(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つのノズル毎に、ピエゾ素子と、振動膜と、インク室とインクを供給するインク供給路を有し、ピエゾ素子の振動を振動膜に伝達して、インクをノズルから発射して印刷するインクジェットヘッドにおけるピエゾ素子と振動膜との接着方法であって、
ピエゾ素子板の一端に接着剤を塗布し、乾燥する工程；
該接着剤が乾燥されたピエゾ素子板を、ノズルの間隔に応じて所定の幅のピエゾ素子が残るように、櫛状に加工する工程；および
該櫛状に加工されたピエゾ素子の接着剤を有する一端を振動膜と接着させる工程；
を含み、
該接着剤および該振動膜が熱硬化性樹脂からなり、接着が加熱により行われる、ピエゾ素子と振動膜との接着方法。
【請求項２】
前記接着剤および振動膜が同じ樹脂からなる、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ピエゾ素子を用いるインクジェットヘッドの製造において、ピエゾ素子と振動膜とを接着する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パソコンなどの印刷には、インクジェットプリンターが使用されている。このインクジェットプリンターには、インクジェットノズルが使用されている。インクジェットノズルは、一般に、一つのノズル毎に、ピエゾ素子と、振動膜と、インク室とインクを供給するインク供給路を有している。すなわち、振動膜とノズルを有するノズルプレートから、インク室とインク供給路が形成されており、振動膜を押すと、インク室からノズルを介してインクが発射される。この振動膜（すなわち、インク室）に振動を伝達するのがピエゾ素子である。
【０００３】
従って、インクジェットヘッドでは、ピエゾ素子を振動膜の正確な位置に配置すること、および振動膜に正確に振動を伝えることが要求される。
【０００４】
しかし、ピエゾ素子と振動膜とは異なる材質で形成される場合が多いので、ピエゾ素子と振動膜との接着は、種々の問題を含んでいる。例えば、強い接着強度が得られない、あるいは、ピエゾ素子と振動膜の間に存在する接着剤が弾性体として作用するとピエゾ素子の振動が吸収されて正確に伝達されない、さらに、接着剤の厚みにばらつきがあるとインク射出がばらつきプリンターの高速印刷ができなくなるおそれがある、などの問題がある。
【０００５】
そこで、この接着剤の厚みのばらつきによるインク発射への影響を最小限にする工夫がなされている。例えば、ガラスビーズに接着剤を添加する試みがなされている。しかし、この方法も、添加するガラスビーズの粒径または数の均質性、接着剤との濡れ性の調整などの技術的な課題がある上、管理すべき要素が多すぎて管理が困難であり、かつ、ガラスビーズが高価であるため、コスト的にも不利である。
【０００６】
また、高速印刷に適応するためにノズルを増やす必要があるが、その分ピエゾ素子も増やす必要があるため、接着に時間がかかる。そして、ピエゾ素子自体が０．１ｍｍ×０．５ｍｍ×５〜１０ｍｍ程度の微細な構造物であり、先端部分は脆いため、接着剤の塗布時にピエゾ素子が破損する虞もあり、接着には手間がかかるという問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、ピエゾ素子と振動膜とを簡単に、強く接着し、そして振動を正確に伝えるための方法が求められている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために行われたものであり、その目的とするところは、ピエゾ素子と振動膜とを簡単にかつ強く接着する方法を提供し、そして振動を正確に伝えるインクジェットヘッドを提供することにある。
【０００９】
本発明は、一つのノズル毎に、ピエゾ素子と、振動膜と、インク室とインクを供給するインク供給路を有し、ピエゾ素子の振動を振動膜に伝達して、インクをノズルから発射して印刷するインクジェットヘッドにおけるピエゾ素子と振動膜との接着方法であって、
ピエゾ素子板の一端に接着剤を塗布し、乾燥する工程；
該接着剤が乾燥されたピエゾ素子板を、ノズルの間隔に応じて所定の幅のピエゾ素子が残るように、櫛状に加工する工程；および
該櫛状に加工されたピエゾ素子の接着剤を有する一端を振動膜と接着させる工程；
を含む、ピエゾ素子と振動膜との接着方法に関する。
【００１０】
好ましい実施態様においては、前記接着剤および振動膜が熱硬化性樹脂からなり、接着が加熱により行われる。
【００１１】
上記本発明の方法により、ピエゾ素子と振動膜とを簡単に、かつ強く接着する方法が提供される。得られたインクジェットヘッドは、ピエゾ素子の振動をより正確に伝えることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
【実施例】
本発明のピエゾ素子と振動膜との接着方法を図１に基づいて説明する。まず、図１（ａ）のように、ピエゾ素子板１を固定板２上に固定する。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、接着部分は片持ちの状態である。この状態のピエゾ素子板１の先端に接着剤３を塗布すると図１（ｃ）の状態になり、これを乾燥する。図１（ｃ）のＡ−Ａ断面図が図１（ｄ）である。次に、ピエゾ素子板１を、図１（ｅ）に示すように、適切な間隔で櫛状に加工する。これによって、先端に乾燥された接着剤３を有するピエゾ素子４が複数形成される。この図１（ｅ）のＡ−Ａ断面図が図１（ｆ）である。
【００１３】
得られたピエゾ素子４を振動膜と接着する。振動膜との接着の模式図を図２に示す。図１で得られたピエゾ素子４は、空間５のガイド（図示せず）にそって矢印Ｐの方向に挿入し、振動板６とピエゾ素子４の接着剤３とが接触するように軽くＰ方向に圧力をかけておき、加熱する。加熱により接着剤が溶融し、接着する。このとき、Ｐ方向に加わった圧力でピエゾ素子４が押され、振動膜６の接着予定面で接着する。
【００１４】
このようにして、接着が完了すると、これに外部電極７を接続し、インクジェットヘッドが形成される。あるいは、外部電極７とピエゾ素子４とを接続してから、ピエゾ素子４を振動膜６に接着させて、インクジェットヘッドを形成してもよい。
【００１５】
ピエゾ素子板１と固定板２とを接着する方法には、特に制限がない。接着剤は、ピエゾ素子と固定板の材質を考慮して決定すればよい。接着剤としては、フェノールノボラック型エポキシ樹脂が好ましく用いられる。なお、固定板２は、ピエゾ素子４が振動を伝えた後、隣のインク室に振動を伝えないように振動を減衰させる目的で設置される。
【００１６】
ピエゾ素子板１に塗布される接着剤３は、熱で溶融し、振動膜６と接着できる接着剤であれば特に制限はない。熱可塑性樹脂でもよく、熱硬化性樹脂でもよいが、熱硬化性樹脂の方が、加熱接着できる点で好ましい。中でも好ましいのは、接着する振動膜を熱硬化性樹脂で作成し、これと同じ熱硬化性樹脂を用いることである。これにより、接着が強固になり、かつ、接着剤が弾性体として作用しないので、ピエゾ素子の振動が、直接、かつ正確に伝達される。
【００１７】
熱硬化性樹脂としては、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン系樹脂が好ましい。
【００１８】
本発明に用いる接着剤３は、溶媒に溶解して用いられる。溶媒としては、接着剤となる樹脂を溶解できる樹脂であり、乾燥が容易であれば、特に制限はない。エポキシ系樹脂を用いる場合、フェノールノボラック型エポキシ樹脂が好ましい。
【００１９】
接着剤の濃度も特に制限はないが、ピエゾ素子の先端に配置できる程度の濃度が好ましく、例えば、エポキシ系樹脂の場合、１５〜３０％が好ましい。１８〜２２％がさらに好ましい。
【００２０】
また、接着剤には、通常、熱硬化のために用いられる硬化剤、硬化促進剤などが含まれてもよい。
【００２１】
塗布後、接着剤は乾燥される。乾燥は、熱硬化性樹脂が溶融しない温度で行われる。溶媒にもよるが、好ましくは、５０〜８０℃である。このようにして、図１（ｃ）、（ｄ）に示すような、乾燥した接着剤３を一端に有するピエゾ素子板１が作成される。
【００２２】
次に、この乾燥した接着剤３を一端に有するピエゾ素子板１は、櫛状に加工される。加工は、ダイサー、バンドソー、ワイヤカッターなどを用いて行われる。加工は、生じるピエゾ素子４の間隔が一定となるようにすることが必要である。図２で示されるように、インクジェットヘッド１０は、ノズル１４を有するインク室部材１５と振動膜６とから構成される、インク供給室１１、インク供給口１２、インク室１３を有している。この振動膜６にピエゾ素子４が接着剤３を介して接着されるが、その位置は、インク室１３のほぼ中央の定位であり、それにより、インクがピエゾ素子４の振動に応じて、正確に、ノズル１４からインクを発射できるようなる。このような位置は、上記のように空間５にあるガイド（図示せず）に沿って決定される。従って、ピエゾ素子板１は、図２に示される空間５と空間５の間の距離（図２のＢ）を削除し、櫛状に加工される。
【００２３】
これにより、図１（ｅ）および（ｆ）に示される櫛状のピエゾ素子４が得られる。
【００２４】
次に、図２に示される空間５のガイド（図示せず）に沿ってピエゾ素子を挿入し、軽くＰ方向に圧力をかけながら加熱する。エポキシ樹脂を用いた場合を、図３に基づいて、説明する。固化した状態（図３のａ）で加温すると、固体状態のエポキシ樹脂が温度の上昇とともに溶融して液体状態（図３のｂ）に変化し、ある温度で急激に熱硬化して固体化し（図３のｃ）、振動膜６と接着する。このとき、ピエゾ素子４は一定圧で押されているので、振動膜６と複数のピエゾ素子が均一に接着される。
【００２５】
ピエゾ素子の接着剤として振動膜と同じ樹脂を用いれば、異なる樹脂で結合した場合と比べて、接着強度が強くなる。
【００２６】
【作用】
本発明の方法は、ピエゾ素子を櫛形状に加工する前に接着剤を塗布する点に特徴がある。複数のノズルに対応してピエゾ素子を配置させるインクジェットヘッドの場合、各々のピエゾ素子に塗布する接着剤量は均一であることが望ましいが、櫛形に加工した後に接着剤を塗布する場合は、接着剤の粘度、量（厚み）などを細かく管理しなければならないため、非常に手間がかかるのに対し、本発明の方法によれば、ピエゾ素子の櫛形加工前に接着剤を塗布することにより、塗布厚みさえ管理すれば、櫛形加工後も接着剤量は均一となるので、工程管理が極めて容易になる。この場合、接着剤を溶剤に溶解しておくことにより塗布時の作業性が向上し、接着剤の厚みの管理が容易となる。また、より薄く塗布することも可能となるため、接着剤が弾性体として働くことを抑制でき、ピエゾ素子の変位を効率よく振動膜に伝達することができる。
【００２７】
（実施例）
まず、櫛状に加工する前に厚み０．５ｍｍのピエゾ素子板を、図１（ａ）に示すように、固定板に取り付けた。次に、接着剤として、フェノールノボラック型エポキシ樹脂（商品名エピクロンＮ７７０：大日本インキ株式会社製）を２０重量％ならびにフェノール系硬化剤（商品名フェノライトＴＤ２１０６：大日本インキ株式会社製）とイミダゾール系化合物の硬化促進剤を適量となるようにアセトンに溶解した状態のワニスを調製した。このワニスをピエゾ素子板の振動膜接着相当面に塗布した。塗布後、塗布面を５０℃で１５分乾燥させ、溶剤を除去し、図２（ｃ）に示すような、接着剤が一端に塗布されたピエゾ素子板を形成した。
【００２８】
次に、ワイヤカッターを用いて、ピエゾ素子の接着剤を塗布した端面を加工し、幅０．２５ｍｍの切り込みを入れながら、幅０．１５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ、長さ７ｍｍのサイズのピエゾ素子を形成し、加工面を界面活性剤を含む水で洗浄し、図２（ｅ）に示すような、櫛状のピエゾ素子を作成した。
【００２９】
次に、得られた櫛状のピエゾ素子を図２の空間５のガイドに沿って挿入し、１２０℃に加熱して接着剤を溶融させ、１０ＫＰａの圧力でインクジェットヘッドの振動膜に押し付けた。なお、インクジェットヘッドの振動膜は接着剤と同じフェノールノボラック型エポキシ樹脂（エピクロンＮ７７０）で形成されていた。ピエゾ素子を１０ＫＰａの圧力で振動膜に押圧しながら、２００℃まで昇温させ、５分間加熱保持し、接着剤を硬化させて、ピエゾ素子と振動膜とを接着した。
【００３０】
このようにして得られたインクジェットヘッドを用いて印字したところ、奇麗な印字ができ、本発明の接着方法が有用であることが示された。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、ピエゾ素子と振動膜とを簡単に、かつ強く接着する方法が提供される。得られたインクジェットヘッドは、ピエゾ素子の振動をより正確に伝えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の接着方法を示す図である。
【図２】ピエゾ素子を有するインクジェットヘッドの模式図である。
【図３】エポキシ系樹脂接着剤の相変化を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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