(57)【要約】【課題】ノズルプレートの周縁部にバリが生じていてもノズルプレートと流路形成基板との接合を均一に行う。【解決手段】ノズルプレート１４は、加工時の周縁のバリ１４ａが金属板８１側に向けられ、金属板８１とノズルプレート１４の間にシート９１を介在させ、一対の金属板８１，８２による加圧接合時にノズルプレート１４のバリ１４ａをシート９１に当接させ、金属板８１とノズルプレート１４が全面で均一に接触した状態にする。【選択図】    図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力発生室が設けられる流路形成基板と、ノズル開口が設けられたノズルプレートを備えた液体噴射ヘッドの製造方法であって、
前記ノズルプレートの一方面側には、加工時のバリが形成されており、前記バリが形成されていない他方面側と前記流路形成基板とを仮接着させる仮接着工程と、
前記ノズルプレートの一方面側に前記バリの形状を保護するシート材を設置して、前記シート材と前記バリとが当接するように、仮接着された前記ノズルプレートと前記流路形成基板とを押圧部材で挟持して本接着させる本接着工程と
を有することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記流路形成基板に前記ノズルプレートを接合して接合体とした後、前記ノズルプレートの反対側の前記流路形成基板に接合されるケース部材を配し、前記接合体と前記ケース部材とを前記接合治具により加圧接合する
ことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項３】
請求項１もしくは請求項２に記載の液体噴射ヘッドの製造方法において、
前記シート材は、フッ素と炭素からなるフッ素系樹脂製のシートである
ことを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子の駆動により液滴を吐出するノズル穴を備えたノズルプレートを流路形成基板に接合した液体噴射ヘッドの製造方法に関し、特に、インク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドの代表例としては、例えば、圧電素子の変位による圧力を利用してノズル開口からインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドが知られている（例えば、特許文献１参照）。従来から知られているインクジェット式記録ヘッドは、圧力発生室が設けられる流路形成基板を備え、圧力発生室に圧力変化を生じさせる振動板を設け、振動板の反対側の流路形成基板にノズルプレートが接合されている。そして、支持基板に固定された圧電素子（圧電振動子）をケース部材（ケースヘッド）の収容室に収容し、圧電振動子により振動板を振動させてインクをノズルプレートのノズル開口から吐出させるようにしている。
【０００３】
インクジェット式記録ヘッドを製造する際には、流路形成基板の両側に振動板を構成する部材（振動板部材）及びノズルプレートを配し、金属製の接合治具で加圧挟持することで、流路形成基板の両側に振動板部材とノズルプレートを接合して接合体としている。そして、接合体の振動板部材側に圧電振動子等を備えたケースヘッドを配し、金属製の接合治具で加圧挟持することで、接合体にケースヘッドを接合している。
【０００４】
インクジェット式記録ヘッドのノズルプレートは、多数のノズル穴を備えた金属製（例えば、ＳＵＳ製）のプレートであり、プレス加工により形成されている。このため、ノズルプレートの周縁にはプレス加工時のカエリがバリとなって存在することが避けられないものであった。バリが存在した状態で接合体を作成する場合、金属製の接合治具にバリが押圧されて周縁の接合力が強くなり、ノズルプレートの中心部と流路形成基板との接合が不十分になる虞があった。プレス加工の調整等によりバリを最小限に抑えてノズルプレートと流路形成基板とを均一に接合するようにしているが、ノズルプレートの中心部と流路形成基板との接合が不十分になる虞が生じるのは否めないのが現状である。