(57)【要約】【課題】高精度かつ安定してインクを吐出することが可能なインクジェットヘッド、及びそれを備えたインクジェット装置を提供する。【解決手段】変位可能な壁面１１５を有するインク室１８０がその内部に形成されたインク室ブロック１５０と、下記一般式（Ｉ）（Ｙ１及びＹ２はアルキレン基を示し、Ｒ１〜Ｒ５は水素原子等を示す）で表される構造を含む第一の接着層２１０を介して壁面１１５の外部に接着されたピエゾ素子１１３と、を備えたインクジェットヘッドの提供による。    【化１】2011240589.tif 000021【選択図】図１
2011240589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変位可能な壁面を有するインク室がその内部に形成されたインク室ブロックと、
下記一般式（Ｉ）で表される構造を含む第一の接着層を介して前記壁面の外部に接着されたピエゾ素子と、
を備えたインクジェットヘッド。
【化１】
2011240589.tif 000017
（前記一般式（Ｉ）中、Ｙ１及びＹ２は、相互に独立して炭素数１〜２５のアルキレン基を示し、Ｒ１〜Ｒ５は、相互に独立して水素原子、炭素数１若しくは２のアルキル基、又は炭素数１若しくは２のアルコキシ基を示す。両末端の酸素原子は被接着体の表面と結合している）
【請求項２】
前記インク室ブロックは、インクが吐出されるノズルを形成するノズルプレートと、前記壁面を構成するダイヤフラムと、を含む複数の板状部材が積層及び接着されることで構成されており、
前記複数の板状部材は、前記一般式（Ｉ）で表される構造を含む第二の接着層を介して相互に接着されている請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記一般式（Ｉ）で表される構造が、下記一般式（１）で表される第一の接着成分がその表面に結合した一方の被接着体と、下記一般式（２）で表される第二の接着成分がその表面に結合した他方の被接着体と、が縮合反応して形成される構造である請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド。
【化２】
2011240589.tif 000018
（前記一般式（１）中、Ｙ１は炭素数１〜２５のアルキレン基を示し、Ｚ１〜Ｚ３は、相互に独立して炭素数１〜８のアルキル基を示し、Ｘ１は下記一般式（１−１）で表される基を示す）
【化３】
2011240589.tif 000019
（前記一般式（２）中、Ｙ２は炭素数１〜２５のアルキレン基を示し、Ｚ４〜Ｚ６は、相互に独立して炭素数１〜８のアルキル基を示し、Ｒ１〜Ｒ５は、相互に独立して水素原子、炭素数１若しくは２のアルキル基、又は炭素数１若しくは２のアルコキシ基を示し、Ｘ２は下記一般式（２−１）で表される基を示す）
【化４】
2011240589.tif 000020
（前記一般式（１−１）中、Ｒ６は水素原子又は炭素数１〜８のアルキル基を示し、Ｒ７〜Ｒ１１は、相互に独立して水素原子、炭素数１若しくは２のアルキル基、又は炭素数１若しくは２のアルコキシ基を示す。また、前記一般式（２−１）中、Ｒ１２〜Ｒ１６は、相互に独立して水素原子又は炭素数１〜３のアルキル基を示す）
【請求項４】
前記一般式（１）中、Ｙ１が炭素数４〜８のアルキレン基であり、Ｚ１〜Ｚ３が、相互に独立にメチル基又はエチル基であり、
前記一般式（２）中、Ｙ２が炭素数４〜８のアルキレン基であり、Ｚ４〜Ｚ６が、相互に独立にメチル基又はエチル基であり、Ｒ１〜Ｒ５が、相互に独立にメチル基又はエチル基であり、
前記一般式（１−１）中、Ｒ６〜Ｒ１１が、相互に独立にメチル基又はエチル基であり、
前記一般式（２−１）中、Ｒ１２〜１６が、相互に独立にメチル基又はエチル基である請求項３に記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記ピエゾ素子は、積層ピエゾ素子である請求項１〜４のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドを備えたインクジェット装置。
【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、及びそれを備えたインクジェット装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業用印刷装置、民生用プリンタ、或いは電子光学装置用のディスプレイの製造工程等にインクジェット法が採用されている。インクジェット法は、材料を所望の基板上に堆積する技術として有用である。インクジェット法は、吐出ヘッドに設けられたノズルからインクを吐出して対象物に塗布する方法であって、スピンコート法等の他の塗布方法に比べてインクの無駄な消費が少ないといった利点がある。また、インクジェット法は、基板上に直接精度よくパターニング塗布することが可能であるという利点もある。更に、インクジェット法は、導電性インクや感光性樹脂等の機能材料を吐出することも可能であるため、様々な商品分野への応用が期待されている。
【０００３】
