JP2002210985A

JP2002210985A - インクジェットヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法

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Publication number: JP2002210985A
Application number: JP2001006864A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Ito; 健伊藤; Hiroyuki Nomori; 弘之野守; Yasuo Nishi; 泰男西
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2001-01-15
Filing date: 2001-01-15
Publication date: 2002-07-31
Anticipated expiration: 2021-01-15
Also published as: JP5022540B2

Abstract

(57)【要約】【課題】作業性がよく、接着後の性能に優れた接着剤を
用いたインクジェットヘッド及びその製造方法を提供す
る。【解決手段】２つの部材を接合する接着剤に、エポキシ
樹脂と、ジシアンジアミドおよび／またはジシアンジア
ミドの誘導体と、脂肪族アミンエポキシアダクトとを含
有する接着剤を用いたので、未使用時の保存性に優れた
１液性で、接着しようとする部材への濡れ性が良く、低
温で安定なＢステージ状態を作ることができ、低い温度
で硬化させることが出来る。又、接着強度が大きく、か
つそのバラツキが小さく、接着剤のはみ出しや流れ出し
がなく、高い位置精度のインクジェットヘッドを効率よ
く提供することが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】小液滴のインクを飛翔させ、対象物に付
着させるインクジェット技術は、紙、フィルム、布に文
字や画像をプリントするプリンタ、ＦＡＸ、コピー機な
ど広い分野に応用されている。

【０００３】インクを小液滴にして飛翔させるインクジ
ェットヘッドの製造にはしばしば接着剤が用いられる。
インクジェットに使用される接着剤に必要とされる性能
には以下のようなものがある。

【０００４】製造上の性能として未硬化時の保存安定性
が高いこと、硬化温度が低いこと、塗設時の粘度が一定
の範囲にあること、塗設方法への適性があることなどが
挙げられる。

【０００５】接着作業前または作業中に意図しない硬化
が進行して接着後の性能を低下させないために未硬化時
の保存安定性が高いことが必要である。主剤と硬化剤を
接着前に混合する２液性の接着剤は保存安定性にすぐれ
るが、硬化を均一に進ませるための２液の均一な混合が
必要で、作業性に劣り、また作業中に硬化が進み、接着
剤の物性値が経時で変化するために塗設条件が変化して
しまう。常温で硬化が進行しない潜在形の硬化剤を使用
した１液性の接着剤が好ましいが、常温での硬化を完全
に阻止することが難しく、通常は低温で保存する必要が
ある。

【０００６】インクジェットヘッドの接着は１０μｍ以
下のきわめて高い寸法精度が要求されるが、接着時の硬
化温度が高いと接着される部材間の熱膨張率の違いで、
位置精度を保つことが困難となる。

【０００７】また圧電素子は通常１００〜１５０℃以上
に温度をあげると分極が消失して圧電効果が見られなく
なったり、効率が低下したりする。このために硬化温度
は低いほどよい。しかし、単に低い温度で硬化させる
と、架橋密度が上がらず、硬化後の接着強度、弾性率、
耐インク性が低下する。

【０００８】インクジェットヘッドは１００μｍ以下の
ノズルやインク流路から成り立っており、接着面以外へ
の接着剤のはみ出しは数μｍ以下にする必要がある。こ
のため、接着剤の塗設は転写、スクリーン印刷、フレキ
ソ印刷などで行われ、特にスクリーン印刷、フレキソ印
刷が好ましいが、このような印刷適性が要求させる。特
に粘度は高すぎると塗設できないし、低すぎるとはみ出
し、流れ出しが生じるので、一定の範囲にあることが必
要である。

【０００９】はみ出し、流れ出し防止や位置精度に効果
がある方法として接着剤を接着させる少なくとも一方の
部材に塗設した後に、Ｂステージ化させて接着すること
が好ましい。Ｂステージとは硬化（重合反応）がある程
度進行したところで一旦重合反応の進行を停止させ、常
温ではほとんど硬化が進まなくなる安定な状態となるこ
とをいう。

【００１０】硬化後の性能として、接着強度が高いこ
と、耐インク性があること、弾性率が高いことなどが挙
げられる。接着部分がヘッドの他の部分の耐久時間以内
にはがれてしまわないだけの接着強度とその耐久性が必
要である。特にインクに触れる部分は、インクに触れる
部分がインクで膨潤すると接着強度が低下したり、イン
ク漏れを起こしたりするために、インクで膨潤しない耐
インク性が必要である。接着後の弾性率は、圧力発生部
材の接着では、弾性率が低いと圧力が逃げて効率が低下
するために、特に高いことが要求される。

【００１１】接着剤として、通常は溶剤を含まない、エ
ポキシ系接着剤、シリコ−ン系接着剤などが使用され
る。シリコ−ン系接着剤は接着力が小さいためにヘッド
の主要機能部分にはエポキシ系接着剤が多く使われる。

【００１２】

【問題を解決しようとする課題】これまでに知られてい
る接着剤ではインクジェットに用いられる接着剤として
必要な性能を充分に満たすものはなかった。たとえばエ
ポキシ系接着剤であるエポキシテクノロジー社製のエポ
テック３５３ＮＤは主剤と硬化剤を混合して使用する２
液性の接着剤のために、均一に混合するための作業が難
しく、バラツキのない製造をすることが難しかった。ま
たＢステージが安定でないために１段階加熱による接着
を行わなくてはならないので、接着剤のはみ出しや流れ
出し、熱膨張による接着位置精度の低下などの問題があ
った。同様にエポキシ系接着剤である田岡化学社製のテ
クノダインＡＨ３０４１Ｗは濡れ性が悪く、接着する部
材の材質によっては接着しなかったり、部材の前処理が
必要だったりする問題があった。また同様にエポキシ系
接着剤である日立化成社製ハイボン３０００、セメダイ
ン社製セメダイン１５００、ＥＰ−００７、アルファ技
研社製Ｒ−２００７、Ｈ−１００４などは水などの溶媒
で膨潤し、接着強度が低下したり、インクの漏れをおこ
したりするために使用できなかった。

【００１３】そこで、作業性を犠牲にしたり、接着する
場所によって使用する接着剤を使い分けたり、二つの部
材の接着に２種類の接着剤を積層して使ったり、接着剤
の上にインクから接着剤を保護する保護膜をつけたりす
るなどの方法が取られていた。しかしいずれも接着工程
の工数の増加、コストの上昇、製品のバラツキの増大な
どの問題があった。本発明は、作業性がよく、接着後の
性能に優れた接着剤を用いた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を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のインクジェットヘッド及びその製造方法は、
以下のように構成した。

【００１５】請求項１に記載の発明は、少なくとも２つ
の部材を接着剤で接合したインクジェットヘッドにおい
て、接合部分の接着剤の少なくとも一部に、エポキシ樹
脂と、ジシアンジアミドおよび／またはジシアンジアミ
ドの誘導体と、脂肪族アミンエポキシアダクトとを含有
する接着剤を用いたことを特徴とするインクジェットヘ
ッドである。

【００１６】請求項１に記載の発明によると、未使用時
の保存性に優れた１液性で、接着しようとする部材への
濡れ性が良く、低温で安定なＢステージ状態を作ること
ができ、低い温度で硬化させることのできる接着剤を使
用して製造するために、接着強度が大きく、かつそのバ
ラツキが小さく、接着剤のはみ出しや流れ出しがなく、
高い位置精度のインクジェットヘッドを提供することが
できる。

【００１７】請求項２に記載の発明は、前記ジシアンジ
アミドおよび／またはジシアンジアミドの誘導体が、下
記条件を満たすことを特徴とする請求項１に記載のイン
クジェットヘッドである。０．１≦〔ジシアンジアミドおよび／またはジシアンジ
アミドの誘導体の特定水素の原子数〕／エポキシ樹脂の
エポキシ基の数≦１．０

【００１８】請求項２に記載の発明によると、接着後の
硬度を高くすることができるので吐出圧力の損失が小さ
く、硬化後のインクによる膨潤を小さくすることができ
るのでさまざまな種類のインクを吐出することができる
インクジェットヘッドを提供することができる。

【００１９】請求項３に記載の発明は、前記ジシアンジ
アミドおよび／またはジシアンジアミドの誘導体が、下
記条件を満たすことを特徴とする請求項１に記載のイン
クジェットヘッドである。０．６≦〔ジシアンジアミドおよび／またはジシアンジ
アミドの誘導体の特定水素の原子数〕／エポキシ樹脂の
エポキシ基の数≦０．９

