(57)【要約】【課題】  圧電基板を挟み込むように取り付けられる部材の形状、体積が異なる構成において、加熱硬化後の冷却時に発生する部材の残留応力差を低減し、安定した吐出特性を有するインクジェットヘッドを提供する。【解決手段】  内壁に電極を備えた複数の平行な溝を形成した圧電基板と、前記圧電基板の複数の溝に対応したノズル孔を備えたノズルプレートを接着してインクを吐出させるシェアモード形インクジェットヘッドであって、前記圧電基板と、前記ノズルプレートと、圧電基板へインクを供給するための共通インク室とインク流路とが形成された第一のマニホールドとを備え、前記圧電基板と前記ノズルプレートと前記第一のマニホールドがそれぞれ接着されるとともに、前記第一のマニホールドには、接着部近傍に細隙部が形成されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内壁に電極を備えた複数の平行な溝を形成した圧電基板と、前記圧電基板の複数の溝に対応したノズル孔を備えたノズルプレートを接着してインクを吐出させるシェアモード形インクジェットヘッドにおいて、
前記圧電基板と、前記ノズルプレートと、圧電基板へインクを供給するための共通インク室とインク流路とが形成された第一のマニホールドとを備え、
前記圧電基板と前記ノズルプレートと前記第一のマニホールドがそれぞれ接着されるとともに、
前記第一のマニホールドには、接着部近傍に細隙部が形成されていること特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
上記共通インク室は、前記圧電基板と前記ノズルプレートと前記第一のマニホールドの接触部分の付近に形成されていることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
上記第一のマニホールドは、接着部近傍に形成された上記細隙部により、圧電基板に接触している供給部とフィルタユニットに接触しているフィルタ部に分離され、それらの結合部にはインクが流通する連通穴が設けられていることを特徴とする請求項１あるいは２いずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
上記第一のマニホールドのフィルタ部にはインク中の異物を除去するフィルタ部が形成されていることを特徴とする請求項３記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
請求項１〜４いずれかに記載のインクジェットヘッドに、さらに、圧電基板からのインクを排出するための共通インク室とドレンとが形成された第二のマニホールドが形成され、上記圧電基板とノズルプレートに対し接着されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項６】
第一および第二のマニホールドは、フィラーが添加されたエンジニアリングプラスチックにて形成されていることを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項７】
上記第一のマニホールドの供給部と第二のマニホールドは略同形状で、熱容量が略等しく形成されていることを特徴とする請求項１〜６いずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項８】
上記圧電基板と上記ノズルプレートと上記第一および第二のマニホールドの接着は加熱硬化型の接着剤により接着されていることを特徴とする請求項１〜７記載のインクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッドおよびその製造方法に関するものである。インクジェットヘッドはたとえば、指定アドレスへの着弾精度を有する産業用途や特殊用途などに用いられる。
【背景技術】
【０００２】
近年、プリンタにおいては、圧電材料のシェアモード変形を利用したインクジェット方式が提案されている。この方式は、圧電材料からなるインクチャンネルの壁（以下、「チャンネル壁」という。）の両側面に形成した電極を用いて、圧電材料の分極方向と直交する方向に電界を生じさせることで、シェアモードでチャンネル壁を変形させ、その際に生じる圧力波変動を利用してインク滴を吐出するものであり、ノズルの高密度化、低消費電力化、高駆動周波数化に適している。
【０００３】
最近はこのシェアモード変形を利用したインクジェットヘッドを産業用途に利用することが盛んに行われるようになり始めている。たとえば、インクとして導電材料を吐出させることによって配線を描画したり、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色のインクを吐出させることによってカラーフィルタを作製したり、熱硬化性または紫外線（ＵＶ）硬化性のインクを吐出させることによって、マイクロレンズやスペーサなどのような３次元構造物を作製したり、といった応用が進められている。
