JPH1110873A

JPH1110873A - インクジェットヘッド及びその製造方法

Info

Publication number: JPH1110873A
Application number: JP17023797A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Sasaki; 勉佐々木; Michio Umezawa; 道夫梅沢; Osamu Naruse; 修成瀬; Seiji Nagaba; 誠治長場; Masayuki Iwase; 政之岩瀬; Nobuyasu Nakane; 信保中根; Hideyuki Makita; 秀行牧田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1997-06-26
Filing date: 1997-06-26
Publication date: 1999-01-19

Abstract

(57)【要約】【課題】組立効率、接合品質が悪い。【解決手段】スリット溝１１ａを形成した基板１１と
フレーム部材１３とをフィルム状接着剤１４で接合し
た。

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、特にスリット溝を形成した
基板上に液室支持部材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】一般に、プリンタ、ファクシミリ、複写
装置等に用いられるインクジェット記録装置は、インク
滴を吐出するためのノズルと、ノズルに対応して設けた
電気機械変換素子や電気熱変換体などのアクチュエータ
素子と、このアクチュエータ素子で加圧されるインク流
路（以下、「加圧液室」と称する。）を備えたインクジ
ェットヘッドを記録ヘッドに用いて、記録信号に応じて
ノズルからインク滴を記録媒体（インク滴が付着するも
の）に吐出することによって、高速、高解像度、高品質
の記録を行なうものである。

【０００３】従来の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、スリット溝を形成した基板上に複数の圧電素子を
複数列列状に接合すると共に、圧電素子の周囲に位置す
る液室支持部材となるフレーム部材を接合してなるアク
チュエータユニットと、ダイアフラム部を有する振動板
上に、圧電素子でダイアフラム部を介して加圧される加
圧液室及びこの液室にインクを供給する共通液室を形成
する液室隔壁部材を積層し、更にこの液室隔壁部材上に
ノズルを形成したノズルプレートを積層した液室ユニッ
トとを接合したものがある。

【０００４】このようなインクジェットヘッドにおける
従来の基板と液室支持部材（フレーム部材）との接着剤
接合について図８を参照して説明すると、同図（ａ）に
示すようにスリット溝１０１ａを形成し圧電素子１０２
を接合した基板１０１と同図（ｂ）に示すようなフレー
ム部材１０３とを接合する場合、同図（ｂ）に示すよう
にスタンパ１０４にてフレーム部材１０３に常温硬化型
エポキシ系接着剤１０６を転写した後、同図（ｂ）に示
すように基板１０１にフレーム部材１０３を重ねて常温
硬化させて接合する。

【０００５】この場合、常温硬化型接着剤に代えて液状
熱硬化型接着剤を用いると、熱硬化させるための雰囲気
温度で接着剤粘度が一時的に低下して、図９に示すよう
に接着剤１０６が基板１０１のスリット溝１０１ａに流
れ出し、基板１０１に設けた電極面１０７に樹脂膜を形
成することがある。このように基板上の電極面に樹脂膜
が形成されると、ＦＰＣケーブル等をハンダ熱圧着接合
する際に接合不良を生じてしまうことになるので、常温
硬化型接着剤を用いている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したインクジェッ
トヘッドのように常温硬化型接着剤を用いると硬化時間
が長くなって、組立効率が悪くなる。また、塗布方法と
して、スタンプ工法を用いると、接着剤塗布膜厚の管理
が難しく、塗布品質にバラツキが生じ、接合不良を生じ
るおそれがある。

【０００７】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、組立効率、接合品質を向上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は、スリット溝を
形成した基板上に液室支持部材を接着剤接合するインク
ジェットヘッドにおいて、前記接着剤がフィルム状接着
剤である構成とした。

【０００９】請求項２のインクジェットヘッドは、上記
請求項１のインクジェットヘッドにおいて、前記フィル
ム状接着剤はエポキシ系樹脂接着剤である構成とした。

【００１０】請求項３のインクジェットヘッドは、上記
請求項１又は２のインクジェットヘッドにおいて、前記
フィルム状接着剤は補強材を含む構成とした。

【００１１】請求項４のインクジェットヘッドは、上記
請求項３のインクジェットヘッドにおいて、前記フィル
ム状接着剤の補強材はガラス繊維からなる構成とした。

【００１２】請求項５のインクジェットヘッドは、上記
請求項１乃至４のいずれかのインクジェットヘッドにお
いて、前記フィルム状接着剤はオリゴマーが１０００個
を越えるものである構成とした。