【００２０】請求項３に記載の発明によると、さらに吐
出のための圧力の損失が小さく、耐インク性が高いイン
クジェットヘッドを提供することができる。

【００２１】請求項４に記載の発明は、前記接着剤が、
硬化後にインクに浸漬したときの重量変化率が４％以下
であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載
のインクジェトヘッドである。

【００２２】請求項４に記載の発明によると、接着剤が
インクにより膨潤して接着強度が低下したり、インク漏
れを起こしたりすることがないインクジェットヘッドを
提供することができる。

【００２３】請求項５に記載の発明は、インクジェット
ヘッドを構成する少なくとも２つの部材を接着剤で接合
するインクジェットヘッドの製造方法において、２つの
部材を接合するために少なくとも一方の部材に、エポキ
シ樹脂と、ジシアンジアミドおよび／またはジシアンジ
アミドの誘導体と、脂肪族アミンエポキシアダクトとを
含有する接着剤を塗設する工程と、前記塗設した接着剤
を加熱してＢステージ化させる工程と、前記２つの部材
を加圧しつつ前記接着剤を加熱し硬化させて前記２つの
部材を接合する工程とを有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である。

【００２４】請求項５に記載の発明によると、硬化後の
特性に優れたエポキシ樹脂接着剤を用いて、接着剤のは
み出しや流れ出しがなく、高い位置精度のインクジェッ
トヘッドを効率よく製造する方法を提供することができ
る。

【００２５】請求項６に記載の発明は、前記ジシアンジ
アミドおよび／またはジシアンジアミドの誘導体が、下
記条件を満たすことを特徴とする請求項５に記載のイン
クジェットヘッドの製造方法である。０．１≦〔ジシアンジアミドおよび／またはジシアンジ
アミドの誘導体の特定水素の原子数〕／エポキシ樹脂の
エポキシ基の数≦１．０

【００２６】請求項６に記載の発明によると、吐出のた
めの圧力の損失が小さく、耐インク性が高いインクジェ
ットヘッドの製造方法を提供することができる。

【００２７】請求項７に記載の発明は、前記ジシアンジ
アミドおよび／またはジシアンジアミドの誘導体が、下
記条件を満たすことを特徴とする請求項５に記載のイン
クジェットヘッドの製造方法である。０．６≦〔ジシアンジアミドおよび／またはジシアンジ
アミドの誘導体の特定水素の原子数〕／エポキシ樹脂の
エポキシ基の数≦０．９

【００２８】請求項７に記載の発明によると、さらに吐
出のための圧力の損失が小さく、耐インク性が高いイン
クジェットヘッドの製造方法を提供することができる。

【００２９】請求項８に記載の発明は、前記接着剤の硬
化温度が１２０℃以下であることを特徴とする請求項５
〜７に記載のインクジェットヘッドの製造方法である。

【００３０】請求項８に記載の発明によると、熱膨張に
よる接着位置精度の低下やインクの吐出エネルギーを発
生させる圧電素子の劣化をおこさないインクジェットヘ
ッドの製造方法を提供することができる。

【００３１】請求項９に記載の発明は、前記接着剤を１
００℃以下の温度でＢステージ化することを特徴とする
請求項５〜７に記載のインクジェットヘッドの製造方法
である。

【００３２】請求項９に記載の発明によると、Ｂステー
ジが安定で、熱膨張による接着位置精度の低下やインク
の吐出エネルギーを発生させる圧電素子の劣化をおこさ
ないインクジェットヘッドの製造方法を提供することが
できる。

【００３３】請求項１０に記載の発明は、前記接着剤の
初期粘度が２５℃において３ラ１０³〜２ラ１０⁵センチポ
イズであることを特徴とする請求項５〜９のいずれかに
記載のインクジェットヘッドの製造方法である。

【００３４】請求項１０に記載の発明によると、接着剤
の塗設の容易なインクジェットヘッドの製造方法を提供
することができる。

【００３５】請求項１１に記載の発明は、前記接着剤の
塗設をスクリーン印刷もしくはフレキソ印刷で行うこと
を特徴とする請求項５〜１０のいずれかに記載のインク
ジェットヘッドの製造方法である。

【００３６】請求項１１に記載の発明によると、接着剤
の厚みのバラツキがなく、製造効率の高いインクジェッ
トヘッドの製造方法を提供することができる。

【００３７】本発明の接着剤は、好ましくは、圧電素子
を用いたインクジェットヘッドや発熱体を用いたサーマ
ルタイプのインクジェットヘッド等のインクジェットヘ
ッドを構成する部材の少なくとも２つの部材を接合する
のに適用可能な接着剤である。本発明の接着剤に含まれ
る代表的なエポキシ樹脂は、例えば、下記構造式（１）
に示されるようなビスフェノール型エポキシ樹脂、下記
構造式（２）に示されるようなフェノールノボラック型
エポキシ樹脂、または下記構造式（３）に示されるよう
なクレゾールノボラック型エポキシ樹脂である（ただし
ｎ＝０〜１０）。

【００３８】

【化１】

【化２】

【化３】

【００３９】構造式（１）のエポキシ樹脂の骨格部分
は、その構造式（１）に示したビスフェノールＡ（１−
１）のほか、テトラブロムビスフェノールＡ（１−
２）、ビスフェノールＦ（１−３）、ビスフェノールＡ
Ｄ（１−４）、ビスフェノールＺ（１−５）、（１−
６）、（１−７）、（１−８）、（１−９）など、従来
のエポキシ樹脂接着剤の主剤として知られている構造で
もよい。

【００４０】

【化４】

【化５】

【化６】

【化７】

【化８】

【化９】

【化１０】

【化１１】

【化１２】

【００４１】本発明の接着剤に含まれるエポキシ樹脂と
しては、上記に例示した代表的なエポキシ樹脂以外に、
例えば、下記構造式（４）〜（１６）に示されるような
エポキシ樹脂であってもよい。下記構造式では、ｎ＝０
での単純表現で示したが、ｎが正の整数である重合され
たエポキシ樹脂であってもよい。

【００４２】

【化１３】

【化１４】

【化１５】

【化１６】

【化１７】

【化１８】

【化１９】

【化２０】

【化２１】

【化２２】

【化２３】

【化２４】

【化２５】尚、ｌ、ｍは０を含む正の整数である。

【００４３】本発明の接着剤に含まれるジシアンジアミ
ドおよび／またはジシアンジアミドの誘導体は、硬化剤
として機能し、例えば、ジシアンジアミド（Ｈ₂Ｎ−Ｃ
（ＮＨ）−ＮＨ−ＣＮ）、および／またはその誘導体
（代表的なものにｏ−トリルビグアニド、α−２，５−
ジメチルビグアニド、α，ω−ジフェニルビグアニド、
５−ヒドロキシナフチル−１−ビグアニド、α，α’−
ビスグラニルグアニジノジフェニルエーテル、フェニル
ビグアニド、ｐ−クロルフェニルビグアニド、α−バン
ジルビグアニド、α，α’−ヘキサメチレン［ω−（ｐ
−クロルフェニル）］ビグアニド、ｏ−トリルビグアニ
ド亜鉛塩、ジフェニルビグアニド鉄塩、フェニルビグア
ニド銅塩、ビグアニドニッケル塩、エチレンビスビグア
ニド塩酸塩、ラウリルビグアニド塩酸塩、フェニルビグ
アニドオキサレート）などが使用できる。ジシアンジア
ミドおよび／またはその誘導体を用いると、常温で硬化
反応がほとんど進行せず、あらかじめ主剤と硬化剤を混
合した状態で保存できる一液型の安定な接着剤として使
用できるために作業性に優れ、またＢステージを安定に
得ることができる。

【００４４】本明細書中、ジシアンジアミドおよび／ま
たはジシアンジアミドの誘導体の特定水素の原子数と
は、窒素原子に結合している水素原子の数を指すもので
ある。例えば、ジシアンジアミドの構造は種々の異性
体、共役が考えられるが、最も一般的な例は、下記構造
式（a）で表される。このとき、特定水素は窒素原子に
結合した４個の水素原子となり、特定水素の原子数は４
となる。また、ジシアンジアミドの誘導体の一例である
ｏ−トリルビグアニドは、例えば、下記構造式（b）で
表される。このとき、特定水素は窒素原子に結合した6
個の水素原子となり、ベンゼン環の炭素原子やメチル基
の炭素原子等の窒素以外の原子に結合した水素原子は含
まれず、特定水素の原子数は6となる。

