(57)【要約】【目的】インクジェット記録ヘッドの各プレートを接合する接着剤のパターニング工程の低コスト化を目的とする。【構成】インクジェット記録ヘッドの流路プレート１４にポリイミド前駆体が固形化された接着層３４をラミネート工法によって転写する。そして、接着層３４に純水をスプレー管４１から噴射して接着層３４のインク室１４Ｂを覆う部分を除去する。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル、インク室又はインク流路が形成された複数のプレートが接着層によって接合され、前記インク室のインクを加圧手段によって加圧して前記ノズルからインク滴を噴射させるインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、
前記プレートの少なくとも一面に接着剤が固形化した薄膜状の前記接着層を形成する形成工程と、
前記接着層へ液体を噴射して前記接着層の前記インク室、又は前記インク流路を覆う部分を前記プレートから除去する除去工程と、
複数の前記プレートを前記接着層の接着力で接合させる接合工程と、
を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記形成工程は、
前記接着剤を薄板状の基材の上に薄膜状に塗布して前記接着層を形成する塗布工程と、
前記接着層を加熱して固形化させる固形化工程と、
固形化された前記接着層をラミネート工法によって前記プレートの少なくとも一面に転写する転写工程と、
前記基材を前記プレートから剥離する剥離工程と、
を有することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記接着剤をポリイミド前駆体とし、前記接合工程の前に、前記接着層を加熱し、前記ポリイミド前駆体をイミド化すると共に、前記接着層を凝集させ、前記接着層の前記インク室、又は前記インク流路のエッジ部に張出したバリを前記接着層側へ隆起させる熱処理工程を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記基材が前記プレートよりも表面が平滑であることを特徴とする請求項２又は３に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記固形化工程で固形化された後の前記接着層の厚さが１〜１０μｍとされていることを特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記接着層の前記熱処理工程で隆起された部分の高さが２μｍ以下であることを特徴とする請求項３乃至５の何れかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録ヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のインクジェット記録ヘッドは、ＳＵＳやシリコン等の薄板圧延材にインク流路やインク室等が形成された薄板状のプレートを複数接合して積層したものが一般的となっている。このような形式のインクジェット記録ヘッドでは、プレートを接合する際に接着剤でインク流路やインク室を塞いでしまわないように、接着剤をプレートにパターニングする必要がある。そのパターニング工法として、接着剤の均一塗布とパターン精度の安定化を目的とした、接着剤を塗布した後に不要な接着剤を除去するという工法が特許文献１〜３等に開示されている。
【０００３】
しかしながら、感光性樹脂を光パターニングする工法（特許文献１参照）、ポリイミドをホトリソグラフィ工程でパターン化する工法（特許文献２参照）、及びエキシマレーザーで不要な接着剤を除去し、パターニングする工法（特許文献３参照）は、何れも大掛かりな専用の設備が必要となり高コストになるという問題があった。
【０００４】
【特許文献１】
特開平３−２５８５５１号公報
【特許文献２】
特開平１１−５８７３６号公報
【特許文献３】
特開２０００−２４６９０５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事実を考慮してなされたものであり、インク室やインク流路等が形成されたプレートに接着剤を塗布した後に不要な接着剤を除去することによって接着剤をパターニングする工程の低コスト化を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法は、ノズル、インク室又はインク流路が形成された複数のプレートが接着層によって接合され、前記インク室のインクを加圧手段によって加圧して前記ノズルからインク滴を噴射させるインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、前記プレートの少なくとも一面に接着剤が固形化した薄膜状の前記接着層を形成する形成工程と、前記接着層へ液体を噴射して前記接着層の前記インク室、又は前記インク流路を覆う部分を前記プレートから除去する除去工程と、複数の前記プレートを前記接着層の接着力で接合させる接合工程と、を有することを特徴とする。
