼすことになるな
どの事態が生じることになる。

【０００６】また、そもそも、従来のインクジェットヘ
ッド及びその製造方法にあっては、ヘッドの高密度、高
集積化が予定されていなかったために、組立性の信頼性
や組立効率が悪いという課題がある。

【０００７】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、ヘッドの組立て信頼性を確保し、組立効率を向上
できるインクジェットヘッド及びその製造方法を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項１のインクジェットヘッドの製造方法は、液
室ユニットと駆動ユニットとを仮接合した後本接合する
と共に、前記仮接合に用いる仮接合剤は複数箇所に同時
に塗布する構成とした。

【０００９】請求項２のインクジェットヘッドの製造方
法は、液室ユニットと駆動ユニットとを仮接合した後本
接合すると共に、前記仮接合に使用する仮接合剤には粒
形状物を混入した構成とした。

【００１０】請求項３のインクジェットヘッドの製造方
法は、上記請求項１又は２に記載のインクジェットヘッ
ドの製造方法において、前記仮接合を行う領域と本接合
を行う領域を区画する凹部を前記液室ユニット側の部材
と駆動ユニット側の部材に設けた構成とした。

【００１１】請求項４のインクジェットヘッドは、液室
ユニット及び／又は駆動ユニットに両者を位置決めする
ための位置決め穴を設けると共に、前記駆動ユニットの
フレーム部材には前記位置決め穴と対向する部分で両ユ
ニットの接合用接着剤を逃がすための逃がし部を設けた
構成とした。

【００１２】請求項５のインクジェットヘッドは、液室
ユニットの振動板及び／又は駆動ユニットのフレーム部
材には両者の仮接合に使用する仮接合剤を溜める接着剤
溜り部を設けた構成とした。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して説明する。図１は本発明に係るインクジ
ェットヘッドの製造方法を適用するインクジェットヘッ
ドの一例を示す分解斜視図、図２は図１のノズル配列方
向と直交する方向の要部拡大断面図、図３は図１のノズ
ル配列方向の要部拡大断面図である。

【００１４】このインクジェットヘッドは、駆動ユニッ
ト１と、液室ユニット２と、ヘッドカバー３とを備えて
いる。駆動ユニット１は、セラミック、ガラスエポキシ
樹脂等からなる絶縁性基板１１上に、積層型圧電素子１
２を接合して複数個二列に配置し、これらの各圧電素子
１２の周囲の全部を取り囲む液室支持部材である例えば
熱硬化樹脂からなるフレーム部材１３を接着剤で接合し
ている。

【００１５】ここで、複数の圧電素子１２はスリット加
工を施して形成したスリット溝１４によって複数個に分
割したものである。また、複数の圧電素子１２は、イン
クを液滴化して飛翔させるための駆動パルスが与えられ
る圧電素子（これを「駆動部」という。）１５，１５…
と、駆動部１５，１５間に位置し、駆動パルスが与えら
れずに単に液室ユニット２を基板１１に固定する液室支
柱部材となる圧電素子（これを「非駆動部」という。）
１６，１６…とを交互に構成している。

【００１６】また、基板１１上には共通電極１７及び個
別電極１８を設け、これらの共通電極１７及び個別電極
１８はそれぞれ導電性接着剤１９を介して圧電素子１２
の各内部電極を交互に接続した端面電極２０，２１と接
続している。なお、共通電極１７は、フレーム部材１３
に設けた穴１３ａ内に導電性接着剤を充填することで各
パターン部の導通を取っている。

【００１７】そして、基板１１をヘッド支持部材である
スペーサ部材（ヘッドホルダ）２２上に支持して保持
し、このスペーサ部材２２内に配設したヘッド駆動用Ｉ
Ｃ等を有するＰＣＢ基板と駆動ユニット１の各圧電素子
１２とを各電極１７，１８に接合したＦＰＣケーブル２
３を介して接続している。

【００１８】液室ユニット２は、金属或いは樹脂の薄膜
からなる振動板２５と、液室隔壁部材を構成する３層構
造のフォトレジストフィルムからなる感光性樹脂層２
６，２７，２８と、ノズル孔３０を形成した金属、樹脂
等からなるノズルプレート３１とを順次を積層し、熱融
着して形成している。ノズルプレート３１の表面には、
撥水性の表面処理膜である撥水膜３２を形成し、この撥
水膜３２の周囲には撥水処理を施していない非撥水処理
面３３を設けている。

【００１９】なお、これらの各部材によってノズル孔３
０が連通する加圧液室３５と、この加圧液室３５の両側
に位置する共通インク室３６，３６と、各共通液室３６
から加圧液室３５へインクを供給するための流体抵抗部
となるインク供給路３７，３７を形成している。