【００４５】

【化２６】

【化２７】

【００４６】これらエポキシ樹脂の主剤および硬化剤に
加えて、ポリアミンをエポキシ樹脂、エチレンオキシ
ド、プロピレンオキシドのアダクトとして添加すると、
反応促進剤としてはたらき、硬化温度を低下させること
ができる。特に脂肪族アミンエポキシアダクトを反応促
進剤として用いることにより１００℃以下で硬化反応が
開始するので、熱膨張による接着位置精度の低下やイン
クの吐出エネルギーを発生させる圧電素子の劣化をおこ
さない温度で硬化させても接着後に十分な接着強度、弾
性率、耐インク性、耐久性を得ることができる。また脂
肪族アミンエポキシアダクトを添加すると接着面への濡
れ性が改善され、接着強度が高くなる。

【００４７】その他に、微粒子を分散添加することによ
り、接着剤の粘度、接着後の厚さを制御することができ
る。アルミナ、シリカなどを、径が０．０１〜１０μｍ
の範囲で単独もしくは２種類以上添加することが好まし
い。また、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維などを
分散添加することにより接着後の弾性率を増すことがで
きる。

【００４８】次に、本発明の接着剤をインクに接する接
合部分に用いたインクジェットヘッドに使用可能なイン
クについて説明する。

【００４９】本発明のインクジェットヘッドで吐出させ
ることのできるインクには、例えば、水性溶媒に水溶性
染料を溶解させた水性染料インク、油性溶媒に油溶性染
料を溶解させた油性染料インク、水性溶媒に水に不溶ま
たは難溶の染料を分散させた分散染料インク、水性溶媒
または油性溶媒に顔料を分散させた水性または油性の顔
料インクなどが挙げられる。溶媒として使用される代表
的な化合物としては、例えば、水、アルコール類（例え
ばメタノール、エタノール、プロパノール）、脂肪族炭
化水素、芳香族炭化水素、ナフテン系炭化水素、オレフ
ィン系炭化水素、脂肪酸及び脂肪酸エステル、安息香酸
エステル、フタル酸エステル、アミド類（例えば、ジメ
チルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等）、ケトン
あるいはケトアルコール類（例えば、アセトン、メチル
エチルケトン、シクロヘキサノン、ジアセトンアルコー
ル等）、ポリアルキレングリコール類（例えば、ポリエ
チレングリコール、ポリプロピレングリコール等）、ア
ルキレングリコール類（例えば、エチレングリコール、
プロピレングリコール、ブチレングリコール、トリエチ
レングリコール、１、２、６−ヘキサントリオール、チ
オジグリコール、ヘキシレングリコール、ジエチレング
リコール等）、グリセリン、エーテル類（例えばアニソ
ール、エチレングリコールメチルエーテル、エチレング
リコールブチルエーテル、ジエチレングリコールメチル
（またはエチル）エーテル、トリエチレングリコールモ
ノメチル（またはエチル）エーテル等）等が挙げられ、
通常は、それら幾つかの混合物が用いられる。

【００５０】顔料は、水、油などに不溶の白色または有
色の粉体である。染料には、直接染料、酸性染料、反応
性染料、塩基性染料、分散染料などがあり、単独で、あ
るいは、複数種類を併用して溶媒中に溶解または分散さ
れて使用される。分散染料とは油には可溶であるが、水
に不溶または難溶で、水中に分散した系での染色に用い
られる染料を指す。

【００５１】これらの顔料及び分散染料は、分散剤及び
その他所望する諸目的に応じて必要な添加物と共に混合
して分散機により分散して用いられる。分散剤として
は、例えば界面活性剤が用いられ、この界面活性剤とし
ては、陽イオン性、陰イオン性、両性、非イオン性のい
ずれも用いることができる。また、インクジェットヘッ
ド用のインクには、インク液滴のメディア中への浸透を
加速するために、分散剤とは別に界面活性剤を添加する
ことが好ましい。この界面活性剤としては、インクに対
して保存安定性等に悪影響を及ぼさないものであれば特
に限定されるものではなく、例えば、分散剤として用い
られる界面活性剤と同様のものを用いることができる。

【００５２】本発明のインクジェットヘッドに用いられ
るインクには、電気伝導度調節剤を添加することもでき
る。電気伝導度調節剤としては、例えば、塩化カリウ
ム、塩化アンモニウム、硫酸ナトリウム、硝酸ナトリウ
ム、塩化ナトリウムなどの無機塩やトリエタノールアミ
ンなどの水溶性アミンが用いられる。また、吐出安定
性、プリントヘッドやインクカートリッジとの適合性、
保存安定性、画像保存性、その他の諸性能向上を目的と
して、必要に応じて、更に、粘度調整剤、比抵抗調整
剤、皮膜形成剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、退色防止
剤、防錆剤等を添加することもできる。

【００５３】本発明のインクジェットヘッドは、通常の
印字用のインク以外にもさまざまな化合物をそのまま、
または溶媒に溶解又は分散させて吐出することができ、
液晶用カラーフィルターの製造、有機ＥＬディスプレイ
の製造などに応用することができる。

【００５４】

【発明の実施の形態】以下、この発明のインクジェット
ヘッド及びインクジェットヘッドの製造方法に係る実施
の形態を説明するが、この発明の態様はこれに限定され
るものではない。

【００５５】（第１の実施の形態）図１はせん断モード
型のインクジェットヘッドの斜視図であり、図２は圧電
素子の変形を示す図であり、図３は接着剤層を含めた部
分断面図である。

【００５６】インクジェットヘッド１は、基材２上に、
分極した圧電素子２ｂを取り付けて溝２ａを複数形成
し、この溝２ａの両隔壁となる圧電素子２ｂの内側に電
極３（図２、図３参照）を設け、カバー基板４（図３参
照）を取り付けて溝２ａの天井を塞ぎ、さらに溝２ａの
出口側をノズルプレート５で覆い、入口側をインクの流
動を制限する部材である供給プレート６で覆い、インク
を吐出させるためのエネルギーを発生させる圧力室Ａと
空気室Ｂを交互に複数形成し、供給プレート６側にイン
ク供給部７を接続している。

【００５７】ノズルプレート５には、圧力室Ａに対応す
る部分にノズル孔５ａが形成される。このノズル孔５ａ
を吐出方向に細くなるように形成すると、インクの流動
抵抗が低くなり、また気泡が排出されやすいので好まし
い。供給プレート６には、圧力室Ａに対応する部分にイ
ンク導入口６ａが形成される。インク導入口６ａの大き
さは、圧力室断面と同じ大きさにすると、ここに気泡が
停滞しないので好ましいが、インク導入口６ａを絞るこ
とにより圧力室内のインクの圧力波の振動や、ノズル孔
内のインクメニスカスの振動を抑制することができ、イ
ンク吐出後の圧力室内やノズル孔内のインクの状態が早
く初期状態に復帰するので、高速駆動を行う場合には、
たとえばインク導入口６ａの大きさをノズル孔と同じ大
きさにすると駆動が安定するので好ましい。

【００５８】溝２ａは、長さ０．５〜１０．０ｍｍ、深
さ５０〜１０００μｍ、幅１０〜１０００μｍ程度にす
るのが好ましく、印刷密度の倍の密度で設ける。例え
ば、１８０ＤＰＩで印刷したければ、２５４００／３６
０＝７０μmおきに設ける。空気室Ｂの溝幅は、圧力室
Ａの溝幅より狭い方が、ノズル密度を高めることができ
るので好ましい。しかし、必要に応じて空気室の溝幅を
適宜選択することが好ましい。

【００５９】このように、基材２、分極した圧電素子２
ｂ、カバー基板４、ノズルプレート５及び供給プレート
６によりヘッド本体が構成され、ヘッド本体に圧力室Ａ
と空気室Ｂを圧電素子２ｂからなる隔壁で区画して交互
に複数形成されている。ヘッド本体は、圧力室Ａの出口
側にインクを吐出するノズル孔５ａを有するとともに、
圧力室Ａの入口側にノズル孔５ａと対向する位置にイン
ク導入口６ａを有し、このインク導入口６ａからノズル
孔５ａへインクを供給する圧力室Ａ兼インク流路が形成
されている。

【００６０】インクジェットヘッドの電極３の形成は、
例えば、基材２に圧電素子２ａを取り付け、その頭頂部
に保護膜を設けた後、溝隔壁の延長面と一定の角度をな
す面内にある蒸発源から、電極となる金属を蒸発させて
圧電素子全面に金属を蒸着し、この金属の蒸着後に保護
膜を除去して電極３を形成する。このようにすることに
より、簡単に溝隔壁に電極３を形成することができる。
電極となる金属には、例えば、金、銀、アルミニウム、
パラジウム、ニッケル、クロム、タンタル、チタン等を
用いることができる。特に、電気的特性、耐蝕性、加工
性の点から、金、アルミニウム、ニッケルクロム合金が
好ましい。また、無電解メッキにより金、銀、銅、ニッ
ケルの電極を形成してもよい。

