(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェットヘッド本体の前面にノズルプレートの背面を接着剤層により接着して構成されるインクジェットヘッドにおいて、
ノズルプレートにおける少なくともワイピング作業時にブレードが当接する端部の側面を、ノズルプレートの背面の面積をノズルプレートの前面の面積よりも広くする方向に傾斜した第１の傾斜面によって構成し、
ノズルプレートの背面とインクジェットヘッド本体の前面との間に、インクジェットヘッド本体の前面とのなす角度が前記第１の傾斜面よりも小さい第２の傾斜面を形成する封止材料を充填したことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記封止材料は、１０００ｃｐｓ以下の粘度のエポキシ系接着剤であ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１の傾斜面の端部の稜線部分を部分円弧によって構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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、インクジェットプリンタに用いられ、インクジェットヘッド本体にノズルプレートに形成されたノズル孔からインクを吐出して印刷処理を行うインクジェットヘッド及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、プリンタでは、ドットインパクト方式に代わって、カラー化、多階調化に対応し易いインクジェット方式が急速に普及している。特に、インク吐出効率及び低ランニングコスト化の要請から、画像形成に必要なインク滴のみをインクジェットヘッドのノズル孔から吐出するドロップ・オン・デマンド型の圧電方式やサーマルジェット方式が主流を占めている。
【０００３】
このようなインクジェット方式のプリンタでは、一般に、インク室が形成されているインクジェットヘッド本体の前面に、ノズル孔が形成された平板状のノズルプレートを接着剤を介して接着したインクジェットヘッドが用いられる。また、インクジェットヘッドのメンテナンスを目的として、ノズル孔に残留したインクを強制的に排出させるための吸引装置と、ノズル孔付近に付着したインクを拭き取るためのワイピング装置と、が備えられている。
【０００４】
ところが、ワイピング装置によるワイピング作業では、ノズルプレートの前面にワイピング装置のブレードを当接させた状態でワイピング装置がインクジェットヘッド本体の前面に平行な方向（主走査方向）に移動するため、ノズルプレートの端部における側面と前面とに挟まれた稜線部分にワイピング装置のブレードが当接し、インクジェットヘッド本体の前面とノズルプレートの背面との間に介在する接着剤層に大きな剪断力が作用する。このため、ワイピング作業が繰り返し行われることにより、ノズルプレートの端部においてインクジェットヘッド本体の前面に対する接着状態が損なわれ、この部分に浮き上がりを生じてノズル孔を十分に清掃することができなくなるだけでなく、インクジェットヘッド本体の前面からのノズルプレートの剥離を生じる。
【０００５】
そこで、従来のインクジェットヘッドとして、特開２０００−１５８２３公報では、図３（Ａ）に示すように、ワイピング作業時にワイピング装置のブレードから作用する当接力を考慮して、インクジェットヘッド本体１２の前面に対するノズルプレート１１の接着力を補強すべく、インクジェットヘッド本体１２の前面にノズルプレート１１を接着した後、ノズルプレート１１の端部における側面の周辺にノズルプレート１１の前面に面一となるように封止材料１３を充填するようにした構成が開示されている。また、同公報には、図３（Ｂ）に示すように、インクジェットヘッド本体２２の前面及びノズルプレート２１の主走査方向における両端部に傾斜面を形成し、ノズルプレート２１の端部側面にワイピング装置のブレードが直接当接しないようにした構成についても開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ノズルプレート１１の端部における側面の周辺にノズルプレート１１の前面に面一となるように封止材料１３を充填するようにした図３（Ａ）の構成では、次のような問題がある。