【００１３】請求項６のインクジェットヘッドの製造方
法は、スリット溝を形成した基板上に液室支持部材を接
着剤接合するインクジェットヘッドの製造方法におい
て、前記基板又は液室支持部材にフィルム状接着剤を塗
布して接合する構成とした。

【００１４】

【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は本発明を適用したイン
クジェットヘッドの分解斜視図、図２は同ヘッドのチャ
ンネル方向（ノズル配列方向）と直交する方向の要部拡
大断面図、図３は同ヘッドのチャンネル方向の要部拡大
断面図である。

【００１５】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、セラミックス基板、例えばチ
タン酸バリウム、アルミナ、フォルステライトなどの絶
縁性の基板１１上に、エネルギー発生素子である複数の
積層型圧電素子１２を列状に２列配置して接合し、これ
ら２列の各圧電素子１２の周囲を取り囲む樹脂、セラミ
ック等からなるフレーム部材（液室支持部材）１３をフ
ィルム状接着剤１４によって接合している。

【００１６】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。）１７，１７…と、駆動部
１７，１７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。）１８，１８
…とを交互に構成している。ここで、複数の圧電素子１
２は１枚の圧電素子に多数のスリット加工を施すことで
複数に分割形成したものであり、このスリット加工時に
基板１１上まで切込むことで、基板１１上にスリット溝
１１ａが形成される。

【００１７】ここで、圧電素子１２としては１０層以上
の積層型圧電素子を用いている。この積層型圧電素子
は、例えば図２に示すように、厚さ１０〜５０μｍ／１
層のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）２０と、厚さ数μ
ｍ／１層の銀・パラジューム（ＡgＰd）からなる内部電
極２１とを交互に積層したものであるが、圧電素子とし
て用いる材料は上記に限られるものでなく、その他の電
気機械変換素子を用いることもできる。

【００１８】各圧電素子１２の内部電極２１は１層おき
にＡgＰdからなる左右の端面電極２２，２３（２つの圧
電素子列の対向する面側を端面電極２２とし、対向しな
い面側を端面電極２３とする。）に接続している。一
方、基板１１上には、図１に示すようにＮi・Ａu蒸着、
Ａuメッキ、ＡgＰtペースト印刷、ＡgＰdペースト印刷
等によって共通電極２４及び個別電極２５の各パターン
を設けている。

【００１９】そして、各列の各圧電素子１２の対向する
端面電極２２を導電性接着剤２６を介して共通電極２４
に接続し、他方、各列の各圧電素子１２の対向しない端
面電極２３を同じく導電性接着剤２６を介してそれぞれ
個別電極２５に接続している。これにより、駆動部１７
に駆動電圧を与えることによって、積層方向に電界が発
生して、駆動部１７には積層方向の伸びの変位（ｄ３３
方向の変位）が生起される。なお、共通電極２４は、図
２にも示すように、フレーム部材１３に設けた穴１３ａ
内に導電性接着剤２６を充填することで各圧電素子に接
続されたパターンの導通を取っている。

【００２０】一方、液室ユニット２は、金属薄膜の積層
体からなる複層構造の振動板３１と、ドライフィルムレ
ジスト（ＤＦＲ）からなる感光性樹脂層で形成した２層
構造の液室隔壁部材３２と、金属、樹脂等からなるノズ
ルプレート３３とを順次を積層し、熱融着して形成して
いる。これらの各部材によって、１つの圧電素子１２
（駆動部１７）と、この１つの圧電素子１２に対応する
ダイアフラム部３４と、各ダイアフラム部３４を介して
加圧される加圧液室３５と、この加圧液室３５の両側に
位置して加圧液室３５に供給するインクを導入する共通
液室３６，３６と、加圧液室３５と共通液室３６，３６
とを連通するインク供給路３７，３７と、加圧液室３５
に連通するノズル３８とによって１つのチャンネルを形
成し、このチャンネルを複数個２列設けている。

【００２１】振動板３１は、２層構造のニッケルめっき
膜からなり、駆動部１７に対応する前記ダイアフラム部
３４と、駆動部１７と接合するためにこのダイアフラム
部３４の中央部に一体的に形成した島状凸部４０と、非
駆動部１８に接合する梁となると共に各チャンネル（ノ
ズル）を独立させる隔壁部４１及びフレーム部材１３に
接合する周辺厚肉部４２と、共通液室３６に対応する圧
力を吸収する弾性体部（以下「ダンパー部」という。）
４３を形成している。

【００２２】液室隔壁部材３２は、振動板３１側に予め
ドライフィルムレジストを塗布して所要のマスクを用い
て露光し、現像して所定の液室パターンを形成した第１
感光性樹脂層４５と、ノズルプレート３３側に予めドラ
イフィルムレジストを塗布して所要のマスクを用いて露
光し、現像して所定の液室パターンを形成した第２感光
性樹脂層４６とを熱圧着で接合してなる。