【００６１】圧力室Ａ及び空気室Ｂの左右隔壁（圧電素
子）に別々に形成した電極３を互に繋ぐ接続電極の形成
には、例えば、圧電素子２ｂにカバー基板４を接合した
後にインク供給側端面とカバー基板４の上面を感光性樹
脂層でマスクし、基材２の溝底壁部の一端を蒸着して各
溝内部の両隔壁に設けた電極３と連通する接続電極を形
成することにより、簡単に各溝内部の両隔壁に設置され
た電極３，３と連通する接続電極を形成することができ
る。

【００６２】そして、各溝内部の両隔壁に設けられた電
極３，３と接続電極を含む面にポリパラキシリレン被膜
（以下、パリレン膜という）を被着して、電極３，３及
び接続電極を絶縁することができる。これは、圧力室Ａ
の電極に電圧を掛け、導電性のインクを使用する場合
に、短絡して、吐出できなくなったり、インクを電気分
解して、気泡を発生させたり、電極を腐蝕させたりする
ことを防止するためである。

【００６３】この絶縁膜として、パリレン膜を用いるこ
とが好ましい。このパリレン膜は、固体のジパラキシリ
レンダイマーを蒸着源とするＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ
ｖａｐｏｕｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成す
る。即ち、ジパラキシリレンダイマーが気化、熱分解し
て発生したジラジカルパラキシリレンが、ヘッド基体上
に吸着し重合反応して被膜を形成するものである。

【００６４】パリレン膜を設けた圧力室に気泡が混入す
ると、パリレン膜面に付着してこびりつき、抜けにく
い。このためパリレン膜の表面を酸素プラズマ処理し
て、親水化することが好ましい。

【００６５】本実施の形態では、ヘッド本体に圧力室Ａ
と空気室Ｂを隔壁で区画して交互に複数形成されてお
り、圧電素子２ａの変形の影響が、空気室Ｂで遮断さ
れ、他の圧力室Ａに及ばないので、全圧力室Ａから同時
に吐出でき、高い周波数で駆動できるようになってい
る。しかし、空気室Ｂを設けずに隣り合う圧力室Ａを同
時に吐出しないように位相をずらして駆動することも可
能である。更に、圧力室Ａにインク導入口６ａからノズ
ル孔５ａへインクを供給するストレートなインク流路を
形成することにより、インク流路に屈曲部を持たないの
で、ここに、気泡が停滞しないようにしているが、カバ
ー基板や基材にインク導入口を設ける構成も可能であ
る。

【００６６】本実施の形態のインクジェットヘッド１に
使用する圧電素子は、チタン酸ジルコン酸鉛（商品名Ｐ
ＺＴ）が、充填密度が大きく、圧電定数が大きく、加工
性が良いので好ましい。ＰＺＴは、焼成後、温度を下げ
ると、急に結晶構造が変化して、原子がズレ、片側がプ
ラス、反対側がマイナスという双極子の形の細かい結晶
の集まりになる。こうした自発分極は方向がランダム
で、極性を互いに打ち消しあっているので、更に分極処
理が必要となる。

【００６７】分極処理は、ＰＺＴの薄板を電極で挟み、
シリコン油中に漬けて、１０〜３５ｋｖ／ｃｍ程度の高
電界を掛けて分極する。分極したＰＺＴに、図３に示す
ように分極方向に直角に電圧を掛けると、圧電素子（Ｐ
ＺＴ）の隔壁が圧電滑り効果により、斜め方向にくの字
形に剪断変形して、圧力室Ａの容積が膨張して、インク
供給部７からインクが圧力室Ａに供給される。この時、
圧力室内に負の圧力波が発生して、インク中を伝わり、
時間Ｌ／ｖ（Ｌ：圧力室の長さ、ｖインク中の音速）経
過すると、圧力波が圧力室末端に到達して反射され、位
相が反転して正の圧力波になる。この時、電極に印加し
た電圧をグランドに落とすと、圧電素子の隔壁の変形が
無くなり、圧力室Ａの容積が縮小してインクに圧力が掛
かる。反転した正の圧力波と、壁からの圧力が加え合わ
さって、高い圧力がインクに掛かり、ノズル孔５ａから
インクが吐出される。圧電素子の変形量が大きい程、イ
ンクに掛かる力が大きくなり、インク滴の吐出速度が早
くなり、吐出の直進性が高くなり、画像の解像度が向上
する。

【００６８】圧電素子の変形を大きくするためには、１
枚のＰＺＴを使用して、図２（ａ）に示すように、その
上半分に電極を設けて、上半分を変形させるよりも、図
２（ｂ）に示すように２枚のＰＺＴを、分極方向が反対
になるように接合して、全面に電極を設け、２枚のＰＺ
Ｔに電圧を掛けて使用することが好ましい。これはシェ
ブロン型として特公平６−６１９３６号公報、特公平６
−６３７５号公報に開示されている。２枚のＰＺＴを分
極方向が反対になるように接合して使用すると、１枚の
ＰＺＴの場合よりせん断変形量が倍になるので、同じ変
形量を得るには、駆動電圧が１／２ですむ。反対方向に
分極した２枚のＰＺＴを接合し、それを基材に接合して
隔壁を形成し、圧力室の電極に電圧を掛ける場合には、
隔壁の全面に電極を設け、溝の底部には設けないように
することが好ましい。

【００６９】本実施の形態では、図３に示すように、こ
の分極した２枚の圧電素子を接着剤８０で接合した圧電
素子２ｂを用い、それを基材２に接着剤８で接合するこ
とによって、隔壁により区切られるインク流路を備えた
ヘッド本体を形成し、隔壁の側面に金属を蒸着させて電
極を形成した後、このヘッド本体にカバー基板４を接着
剤８で接合して覆っている。

【００７０】圧電素子と圧電素子間の接着剤８０による
接合では、接着剤層の硬化後の厚みを１０〜１５μｍ以
下にすることが好ましく、これにより２枚の圧電素子間
の接着の信頼性が十分となり、インクもれを起こし難
く、電極の接続が阻害される虞を少なくできる。また、
基材と圧電素子間の接着剤８による接合、及びカバー基
板とヘッド本体間の接着剤８による接合では、接着剤層
の硬化後の厚みを２μｍ以下にすることが好ましく、こ
れにより圧電素子隔壁の変形を吸収してしまう虞を少な
くできる。

【００７１】このようにして、２枚の圧電素子を分極方
向が反対になるように接着剤で接合した圧電素子２ｂ
を、基材２に接着剤で接合して溝２ａを形成して、溝２
ａの両隔壁に電極３を設けてから、溝２ａの天井をカバ
ー基板４で塞ぐように接着剤で接合し、溝２ａの入口、
出口を、インク導入口を持つ供給プレート６とノズル孔
を持つノズルプレート５で塞ぐようにそれぞれ接着剤で
接合する。

【００７２】基材２及びカバー基板４には、例えば、脱
分極したＰＺＴ、フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ
₂）、ホトベール（住金ホトンセラミックス社製のホウ
ケ酸ガラスを主成分にフッ素金雲母及びジルコニアを含
む特殊セラミック）、ＭｇＯ−ＴｉＯ₂−ＣａＯの３成
分系セラミック、ＢａＴｉＯ₃、焼結アルミナ、石英ガ
ラス類、焼結コーデュライト、焼結ムライトのいずれ
か、またはジルコニア、安定化ジルコニア、部分安定化
ジルコニア、ジルコニア強化セラミックス、正方晶ジル
コニア多結晶体等を使用することが好ましい。

【００７３】また、ノズルプレート５及び供給プレート
６は、例えば、ステンレス、ポリイミド、ポリサルホ
ン、ポリリエーテルサルホンなどの金属や樹脂が使用さ
れる。ノズルプレート５および供給プレート６は接着前
にレーザー穿孔、機械穿孔によりノズル孔またはインク
導入口を形成してもよいし、接着後にレーザー穿孔によ
りノズル孔またはインク導入口を形成してもよい。また
ノズルプレート５の吐出側の面は撥インク処理されるこ
とが多いが、接着前の接着面に撥インク処理させると接
着剤による十分な接合が行われなくなる可能性があるの
で、接着前に撥インク処理を行う場合は、接着面が撥イ
ンク処理されないようにすることが好ましい。

【００７４】いずれの場合においても、接着剤による接
合を行う際には、接着剤の塗設面は親水化処理をして濡
れ性を増しておくことが好ましい。濡れ性を増す処理と
しては界面活性剤や、酸又はアルカリによる洗浄や、オ
ゾン処理、コロナ放電処理、プラズマ処理が好ましい。

【００７５】本実施の形態では、基材と圧電素子間の接
合、及びカバー基板とヘッド本体間の接合を行う接着剤
８に、エポキシ樹脂と、ジシアンジアミドおよび／また
はジシアンジアミドの誘導体と、脂肪族アミンエポキシ
アダクトとを含有する接着剤を用いるとともに、ノズル
プレート５の接合、および供給プレート６の接合を行う
接着剤にもエポキシ樹脂と、ジシアンジアミドおよび／
またはジシアンジアミドの誘導体と、脂肪族アミンエポ
キシアダクトとを含有する接着剤を用いて、インクジェ
ットヘッドを製造した。基材とカバー基板には脱分極し
たＰＺＴ、ノズルプレート５にはポリイミドを用いた。
このエポキシ樹脂と、ジシアンジアミドおよび／または
ジシアンジアミドの誘導体と、脂肪族アミンエポキシア
ダクトとを含有する接着剤の処方の具体例を次に説明す
る。

【００７６】構造式（１）（ｎ＝０を主とした混合物）
のエポキシ樹脂を主剤とし、ジエチレントリアミンのフ
ェノールノボラック型エポキシ樹脂のアダクトを反応促
進剤として４重量％加えたものに、添加する硬化剤のジ
シアンジアミドの量を変化させたときのＢステージの安
定性、及び１００℃での硬化後の特性（耐インク性、引
っ張り弾性率）の結果を表１に示す。

【００７７】ここで、圧力室は、圧電素子によって発生
させる圧力でインクを吐出させるものなので、圧力室が
その圧力で変形してしまうとインクを吐出させる圧力が
逃げてしまい、効率よくインクを吐出させることが難し
くなる。圧力室を構成する複数の部材の接合に使用する
接着剤の弾性率が低いと、圧力室が変形し、インクジェ
ットヘッドの効率が低下する。従って圧力室を構成する
部材の接合に使用する接着剤は、硬化後の弾性率が高い
ことが好ましく、引っ張り弾性率が１００ｋｇ／ｃｍ²
以上であることが好ましい。より好ましくは、２００ｋ
ｇ／ｃｍ²以上である。耐インク性は、接着剤がインク
中の溶媒で膨潤することによる重量変化を測定したとき
のその変化率から評価した。水に６０℃で１週間（１６
８時間）浸漬する加速試験をおこなった。重量変化が４
％以下であれば長期に渡って充分実用に耐え得るため好
ましく、小さいほどより好ましい。表１において、Ｂス
テージは何れも安定で、Ｂステージを形成しないものは
なかったが、Ｂステージ化後、室温にもどしても多少反
応が緩やかに進行した場合を△、そのような進行も見受
けられず、Ｂステージが非常に安定であった場合を○で
示した。

【００７８】

【表１】

【００７９】表１に示すように、０．１≦ジシアンジア
ミドの特定水素の原子数／エポキシ樹脂のエポキシ基の
数≦１．０では、耐インク性が４％以下、引っ張り弾性
率が１００ｋｇ／ｃｍ²以上を満たし、Ｂステージも安
定であるためにより好ましいものであった。また、０．
６≦ジシアンジアミドの特定水素の原子数／エポキシ樹
脂のエポキシ基の数≦０．９では、耐インク性、引っ張
り弾性率、Ｂステージの安定性とも極めて良好であり更
に好ましいものであった。尚、ジシアンジアミドの誘導
体、または、ジシアンジアミドおよびジシアンジアミド
の誘導体を添加した場合にも同様の結果が得られた。

【００８０】次に、構造式（１）（ｎ＝０を主とした混
合物）の主剤にジシアンジアミドを硬化剤として、ジシ
アンジアミドの特定水素の原子数／エポキシ樹脂のエポ
キシ基の数＝０．８、となる量、およびジエチレントリ
アミンのフェノールノボラック型エポキシ樹脂のアダク
トを反応促進剤として４重量％加えたものを用意した。
粘度は２５℃で３００００センチポイズであった。粘度
が小さいと接着剤が接着する部分以外に流れ出し、イン
ク流路をふさいだり狭隘化させたりするので、３０００
センチポイズ以上であることが好ましい。特に接着剤の
塗設部分の近傍にアルミニウムを蒸着して形成した電極
があると、アルミニウムの表面エネルギーがきわめて高
く、接着剤が流れ込みやすい。また、接着剤を接着面に
うすく伸ばして塗設するためには、粘度が２０００００
センチポイズ以下であることが好ましい。

【００８１】この接着剤を接合する一方の部材にスクリ
ーン印刷法で塗設し、２℃／分の昇温速度で８０℃に昇
温した後に３０分間この温度を維持して硬化してＢステ
ージ化させた。その後室温に冷却した後に、もう一方の
部材と重ね合わせ、１ｋｇ／ｃｍ²の圧力をかけながら
１℃／分の昇温速度で１００℃に昇温した後に３０分間
この温度を維持して硬化させた。硬化後に冷却し、寸法
を測定すると、それぞれの部材の室温での寸法を維持し
たまま接着され、そりやずれがなかった。また接着剤の
はみ出しも見られなかった。接着剤の変形による圧力損
失が小さく、吐出効率が高いインクジェットヘッドを得
ることができた。

【００８２】こうして製造したインクジェットヘッド
を、従来から知られている接着剤である田岡化学社製テ
クノダインＡＨ３０４１Ｗを使用して製造したヘッドと
比較した。耐インク性は接着剤を各種の溶媒に６０℃で
１週間（１６８時間）浸漬し、溶媒で膨潤することによ
る重量の変化率から評価した。

【００８３】また、ヘッドを実際に駆動し、吐出速度が
７ｍ／ｓとなる駆動電圧を測定した。同じ吐出速度を得
るための駆動電圧は低い方が出射効率が高いことにな
る。

【００８４】また、ヘッドを実際に駆動し、耐久試験を
行った。１０⁸ショット以上射出できれば実用に耐え得
るものであり、１０¹⁰ショット以上射出できればヘッド
の交換がほとんど不要となり好ましいものである。

【００８５】インク浸漬試験と耐久試験の結果と製造上
の特性を以下の表２に示す。なお、比較例の接着剤は、
部材への濡れ性が悪く、部材をプラズマ処理で前処理す
る必要があったので×とした。

【００８６】

【表２】

【００８７】ノズルプレートのノズル孔の径５〜５０μ
ｍ程度であり、接着剤がノズル孔内に付着すると吐出し
なくなったり、吐出されるインク滴が小さくなったりし
て性能に重大な影響を及ぼす。また、ノズルプレートに
は複数の圧力室に対応して複数のノズル孔が開けられて
いる。したがって、ノズルプレートの接着剤による接合
に要求される位置精度は、ノズル孔の径、ノズルプレー
トを接合する面のインク流路または圧力室の大きさなど
によって異なるが、通常のインクジェットヘッドではノ
ズル径以下の精度であることが好ましい。ノズル孔の間
隔は１０〜１０００μｍで、６４〜１０２４程度のノズ
ル孔が開けられているものが多いが、更にノズルの数は
多くなる傾向にある。プリントしようとする紙幅全体を
一度にプリントする方式のものでは、例えば７０００ノ
ズル、全幅が３０ｃｍのものが知られており、この場合
３０ｃｍの範囲で１０μｍ程度の位置精度であることが
好ましく、これは３３ｐｐｍに相当する。

【００８８】また更に、ノズルプレートに使用されるス
テンレスなどの熱膨張率は、小さいものでも１℃あたり
１０ｐｐｍ程度以上であることを考慮すると、熱膨張率
が異なる部材間の接合では、接着時の加熱で、いかに接
着の位置精度を維持することが難しいかがわかる。そこ
で、本実施の形態では、エポキシ樹脂と、ジシアンジア
ミドおよび／またはジシアンジアミドの誘導体と、脂肪
族アミンエポキシアダクトとを含有する接着剤を用いて
Ｂステージ化工程を経て接合を行っている。一方の部材
に接着剤を塗設し、加熱して半硬化させてＢステージ化
することで、接着剤の流動性が失われ、また粘着性のあ
る状態となる。これを室温まで冷却し、もう一方の部材
と重ねるとＢステージ化した接着剤の粘着力により二つ
の部材の相対的な位置が固定される。このとき、Ｂステ
ージ化した接着剤は流動性がないのではみ出したり、流
れ出したりすることがない。その後、重ね合わせた２つ
の部材を加圧しながら加熱することにより接着剤を硬化
させて接合を完了している。