【０００７】
１）ノズルプレート１１の接着強度を補強するために充填した封止材料１３が部分的に不足すると、ノズルプレート１１の前面と封止材料１３の前面とが面一にならず、ノズルプレート１１の端部の稜線部分にワイピング装置のブレードがノズルプレート１１の端部側面の前面側の一部に当接し、ワイピング作業の繰り返しによってノズルプレート１１の接着強度が徐々に低下する。
【０００８】
２）ノズルプレート１１の前面と面一となるように充填するためには、比較的粘度の高い封止材料１３が必要となるが、この封止材料１３の表面張力によってノズルプレート１１の端部側面に略平行な側面が封止材料１３に形成され、この側面にワイピング装置のブレードが当接することによって封止材料１３自体に大きな当接力が作用し、封止材料１３が破壊されてノズルプレート１１の接着強度を維持することができなくなる。
【０００９】
３）封止材料１３の粘度を低くした場合、ノズルプレート１１の前面と面一となるように充填するためには多量の封止材料１３が必要となるが、低粘度であるために流動性の高い封止材料１３がノズルプレート１１の前面に付着したり、ノズル孔を塞ぐ可能性があり、封止材料１３の充填量を厳格に規定する必要がある。
【００１０】
また、インクジェットヘッド本体２２の前面及びノズルプレート２１の主走査方向における両端部に傾斜面を形成する図３（Ｂ）に示す構成では、次のような問題がある。
【００１１】
４）ノズルプレート２１の素材としてポリイミド等の合成樹脂材料を用いた場合、合成樹脂材料が有する弾性力の影響で、端部を折り曲げた状態のままノズルプレート２１をインクジェットヘッド本体２２の前面に接着することは困難で、ノズルプレート２１の折曲部分とインクジェットヘッド本体２２の前面との間に間隙が形成され、硬化時における接着剤の一時的な粘度の低下によってインクジェットヘッド本体２２の前面からノズルプレート２１が剥がれ易くなる。
【００１２】
５）インクジェットヘッドの主走査方向における両端部に傾斜面を形成するためのスペースが必要となり、インクジェットヘッドの大型化を招く。
【００１３】
この発明の目的は、ノズルプレートの端部の形状を考慮することにより、封止材料の粘度や充填量を厳格に規定することなく、また、大型化を招来することなく、ワイピング作業の繰り返しによってもインクジェットヘッド本体の前面に対するノズルプレートの接着状態を容易かつ堅牢に維持することができるインクジェットヘッド及びその製造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。
【００１５】
（１）インクジェットヘッド本体の前面にノズルプレートの背面を接着剤層により接着して構成されるインクジェットヘッドにおいて、
ノズルプレートにおける少なくともワイピング作業時にブレードが当接する端部の側面を、ノズルプレートの背面の面積をノズルプレートの前面の面積よりも広くする方向に傾斜した第１の傾斜面によって構成し、
ノズルプレートの背面とインクジェットヘッド本体の前面との間に、インクジェットヘッド本体の前面とのなす角度が前記第１の傾斜面よりも小さい第２の傾斜面を形成する封止材料を充填したことを特徴とする。
【００１６】
この構成においては、インクジェットヘッド本体の前面に接着されるノズルプレートにおいて、少なくともワイピング作業時にワイピング装置のブレードが当接する側の端部の側面が、ノズルプレートの背面の面積をノズルプレートの前面の面積よりも広くする方向に傾斜した第１の傾斜面と、ノズルプレートの背面とインクジェットヘッド本体の前面との間に充填された封止材料によって形成されインクジェットヘッド本体の前面とのなす角度が前記第１の傾斜面よりも小さい第２の傾斜面とによって構成される。したがって、ノズルプレートの端部に対するブレードの当接力のインクジェットヘッド本体の前面に平行な方向の分力が、第１及び第２の傾斜面によって減少され、ブレードから接着剤層に作用する剪断力が緩和される。
