(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクが充填される複数の溝が設けられて当該溝の側壁に電極が形成された圧電セラミックプレートと、当該圧電セラミックプレートに接合されて前記溝のそれぞれが連通する共通インク室が設けられたインク室プレートと、前記圧電セラミックプレート及び前記インク室プレートとからなる接合体の前記溝が開口する端面に接合されて前記溝内に充填された前記インクを吐出させるノズル開口が設けられたノズルプレートと、前記接合体の前記ノズルプレート側の外周に設けられたノズル支持プレートとを具備するインクジェットヘッドにおいて、  前記接合体と前記ノズル支持プレートとが弾性接着剤で接合され、前記弾性接着剤で接合された接合領域から外部まで連通する当該ノズル支持プレートと当接する他の部材との隙間の少なくとも外部側が前記弾性接着剤よりも外部雰囲気中のガス成分及び水分と低反応性を有する保護層により封止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】
請求項１において、前記他の部材が、前記接合体の前記圧電セラミックプレート側に接合されて当該接合体を保持するベースプレートと、前記接合体の前記インク室プレート側に接合されて前記共通インク室にインクを供給する流路基板とからなることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項３】
請求項２において、前記保護層が前記ノズル支持プレートと前記ベースプレートとの隙間及び前記ノズル支持プレートと前記流路基板との隙間の外周面の全面に亘って設けら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４】
請求項１〜３の何れかにおいて、前記接合体と前記他の部材とも前記弾性接着剤を介して接合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５】
請求項１〜４の何れかにおいて、前記弾性接着剤が常温及び常湿で硬化されたものであることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかにおいて、前記保護層が常温及び常湿で硬化されたものであることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項７】
請求項５又は６において、前記常温が、２５±５℃の温度であり、前記常湿が６０±１０％ＲＨの湿度であることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかにおいて、前記弾性接着剤及び前記保護層が、硬化剤の配合量の異なる同一成分で構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９】
請求項１〜８の何れかにおいて、前記保護層が複数層で構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１０】
インクが充填される複数の溝が設けられて当該溝の側壁に電極が形成された圧電セラミックプレートと、当該圧電セラミックプレートに接合されて前記溝のそれぞれが連通する共通インク室が設けられたインク室プレートと、前記圧電セラミックプレート及び前記インク室プレートとからなる接合体の前記溝が開口する端面に接合されて前記溝内に充填された前記インクを吐出させるノズル開口が設けられたノズルプレートと、前記接合体の前記ノズルプレート側の外周に設けられたノズル支持プレートと、他の部材が、前記接合体の前記圧電セラミックプレート側に接合されて当該接合体を保持するベースプレートと、前記接合体の前記インク室プレート側に接合されて前記共通インク室にインクを供給する流路基板を具備するインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記接合体と前記ノズル支持プレートとを弾性接着剤を用いて接合し、
その後、前記ノズル支持プレートと前記ノズル支持プレートに当接する前記流路基板及び前記ベースプレートとの隙間の外周面に、外部側が前記弾性接着剤よりも外部雰囲気中のガス成分及び水分と低反応性を有する保護層を塗布する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１１】
前記弾性接着剤を１５から１６時間乾燥させて接合することを特徴とする請求項１０に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１２】
前記保護層を１５から１６時間乾燥させて形成することを特徴とする請求項１０または請求項１１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、ファックスなどに適用されるインクジェットヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、インクを吐出する複数のノズル開口を有するインクジェットヘッドを用いて被記録媒体に文字や画像を記録するインクジェット式記録装置が知られている。かかるインクジェット式記録装置では、インクジェットヘッドのノズルが被記録媒体に対向するようにヘッドホルダに設けられ、このヘッドホルダはキャリッジに搭載され被記録媒体の搬送方向とは直交する方向に走査されるようになっている。
【０００３】
このようなインクジェットヘッドのヘッドチップの一例の分解概略を図８に、また、要部断面図を図９に示す。