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−７４７４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、ノズルプレートの周縁部にバリが生じていてもノズルプレートと流路形成基板との接合を均一に行うことができる液体噴射ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、圧力発生室が設けられる流路形成基板と、ノズル開口が設けられたノズルプレートを備えた液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記ノズルプレートの一方面側には、加工時のバリが形成されており、前記バリが形成されていない他方面側と前記流路形成基板とを仮接着させる仮接着工程と、前記ノズルプレートの一方面側に前記バリの形状を保護するシート材を設置して、前記シート材と前記バリとが当接するように、仮接着された前記ノズルプレートと前記流路形成基板とを押圧部材で挟持して本接着させる本接着工程とを有することを特徴とする。
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法の態様では、ノズルプレートの加工時の周縁のバリを流路形成基板の反対側に向けて仮接着し、バリをシート材に当接させて本接着を行なうので、接合治具とノズルプレートが全面で均一に接触した状態になり、ノズルプレートの周縁部にバリが生じていてもノズルプレートと流路形成基板との接合を均一に行うことができる。
【０００８】
そして、前記流路形成基板に前記ノズルプレートを接合して接合体とした後、前記ノズルプレートの反対側の前記流路形成基板に接合されるケース部材を配し、前記接合体と前記ケース部材とを前記接合治具により加圧接合することを特徴とする。これにより、接合体と圧電素子が収容されるケース部材とを接合する際に、ノズルプレートの周縁部にバリが生じていてもノズルプレートの周縁部の流路形成基板に対する押圧力が高くなることがなく、接合治具で加圧接合した際に均一な接合が維持される。
【０００９】
また、前記シート材は、フッ素と炭素からなるフッ素系樹脂製（ポリテトラフルオロエチレン：ＰＴＦＥ）のシートであることを特徴とする。これにより、フッ素系樹脂製のシートにバリを接触させることでノズルプレートと流路形成基板との接合を均一に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１には本発明の一実施形態例に係る製造方法を適用した液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの概略を表す断面、図２には図１中のＩＩ―ＩＩ線矢視、図３には圧電素子ユニットの外観、図４には流路形成ユニットの接合状況、図５にはインクジェット式記録ヘッドの接合状況を示してある。
【００１１】
また、図６には本発明の一実施形態例に係るノズルプレートの接合構造による流路形成ユニットの接合状況の概念、図７には本発明の一実施形態例に係るノズルプレートの接合構造によるインクジェット記録ヘッドの接合状況の概念、図８にはノズルプレートに剥離が生じる状態を表す概念を示してある。
【００１２】
図１〜図５に基づいてインクジェット式記録ヘッドを説明する。
図１〜図３に示すように、インクジェット式記録ヘッド１０は複数の圧力発生室１１を有する流路形成基板１２を備え、流路形成基板１２の一方の面（図中下側の面）には金属製（例えば、ステンレス鋼板：ＳＵＳ）のノズルプレート１４が接合され、ノズルプレート１４には圧力発生室１１に連通するノズル開口１３が複数形成されている。ノズルプレート１４の反対側における流路形成基板１２には振動板１５が接着剤や熱溶着フィルムを介して接合され、圧力発生室１１が振動板１５により封止されている。ノズルプレート１４及び振動板１５が接合された流路形成基板１２により流路形成ユニット１６が構成されている。
【００１３】
圧力発生室１１に対応する領域における振動板１５の上には圧電素子ユニット１８が設けられ、圧電素子ユニット１８は圧電素子１７を備えている。振動板１５の上にはケース部材としてのケースヘッド２０が固定され、ケースヘッド２０には圧電素子ユニット１８が収容される収容部１９が設けられている。
【００１４】
流路形成基板１２の一方側の面の表層部分には隔壁２１により区画された圧力発生室１１が複数並設され、圧力発生室１１の列の外側には流路形成基板１２を厚さ方向に貫通するリザーバ２２がそれぞれ設けられ、リザーバ２２により圧力発生室１１にインクが供給される。
【００１５】
圧力発生室１１とリザーバ２２はインク供給路２３を介して連通し、インク供給路２３は圧力発生室１１よりも狭い幅で形成されている。圧力発生室１１より狭いインク供給路２３により、リザーバ２２から圧力発生室１１に流入するインクの流路抵抗が一定に保持される。
【００１６】
リザーバ２２の反対側における圧力発生室１１の端部にはノズル連通孔２４が形成され、ノズル連通孔２４は流路形成基板１２を貫通している。流路形成基板１２は、例えば、シリコン単結晶基板からなり、流路形成基板１２をエッチングすることにより圧力発生室１１等が形成される。ノズル連通孔２４により、各圧力発生室１１とノズルプレート１４のノズル開口１３が連通している。
【００１７】
圧力発生室１１を封止する振動板１５は弾性膜２５及び支持板２６の複合板で構成され、弾性膜２５が流路形成基板１２に接合されている。弾性膜２５は、樹脂フィルム等の弾性部材製（例えば、厚さ数μｍのＰＰＳ：ポリフェニレンサルファイド）のフィルムからなり、支持板２６は、厚さが数十μｍのステンレス鋼板（ＳＵＳ）からなっている。
【００１８】
振動板１５の圧力発生室１１に対向する領域内には圧電素子１７の先端部が当接する島部２７がそれぞれ設けられている。即ち、振動板１５の圧力発生室１１の周縁部に対向する各領域に他の領域よりも厚さの薄い薄肉部２８がエッチングにより形成され、薄肉部２８の内側に島部２７が形成された状態になっている。島部２７には圧電素子１７の活性領域の先端が接着剤３０により接合されている。
【００１９】
また、振動板１５のリザーバ２２に対向する領域にはコンプライアンス部２９が設けられ、コンプライアンス部２９は薄肉部２８と同様に支持板２６がエッチングにより除去されて弾性膜２５のみで構成されている。リザーバ２２内の圧力変化が生じた際、コンプライアンス部２９の弾性膜２５が変形して圧力変化が吸収され、リザーバ２２内の圧力が常に一定に保持される。
【００２０】
圧電素子１７は、インク滴を吐出するための圧力を圧力発生室１１の内部に発生させる圧力発生手段であり、一つの圧電素子ユニット１８において一体的に形成されている。圧電素子ユニット１８を構成する圧電素子形成部材３４は、圧電材料３１の両側に電極形成材料３２、３３が積層されて形成されている。圧電素子形成部材３４は櫛刃状に切り分けられ、圧力発生室１１にそれぞれ対応する圧電素子１７とされている（図３参照）。
【００２１】
振動に寄与しない圧電素子１７（圧電素子形成部材３４）の基端部側の不活性領域の一方の面が固定基板３５に固着され、圧電素子１７の基端部近傍の他方の面には回路基板３７が接続されている。回路基板３７には配線３６が備えられ、配線３６により圧電素子１７を駆動するための信号が供給される。圧電素子ユニット１８は、圧電素子１７（圧電素子形成部材３４）及び固定基板３５及び回路基板３７により構成されている。
【００２２】
一方、振動板１５の上面（支持板２６の上面）にはケースヘッド２０が接着剤３０により接合され、ケースヘッド２０には圧電素子ユニット１８を収容する収容部１９が形成されている。収容部１９に収容された圧電素子ユニット１８は、圧電素子１７の先端部が振動板１５の島部２７に接合され、固定基板３５がケースヘッド２０の段差部３８に接着剤３９により接合されている。
【００２３】
ケースヘッド２０の上面には配線基板４１が固定され、配線基板４１には複数の導電パッド４０が設けられている。導電パッド４０は回路基板３７の配線３６にそれぞれ接続されている。ケースヘッド２０の収容部１９は配線基板４１によって塞がれた状態になっている。配線基板４１にはケースヘッド２０の収容部１９に対向する領域にスリット状の開口部４２が形成され、開口部４２から回路基板３７が収容部１９の外側に引き出されている。
【００２４】
圧電素子ユニット１８を構成する回路基板３７は、例えば、圧電素子１７を駆動するための駆動ＩＣ（図示省略）が搭載されたチップオンフィルム（ＣＯＦ）からなる。そして、回路基板３７の配線３６の基端部側が、半田、異方性導電材等によって圧電素子１７を構成する電極形成材料３２，３３に接続されている。配線３６の先端部側は、配線基板４１の各導電パッド４０に接合されている。即ち、回路基板３７は配線基板４１の開口部４２から収容部１９の外側に引き出され、回路基板３７の先端部が配線基板４１の表面に沿って折り曲げられた状態で配線３６が配線基板４１の導電パッド４０にそれぞれ接合されている。
