JPH1158736A

JPH1158736A - インクジェットヘッド及びその製造方法

Info

Publication number: JPH1158736A
Application number: JP22322497A
Authority: JP
Inventors: Yoichiro Miyaguchi; 耀一郎宮口
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1997-08-20
Filing date: 1997-08-20
Publication date: 1999-03-02

Abstract

(57)【要約】【課題】相互干渉が発生して安定したインク滴吐出を
行えない。【解決手段】ノズル６１を形成したノズル形成部材６
２と、インク液室６６を形成するための液室隔壁部材６
７と、圧電素子等の電気機械変換素子で変位されるダイ
アフラム領域６３を形成した振動板６４とを積層した構
造をなし、ノズル形成部材６２と液室隔壁部材６７、液
室隔壁部材６７と振動板６４をそれぞれ熱可塑性ポリイ
ミド或いは液晶ポリマー樹脂を接合材料に用いた接合薄
層６５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、特に複数の部品を接合して
構成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】プリンタ、ファクシミリ、コピー機等の
画像形成装置として用いられるインクジェット記録装置
の記録ヘッドを構成するインクジェットヘッドは、イン
ク滴を吐出するノズルと、ノズルが連通するインク液室
と、各インク液室内のインクを加圧するエネルギーを発
生するエネルギー発生素子、例えば圧電素子等の電気機
械変換素子やヒータ等の電気熱変換素子とを備え、エネ
ルギー発生素子を印写データに応じて駆動して対応する
インク液室内インクを加圧し、ノズルからインク滴を吐
出させて画像を記録する。

【０００３】このようなインクジェットヘッドは複数の
部品を接合材料で接合して構成するのが一般的であり、
ドライフィルムレジスト（ＤＦＲ）で構成部品を形成し
たもの（特公昭６３−５４５４７号公報参照）、ビスフ
ェノールエポキシ樹脂接着剤を接合材料としたもの、Ｓ
i／ガラスの陽極接合を行うようにしたもの、ポリエチ
レンアイオノマー−ホットメルト接合を行うようにした
ものなどがある。

【０００４】また、低粘度ポリイミド及び高粘度ポリイ
ミドで構成部品を形成したもの（特開平４−７８５３９
号公報参照）、基板と液室構造部材との間にポリイミド
からなる弾性の融着層を形成したもの（特開平５−７７
４２３号公報参照）などもある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、インクジェ
ットヘッドに用いるインクは水や有機溶剤を含んでいる
ために、ドライフィルムレジスト、ビスフェノールエポ
キシ樹脂接着剤、ポリエチレンアイオノマーなどでイン
ク流路を形成した場合、２００〜５０ｋｇ／ｍｍ2程度
にヤング率が低下したり、あるいはヤング率が１００ｋ
ｇ／ｍｍ²と小さいものもあり、その上膜厚を２６〜１
２０μｍの厚膜とするために、インク液室全体の剛性が
低下し、ヘッドの固有振動数が低くなり、隣接ノズル間
で相互干渉が発生してインク滴吐出効率が低下する。

【０００６】また、ポリイミドを用いてヘッド構成部品
を形成し、若しくはその機能の一部を担わせるには２６
μｍ以上の厚膜にしなければならないため、接合時の加
熱圧着によってパターンが変形してインク滴吐出特性に
バラツキが発生したり、ヤング率が５００ｋｇ／ｍｍ²
程度でインク液室の隔壁部分を形成するために相互干渉
が大きくなって吐出効率が低下し、インク滴吐出特性の
バラツキが発生する。

【０００７】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、安定したヘッド特性が得られ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は、複数の部品の
少なくとも２以上の部品を熱可塑性を有するポリイミド
を接合材料として接合している構成とした。

【０００９】請求項２のインクジェットヘッドは、複数
の部品の少なくとも２以上の部品を熱可塑性及び感光性
を有するポリイミドを接合材料として接合している構成
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
ポリイミド材料中にギャップを規定するギャップ材を添
加している構成とした。

【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、前記ギャッ
プ材の粒径が０．５〜１０μｍである構成とした。

【００１２】請求項５のインクジェットヘッドは、上記
請求項３又は４のインクジェットヘッドにおいて、前記
ギャップ材の添加量が８重量パーセントを越えない構成
とした。