【０００７】
請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法では、形成工程において、インク室、又はインク流路が形成されたプレートの少なくとも一面に接着剤が固形化した薄膜状の接着層を形成する。そして、除去工程において、接着層へ液体を噴射して接着層のインク室、又はインク流路を覆う部分をプレートから除去する。
【０００８】
ここで、接着層は固形化されているので、インク室、又はインク流路を覆う部分以外の接着層が液体の噴射圧で破壊されることはない。そして、接合工程において、接着層がパターニングされた複数の流路を接着層の接着力で接合させると、インク室、及びインク流路が接着層で塞がれてしまうことなく連通する。これによって、インク室のインクを加圧手段によって加圧してノズルからインク滴を噴射させることができる。
【０００９】
また、不要な接着剤を除去する方法として液体を噴射するという簡易な方法を採用したことによって、専用の大掛かりな設備が不要となり、接着剤のパターニング工程に要するコストを低減できる。
【００１０】
請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法は、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、前記形成工程は、前記接着剤を薄板状の基材の上に薄膜状に塗布して前記接着層を形成する塗布工程と、前記接着層を加熱して固形化させる固形化工程と、固形化された前記接着層をラミネート工法によって前記プレートの少なくとも一面に転写する転写工程と、前記基材を前記プレートから剥離する剥離工程と、を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法では、塗布工程において、接着剤を薄板状の基材の上に薄膜状に塗布して接着層を形成し、固形化工程において、接着層を加熱して固形化させる。そして、転写工程において、固形化された接着層をラミネート工法によってプレートの少なくとも一面に転写する。このように、まず接着層を固形化させてプレートに転写するようにしたことによって、接着層をプレートに形成する際に接着剤が流れ出すことがない。
【００１２】
そして、剥離工程において、基材をプレートから剥離する。ここで、接着層は溶剤が除去され固形化したポリイミド前駆体であり、基材との密着力が低いので、基材を接着層から容易に剥離できる。
【００１３】
請求項３に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法は、請求項１又は２に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、前記接着剤をポリイミド前駆体とし、前記接合工程の前に、前記接着層を加熱し、前記ポリイミド前駆体をイミド化すると共に、前記接着層を凝集させ、前記接着層の前記インク室、又は前記インク流路のエッジ部に張出したバリを前記接着層側へ隆起させる熱処理工程を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法では、接着剤がポリイミド前駆体とされている。イミド化される前段階であるポリイミド前駆体は、基材との密着性が低く、基材から接着層を容易に剥離できるため、ラミネート工法による接着層の形成に適している。
【００１５】
また、接合工程の前に熱処理工程において、接着層を加熱し、ポリイミド前駆体をイミド化すると共に、接着層を凝集させ、接着層のインク室、又はインク流路のエッジ部に張出したバリを接着層側へ隆起させる。これによって、接着層の接着力が高められると共に、接着層がインク室、又はインク流路を完全に塞がなくなる。
【００１６】
また、インク室、インク流路のインクは、インク室、及びインク流路の周囲に隆起した接着層によって塞き止められ、周辺のインク室、インク流路へリークしない。
【００１７】
さらに、ポリイミド前駆体がイミド化されたポリイミドは、熱可塑性であり、加熱時の粘度低下がエポキシ等の熱硬化性接着剤よりも低いという特性を有するので、各プレートを加圧加熱して接合する際に接着剤が流れ出すことを防止できる。
【００１８】
請求項４に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法は、請求項２又は３に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、前記基材が前記プレートよりも表面が平滑であることを特徴とする。
【００１９】
