(57)【要約】【課題】高信頼性、低コスト及び小型化の全てを満足するインクジェットヘッドを得ること。【解決手段】複数のノズル（列）に対応して連通しインクを収容する複数の圧力室が形成されたヘッド本体部１と、一方の面が前記複数の圧力室に臨むように前記ヘッド本体部１に設置された振動板と、前記振動板の他方の面に各々設けられ、前記振動板を前記圧力室毎に振動させる複数の圧電振動子と、を備え、前記圧電振動子の振動により前記複数のノズル（列）からインク滴を記録媒体に向けて吐出させるインクジェットヘッドにおいて、前記ヘッド本体部１の前記圧電振動子側をエラストマー材料５で直接被うか、又は、封止された圧電振動子の雰囲気が露点−３０℃以下であることを特徴とする。【選択図】図５
2007276184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルに対応して連通しインクを収容する複数の圧力室が形成されたヘッド本体部と、
一方の面が前記複数の圧力室に臨むように前記ヘッド本体部に設置された振動板と、
前記振動板の他方の面に各々設けられ、前記振動板を前記圧力室毎に振動させる複数の圧電振動子と、
を備え、前記圧電振動子の振動により前記複数のノズルからインク滴を記録媒体に向けて吐出させるインクジェットヘッドにおいて、
前記ヘッド本体部の前記圧電振動子側をエラストマー材料で直接被ったことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
複数のノズルに対応して連通しインクを収容する複数の圧力室が形成されたヘッド本体部と、
一方の面が前記複数の圧力室に臨むように前記ヘッド本体部に設置された振動板と、
前記振動板の他方の面に各々設けられ、前記振動板を前記圧力室毎に振動させる複数の圧電振動子と、
を備え、前記圧電振動子の振動により前記複数のノズルからインク滴を記録媒体に向けて吐出させるインクジェットヘッドにおいて、
前記複数の圧電振動子の上方の空間を側方から囲むように前記ヘッド本体部に立設された壁状のヘッドベースと、
前記ヘッド本体部と前記ヘッドベースとに囲まれた空間部に充填され、前記圧電振動子側を直接被うエラストマー材料と、
を備えることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項３】
複数のノズルに対応して連通しインクを収容する複数の圧力室が形成されたヘッド本体部と、
一方の面が前記複数の圧力室に臨むように前記ヘッド本体部に設置された振動板と、
前記振動板の他方の面に各々設けられ、前記振動板を前記圧力室毎に振動させる複数の圧電振動子と、
を備え、前記圧電振動子の振動により前記複数のノズルからインク滴を記録媒体に向けて吐出させるインクジェットヘッドにおいて、
前記複数の圧電振動子の上方の空間を側方から囲むように前記ヘッド本体部に立設された壁状のヘッドベースと、
前記ヘッドベースに接合され、前記ヘッド本体部と前記ヘッドベースとに囲まれた空間部を封止する封止キャップと、
封止された前記空間部に充填され、前記圧電振動子側を直接被うエラストマー材料と、
を備えることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記空間部の、エラストマー材料が充填されていない残りの空間に乾燥剤を封入した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】
前記封止キャップを、水分を透過しない無機材料で形成した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６】
前記エラストマー材料の中に乾燥剤が分散されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項７】
前記乾燥剤が、物理吸着によって水分を吸収するものであることを特徴とする請求項６記載のインクジェットヘッド。
【請求項８】
複数のノズルに対応して連通しインクを収容する複数の圧力室が形成されたヘッド本体部と、
一方の面が前記複数の圧力室に臨むように前記ヘッド本体部に設置された振動板と、
前記振動板の他方の面に各々設けられ、前記振動板を前記圧力室毎に振動させる複数の圧電振動子と、
を備え、前記圧電振動子の振動により前記複数のノズルからインク滴を記録媒体に向けて吐出させるインクジェットヘッドにおいて、
前記複数の圧電振動子の上方の空間を側方から囲むように前記ヘッド本体部に立設された壁状のヘッドベースと、
前記ヘッドベースの高さ方向中間部に接合され、前記ヘッド本体部と前記ヘッドベースとに囲まれた空間部を封止する封止キャップと、
前記ヘッドベースで囲まれた前記封止キャップの上方の空間に充填され、前記封止キャップを被う高分子樹脂と、
を備えることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項９】
前記封止キャップにより封止された空間部に乾燥剤を封入したことを特徴とする請求項８記載のインクジェットヘッド。
【請求項１０】
複数のノズルに対応して連通しインクを収容する複数の圧力室が形成されたヘッド本体部と、
一方の面が前記複数の圧力室に臨むように前記ヘッド本体部に設置された振動板と、
前記振動板の他方の面に各々設けられ、前記振動板を前記圧力室毎に振動させる複数の圧電振動子と、
を備え、前記圧電振動子の振動により前記複数のノズルからインク滴を記録媒体に向けて吐出させるインクジェットヘッドにおいて、
