(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチング可能な金属薄板と弾性変形可能な樹脂フィルムとを積層したラミネート材の、前記金属薄板にアイランド部の列設方向に延び、かつインク滴吐出に関与しない両端において拡幅部を有する窓を形成する工程と、
前記金属薄板、及び前記窓に感光性樹脂フィルムを、前記窓の中央部から前記拡幅部側に押圧して貼り付けて積層する工程と、
エッチングすべきパターンにより前記感光性樹脂フィルムを露光、エッチングし、前記感光性樹脂フィルムをアイランド部の形状として残す工程と、
からなるインクジェット式記録ヘッドの弾性板の製造方法。
【請求項２】
前記アイランド部の列設方向に延びる前記窓の壁と前記アイランド部の端部との間に、長尺形状部となるパターンを露光するとともに、前記長尺形状部の前記壁側に微細なパターンによる露光が行われている請求項１に記載のインクジェット式記録ヘッドの弾性板の製造方法。
【請求項３】
前記微細なパターンが、前記壁に垂直に形成されている請求項２に記載のインクジェット式記録ヘッドの弾性板の製造方法。
【請求項４】
前記微細なパターンが、前記壁に平行に形成されている請求項２に記載のインクジェット式記録ヘッドの弾性板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、縦振動モードの圧電振動子を駆動源とするインクジェット式記録ヘッド、より詳細には圧電振動子の伸縮を受けて圧力発生室を収縮、膨張させる弾性板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
記録ヘッドの記録密度の向上を図るためにノズル開口列のピッチが小さくなる傾向にあり、このためシリコン単結晶のウエハーを異方性エッチングし、これに他の方法で製作されたノズルプレートや弾性板を接着剤で固定して流路ユニットを構成し、これに圧電振動子の変位を伝達して圧力発生室に圧力を発生させ、この圧力によりインク滴をノズル開口から吐出させるように構成されている。
【０００３】
このように圧力発生室の配列密度が大きくなると、圧力発生室の幅が極めて小さくなるるため、圧力発生室の長手方向全体を効率的に変形させる必要上、弾性変形可能な板材に圧力発生室の長手方向に延びる凸部、いわゆるアイランド部を形成し、このアイランド部を介して圧電振動子の変位を弾性板に伝達している。
【０００４】
このような弾性板としては、浸漬法、ロールコート法、スプレー法等により感光性樹脂フィルムと金属薄板とを積層固着したラミネート材を用い、金属板をエッチングしてアイランド部を形成するとともに、エッチングにより露出した感光性樹脂フィルムをダイヤフラム部としたものが提案されている（ＷＯ９３／２５３９０号）。
【０００５】
しかしながら、金属はサイドエッチングを受け易く、各圧力発生室のアイランド部を囲むダイヤフラム部の面積にばらつきが生じ、ダイヤフラム部の面積や形状にに大きく支配される各圧力発生室のコンプライアンスが変動してインク滴の吐出特性にばらつきが生じるという問題がある。
【０００６】
この問題を解消するため、図９（イ）（ロ）に示したように弾性変形可能な薄膜４０と金属薄板４１とを積層したラミネート材の、金属薄板４１をエッチングにより除去して矩形の窓４２を形成し、窓４２を覆うようにフォトリソグラフィによる加工が可能な感光性樹脂フィルム４３を積層し、このフィルム４３をエッチングしてアイランド部４４を形成することが考えられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような感光性樹脂フィルム４３には、アイランド部４４として機能できる程度の剛性、つまり圧電振動子の変位に負けない程度の剛性を求められるため、図９（ハ）に示したように積層時に端部に気泡が侵入しやすく、露光時にこの気泡Ｂがアイランド部形成領域にまで延び出し、特に端部側に形成すべきアイランド部の精度が低下するという問題がある。
【０００８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、気泡によるエッチング精度の低下を防止することができるインクジェット式記録ヘッドの弾性板の製造方法を提案することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような問題を解消するために本発明においては、エッチング可能な金属薄板と弾性変形可能な樹脂フィルムとを積層したラミネート材の、前記金属薄板にアイランド部の列設方向に延び、かつインク滴吐出に関与しない両端において拡幅部を有する窓を形成する工程と、
前記金属薄板、及び前記窓に感光性樹脂フィルムを、前記窓の中央部から前記拡幅部側に押圧して貼り付けて積層する工程と、
エッチングすべきパターンにより前記感光性樹脂フィルムを露光、エッチングし、前記感光性樹脂フィルムをアイランド部の形状として残す工程と、
から構成されている。
【００１１】
【作用】