様々な記録方式を採用したインクジェットヘッドがこれまでに提案されている。なかでも、ドロップオンデマンド（ＤＯＤ）型のインクジェットヘッドは、入力信号に応じて必要なときに必要な量のインクを塗布することができるインクジェットヘッドとして知られている。特に、圧電（ピエゾ）方式のインクジェットヘッドは、様々な種類のインクを、その吐出量等を細かく制御しながら吐出可能であることから積極的に開発が行われている。
【０００４】
ピエゾ方式のインクジェットヘッドとしては、例えば、インク室を構成する壁面を変形可能な構造にするとともに、この壁面にピエゾ素子を設けたもの等がある（例えば、特許文献３を参照）。このインクジェットヘッドにおいては、ピエゾ素子の作用によりインク室の壁面を変形させ、インク室の内容積を変化させることでインクに圧力を与え、液滴化したインクをノズルから飛翔させる。
【０００５】
従来、ピエゾ方式のインクジェットヘッドは、構成部材同士をエポキシ樹脂系接着剤等により接着することで作製されている（例えば、特許文献４等を参照）。エポキシ樹脂系接着剤は耐溶剤性や耐薬品性に優れているため、インクジェットヘッドを作製するための接着剤として幅広く用いられている。
【０００６】
なお、異なる材料からなる部材同士を強固に接着するために、分子接着剤を使用することが知られている（例えば、特許文献３〜５等を参照）。特許文献３及び４には、１，３，５−トリアジン−２−トリエトキシシリルプロピルアミノ−４，６−ジチオールモノナトリウム塩を分子接着剤として使用し、ゴム又は金属と、樹脂とを接着することが記載されている。また、引用文献５には、ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド等を分子接着剤として使用し、セラミックスと架橋ゴム等とを接着することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平３−１０８４６号公報
【特許文献２】特開平８−３１８６２５号公報
【特許文献３】特開２００７−１１９７５２号公報
【特許文献４】特開２００８−５０５４１号公報
【特許文献５】特開２００９−５７５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
エポキシ樹脂系接着剤を用いてインク室の壁面にピエゾ素子を接着する際には、接着強度を確保するため、接着層をある程度厚くする必要がある（例えば、３〜５μｍ程度）。しかしながら、接着層が厚いとピエゾ素子の変位が接着層に吸収されて吐出エネルギーが損失してしまうため、インクの吐出量等を微細に制御しつつ安定に吐出することが困難な場合があった。
【０００９】
また、エポキシ樹脂系接着剤により形成される接着層の厚みについては、厳密に制御することが困難である。このため、エポキシ樹脂系接着剤を用いてインク室の壁面にピエゾ素子を接着すると、インク室ごとのインク吐出精度の差が大きくなってしまい、インク吐出精度にバラつきが生ずるという問題があった。
【００１０】
本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、高精度かつ安定してインクを吐出することが可能なインクジェットヘッド、及びそれを備えたインクジェット装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
即ち、本発明によれば、以下に示すインクジェットヘッド、及びインクジェット装置が提供される。
【００１２】
［１］変位可能な壁面を有するインク室がその内部に形成されたインク室ブロックと、下記一般式（Ｉ）で表される構造を含む第一の接着層を介して前記壁面の外部に接着されたピエゾ素子と、を備えたインクジェットヘッド。
【００１３】
【化１】
2011240589.tif 000003
（前記一般式（Ｉ）中、Ｙ１及びＹ２は、相互に独立して炭素数１〜２５のアルキレン基を示し、Ｒ１〜Ｒ５は、相互に独立して水素原子、炭素数１若しくは２のアルキル基、又は炭素数１若しくは２のアルコキシ基を示す。両末端の酸素原子は被接着体の表面と結合している）
【００１４】
［２］前記インク室ブロックは、インクが吐出されるノズルを形成するノズルプレートと、前記壁面を構成するダイヤフラムと、を含む複数の板状部材が積層及び接着されることで構成されており、前記複数の板状部材は、前記一般式（Ｉ）で表される構造を含む第二の接着層を介して相互に接着されている前記［１］に記載のインクジェットヘッド。
【００１５】
［３］前記一般式（Ｉ）で表される構造が、下記一般式（１）で表される第一の接着成分がその表面に結合した一方の被接着体と、下記一般式（２）で表される第二の接着成分がその表面に結合した他方の被接着体と、が縮合反応して形成される構造である前記［１］又は［２］に記載のインクジェットヘッド。
【００１６】
【化２】
2011240589.tif 000004
（前記一般式（１）中、Ｙ１は炭素数１〜２５のアルキレン基を示し、Ｚ１〜Ｚ３は、相互に独立して炭素数１〜８のアルキル基を示し、Ｘ１は下記一般式（１−１）で表される基を示す）
【００１７】
【化３】
2011240589.tif 000005