前記複数の圧電振動子の上方の空間を側方から囲むように前記ヘッド本体部に立設された壁状のヘッドベースと、
前記ヘッドベースに接合され、前記ヘッド本体部と前記ヘッドベースとに囲まれた空間部を密封する封止キャップと、
密封された前記空間部に封入された乾燥剤と、
を備え、前記空間部に存在する水分を露点で−３０℃以下としたことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項１１】
前記封止キャップを、水分を透過しない無機材料で形成したことを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドを搭載したことを特徴とするインクジェット式記録装置。
【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インクジェットヘッドを備えるインクジェット式記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット式記録装置は、内径が数十ミクロンの多数のノズルを通して数十ピコリットルのインク滴を紙などの記録媒体に向かって吐出して付着させることにより印刷を行っている。インクジェット式記録装置のインク吐出部は、多数のノズルが形成されたノズル板と、各ノズルに連通する圧力室と、各圧力室にインクを供給する共通液室と、各圧力室に圧力を発生させる手段と、から構成されている。
【０００３】
圧力室に圧力を発生させる方式には２種類があり、１つは、ジュール熱によって圧力室内に気泡を発生させて圧力を発生させるバブルジェット（登録商標）方式であり、他の１つは、圧電振動子によって圧力室の板壁を変形（振動）させて圧力を発生させるピエゾ方式である。
【０００４】
ピエゾ方式によって、精細な印字を行なうためには、ノズル、圧力室及び圧力室板壁部に設ける圧電振動子の面内配置密度を高める必要があり、そのためには、圧電振動子の面積を小さくする必要がある。
【０００５】
所定の面積の圧電振動子を形成するためには、まず、基板全体に圧電膜を形成した後、フォトリソ工法により圧電膜上にレジストパターンを形成し、レジストの無い部分の圧電膜をエッチング除去する方法が用いられる。このフォトリソ工法では、原理的に、その対象物の膜厚以下に精度良くパターニングを行うことは困難である。
【０００６】
すなわち、高密度のインクジェットヘッドを形成するためには、圧電振動子の膜厚を薄くする必要がある。ところが、従来の焼成技術によって形成された圧電振動子の膜厚は数十μｍが限界であり、それ以下の膜厚を形成することは困難である。
【０００７】
一方、スパッタリングやＣＶＤなどの薄膜技術を用いれば、容易に数μｍ程度の圧電素子を形成することが可能である。また、薄膜技術を用いれば、圧電振動子、振動板及び電極などを一連のプロセスで形成することができ、薄膜技術は量産の面でも優位性を有している。従って、高密度ヘッドを製造するには、焼成技術によって形成された圧電振動子を用いるよりは、スパッタリングなどの薄膜技術を用いる方が有利である。
【０００８】
また、インクジェットヘッドの圧電振動子には、高い圧電定数が要求されるので、圧電材料としては、鉛チタン酸化物（ＰＴ）、鉛チタンジルコニウム酸化物（ＰＺＴ）、及び、ＰＺＴにマグネシウム、マンガン、コバルト、鉄、ニッケル、ニオブ、スカンジウム、タンタル、ビスマスなどを添加したものを用いる。
【０００９】
インクジェットヘッドでは、この圧電振動子に数百キロＶ／ｃｍ程度の電界を印加し、圧電振動子に歪みを与えて圧力室に圧力を発生させ、その圧力によりインクを吐出するのであるが、大気中で圧電振動子に電圧を印加すると、大気中の水分が電極や圧電振動子に悪影響を与え、駆動電極間のリーク電流が増加しやすくなり、最終的には圧電振動子が絶縁破壊に至るという問題がある。大気中の水分の悪影響は、高温高湿環境下で顕著であり、インクジェット式記録装置の輸送中の外部環境も悪影響を与える。
【００１０】
大気中の水分によるインクジェットヘッドの信頼性劣化の問題を解消する方法の一つとして、圧電振動子の膜厚を厚くする方法がある。圧電振動子を厚くすると、印加電圧を低くできるために絶縁破壊を起こりにくくする。また、膜厚が厚い方が、絶縁破壊に至るまでの水分と圧電振動子材料との反応時間が長くなり、長時間の信頼性が得られる。ただし、この場合、圧電振動子が厚くなるため、前述したように高密度記録の要求に対しては逆行することとなり、根本的な解決策とは言いがたい。
【００１１】
そこで、高密度記録及び信頼性共に満足させうる方法として、水分の圧電振動子への悪影響を防ぐ目的で、従来から、インクジェットヘッドの封止方法が種々提案されており、乾燥した流体を圧電振動子が形成された流路基板と封止キャップとで作る空間に封入する方法（例えば、特許文献１参照）や、乾燥剤と発熱手段とを圧電振動子を含む密閉空間に封入する方法（例えば、特許文献２参照）が提案されている。
【００１２】
また、封止するのではないが、圧電振動子に乾燥気体を供給し続け、圧電振動子が動作する環境の雰囲気を一定以下の露点に保つことで水分の影響を排除する方法（例えば、特許文献３参照）や、水分の影響を除去することが目的ではないが、振動や騒音を低減する試みとして、ヘッド駆動部とヘッドケースと間の空間にシリコン系又はエポキシ系材料を充填したインクジェットヘッド（例えば、特許文献４参照）も提案されている。
【特許文献１】特開平１０−３０５５７８号公報
【特許文献２】特開平１１−３００９５７号公報