【００２０】ノズルカバー（ヘッドカバー）３は、ノズ
ルプレート３１の周縁部及びヘッド側面を覆う箱状に形
成したものであり、ノズルプレート３１の撥水膜３２に
対応して開口部を形成し、ノズルプレート３１の非撥水
処理面３３に接着剤にて接着接合している。

【００２１】また、このインクジェットヘッドには、図
示しないインクカートリッジからのインクを液室に供給
するため、スペーサ部材２２、基板１１、フレーム部材
１３及び振動板２５にそれぞれインク供給穴３８〜４１
を設けている。

【００２２】次に、このインクジェットヘッドの製造工
程について説明する。このインクジェットヘッドにおい
ては、予め駆動ユニット１と液室ユニット２とを別個に
組立ておき、その後、駆動ユニット１と液室ユニット２
とを熱硬化型接着剤等の接着剤５０（図２参照）で接合
して組立ている。

【００２３】このインクジェットヘッドの接合工程につ
いて、図４をも参照してその概要を説明すると、ユニッ
ト接合装置に液室ユニット２に設けた位置決め用基準孔
５１と駆動ユニット１の基板１１表面側に形成した位置
決め用基準溝５２との位置関係を、例えばＣＣＤカメラ
で撮像した撮像結果を画像処理して得られる情報に基づ
いて記憶する。ここで、液室ユニット２に設けた位置決
め用基準孔５１は、ノズルプレート３１、液室隔壁部材
２６〜２８及び振動板２５を貫通する貫通孔である。ま
た、基板１１の位置決め用基準溝５２は、圧電素子を分
割するためにスリット溝を形成するときに同時に形成す
る溝である。

【００２４】次いで、スクリーン印刷機に駆動ユニット
１をセットし、駆動ユニット１と同形状にパターニング
されたスクリーンパターンメッシュと駆動ユニット１と
の位置合せを行なって、例えば一液性エポキシ系熱硬化
型接着剤等の本接合用接着剤を、駆動ユニット１の圧電
素子１２表面及びフレーム部材１３の本接合領域に塗布
する。その後、仮接合領域にディスペンサー等の塗布装
置を用いて瞬間接着剤等の仮接合用接着剤を塗布する。

【００２５】そして、ユニット接合装置に液室ユニット
２をセットし、接合装置によってアクチュエータ１と液
室ユニット２との相対位置（Ｘ，Ｙ方向）をミクロンオ
ーダーレベルで位置合せを行ない、位置関係を維持した
状態で双方のユニットを接触させて加圧接合する。この
とき、仮接合用の瞬間接着剤が振動板２５により押され
て付着し、駆動ユニット１と液室ユニット２とが仮接合
され、位置ずれが生じない状態になる。

【００２６】その後、駆動ユニット１と液室ユニット２
との接合物をユニット接合装置から取り出し、本接合用
の加圧をした状態で加熱炉等に入れて本接合用接着剤を
熱硬化させ、インクジェットヘッドを完成する。

【００２７】このようにして駆動ユニット１と液室ユニ
ット２とを仮接合した後本接合してインクジェットヘッ
ドを組立ることによって、位置ずれの防止を回避するこ
とができて、インクジェットヘッドを高精度に組立るこ
とができる。

【００２８】そして、この場合、駆動ユニット１に仮接
合用接着剤を塗布するには、前述したようにディスペン
サー等の接着剤塗布装置を用いるが、ここでは仮接合剤
は複数箇所に同時に塗布するようにしている。すなわ
ち、図５に示すように、ディスペンサー等の接着剤塗布
装置の支持部材５３にシリンジ５４を保持し、このシリ
ンジ５４に複数（実施例では４本）のテフロンチューブ
等のチューブ５５を接続して、これらの複数のチューブ
５５の先端部側を支持部材５３で位置決めして保持した
塗布装置を用いて、複数のチューブ５５から略同時に仮
接合剤を吐出させることで駆動ユニット１の複数箇所に
同時に仮接合剤を塗布する。これによって、仮接合剤の
塗布工数が少なくなり、コストダウンを図れ、量産性が
向上する。

【００２９】また、複数箇所に同時に仮接合剤を塗布す
るには、図６に示すように、シリンジ５４の先端部に複
数のノズル５７及び各ノズル孔５７に連通する連通路５
８を形成したマルチノズル部材５９を装着して、各ノズ
ル５７から略同時に仮接合剤を吐出することによっても
行なうことができる。