【００１３】請求項６のインクジェットヘッドは、上記
請求項３乃至５のいずれかのインクジェットヘッドにお
いて、前記ギャップ材の弾性率が５００ｋｇ／ｍｍ²以
上である構成とした。

【００１４】請求項７のインクジェットヘッドは、上記
請求項１乃至６のいずれかのインクジェットヘッドにお
いて、前記ポリイミド材料の厚みが２５μｍを越えない
構成とした。

【００１５】請求項８のインクジェットヘッドは、複数
の部品の少なくとも２以上の部品を液晶ポリマー樹脂を
接合材料として接合している構成とした。

【００１６】請求項９のインクジェットヘッドは、請求
項８のインクジェットヘッドにおいて、前記液晶ポリマ
ー樹脂材料の厚みが２５μｍを越えない構成とした。

【００１７】請求項１０のインクジェットヘッドの製造
方法は、熱可塑性を有するポリイミドを薄膜化して、こ
の薄膜化したポリイミドで前記複数の部品の少なくとも
２以上の部品を接合する構成とした。

【００１８】請求項１１のインクジェットヘッドの製造
方法は、熱可塑性及び感光性を有するポリイミドを薄膜
化して、ホトリソグラフィ工程で前記薄膜化したポリイ
ミドをパターン化して前記複数の部品の少なくとも２以
上の部品を接合する構成とした。

【００１９】請求項１２のインクジェットヘッドの製造
方法は、液晶ポリマー樹脂を薄膜化して、この薄膜化し
た液晶ポリマー樹脂で前記複数の部品の少なくとも２以
上の部品を接合する構成とした。

【００２０】

【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。

【００２１】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を接
着剤１４によって接合している。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】一方、液室ユニット２は、金属薄膜の積層
体からなる１層又は複層構造の振動板３１と、ＳＵＳ３
０４等のＳＵＳ基板から形成した液室隔壁部材３２と、
ＳＵＳ基板、Ｎi電鋳金属或いは樹脂等からなるノズル
形成部材であるノズルプレート３３とを順次を積層し、
膜厚が２５μｍを越えないポリイミド或いは液晶ポリマ
ー樹脂を用いた接合材料３４，３４で接合している。

【００２７】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３６と、各ダイアフラム部３６を介
して加圧されるインク液室である加圧液室３７と、この
加圧液室３７の両側に位置して加圧液室３７に供給する
インクを導入する共通液室３８，３８と、加圧液室３７
と共通液室３８，３８とを連通するインク供給路３９，
３９と、加圧液室３７に連通するノズル４０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。

【００２８】振動板３１は、エレクトロフォーミング
（電鋳）工法で形成したＮｉメッキ膜からなり、駆動部
１７に対応する前記ダイアフラム部３６と、駆動部１７
と接合するためにこのダイアフラム部３６の中央部に一
体的に形成した島状凸部４１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４２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３８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。）４４を形成してい
る。

【００２９】液室隔壁部材３２は、金属板、例えばＳＵ
Ｓ基板で形成したものである。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
４０を多数を形成している。このノズル４０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４０
の径はインク滴出口側の直径で約２５〜３５μｍであ
る。

【００３０】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。

【００３１】接合材料３４は、２つの部品である振動板
３１と液室隔壁部材３２、或いは液室隔壁部材３２とノ
ズルプレート３３とを接合するためのものであり、熱可
塑性ポリイミドを５〜２５μｍの膜厚で薄膜塗布して予
備乾燥を経て２つの部品を熱圧着で接合している。熱可
塑性ポリイミドはインクに対して膨潤しない材料であ
り、ヤング率も５００ｋｇ／ｍｍ²程度であり、高精度
に強固に２つの部品を接合することができる。そして、
膜厚を５〜２５μｍ以下の薄膜にすることで、エネルギ
ー発生素子によるエネルギーに弾性変形を無視すること
ができて、相互干渉に影響を与えることがなく、インク
滴吐出効率の低下を招かない。