【０００４】
図８及び図９に示すように、圧電セラミックプレート１６１には、複数の溝１６２が並設され、各溝１６２は、側壁１６３で分離されている。各溝１６２の長手方向一端部は圧電セラミックプレート１６１の一端面まで延設されており、他端部は、他端面までは延びておらず、深さが徐々に浅くなっている。また、各溝１６２内の両側壁１６３の開口側表面には、長手方向に亘って、駆動電圧印加用の電極１６５が形成されている。
【０００５】
このような圧電セラミックプレート１６１の溝１６２の開口側には、インク室プレート１６７が接着剤１６９を介して接合されている。インク室プレート１６７には、各溝１６２の浅くなった他端部と連通する凹部となる共通インク室１７１と、この共通インク室１７１の底部から溝１６２とは反対方向に貫通するインク供給口１７２とを有する。
【０００６】
また、圧電セラミックプレート１６１とインク室プレート１６７との接合体の溝１６２が開口している端面には、ノズルプレート１７５が接合されており、ノズルプレート１７５の各溝１６２に対向する位置にはノズル開口１７７が形成されている。
【０００７】
なお、ヘッドチップは、圧電セラミックプレート１６１及びインク室プレート１６７からなる接合体の外周に、ノズルプレート１７５を支持するノズル支持プレート（図示しない）を接合することによって組立てられている。
【０００８】
さらに、圧電セラミックプレート１６１のノズルプレート１７５とは反対側でインク室プレート１６７とは反対側の面には、配線基板１８０が固着されている。配線基板１８０には、各電極１６５とボンディングワイヤ１８１等やフレキシブル基板で接続された配線パターン１８２が形成され、この配線パターン１８２を介して電極１６５に駆動電圧を印加できるようになっている。
【０００９】
このようなヘッドチップを具備する従来のインクジェットヘッドは、図示しないが、例えば、インク室プレート１６７のインク供給口１７２にインクを供給する流路基板を接合した後に、接合体の圧電セラミックプレート１６１側にヘッドチップ及び配線基板１８０を保持するベースプレート等を接合することによって製造されている。
【００１０】
なお、このようなインクジェットヘッドでは、インク供給口１７２から各溝１６２内にインクを充填し、所定の溝１６２の両側の側壁１６３に電極１６５を介して所定の駆動電界を作用させると、側壁１６３が変形して所定の溝１６２内の容積が変化し、これにより、溝１６２内のインクがノズル開口１７７から吐出する。
【００１１】
例えば、図１０に示すように、溝１６２ａに対応するノズル開口１７７からインクを吐出する場合には、その溝１６２ａ内の電極１６５ａ，１６５ｂに正の駆動電圧を印加すると共にそれぞれに対向する電極１６５ｃ，１６５ｄを接地するようにする。これにより、側壁１６３ａ，１６３ｂには溝１６２ａに向かう方向の駆動電界が作用し、これが圧電セラミックプレート１６１の分極方向と直交すれば、圧電厚みすべり効果により側壁１６３ａ，１６３ｂが溝１６２ａ方向に変形し、溝１６２ａ内の容積が減少して圧力が増加し、ノズル開口１７７からインクが吐出する。
【００１２】
このようなヘッドチップは、圧電セラミックプレート側にベースプレートが接合され、インク室プレート側に共通インク室にインクを供給する流路基板が接合されることによりインクジェットヘッドが形成されている。
【００１３】
このようなインクジェットヘッドでは、ヘッドチップと他の部材とを、高硬度の接着剤を用いて接合すると、高硬度の接着剤によってヘッドチップの側壁の変形の妨げとなってしまい、吐出特性の低下や不安定化が生じてしまう。
【００１４】
また、ヘッドチップと他の部材とを、加熱硬化型の接着剤を用いて高温で硬化させ固着すると、圧電セラミックプレートと他の部材との線膨張係数が違うため、常温に戻した状態では、線膨張係数の違いによって生じた長さ変位によって圧電セラミックプレートが変形及び破壊されてしまう。
【００１５】
このため、ヘッドチップと他の部材との接合に、弾性接着剤を用いて、弾性接着剤が硬化するまで常温、例えば、２５±５℃で治具等により固定することで位置ずれが生じないように固着していた。
【００１６】
このようにヘッドチップと他の部材とを弾性接着剤を用いて常温で硬化させて固着することで、部材加工時の残留応力や、外気温度や発生熱による両部材間の膨張差及び収縮差等を弾性接着剤の弾性により緩衝させ、ヘッドチップの変形及び破壊を防止して、吐出特性及び吐出安定性を向上することができる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ヘッドチップと他の部材とを弾性接着剤を用いて常温で硬化させて接合すると、弾性接着剤の架橋が１００％完全に進行しなかったり、ガラス転位点が低いなどから、不安定な状態となってしまい、インクジェットヘッドを組み立てた後に外部雰囲気中のガス成分及び湿度と反応して弾性接着剤が膨潤あるいは収縮してヘッドチップの変形及び破壊が生じてしまうという問題がある。
【００１８】
このように弾性接着剤が膨潤あるいは収縮すると、特にヘッドチップの外周面のノズルプレート側に接合されるノズル支持プレートと圧電セラミックプレートとの接合領域の弾性接着剤によって、ノズルプレートのノズル開口近傍にこぶ状突起が生じたり、ノズルプレートのノズル開口近傍が凹状に変形したりしてしまう。このようなインクジェットヘッドでは、ノズルプレートのノズル開口近傍のインクやゴミ等を除去するためにゴム等の部材でワイプを行うことでクリーニング動作を行うが、大きな突起や凹みが生じてしまうと正常なクリーニングが実施できないという問題がある。
【００１９】
なお、ノズルプレートのノズル開口近傍をワイプ可能な突起及び凹み量は、通常、２５μｍ以下である。
【００２０】
また、インクジェットヘッドを構成する各部材を接合する弾性接着剤が膨潤あるいは収縮してしまうと、各部材の位置ずれが生じたり、応力集中が発生し、吐出特性及び吐出安定性が悪化してしまうという問題がある。
【００２１】
本発明は、このような事情に鑑み、ヘッドチップの変形及び破壊を確実に防止すると共に吐出特性及び吐出安定性を向上したインクジェットヘッドを提供することを課題とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、インクが充填される複数の溝が設けられて当該溝の側壁に電極が形成された圧電セラミックプレートと、当該圧電セラミックプレートに接合されて前記溝のそれぞれが連通する共通インク室が設けられたインク室プレートと、前記圧電セラミックプレート及び前記インク室プレートとからなる接合体の前記溝が開口する端面に接合されて前記溝内に充填された前記インクを吐出させるノズル開口が設けられたノズルプレートと、前記接合体の前記ノズルプレート側の外周に設けられたノズル支持プレートとを具備するインクジェットヘッドにおいて、前記接合体と前記ノズル支持プレートとが若干の弾性変形を許容する弾性接着剤で接合され、前記弾性接着剤で接合された接合領域から外部まで連通する当該ノズル支持プレートと当接する他の部材との隙間の少なくとも外部側が前記弾性接着剤よりも外部雰囲気中のガス成分及び湿度と低反応性を有する保護層により封止されていることを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２３】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記他の部材が、前記接合体の前記圧電セラミックプレート側に接合されて当該接合体を保持するベースプレートと、前記接合体の前記インク室プレート側に接合されて前記共通インク室にインクを供給する流路基板とからなることを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２４】
本発明の第３の態様は、第２の態様において、前記保護層が前記ノズル支持プレートと前記ベースプレートとの隙間及び前記ノズル支持プレートと前記流路基板との隙間の外周面の全面に亘って設けられていることを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２５】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記接合体と前記他の部材とも前記弾性接着剤を介して接合されていることを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２６】
本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様において、前記弾性接着剤が常温及び常湿で硬化されたものであることを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２７】
本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様において、前記保護層が常温及び常湿で硬化されたものであることを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２８】
本発明の第７の態様は、第５又は６の態様において、前記常温が、２５±５℃の温度であり、前記常湿が６０±１０％ＲＨの湿度であることを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００２９】
本発明の第８の態様は、第１〜７の何れかの態様において、前記弾性接着剤及び前記保護層が、硬化剤の配合量の異なる同一成分で構成されていることを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００３０】
本発明の第９の態様は、第１〜８の何れかの態様において、前記保護層が複数層で構成されていることを特徴とするインクジェットヘッドにある。
【００３１】
かかる本発明では、インクジェットヘッドと他の部材とを弾性接着剤を用いて接合し、弾性接着剤で接合された接合領域がノズル支持プレートの当接する他の部材との隙間の少なくとも外部側を弾性接着剤よりも外部雰囲気下のガス及び湿度と低反応性の保護層で封止するようにしたため、弾性接着剤が外部雰囲気中のガス及び湿度と反応するのを防止して弾性接着剤の膨潤あるいは収縮を防止することができる。これにより、接合体及び接合体に接合された他の部材の変形を防止することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００３３】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るインクジェットヘッドの斜視図であり、図２は、インクジェットヘッドの要部断面図及びノズルプレート側の平面図であり、図３は、ヘッドチップの分解斜視図及び斜視断面図である。
【００３４】
図示するように、本実施形態のインクジェットヘッド１０は、ヘッドチップ２０と、この一方面側に設けられる流路基板４０と、ヘッドチップ２０を駆動するための駆動回路等が搭載された配線基板５０とを有し、これらの各部材は、それぞれベースプレート６０に固定されている。
【００３５】
ヘッドチップ２０を構成する圧電セラミックプレート２１には、ノズル開口２９に連通する複数の溝２２が並設され、各溝２２は、側壁２３で隔離されている。各溝２２の長手方向の一端部は圧電セラミックプレート２１の一端面まで延設されており、他端部は、他端面まで延びておらず、深さが徐々に浅くなっている。また、各溝２２の幅方向両側の側壁２３には、溝２２の開口側に長手方向に亘って駆動電圧印加用の電極２４が形成されている。
【００３６】
なお、圧電セラミックプレート２１に形成される各溝２２は、例えば、円盤状のダイスカッターにより形成され、深さが徐々に浅くなった部分は、ダイスカッターの形状により形成されてしまう。また、各溝２２内に形成される電極２４は、例えば、公知の斜め方向からの蒸着により形成される。
【００３７】
このような溝２２の両側の側壁２３の開口側に設けられた電極２４には、フレキシブルプリントケーブル（ＦＰＣ）等の外部配線５１の一端が接合され、外部配線５１の他端側は、配線基板５０上の図示しない駆動回路に接合されることで、電極２４は駆動回路に電気的に接続されている。
【００３８】
このような圧電セラミックプレート２１の溝２２の開口側には、インク室プレート２５が接合されている。このインク室プレート２５には、各溝２２のそれぞれに共通なインク室となる共通インク室２６と、この共通インク室２６に連通して各溝２２内にインクを供給するインク供給口２６ａとが設けられている。
【００３９】
このような圧電セラミックプレート２１とインク室プレート２５とで接合体１００が構成されている。
【００４０】
なお、インク室プレート２５は、圧電セラミックプレート２１との接合後の熱膨張や収縮による変形を防止するため、圧電セラミックプレート２１と同等の線膨張係数の部材を用いるのが好ましい。本実施形態では、インク室プレート２５にセラミックプレートを用いた。
【００４１】
また、圧電セラミックプレート２１とインク室プレート２５との接合体１００の溝２２が開口している端面には、ノズルプレート２８が接合されており、ノズルプレート２８の各溝２２に対向する位置にはノズル開口２９が形成されている。
【００４２】
本実施形態では、ノズルプレート２８は、圧電セラミックプレート２１とインク室プレート２５との接合体の溝２２が開口している端面の面積よりも大きくなっている。このノズルプレート２８は、ポリイミドフィルムなどに、例えば、エキシマレーザ装置を用いてノズル開口２９を形成したものである。
【００４３】
また、図示しないが、ノズルプレート２８の被印刷物に対向する面には、インクの付着等を防止するための撥水性を有する撥水膜が設けられている。
【００４４】
ここで、ノズルプレート２８と接合体１００との接合に用いられる接着剤１０１は、本実施形態では、例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化型接着剤を挙げることができる。
【００４５】
本実施形態では、接着剤１０１としてショア硬度Ｄが８７度の３５３ＮＤ（エポキシテクノロジー社製）を用いた。
【００４６】
さらに、接合体１００の各溝２２が開口している端面側の外周面には、接合体１００が係合する係合孔３０が設けられたノズル支持プレート３１が接合されている。このノズル支持プレート３１の係合孔３０には、一方側の開口が漸大するテーパ部３０ａが設けられている。このようなノズル支持プレート３１を形成する部材としては、本実施形態では、アルミニウム（Ａｌ）を用いた。
【００４７】
また、ノズル支持プレート３１の一方面は、ノズルプレート２８の接合体１００の端面の外側面に嵌合接着される。このため、ノズル支持プレート３１は、ノズルプレート２８を支持している。
【００４８】
これにより、圧電セラミックプレート２１、インク室プレート２５、ノズルプレート２８及びノズル支持プレート３１からなるヘッドチップ２０が組立てられる。
【００４９】
なお、本実施形態では、ノズル支持プレート３１にテーパ部３０ａを設けることにより、詳しくは後述するが、テーパ部３０ａ内が若干の弾性変形を許容する弾性接着剤１０２で埋められて、接合体１００とノズル支持プレート３１及びノズル支持プレート３１とノズルプレート２８とが接合されている。
【００５０】
また、ノズル支持プレート３１に設けられた係合孔３０には、図２（ｂ）に示すように、その角部に接合体１００及びノズルプレート２８との接合時の余分な弾性接着剤１０２が充填されるように接合体１００の厚さ方向に幅が広くなった幅広部３０ｂが設けられている。
【００５１】
ここで、例えば、圧電セラミックプレート２１にチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いた場合には、ＰＺＴの線膨張係数は４〜９×１０−６／℃であるが、ノズル支持プレート３１は、線膨張係数が２４×１０×−６／℃のアルミニウム（Ａｌ）で形成されているため、線膨張係数の違いから熱による膨張や収縮によって圧電セラミックプレート２１及びインク室プレート２８からなる接合体１００が変形してしまう。例えば、６０〜７０℃の条件下では、接合体１００が撓み方向に３０〜７０μｍ程度変形してしまう。
【００５２】
このため、接合体１００とノズル支持プレート３１とを若干の弾性変形を許容する弾性接着剤１０２を用いて接合した。
【００５３】