【００８９】本実施の形態では、接合する圧電素子の温
度が上がると、圧電素子の圧電効果が失われるために、
硬化温度を一定の温度より高い温度にすることは好まし
くない。圧電効果が失われる温度は圧電素子の種類、成
分や製造方法によっても異なるが、一般的に圧電効果の
効率の高い圧電素子ほどこの温度が低い。本実施の形態
のインクジェットヘッドに好ましいインク吐出効率が得
られる圧電素子では１２０℃を超えると圧電効果の効率
が低下するので、接着剤のＢステージ化、硬化は１２０
℃以下で行うことが好ましい。またＢステージとは硬化
（重合反応）がある程度進行したところで一旦重合反応
の進行が停止し、硬化が進まなくなる状態であり、最終
的な硬化が１２０℃以下で進行する場合は、Ｂステージ
化は１００℃以下で行われないと安定なＢステージ状態
とはならない。本実施の形態のエポキシ樹脂と、ジシア
ンジアミドおよび／またはジシアンジアミドの誘導体
と、脂肪族アミンエポキシアダクトとを含有する接着剤
は、このような低温でのＢステージ化および硬化を実現
できるものである。

【００９０】なお、本実施の形態では、基材２と圧電素
子２ｂを別部材で構成し、両者を接着剤で接合した例を
示したが、例えば、分極した２枚のＰＺＴ基板を貼り合
わせた圧電素子のヘッド基板を用意し、ダイヤモンド砥
石等により溝２ａを形成する構成を採用することもでき
る。この場合にはヘッド構造が単純になる。

【００９１】（第２の実施の形態）図４は圧力室壁に設
けた圧電素子の伸縮変形によって圧力室の体積を変化さ
せるタイプのインクジェットヘッドの概略断面図であ
る。

【００９２】具体的には、例えば、複数のノズル孔１５
ａが設けられた金属製のノズルプレート１５と、圧力室
Ａのインク導入側に設けられてインクの流動を制限する
部材である、複数のインク導入口１６ａが設けられた金
属製の供給プレート１６とを、流路プレート１２ａを挟
んで積層、接合することにより、前記ノズル孔１５ａに
インクを導くインク流路と、前記インク導入口１６ａに
インクを導くインク供給流路とを、それぞれ内部に形成
せしめ、これに金属や合成樹脂製のプレート１２ｂ，１
２ｃ，１２ｄの積層体にて形成された、前記各ノズル孔
１５ａおよびインク導入口１６ａに対応する複数の開口
を有する部材を重ね合わせて接着一体化することによ
り、前記ノズル孔１５ａおよびインク導入口１６ａの背
後に、それぞれ、圧力室Ａを形成すると共に、圧力室Ａ
の壁部に圧電素子１３を固着することによって形成され
る。

【００９３】インクジェットヘッド１０は、圧力室Ａに
供給されたインクが、ノズルプレート１５に設けられた
ノズル孔１５ａを通じて、吐出されるようになってい
る。より詳細には、ノズルプレート１５と、圧力室のイ
ンク導入側に開口を有しインクの流動を制限する部材で
ある供給プレート１６が、それらの間に流路プレート１
２ａを挟んで重ね合わされ、接着剤によって一体的に接
合されてなる構造とされている。

【００９４】また、ノズルプレート１５には、インク吐
出用のノズル孔１５ａが、複数個（図示せず）、形成さ
れていると共に、供給プレート１６および流路プレート
１２ａには、各ノズル孔１５ａに対応する位置におい
て、板厚方向に貫通する通孔が、該ノズル孔１５ａより
も所定寸法大きな内径をもって形成されている。

【００９５】さらに、供給プレート１６には、インク導
入口１６ａ（オリフィス孔）が、複数個（図示せず）、
形成されていると共に、流路プレート１２ａに設けられ
た窓部が、ノズルプレート１５および供給プレート１６
にて、両側から覆蓋されることにより、それらノズルプ
レート１５と供給プレート１６との間に、各インク導入
口１６ａに連通せしめられたインク供給流路が形成され
ている。また、供給プレート１６には、インク供給流路
に対して、インクタンクから導かれるインクを供給する
供給口が設けられている。

【００９６】なお、各プレート１５，１６，１２ａは、
ノズル孔１５ａおよびインク導入口１６ａを高い寸法精
度で形成するうえで、一般にプラスチックや、ニッケル
乃至ステンレスといった金属を使用することが好まし
い。また、インク導入口１６ａは図示されているよう
に、インク流通方向に向って小径化するテーパ形状をも
って、形成することが望ましい。

【００９７】一方、供給プレート１６の反対側には、閉
塞プレート１２ｄと接続プレート１２ｂが、スペーサプ
レート１２ｃを挟んで重ね合わされてなる構造をもっ
て、一体的に形成されている。

【００９８】接続プレート１２ｂには、供給プレート１
６に形成された通孔およびインク導入口１６ａに対応す
る位置に、連通用開口部がそれぞれ形成されている。

【００９９】また、スペーサプレート１２ｃには、長手
矩形状の窓部が、複数個形成される。そして、それら各
窓部に対して、接続プレート１２ｂに設けられた各連通
用開口部が開口するように、スペーサプレート１２ｃ
が、接続プレート１２ｂに対して重ね合わされている。

【０１００】このスペーサプレート１２ｃの、接続プレ
ート１２ｂが重ね合わされた側とは反対側の面には、閉
塞プレート１２ｄが重ね合わされていて、この閉塞プレ
ート１２ｄで、窓部の開口が覆蓋されている。それによ
って、各連通用開口部を通じて外部に連通されたインク
の圧力室Ａが形成されている。

【０１０１】閉塞プレート１２ｄ、スペーサプレート１
２ｃおよび接続プレート１２ｂは、セラミックスで構成
されることが好ましい。このセラミックスの材質は、成
形性等の点から、アルミナ、ジルコニア等を使用するこ
とが好ましい。閉塞プレート１２ｄの板厚は好ましくは
５０μｍ以下、より好ましくは３〜１２μｍ程度、接続
プレート１２ｂの板厚は好ましくは１０μｍ以上、より
好ましくは５０μｍ以上、スペーサプレート１２ｃの板
厚は好ましくは５０μｍ以上、より好ましくは１００μ
ｍ以上である。

【０１０２】このようにして形成された圧力室Ａは、セ
ラミックスの一体焼成品として形成することもできる
が、各プレートを接着剤で接着して用いてもよい。

【０１０３】閉塞プレート１２ｄの外面上の、各インク
の圧力室Ａに対応する部位に、それぞれ、圧電素子１３
が設けられている。この圧電素子１３は、閉塞プレート
１２ｄ上に、下部電極１３ａ，圧電素子膜１３ｂおよび
上部電極１３ａからなる圧電作動部を、膜形成法によっ
て形成することによって形成されたものである。

【０１０４】この場合には閉塞プレート１２ｄとして、
酸化ジルコニウムを主成分とするセラミック基板を使用
することが好ましい。

【０１０５】酸化イットリウム、酸化セリウム、酸化マ
グネシウム、酸化カルシウムのうちの一つの化合物を単
体で若しくは組み合わせて添加、含有することにより、
酸化ジルコニウムは部分的に或いは完全に安定化され
る。それぞれの化合物の添加含有量は、酸化イットリウ
ムは２モル％〜７モル％、酸化セリウムは６モル％〜１
５モル％、酸化マグネシウム、酸化カルシウムは５モル
％〜１２モル％とすることが好ましいが、その中でも、
特に酸化イットリウムを部分安定化剤として用いること
が好ましく、その場合は２モル％〜７モル％、更に好ま
しくは２モル％〜４モル％とすることが望ましい。その
ような範囲で酸化イットリウムを添加・含有した酸化ジ
ルコニウムは、その主たる結晶相が正方晶若しくは主と
して立方晶と正方晶からなる混晶において部分安定化さ
れ、優れた基板特性を与えることとなる。

【０１０６】圧電作動部を構成する電極膜１３ａ，１３
ａの材料としては、熱処理温度並びに焼成温度程度の高
温酸化雰囲気に耐えられる導体であれば、特に規制され
るものではなく、例えば金属単体であっても、合金であ
っても良く、また絶縁性セラミックスやガラス等と、金
属や合金との混合物であっても、更には導電性セラミッ
クスであってもよい。好ましくは、白金、パラジウム、
ロジウム等の高融点貴金属類、或いは銀―パラジウム、
銀―白金、白金―パラジウム等の合金を主成分とする電
極材料が用いられる。