感光性樹脂フィルムを、窓の中央部からアイランド部の列設方向のインク滴吐出に関与しない領域に設けられた気泡捕捉用の拡幅部に向けて押圧して貼り付けることにより、精密な加工を必要とするアイランド部への気泡の延び出しを阻止して、感光性樹脂フィルムのエッチング精度で決まる高い位置精度でアイランド部の境界を規定でき、圧力発生室のダイヤフラム部のコンプライアンスが均一なインクジェット式記録ヘッドの弾性板を製造できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づいて説明する。
図１（イ）は、本発明のインクジェット式記録ヘッドの一実施例を示すものであって、流路形成基板１は、圧力発生室２、インク誘導路３からインクの供給を受けるリザーバ４、各圧力発生室２とリザーバ４とを接続するインク供給口５を備えたスペーサ６を、ノズル開口７を備えたノズルプレート８と、圧電振動子ユニットの圧電振動子９の伸長により弾性変形する弾性板１０とで封止して構成され、ヘッドホルダ１１に固定されている。
【００１３】
このような構成により、固定基板１２を介してヘッドホルダ１１に固定された圧電振動子９の伸縮により、圧力発生室２の容積を収縮、膨張させて圧力発生室２のインクを加圧してノズル開口７からインク滴を吐出させ、またリザーバ４のインクを圧力発生室２に流入させて次のインク滴吐出に備えることができる。
【００１４】
圧電振動子９の変位を圧力発生室２の容積変化に変換する弾性板１０は、ポリイミド等の高分子フィルム２０と剛性が大きくかつエッチング可能な材料、例えばステンレス鋼板２１とを接着剤層２２を介挿して形成したラミネート材２３を用い、ダイヤフラム部２８よりも外側で、かつヘッドホルダ１１と当接する領域までステンレス鋼板２１を除去して窓２５を形成し、圧力発生室２に対応する位置にフォトリソグラフィにより加工された感光性樹脂フィルム２６のアイランド部２７が、またダイヤフラム部２８を隔て、かつヘッドフォルダとの間に露出部３０を形成するようにて長尺形状部２９が作り付けられている。
【００１５】
図２は、同上弾性板１０の一実施例を示す上面図で、弾性板１０を構成するステンレス鋼板２１に形成される窓２５は、圧電振動子９が当接するアイランド部２７の長さよりも若干大きめの幅を有し、両端（図中、上端）にアイランド部２７、２７、２７、…が形成されている領域よりもΔｄ分だけ拡幅され、かつアイランド部形成領域を規制する壁２５ａにほぼ直交する段差２５ｂを有するようにエッチングなどにより形成されている。
【００１６】
そして、アイランド部形成領域には、圧電振動子９の長手方向の両端が圧電振動子９の両側から突出可能な長さを有するアイランド部２７が、ステンレス鋼板２１とほぼ同等の厚みを備えた感光性樹脂フィルム２６をエッチングして形成され、またアイランド部２７の列設方向に延び、かつ窓２５を規制する壁２５ａと一定の間隙ｇを隔てて長尺形状部２９が、さらに両端に後述するダミーの圧電振動子９’が当接するダミーのアイランド部２７’も同じく感光性樹脂フィルム２６をエッチングして形成されている。
【００１７】
図３は、上述の圧電振動子ユニットの一実施例を示すものであって、複数の圧電振動子９を一定のピッチで固定基板１２に固定するともに、圧電振動子９の列設方向の端部には、圧電振動子ユニットの位置決め等に使用する、圧電振動子９よりも弾性板との当接面積が大きくなるように形成されたダミーの圧電振動子９’、９’を設けて構成されている。
【００１８】
これらノズルプレート８、及び弾性板１０は、スペーサ６の両面を封止するように接着剤により接合されて流路ユニット１０を構成している。
【００１９】
そして各圧電振動子９は、その先端をアイランド部２７に、またダミーの圧電振動子９’をダミーのアイランド部２７’に当接させ、圧電振動子ユニットの固定板１２を介してヘッドホルダ１１に固定されている。
【００２０】
ところで、この弾性板１０は、インクに対して耐久性を備えた厚さ１０乃至６０μｍ、好ましくは３０μｍの金属の薄板、例えばステンレス鋼板２１の一方の面に４μｍ程度の高分子延伸フィルム２０を接着、または熱溶着して構成されたラミネート材を用い、ステンレス鋼板２１だけをエッチングして窓２５を形成する（図４（Ｉ））。
【００２１】
ステンレス鋼板２１の表面に感光性樹脂フィルム２６を貼り付け、加熱して柔軟性を高めた状態でアイランド部形成領域の中央側から両端部にブラシ等で気泡を追い出しながら押圧する。加熱により感光性樹脂フィルム２６が柔軟性となっているから、窓２５の壁２５ａにも十分に密着する。
【００２２】
この感光性樹脂フィルム２６の貼り付けが窓２５の両端（図中における上端部、下端部）まで進行すると、排除しきれいない気泡Ｂがダミーの圧電振動子９’が当接するダミーのアイランド部２７’を形成する領域を取り囲むように鎹状で、かつアイランド形成領域側の段差部２５ｂで押さえ込まれた状態で停滞する（図４（ＩＩ））。
【００２３】
この状態で、エッチングすべきパターンを形成したマスクＰを用いて感光性樹脂フィルム２６を露光する（図５（Ｉ））。
そして露光パターンにしたがって感光性樹脂フィルム２６をエッチングすると、感光性樹脂フィルム２６のエッチング精度、通常プラスマイナス３μｍ程度の精度で領域が規定された感光性樹脂フィルム２７、２９の層が形成される（図５（ＩＩ））。