【０００４】
産業用途へのインクジェット装置の利用形態として、基板へ塗布する用途に多く用いられ、大面積化、高速化および高精細化に対応する要求が強い。
【０００５】
そこで、大面積化、高速化に対する解決手段として、長尺化のインクジェットヘッドを利用することが考えられる。また、高精細化に対するインクジェットヘッドの要求は、再現性、位置ずれを高度に達成することが要求される。
【０００６】
これらに関連する従来技術として、特許文献１では、板状のベース部材の両平面に、且つ対称な位置に略同寸法形状の支持基板を接着しており、支持基板をベース部材に接着した後に支持基板を分割するように切断し、ベース部材と支持基板の線膨張係数差に起因する圧電アクチュエータの変形を防止している。
【０００７】
また、特許文献２では、インクジェットヘッドに対してＦＰＣを熱圧着接続した際の圧電素子の熱収縮により、圧電素子が柱倒れする課題に対し、ＦＰＣの電極パターン配列方向の中央部にスリットを形成し、熱収縮による残留応力を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２５５７２号公報
【特許文献２】特開２００５−１５３３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
産業用途のインクジェットヘッドの利用と民生品のプリンタとしてのインクジェットヘッドの利用とを比較したとき、民生品のインクジェットヘッドは、紙等の被記録媒体に水溶性インクを複数のノズルにて複数回吐出し、着弾させることで文字や画像情報を記録する。また民生品のインクジェットヘッドは、使用されるインクにおいても水性インクなどを使用することから、高い耐薬品性を必要としない安価なプラスチック材料などが用いられる。一方で産業用途のインクジェットヘッドは民生よりもはるかに厳しい条件での使用と精度での動作を要求される。産業用途では、指定されたアドレスに規定量の液滴を着弾させることが要求され、着弾精度、液滴量のコントロールを厳しく要求される。したがって、１つのインクジェットヘッドの中において、本来吐出可能であるべきインクチャンネルが何らかの障害によって吐出不可能となってしまうことは、それが民生用途では問題にならないレベルの発生率であっても、産業用途としてインクジェットヘッドを利用する際には重大な問題となる。また、このように多岐にわたるインクジェット応用分野の発展に伴い、使用されるインクも多種多様になっている。たとえば、有機溶剤を含有して揮発性の高いインクや、強酸性・強アルカリ性のインク、顔料や樹脂成分を含むインク、ビーズなどの微粒子を含有するインク、さらにはこれらを複合したインクなどが挙げられる。インクジェットヘッドに使用される部材、特にインクと接する部材は、耐インク性が求められ、インクによる膨潤、溶解が生じないような材料選定が求められる。
【００１０】
一方で、コストダウンの要求から、耐インク性が高く、安価な材料の要求が高まっており、エンジニアリングプラスチックを用いた部材の出現が著しい。
産業用途のインクジェットヘッドには、印刷速度の高速化への要請が強まっており、それに応えるべく、インクジェットヘッドの長尺化が検討されている。長尺インクジェットヘッドは、民生品のインクジェットヘッドのヘッド長〜２０ｍｍ程度に比べ、４〜５倍などのヘッド長を有する場合もあり、長尺化による吐出特性の均一化を実現するのは困難であった。
【００１１】
圧電基板に対して熱膨張率の異なる材料を接着した場合、接着長さが長いほど熱膨張差の影響が大きく、温度変化に対して、反り、歪み、剥離等の問題が生じる。ここで、圧電基板は、通常２〜８×１０−６／℃程度の熱膨張率を有しており、これに対し、エンジニアリングプラスチックは、２０〜６０×１０−６／℃程度の熱膨張率を有している。そのため、長尺インクジェットヘッドの作製において、着弾精度が悪いという問題があった。
【００１２】
具体的には、インクによる膨潤、溶解が生じないような材料として、エンジニアリングプラスチックを選定し、低熱膨張フィラーを添加した材料を使用し、圧電基板を挟み込むように部材を接着し構成において、圧電基板を挟み込むように接着された部材が異なる形状を有する構成のインクジェットヘッドで着弾精度を確認したところ、±２０μｍ程度であり、指定されたアドレスに液滴を着弾させることが出来なかった。この着弾バラツキは、ノズル孔位置の曲がりが原因であり、熱膨張差，熱容量のバラツキに起因している。
【００１３】
まず、エンジニアリングプラスチックを用いて安価に部材を作製するためには、成型を行うのが好ましく、熱膨張率のバラツキに関しては、フィラーの充填状態を安定させることで熱膨張率のバラツキを抑えることが出来ることが確認できた。しかしながら、圧電基板を挟み込むように接着した部材を同形状にするために、大きな形状に統一すると、不要な材料コストの増大となるため、長尺インクジェットヘッドにおいて、圧電基板を挟み込むように接着した部材が異形状であってもノズル孔位置の曲がりのないインクジェットヘッドが求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明に基づく請求項１に記載のインクジェットヘッドは、