この弾性接着剤１０２によれば、熱膨張及び収縮の違いを弾性接着剤１０２によって緩衝して、両者の熱による変形を防止することができる。
【００５４】
なお、弾性接着剤１０２としては、例えば、エポキシ系接着剤とポリアミドを主成分とする硬化剤とを配合した接着剤を挙げることができる。また、エポキシ系樹脂及びポリアミドを主成分とする硬化剤からなる弾性接着剤１０２は、常温及び常湿、例えば、２５±５℃の温度で６０±１０％ＲＨの湿度の雰囲気下で硬化させることにより、弾性力を与えることができる。
【００５５】
このような弾性接着剤１０２を用いて接合体１００とノズル支持プレート３１とを接合することにより、圧電セラミックプレート２１の変形が原因で、例えば、圧電セラミックプレート２１の割れや、ノズル開口２９と溝２２との位置のずれ等の不具合が発生することを確実に防止することができる。
【００５６】
また、このようなヘッドチップ２０のインク室プレート２５の一方面には、図２に示すような流路基板４０が接合され、共通インク室２６の一方面は、この流路基板４０によって封止されている。
【００５７】
具体的には、この流路基板４０は、例えば、Ｏリング等を介してインク室プレート２５の一方面に当接され、図示しないねじ部材等によってベースプレート６０に固定されている。
【００５８】
このような流路基板４０を形成する部材としては、圧電セラミックプレート２１の線膨張係数に近似した材料であることが好ましい。これは、接合体１００及びインク室プレート２５の変形を抑えるためであり、本実施形態では、流路基板４０を形成する部材としてポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）を用いた。
【００５９】
この流路形成基板４０も、接合体１００のインク室プレート２５と上述した弾性接着剤１０２を介して接合することで、接合体１００の変形をより確実に防止することができる。
【００６０】
一方、圧電セラミックプレート２１のインク室プレート２５が接合された側とは反対側の面には、ヘッドチップ２０を保持するベースプレート６０が接合されている。
【００６１】
このベースプレート６０の圧電セラミックプレート２１が接合される面には、上述した配線基板５０の圧電セラミックプレート２１に接合された側とは反対側の端部が接合されている。
【００６２】
なお、ベースプレート６０を形成する部材としては、本実施形態では、アルミニウム（Ａｌ）を用いた。
【００６３】
また、このようなベースプレート６０は、ノズル支持プレート３１と同様にアルミニウムで形成されているため、ベースプレート６０と接合体１００の圧電セラミックプレート２１とは上述した弾性接着剤１０２を介して接合されている。
【００６４】
これにより、熱による膨張及び収縮量を弾性接着剤１０２で緩衝して接合体１００の変形を確実に防止することができる。
【００６５】
また、流路基板４０の上面には、ステンレス管等で形成されたインク連通管９０が接続される連結部４１が形成されている。この連結部４１に一端が接続されたインク連通管９０の他端側には、インクカートリッジ等のインクタンクにインク供給管９１を介して接続されて所定量のインクを一時的に貯留する負圧調整部８０が設けられている。
【００６６】
この負圧調整部８０は、ヘッドチップ２０の共通インク室２６及び溝２２内のインクの圧力調整を行うものである。詳しくは、インクジェットヘッド１０が主走査方向に移動した際に、ヘッドチップ２０内の圧力が変化し、ノズル開口２９にインクの表面張力によって形成されたメニスカスが破壊されてしまう虞があり、このヘッドチップ２０内の圧力変化を負圧調整部８０によって調整することで、安定したメニスカスを保持してインクを吐出できるようにするものである。また、負圧調整部８０は、その内部に所定量のインクを貯留することで、インク供給管９１内の気泡がヘッドチップ２０に混入するのを防止する気泡貯留にも寄与している。
【００６７】
このように構成されるインクジェットヘッド１０の接合体１００とノズル支持プレート３１とを接合する弾性接着剤１０２が設けられた接合領域から外部まで連通するノズル支持プレート３１と当接する他の部材との隙間の少なくとも外周面が弾性接着剤１０２よりも外部雰囲気中のガス成分及び湿度と低反応性を有する保護層１０３によって封止されている。
【００６８】
本実施形態では、ノズル支持プレート３１と当接する他の部材が、流路基板４０とベースプレート６０とであるため、ノズル支持プレート３１と流路基板４０との隙間の外周面及びノズル支持プレート３１とベースプレート６０との隙間の外周面の全面に亘って保護層１０３が設けられている。
【００６９】
この保護層１０３は、弾性接着剤１０２よりも外部雰囲気中のガス成分及び湿度と低反応性を有する材料であれば特に限定されず、例えば、高硬度で且つ低吸水率のエポキシ系接着剤等を挙げることができる。
【００７０】
このように、ノズル支持プレート３１に当接する他の部材である流路基板４０及びベースプレート６０との隙間の外周面を弾性接着剤１０２よりも外部雰囲気中のガス成分及び湿度と低反応性を有する保護層１０３で封止するようにしたため、弾性接着剤１０２を常温で硬化させることで架橋が１００％完全に進行しなかったり、ガラス転位点が低いなどの不安定な状態となっても、保護層１０３によって外部雰囲気から封止されるため、弾性接着剤１０２が外部雰囲気中のガス成分及び湿度と反応することがなく、弾性接着剤１０２の膨潤あるいは収縮などによる接合体１００の変形及び破壊や位置ずれ等を確実に防止することができる。
【００７１】