（前記一般式（２）中、Ｙ２は炭素数１〜２５のアルキレン基を示し、Ｚ４〜Ｚ６は、相互に独立して炭素数１〜８のアルキル基を示し、Ｒ１〜Ｒ５は、相互に独立して水素原子、炭素数１若しくは２のアルキル基、又は炭素数１若しくは２のアルコキシ基を示し、Ｘ２は下記一般式（２−１）で表される基を示す）
【００１８】
【化４】
2011240589.tif 000006
（前記一般式（１−１）中、Ｒ６は水素原子又は炭素数１〜８のアルキル基を示し、Ｒ７〜Ｒ１１は、相互に独立して水素原子、炭素数１若しくは２のアルキル基、又は炭素数１若しくは２のアルコキシ基を示す。また、前記一般式（２−１）中、Ｒ１２〜Ｒ１６は、相互に独立して水素原子又は炭素数１〜３のアルキル基を示す）
【００１９】
［４］前記一般式（１）中、Ｙ１が炭素数４〜８のアルキレン基であり、Ｚ１〜Ｚ３が、相互に独立にメチル基又はエチル基であり、前記一般式（２）中、Ｙ２が炭素数４〜８のアルキレン基であり、Ｚ４〜Ｚ６が、相互に独立にメチル基又はエチル基であり、Ｒ１〜Ｒ５が、相互に独立にメチル基又はエチル基であり、前記一般式（１−１）中、Ｒ６〜Ｒ１１が、相互に独立にメチル基又はエチル基であり、前記一般式（２−１）中、Ｒ１２〜１６が、相互に独立にメチル基又はエチル基である前記［３］に記載のインクジェットヘッド。
【００２０】
［５］前記ピエゾ素子は、積層ピエゾ素子である前記［１］〜［４］のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【００２１】
［６］前記［１］〜［５］のいずれかに記載のインクジェットヘッドを備えたインクジェット装置。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のインクジェットヘッドは、インク室を構成する変位可能な壁面に対して、特定の分子構造を有する分子接着剤により形成された接着層を介してピエゾ素子を接着したものである。形成された接着層は、十分な強度を有するとともに極めて薄い。このため、本発明のインクジェットヘッド、及びこれを備えたインクジェット装置は、高精度かつ安定してインクを吐出することが可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のインクジェットヘッドの一実施形態を模式的に示す断面図である。
【図２】分子接着剤による接着工程を説明する模式図である。
【図３】分子接着剤により接着した接着体の剥離工程を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００２５】
１．インクジェットヘッド
特定の分子構造を有する分子接着剤を用いると、（ｉ）従来のエポキシ樹脂系接着剤に比して接着層を極めて薄く形成可能であること、及び（ｉｉ）十分な強度で被接着体同士を接着可能であることが見出された。即ち、本発明のインクジェットヘッドは、インク室を構成する変位可能な壁面の外部に、特定の分子構造を有する第一の接着層を介してピエゾ素子を接着することで、高精度かつ安定してインクを吐出可能としたものである。
【００２６】
本発明のインクジェットヘッドは、特定の第一の接着層を介してピエゾ素子をインク室の変位可能な壁面に接着しているので、第一の接着層に吸収されるピエゾ素子の変位量が無視できる程度まで小さくなる。即ち、本発明のインクジェットヘッドにおいては、ピエゾ素子からインクに伝達される吐出エネルギーの損失量が極めて小さく、インクの吐出量等を微細に制御しつつ安定に吐出することができる。
【００２７】
第一の接着層は、前記一般式（Ｉ）で表される構造を有する。また、インク室ブロックは、複数の板状部材が積層されているとともに、前記一般式（Ｉ）で表される構造を有する第二の接着層を介して相互に接着されて構成されていることが好ましい。第一の接着層と第二の接着層の構造は、同一であっても異なっていてもよい。なお、複数の板状部材には、少なくともノズルプレートとダイヤフラムが含まれる。
【００２８】
第二の接着層は、第一の接着層と同様に極めて薄い層である。このため、複数の板状部材を第二の接着層を介して相互に接着してインク室ブロックを構成すると、インクジェットヘッドの寸法精度が非常に優れたものとなる。このため、インクの吐出量等を微細に制御しつつ、より安定に吐出することが可能となる。
【００２９】
また、第二の接着層は、酸又はアルカリで処理することによってその接着性が解消される。このため、複数の板状部材を第二の接着層を介して相互に接着して形成したインク室ブロックは、酸又はアルカリで処理する等の極めて簡易な方法によって分解することができる。従って、第二の接着層によって複数の板状部材を接着してインク室を形成した場合には、例えば、インクつまり等のインクジェットヘッドの動作不具合の発生原因や発生箇所を、インクジェットヘッドを破壊せずに分解して分析・検査することができる。
【００３０】
第一の接着層及び第二の接着層は、下記一般式（Ｉ）で表される構造を有する層である。以下、単に「接着層」というときは、「第一の接着層」と「第二の接着層」のいずれをも意味する。
【００３１】
【化５】
2011240589.tif 000007