請求項４に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法では、基材がプレートよりも表面が平滑で、基材と接着層との密着性がプレートと接着層との密着性よりも低くなっている。このため、基材を接着層から剥離する際、接着層はプレートに接着され、基材には残らない。これによって、接着層の厚みの均一性が害されることはない。
【００２０】
請求項５に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法は、請求項２乃至４の何れかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、前記固形化工程で固形化された後の前記接着層の厚さが１〜１０μｍとされていることを特徴とする。
【００２１】
請求項５に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法では、固形化された後の接着層の厚さが１〜１０μｍとされているので、除去工程において、液体の噴射圧０．２〜０．５ＭＰａで接着層のインク室、又はインク流路を覆う部分をプレートから除去することが可能となる。
【００２２】
請求項６に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法は、請求項３乃至５の何れかに記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、前記接着層の前記熱処理工程で隆起された部分の高さが２μｍ以下であることを特徴とする。
【００２３】
請求項６に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法では、接着層のイミド化工程において隆起された部分の高さが２μｍ以下とされており、この接着層の隆起された部分の高さが２μｍ以下である場合に、接合されたプレート間に隙間ができないことが実験で確認されている。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照しながら第１の実施形態について説明する。
【００２５】
図１に示すように、本実施形態のインクジェット記録ヘッド１０は、インクジェット式記録装置１に搭載されている。このインクジェット式記録装置１では、インクジェット記録ヘッド１０を主走査方向（図中矢印Ａ方向）に走査しながら、記録用紙２を副走査方向（図中矢印Ｂ方向）に搬送して、インクジェット記録ヘッド１０から記録用紙２へインク滴を吐出させる。これによって、記録用紙２の全面に画像が記録される。
【００２６】
図２に示すように、インクジェット記録ヘッド１０は、複数のノズル１２Ａがマトリックス状に形成されたノズルプレート１２、複数のインク室、インク流路が形成された複数（本実施形態では４枚）の流路プレート１４、１６、１８、２０、及びインク流路にインクを供給するインク供給孔２２Ａが形成された振動板２２が接合されて構成されている。
【００２７】
ノズルプレート１２はポリイミドフィルムで、ノズル１２Ａが接着剤塗布後のレーザー加工によって形成されている。また、流路プレート１４、１６、１８、２０はＳＵＳの薄板圧延材で、それぞれインク流路１４Ａ、１６Ａ、１８Ａ、２０Ａ、及びインク室１４Ｂ、１６Ｂ、１８Ｂ、２０Ｂがエッチング工法によって形成されている。そして、振動板２２にはインク供給孔２２Ａがエッチング工法によって形成されている。
【００２８】
また、振動板２２の上面には、複数の圧電素子２４が、各インク室２０Ｂに面してマトリックス状に配置されており、圧電素子２４に電圧を印加して振動板２２のインク室２０Ｂに面する部分を変形させることによって、インク室１４Ｂ、１６Ｂ、１８Ｂ、２０Ｂのインクを加圧してノズル１２Ａからインク滴を噴射させる。
【００２９】
以下、ノズルプレート１２、流路プレート１４、１６、１８、２０、及び振動板２２の接合方法について図３に示すフローチャートを参照して説明する。なお、圧電素子２４は、本製造フローの終了後に振動板２２に接合する。また、接着剤のパターニング工法については流路プレート１４を例に取って説明するが、流路プレート１６、１８、２０についても同様であるので説明を省略する。そして、振動板２２は、流路プレート２０にパターニングされた接着剤によって流路プレート２０に接合されるので、接着剤のパターニングは行わない。しかし、同様の工法によって接着剤を転写、ならびに接着剤をパターニングすることは可能であり、限定するものではない（現状では、パターニングを実施している試作の組合せ有り）。
【００３０】
まず、ステップ２０１では、図４（ａ）に示すように、薄板状のＰＥＴ基材２８をスピンコート装置３０にセットされたガラスプレート３２に装着してポリイミド前駆体（ポリイミドワニス）をスピンコートする。なお、ガラスプレート３２を介さずにＰＥＴ基材２８をスピンコート装置３０に直接装着しても良い。また、スピンコートに限らず、塗布ロールによる塗布等、他の塗布方法も適用可能である。