【００２５】
上述したインクジェット式記録ヘッド１０は、インク滴を吐出する際に、圧電素子１７及び振動板１５の変形によって圧力発生室１１の容積を変化させて所定のノズル開口１３からインク滴を吐出させる。図示しないインクカートリッジからリザーバ２２にインクが供給されると、インク供給路２３を介して圧力発生室１１にインクが分配される。即ち、圧電素子１７に電圧を印加することにより圧電素子１７を収縮させる。これにより、振動板１５が圧電素子１７と共に変形されて圧力発生室１１の容積が広げられ、圧力発生室１１内にインクが引き込まれる。
【００２６】
ノズル開口１３に至るまで内部にインクが満たされた後、配線基板を介して供給される記録信号に従い、圧電素子１７の電極形成材料３２，３３に印加していた電圧を解除する。これにより、圧電素子１７が伸張されて元の状態に戻ると共に振動板１５も変位して元の状態に戻る。結果として圧力発生室１１の容積が収縮して圧力発生室１１内の圧力が高まりノズル開口１３からインク滴が吐出される。
【００２７】
本発明の一実施形態例に係る液体噴射ヘッドの製造方法を図４、図５に基づいて説明する。
図４に示すように、流路形成基板１２を挟んでノズルプレート１４及び振動板１５を配置し、接合治具（図示省略）で挟持する。接合治具によりノズルプレート１４、流路形成基板１２及び振動板１５を加圧し、流路形成基板１２の両面にノズルプレート１４及び振動板１５を接合することで接合体としての流路形成ユニット１６が形成される。
【００２８】
図５に示すように、圧電素子ユニット１８を備えたケースヘッド２０を流路形成ユニット１６の振動板１５側に配置し、接合治具（図示省略）で挟持する。接合治具によりケースヘッド２０と流路形成ユニット１６を加圧し、ケースヘッド２０と流路形成ユニット１６を接合することでインクジェット式記録ヘッド１０（図１参照）の主要部位が形成される。
【００２９】
図６に基づいて流路形成ユニット１６を構成する液体噴射ヘッドの製造方法を概念的に説明する。図６にはノズルプレート１４が上側に配された状態で示してある。
ノズルプレート１４はプレス加工により打ち抜き加工され、ノズルプレート１４の一方側面には加工時のバリ１４ａが周縁に形成されている。即ち、加工時のバリ１４ａは、流路形成基板１２の反対側に向けられるように型抜きされる（図６では上向方向）。
【００３０】
流路形成基板１２とノズルプレート１４のバリ１４ａが形成されていない面（他方面）が仮接着され（仮接着工程）、押圧部材である一対の金属板８１，８２によりノズルプレート１４、流路形成基板１２及び振動板１５を加圧する状態にする。
【００３１】
ノズルプレート１４のバリ１４ａが形成されている面（一方面）と金属板８１との間にはフッ素と炭素からなるフッ素系樹脂（ポリテトラフルオロエチレン：ＰＴＦＥ）のシート材としてのシート９１が設置され、シート９１によりバリ１４ａの形状が保護される（図６（ａ）参照）。シート９１は、仮接合されたノズルプレート１４及び流路形成基板１２（及び振動板１５）が一対の金属板８１，８２により加圧された際に、ノズルプレート１４のバリ１４ａが当接する。
【００３２】
尚、シートの材質としては、フッ素系樹脂に限らず、加圧時にノズルプレート１４のバリ１４ａが没入する硬さであれば、ＰＥＴ等の他の樹脂や樹脂以外の柔軟性部材のシート材を用いることが可能である。また、シート９１と金属板８１とを一体構造に構成することも可能である。
【００３３】
この状態で一対の金属板８１，８２により、シート９１、ノズルプレート１４、流路形成基板１２及び振動板１５を加圧し、流路形成基板１２の両面にノズルプレート１４及び振動板１５を接合することで流路形成ユニット１６が形成される（図６（ｂ）参照）。即ち、仮接着されたノズルプレート１４と流路形成基板１２が押圧部材で挟持されて本接着される（本接着工程）。
【００３４】