【００３２】
前記一般式（Ｉ）中、Ｙ１及びＹ２は、相互に独立して炭素数１〜２５のアルキレン基を示す。また、Ｒ１〜Ｒ５は、相互に独立して水素原子、炭素数１若しくは２のアルキル基、又は炭素数１若しくは２のアルコキシ基を示す。なお、前記一般式（Ｉ）中、両末端の酸素原子（Ｏ）は被接着体の表面と結合している。Ｙ１及びＹ２は、形成される接着層の厚みを高度に制御し、厚みのバラつきを低減可能となることから炭素数４〜８のアルキレン基であることが好ましい。また、Ｒ１〜Ｒ５は、接着性（接着強度）の観点からメチル基又はエチル基であることが好ましい。
【００３３】
接着層を構成する前記一般式（Ｉ）で表される構造は、下記一般式（Ｉ−１）で表される部分構造を有することを特徴の一つとしている。なお、下記一般式（Ｉ−１）中のＲ１〜Ｒ５は、前記一般式（Ｉ）中のＲ１〜Ｒ５と同義である。
【００３４】
【化６】
2011240589.tif 000008
【００３５】
前記一般式（Ｉ−１）で表される部分構造を有する接着層中には硫黄（Ｓ）が実質的に含有されていない。このため、酸又はアルカリ水溶液で処理することで容易に接着力を解消することができ、インクジェットヘッドを簡単に分解（リワーク）することが可能であるといった利点がある。
【００３６】
接着層の厚みは、前記一般式（Ｉ）中、Ｙ１及びＹ２で表されるアルキレン基の炭素数によって変化するが、通常０．００５〜０．３μｍ、好ましくは０．００５〜０．２μｍ、更に好ましくは０．０１〜０．１μｍである。なお、前記一般式（Ｉ）中、Ｙ１及びＹ２で表されるアルキレン基の炭素数が１〜２５の範囲内であると、形成される接着層の厚みは０．００５〜０．３μｍとなる。また、Ｙ１及びＹ２で表されるアルキレン基の炭素数が４〜８の範囲内であると、接着層の厚みは０．０１〜０．１μｍとなる。
【００３７】
第一の接着層の厚みが上記の範囲内であると、インク室の壁面とピエゾ素子との接着強度が十分に確保される。また、第一の接着層が十分に薄いため、第一の接着層に吸収されるピエゾ素子の変位量が無視できる程度まで小さくなる。このため、本発明のインクジェットヘッドは、ピエゾ素子から伝わる吐出エネルギーの損失量が極めて小さく、インクの吐出量等を微細に制御しつつ安定に吐出することができる。
【００３８】
接着層の厚みのバラつきは通常±１０％、好ましくは±５％である。但し、第一の接着層を介してインク室の壁面にピエゾ素子を接着しても、第一の接着層自体が極めて薄いため、インク吐出精度にバラつきは生じ難い。また、第二の接着層を介して複数の板状部材を相互に接着してインク室ブロックを構成しても、第二の接着層自体が極めて薄いため、安定してインクを吐出することができる。
【００３９】
（インクジェットヘッドの構成）
図１は、本発明のインクジェットヘッドの一実施形態を模式的に示す断面図である。図１に示すように、本実施形態のインクジェットヘッド１００は、インク室ブロック１５０と、インク室ブロック１５０の壁面１１５の外部に接着された積層ピエゾ素子１１３を備えている。インク室ブロック１５０の内部には、インクが充填されるインク室１８０が形成されている。
【００４０】
ピエゾ素子は、薄膜ピエゾ素子であっても、積層ピエゾ素子であってもよいが、積層ピエゾ素子であることが好ましく、五層以上の圧電層を備えた積層ピエゾ素子が更に好ましい。積層ピエゾ素子は、厚み２０〜５０μｍ／１層のＰＺＴ（＝Ｐｂ（Ｚｒ・Ｔｉ）Ｏ３）２層と、厚み数μｍ／１層の銀・パラジウム（ＡｇＰｄ）からなる内部電極層とを交互に積層したものである。なお、圧電層を構成する材料はＰＺＴに限定されず、一般的な圧電材料であるＢａＴｉＯ３、ＰｂＴｉＯ３、（ＮａＫ）ＮｂＯ３等の強誘電体を用いることもできる。
【００４１】
薄膜ピエゾ素子は入力に対する出力応答が速いが、出力が低くなる場合がある。このため、薄膜ピエゾ素子を用いた場合には、インク室内に充填されるインクの粘度の相違等によって吐出量にバラつきを生じ易い。一方、積層ピエゾ素子は、薄層ピエゾ素子に比して入力に対する出力応答が遅いが、出力が高い。このため、積層ピエゾを用いた場合には、より安定してインクを吐出することができる。なお、積層ピエゾ素子の高さ（積層方向の長さ）は、通常、１００〜１０００μｍである。
【００４２】
インク室１８０を構成する一の壁面１１５は、外部から圧力が負荷されることによって変位可能な壁面である（図１参照）。この壁面１１５は、可撓性を有するダイヤフラム１４０により構成されている。積層ピエゾ素子１１３の変位方向の一方の端部（端面）は、第一の接着層２１０を介して壁面１１５の外部に接着されている。
【００４３】
インク室ブロック１５０は、ノズルプレート１２０、インク室プレート１３０、及びダイヤフラム１４０が積層及び相互に接着されることで形成されている。そして、ノズルプレート１２０、インク室プレート１３０、及びダイヤフラム１４０は、第二の接着層２２０，２３０を介して相互に接着されている。
【００４４】
ノズルプレート１２０には、インクが吐出される吐出孔１１１及びそれに連通するノズル１１２が形成されている。ノズルプレート１２０の材質としては、例えばＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等のステンレス鋼等を挙げることができる。また、ノズルプレート１２０の厚みは、通常０．０１〜１ｍｍである。インク室プレート１３０の材質としては、例えばＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等のステンレス鋼等を挙げることができる。また、インク室プレート１３０の厚みは、通常０．０５〜０．５ｍｍ程度である。なお、インク室プレート１３０は、複数枚のステンレス鋼薄板を重ね合わせて熱プレスし、拡散接合して作製されたものであってもよい。ダイヤフラム１４０の材質としては、例えばステンレス鋼、ポリイミド等の樹脂を挙げることができる。ダイヤフラム１４０の厚みは、通常０．００５〜２μｍである。
【００４５】
（分子接着剤）
前記一般式（Ｉ）で表される構造を有する接着層は、下記一般式（１）で表される第一の接着成分、及び下記一般式（２）で表される第二の接着成分からなる二成分系の分子接着剤を用いて形成することができる。
【００４６】
【化７】
2011240589.tif 000009
【００４７】
前記一般式（１）中、Ｙ１は炭素数１〜２５のアルキレン基を示し、Ｚ１〜Ｚ３は、相互に独立して炭素数１〜８のアルキル基を示す。また、Ｘ１はラジカル切断によって脱離可能な基である。Ｘ１の具体例としては、ジフェニルメチル基、トリフェニルメチル基、ベンゾイル基、及び下記一般式（１−１）で表される基等を挙げることができる。なかでも、前記一般式（１）中のＸ１としては、下記一般式（１−１）で表される基が好ましい。Ｙ１及びＹ２は、形成される接着層の厚みを高度に制御し、厚みのバラつきを低減可能となることから炭素数４〜８のアルキレン基であることが好ましい。Ｚ１〜Ｚ３は、被接着体との反応性の観点からメチル基又はエチル基であることが好ましい。
【００４８】
【化８】
2011240589.tif 000010
【００４９】
前記一般式（２）中、Ｙ２は炭素数１〜２５のアルキレン基を示し、Ｚ４〜Ｚ６は、相互に独立して炭素数１〜８のアルキル基を示し、Ｒ１〜Ｒ５は、相互に独立して水素原子、炭素数１若しくは２のアルキル基、又は炭素数１若しくは２のアルコキシ基を示す。また、Ｘ２はラジカル切断によって脱離可能な基である。Ｘ２の具体例としては、ハロゲン、及び下記一般式（２−１）で表される基等を挙げることができる。なかでも、前記一般式（２）中のＸ２としては、下記一般式（２−１）で表される基が好ましい。Ｙ２は、形成される接着層の厚みを高度に制御し、厚みのバラつきを低減可能となることから炭素数４〜８のアルキレン基であることが好ましい。Ｚ４〜Ｚ６は、被接着体との反応性の観点からメチル基又はエチル基であることが好ましい。また、Ｒ１〜Ｒ５は、接着性（接着強度）や第二の接着成分（化合物）の保存安定性の観点からメチル基又はエチル基であることが好ましい。
【００５０】
【化９】
2011240589.tif 000011
【００５１】
前記一般式（１−１）中、Ｒ６は水素原子又は炭素数１〜８のアルキル基を示し、Ｒ７〜Ｒ１１は、相互に独立して水素原子、炭素数１若しくは２のアルキル基、又は炭素数１若しくは２のアルコキシ基を示す。Ｒ６〜Ｒ１１は、接着性（接着強度）や第一の接着成分（化合物）の保存安定性の観点からメチル基又はエチル基であることが好ましい。
【００５２】
前記一般式（２−１）中、Ｒ１２〜Ｒ１６は、相互に独立して水素原子又は炭素数１〜３のアルキル基を示す。Ｒ１２〜Ｒ１６は、接着性（接着強度）や第二の接着成分（化合物）の保存安定性の観点からメチル基又はエチル基であることが好ましい。
【００５３】
前記一般式（１）及び（２）中のトリアルコキシシリル基は、被接着体の接着面に存在する水酸基（ＯＨ基）と高い反応性を有する。このため、第一の接着成分及び第二の接着成分は、穏やかな条件下で接着面と接触させることによって容易に接着面の水酸基（ＯＨ基）と結合させることができる。
【００５４】
また、一方の接着面の水酸基（ＯＨ基）と結合した第一の接着成分と、他方の接着面の水酸基（ＯＨ基）と結合した第二の接着成分とは、高い反応性を有する。より具体的には、接着面同士を接触させた状態で室温又は低温加熱条件下で反応させることにより、有機フリーラジカルの一種である安定な２，２，６，６−テトラアルキルピペリジン−１−オキシルが発生する。発生した２，２，６，６−テトラアルキルピペリジン−１−オキシルは互いの接着成分（化合物）のベンジル位（ベンジルラジカル）と反応し、２，２，６，６−テトラアルキル−１−（１−フェニルエトキシ）ピペリジン誘導体が脱離する。これにより、第一の接着成分と第二の接着成分との間で安定な共有結合が形成され、十分な接着強度を有する接着層を形成することができる。
【００５５】