また、接合体１００とノズル支持プレート３１との接合に若干の弾性変形を許容する弾性接着剤１０２を用いることにより、接合体１００と接合体１００に接合される他の部材との線膨張係数が違っても、接合体１００の変形を弾性接着剤１０２で緩衝することができ、変形を防止すると共に位置ずれ等を防止して吐出特性及び吐出安定性が悪化するのを防止することができる。
【００７２】
（実施例１）
上述した実施形態１のインクジェットヘッド１０に弾性接着剤１０２として、ＥＣＣＯＢＯＮＤ４５ＬＶ（エマーソンアンドカミング社製）からなるエポキシ系樹脂と、主成分がポリアミドのＣＡＴＡＬＹＳＴ１５ＬＶ（エマーソンアンドカミング社製）からなる硬化剤とを重量比が１対１となるように配合したものを用いた。
【００７３】
また、保護層１０３としては、ＥＣＣＯＢＯＮＤ４５ＬＶからなるエポキシ系樹脂と、ＣＡＴＡＬＹＳＴ１５ＬＶからなる硬化剤とを重量比が２対１となるように配合したものを用いた。
【００７４】
このような弾性接着剤１０２及び保護層１０３の特性を下記表１に示す。
【００７５】
【表１】
0003950009.tif 000002
ここで、インクジェットヘッド１０の製造方法としては、まず、上述したように３５３ＮＤからなる接着剤１０１を用いて接合体１００とノズルプレート２８とを加熱硬化させて接合する。
【００７６】
次いで、常温及び常湿の環境下、本実施形態では、２５±５℃の温度で６０±１０％ＲＨの湿度の雰囲気下で、接合体１００とノズル支持プレート３１とを弾性接着剤１０２を用いて１５〜１６時間乾燥させて接合する。
【００７７】
次いで、同様の常温及び常湿の環境下で、接合体１００と流路基板４０及びベースプレート６０とを弾性接着剤１０２を用いて１５〜１６時間乾燥させて接合する。
【００７８】
その後、同様の常温及び常湿の環境下で、ノズル支持プレート３１とノズル支持プレート３１に当接する他の部材である流路基板４０とベースプレート６０との隙間の外周面に保護層１０３を塗布し、１５〜１６時間乾燥させて保護層１０３を形成することにより、実施例１のインクジェットヘッド１０を形成した。
【００７９】
（比較例１）
比較のため、保護層１０３を設けずに、実施例１と同様の弾性接着剤１０２を用いて接合したものを比較例１のインクジェットヘッドとした。
【００８０】
なお、比較例１のインクジェットヘッドも、上述した実施例１と同様の条件で形成した。
【００８１】
（比較例２）
比較のため、実施形態１と同様の弾性接着剤１０２を用いて接合したインクジェットヘッドに、保護層が形成される領域に弾性接着剤１０２からなる封止層を設け、この封止層によってノズル支持プレート３１と流路基板４０及びベースプレート６０とが当接する隙間の外周面を封止したものを比較例２のインクジェットヘッドとした。
【００８２】
なお、比較例２のインクジェットヘッドも、上述した実施例１と同様の条件で形成し、封止層も、上述した実施例１の保護層１０３と同様の条件で形成した。
【００８３】
（試験例１）
上述した実施例１、比較例１及び２のインクジェットヘッドを３５℃の温度で９５％の湿度の雰囲気下で放置し、８０〜１００倍の加速係数、本試験例では、９０倍となるような加速係数で一方の幅広部３０ｂの弾性接着剤１０２の膨潤量と、この幅広部３０ｂに対向するノズルプレート２８の変形量とを測定した。
【００８４】
この結果を図４及び図５に示す。なお、図４は、実施例１、比較例１及び２のインクジェットヘッドの試験投入時間と弾性接着剤の膨潤量を示すグラフであり、図５は、実施例１、比較例１及び２のインクジェットヘッドの試験投入時間とノズルプレートの一方の幅広部に対向する領域の変形量を示すグラフである。
【００８５】
ここで、上述したインクジェットヘッド１０では、ノズル支持プレート３１に幅広部３０ｂが設けられているため、テーパ部３０ａに比べて幅広部３０ｂに弾性接着剤１０２が多く充填されている。
【００８６】
このため、弾性接着剤１０２の膨潤あるいは収縮によるノズルプレート２８の変形は、テーパ部３０ａに比べて幅広部３０ｂの方が大きくなるため、本試験例では、一方の幅広部３０ｂ内の弾性接着剤１０２の膨潤量あるいは収縮量、及びこの幅広部３０ｂに対向するノズルプレート２８の変形量のみを測定結果として例示した。
【００８７】
図４に示すように、低反応性の高硬度の保護層１０３を用いた実施例１のインクジェットヘッド１０では、比較例１及び比較例２のインクジェットヘッドに比べて外部雰囲気中の湿度を吸収せず、膨潤量が小さいことが分かる。
【００８８】
また、図５に示すように、実施例１のインクジェットヘッド１０では、約３２０時間、すなわち、本試験例では、加速度が９０倍のため、常温及び常湿下（２２〜２３℃、６０％）では、約１２００日（約４０ヶ月）経過しても、弾性接着剤１０２は最大で１７μｍ膨潤するに留まり、インクジェットヘッド１０を問題なく使用することができる。
【００８９】
一方、図５に示すように、比較例１のインクジェットヘッドでは、試験投入時間が１２０時間、すなわち、常温及び常湿下では、約４５０日（約１５ヶ月）経過する前に接合体からノズルプレートが剥がれてしまった。
【００９０】
また、図５に示すように、比較例２のインクジェットヘッドでは、約２４０時間、すなわち、常温及び常湿下では、約９００日（約３０ヶ月）経過すると、弾性接着剤１０２が最大で約４９μｍ膨潤してしまい、ノズルプレートの弾性接着剤１０２に対向する領域を大きく突出させてしまった。
【００９１】