【特許文献３】特開２００４−３２２６０５号公報
【特許文献４】特許第３３５９６４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記従来の封止方法では、長期信頼性に関して十分なインクジェットヘッドを提供できるとは言い難い。その理由は、薄い膜厚の圧電振動子は、非常に微量の水分の影響を受けて絶縁破壊を起こすからである。
【００１４】
後述の実施の形態の説明で詳しく述べるが、我々は、水分量と圧電振動子の絶縁破壊との関係に関して詳細に調べ、圧電振動子を動作させる周囲の環境として、露点で−３０℃以下の状態に保持しなければ完全に絶縁破壊の発生を抑えることは不可能であることを見出した。
【００１５】
上記従来の封止方法では、この露点−３０℃以下の環境を長時間保つことができず、最終的に絶縁破壊が起きてしまい、このインクジェットヘッドを搭載した記録装置の製品寿命は短いものになってしまう。
【００１６】
（特許文献１）に開示されている方法では、外部環境を十分考慮して低湿度の環境下で封止を行えば乾燥流体を封入したこととなり、封止初期は水分の影響を完全に取り除くことができるが、封止キャップを接着している接着樹脂から時間の経過と共に水分が滲入し初期の状態を保てなくなる。水分透湿率の低い樹脂を採用することで水分の透過量を低減できるが、樹脂の水分透過率を完全にゼロとすることは不可能である。
【００１７】
（特許文献２）に開示されている方法は、（特許文献１）の方法と比べると滲入した水分を乾燥剤にて捕獲できるのでその分長時間の信頼性を確保できる。しかし、乾燥剤と発熱手段との併用となるため、構造が複雑化してしまう。また、封止する空間も実際問題としては制限を受けるため、封入する乾燥剤にも量的な制限があり、得られる信頼性にも時間的な制限があることになる。
【００１８】
（特許文献３）に開示されている、乾燥流体を圧電振動子に流し続ける方法では、乾燥気体を作り出す設備が新たに必要となり、小型化には不向きである。
【００１９】
以上のように、上記従来の方法では、高信頼性、低コスト及び小型化の全てを満足するインクジェットヘッドを得ることは困難であった。
【００２０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高信頼性、低コスト及び小型化の全てを満足するインクジェットヘッド及びインクジェット式記録装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のインクジェットヘッドは、複数のノズルに対応して連通しインクを収容する複数の圧力室が形成されたヘッド本体部と、一方の面が前記複数の圧力室に臨むように前記ヘッド本体部に設置された振動板と、前記振動板の他方の面に各々設けられ、前記振動板を前記圧力室毎に振動させる複数の圧電振動子と、を備え、前記圧電振動子の振動により前記複数のノズルからインク滴を記録媒体に向けて吐出させるインクジェットヘッドにおいて、前記ヘッド本体部の前記圧電振動子側をエラストマー材料で直接被ったことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ヘッド本体部の圧電振動子側をエラストマー材料で直接被うので、圧電振動子に滲入する水分をほぼ零にすることができ、水分による圧電振動子の絶縁破壊を阻止することができ、高信頼性、低コスト及び小型化の全てを満足するインクジェットヘッドを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
請求項１記載の発明は、複数のノズルに対応して連通しインクを収容する複数の圧力室が形成されたヘッド本体部と、一方の面が複数の圧力室に臨むようにヘッド本体部に設置された振動板と、振動板の他方の面に各々設けられ、振動板を圧力室毎に振動させる複数の圧電振動子と、を備え、圧電振動子の振動により複数のノズルからインク滴を記録媒体に向けて吐出させるインクジェットヘッドにおいて、ヘッド本体部の圧電振動子側をエラストマー材料で直接被ったことを特徴とするインクジェットヘッドであり、透湿性の低いエラストマー材料で圧電振動子が被われるので、水分の影響を長時間抑えることができ、電圧印加による圧電振動子の絶縁破壊を防止するという作用を有する。
【００２４】
請求項２に記載の発明は、複数のノズルに対応して連通しインクを収容する複数の圧力室が形成されたヘッド本体部と、一方の面が複数の圧力室に臨むようにヘッド本体部に設置された振動板と、振動板の他方の面に各々設けられ、振動板を圧力室毎に振動させる複数の圧電振動子と、を備え、圧電振動子の振動により複数のノズルからインク滴を記録媒体に向けて吐出させるインクジェットヘッドにおいて、複数の圧電振動子の上方の空間を側方から囲むようにヘッド本体部に立設された壁状のヘッドベースと、ヘッド本体部とヘッドベースとに囲まれた空間部に充填され、圧電振動子側を直接被うエラストマー材料と、を備えることを特徴とするインクジェットヘッドであり、請求項１に記載の発明と同様の作用を有する。
【００２５】
請求項３に記載の発明は、複数のノズルに対応して連通しインクを収容する複数の圧力室が形成されたヘッド本体部と、一方の面が複数の圧力室に臨むようにヘッド本体部に設置された振動板と、振動板の他方の面に各々設けられ、振動板を圧力室毎に振動させる複数の圧電振動子と、を備え、圧電振動子の振動により複数のノズルからインク滴を記録媒体に向けて吐出させるインクジェットヘッドにおいて、複数の圧電振動子の上方の空間を側方から囲むようにヘッド本体部に立設された壁状のヘッドベースと、ヘッドベースに接合され、ヘッド本体部とヘッドベースとに囲まれた空間部を封止する封止キャップと、封止された空間部に充填され、圧電振動子側を直接被うエラストマー材料と、を備えることを特徴とするインクジェットヘッドであり、請求項１に記載の発明と同様の作用を有する。