内壁に電極を備えた複数の平行な溝を形成した圧電基板と、前記圧電基板の複数の溝に対応したノズル孔を備えたノズルプレートを接着してインクを吐出させるシェアモード形インクジェットヘッドにおいて、前記圧電基板と、前記ノズルプレートと、圧電基板へインクを供給するための共通インク室とインク流路とが形成された第一のマニホールドとを備え、前記圧電基板と前記ノズルプレートと前記第一のマニホールドがそれぞれ接着されるとともに、前記第一のマニホールドには、接着部近傍に細隙部が形成されていること特徴としている。この構成によれば、第一と第二のマニホールドの熱容量の違いにより、加熱、冷却を行った際に生じる、熱応力による反り、変形等の歪の影響を上記細隙部を設けることにより接着領域に伝えることを抑制することができる。したがって、マニホールドの接着領域の熱容量差を合わせこむことにより、圧電基板の反り、変形のないインクジェットヘッドを作製することが可能となり、指定されたアドレスに液滴を着弾させることが出来る。また、インクジェットヘッドを構成する圧電基板は、インクを吐出する駆動部分のみで構成することが可能であり、インク吐出に寄与しない領域は安価なエンジニアリングプラスチック等で作製することが可能である。これによりインクジェットヘッドのコストダウンが可能である。
【００１５】
請求項２に記載のインクジェットヘッドの前記共通インク室は、前記圧電基板と前記ノズルプレートと前記第一のマニホールドの接触部分の付近に形成されていることを特徴としている。この構成によれば、上記効果に加え、共通インク室が形成されたマニホールドにより、インクを循環させることにより、粘度が高いインク及びビーズなどの微粒子を含有するインクであっても、沈殿、浮遊が生じず、吐出した液滴内の微粒子数を安定にすることが可能である。
【００１６】
請求項３に記載のインクジェットヘッドの第一のマニホールドは、接着部近傍に形成された上記細隙部により、圧電基板に接触している供給部とフィルタユニットに接触しているフィルタ部に分離され、それらの結合部にはインクが流通する連通穴が設けられていることを特徴としている。この構成によれば、非接着領域の反り、変形等の歪の影響を接着領域に伝えることを抑制する細隙部を設け、圧電基板に対し接着領域と非接着領域を分離するが、接着領域に形成した共通インク室と非接着領域を連通させる必要がある場合は、接着部と非接着部の結合部分にインク流路を配置させることにより、インク供給、排出を行うことが可能となり、インク循環を可能とする。インクを循環させることにより、粘度が高いインク及びビーズなどの微粒子を含有するインクであっても、沈殿、浮遊が生じず、吐出した液滴内の微粒子数を安定にすることが可能となる。
【００１７】
請求項４に記載のインクジェットヘッドの第一のマニホールドのフィルタ部にはインク中の異物を除去するフィルタ部が形成されていることを特徴としている。この構成によれば、インク吐出時、インク循環時にノズル孔にゴミ等の異物が付着し、不吐出となる問題を排除することが可能となる。また、フィルタ部を形成することにより、非接着領域の熱容量が増大しても、加熱、冷却を行った際に生じる、熱応力による反り、変形等の歪の影響を上記細隙部を設けることにより接着領域に伝えることを抑制することができ、着弾精度を劣化させることがない。
【００１８】
請求項５に記載のインクジェットヘッドは、上記インクジェットの構成に、さらに、圧電基板からのインクを排出するための共通インク室とドレンとが形成された第二のマニホールドが形成され、上記圧電基板とノズルプレートに対し接着されていることを特徴としている。この構成によれば、インクジェットヘッドを構成する圧電基板は、インクを吐出する駆動部分のみで構成することが可能であり、インク吐出に寄与しない領域は安価なエンジニアリングプラスチック等で作製することが可能である。これによりインクジェットヘッドのコストダウンが可能である。また、共通インク室が形成されたマニホールドにより、インクを循環させることにより、ビーズなどの微粒子を含有するインクであっても、沈殿、浮遊が生じず、吐出した液滴内の微粒子数を安定にすることが可能である。
【００１９】
請求項６に記載のインクジェットヘッドの第一および第二のマニホールドは、フィラーが添加されたエンジニアリングプラスチックにて形成されていることを特徴としている。この構成によれば、エンジニアリングプラスチックは、機械的特性が良好であり、耐熱性に優れている。また、耐薬品性に優れ、インクと直接触れる部材として使用しても、インクに侵されることがなく、膨潤、溶解等の問題が無い。また、エンジニアリングプラスチックの熱膨張率を１０×１０−６／℃程度まで低減させることが可能となり、圧電基板との熱膨張差に起因する反り、歪み、剥離等の低減を図ることが可能である。