【０１０７】圧電作動部を構成する圧電素子膜１３ｂの
材料として好ましくは、ＰＺＴが用いられる。

【０１０８】圧電素子１３が一体的に設けられた、閉塞
プレート１２ｄ、スペーサプレート１２ｃおよび接続プ
レート１２ｂは、その接続プレート１２ｂが、図５に示
されているように、供給プレート１６に対して重ね合わ
され、接着剤を用いて一体化されている。圧電素子１３
の作動により、インク供給流路を通じて導かれたインク
が、インク導入口１６ａより圧力室Ａに供給され通孔を
通じ、ノズル孔１５ａより吐出されるインクジェットヘ
ッド１０が形成される。

【０１０９】本実施の形態では、ノズルプレート１５の
流路プレート１２ａへの接合、供給プレート１６の流路
プレート１２ａへの接合、及び供給プレート１６の接続
プレート１２ｂへの接合を行う接着剤に、第１の実施の
形態と同じエポキシ樹脂と、ジシアンジアミドおよび／
またはジシアンジアミドの誘導体と、脂肪族アミンエポ
キシアダクトとを含有する接着剤を用い、第１の実施の
形態と同様にしてインクジェットヘッドを製造した。こ
うして製造されたインクジェットヘッドは、それぞれの
部材の室温での寸法を維持したまま接合され、そりやず
れの発生もなかった。また接着剤のはみ出しも見られな
かった。更に、耐インク性の評価結果も第１の実施の形
態と同様であった。

【０１１０】本実施の形態では、圧力室内に電極がない
ので、第１の実施の形態のようにパリレン膜等の保護膜
を設ける必要性はなく、インクに接する部分の接着剤に
よる接合には、寧ろ耐インク性が高い接着剤を用いるこ
とが好ましく、本実施の形態はこれを実現したものであ
る。これにより、圧力室は圧電素子によって発生させる
圧力で変形してインクを吐出させる圧力が逃げてしまう
ことがなく、効率よくインクを吐出させることができ
た。また、接着剤が圧力室内にはみ出したり流れ込んで
圧力室をふさいだり、狭隘化させたり、体積が変化する
と、インクの流れが変化したりインクにかかる圧力が変
化してインクの吐出に影響を与えることもなかった。

【０１１１】更に、接着時の温度による圧電素子への影
響もなく、圧電素子の圧電効果を失わせることもなかっ
た。ここで、圧電素子を施した閉塞プレート１２ｄを、
同じくエポキシ樹脂と、ジシアンジアミドおよび／また
はジシアンジアミドの誘導体と、脂肪族アミンエポキシ
アダクトとを含有する接着剤を用いて、スペーサプレー
ト１２ｃに接合し、接続プレート１２ｂに接合した場合
でも、同様な結果を得ることができた。

【０１１２】（第３の実施の形態）図５は圧力室壁に設
けた圧電素子の伸縮変形によって圧力室の体積を変化さ
せる第２の実施の形態と同様のタイプで、構造が異なる
インクジェットヘッドの概略断面図である。

【０１１３】基台２１ｂは一端部、図では下方に後述す
る圧電素子２３を固定するための側方に、突出した突部
が形成されており、上端面には圧力室Ａと圧電素子２３
とを隔離する振動板２４が固定される。振動板２４は、
圧電素子２３と当接する近傍に凹部を形成して圧電素子
２３の振動に応答しやすく形成される。振動板２４の表
面には流路形成部材及びインク導入口２６ａを有する供
給板を兼ねたスペーサ部材２２が固定されており、圧電
素子２３に対向する領域は振動板２４と協同して圧力室
を形成するよう構成され、またインク供給側のインク導
入口２６ａは、図示しないがインクの流動を制限するよ
う圧力室Ａの方向に流路が狭くなる形状とされる。スペ
ーサ部材２２の表面にはノズルプレート２５が固定され
ており、圧電材料と導電材料とをそれぞれ層状に交互に
積層した圧電素子２３の配列形態に合せて複数のノズル
孔２５ａが設けられている。また、インク供給側も、ノ
ズルプレート２５のノズル孔２５ａが設けられていない
部分より開口部が封止されてインク供給部２７が形成さ
れている。

【０１１４】圧電素子２３は、一端を振動板２４に固定
され、また他端の側方を基台２１ｂの突部に固定され
る。基台２１ｂは、その下端を固定部材２１ａに固定さ
れている。固定部材２１ａは、振動板２４、スペーサ部
材２２、及びノズルプレート２５を支持し、また基台２
１ｂを介して圧電素子２３の自由端（図中、上端）を振
動板２４に当接させている。そして図から明らかなよう
に、基台２１ｂは、一端が、圧電素子２３の自由端側の
端面とほぼ一致し、また他端が圧電素子２３の固定端側
よりも突出する大きさに構成される。このような構造を
したインクジェットヘッド２０は、圧電素子２３に設け
た電極に電圧を印加すると圧電素子２３が軸方向に伸張
し、圧電素子２３の先端に固定された振動板２４が伸張
しノズルプレート２５の方向に変位して圧力室Ａを圧縮
する。この圧力室Ａの容積減少により圧力を受けたイン
クは、ノズル孔２５ａからからインク滴となって飛翔す
る。

【０１１５】本実施の形態では、ノズルプレート２５
と、インク導入口を設けたインクの流動を規制する部材
を兼用したスペーサ２２との接合、及びそのスペーサ２
２と振動板２４との接合を行う接着剤に、第１の実施の
形態と同じエポキシ樹脂と、ジシアンジアミドおよび／
またはジシアンジアミドの誘導体と、脂肪族アミンエポ
キシアダクトとを含有する接着剤を用い、第１の実施の
形態と同様にしてインクジェットヘッドを製造した。こ
うして製造されたインクジェットヘッドは、それぞれの
部材の室温での寸法を維持したまま接合され、そりやず
れの発生もなかった。また接着剤のはみ出しも見られな
かった。更に、耐インク性の評価結果も第１の実施の形
態と同様であった。

【０１１６】本実施の形態では、第２の実施の形態と同
様に、圧力室内に電極がないので、パリレン膜等の保護
膜を設ける必要性はなく、インクに接する部分の接着剤
による接合に、耐インク性が高い接着剤を用いたもので
ある。これにより、圧力室は圧電素子によって発生させ
る圧力で変形してインクを吐出させる圧力が逃げてしま
うことがなく、効率よくインクを吐出させることがで
き、接着剤が圧力室内にはみ出したり流れ込んで圧力室
をふさいだり、狭隘化させたり、体積が変化して、イン
クの流れが変化したりインクにかかる圧力が変化してイ
ンクの吐出に影響を与えることもなかった。

【０１１７】また、本実施の形態では、圧電材料と導電
材料とをそれぞれ層状に交互に積層した圧電素子２３を
用いているので、エネルギー効率が極めて高く、更に、
圧電素子２３が基台２１ｂに固着されているため、基台
２１ｂの強度により圧電素子２３に大きな強度を必要と
することがなく、また振動板２４と基台２１ｂとを固定
部材２１ａを介して固定したので、基台２１ｂを固定部
材２１ａに相対的に位置調整することにより圧電素子２
３を振動板２４に高い位置精度で当接可能となり、イン
クに接する接着剤にエポキシ樹脂と、ジシアンジアミド
および／またはジシアンジアミドの誘導体と、脂肪族ア
ミンエポキシアダクトとを含有する接着剤を用いたこと
と共に、インクジェットヘッドの性能向上と、コスト削
減を図ることができるものである。

【０１１８】（第４の実施の形態）図６はサーマルタイ
プのインクジェットヘッドの概略斜視図である。

【０１１９】本実施の形態のインクジェットヘッドは、
例えば、インク供給部４７を形成する部分と圧力室を形
成する溝４２ａと設けた天板４４に、インク導入口４６
ａを有する供給プレート４６を接合し、吐出ヒータ４９
を設けたヒータボード４２と、供給プレート４６を接合
された天板４４とを接合してインク供給部４７及び圧力
室Ａを形成し、その後、圧力室Ａのインク供給部４７の
側と反対側の開口を塞ぐように、ノズル孔４５ａを有す
るノズルプレート４５を接合して、インクジェットヘッ
ド４０を構成する。このような構成を有するインクジェ
ットヘッド４０は、発熱体である吐出ヒータ４９に通電
して発熱体を急激に発熱させることにより、インクを気
化させ或いは気泡を発生させてノズル孔４５ａからイン
クを吐出させるものであり、熱エネルギーを利用してイ
ンク滴を飛翔させるものである。