【００２６】
請求項４に記載の発明は、空間部の、エラストマー材料が充填されていない残りの空間に乾燥剤を封入した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であり、圧電振動子への水分の滲入をさらに低減し、さらに長時間、圧電振動子の絶縁破壊を防止するという作用を有する。
【００２７】
請求項５に記載の発明は、封止キャップを、水分を透過しない無機材料製で形成した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であり、請求項４に記載の発明と同様の作用を有する。
【００２８】
請求項６に記載の発明は、エラストマー材料の中に乾燥剤が分散されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドであり、エラストマー材料の透湿性をさらに低減させ、圧電振動子への水分の滲入をさらに低減し、さらに長時間、圧電振動子の絶縁破壊を防止するという作用を有する。
【００２９】
請求項７に記載の発明は、乾燥剤が、物理吸着によって水分を吸収するものであることを特徴とする請求項６記載のインクジェットヘッドであり、乾燥剤が扱いやすくなり、エラストマー材料の透湿性をさらに低減させ、圧電振動子への水分の滲入をさらに低減し、さらに長時間、圧電振動子の絶縁破壊を防止するという作用を有する。
【００３０】
請求項８に記載の発明は、複数のノズルに対応して連通しインクを収容する複数の圧力室が形成されたヘッド本体部と、一方の面が複数の圧力室に臨むようにヘッド本体部に設置された振動板と、振動板の他方の面に各々設けられ、振動板を圧力室毎に振動させる複数の圧電振動子と、を備え、圧電振動子の振動により複数のノズルからインク滴を記録媒体に向けて吐出させるインクジェットヘッドにおいて、複数の圧電振動子の上方の空間を側方から囲むようにヘッド本体部に立設された壁状のヘッドベースと、ヘッドベースの高さ方向中間部に接合され、ヘッド本体部とヘッドベースとに囲まれた空間部を封止する封止キャップと、ヘッドベースで囲まれた封止キャップの上方の空間に充填され、封止キャップを被う高分子樹脂と、を備えることを特徴とするインクジェットヘッドであり、封止キャップによって封止した上に、さらに透湿性の低い高分子樹脂にて封止キャップを被うので、水分の影響を長時間抑えることができ、電圧印加による圧電振動子の絶縁破壊を防止するという作用を有する。
【００３１】
請求項９に記載の発明は、封止キャップにより封止された空間部に乾燥剤を封入したことを特徴とする請求項８記載のインクジェットヘッドであり、圧電振動子への水分の滲入をさらに低減し、さらに長時間、圧電振動子の絶縁破壊を防止するという作用を有する。
【００３２】
請求項１０に記載の発明は、複数のノズルに対応して連通しインクを収容する複数の圧力室が形成されたヘッド本体部と、一方の面が複数の圧力室に臨むようにヘッド本体部に設置された振動板と、振動板の他方の面に各々設けられ、振動板を圧力室毎に振動させる複数の圧電振動子と、を備え、圧電振動子の振動により複数のノズルからインク滴を記録媒体に向けて吐出させるインクジェットヘッドにおいて、複数の圧電振動子の上方の空間を側方から囲むようにヘッド本体部に立設された壁状のヘッドベースと、ヘッドベースに接合され、ヘッド本体部とヘッドベースとに囲まれた空間部を密封する封止キャップと、密封された空間部に封入された乾燥剤と、を備え、空間部に存在する水分を露点で−３０℃以下としたことを特徴とするインクジェットヘッドであり、圧電振動子が長時間に亘って絶縁破壊を起こさない雰囲気の露点−３０℃以下とすることにより、インクジェットヘッドの信頼性を高めるという作用を有する。
【００３３】
請求項１１に記載の発明は、封止キャップを、水分を透過しない無機材料で形成したことを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドであり、請求項４に記載の発明と同様の作用を有する。
【００３４】
請求項１２に記載の発明は、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドを搭載したことを特徴とするインクジェット式記録装置であり、長時間に亘り安定した印字品質を保つという作用を有する。
【００３５】
（実施の形態１）
図１は、本発明のインクジェットヘッドを示す斜視図であり、図２は、本発明のインクジェットヘッドを示す正面断面図であり、図３は、インクジェットヘッドの実装部を示す斜視図であり、図４は、図３のＩ−Ｉ線に沿う断面図であり、図５は、本発明のインクジェットヘッドの実施の形態１を示す側面断面図であり、図６は、電圧印加時間とリーク電流との関係を示す特性曲線図である。
【００３６】
図１及び図２に示すように、ヘッド本体部としてのヘッド基板１には、多数のノズルを１列に配列した４つのノズル（列）１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが形成され、インク滴がこれらのノズルから吐出される。ノズル列は、２列ずつ互いに隣接して（ノズル（列）１ａ、１ｂと、ノズル（列）１ｃ、１ｄとが対になって）形成されており、ノズル（列）１ａ、１ｂとノズル（列）１ｃ、１ｄとに挟まれて２つの実装部２ａ、２ｂが形成されている。
【００３７】
実装部２ａ、２ｂには、圧力室、振動板及び圧電振動子が形成されている。フレキシブル配線基板（ＦＰＣ）３ａの配線が露出した一端側が実装部２ａでヘッド基板１に固定され、ＦＰＣ３ｂの配線が露出した一端側が実装部２ｂでヘッド基板１に固定されている。
【００３８】
図２に示すように、ＦＰＣ３ａ、３ｂは、ヘッド基板１における固定位置である実装部２ａ、２ｂから同一方向に延在している。実装部２ａ、２ｂは、それぞれエラストマー材料５ａ、５ｂにより被われている。ＦＰＣ３ａ、３ｂは、互いに異なる方向に延在するようにヘッド基板１に固定してもよい。
【００３９】
ドライバ４ａ、４ｂで生成されたインク吐出信号は、ＦＰＣ３ａ、３ｂにより伝送されてヘッド基板１にそれぞれ供給され、インク吐出信号により圧電振動子が振動変位してインク滴がノズルから吐出される。
【００４０】
なお、上記の実施の形態１では、実装部毎に分離してエラストマー材料５ａ、５ｂで被覆しているが、必ずしも分離する必要は無く、２つの実装部を連続的に被覆してもよい。
【００４１】
次に、上記の実装部２ａ、２ｂについて、図３及び図４を参照して詳細に説明する。図３に示すように、複数のノズル（列）１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ（図３ではノズル（列）１ａのみを図示している。）が形成されたノズル板６と、ノズル板６の上方に形成され、内部に共通インク室７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄなどが形成されたインク流路形成部材８と、インク流路形成部材８の上面に形成され、各ノズル（列）１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに対応してそれぞれ連通し、インクを収容する複数の圧力室用開口部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄが形成された圧力室形成部材１０と、一方の面としての下面（の一部）が複数の圧力室用開口部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄに臨むように設置された振動板１１と、振動板１１の上面（他方の面）の各圧力室用開口部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄに対応する位置に設けられ、振動板１１の各圧力室用開口部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄに対応する部分を厚さ方向に変形させて振動させ、各ノズル（列）１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄからインク滴を記録媒体に向けて吐出させる複数の圧電アクチュエータ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄと、ＩＣチップ部（図示せず）とを有している。
【００４２】
ノズル板６、インク流路形成部材８及び圧力室形成部材１０などによりヘッド本体部としてのヘッド基板１を構成している。
【００４３】
実施の形態１では、例えば、インク流路形成部材８には、主走査方向Ｘに、互いに所定間隔離間して第１〜第４の共通インク室７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄが形成されている。圧力室形成部材１０には、複数の圧力室用開口部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄが形成されている。圧力室用開口部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄは、上方開口部が振動板１１で塞がれ、下方開口部が、インク流路形成部材８で塞がれている。
【００４４】
このように、各圧力室用開口部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄは、上方及び下方開口部が、それぞれ振動板１１及びインク流路形成部材８で塞がれることにより、圧力室用開口部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄを形成している。各圧力室は、例えば、平面視で千鳥状に配置され、主走査方向Ｘに延在する長溝状に形成されている。
【００４５】
図４に示すように、実施の形態１では、副走査方向Ｙに互いに所定間隔離間して少なくとも４つの圧力室用開口部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄを形成している。振動板１１は、例えば、導電性を有する厚さ３〜５μｍ程度のＣｒ板で構成され、各圧力室用開口部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄに臨んで各圧力室を塞ぐように圧力室形成部材１０の上面に接着剤１４で接合されて設置される。
【００４６】
この構造の場合、Ｃｒ板は、振動板として機能する他、共通電極として機能する。各圧電アクチュエータ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは、振動板１１を振動させる圧電振動子（強誘電体膜）１６と、圧電振動子１６の上面に形成された個別電極１５とを有している。さらに、圧電アクチュエータ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄに、エラストマー材料５が塗布され、エラストマー材料５で圧電振動子１６を含む圧電アクチュエータ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ及び振動板１１を直接被覆している。
【００４７】
圧電振動子１６は、例えば、厚さ１〜１０μｍのＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）、より好ましくは、厚さ３〜５μｍのＰＺＴで形成する。個別電極１５は、例えば、厚さ０．１〜０．５μｍのＰｔやＩｒ−Ｔｉなどで形成する。なお、圧電振動子１６及び個別電極１５の厚さは、振動板１１との応力バランスや振動板１１及び圧電アクチュエータ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄのトータルの厚さなどを考慮して決定されるので、上記の膜厚に限定されるものではない。
【００４８】
図５に示すように、本発明の実施の形態１のインクジェットヘッドを製作し、実機テストにて性能を確認した。多数のノズル、圧力室、圧電振動子を含む圧電アクチュエータが形成されたヘッド本体部としてのヘッド基板１は、圧電振動子側（圧電アクチュエータ側）が直接エラストマー材料５で被われている。
【００４９】
ヘッド本体部としてのヘッド基板１には、圧電振動子１６の上方の空間を四方の側方から囲むように壁状のヘッドベース１７が立設されている。ヘッドベース１７の材質は樹脂であるが、硝子やセラミックスのような無機材料としてもよい。ヘッド基板１には、圧電振動子を駆動するためのＦＰＣ３が接続され、インクはインク室１８及びインクチューブ１９によって供給される。インク室１８側に立設されたヘッドベース１７は、インク室１８の外壁で代用してもよい。
【００５０】
比較のため、エラストマー材料５で被われていないこと以外は、図５に示す構造と全く同じ構造を有するインクジェットヘッドを製作し、２つのインクジェットヘッドの性能を比較した。
【００５１】
図６に、温度２５℃湿度６０％の評価環境下における電圧印加時間とリーク電流との関係を示す特性曲線図を示す。実施の形態１のインクジェットヘッドは、リーク電流も少なく変化も観察されないが、比較例のインクジェットヘッドでは、電圧印加時間と共にリーク電流が増加し、最後には絶縁破壊を起こしてしまう。
【００５２】
このように、実施の形態１のインクジェットヘッドは、圧電アクチュエータ側がエラストマー材料に被われているため、外部環境の相対湿度の変化に関わらず、共通電極１１と個別電極１５との間のリーク電流が増加することはなく、一定の変位量で圧力室９を膨張、収縮させて高い印字品質を維持することが可能となる。
【００５３】
エラストマー材料５で被われていない比較例では、大気中の水分が直接圧電振動子１６に作用するため、個別電極１５や圧電振動子１６を腐食させて絶縁破壊を起こしてしまうが、エラストマー材料５で被われた実施の形態１のインクジェットヘッドにおいては、大気中の水分が直接圧電振動子１６に接触するのを防ぎ、インクジェットヘッドの信頼性を向上させる。
【００５４】
エラストマー材料５自体の水分透過性を完全にゼロにすることは、高分子材料であることから原理的に不可能である。唯一金属、硝子、セラミックスなどの無機材料を用いれば、水分の透過を完全に抑えることは可能である。しかしながら、圧電振動子１６を振動させて作動させるインクジェットヘッドにおいては、これらの無機材料で圧電振動子１６を直接被うことはできない。
【００５５】
圧電振動子１６との間にある程度の空間を持たせて無機材料で覆うことは可能であるが、無機材料をヘッド本体部１に固定するときには樹脂などの高分子材料で接着しなければならないため、この部分から水分が滲入する。従来の技術では、この空間部分に乾燥空気や乾燥窒素等の気体が充填されているが、この空間に水分が滲入すれば、直ぐにまた直接的に圧電振動子１６に水分が作用して悪影響を及ぼしてしまう。
【００５６】
この空間にエラストマー材料５を充填すれば、それ自体は完全に水分を遮断できなくても、圧電振動子１６に向かう水分の進行を抑え、かつ、水分量も抑えてくれる。したがって、エラストマー材料５を塗布することは、大気中の水分の滲入防止に非常に効果的であるといえる。
【００５７】
エラストマー材料５としては、圧電振動子１６の動きを大きく阻害しない程度の低い弾性率を有し、しかも、水分の吸収率、透過率が低いものが好ましい。シリコン樹脂、フッ素ゴム、フロロシリコーンゴムなどを用いれば、上記の効果を発揮することができる。なお、これらのエラストマー材料５には、水分透過性の改善や弾性率を改善する目的で、種々の添加物やフィラー等を加えても問題はない。
【００５８】
（実施の形態２）
図７は、本発明のインクジェットヘッドの実施の形態２を示す側面断面図であり、図８は、実施の形態２のインクジェットヘッドの変形例を示す側面断面図である。なお、図７及び図８において、図５に示すものと同一又は同等のものには同一の符号を付して説明を省略する。
【００５９】
実施の形態２では、エラストマー材料５は、圧電振動子１６に直接塗布されているだけでなく、ヘッドベース１７にも塗布されている。すなわち、ヘッド基板１とヘッドベース１７とによって囲まれた空間にエラストマー材料５を充填している。
【００６０】
実施の形態２のインクジェットヘッドでは、前述の実施の形態１のインクジェットヘッドのように圧電振動子１６にエラストマー材料５を薄く塗布するのではなく、エラストマー材料５で圧電振動子１６を厚く被覆している。
【００６１】
エラストマー材料５で厚く被覆すると、大気中の水分がエラストマー材料５に滲入して圧電振動子１６に達するまでの距離が長くなり、水分が圧電振動子１６に到達するまでの時間を稼ぐことが可能となり、信頼性を向上させる。実施の形態２のインクジェットヘッドは、実施の形態１と同様に、水分によって発生する圧電振動子１６の動作不良を防止することができるという効果を有する。
【００６２】
図８に示す実施の形態２のインクジェットヘッドの変形例では、圧電振動子１６側に充填したエラストマー材料５に乾燥剤２０を分散させている。エラストマー材料５に乾燥剤２０を分散させると、大気中の水分が、エラストマー材料５に滲入する過程において、乾燥剤２０に捕獲されるので、エラストマー材料５を通過して圧電振動子１６に達する水分量を低減することができる。
【００６３】
乾燥剤２０は、特に材料が限定されるものではないが、エラストマー材料５によっては、酸化カルシウムや塩化カルシウムのような、化学吸着によって水分を捕獲するタイプの乾燥剤と相性が悪い場合がある。エラストマー材料５の成分と反応したり、水分捕獲によって体積増加するなどの悪影響を及ぼす場合がある。それ故、モレキュラーシーブなどの物理吸着によって水分を捕獲するタイプの乾燥剤を用いるのがよい。
【００６４】
（実施の形態３）
図９は、本発明のインクジェットヘッドの実施の形態３を示す側面断面図である。実施の形態３では、封止キャップ２１が、ヘッドベース１７に接合され、ヘッド基板１とヘッドベース１７によって囲まれた空間部を封止し、エラストマー材料５が封止された空間部に充填され、エラストマー材料５が、封止キャップ２１によって覆われている。
【００６５】
ヘッド基板１に電気信号を伝送するＦＰＣ３は、封止キャップ２１に設けられたスリットを通して外部に引出され、ＦＰＣ３を通した後のスリットの空隙は樹脂などで埋められている。
【００６６】
なお、エラストマー材料５には、実施の形態２と同様に乾燥剤を分散させてもよい。また、封止キャップ２１は、エラストマー材料５が強固な接着性能を持っていない場合、樹脂などの接着剤によってヘッドベース１７に接合してもよい。封止キャップ２１のスリットを埋める樹脂やヘッドベースとの接合に用いる樹脂としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などを用い、接着方法は、熱硬化でもＵＶ硬化でもよい。
【００６７】
実施の形態３のインクジェットヘッドによれば、封止キャップ２１によって水分の滲入を防止することができる。それ故、上述の実施の形態１、２と同様に、水分によって発生する圧電振動子１６の動作不良を防止することができる。
【００６８】
（実施の形態４）
図１０は、本発明のインクジェットヘッドの実施の形態４を示す側面断面図である。実施の形態４では、エラストマー材料５をヘッド基板１とヘッドベース１７によって囲まれた空間に充填し、エラストマー材料５との間に空間を持たせて封止キャップ２１で覆い、空間に乾燥剤を封入している。
【００６９】
乾燥剤２０は粒状のものに限られず、粉末状、シート状、又は袋に詰められたものでもよい。また、エラストマー材料５には、実施の形態２のように、乾燥剤を分散させてもよい。実施の形態４のインクジェットヘッドによれば、封止キャップ２１によって水分の滲入を防止すると共に、仮に水分が滲入したとしても、乾燥剤によって捕獲することができる。それ故、実施の形態１〜３のインクジェットヘッドと同様に、水分によって発生する圧電振動子１６の動作不良を防止することができる。
【００７０】
（実施の形態５）
図１１は、本発明のインクジェットヘッドの実施の形態５を示す側面断面図であり、図１２は、実施の形態５のインクジェットヘッドの変形例を示す側面断面図である。
【００７１】
実施の形態５では、ヘッドベース１７の高さ方向中間部に封止キャップ２１を接合してヘッド基板１とヘッドベース１７とに囲まれた空間部を封止し、ヘッドベース１７で囲まれた封止キャップの上方の空間に、封止キャップ２１を被うように、高分子樹脂２２を充填している。
【００７２】
なお、ヘッド基板１とヘッドベース１７と封止キャップ２１とによって封止された空間に、乾燥剤を封入してもよく、高分子樹脂２２には、実施の形態２のように、乾燥剤を分散させてもよい。また、高分子樹脂２２の上方に、さらに封止キャップを設けてもよい。
【００７３】
実施の形態５のインクジェットヘッドによれば、高分子樹脂２２及び封止キャップ２１により、水分の滲入を防止することができる。それ故、実施の形態１〜４と同様に、水分によって発生する圧電振動子の動作不良を防止することができる。
【００７４】
実施の形態５では、ヘッド基板１にエラストマー材料５を直接塗布する場合のように、圧電振動子の変位を阻害しないように、弾性率の低い材料を選択する必要がなく、水分透湿率のみを考慮した材料選択が可能で、材料選択の幅が広がる。高分子樹脂２２としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂などが用いられる。硬化方法は、熱硬化であってもＵＶ硬化であってもよい。
【００７５】
図１２に示す変形例のインクジェットヘッドでは、封止キャップ２１を湾曲させ、ヘッド基板１に接合している。
【００７６】
実施の形態５のインクジェットヘッドも、実施の形態１〜４と同様に、水分によって発生する圧電振動子の動作不良を防止することができる。以上説明したように、本発明のインクジェットヘッドは、種々の形態で実施することができる。
【００７７】
（実施の形態６）
動作環境中の水分量と本発明のインクジェットヘッドの絶縁破壊との関係について実験した結果を（表１）に示す。
【００７８】
【表１】
2007276184.tif 000003
【００７９】
グローブボックス内に設置した圧電振動子１６が未封止の状態のインクジェットヘッドに、１６ｋＨｚの直流パルス電圧を加えて絶縁破壊を観察した。動作環境中の露点はグローブボックス内の環境を制御することで調整した。
【００８０】
動作環境が露点−３０℃以下の環境下では、４５０時間の連続通電においても、絶縁破壊は起きない。一方、−３０℃を超える露点においては、動作環境の露点が増すにつれて絶縁破壊が起きる時間が短くなっている。
【００８１】
なお、１６ｋＨｚのパルス電圧印加条件では、約１７０時間が１００億ドットに相当する。したがって、４５０時間は２５０億ドットに相当し、本発明のインクジェットヘッドは、実用上十分な性能と判断できる。
【００８２】
（特許文献３）（特開２００４−３２２６０５号公報）には、露点−５０℃以下の乾燥気体を流すことで水分の影響を除去し信頼性を向上させる方法が開示されている。この方法では、圧電振動子は、閉じた環境に置かれていないため、外部環境によって寿命が大きく左右される。
【００８３】
例えば、置かれる環境が低温低湿状態と高温高湿状態とに変化する場合、乾燥気体を流して所定の環境に達するまでの時間が異なってくる。また、それら置かれる環境の違いによって、圧電振動子の表面に付着する水分量も異なり、場合によっては、絶縁破壊を引き起こすことが考えられる。
【００８４】
本発明のインクジェットヘッドにおいては、乾燥剤を用いて圧電振動子が置かれる環境を常に一定の水分以下に保っており、その一定値は、露点−３０℃である。（特許文献３）に開示された技術は、露点−５０℃以下の乾燥気体を圧電振動子に吹き付けて水分を除去するものであり、その結果として得られる圧電振動子の環境は、必ずしも乾燥気体と同等の露点−５０℃ではない。その意味からも、本発明で限定した露点−３０℃と（特許文献３）に開示されている露点−５０℃とは技術思想が異なっている。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明のインクジェットヘッドは、長寿命であり、インクジェット式記録装置に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明のインクジェットヘッドを示す斜視図
【図２】本発明のインクジェットヘッドを示す正面断面図
【図３】インクジェットヘッドの実装部を示す斜視図
【図４】図３のＩ−Ｉ線に沿う断面図
【図５】本発明のインクジェットヘッドの実施の形態１を示す側面断面図
【図６】電圧印加時間とリーク電流との関係を示す特性曲線図
【図７】本発明のインクジェットヘッドの実施の形態２を示す側面断面図
【図８】実施の形態２のインクジェットヘッドの変形例を示す側面断面図
【図９】本発明のインクジェットヘッドの実施の形態３を示す側面断面図
【図１０】本発明のインクジェットヘッドの実施の形態４を示す側面断面図
【図１１】本発明のインクジェットヘッドの実施の形態５を示す側面断面図
【図１２】実施の形態５のインクジェットヘッドの変形例を示す側面断面図
【符号の説明】
【００８７】
１    ヘッド基板（ヘッド本体部）
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ    ノズル（列）
２ａ，２ｂ    実装部
３，３ａ，３ｂ    ＦＰＣ（フレキシブル配線基板）
４，４ａ，４ｂ    ドライバ
５，５ａ，５ｂ    エラストマー材料
６    ノズル板
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ    共通インク室
８    インク流路形成部材
９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ    圧力室用開口部
１０    圧力室形成部材
１１    振動板
１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ    圧電アクチュエータ
１４    接着剤
１５    個別電極
１６    圧電振動子
１７    ヘッドベース
１８    インク室
１９    インクチューブ
２０    乾燥剤
２１    封止キャップ
２２    高分子樹脂
【図１】
2007276184.tif 000004
【図２】
2007276184.tif 000005
【図３】
2007276184.tif 000006
【図４】
2007276184.tif 000007
【図５】
2007276184.tif 000008
【図６】
2007276184.tif 000009
【図７】
2007276184.tif 000010
【図８】
2007276184.tif 000011
【図９】
2007276184.tif 000012
【図１０】
2007276184.tif 000013
【図１１】
2007276184.tif 000014
【図１２】
2007276184.tif 000015