【００２０】
請求項７に記載のインクジェットヘッドの第一のマニホールドの供給部と第二のマニホールドは略同形状で、熱容量が略等しく形成されていることを特徴としている。この構成によれば、マニホールドを成型で作成することにより、コストダウンはもちろんのこと、部材間での熱膨張バラツキを抑えることができ、部材間での熱膨張差に起因する反り、歪み、剥離等の低減を図ることが可能である。また、フィルタつきのマニホールドにフィルタやドレンを付随するなど設計の自由度を向上でき、熱容量の異なる様々な形状を作り出すことができる。このためマニホールドの形状を略同形状とすることが可能で、接着領域近傍には細隙部を形成することも容易である。このことから、接着剤の加熱、冷却を行った際に生じる、熱応力による反り、変形等の歪の影響を接着領域に伝えることを抑制することができるため、熱容量差に起因する熱応力の影響を排除することが可能である。
【００２１】
請求項８に記載のインクジェットヘッドの圧電基板と上記ノズルプレートと上記第一および第二のマニホールドの接着は加熱硬化型の接着剤により接着されていることを特徴としている。この構成によれば、耐薬品性に優れた部材を使用するためには、耐薬品性に優れた接着剤を使用する必要があり、検討の結果エポキシ系の接着剤を使用し、８０℃以上に加熱硬化を行うことにより、インクに対して膨潤、溶解等の問題が無い接着ができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明では、内壁に電極を備えた複数の平行な溝を形成した圧電基板と、前記圧電基板の複数の溝に対応したノズル孔を備えたノズルプレートを接着してインクを吐出させるシェアモード形インクジェットヘッドにおいて、前記圧電基板と、前記ノズルプレートと、圧電基板へインクを供給するための共通インク室とインク流路とが形成された第一のマニホールドとを備え、前記圧電基板と前記ノズルプレートと前記第一のマニホールドがそれぞれ接着されるとともに、前記第一のマニホールドには、接着部近傍に細隙部が形成されていること特徴としている。この構成によれば、第一と第二のマニホールドの熱容量の違いにより、加熱、冷却を行った際に生じる、熱応力による反り、変形等の歪の影響を上記細隙部を設けることにより接着領域に伝えることを抑制することができる。したがって、マニホールドの接着領域の熱容量差を合わせこむことにより、圧電基板の反り、変形のないインクジェットヘッドを作製することが可能となり、指定されたアドレスに液滴を着弾させることが出来る。また、インクジェットヘッドを構成する圧電基板は、インクを吐出する駆動部分のみで構成することが可能であり、インク吐出に寄与しない領域は安価なエンジニアリングプラスチック等で作製することが可能である。これによりインクジェットヘッドのコストダウンが可能である。
【００２３】
そのため、産業用途へのインクジェット装置の利用、すなわち基板へ塗布する用途に用いることができ、大面積化、高速化および高精細化に対応することができる。また、長尺化のインクジェットヘッドを製造することが可能となり、信頼性、位置ずれを高度に達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に基づく実施の形態におけるインクジェットヘッドの斜視図である。
【図２】本発明に基づく実施の形態におけるインクジェットヘッドのノズルプレートを外した状態の斜視図である。
【図３】は図２におけるマニホールドを除去した状態の斜視図である。
【図４】本発明に基づくインク供給側のマニホールドとフィルタユニットを形成した部材の分解斜視図である。
【図５】本発明に基づく実施形態における細隙部を有するインクジェットヘッドの着弾ずれを示す結果である。
【図６】図５における比較例として、本発明に基づく実施形態における細隙部を有しないインクジェットヘッドの着弾ずれを示す結果である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（実施の形態１）
図１〜図４を参照して、本発明に基づく実施形態におけるインクジェットヘッドについて説明する。
（構成）
図１に本実施の形態におけるインクジェットヘッド２５を示す。インクジェットヘッド２５のノズルプレート２１を外したところを図２に示す。図３は図２における第一のマニホールド１１、１２を除去した状態の斜視図である。図４は、インク供給側のマニホールド１１を形成した第一のマニホールド１８の分解斜視図である。
【００２６】
インクジェットヘッド２５は、図２、図３に示すように、ベース１５とこのベース１５上に取り付けられた圧電基板１とノズル孔２０を有するノズルプレート２１と圧電基板１を挟み込むように取り付けられたインク供給側のマニホールド１１を形成した第一のマニホールド１８とインク排出側のドレン７ｂを有する第二のマニホールド１２を備えている。