このようにノズルプレートのノズル開口近傍の領域を大きく突出させると、ノズルプレートのノズル開口近傍をワイプなどによってクリーニングする際に、ノズル開口近傍をワイプできず、インクやゴミなどを除去することができなくなってしまう。
【００９２】
また、弾性接着剤が膨張及び収縮により大きく変形すると、接合体及び接合体に接続された他の部材などの各部材の位置がずれてしまい、吐出特性及び吐出安定性が悪化してしまう。
【００９３】
このような試験例１の結果から、実施例１のように接合体１００とノズル支持プレート３１とを若干の弾性変形を許容する弾性接着剤１０２を用いて接合し、弾性接着剤１０２による接合領域から外部に連通する隙間の少なくとも外部側に弾性接着剤１０２よりも外部雰囲気中のガス成分及び湿度と低反応性を有する保護層１０３で封止することにより、弾性接着剤１０２の外部雰囲気中のガス成分及び湿度との反応を防止して弾性接着剤１０２の膨潤あるいは収縮を防止することができる。
【００９４】
これにより、接合体１００及び接合体１００に接合された他の部材の変形を防止すると共に各部材の位置ずれを防止して吐出特性及び吐出安定性の悪化を防止することができる。
【００９５】
なお、接合体１００とノズル支持プレート３１とを上述した実施例１の保護層１０３と同様の外部雰囲気中のガス成分及び湿度と低反応性の接着剤を用いて接合すると、接着剤の湿度による膨潤あるいは収縮は抑えられるものの、接合体１００とノズル支持プレート３１との線膨張係数が違うため、熱による両部材間の膨張差あるいは収縮差を接着剤で緩衝することができず、接合体１００及び接合体１００に接合された他の部材が変形及び破壊されてしまう。
【００９６】
このため、接合体１００に接合される他の部材で線膨張係数が違うものを接合する際には、上述した弾性変形を許容する弾性接着剤１０２を用いる必要がある。
【００９７】
（他の実施形態）
以上、実施形態１について説明したが、本発明のインクジェットヘッドの構成は上述したものに限定されるものではない。
【００９８】
例えば、上述した実施形態１では、保護層１０３を一層設けるようにしたが、これに限定されず、例えば、複数層の保護層としてもよい。
【００９９】
このように複数層の保護層とすることで、弾性接着剤１０２の外部雰囲気中のガス成分及び湿度との反応を確実に防止して、より信頼性の高いインクジェットヘッドとすることができる。
【０１００】
また、上述した実施例１では、エポキシ系樹脂とポリアミドを主成分とする硬化剤との配合比を変えることにより弾性接着剤１０２と保護層１０３とを形成したが、これに限定されず、例えば、弾性接着剤と保護層とを異なる成分で形成するようにしてもよい。
【０１０１】
さらに、上述した実施形態１では、圧電セラミックプレート２１の材料としてＰＺＴを例示したが、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛ランタン（ＰＬＺＴ）を用いてもよく、特に限定されるものではない。このような圧電セラミックプレート２１の材料の違いによって、所望の弾性変形量の弾性接着剤を適宜選択すればよい。
【０１０２】
また、上述した実施形態１では、ノズル支持プレート３１及びベースプレート６０をアルミニウムで形成し、流路基板４０をＰＰＳで形成したが、これに限定されず、ノズル支持プレート３１、ベースプレート６０及び流路基板４０を圧電セラミックプレート２１の線膨張係数と略同等の部材、例えば、ＰＰＳ、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、アルミナ、ＰＺＴ、ＰＬＺＴ等を用いて形成するようにしてもよい。
【０１０３】
さらに、上述した実施形態１では、インク室プレート２５をセラミックプレート２１で形成したが、これに限定されず、インク室プレート２５を、例えば、圧電セラミックプレート２１の線膨張係数と略同等の部材であるアルミナで形成してもよい。
【０１０４】
このように接合体１００に接合される他の部材に圧電セラミックプレート２１と線膨張係数の略同等の部材を用いたとしても、弾性接着剤１０２を介して接合することにより、圧電セラミックプレート２１の変形及び破壊を確実に防止することができる。
【０１０５】
また、上述した実施形態１では、保護層１０３をノズル支持プレート３１と当接する他の部材である流路基板４０及びベースプレート６０との隙間の外周面に亘って設けるようにしたが、保護層１０３によって弾性接着剤１０２を外部雰囲気から封止することができれば、これに限定されず、例えば、隙間の全領域に保護層を設けるようにしてもよい。このような場合、ノズル支持プレート３１と、これに当接する他の部材との線膨張係数が略同等でないと、ノズル支持プレート３１及び他の部材が熱膨張及び収縮する虞がある。
【０１０６】
さらに、上述したインクジェットヘッド１０は、インクジェット式記録装置に設置されて被記録媒体に印刷を行うことができる。
【０１０７】
ここでインクジェット式記録装置について説明する。なお、図６は、インクジェットヘッドを搭載したキャリッジの斜視図であり、図７は、インクジェット式記録装置の概略斜視図である。
【０１０８】
図示するように、色毎に設けられた複数のインクジェットヘッド１０と、このインクジェットヘッド１０が主走査方向に複数並設されて搭載されたキャリッジ９２と、フレキシブルチューブからなるインク供給管９１を介してインクを供給するインクカートリッジ９３とを具備し、キャリッジ９２は、一対のガイドレール１５２ａ、１５２ｂ上に軸方向に移動自在に搭載されている。また、ガイドレール１５２ａ、１５２ｂの一端側には駆動モータ１５３が設けられており、この駆動モータ１５３による駆動力が、当該駆動モータ１５３に連結されたプーリ１５４ａと、ガイドレール１５２ａ、１５２ｂの他端側に設けられたプーリ１５４ｂとの間に掛け渡されたタイミングベルト１５５に沿って移動されるようになっている。