【００３１】
そして、ステップ２０２では、ポリイミド前駆体がスピンコートされたＰＥＴ基材２８をガラスプレート３２から外して加熱炉（図示省略）で、溶剤沸点以下の温度で加熱し、ポリイミド前駆体の溶剤を除去する。これによって、ポリイミド前駆体が乾燥され、図４（ｂ）に示すように、ポリイミド前駆体が固形化した接着層３４とＰＥＴ基材２８で構成される接着剤ドライフィルム（以下ＤＦ接着剤）３６が作成される。
【００３２】
ここで、乾燥後の接着層３４の厚さは１〜１０μｍとされているが、この接着層３４の厚さによる効果については後述する。なお、ステップ２０２での加熱ではポリイミド前駆体はイミド化されず、ポリイミド前駆体のままである。
【００３３】
そして、ステップ２０３では、図５に示すように、ベースプレート３８の上に接着層３４を上向きにしてＤＦ接着剤３６を載置し、ＤＦ接着剤３６の上に流路プレート１４を重ね合わせる。そして、流路プレート１４の上にＰＥＴフィルム等の保護シート４０を被せ、保護シート４０、ノズルプレート１２、ＤＦ接着剤３６、及びベースプレート３８をラミネートローラ４２の間を通過させ加圧加熱する。これによって、接着層３４が流路プレート１４に転写される。
【００３４】
このように、固形化されたポリイミド前駆体を流路プレート１４に転写するようにしたので、接着層３４を流路プレート１４に形成する際に、接着剤が流れ出すことはない。また、スピンコートされたポリイミド前駆体を転写するようにしたので、均一な厚さの接着層３４を形成できる。
【００３５】
次に、ステップ２０４に進み、図６に示すように、保護シート４０を取り除き、ＰＥＴ基材２８を接着層３４から剥離する。ここで、接着層３４は、溶剤が除去され固形化したポリイミド前駆体であるため、ＰＥＴ基材２８との密着力が低い。このため、ＰＥＴ基材２８を容易に接着層３４から剥離できる。
【００３６】
また、ＰＥＴ基材２８の表面は、流路プレート１４の表面よりも平滑で、ＰＥＴ基材２８と接着層３４との密着性が流路プレート１４と接着層３４との密着性よりも低いので、接着層３４は流路プレート１４に接着され、ＰＥＴ基材２８には残らない。このため、接着層３４の厚さの均一性が害されることはない。
【００３７】
このようにして、接着層３４がＰＥＴ基材２８から流路プレート１４に転写されるが、インク室１４Ｂは接着層３４によって覆われているので、ステップ２０５でこの接着層３４の不要な部分を除去する。
【００３８】
ステップ２０５では、図７に示すように、流路プレート１４の接着層３４が形成された面にスプレー管４１から純水を０．２〜０．５ＭＰａの圧力で噴射する。ここで、接着層３４のインク室１４Ｂを覆う部分には、噴射される純水を受ける受けがなく、また、上述したように接着層３４の層厚も１〜１０μｍと非常に薄い。このため、図８に示すように、接着層３４のインク室１４Ｂを覆う部分は純水の噴射圧によって貫通される。
【００３９】
なお、純水の噴射圧０．２〜０．５ＭＰａ、インク室１４Ｂ等の開口の内径１００μｍ以上、及び接着層３４の層厚１〜１０μｍで接着層３４のインク室１４Ｂを覆う部分を除去できることが実験で確認されている。
【００４０】
そして、ステップ２０６に進む。ステップ２０６では、接着層３４を加熱処理してポリイミド前駆体をイミド化させる。ここで、図９（Ａ）に示すように、接着層３４は、純水の噴射圧によって貫通されてインク室１４Ｂのエッジ部にバリが張出した状態となっている。
【００４１】
そこで、ポリイミド前駆体等の接着剤は急激に加熱されると凝集するという特性を利用して、接着層３４が形成された流路プレート１４を接着剤のキュア温度に維持される加熱炉（図示省略）の中に入れて急激に加熱する。これによって、図９（Ｂ）に示すように、接着層３４のインク室１４Ｂのエッジ部から張出したバリは、インク室１４Ｂの外側に向かって凝集して最終的には接着層３４側へ隆起し、突状部３４Ａに変化される。従って、接着層３４がインク室１４Ｂを塞ぐことを確実に防止できる。
【００４２】
また、接合時に突起部３４Ａが局所的シーリング効果となるため、インクがリークすることが防止される。なお、突状部３４Ａの高さは、２μｍ以下とされており、後でノズルプレート１２と流路プレート１４が接合される際には圧縮されるので、ノズルプレート１２と流路プレート１４との間に隙間ができることはない。
【００４３】
そして、ステップ２０７に進み、図１０に示すように、ノズルプレート１２と、接着層３４がパターニングされた流路プレート１４、流路プレート１４と同様の方法で接着層４２がそれぞれ一方の面にパターニングされた流路プレート１６、１８、２０、及び振動板２２を積層して接着剤のガラス転移温度以上で加熱すると共に、９．８×１０５Ｐａで加圧して接合する。ここで、ポリイミドは熱可塑性であり、接合温度での粘度の低下が少ないので、接着剤が接合時に流れ出すことはない。
【００４４】