【００３２】また、接合材料３４としては液晶ポリマー
樹脂を用いることもできる。液晶ポリマー樹脂もインク
に対して膨潤しない材料であり、ヤング率も５００ｋｇ
／ｍｍ²程度であり、これが殆ど変形しないので、高精
度に強固に２つの部品を接合することができる。液晶ポ
リマー樹脂は、低吸湿性（０．０４％以下）であって、
熱膨張係数も３×１０^-5ｃｍ／℃で、金属に近いもので
ある。そして、膜厚を５〜２５μｍ以下の薄膜にするこ
とで、エネルギー発生素子によるエネルギーに弾性変形
を無視することができて、相互干渉に影響を与えること
がなく、インク滴吐出効率の低下を招かない。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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３６を介して加圧液室３７が加圧され
て圧力が上昇し、ノズル４０からインク滴が吐出され
る。このとき、加圧液室３７から共通液室３８へ通じる
インク供給路３９，３９方向へもインクの流れが発生す
るが、インク供給路３９，３９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３８，３８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。

【００３７】そして、インク滴吐出の終了に伴い、加圧
液室３７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３７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３８，３８に
流入し、共通液室３８，３８からインク供給路３９，３
９を経て加圧液室３７内に充填される。そして、ノズル
４０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。

【００３８】次に、本発明に係るインクジェットヘッド
の具体例について図４乃至図６を参照して説明する。図
４は本発明に係るインクジェットヘッドの第１例を示す
要部模式的断面図である。このインクジェットヘッド
は、ノズル６１を形成したノズル形成部材６２と圧電素
子等の電気機械変換素子で変位されるダイアフラム領域
６３を有する振動板６４とを熱可塑性ポリイミド或いは
液晶ポリマー樹脂を接合材料に用いた接合薄層６５で接
合したものである。この接合薄層６５の膜厚は０．５〜
２５μｍにしている。なお、ノズル６１が連通しダイア
フラム領域６３に対応する部分がインク液室６６とな
る。

【００３９】このように熱可塑性ポリイミド或いは液晶
ポリマー樹脂を接合材料に用いて薄膜化して２つの部品
を接合することにより、これらの樹脂はヤング率が有機
材料の中でも大きく、さらにインク中に含まれる界面活
性剤や有機溶媒によって膨潤せず、架橋構造を保持し、
熱可塑性によって部品の表面微細孔中に浸透してアンカ
ー効果を発揮して２つの部品を強固に接合することがで
きる。したがって、インク滴吐出エネルギーを与えたと
きにも高周波振動圧力の吸収を行わないので吐出圧力を
効率的にインク滴吐出に振り向けることができると共
に、膨潤軟化も発生しないので、相互干渉が発生せず、
安定したインク滴吐出特性を有するインクジェットヘッ
ドを得ることができる。

【００４０】そして、接合材料となる熱可塑性ポリイミ
ド或いは液晶ポリマー樹脂を０．５〜２５μｍの薄膜と
することで、圧力変形が小さく、透湿性も小さく、更に
接合強度がピーリング試験で１〜１．５ｋｇ／ｃｍを確
保することができる。

【００４１】図５は本発明に係るインクジェットヘッド
の第２例を示す要部模式的断面図である。このインクジ
ェットヘッドは、ノズル６１を形成したノズル形成部材
６２と、インク液室６６を形成するための液室隔壁部材
６７と、圧電素子等の電気機械変換素子で変位されるダ
イアフラム領域６３を形成した振動板６４とを積層した
構造をなし、ノズル形成部材６２と液室隔壁部材６７、
液室隔壁部材６７と振動板６４をそれぞれ熱可塑性ポリ
イミド或いは液晶ポリマー樹脂を接合材料に用いた接合
薄層６５で接合している。この第２例のインクジェット
ヘッドの構造を前述した図１乃至図３に示すインクジェ
ットヘッドに適用している。

【００４２】図６は本発明に係るインクジェットヘッド
の第３例を示す要部模式的断面図である。このインクジ
ェットヘッドは、ノズル６１を形成したノズル形成部材
６２と、インク液室６６を形成するための液室隔壁部材
６７と、金属部材６８と熱可塑性ポリイミド或いは液晶
ポリマー樹脂からなる薄層６９とを一体化して、薄層６
９で圧電素子等の電気機械変換素子で変位されるダイア
フラム領域６３を形成した振動板部材７０とを積層した
構造をなし、ノズル形成部材６２と液室隔壁部材６７と
を熱可塑性ポリイミド或いは液晶ポリマー樹脂を接合材
料に用いた接合薄層６５で接合し、液室隔壁部材６７と
振動板部材７０とを接合薄層となる薄層６９で接合して
いる。

【００４３】このように、熱可塑性ポリイミド或いは液
晶ポリマー樹脂を接合材料に用いることによって、振動
板のダイアフラム部を兼用することができる。

【００４４】次に、これらの第１〜第３例の各インクジ
ェットヘッドの製造方法について図７乃至９を参照して
説明する。図７は第１例のインクジェットヘッドの製造
方法を説明する模式的断面図である。先ず、同図（ａ）
に示すようにノズルを形成したノズル形成部材６２を準
備して、同図（ｂ）に示すようにロールコータ工法でノ
ズル形成部材６２の振動板側に液状の熱可塑性ポリイミ
ド７８を薄膜形成塗布する。

【００４５】すなわち、ノズル形成部材６２をワークＷ
として搬送ベルト７５で搬送しながらロールコータ７
６，７７で液状（イミド化の前駆体）の熱可塑性ポリイ
ミド７８をワークＷに薄膜塗布する。なお、ロールコー
タ工法に代えて、ドクターブレード工法、スピンコート
工法、キャスチィング法、ロール転写法などで０．５〜
２５μｍの薄膜を塗布形成することもできる。

【００４６】ここで、熱可塑性ポリイミド前駆体液状材
料７８は５０ｃｐｓから２０００ｃｐｓ程度の粘度のも
のが一般的であり、また、塗布する薄膜厚みは０．５〜
２５μｍとしている。さらに、熱可塑性ポリイミドとし
ては、例えば、ユビフレックス−ＶＴ、ユピセル、ユピ
ファインなど（いずれも商品名、宇部興産（株）製）、
ネオフレックスシリーズ（商品名、三井東圧化学（株）
製）を挙げることができる。

【００４７】次いで、同図（ｃ）に示すようにノズル形
成部材６２に薄膜塗布した熱可塑性ポリイミド前駆体液
状材料７８を１８０〜２７０℃で加熱して有機溶媒と一
部縮合重合の水を揮発乾燥させる一次乾燥（予備乾燥）
を行って、所謂Ｂステージの状態の熱可塑性ポリイミド
７９にする。このＢステージの状態の熱可塑性ポリイミ
ド７９は完全にイミド化されていないので、部品として
個々が粘着することもない。

【００４８】このように、熱可塑性ポリイミド前駆体液
状材料を０．５〜２５μｍの薄膜塗布を行うことによっ
て、微細パターンである３０μｍルールや３０μｍのノ
ズル径を有するノズル形成部材の表面に、パターン化す
ることなく、クリーピングなく塗布して接着接合面を得
ることができる。

【００４９】そこで、同図（ｄ）に示すようにノズル形
成部材６２に振動板６４を位置合わせして、加熱（２８
０〜３５０℃）及び加圧（０．５〜１０ｋｇ／ｃｍ²）
を５分間程度行って、ノズル形成部材６２と振動板６４
とを熱可塑性ポリイミドを接合材料とする接合薄膜６５
で接合して同図（ｅ）に示すようにヘッドを完成する。

【００５０】この加熱加圧によって一次乾燥状態にある
熱可塑性ポリイミド前駆体液状材料７８（Ｂステージ状
態の熱可塑性ポリイミド７９）は完全にポリイミド化し
て、且つ、ノズル形成部材６２の接合面及び振動板６４
の接合面に存在するミクロ状の凹凸に熱可塑性ポリイミ
ドが充填固着されて、これがアンカー効果を発揮して接
合強度を発揮する。

【００５１】次に、図８は第２例のインクジェットヘッ
ドの製造方法の第１例を説明する模式的断面図である。
先ず、同図（ａ）に示すように例えば厚みが３０〜１２
０μｍの基板、ここでは５０μｍのＳＵＳ３０４基板な
どのＳＵＳ基板８１（表面処理で０．５〜５μｍの凹凸
を形成している。）を準備し、同図（ｂ）に示すように
ＳＵＳ基板８１と厚み５〜２５μｍの液晶ポリマー樹脂
フィルム８２とを重ね合わせて、熱間ローラ８３，８４
間を通して２８０〜３５０℃の加熱と１〜１０ｋｇ／ｃ
ｍ²の加圧で熱圧着し、同図（ｃ）に示すようにＳＵＳ
基板８１に液晶ポリマー樹脂フィルム８２を適正膜厚で
加熱ラミネートする。

【００５２】そして、この液晶ポリマー樹脂フィルム８
２をラミネートしたＳＵＳ基板８１にプレス加工を施し
て同図（ｄ）に示すように所定形状の部品、ここでは液
室隔壁部材６７の部品形状を形成する。その後、同図
（ｅ）に示すように振動板６４を位置合わせてして、２
８０〜３５０℃の加熱と１〜１０ｋｇ／ｃｍ2の加圧で
熱圧着し、液室隔壁部材６７と振動板６４とを液晶ポリ
マー樹脂を接合材料とする接合薄層６５で接合する。そ
の後、これに図７で説明した方法などで得たノズル形成
部材６２を位置決めして重ね合わせて、熱可塑性ポリイ
ミド或いはこの例と同様に液晶ポリマー樹脂を接合材料
として、ノズル形成部材６２と液室隔壁部材６７とを熱
圧着で接合する。

【００５３】この場合、液晶ポリマー樹脂フィルムに代
えて、上述した熱可塑性ポリイミドのフィルム（高分子
ポリイミドフィルム）を用いることもできる。そして、
液室隔壁部材などに金属板（例えば、ＳＵＳ基板）を用
いることによって、ポリイミドを接合材料として用いて
も、ヤング率２００００〜２０５００ｋｇ／ｍｍ²を確
保することができ、相互干渉の発生を極めて低減するこ
とができる。この場合、ポリイミドは単なる接合層であ
ってヘッド構成部品を構成しているものではなく、厚み
も０．５〜２５μｍという薄膜であるので、樹脂成分に
よる剛性の低下は無視することができる。

【００５４】次に、図９は第２例のインクジェットヘッ
ドの製造方法の第２例を説明する模式的断面図である。
先ず、同図（ａ）に示すように例えば厚みが３０〜１２
０μｍの基板、ここでは上記例と同様に、５０μｍのＳ
ＵＳ３０４基板などのＳＵＳ基板８１（表面処理で０．
５〜５μｍの凹凸を形成している。）の両面に厚み５〜
２５μｍの２枚の液晶ポリマー樹脂フィルム８２，８２
とをサンドイッチ構造で重ね合わせて、適正膜厚で加熱
ラミネートする。

【００５５】そして、この液晶ポリマー樹脂フィルム８
２，８２をラミネートしたＳＵＳ基板８１にプレス加工
を施して同図（ｂ）に示すように所定形状の部品、ここ
では液室隔壁部材６７の部品形状を形成する。その後、
同図（ｃ）に示すように一方に振動板６４を、他方にノ
ズル形成部材６２を位置決めして重ね合わせ、上記例と
同様にして熱圧着し、同図（ｄ）に示すようにノズル形
成部材６２と液室隔壁部材６７、液室隔壁部材６７と振
動板６４とをそれぞれ液晶ポリマー樹脂を接合材料に用
いた接合薄層６５，６５で接合してヘッドを完成する。

【００５６】この場合も液晶ポリマー樹脂フィルムに代
えて熱可塑性ポリイミドフィルムを用いて、これを接合
薄層として接合することもできる。

【００５７】次に、図１０は第３例のインクジェットヘ
ッドの製造方法を説明する模式的断面図である。先ず、
同図（ａ）に示すように例えば厚みが３０〜１２０μｍ
の基板、ここでは上記例と同様に、５０μｍのＳＵＳ３
０４基板などのＳＵＳ基板８１（表面処理で０．５〜５
μｍの凹凸を形成している。）と厚み３０μｍのＳＵＳ
基板８３との間に５〜２５μｍの液晶ポリマー樹脂フィ
ルム８２をサンドイッチ構造で積層した部材を得る。

【００５８】次いで、同図（ｂ）に示すようにＳＵＳ基
板８１にエッチングを施して液室隔壁部材６７を形成
し、また、ＳＵＳ基板８３にエッチングを施して振動板
部材７０の厚肉部分となる金属部材６８を形成して、こ
の金属部材６８と液晶ポリマー樹脂フィルム８２でダイ
アフラム領域６３を有する振動板部材７０を得る。

【００５９】そして、この液室隔壁部材６７及び振動板
部材７０とからなる部材に同図（ｃ）に示すように前述
した図７の製造方法と同様にして得られたＢステージ状
態の熱可塑性ポリイミド７９を有するノズル形成部材６
２を位置決めして重ね合わせ、加熱加圧して接着するこ
とで、同図（ｄ）に示すようにノズル形成部材６２と液
室隔壁部材６７とを熱可塑性ポリイミドを接合材料とす
る接合薄層６５で接合し、液室隔壁部材６７と振動板６
４を液晶ポリマー樹脂を接合材料とする接合薄層６５で
接合してヘッドを完成する。

