(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に圧電部材からなる層を有するプレートを形成するステップ、
このプレートの上記圧電部材側から溝加工を施し、凸部に圧電部材を含む凹凸形状の表面を形成するステップ、
このプレートの凸部間にフォトレジストを充填した後、パターン露光するステップ、
このフォトレジストをフォトレジスト現像液で現像し、上記凸部の両側に一定の厚みのフォトレジストを残し、他の部分を溶かして除去した後、残ったフォトレジストを焼付け、硬化させるステップ、および
ノズルプレートと一体になった仕切り壁を、二つのフォトレジストの層の間の凹部に位置させ、この凹部の底面に接着することにより、上記凸部の両側にフォトレジストからなる充填部材を有する状態で、ノズルおよびインクインレットに連通したインクチャネルを形成するステップ
を含む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】
上記仕切り壁を形成する凸部を弾性率300kgf/cm２以上の非圧電部材により形成したことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項３】
上記充填部材を弾性率200kgf/cm２以下の感光性樹脂により形成したことを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばプリンタに使用するインクジェットヘッドの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、インクジェットプリンタ等の画像形成装置にインクジェットヘッドとして、ノズルおよびインクインレットに連通したインクチャネルを形成する凹部と仕切り壁を形成する凸部を備えた凹凸形状の表面を有するノズルプレートと、隔壁、圧電部材および基板を重ねて一体的に形成されたものが知られている。そして、このインクジェットヘッドでは、各インクチャネル内のインクを隔壁を介して圧電部材により押圧して、上記ノズルから吐出するようになっている。この圧電部材とインクチャネルとの間に隔壁を有するインクジェットヘッドの場合、圧電部材が変位して隔壁を押す際の変位ロスや、実質的に下部に支えの部材がなく、“梁”状になった部分である隔壁のテント部の撓みによる圧力ロスでノズルからのインク飛翔効率が低下するという問題がある。
【０００３】
このため、隔壁をなくしたタイプのインクジェットヘッドが提案されているが、このインクジェットヘッドの場合、圧電部材とその両側の仕切り壁の箇所にインクが入り込み、圧電部材へのインクの浸透が生じ、時にはキャビテーションによる気泡が発生することもあるという問題がある。
そこで、圧電部材と仕切り壁との間に充填部材を用いることが提案されている。そして、この充填部材を毛細管現象を利用して吸い上げるか、塗布した後、圧電部材間に上記ノズルプレートの凸部を押し込み、上記仕切り壁と圧電部材間の隙間に充填部材を押し出す方法が採られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した充填部材を吸い上げる方法や押し出す方法では、所望の場所にのみ充填部材を位置させるのが困難で、結果的に充填部材が圧電部材の変位を阻害することになるという問題がある。
本発明は、斯る従来の問題をなくすことを課題としてなされたもので、所望の場所にのみ充填部材を位置させ、圧電部材の変位効率の低下を招くことなく、ドット径ぶれが少なく、高品質画像を得ることを可能としたインクジェットヘッドの製造方法を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、第１発明は、基板上に圧電部材からなる層を有するプレートを形成するステップ、このプレートの上記圧電部材側から溝加工を施し、凸部に圧電部材を含む凹凸形状の表面を形成するステップ、このプレートの凸部間にフォトレジストを充填した後、パターン露光するステップ、このフォトレジストをフォトレジスト現像液で現像し、上記凸部の両側に一定の厚みのフォトレジストを残し、他の部分を溶かして除去した後、残ったフォトレジストを焼付け、硬化させるステップ、およびノズルプレートと一体になった仕切り壁を、二つのフォトレジストの層の間の凹部に位置させ、この凹部の底面に接着することにより、上記凸部の両側にフォトレジストからなる充填部材を有する状態で、ノズルおよびインクインレットに連通したインクチャネルを形成するステップを含むようした。
【０００６】
また、第２発明は、上記仕切り壁を形成する凸部を弾性率300kgf/cm２以上の非圧電部材により形成した。
【０００７】
さらに、第３発明は、上記充填部材を弾性率200kgf/cm２以下の感光性樹脂により形成した。
【０００８】
（削除）
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の一形態を図面にしたがって説明する。
図１，２は、本発明にかかる方法により製造した第１の実施形態に係るインクジェットヘッドを示している。このインクジェットヘッドは、表面を凹凸形状に形成したプレート１と、このプレート１の凹部に位置する仕切り壁２を有するノズルプレート３とを重ね合わせた構造を有している。
