JPH11348282A

JPH11348282A - インクジェットヘッド及びその製造方法

Info

Publication number: JPH11348282A
Application number: JP16086398A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Komatsu; 洋小松; Takeshi Miyashita; 剛宮下; Masahiro Fujii; 正寛藤井
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1998-06-09
Filing date: 1998-06-09
Publication date: 1999-12-21

Abstract

(57)【要約】【課題】接着剤を使用した基板同士の接合で、基板上
に形成されインク流路への接着剤流れ込みを防止するイ
ンクジェットヘッドの製造方法を提供する。【解決手段】基板１２，１３には、インク室１０６、
インク供給口１０８、インクリザーバー１１０が形成さ
れている。基板１２の上側には接着剤を用いて、ノズル
孔１２１が形成された基板１３が接合される。基板１２
には、インク室１０６、リザーバー１１０の縁に沿っ
て、複数の凹部１３１が千鳥状に配設されており、残余
の接着剤はこの凹部内の収容されるため、接着剤がイン
ク流路内に流れ込むことがない。

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
ッドの製造方法に関し、基板同士を接着剤にて接合する
インクジェットヘッドの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリンタに用いられるイ
ンクジェットヘッドには、インク滴を外部に吐出する複
数のインクノズルと、これらのインクノズルに連通した
インク供給路とが半導体基板上に作り込まれたものが提
案されている。近年、インクジェットヘッドに対して
は、高精細文字を印字可能にするために、より精密でよ
り微細な加工が要求されている。このために、様々なイ
ンクジェットの製造方法が開発されている。例えば、本
願人による特開平５−５０６０１号公報には、リザーバ
ー、キャビティ等のインク供給路、振動板が形成された
シリコン単結晶製の流路基板と、インク供給路を覆う蓋
基板と、振動板を静電気力によって撓めるための電極が
形成されたガラス製の電極基板を個々に形成し、これら
３枚の基板を接合、積層して静電駆動方式のインクジェ
ットヘッドを製造する方法が開示されている。このよう
な構造を採用することにより、個々のインクジェットヘ
ッドのパターン（ノズル、インク供給路、電極）をそれ
ぞれの基板に形成した後、基板を接合し、接合した基板
を切断し個々のインクジェットヘッドに分離するという
製造方法が採用でき、インクジェットヘッドを安価に製
造できる。

【０００３】基板同士を接合する技術には様々な方法が
あり、その中でも接着剤を使用した接着技術により、圧
力センサ、インクジェットヘッド等の種々のマイクロ部
品を製造する試みがなされている。前記インクジェット
ヘッド製造過程における基板同士の接合においては接着
剤が用いられる場合が多く、いずれか一方の基板あるい
は両方の基板に接着剤を塗布し、貼り合わせ、加圧し、
接着剤を硬化することによって接着接合体が完成する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
接着剤を使用した接合において、基板同士を貼り合わせ
る際あるいは、加圧する際あるいは、接着剤を硬化する
際に、接着剤が基板上に形成されたインク室、インク供
給口、インクリザーバー、ノズル孔に流れ込み、インク
供給の阻害あるいは、インク吐出等のインクジェットヘ
ッド特性機能低下を発生するという課題があった。また
基板上に形成された貫通孔から接着剤が流れ出し、基板
上へ接着剤が回り込み付着してしまうという課題と、回
り込んだ接着剤が治工具等に付着し、基板と治工具が接
合してしまうという課題があった。

【０００５】本発明はこのような課題を解決するために
なされたものであり、接着剤を使用した、基板同士の接
合の基板上に形成されたインク室、インク供給口、イン
クリザーバー、ノズル孔への接着剤流れ込みおよび基板
上に形成された貫通孔からの接着剤の流れ出しを防止す
るインクジェットヘッドの製造方法を提供することを目
的とする。