【００６０】次に、本発明に係るインクジェットヘッド
の第４例及びその製造方法について図１１及び図１２を
参照して説明する。この実施例では、Ｎi或いはＳＵＳ
等からなるノズル形成部材６１とＳＵＳ基板からなる液
室隔壁部材６７との間を熱可塑性を有する感光性ポリイ
ミドを接合材料に用いた接合薄層８５で接合している。
液室隔壁部材６７と振動板６４とは熱可塑性ポリイミド
或いは液晶ポリマー樹脂を接合材料として用いた接合薄
層８６で接合している。なお、感光性ポリイミドはネガ
型及びポジ型のいずれでも使用できる。

【００６１】このインクジェットヘッドを製造するに
は、図１２（ａ）に示すようにノズル形成部材６１の接
合面側に感光性ポリイミド８７を薄膜塗布形成し、これ
に露光マスクを使用して紫外線を照射し、現像すること
で不要部分を除去するホトリソグラフィ工法によるパタ
ーニングを行って、同図（ｂ）に示すようにノズル６１
から後退したポリイミドパターン８８を形成する。

【００６２】その後、これに上述した製造方法を用いて
形成した液室隔壁部材６７、振動板６４（又は振動板部
材７０）を所要の方法で接合してインクジェットヘッド
を完成する。

【００６３】このように熱可塑性及び感光性を有するポ
リイミドを用いることによって、ノズル周辺部分やその
他の流体抵抗部など２０ミクロンルール以下の微細パタ
ーンが要求されるときに、ポリイミドの僅かなクリーピ
ングによる撥水性の増大、流体抵抗形状への影響を防止
するために、形状周辺のエッジから適切な距離をおいて
後退させるため、ホトリソパターン化で微細パターンを
形成でき、はみだしを防止して、ノズル周辺の正確なパ
ターンを得ることができる。これによって、ノズル周辺
でのインクの濡れ性を均一化することができて、インク
滴吐出のばらつきを防止できて安定したインク滴吐出特
性を得ることができる。

【００６４】この感光性ポリイミドは流体抵抗部とイン
ク流路を形成する上でも利用できる。すなわち、図１３
に示すように振動板となるＳＵＳ基板９１と液室隔壁部
材となるＳＵＳ基板９２との間にポリイミド９３をサン
ドイッチして流体抵抗部となるインク流路９４を形成す
るとき、インク流路９４の流体抵抗Ｒは（ｌ×ｗ×ｓ）
で決定することができる。感光性ポリイミドを用いるこ
とによって、部品の接合を行うと共にインク流路９４の
幅ｌを容易に制御すること、即ち、流体抵抗を容易に制
御することが可能になる。

【００６５】次に、本発明の他の実施例について図１４
を参照して説明する。この実施例は、ノズル形成部材、
振動板、液室隔壁部材となる２つのＳＵＳ基板９１，９
２をを液状の熱可塑性ポリイミドを用いた接合薄層６５
で接合するとき、液状の熱可塑性ポリイミド中にギャッ
プ材９５を添加したものである。これによって接合薄層
６５として一定の膜厚を確保することができるので、十
分な接合強度が得られ、バルク効果が発揮できてクリー
ピング試験でも要求仕様値を満足することができるよう
になる。

【００６６】ギャップ材９５としては、直径０．５〜１
０μｍの硬質アクリル（弾性率５５０ｋｇ／ｍｍ²）、
ＳiＯ₂（弾性率７５００ｋｇ／ｍｍ²）、Ｔi（弾性率１
１５００ｋｇ／ｍｍ²）などの金属粒子、セラミックス
（例えばタングステン・カーバイド、弾性率５３４００
ｋｇ／ｍｍ²）などが適している。このように、ギャッ
プ材９５としては、ポリイミド膜の薄層化を達成するた
めに粒径が０．５〜１０μｍであることが好ましく、弾
性率は５００ｋｇ／ｍｍ²以上であることが好ましい。
また、その添加量は接合強度を確保する上で１〜８重量
パーセント（ｗｔ／％）に抑えることが好ましい。