【００１７】
（２）前記封止材料が、１０００ｃｐｓ以下の粘度のエポキシ系接着剤であることを特徴とする。
【００１８】
この構成においては、インクジェットヘッド本体の前面とのなす角度が第１の傾斜面よりも小さい第２の傾斜面が、ノズルプレートの剥離防止用にノズルプレートの背面とインクジェットヘッド本体の前面との間に充填された１０００ｃｐｓ以下の粘度のエポキシ系接着剤によって形成される。
【００１９】
（３）前記第１の傾斜面の端部の稜線部分を部分円弧によって構成したことを特徴とする。
【００２０】
この構成においては、インクジェットヘッド本体の前面に接着剤層を介して接着されるノズルプレートにおいて、少なくともワイピング作業時にワイピング装置のブレードが当接する側の端部の側面が傾斜面によって構成されるとともに、傾斜面の稜線部分が部分円弧によって構成される。したがって、傾斜面によるブレードの当接力の水平方向分力の減少と、ブレードの先端部の引っ掛かりの防止と、の両方の効果によって、ブレードから接着剤層に作用する剪断力がより緩和される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの外観図及び平面図である。インクジェットヘッド１０は、上面にカバープレート３が接着されているとともに複数のインク室２ａを形成したインクジェットヘッド本体２の前面に、各インク室２ａに対向する複数のノズル孔１ａを形成したノズルプレート１を接着して構成されている。ノズルプレート１は、一例として５０μｍ程度の厚さのポリイミド等の合成樹脂材料を素材とし、エキシマレーザ等のレーザ加工機によって背面側を大径に前面側を小径にしてノズル孔１ａが形成されている。
【００２６】
このノズルプレート１の外形形状を切り出す際には、主走査方向（複数のノズル孔１ａの配列方向）の端部側面を、ノズルプレート１の背面（インクジェットヘッド本体２との接触面）がノズルプレート１の前面よりも広くなるように傾斜面１ｂを形成する。この傾斜面１ｂは、この発明の第１の傾斜面であり、ノズルプレート１において、少なくともワイピング作業時にワイピング装置のブレードが矢印Ｘ方向に当接する端部側面に形成する。この傾斜面１ｂがノズルプレート１の背面となす角度は、小さい程ワイピング装置のブレードから受ける負荷が小さくなるが、加工性を考慮して一例として４５度に設定する。
【００２７】
インクジェットヘッド１０の製造に際しては、先ず、分極処理を施したチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）やチタン酸鉛（ＰＺ）等の圧電セラミック材料の基板の上面に、ダイヤモンドブレードを有するダイシング装置により、インク室２ａとなる深さ約３００μｍ、幅約７０μｍの互いに平行な複数の溝部を形成する。この後、蒸着装置、スパッタリング装置又はプラズマＣＶＤ装置等の成膜装置により、Ｃｕ、Ａｌ、Ｃｒ又はＡｕ等の導電性を有する金属膜を各溝部の壁面に約０．５〜１．０μｍ程度の膜厚となるように調整して電極２ｂを成膜し、インクジェットヘッド本体２を形成する。さらに、インクジェットヘッド本体２の上面を研摩加工して不要な電極の除去及び平滑化を行なった後、カバープレート３を接着する。
【００２８】
カバープレート３を含むインクジェットヘッド２の前面に対するノズルプレート１の接着工程では、バーコータ又はスピンコータ等の装置により、均一な厚さの薄膜状に引き延ばした液状のエポキシ系接着剤に、インクジェットヘッド２の前面を押し当てることにより、インクジェットヘッド２の前面に厚さ１０μｍ以下の接着剤層４を形成する。次いで、上述の形状に形成したノズルプレート１を各ノズル孔１ａの中心が各インク室２ａの中心に一致するように位置決めした状態で、インクジェットヘッド２の前面に圧接する。このとき、接着剤の種類に応じて選択的に加熱処理を施して接着剤を硬化させる。
【００２９】