ところで、一成分系の分子接着剤を使用して接着層を形成し、被接着体同士を接着する場合には、接着層の形成過程で分子接着剤自身が分子間反応を起こし易く、形成される接着層に分子接着剤のオリゴマー成分が混入する場合がある。このようなオリゴマー成分が接着層に混入した接着層は、十分な接着強度が確保されない場合がある。これに対して、二成分系の分子接着剤を使用し、二つの被接着体の接着面をそれぞれ接着成分で処理すると、それぞれの接着面上に単分子膜を形成することができる。そして、形成された単分子膜同士を接触させて所定条件下で接着させると、オリゴマー成分の生成及び混入を回避しつつ接着層が形成される。このようにして形成される、オリゴマー成分の混入率の低い接着層は十分な接着強度が確保されるので、接着信頼性に優れたインクジェットヘッドとすることができる。
【００５６】
（分子接着剤の合成方法）
分子接着剤は、従来公知の技術に準じて合成することができる。以下、第一の接着成分と第二の接着成分のそれぞれの合成方法について説明する。
【００５７】
（第一の接着成分の合成）
以下の反応式に示すように、下記一般式（１ａ）で表される４−ヒドロキシピペリジン誘導体と、下記一般式（１ｂ）で表されるカルバミン酸誘導体とを、ジシクロヘキシルカルボジイミド等の存在下で脱水縮合させることにより、下記一般式（１）で表される第一の接着成分を得ることができる。なお、下記一般式（１ａ）中のＲ６〜Ｒ１１は前記一般式（１−１）中のＲ６〜Ｒ１１と同義であり、下記一般式（１ｂ）中のＺ１〜Ｚ３は前記一般式（１）中のＺ１〜Ｚ３と同義である。
【００５８】
【化１０】
2011240589.tif 000012
【００５９】
前記一般式（１ａ）で表される４−ヒドロキシピペリジン誘導体は、例えば以下に示す反応式に従って合成することができる。先ず、タングステン酸ナトリウム及びＥＤＴＡの存在下、下記式（３）で表される４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジンを過酸化水素で処理することにより、下記式（４）で表される安定なフリーラジカルである４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシルを得る。次いで、得られた４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシルと、下記一般式（５）で表される化合物とを、２，２’−ビピリジル及びＣｕ（Ｉ）Ｂｒ（臭化第一銅）の存在下で反応させれば、前記一般式（１ａ）で表される４−ヒドロキシピペリジン誘導体を得ることができる。なお、下記一般式（５）中のＸ３はハロゲン原子（例えば臭素原子）であり、Ｒ６〜Ｒ１１は前記一般式（１−１）中のＲ６〜Ｒ１１と同義である。
【００６０】
【化１１】
2011240589.tif 000013
【００６１】
また、前記一般式（１ｂ）で表されるカルバミン酸誘導体は、例えば以下の反応式に従って合成することができる。先ず、下記式（６）で表されるカルバミン酸メチルと、下記一般式（７）で表されるトリアルコキシシラン誘導体とを反応させて、下記一般式（８）で表されるカルバミン酸エステル誘導体を得る。次いで、得られたカルバミン酸エステル誘導体を定法に従って加水分解すれば、前記一般式（１ｂ）で表されるカルバミン酸誘導体を得ることができる。なお、下記一般式（７）中のＸ４はハロゲン原子（例えば塩素原子、臭素原子）であり、Ｙ１及びＺ１〜Ｚ３は前記一般式（１）中のＹ１及びＺ１〜Ｚ３と同義である。
【００６２】
【化１２】
2011240589.tif 000014
【００６３】
（第二の接着成分の合成）
また、以下の反応式に示すように、下記一般式（２ａ）で表される４−アルコキシピペリジン誘導体と、下記一般式（１ｂ）で表されるカルバミン酸誘導体とを、ジシクロヘキシルカルボジイミド等の存在下で脱水縮合させることにより、下記一般式（２）で表される第二の接着成分を得ることができる。なお、下記一般式（２ａ）中のＲ１〜Ｒ５は前記一般式（２）中のＲ１〜Ｒ５と同義であり、Ｒ１２〜Ｒ１６は前記一般式（２−１）中のＲ１２〜Ｒ１６と同義である。
【００６４】
【化１３】
2011240589.tif 000015
【００６５】
前記一般式（２ａ）で表される４−アルコキシピペリジン誘導体は、例えば以下の反応式に従って合成することができる。先ず、タングステン酸ナトリウム及びＥＤＴＡの存在下、下記一般式（９）で表される４−アルコキシ−２，２，６，６−テトラアルキルピペリジンを過酸化水素で処理することにより、下記一般式（１０）で表される安定なフリーラジカルである４−アルコキシ−２，２，６，６−テトラアルキルピペリジン−１−オキシルを得る。次いで、得られた４−アルコキシ−２，２，６，６−テトラアルキルピペリジン−１−オキシルと、下記一般式（１１）で表される化合物とを、２，２’−ビピリジル及びＣｕ（Ｉ）Ｂｒ（臭化第一銅）の存在下で反応させることにより、前記一般式（１２）で表されるアルコキシピペリジン誘導体の前駆体を得る。そして、得られた前駆体を定法に従って加水分解すれば、前記一般式（２ａ）で表される４−アルコキシピペリジン誘導体を得ることができる。なお、下記一般式（９）及び（１０）中のＲ１２〜Ｒ１６は前記一般式（２−１）中のＲ１２〜Ｒ１６と同義である。また、下記一般式（１１）中のＸ５はハロゲン原子（例えば臭素原子）であり、「ＴＨＰ」は２−テトラヒドロピラニル基（アルコールの保護基）であり、Ｒ１〜Ｒ５は前記一般式（２）中のＲ１〜Ｒ５と同義である。