【００２７】
ベース１５は、図１、図２、図３における奥、手前の方向（長手方向）に延在している。ベース１５の長手方向の両端にはフランジ部１５ｅ、１５ｆが一体に形成されている。フランジ部１５ｅ、１５ｆを上下に貫通して固定穴１４が形成されている。この固定穴１４は、このインク吐出装置５０を例えば図示しない生産装置へ搭載する場合に、インク吐出装置５０を生産装置にネジで固定するのに利用可能になっている。この例では、ベース１５上に圧電基板１が接着して取り付けられている。
【００２８】
圧電基板１は、溝加工により互いに平行に形成された複数の溝状のインク室２を有する圧電材料からなり、圧電基板１の側面にインク室２が開口したように形成されている。インク室２同士はそれぞれ隔壁３で分離されている。インク室２の内壁には電極４が形成されている。
【００２９】
電極４はＡｌ、Ｃｕ等の金属材料を、蒸着、スパッタなどの成膜により形成している。電極４は圧電基板１の側面まで延長され、外部引き出し用電極４ａを形成している。
外部引き出し用電極４ａには異方性導電フィルム（以下「ＡＣＦ」という。）を介して配線基板１０が接続されている。
【００３０】
マニホールド１１、１２は、圧電基板１の長手方向（図１、図２における奥、手前の方向）の寸法と同等程度の寸法を有し、圧電基板１のインク室２が開口した両側面に接着して取り付けられている。マニホールド１１、１２の上面は、圧電基板１の隔壁３の上面とほぼ面一、または面一より後退しているように位置調整が行われている。マニホールド１１、１２の上部には、圧電基板１のインク室２に連通するように、略円弧状に窪んだ段差５ａ、５ｂが形成されている。圧電基板１の側面、マニホールド１１、１２の段差５ａ、５ｂ、およびノズルプレート２１の下面によって囲まれた空間が、マニホールドとしての共通インク室（簡単のため、段差と同じ符号５ａ、５ｂで呼ぶ。）を形成している。なお、圧電基板１内には共通インク室が形成されていない。
【００３１】
第一のマニホールド１１は、共通インク室５ａを有するインク供給部１１aとフィルタ部１１ｂによって構成されており、圧電基板１のインク室２が開口した側面に接着されるマニホールド１１を供給部１１ａ、フィルタユニット８０を付加している部分をフィルタ部１１ｂと言う。
【００３２】
マニホールド１１の供給部１１ａとフィルタ部１１ｂとは、細隙部であるスリット９０により大半が分離されており、結合部には共通インク室５ａとフィルタユニット８０を連結するインク流路となる連通穴７ａ部が形成されている。
【００３３】
インク排出側のドレン７ｂとなる連結孔を有する第二のマニホールド１２は、共通インク室、５ｂと第二のマニホールド１２の裏面とを連通するドレン７ｂが形成されており、部材１２のドレン７ｂには、下方からインクチューブ（図示せず）の一端が接続されている。
【００３４】
ノズルプレート２１は、圧電基板１の隔壁３上とマニホールド１１、１２とに跨るように接着して取り付けられている。ノズルプレート２１は、圧電基板１上の各インク室２にそれぞれ対応するように配置された複数のノズル孔２０を有する。
【００３５】
続いて、図４にて第一のマニホールド１１について説明する。フィルタユニット８０は、インクタンクから供給されたインクが流入するハウジング部分を、第一のマニホールドのフィルタ部１１ｂのハウジング部分に接合されている。第一のマニホールドのインク供給部１１ａとフィルタ部１１ｂには、インク流路となる連通部を残し、細隙部であるスリット９０が形成され、第一のマニホールドのインク供給部１１ａとフィルタ部１１ｂを分離している。これにより、スリット９０により分離された第一のマニホールド１１は、圧電基板１を挟んで対向するインク排出側のドレン７ｂを有する第二のマニホールド１２と略同等の形状、体積を有する構成となっている。フィルタユニット８０のハウジングの内部には、フィルタプレート８１が設置され、ハウジング８０ａに供給されたインク中の異物（固形物）を除去し、第一のマニホールドのフィルタ部１１ｂへインクを流入する。フィルタプレート８１は、フィルタユニットのハウジングの内部に限定されるものではなく、第一のマニホールド１１への異物（固形物）の浸入を防止できる位置であればよい。
【００３６】
図１、図２を参照して、インクの流れについて説明する。図示しない第１のインクタンクから供給されたインクは、インクチューブ（図示しない）を通ってニップル開口部１９からフィルタユニット８０の内部へと供給され、フィルタユニット８０の内部に設置されたフィルタプレート８１を通過し、第一のマニホールドのフィルタ部１１ｂへ供給される。続いて、連通穴７ａを通過して第１共通インク室５ａへと流入する。第１共通インク室５aに至ったインクは、引き続き、圧電基板１に形成された複数の個別インク室２のいずれかを通過し、第２共通インク室５ｂへと流れ込む。さらに、第２共通インク室５ｂに至ったインクは、ドレン７ｂからインクチューブ（図示せず）を通過して、図示しない第２のインクタンクへと排出される。