【００２３】ノズルプレート３３にはインク滴を飛翔さ
せるための微細な吐出口であるノズル３８を多数を形成
している。このノズル３８の内部形状（内側形状）は、
略円柱形状、略円錘台形状或いはホーン形状に形成する
ことができる。また、このノズル３８の径はインク滴出
口側の直径で約２５〜３５μｍである。

【００２４】このノズルプレート３３のインク吐出面
（ノズル表面側）は、図１に示すように撥水性の表面処
理を施した撥水処理面４７としている。例えば、ＰＴＦ
Ｅ−Ｎi共析メッキやフッ素樹脂の電着塗装、蒸発性の
あるフッ素樹脂（例えばフッ化ピッチなど）を蒸着コー
トしたもの、シリコン系樹脂・フッ素系樹脂の溶剤塗布
後の焼き付け等、インク物性に応じて選定した撥水処理
膜を設けて、インクの滴形状、飛翔特性を安定化し、高
品位の画像品質を得られるようにしている。なお、ノズ
ルプレート３３の周縁部は撥水処理膜を形成しない非撥
水処理面４８としている。

【００２５】これらの駆動ユニット１と液室ユニット２
とはそれぞれ別個に加工、組立を行なった後、液室ユニ
ット２の振動板３１と駆動ユニット１の圧電素子１２及
びフレーム部材１３とを接着剤４９で接合している。

【００２６】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）５０上に支持して保持
し、このスペーサ部材５０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（駆動部１７）に接続した各電極２４，２５とをＦ
ＰＣケーブル５１，５１を介して接続している。

【００２７】また、ノズルカバー（ヘッドカバー）３
は、ノズルプレート３３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３３の撥水
処理面４７に対応して開口部を形成し、ノズルプレート
３３の周縁部に残した非撥水処理面４８に接着剤にて接
着接合している。さらに、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５０、基板１１、フレー
ム部材１３及び振動板３１にそれぞれインク供給穴５２
〜５５を設けている。

【００２８】このように構成したインクジェットヘッド
においては、記録信号に応じて駆動部１７に駆動波形
（１０〜５０Ｖのパルス電圧）を印加することによっ
て、駆動部１７に積層方向の変位が生起し、振動板３１
のダイアフラム部３４を介して加圧液室３５が加圧され
て圧力が上昇し、ノズル３８からインク滴が吐出され
る。このとき、加圧液室３５から共通液室３６へ通じる
インク供給路３７，３７方向へもインクの流れが発生す
るが、インク供給路３７，３７の断面積を狭小にするこ
とで流体抵抗部として機能させて共通液室３６，３６側
へのインクの流れを低減し、インク吐出効率の低下を防
いでいる。

【００２９】そして、インク滴吐出の終了に伴い、加圧
液室３５内のインク圧力が低減し、インクの流れの慣性
と駆動パルスの放電過程によって加圧液室３４内に負圧
が発生してインク充填行程へ移行する。このとき、イン
クタンクから供給されたインクは共通液室３６，３６に
流入し、共通液室３６，３６からインク供給路３７，３
７を経て加圧液室３５内に充填される。そして、ノズル
３８の出口付近のインクメニスカス面の振動が減衰し、
表面張力によってノズル３８の出口付近に戻されて（リ
フィル）安定状態に至れば、次のインク滴吐出動作に移
行する。

【００３０】次に、駆動ユニットの組立工程の内の基板
１１とフレーム部材１３との接合について図４以降をも
参照して説明する。このインクジェットヘッドにおいて
は、前述したように、基板１１とフレーム部材１３とは
接着剤１４を用いて接合している。この接着剤１４とし
ては、フィルム状接着剤を用いている。フィルム状接着
剤としては、耐水性、耐熱性、接合強度などからエポキ
シ系フィルム状接着剤が好ましい。

【００３１】フィルム状接着剤は、液状樹脂接着剤をＢ
ステージ（半硬化状態）化することで形成しているの
で、硬化時の硬化熱による接着剤の粘度低下がかなり少
なく抑えられることを実験により確認した。また、フィ
ルム状接着剤の樹脂材料について、流動性を低減するこ
とを目的としてオリゴマーが１０００個以上あるものを
使用することで、より粘度低下を少なくすることができ
る。これによって、基板とフレーム部材との接合を熱硬
化させることができて組立効率が向上し、接着剤の流れ
出しが少なくなって接合品質が向上する。

【００３２】このようなフィルム状接着剤を用いて基板
１１とフレーム部材１３とを接合するには、図４に示す
ようにフィルム状接着剤１４をフレーム部材１３の基板
１１との接着面形状にパターン加工し、このパターン加
工したフィルム状接着剤１４を図５に示すようにフレー
ム部材１３の接着面に一定の位置関係で置くことによっ
て接着剤塗布が完了する。そこで、このフレーム部材１
３上のフィルム状接着剤１４上に基板１１の接着面を重
ね合わせて熱硬化させることで、フレーム部材１３と基
板１１とを接合する。

【００３３】ここで、フィルム状接着剤１４のパターン
加工を行う場合、一般的に当該加工パターンに合わせた
型を作成して抜くことになるが、フィルム自体の剛性が
低いと、微細パターンになるに従って加工が難しくな
る。そこで、図６及び図７に示すようにフィルム状接着
剤１４として、フィルム状接着剤１４ａ，１４ａ間に補
強材１４ｂを挟んだものを用いることで、フィルム状接
着剤の剛性を高くして微細なパターン加工を容易にする
ことができると共に、取扱い性も向上できる。この補強
材１４ｂとしてはガラス繊維などを使用することができ
る。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１のインク
ジェットヘッドによれば、スリット溝を形成した基板と
液室支持部材とをフィルム状接着剤で接合したので、組
立効率及び接合品質が向上する。

【００３５】請求項２のインクジェットヘッドによれ
ば、上記請求項１のインクジェットヘッドにおいて、フ
ィルム状接着剤としてエポキシ系樹脂接着剤を用いたの
で、耐水性、耐熱性、接合強度を確保できて接合信頼性
が向上する。

【００３６】請求項３のインクジェットヘッドによれ
ば、上記請求項１又は２のインクジェットヘッドにおい
て、フィルム状接着剤は補強材を含む構成としたので、
パターン加工が容易になり、組立性が向上する。

【００３７】請求項４のインクジェットヘッドによれ
ば、上記請求項３のインクジェットヘッドにおいて、フ
ィルム状接着剤の補強材はガラス繊維からなる構成とし
たので、パターン加工が容易になり、組立性が向上す
る。

【００３８】請求項５のインクジェットヘッドによれ
ば、上記請求項１乃至４のいずれかのインクジェットヘ
ッドにおいて、フィルム状接着剤はオリゴマーが１００
０個を越えるものである構成としたので、粘度低下を一
層少なくすることができる。

【００３９】請求項６のインクジェットヘッドの製造方
法によれば、基板又は液室支持部材にフィルム状接着剤
を塗布して接合する構成としたので、組立工率及び接合
品質が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したインクジェットヘッドの分解
斜視図

【図２】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】図１のノズル配列方向の要部拡大断面図

【図４】フィルム状接着剤の接着前の斜視説明図

【図５】フィルム状接着剤をフレーム部材の塗布した状
態の斜視説明図

【図６】補強材入りフィルム状接着剤を説明する模式的
断面図

【図７】同補強材入りフィルム状接着剤を説明する模式
的斜視図

【図８】従来の基板と液室支持部材との接合方法を説明
する説明図

【図９】基板と液室支持部材との接合用接着剤の説明に
供する斜視説明図

【符号の説明】

１…駆動ユニット、２…液室ユニット、１１…基板、１
１ａ…スリット溝、１２…圧電素子、１３…フレーム部
材、１４…フィルム状接着剤、２３…振動板、２４，２
５，２６…感光性樹脂層、２８…ノズルプレート。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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)発明者岩瀬政之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)発明者中根信保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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スリット溝を形成した基板上に液室支持
部材を接着剤接合するインクジェットヘッドにおいて、
前記接着剤がフィルム状接着剤であることを特徴とする
インクジェットヘッド。
【請求項２】請求項１に記載のインクジェットヘッド
において、前記フィルム状接着剤はエポキシ系樹脂接着
剤であることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項３】請求項１又は２に記載のインクジェット
ヘッドにおいて、前記フィルム状接着剤は補強材を含む
ことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項４】請求項３に記載のインクジェットヘッド
において、前記フィルム状接着剤の補強材はガラス繊維
からなることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれかに記載のイン
クジェットヘッドにおいて、前記フィルム状接着剤はオ
リゴマーが１０００個を越えるものであることを特徴と
するインクジェットヘッド。
【請求項６】スリット溝を形成した基板上に液室支持
部材を接着剤接合するインクジェットヘッドの製造方法
において、前記基板又は液室支持部材にフィルム状接着
剤を塗布して接合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。