【００６６】
【化１４】
2011240589.tif 000016
【００６７】
（被接着体）
被接着体の材質は、通常のインクジェットヘッドを構成するための材質であれば特に制限はない。被着体の材質の具体例としては、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）等の金属又はこれらの合金；ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等のステンレス鋼；アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等のセラミックス；ポリイミド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンサルファイド、ポリプロピレン等の樹脂；シリコン等を挙げることができる。
【００６８】
（被接着体の前処理）
被接着体であるインク室ブロックの壁面、ピエゾ素子、及びノズルプレートとダイヤフラムを含む複数の板状部材については、接着に先立ち、その接着表面を適度な親水性へと変化させる前処理を行うことが好ましい。親水性となった接着表面には、通常、多数の水酸基（ＯＨ基）が存在している。前処理方法の具体例としては、プラズマ処理、コロナ放電処理、ＵＶ照射等の通常の表面処理法を挙げることができる。これらの表面処理方法はいずれの被接着体に対しても適用することができるが、ＵＶ照射が簡便であるために好ましい。特に、ピエゾ素子についてはＵＶ照射により表面処理することが、ピエゾ素子の圧電特性を損なう可能性が極めて低いために好ましい。
【００６９】
プラズマ処理は、例えば大気圧プラズマ発生装置を使用し、プラズマ処理速度：１０〜１００ｍｍ／ｓ、電源：ＡＣ２００Ｖ又は２２０Ｖ（３０Ａ）、圧縮エア：０．５ＭＰａ（１ＮＬ／ｍｉｎ）、高周波：１０ｋＨｚ／３００Ｗ〜５ＧＨｚ、電力：１００〜４００Ｗ、照射時間：０．１〜６０秒の条件で実施することができる。コロナ放電処理は、例えばコロナ表面改質装置を使用し、電源：ＡＣ１００Ｖ、出力電圧：０〜２０ｋＶ、発振周波数：０〜４０ｋＨｚ、処理時間：０．１〜６０秒、温度：０〜６０℃の条件で実施することができる。ＵＶ照射は、例えばＵＶ−ＬＥＤ照射装置を使用し、波長：２００〜４００ｎｍ、電源：ＡＣ１００Ｖ、光源ピーク照度：４００〜３０００ｍＷ／ｃｍ２、照射時間：１〜６０秒の条件で実施される。
【００７０】
いずれの表面処理方法の場合も、被接着材の種類等に応じて処理条件を適宜設定すればよい。但し、処理（照射）時間については、１〜６０秒の範囲とすることが好ましい。表面処理後の接着表面の表面張力は、５５ｍＮ／ｍ以上であることが好ましく、６０〜９０ｍＮ／ｍであることが更に好ましい。なお、接着表面の親水性の程度については、水との接触角を測定することによっても判別することができる。
【００７１】
（分子接着剤と被接着体との反応）
第一の接着成分の溶液又は第二の接着成分の溶液（接着成分溶液）に被接着体を浸漬し、被接着体の接着表面に第一の接着成分又は第二接着成分を反応させる。ここで、一方の被接着体の接着表面には第一の接着成分を反応させ、他方の被接着体の接着表面には第二の接着成分を反応させる。なお、接着成分溶液は被接着体に塗布してもよい。接着成分溶液に含まれる溶媒は、第一の接着成分や第二の接着成分を溶解可能な溶媒であれば特に制限はない。具体的には、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル等のエーテル系溶媒；安息香酸メチル、安息香酸エチル等のエステル系溶媒；トルエン、キシレン、メシチレン等の芳香族系溶媒；アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒；水、アルコール、及びこれらの溶媒を任意の比率で混合した混合溶媒を挙げることができる。
【００７２】
接着成分溶液の濃度は０．０１〜２ｍｏｌ／ｌであることが好ましく、０．０５〜１．５ｍｏｌ／ｌであることが更に好ましい。接着成分溶液の濃度が０．０１ｍｏｌ／ｌ未満であると、十分な接着強度が得られない場合がある。一方、接着成分溶液の濃度が２ｍｏｌ／ｌ超であると、形成される接着層中に多分子膜が混在してしまい、接着強度が低下する場合がある。
【００７３】
被接着体を接着成分溶液に浸漬する際には、大気雰囲気下、常圧で１０〜８０℃の温度範囲において５０〜１００ｒｐｍの回転速度で０．０１〜１０時間振とうさせることが好ましい。温度は、反応速度を高めるとともに溶媒の蒸発を抑制するために２０〜６０℃の温度範囲で実施するのが更に好ましい。また、０．０１〜１０時間反応させれば、より十分な接着力を確保することができる。
【００７４】
反応後は被接着体を溶媒で洗浄し、１０〜４０℃の温度で減圧乾燥又は自然乾燥させればよい。乾燥時間は、乾燥時圧力にもよるが０．００１〜１時間の範囲で適宜設定すればよい。
【００７５】