【００３７】
したがって、本実施の形態におけるインクジェットヘッド２５の構成によれば、図示しない第１のインクタンクから供給されたインクは、先ずインクチューブを通ってニップル開口部１９から第一のマニホールドのフィルタ部１１ｂに供給されるため、供給されたインクに異物などが混入していた場合においても、フィルタプレート８１により除去される。このため、第一のマニホールドのフィルタ部１１ｂを通り、第１共通インク室５aからインク室２へ供給されたインクにおいて、吐出によるノズルへの異物詰まりによる不吐の防止や、インク流路におけるインク流動が円滑に行うことが可能となる。したがって、ノズル孔２０の直近の空間であるインク室２の内部においても通過するインク流れを積極的に形成することが可能となる。このことにより、インク中にフィルタプレート８１にて除去されなかった微粒子が含まれている場合であっても、その微粒子が沈殿または浮遊することが抑制され、吐出時の液滴中に含まれる微粒子数を安定させることができる。
【００３８】
次に本発明の実施形態を用いた場合の、インクジェットヘッド２５の特性を説明する。
図１に示すように、本実施の形態では、圧電基板１のインク室２が開口した両側面を挟み込むように第一のマニホールド１１および１２が取り付けられ、圧電基板１の上部にノズルプレート２１が接着される。
【００３９】
第一のマニホールド１１は、インク供給部１１ａとフィルタ部１１ｂが一体成型されている。成型を行うことにより、コストダウンはもちろんのこと、部材間での熱膨張バラツキを抑えることができ、部材間での熱膨張差に起因する反り、歪み、剥離等の低減を図ることが可能である。また、インク供給の際にインク中に含まれる異物や、供給チューブより発生した異物などをインク室近傍で除去できる効果があり、インクジェットヘッド２５の吐出安定性の向上を図ることが可能となる。
【００４０】
また、第一のマニホールド１１のインク供給部１１ａと第二のマニホールド１２を同様の材料を用いて略同等の形状を有するようにすることで、第一のマニホールド１１に対するフィルタ部１１ｂの熱容量の影響を無くすことができ、加熱、接着した第一のマニホールド１１、第二のマニホールド１２が室温に冷却されていくときの残留応力差が無くなり、圧電基板１の上部に接着されたノズルプレート２１のうねりが低減され、ノズル孔２０の曲がりの低減を可能とすることができる。
【００４１】
さらに圧電基板１とノズルプレート２１と第一のマニホールド１１および第二のマニホールド１２のそれぞれの部品の取り付けには接着剤による接着を行い、加熱硬化を用いている。
【００４２】
本実施形態では、エポキシ系接着剤を使用し、８０℃にて加熱硬化を実施している。耐薬品性に優れた部材を使用するためには、耐薬品性に優れた接着剤を使用する必要があり、検討の結果エポキシ系の接着剤を使用し、８０℃以上に加熱硬化を行うことにより、インクに対して膨潤、溶解等の問題が無い接着条件を見つけることが出来た。
【００４３】
また、第一のマニホールド１１と第二のマニホールド１２とは、同材料のエンジニアリングプラスチックを使用しており、第一のマニホールド１１のインク供給部１１ａと第二のマニホールド１２の熱容量は略同一の体積、同一の材料を用いることにより、同程度に合わせこむように設定を行なうとよい。
【００４４】
圧電基板１に対して第一のマニホールド１１と第二のマニホールド１２を８０℃にて加熱硬化した場合、冷却時に発生する残留応力が、第一のマニホールド１１側で大きくなるが、残留応力の差分は、第一のマニホールドのフィルタ部１１ｂの熱容量によって発生したものであり、細隙部であるスリット９０により、第一のマニホールドのフィルタ部１１ｂの残留応力はマニホールド１１ａには影響せず、ノズル孔２０の曲がりを引き起こすことは無い。
【００４５】
また、本実施形態においては、マニホールド１１、１２及びフィルタユニット８０の材料としてエンジニアリングプラスチックを用いるのが好ましい。エンジニアプラスチックは、機械的特性が良好であり、耐熱性に優れている。また、耐薬品性に優れ、インクと直接触れる部材として使用しても、インクに侵されることがなく、膨潤、溶解等の問題が無い。また、エンジニアプラスチックに適度にフィラーを混入させることで熱伝導率が増し、圧電基板１の熱伝導率に近づけることができるため、ノズルプレートの変形が少なくなり、着弾精度が良好となる。
【実施例１】
【００４６】
上記実施の形態に示したインクジェットヘッドの装置構成において吐出着弾精度を評価した。その結果を図５示す。評価結果は、ノズル直交方向（図１に示すＹ方向）の着弾結果を示したものである。
【００４７】
図５は、本発明の実施形態に示す、第一のマニホールドのインク供給部１１ａとフィルタ部１１ｂとの間に、細隙部であるスリット９０を形成し、第一のマニホールド１１を一体成型して作製したインクジェットヘッド２５の吐出着弾精度の結果を示したものである。