【００３０】ここで、駆動ユニット１に仮接合剤を塗布
して液室ユニット２を位置決めするとき、液室ユニット
２の位置決め用基準孔５１によって仮接合の位置決め精
度を確認することが好ましいが、液室ユニット２を駆動
ユニット１に加圧接合すると、位置決め用基準孔５１内
に本接合剤が流れ込んで基準孔５１を塞ぐことがある。

【００３１】そこで、図７に示すように、駆動ユニット
１のフレーム部材１３の接合面側で液室ユニット２の基
準孔５１と対応する位置に、本接合剤を逃がすための逃
がし部である凹部６１を形成する。これによって、液室
ユニット２を駆動ユニット１に加圧接合したときに本接
合剤が液室ユニット２の位置決め用基準孔５１を塞ぐこ
とを防止でき、仮接合の位置決め精度を確認することが
できるようになる。

【００３２】また、駆動ユニット１に低粘度の瞬間接着
剤等の仮接合剤を点塗布した場合、低粘度であるために
仮接合剤が広がって本接合剤と混じり合い、本接合剤に
よる接合領域を十分に確保できず、接合不良が発生する
おそれがある。

【００３３】そこで、図８及び図９に示すように、駆動
ユニット１のフレーム部材１３の接合面側で液室ユニッ
ト２の仮接合部分に対応する位置に、接着剤溜り部とな
る凹部６２を形成する。この凹部６２に適量の瞬間接着
剤を点塗布することによって、仮接合剤の塗布面積を一
定に保つことができ、不必要な広がりが防止されて、本
接合剤と仮接合剤が混じり合うことを防ぎ、本接合剤の
接合面積を十分に確保できて、接合強度を得ることがで
き、接合信頼性が向上する。

【００３４】さらに、本接合剤の厚みが１０μｍ程度あ
るとすると、フレーム部材１３と振動板２５との間には
１０μｍ程度のギャップが生じることになるが、仮接合
剤として高粘度の瞬間接着剤を用いた場合、被着体に隙
間が有ると硬化速度が遅くなる。

【００３５】そこで、仮接合剤に本接合剤によって発生
するフレーム部材１３と振動板２５とのギャップを補え
る程度の粒径、上記の例では１０μｍ程度の粒径を有す
る無気質或いは有機質の粒形状物（例えばミクロパー
ル、商品名などのギャップ剤）を仮接合剤に適量添加す
る。これによって、仮接合剤を硬化速度を速めることが
できて、工数時間を短縮することができる。

【００３６】さらにまた、図１０に示すように、フレー
ム部材１３の四隅に２辺に臨む溝部６３を形成すること
で、フレーム部材１３表面を仮接合領域６４と本接合領
域６５とに分割すると共に、液室ユニット２の振動板２
５側の四隅にも２辺に臨む溝部６６を形成することで、
液室ユニット２の接合面表面を仮接合領域と本接合領域
とに分割する。

【００３７】これによって、特に低粘度の瞬間接着剤な
どの仮接合剤を用いる場合に、仮接合剤と本接合剤とが
混じり合うことを確実に防止することができる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１のインク
ジェットヘッドの製造方法によれば、液室ユニットと駆
動ユニットとを仮接合した後本接合すると共に、仮接合
に用いる仮接合剤は複数箇所に同時に塗布する構成とし
たので、両ユニットを高精度に接合することができてヘ
ッドの組立信頼性を確保できると共に、仮接合剤の塗布
工数を削減することができて組立効率が向上し、コスト
ダウンを図れ、量産性を向上することができる。

【００３９】請求項２のインクジェットヘッドの製造方
法によれば、液室ユニットと駆動ユニットとを仮接合し
た後本接合すると共に、仮接合に使用する仮接合剤には
粒形状物を混入したので、仮接合剤として高粘度の仮接
合剤を用いた場合の硬化速度を速めることができて、工
数時間を短縮できる。

【００４０】請求項３のインクジェットヘッドの製造方
法によれば、上記請求項１又は２に記載のインクジェッ
トヘッドの製造方法において、仮接合を行う領域と本接
合を行う領域を区画する凹部を液室ユニット側の部材と
駆動ユニット側の部材に設けたので、仮接合剤と本接合
剤とを分離することができて接合強度を確保することが
でき、ヘッドの組立信頼性が一層向上する。

【００４１】請求項４のインクジェットヘッドによれ
ば、液室ユニット及び／又は駆動ユニットに両者を位置
決めするための位置決め穴を設けると共に、駆動ユニッ
トのフレーム部材には位置決め穴と対向する部分で両ユ
ニットの接合用接着剤を逃がすための逃がし部を設けた
ので、本接合剤によって位置決め穴が塞がれることを防
止でき、仮接合後の位置確認を行なうことができ、ヘッ
ドの組立信頼性を確保することができる。