【０１０９】
また、キャリッジ９２の搬送方向と直交する方向の両端部側には、ガイドレール１５２ａ、１５２ｂに沿ってそれぞれ一対の搬送ローラ１５６、１５７が設けられている。これらの搬送ローラ１５６、１５７は、キャリッジ９２の下方に当該キャリッジ９２の搬送方向とは直交する方向に被記録媒体Ｓを搬送するものである。
【０１１０】
そして、これら搬送ローラ１５６、１５７によって被記録媒体Ｓを送りつつキャリッジ９２をその送り方向とは直交方向に走査することにより、インクジェットヘッド１０によって被記録媒体Ｓ上に文字及び画像等が記録される。
【０１１１】
このキャリッジ９２の移動によりインクジェットヘッド１０のヘッドチップ２０内のインクの圧力が変動するが、インクジェットヘッド１０に負圧調整部８０を設けることによって圧力調整を容易に行うことができ、良好なインクの吐出を実行することができる。
【０１１２】
なお、本実施形態のインクジェットヘッド１０は、単色のインクを吐出するものであり、本実施形態では、黒色（Ｂ）、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の４色に対応して４つ並設されてキャリッジ９２に搭載されている。
【０１１３】
また、インクカートリッジ９３は、各インクジェットヘッド１０に対応して各色毎に４つ設けられている。このようなインクカートリッジ９３は、キャリッジ９２の主走査方向の移動や、被記録媒体Ｓの移動の邪魔にならない位置で、且つインクジェットヘッド１０内に負圧を与えるように、インクジェットヘッド１０のノズル開口よりも所定量低い位置に設けられている。
【０１１４】
このようなインクジェット式記録装置によって、被記録媒体Ｓを副走査方向に移動すると共にインクジェットヘッド１０を主走査方向に移動することにより、被記録媒体Ｓの全面に印刷を行うことができる。
【０１１５】
なお、本実施形態では、４色型のインクジェットヘッドを搭載したインクジェット式記録装置を例示して説明したが、これに限定されず、５〜８色型のインクジェットヘッドを搭載したインクジェット式記録装置であってもよい。
【０１１６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のインクジェットヘッドでは、接合体とノズル支持プレートとを弾性接着剤を用いて接合することで、接合体とノズル支持プレートとの熱による膨張及び収縮を弾性接着剤で緩衝して接合体の変形を防止することができる。また、弾性接着剤で接合された接合領域の外部に連通する隙間を弾性接着剤よりも外部雰囲気中のガス成分及び湿度と低反応性を有する保護層で封止するようにしたため、弾性接着剤が外部雰囲気中のガス成分及び湿度と反応するのを防止して弾性接着剤の膨潤あるいは収縮を防止することができる。これにより、インクジェットヘッドを構成する各部材の変形及び位置ずれを防止して吐出特性及び吐出安定性の悪化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１に係るインクジェットヘッドの要部断面図及びノズルプレート側の平面図である。
【図３】本発明の実施形態１に係るヘッドチップの分解斜視図及び斜視断面図である。
【図４】本発明の試験例１に係る実施例１、比較例１及び２のインクジェットヘッドの試験投入時間と弾性接着剤の膨潤量を示すグラフである。
【図５】本発明の試験例１に係る実施例１、比較例１及び２のインクジェットヘッドの試験投入時間とノズルプレートの一方の幅広部に対向する領域の変形量を示すグラフである。
【図６】本発明の一実施形態に係るキャリッジの斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るインクジェット式記録装置の概略斜視図である。
【図８】従来技術に係るヘッドチップの概要を示す斜視図である。
【図９】従来技術に係るヘッドチップの概要を示す断面図である。
【図１０】従来技術に係るヘッドチップの概要を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  インクジェットヘッド
２０  ヘッドチップ
２１  圧電セラミックプレート
２２  溝
２３  側壁
２４  電極
２５  インク室プレート
２６  共通インク室
２８  ノズルプレート
２９  ノズル開口
３１  ノズル支持プレート
４０  流路基板
５０  配線基板
６０  ベースプレート
８０  負圧調整部
９０  インク連通管
９１  インク供給管
９２  キャリッジ
９３  インクカートリッジ
１００  接合体
１０１  接着剤
１０２  弾性接着剤
１０３  保護層
【図１】
0003950009.tif 000003
【図２】
0003950009.tif 000004
【図３】
0003950009.tif 000005
【図４】
0003950009.tif 000006
【図５】
0003950009.tif 000007
【図６】
0003950009.tif 000008
【図７】
0003950009.tif 000009
【図８】
0003950009.tif 000010
【図９】
0003950009.tif 000011
【図１０】
0003950009.tif 000012