【００６７】このようにギャップ材を添加することで、
薄膜熱圧着接合時におけるポリイミドの更なる薄膜化に
よってポリイミドに接合薄層がオングストロームレベル
になってバルク接着効果を発揮できなくなる事態を防止
して、信頼性の高い接合を行うことができる。

【００６８】なお、上記実施例においては、本発明をエ
ネルギー発生手段として圧電素子を用いるピエゾアクチ
ュエータ方式のインクジェットヘッド及びそのノズル形
成部材に適用した例について説明したが、その他の電気
機械変換素子を用いるインクジェットヘッド及びそのノ
ズル形成部材、発熱抵抗体を用いるいわゆるバブルジェ
ット方式のインクジェットヘッド及びそのノズル形成部
材にも適用することができる。また、ノズルの開口方向
を圧電素子の変位方向と同じにしたサイドシュータ方式
のインクジェットヘッドで説明しているが、ノズルの開
口方向を圧電素子の変位方向と直交する方向にしたエッ
ジシュータ方式のインクジェットヘッド及びそのノズル
形成部材にも適用することができる。

【００６９】

【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、複数の部品の少なくとも２以
上の部品を熱可塑性を有するポリイミドによって接合し
たので、ポリイミドを薄膜化することで、剛性を確保し
て相互干渉を低減させて接合することができ、安定した
インク滴吐出特性が得られる。

【００７０】請求項２のインクジェットヘッドによれ
ば、複数の部品の少なくとも２以上の部品を熱可塑性及
び感光性を有するポリイミドを接合材料として接合した
ので、剛性を確保して相互干渉を低減させて接合するこ
とができると共に、微細なパターンに対応することがで
き、安定したインク滴吐出特性が得られる。

【００７１】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、ポリイミド材料中にギャップを規定するギャップ材
を添加したので、ポリイミド膜の極度の薄膜化による接
合効果の低減を防止して、接合の信頼性を確保すること
ができる。

【００７２】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、ギ
ャップ材の粒径が０．５〜１０μｍである構成としたの
で、剛性を維持しつつ接合強度を確保することができ
る。

【００７３】請求項５のインクジェットヘッドによれ
ば、上記請求項３又は４のインクジェットヘッドにおい
て、ギャップ材の添加量が８重量パーセントを越えない
構成としたので、接合強度を確保することができる。

【００７４】請求項６のインクジェットヘッドによれ
ば、上記請求項３乃至５のいずれかのインクジェットヘ
ッドにおいて、ギャップ材の弾性率が５００ｋｇ／ｍｍ
²以上である構成としたので、ポリイミド膜の極度の薄
膜化を防止することができる。

【００７５】請求項７のインクジェットヘッドによれ
ば、上記請求項１乃至６のいずれかのインクジェットヘ
ッドにおいて、前記ポリイミド材料の厚みが２５μｍを
越えない構成としたので、剛性を確保して相互干渉を低
減させて接合することができ、安定したインク滴吐出特
性が得られる。

【００７６】請求項８のインクジェットヘッドによれ
ば、複数の部品の少なくとも２以上の部品を液晶ポリマ
ー樹脂を接合材料として接合しているので、剛性を確保
して相互干渉を低減させて接合することができ、安定し
たインク滴吐出特性が得られる。

【００７７】請求項９のインクジェットヘッドによれ
ば、請求項８のインクジェットヘッドにおいて、液晶ポ
リマー樹脂材料の厚みが２５μｍを越えない構成とした
ので、剛性を確保して相互干渉を低減させて接合するこ
とができ、安定したインク滴吐出特性が得られる。

【００７８】請求項１０のインクジェットヘッドの製造
方法によれば、熱可塑性を有するポリイミドを薄膜化し
て、この薄膜化したポリイミドで複数の部品の少なくと
も２以上の部品を接合するので、剛性を確保して相互干
渉を低減させて接合することができ、安定したインク滴
吐出特性を有するインクジェットヘッドが得られる。

【００７９】請求項１１のインクジェットヘッドの製造
方法によれば、熱可塑性及び感光性を有するポリイミド
を薄膜化して、ホトリソグラフィ工程で薄膜化したポリ
イミドをパターン化して前記複数の部品の少なくとも２
以上の部品を接合するので、剛性を確保して相互干渉を
低減させて接合することができ、安定したインク滴吐出
特性を有するインクジェットヘッドが得られる。

【００８０】請求項１２のインクジェットヘッドの製造
方法によれば、液晶ポリマー樹脂を薄膜化して、この薄
膜化した液晶ポリマー樹脂で複数の部品の少なくとも２
以上の部品を接合するので、剛性を確保して相互干渉を
低減させて接合することができ、安定したインク滴吐出
特性を有するインクジェットヘッドが得られる。

【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】同ヘッド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】同ヘッドのチャンネル方向の要部拡大断面図

【図４】本発明に係るインクジェットヘッドの具体的な
第１例を示す要部模式的断面図

【図５】本発明に係るインクジェットヘッドの具体的な
第２例を示す要部模式的断面図

【図６】本発明に係るインクジェットヘッドの具体的な
第３例を示す要部模式的断面図

【図７】図４のインクジェットヘッドの製造方法の説明
に供する模式的断面図

【図８】図５のインクジェットヘッドの製造方法の第１
例の説明に供する模式的断面図

【図９】図５のインクジェットヘッドの製造方法の第２
例の説明に供する模式的断面図

【図１０】図６のインクジェットヘッドの製造方法の説
明に供する模式的断面図

【図１１】本発明に係るインクジェットヘッドの具体的
な第４例を示す要部模式的断面図

【図１２】図１１のインクジェットヘッドの製造方法の
説明に供する模式的断面図

【図１３】ポリイミドをインク流路を形成する例の説明
に供する説明図

【図１４】ポリイミド中にギャップ材を添加した例の説
明に供する説明図

【符号の説明】

１…駆動ユニット、２…液室ユニット、１２…圧電素
子、３１…振動板、３２…液室隔壁部材、３３…ノズル
プレート、３４…接合材料、３８…ノズル、６２…ノズ
ル形成部材、６４…振動板、６７…液室隔壁部材、６５
…接合薄層、７８…熱可塑性ポリイミド前駆体材料、８
１…ＳＵＳ基板、８２…液晶ポリマー樹脂フィルム、９
５…ギャップ材。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の部品を接合して構成したインクジ
ェットヘッドにおいて、前記複数の部品の少なくとも２
以上の部品を熱可塑性を有するポリイミドを接合材料と
して接合したことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】複数の部品を接合して構成したインクジ
ェットヘッドにおいて、前記複数の部品の少なくとも２
以上の部品を熱可塑性及び感光性を有するポリイミドを
接合材料として接合した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、前記ポリイミド材料中にギャップを規
定するギャップ材を添加した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、前記ギャップ材の粒径が０．５〜１０μｍで
あ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３又は４に記載のインクジェット
ヘッドにおいて、前記ギャップ材の添加量が８重量パー
セントを越えないことを特徴とするインクジェットヘッ
ド。
【請求項６】請求項３乃至５のいずれかに記載のイン
クジェットヘッドにおいて、前記ギャップ材の弾性率が
５００ｋｇ／ｍｍ²以上であることを特徴とするインク
ジェットヘッド。
【請求項７】請求項１乃至６のいずれかに記載のイン
クジェットヘッドにおいて、前記ポリイミド材料の厚み
が２５μｍを越えないことを特徴とするインクジェット
ヘッド。
【請求項８】複数の部品を接合して構成したインクジ
ェットヘッドにおいて、前記複数の部品の少なくとも２
以上の部品を液晶ポリマー樹脂を接合材料として接合し
たことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項９】請求項８に記載のインクジェットヘッド
において、前記液晶ポリマー樹脂材料の厚みが２５μｍ
を越えないことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項１０】複数の部品を接合してインクジェット
ヘッドを製造するインクジェットヘッドの製造方法にお
いて、熱可塑性を有するポリイミドを薄膜化して、この
薄膜化したポリイミドで前記複数の部品の少なくとも２
以上の部品を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。
【請求項１１】複数の部品を接合してインクジェット
ヘッドを製造するインクジェットヘッドの製造方法にお
いて、熱可塑性及び感光性を有するポリイミドを薄膜化
して、ホトリソグラフィ工程で前記薄膜化したポリイミ
ドをパターン化して前記複数の部品の少なくとも２以上
の部品を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。
【請求項１２】複数の部品を接合してインクジェット
ヘッドを製造するインクジェットヘッドの製造方法にお
いて、液晶ポリマー樹脂を薄膜化して、この薄膜化した
液晶ポリマー樹脂で前記複数の部品の少なくとも２以上
の部品を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。