【００４２】請求項５のインクジェットヘッドによれ
ば、液室ユニットの振動板及び／又は駆動ユニットのフ
レーム部材には両者の仮接合に使用する仮接合剤を溜め
る接着剤溜り部を設けたので、仮接合剤と本接合剤の混
じり合いを防止でき、接合強度を確保することができて
ヘッドの組立信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用するインクジェットヘッドの分解
斜視図

【図２】図１のチャンネル方向と直交する方向の要部拡
大断面図

【図３】図１のチャンネル方向の要部拡大断面図

【図４】駆動ユニットと液室ユニットの接合構成の説明
に供する斜視図

【図５】仮接合剤の塗布工程の説明に供する説明図

【図６】仮接合剤の他の塗布工程の説明に供する説明図

【図７】本接合剤の逃がし部の説明に供する斜視図

【図８】仮接合剤と本接合剤の混じり合いの防止構造の
説明に供する斜視図

【図９】図８の要部断面説明図

【図１０】仮接合領域と本接合領域の分離構造の説明に
供する斜視図

【符号の説明】

１…駆動ユニット、２…液室ユニット、１１…基板、１
２…圧電素子、１３…フレーム部材、２５…振動板、２
６〜２８…液室隔壁部材、３１…ノズルプレート、５０
…本接合用接着剤、５１…位置決め用基準穴、５２…位
置決め用基準溝、５４…シリンジ、６１…逃がし部、６
２…接着剤溜り部，６３，６６…溝部、６４…仮接合領
域、６５…本接合領域。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 成瀬 修 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 長場 誠治 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 牧田 秀行 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 佐々木 勉 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズルを形成したノズル形成部材、前記
   ノズルが連通する液室を形成するための液室隔壁部材及
   び振動板を有する液室ユニットと、前記液室に対応する
   電気機械変換素子、前記振動板を支持するフレーム部材
   及び前記電気機械変換素子を接合した基板を有する駆動
   ユニットとを接着剤接合するインクジェットヘッドにお
   いて、前記液室ユニットと前記駆動ユニットとを仮接合
   した後本接合すると共に、前記仮接合に用いる仮接合剤
   は複数箇所に同時に塗布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。
2. 【請求項２】 ノズルを形成したノズル形成部材、前記
   ノズルが連通する液室を形成するための液室隔壁部材及
   び振動板を有する液室ユニットと、前記液室に対応する
   電気機械変換素子、前記振動板を支持するフレーム部材
   及び前記電気機械変換素子を接合した基板を有する駆動
   ユニットとを接着剤接合するインクジェットヘッドにお
   いて、前記液室ユニットと前記駆動ユニットとを仮接合
   した後本接合すると共に、前記仮接合に使用する仮接合
   剤には粒形状物を混入したことを特徴とするインクジェ
   ットヘッドの製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は４に記載のインクジェット
   ヘッドの製造方法において、前記仮接合を行う領域と本
   接合を行う領域を区画する凹部を前記液室ユニット側の
   部材と駆動ユニット側の部材に設けたことを特徴とする
   インクジェットヘッドの製造方法。
4. 【請求項４】 ノズルを形成したノズル形成部材、前記
   ノズルが連通する液室を形成するための液室隔壁部材及
   び振動板を有する液室ユニットと、前記液室に対応する
   電気機械変換素子、前記振動板を支持するフレーム部材
   及び前記電気機械変換素子を接合した基板を有する駆動
   ユニットとを接着剤接合したインクジェットヘッドにお
   いて、前記液室ユニット及び／又は前記駆動ユニットに
   両者を位置決めするための位置決め穴を設けると共に、
   前記駆動ユニットのフレーム部材には前記位置決め穴と
   対向する部分で両ユニットの接合用接着剤を逃がすため
   の逃がし部を設けたことを特徴とするインクジェットヘ
   ッド。
5. 【請求項５】 ノズルを形成したノズル形成部材、前記
   ノズルが連通する液室を形成するための液室隔壁部材及
   び振動板を有する液室ユニットと、前記液室に対応する
   電気機械変換素子、前記振動板を支持するフレーム部材
   及び前記電気機械変換素子を接合した基板を有する駆動
   ユニットとを接着剤接合したインクジェットヘッドにお
   いて、前記液室ユニットの振動板及び／又は前記駆動ユ
   ニットのフレーム部材には両者の仮接合に使用する仮接
   合剤を溜める接着剤溜り部を設けたことを特徴とするイ
   ンクジェットヘッド。