上述した製造方法では、ノズルプレート１４の加工時の周縁のバリ１４ａを金属板８１側に向け、金属板８１とノズルプレート１４の間にシート９１を介在させ、一対の金属板８１，８２による加圧接合時にノズルプレート１４のバリ１４ａをシート９１に当接させるようにしたので、加圧接合した際にノズルプレート１４のバリ１４ａに影響されずに金属板８１に接触する。従って、ノズルプレート１４が全面で均一に金属板８１に接触した状態になり、ノズルプレート１４の周縁部にバリ１４ａが生じていてもノズルプレート１４と流路形成基板１２との接合を均一に行うことができる。
【００３５】
図８に示すように、ノズルプレート１４の周縁部のバリ１４ａが金属板８１に接触した場合、金属板８１の周縁側がノズルプレート１４の周縁部のバリ１４ａが押圧され、周縁の接合力が強くなってノズルプレート１４が湾曲した状態になる。このため、ノズルプレート１４の中心部と流路形成基板１２との接合が不十分になることになる。
【００３６】
本発明の製造方法では、ノズルプレート１４のバリ１４ａをシート９１に当接させるので、ノズルプレート１４の周縁部にバリ１４ａが生じていてもバリ１４ａが金属板８１に均一に接触した状態になり、周縁の接合力が強くなることがなく、ノズルプレート１４と流路形成基板１２との接合を均一に行うことができる。
【００３７】
流路形成ユニット１６が形成された後、図７に示すように、圧電素子ユニット１８（図１参照）を備えたケースヘッド２０を振動板１５側に配置する（図７（ａ）参照）。一対の金属板８１，８２により流路形成ユニット１６及びケースヘッド２０を加圧し、流路形成ユニット１６にケースヘッド２０を接合することでインクジェット式記録ヘッド１０（図１参照）の主要部位が形成される（図７（ｂ）参照）。
【００３８】
インクジェット式記録ヘッド１０（図１参照）の主要部位が形成される際の加圧時であっても、ノズルプレート１４のバリ１４ａが金属板８１側に向けられ、バリ１４ａがシート９１に当接しているので、ノズルプレート１４と流路形成基板１２との接合を均一に維持することができる。
【００３９】
尚、上述した実施形態例では、液体噴射ヘッドとしてインクジェット式記録ヘッド１０を挙げて説明したが、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドの製造方法に適用することができる。適用可能な液体噴射ヘッドとしては、プリンタ等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（電界放出ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】一実施形態例に係る記録ヘッドの断面図である。
【図２】図１中のＩＩ―ＩＩ線矢視図である。
【図３】圧電素子ユニットの外観図である。
【図４】流路形成ユニットの接合状況の断面図である。
【図５】インクジェット式記録ヘッドの接合状況の断面図である。
【図６】一実施形態例に係る製造方法の概念図である。
【図７】インクジェット記録ヘッドの接合状況の概念図である。
【図８】ノズルプレートに剥離が生じる状態を表す概念図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  インクジェット式記録ヘッド、  １１  圧力発生室、  １２  流路形成基板、  １３  ノズル開口、  １４  ノズルプレート、  １４ａ  バリ、  １５  振動板、  １６  流路形成ユニット、  １７  圧電素子、  １８  圧電素子ユニット、  １９  収容部、  ２０  ケースヘッド、  ２１  隔壁、  ２２  リザーバ、  ２３  インク供給路、  ２４  ノズル連通孔、  ２５  弾性膜、  ２６  支持板、  ２７  島部、  ２８  薄肉部、  ２９  コンプライアンス部、  ３０  接着剤、  ３１  圧電材料、  ３２，３３  電極形成材料、  ３４  圧電素子形成部材、  ３５  固定基板、  ３６  配線、  ３７  回路基板、  ３８  段差部、  ３９  接着剤、  ４０  導電パッド、  ４１  配線基板、  ４２  開口部、  ８１、８２  金属板、  ９１  シート
【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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