【００４８】
図５に示すように、本発明の実施形態である第一のマニホールドのインク供給部１１ａとフィルタ部１１ｂとの間に、細隙部であるスリット９０を形成し、第一のマニホールド１１を一体成型して作製したインクジェットヘッド２５においては、吐出着弾精度は±５μｍ以下という着弾精度であった。このインクジェットヘッドのノズル孔２０の位置を確認したところ、３μｍ湾曲したような配列となっていた。
（比較例１）
【００４９】
図６は、本発明の実施形態に示す、第一のマニホールドのインク供給部１１ａとフィルタ部１１ｂとの間に、細隙部であるスリット９０を形成せずに、第一のマニホールド１１を一体成型して作製したインクジェットヘッド２５の吐出着弾精度の結果を示したものである。
【００５０】
図６に示すように、細隙部であるスリット９０を形成せずに作製したインクジェットヘッド２５の吐出着弾精度は±２０μｍ程度と大きく着弾ばらつきが発生する結果となった。
【００５１】
このインクジェットヘッドのノズル孔２０の位置を確認したところ、３０μｍ湾曲したような配列となっていた。これは、上述したように部材１１、１２の熱容量差に起因する残留応力差によって生じたものである。
【００５２】
これは、第一のマニホールドのインク供給部１１ａとフィルタ部１１ｂを、スリット９０にてインク流路となる部分を残し分離することにより、分離により形成される部材１１が、ハウジング８０ｂと連通する部分を除いて、圧電基板１を挟み込むように対向する部材１２と同程度の熱容量を有した効果であるといえる。
【００５３】
すなわち、熱容量差に起因する残留応力が、スリット９０を形成することにより、マニホールド部へは影響しないことが確認できた。
【００５４】
実施例１と比較例１とを比較するとノズルｃｈが６４ｃｈ以下であると、スリット部がないマニホールドの場合でも、インクの着弾精度が要求精度である±５μｍに収まる。しかしながら、ヘッド長が４〜５倍程度あるいは、それ以上の長尺インクジェットヘッドの場合は、±１５μｍ以上の着弾ずれとなる。本実施の形態で示した構成によると着弾ずれが±５μｍ以下という結果となり、高速化に十分適応できるヘッドを作成することができ、十分な着弾位置ずれの精度であった。
【００５５】
以上のことから本発明の構成では熱膨張率のバラツキや、残留応力差によるノズル孔位置の曲がりをなくすことができ、また使用するインク材料も民生用の水溶性インクとは異なり、粘度が数十ＣＰ程度のインクやトルエン、キシレンなどの耐薬品性に優れ、かつ剛性および信頼性も高いインクジェットヘッドが可能となる。
（実施の形態２）
さらに、着弾のばらつきを、このノズル孔位置の曲がりが生じるメカニズムを解明するため、以下の実験を実施した。
【００５６】
実施の形態１で示したインクジェットヘッドにおいて、圧電基板１には、チタン酸ジルコン亜鉛（ＰＺＴ）を使用しており、熱膨張係数は８×１０−６／℃程度を有する。また、第一のマニホールド１１、第二のマニホールド１２およびフィルタユニット８０には、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）低熱膨張フィラーを添加し、熱膨張係数を２０×１０−６／℃程度に低減させたものを使用し、圧電基板を挟み込むように接着した部材間の熱膨張バラツキの有無によるノズル孔位置の曲がりを確認した。
【００５７】
今回の実験では、８０℃で硬化する接着剤（耐インク性をクリアしたもの）を使用した。その結果を表１に示す。
【００５８】
【表１】
2010253765.tif 000003
【００５９】
実施例２によれば、ベース基板の両平面に対して対称な位置に略同寸法形状の支持基板を接着する構成であるため、残留応力差によるノズル孔位置の曲がりは発生し難いと考えられ、実験においても同形状部材を用いた結果では、ノズル孔位置の曲がりは発生していない。
【００６０】
実施例３によれば、フィルム状のＦＰＣを圧電基板の片側に８０℃で接着した場合においては、実験においてノズル孔位置の曲がりの発生を確認したが、ノズル孔位置の曲がりは生じていない。ＦＰＣはフィルム状であり、剛性が低く、熱容量も小さくため、ノズル孔位置の曲がりを生じさせるほどの硬化収縮は生じないと考えられる。
【００６１】
一般的にＦＰＣを用いて製造される民生品のインクジェットヘッドは、ヘッド長が〜２０ｍｍ程度と短いために、熱膨張率のバラツキや、部材の残留応力差は小さくなるために、ノズル孔位置の曲がりは発生し難いと考えられる。しかし、熱膨張係数が圧電素子と異なりすぎるため熱による接着ができないため、高精度の長尺インクジェットヘッドが作製できない。また、インクによる膨潤、溶解が発生しやすいという問題点もある。
【００６２】