プレート１は基板４とこの基板４上に共通電極５となる導電性接着層により接着され、凸部を形成する単層の圧電部材６とを有している。この圧電部材６の上面には個別電極７を介して未分極の圧電板からなる保護層８が設けてある。
仕切り壁２とノズルプレート３とは一体的に形成してあり、ノズルプレート３は、ニッケル等の金属、ガラス、セラミックスあるいは合成樹脂等の材料からなっている。ノズルプレート３には、多数のノズル９が形成してあり、仕切り壁２、プレート１の凸部とともにノズルプレート３により、ノズル９、インクインレット１０に連通するインクチャネル１１が形成されている。また、ノズルプレート３のノズル９側の図２においてクロスハッチングが施された表面層は撥水処理がなされている。
【００１０】
なお、インクチャネル１１には、図示しないインクタンクからサブタンク１２、インクインレット１０を経てインクが供給される。
また、ここに示すインクジェットヘッドの場合、プレート１の凸部と仕切り壁２との間、プレート１の凸部とノズルプレート３のノズル９側の面との間に充填部材１３が配設してある。この充填部材１３は、フォトレジスト工程により形成されたものである。保護層８とともに充填部材１３により圧電部材６にインクが浸透するのが防止されている。
図２において、Ａで示す部分は圧電部材６が分極処理が施され、活性化されて駆動領域になっており、その他の部分は非駆動領域になっている。そして、この部分が共通電極５、個別電極６により電圧を印加され、振動することによりインクチャネル１１内のインク１４がノズル９から噴射される。
【００１１】
なお、仕切り壁２は、弾性率が300kgf/cm２以上の非圧電部材を用いるのが好ましく、この弾性率が300kgf/cm２より小さい場合は、圧電部材６の変位に伴い仕切り壁２の連動変位が発生するおそれがあるので好ましくない。仕切り壁２を感光性樹脂で作製してもよい。この場合、例えば富士ハント社製probimide7020（弾性率370）が好ましい材料として用いられる。
また、充填部材１３は、弾性率200kgf/cm２以下の感光性樹脂から形成されるのが好ましく、この弾性率が200kgf/cm２より大きい場合は、圧電部材６の変位が阻害され、インク飛翔効率が低下するおそれがあるので好ましくない。
なお、上述した実施形態では、圧電部材６の下方に共通電極５を、上方に個別電極７を設けたものを示したが、図３，４に示す本発明にかかる方法により製造した第２の実施形態に係るインクジェットヘッドのように、圧電部材６の上方に共通電極５を下方に個別電極７を設けてもよい。なお、この図４はプレート１の凸部の部分の断面を示したもので、その他の構成は図１〜３に示すインクジェットヘッドと同様である。
【００１２】
図５，６は、本発明にかかる方法により製造した第３の実施形態に係るインクジェットヘッドを示し、図３，４に示すインクジェットヘッドとは、単層の圧電部材６に代えて２層からなる積層型の圧電部材６Ａ，６Ｂを用いた点、上下両側に共通電極５Ａ，５Ｂを、２層の境界部に個別電極７を配置した点を除き、その他の部分については実質的に同様であり、互いに対応する部分については同一番号を付して説明を省略する。
なお、図６は、プレート１の凸部の部分の断面を示したものである。
図７は、本発明にかかる方法により製造した第４の実施形態に係るインクジェットヘッドを示し、図３，４に示すインクジェットヘッドとは、充填部材１３と仕切り壁２との間に隙間を設けた点を除き、その他の部分については実質的に同様であり、互いに対応する部分については同一番号を付して説明を省略する。
このように、隙間を設けることにより圧電部材６の変位効率が向上する。
【００１３】
図８は、本発明にかかる方法により製造した第５の実施形態に係るインクジェットヘッドを示し、仕切り壁２の基板４側の一部を基板４の凸部により形成し、仕切り壁２を二つの部分からなる構造にし、かつこの二つの部分の境界部を圧電部材６を含む凸部よりも低くなるよう形成したものである。
このように形成することにより、組み立て時の位置合わせが容易になり、作業が迅速化され、かつ充填部材１３を配設する際に、圧電部材１３の上部を覆うことで圧電部材１３の変位のダンパーになるのを防ぎ、圧力ロスを少なくすることができる。
【００１４】
次に、本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法の一例について説明する。  代表的な例として、図７に示す第４の実施形態に係るインクジェットヘッドの製造方法について説明する。
図９に示すように、まずステップ１（Ｓ１）で、基板４上に上下に電極が形成される圧電部材６からなる層を有するプレート１を形成する。なお、圧電部材６の上には未分極の圧電板からなる保護層８が設けられている。
ステップ２（Ｓ２）で、このプレート１の圧電部材６側から溝加工、例えばダイシング加工を施し、凸部に圧電部材６を含む凹凸形状の表面を形成する。
ステップ（Ｓ３）で、このプレート１の凸部間にフォトレジストＰを充填した後、フォトマスク１６を介してパターン露光する。
ステップ４（Ｓ４）で、このフォトレジストＰをフォトレジスト現像液で現像し、上記凸部の両側に充填部材１３としての一定の厚みのフォトレジストＰを残し、他の部分を溶かして除去した後、残ったフォトレジストＰを焼付け、硬化させる。
【００１５】
そして、ステップ５（Ｓ５）で、ノズルプレート３と一体になった仕切り壁２を、二つのフォトレジストの層の間の凹部に位置させ、この凹部の底面に接着することにより、上記凸部の両側にフォトレジストからなる充填部材１３を有する状態で、ノズルおよびインクインレットに連通したインクチャネル１１を形成する。
以上の工程を経て図７に示すインクジェットヘッドが形成される。
なお、仕切り壁２は、弾性率が300kgf/cm２以上の非圧電部材を用いるのが好ましく、例えばダイシング加工した未分極の圧電素子を仕切り壁としてもよい。また、充填部材１３は、弾性率200kgf/cm２以下の感光性樹脂から形成されるのが好ましい点は上述した通りである。このような感光性樹脂としては、東亜合成化学社製アロニックスUV-3630（弾性率170）などが好適な例として挙げられる。
また、図９では、上述した第４の実施形態に係るインクジェットヘッドの例を示したが、他の実施形態についても上記同様の工程を経て製造される。
【００１６】
以上のように、上述したインクジェットヘッドでは、フォトレジスト工程により充填部材１３が配設されているため、所望の場所にのみ、具体的には仕切り壁２と圧電部材６，６Ａ，６Ｂとの間にのみ充填部材１３を位置させることができ、圧電部材６，６Ａ，６Ｂの変位効率が充填部材１３によって阻害されることがない。また、インクチャネル１１の容積を正確に定めることができ、ドット径のばらつきのない、高品質な出力画像が得られる。
なお、上述したインクジェットヘッドでは、仕切り壁２をプレート１とは別個に形成したものを示したが、仕切り壁２をプレート１側に、かつ未分極の非活性の圧電部材により形成してもよい。
【００１７】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本願発明によれば、プレートの凸部間にフォトレジストを充填した後、パターン露光するステップと、このフォトレジストをフォトレジスト現像液で現像し、上記凸部の両側に一定の厚みのフォトレジストを残し、他の部分を溶かして除去した後、残ったフォトレジストを焼付け、硬化させるステップを有する。
このため、所望の場所にのみ、具体的には仕切り壁と圧電部材との間にのみ充填部材を位置させることができ、圧電部材の変位効率が充填部材によって阻害されることがない他、インクチャネルの容積を正確に定めることができ、ドット径のばらつきのない、高品質な出力画像が得られるという効果を奏する。
【００１８】
また、仕切り壁を形成する凸部を弾性率300kgf/cm２以上の非圧電部材により形成することにより、圧電部材の変位に伴う仕切り壁の連動変位の発生を防止できるという効果を生じる。
さらに、上記充填部材を弾性率200kgf/cm２以下の感光性樹脂により形成することにより、充填部材により圧電部材の変位が阻害されることなく、良好なインク飛翔効率を保つことができるという効果が生じる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本願発明に係る方法により製造した第１の実施形態に係るインクジェットヘッドの正面図である。
【図２】  図１のII−II線断面図である。
【図３】  本願発明に係る方法により製造した第２の実施形態のインクジェットヘッドのインクチャネルに垂直な面で切った断面図であるである。
【図４】  図３に示すインクジェットヘッドのプレートの凸部の断面図である。
【図５】  本願発明に係る方法により製造した第３の実施形態に係るインクジェットヘッドのインクチャネルに垂直な面で切った断面図である。
【図６】  図５に示すインクジェットヘッドのプレートの凸部の断面図である。
【図７】  本願発明に係る方法により製造した第４の実施形態に係るインクジェットヘッドのインクチャネルに垂直な面で切った断面図である。
【図８】  本願発明に係る方法により製造した第５の実施形態に係るインクジェットヘッドのインクチャネルに垂直な面で切った断面図である。
【図９】  本願発明に係るインクジェットヘッドの製造方法の工程を示す図である。
【符号の説明】
１  プレート                ２  仕切り壁
３  ノズルプレート          ４  基板
５，５Ａ，５Ｂ  共通電極    ６，６Ａ，６Ｂ  圧電部材
７  個別電極                ９  ノズル
１０  インクインレット      １１  インクチャネル
１３  充填部材              １４  インク
【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】
0003785727.tif 000008
【図８】
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【図９】
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