ところで、エポキシ樹脂系接着剤を用いて表面自由エネルギーの小さい被接着体（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、含フッ素ポリマー等の樹脂フィルム）を接着するには、接着性を向上させるために、被接着体の表面にプライマーをコートして表面改質を図る方法が知られている。これに対して、本発明においてはプライマーをコートして被接着体の表面改質を行う必要がなく、簡便な表面処理のみで被着体同士が接着されている。
【００７６】
（接着工程）
図２は、分子接着剤による接着工程を説明する模式図である。図２に示すように、第一の接着成分が反応して結合した被接着体Ａと、第二の接着成分が反応して結合した被接着体Ｂとを対向配置する。その後、加圧及び加熱することにより、４−メトキシ−２，２，６，６−テトラメチル−１−（１−フェニルエトキシ）ピペリジンが脱離する。以上より、前記一般式（Ｉ）で表される構造を含む接着層が形成され、被接着体同士（被接着体Ａと被接着体Ｂ）を接着することができる。なお、図２中の構造式における「ｎ」は１〜２５の整数を示す。
【００７７】
接着に際しての温度は２０〜２００℃とすることが好ましく、２０〜１００℃とすることが更に好ましい。また、十分な接着力を確保するためには０．５〜２０時間保持して接着させることが好ましい。
【００７８】
（剥離工程）
本発明のインクジェットヘッドは、接着層を介して接着された部材同士を簡易な操作によって容易に剥離することができる。図３は、分子接着剤により接着した接着体の剥離工程を説明する模式図である。図３に示すように、酸又はアルカリで処理することによって接着層は容易に加水分解されるため、被接着体Ａと被接着体Ｂを剥離することができる。
【００７９】
被接着体がＳＵＳ４３０である場合には、例えば水酸化ナトリム水溶液、水酸化カリウム水溶液、アンモニア水等のアルカリ水溶液で処理することによりインクジェットヘッドを分解（リワーク）することができる。また、被接着体がＳＵＳ３０４又はＳＵＳ３１６である場合には、例えば塩酸、硫酸、王水、有機酸等の酸水溶液で処理することによりインクジェットヘッドを分解（リワーク）することができる。酸又はアルカリ水溶液の濃度は１〜４０質量％であればよい。処理温度は２０〜６０℃であればよい。また、処理時間は０．０１〜１０時間とすればよい。なお、超音波処理を併用することにより、リワークに要する処理時間を短縮することができる。
【００８０】
２．インクジェット装置
本発明のインクジェット装置は、前述のインクジェットヘッドを備えたものである。なお、インクジェットヘッド以外の構成部材等については、公知のインクジェット装置を構成するための部材を適宜備えている。例えば、インクジェットヘッドを固定する部材や、インクを塗布する対象物を載置して移動するための移動ステージ等を備えている。
【００８１】
本発明のインクジェット装置は、前述のインクジェットヘッドを備えたものであるため、高精度かつ安定してインクを吐出することができる。また、インクジェットヘッド自体を分解（リワーク）することが可能であるため、保守点検、及び不具合のフィードバック等が容易であり、製品信頼性に優れたものである。
【００８２】
インクジェット装置は、通常、インク循環装置を備えている。インク循環装置は、インクに駆動圧力を供給することでインクを循環させることが可能な装置である。インクに駆動圧力を供給するにはポンプを用いてもよいが、圧縮空気を利用して圧力を供給するレギュレータを用いることが好ましい。レギュレータを用いることで駆動圧力が一定になり、インクの循環速度が安定するからである。本発明のインクジェット装置においては、インクジェットヘッドのインクを装置作動中に絶えず循環させることが好ましい。
【００８３】
本発明のインクジェットヘッド、及びそれを備えたインクジェット装置は、紙、糸、繊維、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の被記録媒体に所定の情報を記録可能なものである。また、各種処理装置と組み合わせた産業記録装置に適用することもできる。なお、被記録媒体に所定の情報を「記録する」とは、文字や図形等の特定の意味を持った画像を被記録媒体に記録することのみを意味するものではなく、パターン等の一見意味を持たない画像を被記録媒体に記録することをも意味する。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明のインクジェットヘッドは、粘度の高いインクであっても被塗布物に安定して塗布することができる。このため、本発明のインクジェットヘッドは、例えば有機ＥＬディスプレイパネルの製造工程において、有機発光材料を塗布形成するためのインクジェットヘッドとして好適である。
【符号の説明】
【００８５】
１００  インクジェットヘッド
１１１  吐出孔
１１２  ノズル
１１３  積層ピエゾ素子
１１５  壁面
１２０  ノズルプレート
１３０  中間プレート
１４０  ダイヤフラム
１５０  インク室ブロック
１６０  インク
１８０  インク室
２１０  第一の接着層
２２０，２３０  第二の接着層
【図１】
2011240589.tif 000022
【図２】
2011240589.tif 000023
【図３】
2011240589.tif 000024