以上、不要接着剤の除去を純水を噴射するという簡易な方法で行うようにしたので、接着層のパターニング工程のランニングコストを低減できる。また、ポリイミド前駆体をＰＥＴ基材２８の上にコート塗布して乾燥させ固形化した後、流路プレート１４、１６、１８、２０にラミネート転写するようにしたので、接着剤が均一な厚さとなり、また、接着剤を各プレートに塗布する際、接着剤が流れ出すことがない。
【００４５】
また、ポリイミド系接着剤によって各プレートを接合するようにしたので、接合時に接着剤が流れ出すことがない。さらに、ポリイミド前駆体をイミド化する際に、接着層３４のインク室１４Ｂ等の開口のエッジ部から張出したバリを接着層３４側へ隆起させるようにしたので、接着層３４でインク室１４Ｂ等の開口を塞いでしまうことを確実に防止でき、且つインクのリークも防止できる。
【００４６】
なお、振動板以外のプレートの一面に接着層をパターニングする例について説明したが、これに限らず、接着層を１層おきに両面にパターニングするようにしても良い。
【００４７】
また、ノズルプレート１２をポリイミドフィルム、流路プレート１４、１６、１８、２０、及び振動板２２をＳＵＳ薄板圧延材としたが、ノズルプレート１２もＳＵＳ薄板圧延材で形成する等、他の材料も適用可能である。
【００４８】
【発明の効果】
本発明は上記構成にしたので、インク室やインク流路等が形成された流路プレートに接着剤を塗布した後に不要な接着剤を除去することによって接着剤をパターニングする工程の低コスト化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを搭載するインクジェット式記録装置を示す斜視図である。
【図２】本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを示す分解斜視図である。
【図３】本実施形態のインクジェット記録ヘッドの製造方法を示すフローチャートである。
【図４】（ａ）本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの各プレートを接合する接着剤をＰＥＴ基材にスピンコートする工程を示す概略側面図である。（ｂ）本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの各プレートを接合するためのＤＦ接着剤を示す断面図である。
【図５】本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドのノズルプレートに接着層をラミネート転写する工程を示す概略断面図である。
【図６】本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドのノズルプレートから保護シートを取り外し、ＰＥＴ基材を剥離する工程を示す概略断面図である。
【図７】本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドのノズルプレートから不要な接着剤を除去する工程を示す概略断面図である。
【図８】本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドのノズルプレートから不要な接着剤が除去された状態を示す断面図である。
【図９】（Ａ）本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドのノズルプレートから不要な接着剤が除去された状態を示す斜視図である。
（Ｂ）本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドのノズルプレートの接着層に加熱処理を行った状態を示す斜視図である。
【図１０】本実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの各プレートが接合された状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１０    インクジェット記録ヘッド
１２    ノズルプレート（プレート）
１２Ａ  ノズル
１４    流路プレート（プレート）
１４Ａ  インク流路
１４Ｂ  インク室
１６    流路プレート（プレート）
１６Ａ  インク流路
１６Ｂ  インク室
１８    流路プレート（プレート）
１８Ａ  インク流路
１８Ｂ  インク室
２０    流路プレート（プレート）
２０Ａ  インク流路
２０Ｂ  インク室
２２    振動板（プレート、加圧手段）
２２Ａ  インク供給孔（インク流路）
２４    圧電素子（加圧手段）
２８    ＰＥＴ基材（基材）
３４    接着層
４２    接着層
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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