このようにしてインクジェットヘッド２の前面に接着剤層４を介してノズルプレート１を接着した後、ノズルプレート１の剥離防止用の封止材料５として、１０００ｃｐｓ以下の低粘度のエポキシ系接着剤を、ディスペンサ装置等を用いてノズルプレート１の傾斜面１ｂとインクジェットヘッド２の前面との間に充填して硬化させる。このとき、封止材料５は、ノズルプレート１の前面と面一になる位置まで充填する必要はなく、図１（Ｂ）に示すように、ワイピング作業時にワイピング装置のブレードの先端が、ノズルプレート１の背面とインクジェットヘッド２の前面との境界部に直接当接しないように、インクジェットヘッド２の前面とのなす角度がより小さい傾斜面を形成することができる程度の充填量で十分である。
【００３０】
このように、ノズルプレート１の少なくともワイピング作業時にブレードが当接する側の端部側面を傾斜面１ｂによって構成することにより、ブレードの当接力の水平方向（矢印Ｘ方向：インクジェットヘッド本体２の前面に平行な方向）の分力を小さくすることができ、ワイピング作業時に当接するブレードからノズルプレート１の背面とインクジェットヘッド２の前面との間の接着剤層４に作用する剪断力が緩和される。これによって、ワイピング作業が繰り返し実行された場合でも、インクジェットヘッド２の前面からのノズルプレート１の剥離を防止することができる。
【００３１】
また、ノズルプレート１の少なくともワイピング作業時にブレードが当接する側の端部側面とインクジェットヘッド本体２の前面との間に、封止材料５を充填することにより、インクジェットヘッド２の前面に対するノズルプレート１の接着強度を補強することができる。また、封止部材５の前面をノズルプレート１の端部側面を構成する傾斜面１ｂよりも角度の小さい傾斜面（この発明の第２の傾斜面である。）とすることにより、ブレードの当接力の水平方向の分力をより小さくすることができ、ワイピング作業時に当接するブレードからノズルプレート１の背面とインクジェットヘッド２の前面との間の接着剤層４に作用する剪断力がより緩和される。これらによって、ワイピング作業が繰り返し実行された場合でも、インクジェットヘッド２の前面からのノズルプレート１の剥離をより確実に防止することができる。
【００３２】
さらに、ノズルプレート１の剥離防止用の封止材料５として、低粘度の接着剤を用いたことにより、ノズルプレート１の接着強度を補強することができるだけでなく、ノズルプレート１の端部においてインクジェットヘッド２の前面との間に間隙が形成された場合にも、流動性の高い接着剤が毛細管現象により間隙内に進入することによってこの間隙を除去することができ、インクジェットヘッド２の前面に対するノズルプレート１の接着性を向上することができる。また、封止材料５の前面をノズルプレート１の前面に一致させる必要がないため、封止材料５の粘度や充填量を厳格に規定する必要がなく、封止材料５を容易に形成することができる。
【００３３】
なお、ノズルプレート１の全周にわたって封止材料５を充填することにより、インクジェットヘッド２の前面に対するノズルプレート１の接着強度をより補強することができる。
【００３４】
また、この実施形態では、圧電材料の剪断変形によってインクを吐出するインクジェットヘッドを例にあげて説明したが、インクの吐出方式はこれに限るものではなく、インクジェットヘッド本体の前面にノズルプレートを接着して構成されるインクジェットヘッドであれば、この発明を同様に実施することができる。また、ノズルプレートの素材としては、ポリイミド等の合成樹脂に限るものではなく、ＳＵＳ等の金属材料を用いた場合にも、この発明を同様に実施できる。
【００３５】
図２は、この発明の別の実施形態に係るインクジェットヘッドの構成を示す平面図である。図２（Ａ）に示す例では、ノズルプレート１において、少なくとも、ワイピング作業時に矢印Ｘ方向に移動するワイピング装置のブレードが当接する側の端部の稜線部分を研摩加工やエッチング処理によって部分円弧部１ｃとしている。
【００３６】
これによっても、ワイピング作業時にワイピング装置のブレードの先端がノズルプレート１の端部の稜線部分に引っかかることを防止でき、ブレードからノズルプレート１の背面とインクジェットヘッド２の前面とを接合する接着剤層４に作用する剪断力を緩和して、ワイピング作業の繰り返しによるインクジェットヘッド２の前面からのノズルプレート１の剥離を防止することができる。