比較例２，３によれば、ノズル孔位置の曲がりは、部材の熱膨張率のバラツキと圧電基板を挟み込むように接着した部材が異形状の場合に発生する結果となった。熱膨張バラツキがあると、圧電基板を挟み込むように加熱、接着した部材が室温に冷却されていくときの部材の収縮状態が異なるためにノズル孔位置の曲がりが生じたと考えられる。熱膨張率のバラツキが無くても、圧電基板を挟み込むように接着した部材が異形状の場合は、圧電基板を挟み込むように加熱、接着した部材が室温に冷却されていくときの部材の残留応力差によりノズル孔位置の曲がりが生じた結果となった。
【００６３】
具体的には、比較例２のインクジェットヘッドで着弾精度を確認したところ、±２０μｍ程度であり、指定されたアドレスに液滴を着弾させることが出来なかった。
【００６４】
以上の実施例と比較例の比較検討から、熱膨張のばらつきを押さえ、マニホールドの形状を略同形状にすると、着弾精度が良好になることがわかった。
【００６５】
また、産業用途の長尺のインクジェットヘッドを作製する場合には、マニホールドにインクによる膨潤、溶解が生じないような材料として、エンジニアリングプラスチックを選定し、低熱膨張フィラーを添加した材料を使用するのが好ましいことがわかった。
【００６６】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００６７】
１  圧電基板
２  個別インク室
３  隔壁
４  電極
４ａ  電極引出し部
５ａ  第１共通インク室
５ｂ  第２共通インク室
７ａ  連通穴
７ｂ  ドレン連通穴
１１  第一のマニホールド
１１ａ  第一のマニホールドのインク供給部
１１ｂ  第一のマニホールドのフィルタ部
１２  第二のマニホールド
１４  固定穴
１５  ベース
１５ｅ、１５f  フランジ部
１９  ニップル開口部
２０  ノズル穴
２１  ノズルプレート
２５  インクジェットヘッド
８０  フィルタユニット
９０  スリット
【図１】
2010253765.tif 000004
【図２】
2010253765.tif 000005
【図３】
2010253765.tif 000006
【図４】
2010253765.tif 000007
【図５】
2010253765.tif 000008
【図６】
2010253765.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成22年7月30日(2010.7.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内壁に電極を備えた複数の平行な溝を形成した圧電基板と、前記圧電基板の複数の溝に対応したノズル孔を備えたノズルプレートとを接着してインクを吐出させるシェアモード形インクジェットヘッドにおいて、
前記圧電基板と、
前記ノズルプレートと、
前記圧電基板へインクを供給するための共通インク室とインク流路とが形成された第一のマニホールドと、
前記圧電基板における前記第一のマニホールドの配設側とは反対側にある第二のマニホールドとを備えており、
前記第一のマニホールドと前記第二のマニホールドとが前記圧電基板を挟むように配置されていて、前記圧電基板と前記ノズルプレートと前記第一のマニホールドの一部分である供給部とがそれぞれ接着されていて、且つ、前記圧電基板と前記ノズルプレートと前記第二のマニホールドとがそれぞれ接着されており、
前記第一のマニホールドは、上記供給部と、フィルタユニットに接触している、前記圧電基板および前記ノズルプレートに接着していない部分であるフィルタ部とが、結合部を除いて、当該第一のマニホールドに形成された細隙部によって分離されており、
前記結合部にはインクが流通する連通穴が設けられており、
前記共通インク室は、前記供給部に形成されていて、
前記第一のマニホールドと前記第二のマニホールドとは互いに異なる熱容量を有していて、
前記第一のマニホールドの前記供給部と、前記第二のマニホールドとは、同形状で、且つ、熱容量が等しく形成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記第一のマニホールドの前記フィルタ部には前記インク中の異物を除去するフィルタプレートが形成されている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。
【請求項３】
前記第二のマニホールドには、前記圧電基板からのインクを排出するための共通インク室とドレンとが形成されている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。
【請求項４】
前記第一および第二のマニホールドは、フィラーが添加されたエンジニアリングプラスチックにて形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記圧電基板と前記ノズルプレートと前記第一および第二のマニホールドの接着は加熱硬化型の接着剤により接着されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェットヘッド。