JP2010214799A - 液滴吐出ヘッドおよびその製造方法ならびに液滴吐出装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】仮固定用の光硬化型接着剤を使用した場合でも、吐出特性に影響を与える圧電アクチェータと振動板の接合部にまで接着剤が流れ出ない安全な接合ができ、動作信頼に優れた液滴吐出ヘッドを提供する。
【解決手段】オリフィス1と圧力室３と振動板７を有する流路ユニット３０と、圧電アクチュエータ１３と圧電アクチュエータ群支持部１４と支持基板１８を有するアクチュエータユニット１２を備える液滴吐出ヘッドにおいて、圧電アクチュエータ１３群と圧電アクチュエータ群支持部１４の間に隙間をおいて未硬化の接着剤が圧電アクチュエータ１３側に流入するのを防止する接着剤流入防止壁部１５を設けたことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、圧電アクチュエータが発生する変位を介して振動板の変位によって液滴を飛翔させる液滴吐出ヘッドに係り、特に圧電アクチュエータと振動板との接着を行なう液滴吐出ヘッドに関するものである。

液滴吐出ヘッドおよびそれを備えた画像形成装置として、インクジェット記録ヘッドおよびインクジェットプリンタを例にとって以下説明する。

従来から、圧電アクチュエータを用いて圧力室内のインクの容積を変化させ、オリフィスからインクを吐出させる圧電アクチュエータ方式のインクジェット記録ヘッドが知られている（例えば特許文献１参照）。図７は、従来のインクジェット記録ヘッドの分解斜視図である。

図において、２は複数のオリフィス１を形成したオリフィスプレートである。オリフィス１の開口形状の加工精度はインクジェット記録ヘッドのインク吐出特性に大きな影響を及ぼす。複数のオリフィス間において、これらの位置や穴径などのばらつきを低く抑えるため、オリフィスプレート２の製造には高い加工精度が要求される。このため、オリフィスプレート２は、ステンレスの精密プレス加工法、レーザー加工法、あるいはニッケルの電鋳加工法等で形成される。

このオリフィスプレート２と、圧力室３が形成されたチャンバープレート４と、共通インク通路１０と圧力室３とを連結して圧力室３へのインク流入を制御するリストリクタ５が形成されたリストリクタプレート６と、圧電アクチュエータ１３の圧力を効率よく圧力室３に伝えるための弾性壁となる振動板７と、共通インク通路１０からリストリクタ５に流入するインク中のゴミ等を取り除くフィルタ部８が形成された弾性を有するダイアフラムプレート９と、共通インク通路１０を形成したハウジング１１を位置決めして接合する。

前記圧力室プレート４、リストリクタプレート６、ダイアフラムプレート９は、ステンレス材の精密プレス法やエッチング加工法またはニッケル材の電鋳加工法で作られる。ハウジング１１は、ステンレス材の切削加工等で形成され、インクを共通インク通路１０まで導くインク導入パイプ２２が接合されている。

複数の圧電アクチュエータ１３と、それを固定する支持基板１８からなるアクチュエータユニット１２をハウジング１１の開口部２８より挿入し、前記圧電アクチュエータ１３の自由端部に塗布された接着剤２３により各圧電アクチュエータ１３が前記振動板７に接着される。

支持基板１８の端面には、それぞれの圧力室３の一つずつに対応するように圧電アクチュエータ１３が配置されている。圧電アクチュエータ１３を製作する順序は、まず支持基板１８の上面に沿って棒状の圧電アクチュエータを接着固定する。その後、棒状の圧電アクチュエータをダイシングソー、ワイヤソー等を利用した切断により分割する。この時、分割された各圧電アクチュエータ１３は圧力室３の一つずつに対応している。

前記支持基板１８には、各圧電アクチュエータ１３に外部駆動回路から独立した電気信号を送るための個別電極１９と共通電極２０が形成されている。外部駆動回路から選択的な電気信号が圧電アクチュエータ１３に印加されることにより、圧電アクチュエータ１３は歪を生じる。圧電アクチュエータ１３は支持基板１８上に接合されているため、振動板７に優先的に変位を与えて圧力室３の容積を膨張、収縮させる。これにより圧力室３内のインクは、オリフィス１からインク滴となって外部に吐出する。インクジェット記録ヘッドは、こうした原理によってオリフィス１からインクを吐出して記録媒体上にインク画像を形成する装置に用いられる。

圧電アクチュエータ１３の歪みを効率よく振動板７に変位として与えるためには、アクチュエータユニット１２の支持方法が重要である。アクチュエータユニット１２を支持する方法として、圧電アクチュエータ１３の当接用接着剤の塗布領域以外に対向した凹部を振動板７に設け、この凹部に対応して塗布した仮固定用接着剤にＵＶ型接着剤を用いて振動板７とアクチュエータユニット１２を仮固定する方法が、例えば特許文献２などに記載されている。

また、各オリフィス１に対応する振動板７とアクチュエータユニット１２を当接する接着剤のばらつきが、各オリフィス１から吐出されるインクの吐出速度や吐出量のばらつきに現れてくるため、接着剤の均一性が重要となってくる。このため、振動板７とアクチュエータユニット１２の当接時に、接着剤のはみ出しによる端部オリフィスの吐出不良を防止する方法に、圧電アクチュエータ１３の端部オリフィスに対応した分割溝の近傍にダミー溝を形成し、余分な接着剤が毛細管現象を利用して、このダミー溝に吸収され、圧電アクチュエータ１３への接着剤のはみ出しを阻止する方法が、例えば特許文献３などに開示されている。

インクジェット記録ヘッドによって良好な記録を行うには、複数のオリフィス１から吐出されるインク滴の吐出速度や吐出量などのインク吐出特性が均一であることが望ましい。各オリフィス１のインク吐出特性を揃えるためには、個々の部品を精度良く製造することが重要であるが、それに加えて個々の部品を組み立てる際は、前述のような振動板７と圧電アクチュエータ１３との当接状態、及び振動板７と圧電アクチュエータ群支持部１４との固着状態も重要である。

振動板７と圧電アクチュエータ群支持部１４の固着はオリフィス１毎の圧電アクチュエータ１３の個々の歪みを振動板７に伝えるために強固に接着される必要があり、このため本来必要な接着力を得る以上の接着剤を塗布する傾向にある。しかし規定量を上回る量を使用した場合、余分な接着剤が圧電アクチュエータ１３等の周囲に流れ出す。この流れ出した接着剤は、圧電アクチュエータ１３の先端部（自由端）の動きを拘束するため、圧電アクチュエータ１３で発生した歪を十分な変位として伝えられなくなるほか、振動板７上にはみ出した接着剤により振動板７のオリフィス１毎の変位を拘束することになる。

前記特許文献２によれば、振動板７とアクチュエータユニット１２を当接する際は、振動板７と圧電アクチュエータ群支持部１４を固着する接着剤と、振動板７と圧電アクチュエータ１３とを当接する接着剤（特許文献２によればＵＶ硬化型接着剤）とを混合させないことが必要である。それぞれの接着剤は、圧電クチュエータ群１２を固着又は当接させるのが目的であるが、これらの接着剤が混合すると、それぞれの効果をもたらすための充分な接着効果が得られないことがある。この場合、オリフィス１から吐出されるインク滴の吐出速度や吐出量などのインク吐出特性が不均一になったり、またはインクそのものが吐出しなくなることになる。

これらの接着剤を混合させないようにするには、圧電アクチュエータ１３と圧電アクチュエータ群支持部１４の間隙を広くすることである。しかし、インクジェット記録ヘッドは小型化が求められており、ハウジング１１の小型化、つまりは、ハウジング１１の開口部２８をできる限り小さくすることが求められている。

このため、圧電アクチュエータ群支持部１４とハウジング１１の開口部２８の隙間を小さくすることとなり、第２の接着剤（ＵＶ硬化型接着剤）２４に紫外線を照射する際、紫外線が当たりづらい影の部分が発生する。この影の部分の第２の接着剤（ＵＶ硬化型接着剤）２４は硬化せずに、液状（未硬化）のままである。この未硬化の液状接着剤が、当接された圧電アクチュエータ１３と振動板７の方に流れ出し、当接状態を侵し、接着剥離を起させ、圧電アクチュエータ１３で発生した歪みを振動板７の変位として与えることが出来ずに、インクの吐出速度や吐出量の低下、または不吐出となる。

前述のように特許文献３には、圧電アクチュエータ１３の端部オリフィスに対応した分割溝の近傍にダミー溝を形成し、余分な接着剤を毛細管現象を利用して、このダミー溝に吸収させることが記載されている。しかし、ダミー溝の幅を毛細管現象が生じる幅に加工する必要があり、ダイシングソーを用いて圧電アクチュエータへダイシングしたダイサーの歯をこの溝を形成するために、専用の歯へ取り変えるなどの作業が必要となる場合がある。

また、前記ダミー溝を複数設けることで余剰な接着剤をより多く溝に吸収できるが、接着剤の粘度が高粘度の場合、例えば粘度が２０００ｍＰａ・ｓ（ミリパスカル秒）以上の高粘度の場合、溝の幅が狭いとその溝に接着剤が入り込まないことがある。そのために、より大きな溝を設ける必要がある。これによりヘッドの大型化を招来する。

本発明の目的は、このような従来の問題点を解消し、仮固定用の光硬化型接着剤を使用した場合でも、吐出特性に影響を与える重要箇所である圧電アクチェータと振動板の接合部にまで前記接着剤が流れ出ない安全な接合ができ、動作信頼に優れた液滴吐出ヘッドおよびその製造方法ならびに液滴吐出装置、画像形成装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明の第１の手段は、列状に配置された複数のオリフィスと、そのオリフィスにそれぞれ連通するように設けられた複数の圧力室と、各圧力室の一側壁をなす複数の振動板を有する流路ユニットと、
前記振動板に対応して列状に配置された複数の圧電アクチュエータと、その圧電アクチュエータ群の両端部に設けられた圧電アクチュエータ群支持部と、前記圧電アクチュエータと圧電アクチュエータ群支持部を支持する支持基板を有するアクチュエータユニットと、
そのアクチュエータユニットを開口部内に挿入して、その開口部に前記流路ユニットを固定するハウジングを備え、
前記圧電アクチュエータの自由端と前記振動板が個々に対応して第１の接着剤で接合されて、前記圧電アクチュエータ群支持部の端部と振動板が光硬化型の第２の接着剤で接合されて、
前記圧電アクチュエータに電気信号を印加し、前記振動板を介して圧力室の容積を膨張、収縮させて、前記オリフィスから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドにおいて、
前記アクチュエータユニットの圧電アクチュエータ群と圧電アクチュエータ群支持部の間に隙間をおいて前記第２の接着剤が圧電アクチュエータ側に流入するのを防止する接着剤流入防止壁部を設けたことを特徴とするものである。

本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記接着剤流入防止壁部を前記圧電アクチュエータ群の列方向に沿って複数個隙間をおいて設けたことを特徴とするものである。

本発明の第３の手段は前記第１または第２の手段において、前記接着剤流入防止壁部の前記圧電アクチュエータ群の列方向に直交する方向の幅寸法が、前記圧電アクチュエータならびに圧電アクチュエータ群支持部の圧電アクチュエータ群の列方向に直交する方向の幅寸法と同寸であることを特徴とするものである。

本発明の第４の手段は前記第１ないし第３の手段において、前記圧電アクチュエータ群と接着剤流入防止壁部と圧電アクチュエータ群支持部が一体に形成されていることを特徴とするものである。

本発明の第５の手段は前記第４の手段において、前記圧電アクチュエータ群と接着剤流入防止壁部が等ピッチに設けられていることを特徴とするものである。

本発明の第６の手段は前記第１ないし第５の手段において、前記接着剤流入防止壁部と前記振動板の間も前記第１の接着剤で接合していることを特徴とするものである。

本発明の第７の手段は前記第６の手段において、前記圧電アクチュエータならびに接着剤流入防止壁部の振動板と接合する表面に微細な凹凸部が形成されていることを特徴とするものである。

本発明の第８の手段は前記第１ないし第７の手段において、前記圧電アクチュエータ群支持部の接着剤流入防止壁部と対向する側面とは反対側の外側面と前記振動板の下面が交差する角部に、前記第２の接着剤が塗布されていることを特徴とするものである。

本発明の第９の手段は前記第１，第２，第３，第６，第７，第８の手段において、前記圧電アクチュエータ群支持部が前記支持基板の一部で構成されていることを特徴とするものである。

本発明の第１０の手段は前記第１ないし第９の手段において、前記第１の接着剤の硬化後の硬度（ショアーＡ）が８０度以下であることを特徴とするものである。

本発明の第１１の手段は前記第１ないし第１０の手段において、前記振動板の圧電アクチュエータとの接合部に凸部が形成されていることを特徴とするものである。

本発明の第１２の手段は、列状に配置された複数のオリフィスと、そのオリフィスにそれぞれ連通するように設けられた複数の圧力室と、各圧力室の一側壁をなす複数の振動板を有する流路ユニットを形成する工程と、
前記振動板に対応して列状に配置された複数の圧電アクチュエータと、その圧電アクチュエータ群の両端部に設けられた圧電アクチュエータ群支持部と、前記圧電アクチュエータと圧電アクチュエータ群支持部を支持する支持基板を有するアクチュエータユニットを形成する工程と、
そのアクチュエータユニットと前記流路ユニットを第１の接着剤ならびに光硬化型の第２の接着剤で接合する工程を含む液滴吐出ヘッドの製造方法において、
前記アクチュエータユニットを形成する工程が、
前記支持基板の上面に沿って棒状の圧電アクチュエータを接着固定する工程と、
その棒状の圧電アクチュエータを長手方向に沿って所定の深さまで切り込みを入れて、棒状圧電アクチュエータの中央部に前記複数の圧電アクチュエータを、その圧電アクチュエータ群の両端部側に前記第２の接着剤が圧電アクチュエータ側に流入するのを防止する接着剤流入防止壁部を、さらにその接着剤流入防止壁部の外側に圧電アクチュエータ群支持部を分割して形成する工程を含み、
前記アクチュエータユニットと流路ユニットを接合する工程が、
前記圧電アクチュエータならびに接着剤流入防止壁部の振動板と接合する面に前記第１の接着剤を塗布する工程と、
その第１の接着剤を介してアクチュエータユニットと流路ユニットを接合して、前記アクチュエータユニットの圧電アクチュエータ群支持部と流路ユニットの振動板を光硬化型の第２の接着剤で固着する工程と、
前記第１の接着剤を加熱して第１の接着剤を硬化する工程を含むことを特徴とするものである。

本発明の第１３の手段は前記第１２の手段において、前記アクチュエータユニットと流路ユニットを接合する工程の前に、ハウジングの開口部に前記流路ユニットを固定する工程を含み、
前記アクチュエータユニットと流路ユニットを接合する工程が、
前記圧電アクチュエータならびに接着剤流入防止壁部の振動板と接合する面に前記第１の接着剤を塗布する工程と、
その第１の接着剤を塗布したアクチュエータユニットを前記ハウジングの開口部内に挿入して、前記第１の接着剤を介して圧電アクチュエータならびに接着剤流入防止壁部の端部を前記振動板に当接する工程と、
前記圧電アクチュエータ群支持部の接着剤流入防止壁部と対向する側面とは反対側の外側面と前記振動板の下面が交差する角部に、前記第２の接着剤を塗布する工程と、
その第２の接着剤に光線を照射して第２の接着剤を硬化する工程と、
前記第１の接着剤を加熱して第１の接着剤を硬化する工程を含むことを特徴とするものである。

本発明の第１４の手段は前記第１２の手段において、前記アクチュエータユニットと流路ユニットを接合する工程が、
前記圧電アクチュエータならびに接着剤流入防止壁部の振動板と接合する面に前記第１の接着剤を塗布する工程と、
その第１の接着剤を介して圧電アクチュエータならびに接着剤流入防止壁部の端部を前記流路ユニットの振動板に当接する工程と、
前記圧電アクチュエータ群支持部の接着剤流入防止壁部と対向する側面とは反対側の外側面と前記振動板の下面が交差する角部に、前記第２の接着剤を塗布する工程と、
その第２の接着剤に光線を照射して第２の接着剤を硬化する工程と、
前記第１の接着剤を加熱して第１の接着剤を硬化する工程を含み、
その後に前記アクチュエータユニットをハウジングの開口部内に挿入して、前記流路ユニットをハウジングの開口部に固定することを特徴とするものである。

本発明の第１５の手段は、吐出する液体を貯留する液体タンクと、液滴吐出ヘッド、前記液体タンクに貯留している液体を前記液滴吐出ヘッドに供給する液体供給手段を備え、前記液滴吐出ヘッドから吐出した液滴を被着媒体に着弾する液滴吐出装置において、前記液滴吐出ヘッドが前記第１ないし第１１の手段の液滴吐出ヘッドであることを特徴とするものである。

本発明の第１６の手段は画像形成装置において、前記液体が画像形成用インクであって、前記被着媒体が記録媒体で、第１５の手段の液滴吐出装置を備えたことを特徴とするものである。

本発明は前述のように構成されており、仮固定用の光硬化型接着剤を使用した場合でも、吐出特性に影響を与える重要箇所である圧電アクチェータと振動板の接合部にまで前記接着剤が流れ出ない安全な接合ができ、動作信頼に優れた液滴吐出ヘッドおよびそれを備えた液滴吐出装置、画像形成装置を提供することができる。

本発明の実施例１に係るインクジェット記録ヘッドの分解斜視図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）はそのインクジェット記録ヘッドに用いるアクチュエータユニットの製作手順を説明するための斜視図である。 そのインクジェット記録ヘッドの縦断面図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）はそのインクジェット記録ヘッドの流路ユニットとアクチュエータユニットの接着工程を説明するための縦断面図である。 本発明の実施例２に係るインクジェット記録ヘッドの縦断面図である。 本発明の実施例に係るインクジェット記録ヘッドを搭載した画像形成装置の斜視図である。 従来のインクジェット記録ヘッドの分解斜視図である。

本発明は、圧電アクチュエータと圧電アクチュエータ群支持部との間に、接着剤流入防止壁部を設けることを最も重要な特徴としている。以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

図１〜図４は本発明の実施例１に係るインクジェット記録ヘッドを説明するための図で、図１は実施例１に係るインクジェット記録ヘッドの分解斜視図、図２（ａ），（ｂ），（ｃ）はアクチュエータユニットの製作手順を説明するための斜視図、図３はそのインクジェット記録ヘッドの縦断面図、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）はそのインクジェット記録ヘッドの流路ユニットとアクチュエータユニットの接着工程を説明するための縦断面図である。

これらの図において、１はオリフィス、２はオリフィスプレート、３は圧力室、４は圧力室プレート、５はリストリクタ、６はリストリクタプレート、７は振動板、８はフィルタ、９はダイアフラムプレート、１０は共通インク通路、１１はハウジング、１２はアクチュエータユニット、１３は圧電アクチュエータ、１４は圧電アクチュエータ群支持部、１５は接着剤流入防止壁部、１６は外部電極、１７は導電性接着剤、１８は支持基板、１９は個別電極、２０は共通電極、２１はスルーホール、２２はインク導入パイプ、２３は第１の接着剤、２４は第２の接着剤である。

オリフィスプレート２には、インクを吐出するオリフィス１が複数個列状に設けられている。圧力室プレート４には、前記オリフィス１に対応して圧力室３が列状に形成されている。リストリクタプレート６には、共通インク通路１０と圧力室３を連結して圧力室３へのインク流入を制御するリストリクタ５が形成されている。弾性を有するダイアフラムプレート９には、圧電アクチュエータ１３の動作を圧力室３に伝えるための振動板７とフィルタ部８が形成されている。ハウジング１１には、共通インク通路１０とアクチュエータユニット１２を挿入する開口部２８が形成されている。

前記オリフィスプレート２と、圧力室プレート４と、リストリクタプレート６と、ダイアフラムプレート９を順番に重ねて位置決めし、接着剤で接合して流路ユニット３０を構成する。さらにこの流路ユニット３０とハウジング１１を位置決めして、接着剤で接合する。

次に面方位ｄ３３型の圧電アクチュエータ１３を用いた場合のアクチュエータユニット１２の製作手順について図２を用いて説明する。

先ず図２（ａ）に示すように、棒状の圧電アクチュエータ２９を例えばセラミックス材からなる支持基板１８の上面に沿って接着固定する。この棒状圧電アクチュエータ２９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て形成ものである。前記支持基板１８の端面には個別電極１９と共通電極２０が、またその共通電極２０からスルーホール２１を介して支持基板１８の反対面にも電気的に通じている共通電極（図示せず）が設けられている。さらに棒状圧電アクチュエータ２９の両側には、図２（ａ）に示すように外部電極１６が形成される。

次に図２（ｂ）に示すように、棒状圧電アクチュエータ２９の振動板７に当接させる面をサンドペーパー等でラップさせて表面を粗し、微細な凹凸部３１を付ける。この凹凸部３１により振動板７に固着する際に、より強固に固着させることができる。

更にこれらの支持基板１８にある個別電極１９、及び反対面にある共有電極（図示せず）と棒状圧電アクチュエータ２９の両側にある外部電極１６とをそれぞれ導電性接着剤１７で電気的に接続する。

次に図２（ｃ）に示すように、棒状圧電アクチュエータ２９をダイシングソー、ワイヤソー等を利用して導電性接着剤１７が確実に切断される深さまで切り込みを入れて、棒状圧電アクチュエータ２９の長手方向に沿って分割する。分割された各々の圧電アクチュエータ１３は、圧力室３の一つずつに対応している。また、アクチュエータユニット１２の両端には、１本の圧電アクチュエータ群支持部１４が、また各圧電アクチュエータ群支持部１４の中央側（圧電アクチュエータ１３側）には、それぞれ直接インク吐出には関与しない少なくとも片側２本または、それ以上の接着剤流入防止壁部１５が圧電アクチュエータ１３と等ピッチに設けられている。

本実施例の場合は片側にそれぞれ２本の接着剤流入防止壁部１５ａ，１５ｂが立設され、圧電アクチュエータ群支持部１４と接着剤流入防止壁部１５ａの間、接着剤流入防止壁部１５ａと接着剤流入防止壁部１５ｂの間、接着剤流入防止壁部１５ｂと圧電アクチュエータ１３の間には、夫々隙間３２が形成されている。また図２（ｃ）に示すように、圧電アクチュエータ１３、圧電アクチュエータ群支持部１４ならびに接着剤流入防止壁部１５ａ，１５ｂの圧電アクチュエータ１３群の列方向と直交する方向の幅寸法Ｗは、すべて等しくなっている。

圧電アクチュエータ１３と接着剤流入防止壁部１５を全て同じピッチとすることで、棒状圧電アクチュエータ２９を分割する際のダイシングソー、ワイヤソー等の送り精度を高く保つことができ、各オリフィス１に対応する圧電アクチュエータ１３の幅のばらつきが抑えられ、オリフィス１から吐出するインクの液滴速度や、液重量のオリフィス毎のばらつきも小さくできる。

このようにアクチュエータユニット１２は、圧電アクチュエータ群支持部１４と圧電アクチュエータ１３の間に、少なくとも２本の接着剤流入防止壁部１５を設けた形状となっている。

後から詳しく説明するが図３に示すように、圧電アクチュエータ１３ならびに接着剤流入防止壁部１５と振動板７の間は当接用の第１の接着剤２３で接着され、圧電アクチュエータ群支持部１４と振動板７の間は第２の接着剤２４で接着される。

前記第１の接着剤２３として例えばエポキシ系接着剤などの熱硬化性接着剤が用いられ、硬化後も弾性を有している。硬化後の硬度が８０度〜５０度(ショアーＡ)のゴム状の弾性接着剤２３が好適である。これ以上柔らかいと圧電アクチュエータ１３の変形を振動板７への伝達効率が悪くなる。

また、この接着剤２３の硬化後の硬度が８０度(ショアーＡ)以上、例えば９９度(ショアーＡ)であっても良いが、振動板７上にはみ出た余分な接着剤により振動板７の変形を防ぐために振動板７に凸部を設けて、その凸部に圧電アクチュエータ１３の自由端部を当接させても良い。こうすることで、はみ出した接着剤により振動板７のコンプライアンスを変えることなく、各オリフィス1におけるインク吐出速度や吐出量を一定にすることができる。この振動板７の凸部の形成は、第１の接着剤２３として硬化後の硬度が８０度以下のものを使用するときにも適用可能である。

前記第２の接着剤２４として硬化時間が短い光硬化型接着剤が用いられ、本実施例では紫外線硬化型（ＵＶ硬化型）接着剤が使用される。活性エネルギー光線による硬化型接着剤としては、紫外線硬化型の他に電子線、α線、β線、γ線など他の活性エネルギー光線の照射によって硬化する接着剤を使用することもできる。この第２の接着２４を塗布する目的は、第１の接着剤２３を硬化する前に、流路ユニット３０にアクチュエータユニット１２を仮固定するためである。

図４（ａ），（ｂ），（ｃ）は、アクチュエータユニット１２と流路ユニット３０の接着工程を説明するための縦断面図である。

先ず図４（ａ）に示すように、圧電アクチュエータ１３と接着剤流入防止壁部１５の自由端部に第１の接着剤２３をディップ法により塗布する。このとき、最端部の圧電アクチュエータ群支持部１４には第１の接着剤２３を塗布しないようにする。

次に図４（ｂ）に示すように、アクチュエータユニット１２をハウジング１１の開口部２８より、圧電アクチュエータ１３の自由端側を先にして挿入し、振動板７に当接する。その後、圧電アクチュエータ群支持部１４の自由端部外側にディスペンサー２６を用いて第２の接着剤（ＵＶ硬化型接着剤）２４を所定量塗布する。このときに前記第１の接着剤２３となるべく混合しないように、図１Ａ部に示すように第１の接着剤２３から離れた圧電アクチュエータ群支持部１４の外側面、すなわち圧電アクチュエータ群支持部１４の接着剤流入防止壁部１５ａと対向する側面とは反対側の外側面と振動板７の下面が交差する角部に塗布すると良い。

そして図４（ｃ）に示すように、ＵＶランプ２７を用いて前記第２の接着剤（ＵＶ硬化型接着剤）２４に紫外線を照射する。ＵＶ硬化型接着剤は紫外線により短時間で硬化し、振動板７と圧電アクチュエータ群支持部１４を固着することができ、第１の接着剤２３を熱硬化させるときの位置ずれが防止でき、さらに固着するときの固定治具が不要となり、作業性が向上する。

このようにして流路ユニット３０にアクチュエータユニット１２を仮固定した後、加熱により第１の接着剤２３を硬化させる。このときアクチュエータユニット１２はハウジング１１内に収納されて熱的に保護されているから、加熱による圧電アクチュエータ１３の特性劣化が防止できる。

また、接合順としては、流路ユニット３０にアクチュエータユニット１２を第１の接着剤２３及び第２の接着剤２４で固着した後に、アクチュエータユニット１２をハウジング１１内に挿入して、その後にハウジング１１を流路ユニット３０に固着しても良い。この方法によれば、光線の照射による第２の接着剤２４の硬化反応が確実に行われ、第２の接着剤２４の未硬化による吐出不良を確実に防止することができる。

本実施例では圧電アクチュエータ１３と圧電アクチュエータ群支持部１４の間に、少なくとも２本以上の接着剤流入防止壁部１５を設けた構造となっている。これにより、圧電アクチュエータ群支持部１４に塗られた第２の接着剤２４の一部が、万一、未硬化の状態で圧電アクチュエータ１３側へ流れ出して、圧電アクチュエータ群支持部１４に隣接する接着剤流入防止壁部１５（ａ）に接触しても（図３参照）、次の接着剤流入防止壁部１５（ｂ）があることにより圧電アクチュエータ１３側へは流れ出ることが無くなり、圧電アクチュエータ１３と振動板７の接着を適正に行なうことができる。

前記接着剤流入防止壁部１５の本数は多いほど良いが、ヘッドが大型化することになる。従って、接着剤流入防止壁部１５の本数は、片側で２〜４本が望ましい。例えばオリフィス１間のピッチが７５ｄｐｉ（ドットパーインチ）の場合、接着剤流入防止壁部１５の本数を２本程度にすれば、圧電アクチュエータ群支持部１４までの間隔は、（２５．４ｍｍ／７５ｄｐｉｘ３）ｘ２≒２．０３２ｍｍであり、ヘッドを大型化するほどの大きさではない。また、オリフィス１間のピッチが１５０ｄｐｉの狭ピッチとなった場合は、接着剤流入防止壁部１５を４本とすることでも同程度距離である。この構造により、ハウジング１１を小型にしても容易にインクジェット記録ヘッドを製造することができる。

本実施例では積層方向に最も変位する面方位ｄ３３型の圧電アクチュエータ１３を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものでは無く、積層方向に対して鉛直方向に変位する面方位ｄ３１型など他のタイプのものも使用可能である。この場合も圧電アクチュエータ１３と圧電アクチュエータ群支持部１４の間に、接着剤流入防止壁部１５を設けることで同じ効果が得られる。

図５は、実施例２に係るインクジェット記録ヘッドの縦断面図である。
アクチュエータユニット１２の両端に位置する圧電アクチュエータ群支持部２５は、セラミックス材などからなる支持基板１８によって形成されている。そして、その圧電アクチュエータ群支持部２５と圧電アクチュエータ１３の間に、接着剤流入防止壁部１５が両側に其々２本所定の隙間３２をあけて設けている。この場合も、第１の接着剤２３は圧電アクチュエータ１３ならびに接着剤流入防止壁部１５に塗布し、第２の接着剤２４は圧電アクチュエータ群支持部２５に塗布することで、実施例１で示す効果が得られる。

本実施例では圧電アクチュエータ群支持部２５を支持基板１８によって形成したが、接着剤流入防止壁部１５も一緒に支持基板１８によって形成することも可能である。

図６は、前記実施例に係るインクジェット記録ヘッドを搭載した画像形成装置（インクジェットプリンタ）の斜視図である。

インクジェット記録ヘッド５０は、図示していないタイミングベルトに連結された駆動モータの正逆転によりフレームから延びたガイド軸５１，５１上を往復移動しながら、搬送ローラ５２によって搬送されて来た記録媒体５３上にインク滴を吐出して文字や図形などの画像を印刷する。

インクジェット記録ヘッド５０へのインクの供給は、メインインクタンク５４からフレキシブルチューブ５５を経由してサブインクタンク５６へ送られ、さらにフレキシブルチューブ５５を経由してインクジェット記録ヘッド５０へ供給される。図示していないが、フレキシブルチューブ５５の途中には供給ポンプが設けられている。

ヘッド保全部５７は、印刷をしないときにインクジェット記録ヘッド５０のオリフィス1からのインクの乾燥や異物の付着を防止するためにキャップ５８、或いは図示していないが、オリフィス面に付着したインクなどを除去するためのワイパーブレードなどが設けられている。前記キャップ５８は、サブインクタンク５６からインクジェット記録ヘッド５０内にインクを充填するときやインクジェット記録ヘッド５０内に滞留した気泡などを除去する目的で実施されるパージ動作時の吸引キャップとしても利用される。

インクジェット記録ヘッド５０の各オリフィスにはシアン、マゼンタ、イエロー、黒のインクが個別に供給されて吐出され、記録媒体５３上で各色のインクを重ね合わせてカラー画像を形成することができる。

この実施例において本発明に係る液滴吐出装置は、吐出する液体を貯留するメインインクタンク５４ならびにサブインクタンク５６などの液体タンクと、インクジェット記録ヘッド５０からなる液滴吐出ヘッドと、前記液体タンクに貯留されている液体を前記液滴吐出ヘッドに供給するフレキシブルチューブ５５や供給ポンプなどからなる液体供給手段を備えている。

次に本発明の請求毎の作用効果を示せば下記の通りである。
請求項１に記載の発明は前述のように構成されており、仮固定用の光硬化型接着剤を使用した場合でも、吐出特性に影響を与える重要箇所である圧電アクチェータと振動板の接合部にまで前記接着剤が流れ出ない安全な接合ができ、液滴の吐出不良がない動作信頼に優れた液滴吐出ヘッドを提供することができる。

請求項２に記載の発明は、接着剤流入防止壁部を複数個隙間をおいて設けているから、前記接着剤の流出を確実に防止することができる。

請求項３に記載の発明は、接着剤流入防止壁部の幅寸法が圧電アクチュエータならびに圧電アクチュエータ群支持部と同寸であるから、前記接着剤の流出を確実に防止することができる。

請求項４に記載の発明は、圧電アクチュエータ群と接着剤流入防止壁部と圧電アクチュエータ群支持部が一体に形成されているから、それら部品の製作作業ならびに組み立て作業が簡便となり、コストの低減と作業能率の向上を図ることができる。

請求項５に記載の発明は、圧電アクチュエータ群と接着剤流入防止壁部が等ピッチに設けられているから、寸法のばらつきが抑えられ、オリフィスから吐出する液滴速度や、液重量のオリフィス毎のばらつきも小さくできる。

請求項６に記載の発明は、接着剤流入防止壁部と振動板の間も第１の接着剤で接合した構造になっている。圧電アクチュエータと振動板の間だけ第１の接着剤を介在すると、接着剤流入防止壁部と振動板の間に第１の接着剤の膜厚分の隙間ができる可能性が有るが、接着剤流入防止壁部と振動板の間も第１の接着剤で接合すれば前述の隙間の形成がなく、接着剤流入防止壁部の機能が確実に発揮できる。

請求項７に記載の発明は、圧電アクチュエータならびに接着剤流入防止壁部の振動板と接合する表面に微細な凹凸部が形成されているから、振動板に固着する際により強固に固着させることができる。

請求項８に記載の発明は、圧電アクチュエータ群支持部の接着剤流入防止壁部と対向する側面とは反対側の外側面と振動板の下面が交差する角部に、第２の接着剤が塗布されているから、第１の接着剤との混合がなく、第１の接着剤ならびに第２の接着剤の接着機能を十分に発揮することができる。

請求項９に記載の発明は、圧電アクチュエータ群支持部が支持基板の一部で構成されているから、圧電アクチュエータ群支持部に十分な機械的強度を持たせることができ、圧電アクチュエータ群支持部本来の機能が確実に発揮できる。

請求項１０に記載の発明は、第１の接着剤の硬化後の硬度（ショアーＡ）が８０度以下であるから、圧電アクチュエータの変形を効率良く振動板に伝達することができる。

はみ出した接着剤により振動板７のコンプライアンスを変えることなく、各オリフィス1におけるインク吐出速度や吐出量を一定にすることができる。はみ出した接着剤により振動板７のコンプライアンスを変えることなく、各オリフィス1におけるインク吐出速度や吐出量を一定にすることができる。

請求項１１に記載の発明は、振動板の圧電アクチュエータとの接合部に凸部が形成されているから、もしはみ出した接着剤があっても、振動板のコンプライアンスを変えることなく、各オリフィスにおける液滴吐出速度や吐出量を一定にすることができる。

請求項１２に記載の発明は、棒状の圧電アクチュエータに切り込みを入れて、圧電アクチュエータ、接着剤流入防止壁部、圧電アクチュエータ群支持部を同時に形成することができるから、コストの低減と作業能率の向上を図ることができる。

請求項１３ならびに１４に記載の発明は前述のような構成になっており、仮固定用の光硬化型接着剤を使用した場合でも、吐出特性に影響を与える重要箇所である圧電アクチェータと振動板の接合部にまで前記接着剤が流れ出ない安全な接合ができ、液滴の吐出不良がない動作信頼に優れた液滴吐出ヘッドの製造方法を提供することができる。

請求項１５に記載の発明は前述のような構成になっており、仮固定用の光硬化型接着剤を使用した場合でも、吐出特性に影響を与える重要箇所である圧電アクチェータと振動板の接合部にまで前記接着剤が流れ出ない安全な接合ができ、液滴の吐出不良がない動作信頼に優れた液滴吐出装置を提供することができる。