【００３７】
また、図２（Ｂ）に示すように、ノズルプレート１において、少なくとも、ワイピング作業時に矢印Ｘ方向に移動するワイピング装置のブレードが当接する側の端部の側面を傾斜面１ｂによって構成するとともに、稜線部分を研摩加工やエッチング処理によって部分円弧部１ｃとすることにより、傾斜面１ｂによる当接力の水平方向分力の減少と、ブレードの先端部の引っ掛かりの防止と、の両方の効果によって、ブレードからノズルプレート１の背面とインクジェットヘッド２の前面とを接合する接着剤層４に作用する剪断力をより緩和することができ、ワイピング作業の繰り返しによるインクジェットヘッド２の前面からのノズルプレート１の剥離をより確実に防止することができる。
【００３８】
なお、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示した形状のノズルプレート１における少なくともワイピング作業時に矢印Ｘ方向に移動するワイピング装置のブレードが当接する側の端部の側面とインクジェットヘッド２の前面との間に、図１に示した封止材料５を充填して傾斜面を形成するようにしてもよい。これによって、インクジェットヘッド２の前面に対するノズルプレート１の接着強度を補強することができ、ワイピング作業の繰り返しによるインクジェットヘッド２の前面からのノズルプレート１の剥離をさらに確実に防止することができる。
【００３９】
また、上記の実施形態では、ワイピング作業方向をノズル孔の配列方向とした場合を例にあげて説明したが、ノズル孔の配列方向に直交する方向にワイピング作業を行う場合には、ノズルプレートの長辺の端部を、傾斜面の形成や稜線部分の円弧化を行う部分とすることにより、同様の効果を得ることができる。
【００４０】
【発明の効果】
この発明によれば、以下の効果を奏することができる。
【００４１】
（１）インクジェットヘッド本体の前面に接着されるノズルプレートにおいて、少なくともワイピング作業時にワイピング装置のブレードが当接する側の端部の側面を第１及び第２の傾斜面によって構成することにより、ノズルプレートの端部に対するブレードの当接力のインクジェットヘッド本体の前面に平行な方向の分力を減少することができ、ブレードから接着剤層に作用する剪断力を緩和することができる。これによって、ワイピング作業の繰り返しによってもインクジェットヘッド本体の前面に対するノズルプレートの接着状態を容易かつ堅牢に維持することができる。
【００４２】
（２）インクジェットヘッド本体の前面とのなす角度が第１の傾斜面よりも小さい第２の傾斜面を、ノズルプレートの剥離防止用にノズルプレートの背面とインクジェットヘッド本体の前面との間に充填された１０００ｃｐｓ以下の粘度のエポキシ系接着剤によって容易に形成できる。
【００４３】
（３）インクジェットヘッド本体の前面に接着剤層を介して接着されるノズルプレートにおいて、少なくともワイピング作業時にワイピング装置のブレードが当接する側の端部の側面を傾斜面によって構成するとともに、傾斜面の稜線部分を部分円弧によって構成することにより、傾斜面によるブレードの当接力の水平方向分力の減少と、ブレードの先端部の引っ掛かりの防止と、の両方の効果によって、ブレードから接着剤層に作用する剪断力をより緩和することができ、インクジェットヘッド本体の前面に対するノズルプレートの接着状態をより堅牢に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの構成を示す外観図及び平面図である。
【図２】この発明の別の実施形態に係るインクジェットヘッドの構成を示す平面図である。
【図３】従来のインクジェットヘッドの構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１−ノズルプレート
１ａ−ノズル孔
１ｂ−傾斜面
１ｃ−部分円弧部
２−インクジェットヘッド本体
２ａ−インク室
３−カバープレート
４−接着剤層
５−封止材料
【図１】
0003727555.tif 000002
【図２】
0003727555.tif 000003
【図３】
0003727555.tif 000004