【０００６】更に接着剤による基板同士の接合強度を向
上させるインクジェットヘッドの製造方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
ヘッドは、複数のノズルが形成された第１の基板と、前
記ノズルよりインク滴を吐出させるための複数のインク
室が形成された第２の基板を備え、各ノズルが前記イン
ク室の各々に連通するように前記第１、第２の基板を接
着剤にて接合されたインクジェットヘッドにおいて、前
記第１の基板もしくは第２の基板上の前記インク室の近
傍に、前記ノズルもしくは前記インク室への接着剤の流
れ込みを防止する複数の凹部を列状に配置したことを特
徴とする。

【０００８】また、本発明のインクジェットヘッドの製
造方法は、複数のノズルが形成された第１の基板に、前
記ノズルよりインク滴を吐出させるための複数のインク
室が形成された第２の基板を、各ノズルが前記インク室
の各々に連通するように接着剤にて接合するインクジェ
ットヘッドの製造方法において、前記第１の基板もしく
は第２の基板上の前記インク室の近傍に、前記ノズルも
しくは前記インク室への接着剤の流れ込みを防止する複
数の凹部を列状に形成したことを特徴とする。本発明に
よれば、インク室の近傍に、前記ノズルと、前記インク
室への接着剤の流れ込みを防止する複数の凹部を列状に
配置することにより、基板と基板とを貼り合わせる際あ
るいは、加圧する際あるいは、接着剤を硬化する際に流
れ出す接着剤を前記凹部にて収容することで、上記の課
題を解決することができる。勿論、前記凹部の形成場所
は、基板上に形成されたインク室に限定されるものでは
なく、インク流路を構成するインク供給口、インクリザ
ーバー、ノズル孔等の近傍に、仕様に応じて適宜形成で
きるものである。

【０００９】前記複数の凹部は、前記インク室の縁に沿
って千鳥状に配置されていることが望ましく、これによ
りより確実に接着剤がインク室に流れ込むことを防止で
きる。典型的な本発明の実施の形態では、前記第１、
第２の基板にはシリコン製の基板が用いられる。勿論、
双方の基板にガラス製の基板もしく他の半導体材料、金
属材料を材質とする基板を用いても良い。シリコン基板
を用いる場合、前記インク室と前記凹部は異方性エッチ
ングを用いて前記第２の基板上に形成するようにすれ
ば、より容易にかつ精度良く、前記ノズルもしくは前記
インク室への接着剤の流れ込みを防止する複数の凹部を
基板上に形成できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】（本発明の適用されるインクジェ
ットヘッドの一例）図３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である。また図４は組み立てら
れたインクジェットヘッドの断面構成図である。

【００１１】これらの図に示すように、インクジェット
ヘッド１００は、インク液滴を基板の上面に設けたイン
クノズルから吐出させるフェイスインクジェットタイプ
であり、静電駆動方式のものである。インクジェットヘ
ッドヘッド１００は、キャビティープレート１２（第３
の基板）を挟み、上側にノズルプレート１３（第１の基
板）、下側に電極基板１１（第２の基板）がそれぞれ積
層された３層構造となっている。

【００１２】キャビティープレート１２は、例えば、厚
さ３６０μｍ程度のシリコン基板であり、プレートの表
面には底壁が振動板１０５として機能するインク室１０
６を構成することになる凹部１０７と、凹部１０７の後
部に設けられたインク供給口１０８を形成することにな
る細溝１０９と、各々のインク室１０６にインクを供給
するためのインクリザーバー１１０を構成することにな
る凹部１１１とがエッチングによって形成されている。
このキャビティープレート１２の下面は鏡面研磨によっ
て平滑化されている。

【００１３】このキャビティープレート１２の上側に接
合されるノズルプレート１３は、例えば、厚さ３６０μ
ｍ程度のシリコン製の基板である。ノズルプレート１３
において、インク室１０６の上面を規定している部分に
は各インク室１０６に連通する複数のインクノズル１２
１が形成されている。

【００１４】このノズルプレート１３をキャビティープ
レート１２に接合することにより、上記の凹部１０７、
１１１、および細溝１０９が塞がれて、インク室１０
６、インク供給口１０８、インクリザーバー１１０のそ
れぞれが区画形成される。

【００１５】なお、インクリザーバー１１０の底面を規
定する部分にはインクリザーバー１１０にインクを供給
するための孔１１２ａが設けられており、基板接合後、
後述する電極基板１１に設けられた孔１１２ｂと共にイ
ンク供給孔１１２を形成する。インク供給孔１１２には
不図示の接続チューブを介して不図示のインクタンクに
接続される。インク供給孔１１２から供給されたインク
は、各インク供給口１０８を経由して独立した各インク
室１０６に供給される。

【００１６】キャビティプレート１２の下側に接合され
る電極基板１１は、シリコンと熱膨張率が近い、厚さ１
ｍｍ程度のホウ珪酸ガラス基板である。この電極基板１
１において、各々の振動板１０５に対向する部分には振
動室（隙間）１１５を構成することになる凹部１１６が
形成されている。この凹部１１６の底面には、振動板１
０５に対向する個別電極１１７が形成されている。個別
電極１１７は、ＩＴＯからなるセグメント電極部１１８
と端子部１１９を有している。

【００１７】この電極基板１１をキャビティープレート
１２に接合することにより、各インク室１０６の底面を
規定している振動板１０５と個別電極１１７のセグメン
ト電極部１１８は非常に狭い隙間を隔てて対向する。こ
の隙間１１５はキャビティープレート１２と電極基板１
１の間に配置した封止材１２０によって封止される。

【００１８】振動板１０５は薄肉とされており、面外方
向、即ち、図４において上下方向に弾性変形可能となっ
ている。この振動板１０５は、各インク室側の共通電極
として機能する。この共通電極としての振動板１０５の
底面１５１にはヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）か
らなる疎水膜が形成されている。この振動板１０５に対
向する個別電極１１７のセグメント電極部１１８の表面
にもヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）からなる疎水
膜が形成されている。隙間１１５を挟み、振動板１０５
と、対応する各セグメント電極部１１８とによって対向
電極が形成されている。

【００１９】振動板１０５と個別電極１１７との間には
電圧印加装置１２５が接続されている。電圧印加装置１
２５の一方の出力は各個別電極１１７の端子部１１９に
接続され、他方の出力はキャビティープレート１２に形
成された共通電極端子１２６に接続されている。キャビ
ティープレート１２自体は導電性を持つため、この共通
電極端子１２６から振動板（共通電極）１０５に電圧を
供給することができる。また、より低い電気抵抗で振動
板１０５に電圧を供給する必要がある場合には、例えば
キャビティープレート１２の一方の面に金等の導電性材
料の薄膜を蒸着やスパッタリングで形成すれば良い。本
例ではキャビティープレート１２と電極基板１１との接
続に陽極接合を用いるために、キャビティープレート１
２の流路形成面側に導電膜を形成してある。

【００２０】このように構成したインクジェットヘッド
１においては、電圧印加装置１２５からの駆動電圧が対
向電極間に印加されると、対向電極間に充電された電荷
によるクーロン力が発生し、振動板１０５はセグメント
電極部１１８の側へ撓み、インク室１０６の容積が拡大
する。次に、電圧印加装置１２５からの駆動電圧を解除
して対向電極間の電荷を放電すると、振動板１０５はそ
の弾性復帰力によって復帰し、インク室１０６の容積が
急激に収縮する。この時発生する内圧変動により、イン
ク室１０６に貯留されたインクの一部が、インク室１０
６に連通しているインクノズル１２１から記録紙に向か
って吐出する。

【００２１】一つのインクジェットヘッド１００を形成
するための前述した各要素は、各基板１１，１２，１３
に複数セット形成されており、接合した基板を切断する
ことにより、２枚のシリコンウェハと１枚のガラス基板
から多数のインクジェットヘッドを得ることができる。

【００２２】なお、インクジェットヘッド１００で使用
されるインクとしては、水、アルコール、トルエン等の
主溶媒にエチレングリコール等の界面活性剤と、染料ま
たは顔料とを溶解または分散させることにより調整され
る。さらに、インクジェットヘッド１にヒーターを設け
ておけば、ホットメルトインクも使用できる。

【００２３】上述したインクジェットヘッドは、個々の
インクジェットヘッドを構成するインクノズル１２１、
インク室１０６、電極１１９等の各要素は、各基板１
１，１２，１３に複数セット形成される。各要素が形成
された基板を接合した後、接合された基板を切断するこ
とにより、同時に複数個のインクジェットヘッドを得る
ことができる。

【００２４】図５は、各要素が形成され、互いに接合さ
れる３枚の基板を示す斜視図である。本実施の形態で
は、両端の列に３個の、中央の５列には、１列当り５個
のインクジェットヘッドを形成するための各要素が各基
板に形成されており、接合した基板を切断することによ
り、２枚のシリコンウェハと１枚のガラス基板から計３
１個のインクジェットヘッドを得ることができる。尚、
符号２４、２５は貫通孔であり、３枚の基板が接合され
たときに、電極端子１１９、１２６が接合基板の表面に
露出させるための孔である。また、符号７２ａ、７２ｂ
は基板１３と基板１２を接合する際に位置決めに用いら
れる基板接合用の基準マークであり、基板１２と基板１
３に設けられた符号７０、７１は、基板と治工具の位置
あわせ等に用いられる貫通孔である。

【００２５】（本発明の接着剤による接合方法）本発明
の接着剤による接合方法について図１、図２を参照し説
明する。図１は接着剤収容部を適用したインクジェット
ヘッドの基板１２、基板１３の分解斜視図である。図２
は基板上の貫通孔近傍に接着剤収容部を適用した基板１
２、基板１３の分解斜視図である。上述した基板１２、
１３は接着剤１３４にて接合される。接着剤１３４は、
エポキシ系あるいは、アクリル系あるいは、ウレタン系
あるいは、フェノール系あるいは、ビニール系あるい
は、ニトリルゴム系であり、接着剤厚さは数μｍレベル
である。本実施形態では、上述したシリコン基板とシリ
コン基板の接合を例にとるが、これに限らず各基板の材
質としては、ガラスあるいは、シリコン酸化物の他に、
金属酸化物あるいは、金属あるいは、半導体あるいは、
無機化合物あるいは、有機化合物であってもよい。

【００２６】基板１２上に形成されたインク室１０６、
インク供給口１０８、インクリザーバー１１０の近傍
に、接着剤収容部１３０を構成することになる複数の凹
部１３１が列状に形成されている。本実施形態では、イ
ンク室１０６、インクリザーバー１１０の縁に沿って千
鳥状に凹部１３１が配置されている。

【００２７】また、基板１２，１３上に形成された貫通
孔７０，７１の近傍に、接着剤収容部１３２を構成する
ことになる凹部１３３が形成されている。これら接着剤
収容部は、基板１３の裏面（基板１２と接合される面）
あるいは、基板１２の表面（基板１３と接合される面）
あるいは、その両方に形成してもよい。また、接着剤収
容部の形状、個数は限定されるものではない。

【００２８】接着剤１３４を、基板１３の裏面あるい
は、基板１２の表面あるいは、その両方に塗布し、基板
１２と基板１３を位置決めし、接触させ、加圧する。こ
の際、接触あるいは、加圧あるいは、その両方により接
着剤１３４は広がり、過剰の接着剤は接着剤収容部１３
０、１３２に流れ込み、収容され、基板１２、１３上に
形成されたインク室、インク供給口、インクリザーバ
ー、ノズル孔または、貫通孔への接着剤の流れ込みを防
止することができる。また、熱硬化型等の接着剤硬化時
に粘性抵抗が変化する接着剤は、接着剤硬化時に流れ出
す過剰の接着剤が接着剤収容部１３０、１３２に流れ込
み、収容し、基板１２、１３上に形成されたインク室、
インク供給口、インクリザーバー、ノズル孔または貫通
孔への接着剤の流れ込みを防止することができる。ま
た、接着剤収容部を形成した基板に接着剤を塗布する
際、接着剤収容部に接着剤が塗布されないようにすれ
ば、加圧時あるいは接着剤硬化時に流れ出す過剰な接着
剤の軽減ができる。また、接着剤収容部に収容された接
着剤は、接着剤の接触表面積が大きくなるため、接合強
度を増すことができる。

【００２９】

【発明の効果】以上、本発明によれば、接着剤にて基板
同士を接合するときに、基板上に形成されたインク室、
インク供給口、インクリザーバー、ノズル孔への接着剤
流れ込みを防止し、インク供給あるいは、インク吐出等
のインクジェットヘッド特性上の弊害を回避することが
できるインクジェットヘッドの製造方法を提供できると
いう効果を奏する。

【００３０】また基板上に形成された貫通穴からの接着
剤の流れ出しを防止することで、基板上への接着剤の回
り込み及び治工具への接着剤付着あるいは、基板と治工
具の接着を回避することができるインクジェットヘッド
の製造方法を提供できるという効果を奏する。

【００３１】更に、収容された接着剤による接合強度を
向上させるインクジェットヘッドの製造方法を提供でき
るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の接着剤収容部を適用したインクジェッ
トヘッドの一例を示す分解斜視図である。

【図２】基板上の貫通孔近傍に接着剤収容部を適用した
一例を示す分解斜視図である。

【図３】本発明が適用されるインクジェットヘッドの一
例を示す分解斜視図である。

【図４】図３のインクジェットヘッドの組み立てられた
状態を示す断面構成図である。

【図５】図３に示すインクジェットヘッドを構成する要
素が多数形成され、互いに接合された後、個々のインク
ジェットヘッドに切断分離される３枚の基板を示す分解
斜視図である。

【符号の説明】

４複合基板１１第２の基板（電極基板）１２第３の基板（キャビティプレート）１３第１の基板（ノズルプレート）２４、２５、７０、７１貫通孔７２ａ、７２ｂ基板接合用の基準マーク１００インクジェットヘッド１０５振動板１０６インク室１０８インク供給口１１０インクリザーバー１１２インク供給孔１１５振動室１１７個別電極１１８セグメント電極部１１９端子部１２０封止材１２１インクノズル１２５電圧印加装置１２６共通電極端子１３０、１３２接着剤収容部１３４接着剤

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のノズルが形成された第１の基板
と、前記ノズルよりインク滴を吐出させるための複数の
インク室が形成された第２の基板を備え、各ノズルが前
記インク室の各々に連通するように前記第１、第２の基
板を接着剤にて接合されたインクジェットヘッドにおい
て、前記第１の基板もしくは第２の基板上の前記インク
室の近傍に、前記ノズルもしくは前記インク室への接着
剤の流れ込みを防止する複数の凹部を列状に配置したこ
とを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】請求項２において、前記複数の凹部は、
前記インク室の縁に沿って千鳥状に配置されていること
を特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項３】複数のノズルが形成された第１の基板
に、前記ノズルよりインク滴を吐出させるための複数の
インク室が形成された第２の基板を、各ノズルが前記イ
ンク室の各々に連通するように接着剤にて接合するイン
クジェットヘッドの製造方法において、前記第１の基板
もしくは第２の基板上の前記インク室の近傍に、前記ノ
ズルもしくは前記インク室への接着剤の流れ込みを防止
する複数の凹部を列状に形成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。
【請求項４】請求項３において、前記複数の凹部を、
前記インク室の縁に沿って千鳥状に配置することを特徴
とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項５】請求項３もしくは請求項４において、前
記第２の基板はシリコン製の基板であり、前記インク室
と前記凹部は異方性エッチングを用いて前記第２の基板
上に形成されることを特徴とするインクジェットヘッド
の製造方法。