【００２４】
なお、図８に示したように盛り上がり部２９ａがヘッドフォルダ１１に極めて接近して干渉を起こす虞がある場合には、盛り上がり部２９ａの近傍に図７（イ）に示したようなアイランド部２７の列設方向に垂直で、かつ光干渉が生じる程度のピッチの小さいパターンＰ１や、図７（ロ）に示したようなアイランド部２７の列設方向に平行で、かつ光干渉が生じる程度のピッチの小さいパターンＰＰ２を形成するのが望ましい。
【００２５】
これらのパターンＰ１、Ｐ２を形成して露光を行うと、これらパターンＰ１、Ｐ２の領域が微小露光によりハーフエッチングを受けて厚みが若干薄くなり、ハーフエッチングを行わない場合に生じる積層時の盛り上がり部２９ａ（図５（ＩＩ）（ハ））が除去され、長尺形状部２９が図５（ＩＩ）（ロ）に示したようにアイランド部２７とほぼ同一の厚みで形成される。
【００２６】
また、ステンレス鋼板２１の端部２５ａがヘッドホルダ１１の端部１１ａよりも内側に位置する場合には、図６に示したように長尺形状部２９の一部をヘッドホルダ２１にラップさせるようすることもできる。
【００２７】
このように構成された弾性板１０を備えた流路ユニット１をヘッドホルダ１１に固定し、圧電振動子９、ダミーの圧電振動子９’の先端に接着剤を塗布して、ヘッドホルダ１１に圧電振動子ユニットを落しこむと、圧電振動子９、ダミーの圧電振動子９’の先端が弾性板１０のアイランド部２７、ダミーのアイランド部２７’に接着剤を介して当接する。そしてヘッドホルダ１１と固定基板１２との間に接着剤を注入して固定するとインクジェット式記録ヘッドが完成する。
【００２８】
この実施例によれば、アイランド部２７が感光性樹脂フィルム２６のエッチングにより形成されているため、プラスマイナス３μｍ以下の高い位置精度で境界を規定することができ、金属のエッチングによりダイヤフラム部を形成する場合に比較して各圧力発生室２のダイヤフラム部２８のコンプライアンスを均一化できる。
【００２９】
なお、上述の実施例のおいては、金属薄板としてステンレス鋼を用いているが、エッチングが可能で、しかも接着性の高い他の金属、例えば銅、ニッケル、鉄、シリコンの薄板を用いることができる。
【００３０】
さらに、高分子延伸フィルムとしてポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂を用いているが、延伸可能な他の高分子材料、例えば、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、ポリバラバン酸（ＰＰＡ）樹脂、ポリサルホン（ＰＳＦ）樹脂、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）樹脂樹脂、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリオレフィン（ＡＰＯ）樹脂、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）樹脂、アラミド樹脂、ポリプロピレン樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリカーネート樹脂等を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインクジェット式記録ヘッドの一実施例を、圧力発生室の長手方向の断面で示す図である。
【図２】同上記録ヘッドに使用する弾性板の圧電振動子側の構造を示す上面図である。
【図３】同上記録ヘッドに使用する圧電振動子ユニットの一実施例を示す図である。
【図４】図（Ｉ）、（ＩＩ）は、それぞれ同上弾性板の製造工程を示す図で、図（イ）は上面図であり、また図（ロ）は断面図である。
【図５】図（Ｉ）、（ＩＩ）は、それぞれ同上弾性板の製造工程を示す図で、図（イ）は上面図であり、また図（ロ）は断面図であり、また図（ＩＩ）（ハ）は、ハーフエッチングの処理を行わない状態を示す図である。
【図６】本発明のインクジェット式記録ヘッドの他の実施例を、圧力発生室の長手方向の断面で示す図である。
【図７】図（イ）、（ロ）は、それぞれ弾性板とヘッドホルダとの干渉を防止するのに適した露光パターンの一実施例を示す図である。
【図８】本発明のインクジェット式記録ヘッドの他の実施例を、圧力発生室の長手方向の断面で示す図である。
【図９】図（イ）（ロ）は、それぞれ縦振動モードの圧電振動子を使用するインクジェット式記録ヘッドの弾性板の一例を示す上面図と断面図、及び図（ハ）は感光性樹脂フィルムを積層した状態を示す上面図である。
【符号の説明】
１  流路ユニット
６  スペーサ
９  圧電振動子
１０  弾性板
２０  高分子フィルム
２６  感光性樹脂フィルム
２７  アイランド部
２８  ダイヤフラム部
２９  長尺形状部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003603934.tif 000008
【図８】
0003603934.tif 000009
【図９】
0003603934.tif 000010