(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基板を接合することで、一定の間隔で対向配置された相対変位可能な第１および第２の電極部材と、前記第１および第２の電極部材とによって形成される振動室と、前記振動室に連通する通路を形成し、前記通路を封止材により気密封止する静電アクチュエータを用いたインクジェットヘッドの製造方法において、
前記複数の基板の一方に、前記封止材を塗布する工程と、
前記封止材が塗布された基板の前記封止材が塗布された面に、被転写体を接近させ、前記被転写体に前記封止材を転写させ、前記封止材の高さを所定の高さに調整する工程と、
前記封止材を硬化させる工程と、
を有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２】
複数の基板を接合することで、一定の間隔で対向配置された相対変位可能な第１および第２の電極部材と、前記第１および第２の電極部材とによって形成される振動室と、前記振動室に連通する通路を形成し、前記通路を封止材により気密封止する静電アクチュエータを用いたインクジェットヘッドの製造装置において、
前記複数の基板の一方に、前記封止材を塗布する手段と、
前記封止材が塗布された基板の前記封止材が塗布された面に、被転写体を接近させ、前記被転写体に前記封止材を転写させ、前記封止材の高さを所定の高さに調整する手段と、
前記封止材を硬化させる手段と、
を有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造装置。
【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等の駆動機構として用いられている静電アクチュエータ、並びに、静電アクチュエータをインク吐出用の駆動機構として用いている静電駆動式のインクジェットヘッドに関し、詳しくは、静電駆動式のインクジェットヘッドの製造方法及び製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリンタのインクジェットヘッドは、半導体の微細加工技術を用いて形成された微小構造のアクチュエータである。このような微小構造のアクチュエータとしては、その駆動源として静電気力を利用したものが知られている。例えば、静電気力を利用してインク液滴の吐出を行う静電インクジェットヘッドが特開平５−５０６０１号公報、同６−７１８８２号公報に開示されている。
【０００３】
この形式のインクジェットヘッドは、ノズルに連通しているインク流路の底面が弾性変形可能な振動板として形成され、振動板には一定の間隔で基板が対向配置され、これら振動板及び基板にそれぞれ対向電極が配置された構成となっている。対向電極の間に電圧を印加すると、それらの間に発生する静電気力によって、振動板は基板の側に静電吸引されて振動する。この振動板の振動によって発生するインク流路の内圧変動によって、ノズルからインク液滴が吐出される。
【０００４】
更に耐久性の高いインクジェットヘッドを実現するためには、振動板の表面および対向電極の表面にそれぞれＨＭＤＳからなる疎水膜を形成し、これらの対向電極間の空間に窒素ガスよりも放電開始電位が高い放電抑制ガスを充填し、封止材により気密封止することが、特開平１１−１０４２３５号にて開示されている。封止材塗布方法及び装置に関しては、特許願２０００−３９０４２０号にて記されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の従来のインクジェットヘッドでは以下に述べるような課題がある。
【０００６】
基板内に形成されている複数の封止箇所を、エポキシ系等の接着剤にて封止する場合、基板上に盛られた封止材は基板上からある高さを有することとなる。その後のプロセスの一つとして、ノズル孔を有しているノズルプレート基板と前記封止された基板とを接着剤を介在させた状態で当接させ、治具にて基板を挟み込み、加圧して接合するプロセスがある。この際、基板上に盛られた封止材と相対するノズルプレート部は、封止材を逃げるため貫通孔になっているが、封止材の高さがノズルプレート基板厚さより高くなると治具と封止材が当接してしまい、適正な加圧力が各基板にかからず、接合強度不足になるという課題が発生する。
【０００７】
また、ノズルプレート基板を接合後、基板上に形成された複数のインクジェットヘッドを分割するために、スライシングマシーンにノズルプレート基板を下側にして真空吸着で固定して切断するプロセスがある。この際、封止材の高さがノズルプレート基板厚さより高くなると、基板吸着力不足となり、切断時に基板が振動し、チッピングが発生するという課題がある。
【０００８】
本発明の目的は、このような点に鑑みて、封止材高さを安定的に規定厚さ以下にする方法及び装置を提案し、信頼性の高い静電駆動式インクジェットヘッドを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、一定の間隔で対向配置された相対変位可能な第１および第２の電極部材と、前記第１および第２の電極部材とによって形成される振動室と、一方が前記振動室に連通し他方が封止材により気密封止されている通路とを有する静電アクチュエータを用いたインクジェットヘッドの製造方法において、前記振動室と一方が前記振動室に連通し他方が外気に繋がっている通路を、封止材塗布工程と封止材高さ調整工程と封止材硬化工程からなる工程で封止することを特徴としている。また、封止材高さ調整を、転写方式にて行うことを特徴としている。更に、基板と被転写体との間に隙間を設けて、封止材高さ調整を行うことを特徴としている。
【００１０】
上記方法によれば、ノズルプレート基板との接合強度不足を無くし、且つ切断プロセス時のチッピング発生を軽減することができるという効果を有する。
【００１１】
次に、本発明は、一定の間隔で対向配置された相対変位可能な第１および第２の電極部材と、前記第１および第２の電極部材とによって形成される振動室と、一方が前記振動室に連通し他方が封止材により気密封止されている通路とを有する静電アクチュエータを用いたインクジェットヘッドの製造方法において、前記振動室と一方が前記振動室に連通し他方が外気に繋がっている通路を、封止材塗布手段と封止材高さ調整手段と封止材硬化手段からなる手段で封止する製造装置であることを特徴とする。また、封止材高さ調整手段を転写方式にて行うことを特徴としている。更に、基板と被転写体との間に隙間を設けて、封止材高さ調整を行うことを特徴としている。
【００１２】
上記装置によれば、封止材の潰れ幅を極力小さく抑え、封止材高さを安定的に規定高さ以下にすることができるという効果を有する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は静電駆動式のインクジェットヘッドの一例であり、図１に示すように、インクジェットヘッド１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の静電式インクジェットヘッドである。このインクジェットヘッド１は、キャビティプレート３を挟み、上側のノズルプレート２、下側にガラス基板４がそれぞれ積層された３層構造となっている。
【００１４】
キャビティプレート３は例えばシリコン基板であり、当該プレートの表面には、底板が振動板５として機能する圧力室６を構成することになる凹部７と、凹部７の後部に設けられたインク供給口８を形成することになる細溝９と、各々の圧力室６にインクを供給するための共通インク室１０を構成することになる凹部１１とがエッチングによって形成されている。
【００１５】
これに加えて、大気に連通した大気圧室１２を構成することになる凹部１３が、最も端に位置している圧力室用の凹部７の隣接位置にエッチングによって形成されている。この大気圧室１２の底板部分は外気圧変動に応じて変位する変位板１６として機能する。
【００１６】
さらに、大気圧室１２を外部に連通するための外気連通孔１４を構成することになる溝１５も形成されている。キャビティプレート３の下面は鏡面研磨によって平滑化されている。
【００１７】
キャビティプレート３の上側に接合されるノズルプレート２は、キャビティプレート３と同様に例えばシリコン基板である。ノズルプレート２において、圧力室６の上面を規定している部分には各圧力室６に連通する複数のインクノズル２１が形成されている。また、共通インク室１０の上面を規定する部分には共通インク室１０にインクを供給するインク供給孔２２が形成されている。
【００１８】
ノズルプレート２をキャビティプレート３に接合することにより、上記の凹部７、１１、１３及び細溝９、１５が塞がれて、圧力室６、インク供給口８、共通インク室１０、大気圧室１２および連通孔１４のそれぞれが区画形成される。
【００１９】
キャビティプレート３の下側に接合されるガラス基板４は、シリコンと熱膨張率が近いホウ珪酸ガラス基板である。ガラス基板４において、各々の振動板５に対向する部分には、振動室（密閉室）４１を構成することになる凹部４２が形成されている。各凹部４２の底面には、各振動板５に対応する個別電極４３が形成されている。個別電極４３は、ＩＴＯからなるセグメント電極４４と端子部４５を有している。また、ガラス基板４における大気連通室１２の底板部分である変位板１６に対向する部分にも、凹部４２と同一の深さの凹部４６が形成されており、この凹部４６は連通用凹部４７を介して各凹部４２に繋がっている。凹部４６にもＩＴＯからなるダミー電極４８が形成されている。
【００２０】
ガラス基板４をキャビティプレート３に接合することにより、大気連通室１２の底板部分である変位板１６によって凹部４６が塞がれて、外気圧の変動による各振動室４１の圧力を補償するための圧力補償室４９が形成される。この圧力補償室４９は連通用凹部４７によって形成された連通部５０を介して各振動室４１に連通した状態になる。
【００２１】
各振動室内に形成されたセグメント電極と駆動回路に接続するために必要不可欠な第１の凹部４２は封止材２０により封止され、疎水膜形成、放電抑制ガス充填、圧力補償のためのバイパスとして機能する第２の凹部４６は封止材２３により封止されている。
【００２２】
次に図２、図３、図４を用いて、封止工程と封止材高さ調整方法及び装置について説明する。第２の凹部４６の気密封止は、図２に示すように封止材塗布工程と封止材高さ調整工程と封止材硬化工程からなる工程で実施される。
【００２３】
封止材塗布工程を図３の封止材塗布装置の概略説明図で説明するが、封止材転写ピン１０６の先端を均一高さになっているエポキシ系接着剤などの封止材１０８内に垂直に一定深さ入り込ませた後、封止材転写ピン１０６を封止材１０８から、封止材ツノ１０７ができる速度で上昇させ、ガラス基板４とキャビティプレート３からなる接合基板１０３内の第２の凹部４６の大気と連通している大気連通部１０９の上方に素早く移動し、封止材転写ピン１０６を気泡の取り込みのない速度で下降させて、封止材転写ピン１０６の先端に付着している封止材１０７を塗布する。前記第２凹部４６の気密封止方法は、特許願２０００−３９０４２０号にて記されているため、詳細に関しては省略する。
【００２４】
封止材高さ調整工程は、封止材塗布工程を終了し、塗布された封止材２３が硬化する前の段階において実施する工程である。封止材硬化後に封止材高さ調整を実施するためには、硬化した封止材を削らなければならず、異物の発生という課題が生じるため、好ましくない。よって、封止材硬化前に封止材高さ調整を行う必要がある。
【００２５】
封止材高さ調整工程は、後述する封止材高さ調整装置にて行う。ガラス基板４とキャビティプレート３を接合した接合基板１０３の封止材塗布面に対向した被転写体１０１を垂直に下降させ、被転写体１０１の下面を封止材２３に接触させてから、被転写体１０１を垂直に上昇させることにより、接合基板１０３上に盛られた封止材２３が一度に被転写体１０１下面に転写される。これにより、接合基板１０３上の各封止材２３の高さは低くなる。
本例の封止材高さ調整装置は、接合基板１０３が下にセットされ、被転写体１０１が上にセットされた例をあげたが、当然、接合基板１０３が上にセットされ、被転写体１０１が下にセットされていても良い。
【００２６】
被転写体１０１下面を封止材２３に接触させる際、接合基板１０３と被転写体１０１との間に任意の隙間を設けることによって、封止材２３の潰れ幅を制限することができる。封止材２３の潰れ幅がノズルプレート２に形成された封止材逃げ用貫通孔（不図示）より大きくなると、接合基板１０３とノズルプレート２との接合の際、接合強度不足あるいは接合できないという課題が発生するため、封止材２３の潰れ幅に関しても制限が必要である。
【００２７】
基板当接部１０２を所望の高さに調整し、接合基板１０３を基板当接部１０２に接触させることによって、接合基板１０３の板厚のばらつきに関係なく、一定の隙間を常に確保することができる。所望の封止材高さ及び封止材潰れ幅を確保するためには、必要に応じて前記転写作業を複数回実施すればよい。封止材２３を被転写体１０１に転写させる際は、被転写体１０１下面は転写された封止材２４が付着していない状態であることが好ましい。よって、一度被転写体１０１に転写された封止材２４は、拭き取りなどの作業により除去する必要がある。拭き取り作業をなくすためには、フィルムに封止材を転写させ、巻き取る方法が有効である。封止材２３が転写される被転写体１０１下面材質は、封止材２３を弾かない親水性材料が好ましい。封止材高さ調整工程終了後、次の工程である封止材硬化工程に入り、封止材２３を硬化させる。
【００２８】
以上の処理は、封止材塗布手段と封止材高さ調整手段と封止材硬化手段が、基板セット機構部１０４を左右若しくは前後に移動させるための駆動リニアスライド、駆動モーターを備えた一つの装置であっても、前記各手段が別々の独立した装置であっても良い。
【００２９】
次に、封止材高さ調整装置について説明する。
本装置は、基板セット機構部１０４、基板当接部１０２、基板当接部１０２を有した被転写体１０１、被転写体１０１を上下移動させるための駆動リニアスライド１０５とエアシリンダーなどにより構成されている。基板セット機構部１０４は、接合基板１０３に設けられた位置決め孔（不図示）と基板セット機構部１０４に設けられた位置決めピン（不図示）により位置決めされ、真空吸着により基板固定する機構になっている。基板当接部１０２は、マイクロメーターあるいはネジにより構成されており、被転写体１０１下面より任意の高さに調整することが可能な構造になっている。また、基板当接部１０２の接合基板１０３とのコンタクト部は、接合基板へのダメージをなくすため、樹脂系の材料にて形成されている。
【００３０】
基板当接部１０２は、駆動リニアスライド１０５と被転写体１０１に組み込まれているブッシュとのガタに影響されずに、接合基板１０３と被転写体１０１との隙間を均一に確保するために、接合基板１０３上に盛られている封止材２３よりも外周の位置に４つ以上設置されている。被転写体１０１は、接合基板１０３に対して平行に取り付けられており、封止材転写面はフラットで、封止材２３を弾かない親水性材料にて形成されている。封止材転写後、被転写体１０１に付着している封止材２４を除去するために、容易に取り外しできる構造または封止材転写面が上面になるように回転する構造になっている。
【００３１】
封止材２３の転写にフィルムを使用すれば、封止材拭き取り作業を廃止することができる。そのためには、フィルム送り機構とフィルム巻き取り機構と被転写体１０１下面へのフィルム押し付け機構を有する機構を前記封止材高さ調整装置に追加すればよい。駆動リニアスライド１０５とエアシリンダーは、基板当接部１０２を有する被転写体１０１を下降させ、ダメージを与えない圧力にて基板当接部１０２を接合基板１０３に接触させ、その後、被転写体１０１を上昇させる機構となっている。
【００３２】
以上のような封止方法及び装置によって、封止材の潰れ幅を極力小さく抑え、封止材高さを安定的に規定高さ以下にすることができるため、ノズルプレート基板との接合強度不足を無くし、且つ切断工程時のチッピング発生を軽減することができ、信頼性の高い静電駆動式インクジェットヘッドを提供することができる。
【００３３】
（その他の実施の形態）
なお、上記の例は、静電駆動式のインクジェットヘッドに対して本発明を適用したものである。しかし、本発明は、インクジェットヘッド以外の静電アクチュエータ、例えば、静電駆動式のセンサに対しても同様に適用することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、振動室と振動室に連通し他方が外気に繋がっている通路の気密封止において、封止材塗布手段と封止材高さ調整手段と封止材硬化手段からなる手段で気密封止を行い、封止材の高さ調整手段には、基板と被転写体との間に任意の隙間を設けた状態で、基板上に盛られた複数の封止材を一度に被転写体へ転写させることができる製造装置を使用することによって、短時間に安定した封止材高さ及び封止材潰れ幅を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した静電駆動式のインクジェットヘッドの分解斜視図である。
【図２】封止材高さ調整工程を含んだ封止工程のフローである。
【図３】封止材転写ピンを有した封止材塗布装置の概略図である。
【図４】封止材高さ調整方法及び装置の概略図である。
【符号の説明】
１      インクジェットヘッド
２      ノズルプレート
３      キャビティプレート
４      ガラス基板
５      振動板
６      圧力室
８      インク供給口
１０    共通インク室
１２    大気圧室
１４    外気連通孔
２０    封止材
２３    封止材
２２    インク供給孔
４１    振動室
４３    個別電極
４４    セグメント電極
４５    端子部
４８    ダミー電極
４９    圧力補償室
１０１  被転写体
１０２  基板当接部
１０３  接合基板
１０４  基板セット機構部
１０５  駆動リニアスライド
【図１】
0003947837.tif 000002
【図２】
0003947837.tif 000003
【図３】
0003947837.tif 000004
【図４】
0003947837.tif 000005