【０１２０】本実施の形態では、供給プレート４６の天
板４４への接合、天板４４とヒータボード４２との接
合、及びそれら天板４４およびヒータボード４２へのノ
ズルプレート４５の接合を行う接着剤に、第１の実施の
形態と同じエポキシ樹脂と、ジシアンジアミドおよび／
またはジシアンジアミドの誘導体と、脂肪族アミンエポ
キシアダクトとを含有する接着剤を用い、第１の実施の
形態と同様にしてインクジェットヘッドを製造した。こ
うして製造されたインクジェットヘッドは、それぞれの
部材の室温での寸法を維持したまま接合され、そりやず
れの発生もなかった。また接着剤のはみ出しも見られな
かった。更に、耐インク性の評価結果も第１の実施の形
態と同様であった。

【０１２１】本実施の形態では、第２、第３の実施の形
態と同様に、圧力室内に電極がないので、パリレン膜等
の保護膜を設ける必要性はなく、インクに接する部分の
接着剤による接合に、耐インク性が高い接着剤を用いた
ものである。これにより、圧力室の変形もなく、安定し
たインクの吐出を長期に渡り実現でき、また、接着剤が
圧力室内にはみ出したり流れ込んで圧力室をふさいだ
り、狭隘化させたり、体積が変化して、インクの流れが
変化したりしてインクの吐出に悪影響を与えることもな
かった。更に、Ｂステージ化により接着位置精度も簡易
に高精度にでき、位置決め工程や組み立て工程を簡略化
できて製造コストの低減が可能である。以上のように、
本実施の形態では、吐出のための発生圧力が高く、安価
で製造の容易なインクジェットヘッドが得られた。

【０１２２】なお、第１乃至第３の実施の形態では、圧
力室内に配置したヒータの加熱で微細な泡を発生させる
タイプのものに比べて、原理的に消費電力が低いという
効果を奏するものである。

【０１２３】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によると、未使用
時の保存性に優れた１液性で、接着しようとする部材へ
の濡れ性が良く、低温で安定なＢステージ状態を作るこ
とができ、低い温度で硬化させることのできる接着剤を
使用して製造するために、接着強度が大きく、かつその
バラツキが小さく、接着剤のはみ出しや流れ出しがな
く、高い位置精度のインクジェットヘッドを提供するこ
とができる。

【０１２４】請求項２に記載の発明によると、接着後の
硬度を高くすることができるので吐出圧力の損失が小さ
く、硬化後のインクによる膨潤を小さくすることができ
るのでさまざまな種類のインクを吐出することができる
インクジェットヘッドを提供することができる。

【０１２５】請求項３に記載の発明によると、さらに吐
出のための圧力の損失が小さく、耐インク性が高いイン
クジェットヘッドを提供することができる。

【０１２６】請求項４に記載の発明によると、接着剤が
インクにより膨潤して接着強度が低下したり、インク漏
れを起こしたりすることがないインクジェットヘッドを
提供することができる。

【０１２７】請求項５に記載の発明によると、硬化後の
特性に優れたエポキシ樹脂接着剤を用いて、接着剤のは
み出しや流れ出しがなく、高い位置精度のインクジェッ
トヘッドを効率よく製造する方法を提供することができ
る。

【０１２８】請求項６に記載の発明によると、吐出のた
めの圧力の損失が小さく、耐インク性が高いインクジェ
ットヘッドの製造方法を提供することができる。

【０１２９】請求項７に記載の発明によると、さらに吐
出のための圧力の損失が小さく、耐インク性が高いイン
クジェットヘッドの製造方法を提供することができる。

【０１３０】請求項８に記載の発明によると、熱膨張に
よる接着位置精度の低下やインクの吐出エネルギーを発
生させる圧電素子の劣化をおこさないインクジェットヘ
ッドの製造方法を提供することができる。

【０１３１】請求項９に記載の発明によると、Ｂステー
ジが安定で、熱膨張による接着位置精度の低下やインク
の吐出エネルギーを発生させる圧電素子の劣化をおこさ
ないインクジェットヘッドの製造方法を提供することが
できる。

【０１３２】請求項１０に記載の発明によると、接着剤
の塗設の容易なインクジェットヘッドの製造方法を提供
することができる。

【０１３３】請求項１１に記載の発明によると、接着剤
の厚みのバラツキがなく、製造効率の高いインクジェッ
トヘッドの製造方法を提供することができる。請求項１
に記載の発明によると、他の特性を犠牲にすることな
く、さまざまなインクに対して耐性をもつインクジェッ
トヘッドを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】せん断モード型インクジェットヘッドの斜視図
である。

【図２】せん断モード型インクジェットヘッドの圧電素
子の変形を示す図である。

【図３】せん断モード型インクジェットヘッドの接着剤
層を示す部分断面図である。

【図４】圧力室壁に設けた圧電素子の伸縮変形によって
圧力室の体積を変化させるタイプのインクジェットヘッ
ドの概略断面図である。

【図５】圧力室壁に設けた圧電素子の伸縮変形によって
圧力室の体積を変化させる他のインクジェットヘッドの
概略断面図である。

【図６】サーマルタイプのインクジェットヘッドの概略
斜視図である。

【符号の説明】

１、１０、２０、４０インクジェットヘッド２基材２ａ、４２ａ溝２ｂ、１３、２３圧電素子３、１３ａ電極４カバー基板５、１５、２５、４５ノズルプレート５ａ、１５ａ、２５ａ、４５ａノズル孔６、１６、４６供給プレート６ａ、１６ａ、２６ａ、４６ａインク導入口７、２７、４７インク供給部８、８０接着剤２１ａ固定部材２１ｂ基台２２スペーサ部材２４振動板４２ヒータボード４４天板４９吐出ヒータＡ圧力室Ｂ空気室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2C057 AF65 AF93 AP25 AP57 4J040 EC001 HC16 KA16 NA21 PA30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも２つの部材を接着剤で接合した
インクジェットヘッドにおいて、接合部分の接着剤の少
なくとも一部に、エポキシ樹脂と、ジシアンジアミドお
よび／またはジシアンジアミドの誘導体と、脂肪族アミ
ンエポキシアダクトとを含有する接着剤を用いたことを
特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】前記ジシアンジアミドおよび／またはジシ
アンジアミドの誘導体が、下記条件を満たすことを特徴
とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。０．１≦〔ジシアンジアミドおよび／またはジシアンジ
アミドの誘導体の特定水素の原子数〕／エポキシ樹脂の
エポキシ基の数≦１．０
【請求項３】前記ジシアンジアミドおよび／またはジシ
アンジアミドの誘導体が、下記条件を満たすことを特徴
とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。０．６≦〔ジシアンジアミドおよび／またはジシアンジ
アミドの誘導体の特定水素の原子数〕／エポキシ樹脂の
エポキシ基の数≦０．９
【請求項４】前記接着剤が、硬化後にインクに浸漬した
ときの重量変化率が４％以下であ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トヘッド。
【請求項５】インクジェットヘッドを構成する少なくと
も２つの部材を接着剤で接合するインクジェットヘッド
の製造方法において、２つの部材を接合するために少な
くとも一方の部材に、エポキシ樹脂と、ジシアンジアミ
ドおよび／またはジシアンジアミドの誘導体と、脂肪族
アミンエポキシアダクトとを含有する接着剤を塗設する
工程と、前記塗設した接着剤を加熱してＢステージ化さ
せる工程と、前記２つの部材を加圧しつつ前記接着剤を
加熱し硬化させて前記２つの部材を接合する工程とを有
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６】前記ジシアンジアミドおよび／またはジシ
アンジアミドの誘導体が、下記条件を満たすことを特徴
とする請求項５に記載のインクジェットヘッドの製造方
法。０．１≦〔ジシアンジアミドおよび／またはジシアンジ
アミドの誘導体の特定水素の原子数〕／エポキシ樹脂の
エポキシ基の数≦１．０
【請求項７】前記ジシアンジアミドおよび／またはジシ
アンジアミドの誘導体が、下記条件を満たすことを特徴
とする請求項５に記載のインクジェットヘッドの製造方
法。０．６≦〔ジシアンジアミドおよび／またはジシアンジ
アミドの誘導体の特定水素の原子数〕／エポキシ樹脂の
エポキシ基の数≦０．９
【請求項８】前記接着剤の硬化温度が１２０℃以下であ
ることを特徴とする請求項５〜７に記載のインクジェッ
トヘッドの製造方法。
【請求項９】前記接着剤を１００℃以下の温度でＢステ
ージ化することを特徴とする請求項５〜７に記載のイン
クジェットヘッドの製造方法。
【請求項１０】前記接着剤の初期粘度が２５℃において
３ラ１０³〜２ラ１０⁵センチポイズであることを特徴とす
る請求項５〜９のいずれかに記載のインクジェットヘッ
ドの製造方法。
【請求項１１】前記接着剤の塗設をスクリーン印刷もし
くはフレキソ印刷で行うことを特徴とする請求項５〜１
０のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方
法。