請求項１６に記載の発明は前述のような構成になっており、インク滴の吐出不良がなく、画質品質の高い画像形成装置を提供することができる。

前記実施例ではインクジェット記録装置の場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、液晶ディスプレイのカラーフィルタなどに用いられる色材液、有機ＥＬディスプレイなどの電極膜形成に用いられる電極材料液など他の液体を吐出する液滴吐出装置にも適用可能である。

１：オリフィス、２：オリフィスプレート、３：圧力室、４：圧力室プレート、５：リストリクタ、６：リストリクタプレート、７：振動板、８：フィルタ、９：ダイアフラムプレート、１０：共通インク通路、１１：ハウジング、１２：アクチュエータユニット、１３：圧電アクチュエータ、１４：圧電アクチュエータ群支持部、１５：接着剤流入防止壁部、１６：外部電極、１７：導電性接着剤、１８：支持基板、１９：個別電極、２０：共通電極、２１：スルーホール、２２：インク導入パイプ、２３：第１の接着剤、２４：第２の接着剤、２５：アクチュエータ群支持部、２６：ディスペンサー、２３：ＵＶランプ、２８：開口部、２９：アクチュエータ、３０：流路ユニット、３１：凹凸部、３２：隙間、５０：インクジェット記録ヘッド、５１：ガイド軸、５２：搬送ローラ、５３：記録媒体、５４：メインインクタンク、５５：フレキシブルチューブ、５６：サブインクタンク、１７：ヘッド保全部、Ｗ：圧電アクチュエータ、圧電アクチュエータ群支持部、接着剤流入防止壁部の幅寸法。

特公平１−１１５６３８号公報 特開２００３−２７６２０７号公報 特開２００３−２２６０１９号公報

Claims (16)

1. 列状に配置された複数のオリフィスと、そのオリフィスにそれぞれ連通するように設けられた複数の圧力室と、各圧力室の一側壁をなす複数の振動板を有する流路ユニットと、
   前記振動板に対応して列状に配置された複数の圧電アクチュエータと、その圧電アクチュエータ群の両端部に設けられた圧電アクチュエータ群支持部と、前記圧電アクチュエータと圧電アクチュエータ群支持部を支持する支持基板を有するアクチュエータユニットと、
   そのアクチュエータユニットを開口部内に挿入して、その開口部に前記流路ユニットを固定するハウジングを備え、
   前記圧電アクチュエータの自由端と前記振動板が個々に対応して第１の接着剤で接合されて、前記圧電アクチュエータ群支持部の端部と振動板が光硬化型の第２の接着剤で接合されて、
   前記圧電アクチュエータに電気信号を印加し、前記振動板を介して圧力室の容積を膨張、収縮させて、前記オリフィスから液滴を吐出させる液滴吐出ヘッドにおいて、
   前記アクチュエータユニットの圧電アクチュエータ群と圧電アクチュエータ群支持部の間に隙間をおいて前記第２の接着剤が圧電アクチュエータ側に流入するのを防止する接着剤流入防止壁部を設けたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
2. 請求項１に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記接着剤流入防止壁部を前記圧電アクチュエータ群の列方向に沿って複数個隙間をおいて設けたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
3. 請求項１または２に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記接着剤流入防止壁部の前記圧電アクチュエータ群の列方向に直交する方向の幅寸法が、前記圧電アクチュエータならびに圧電アクチュエータ群支持部の圧電アクチュエータ群の列方向に直交する方向の幅寸法と同寸であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記圧電アクチュエータ群と接着剤流入防止壁部と圧電アクチュエータ群支持部が一体に形成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
5. 請求項４に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記圧電アクチュエータ群と接着剤流入防止壁部が等ピッチに設けられていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記接着剤流入防止壁部と前記振動板の間も前記第１の接着剤で接合していることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
7. 請求項６に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記圧電アクチュエータならびに接着剤流入防止壁部の振動板と接合する表面に微細な凹凸部が形成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
8. 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記圧電アクチュエータ群支持部の接着剤流入防止壁部と対向する側面とは反対側の外側面と前記振動板の下面が交差する角部に、前記第２の接着剤が塗布されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
9. 請求項１，２，３，６，７，８のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記圧電アクチュエータ群支持部が前記支持基板の一部で構成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
10. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記第１の接着剤の硬化後の硬度（ショアーＡ）が８０度以下であることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
11. 請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドにおいて、前記振動板の圧電アクチュエータとの接合部に凸部が形成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
12. 列状に配置された複数のオリフィスと、そのオリフィスにそれぞれ連通するように設けられた複数の圧力室と、各圧力室の一側壁をなす複数の振動板を有する流路ユニットを形成する工程と、
    前記振動板に対応して列状に配置された複数の圧電アクチュエータと、その圧電アクチュエータ群の両端部に設けられた圧電アクチュエータ群支持部と、前記圧電アクチュエータと圧電アクチュエータ群支持部を支持する支持基板を有するアクチュエータユニットを形成する工程と、
    そのアクチュエータユニットと前記流路ユニットを第１の接着剤ならびに光硬化型の第２の接着剤で接合する工程を含む液滴吐出ヘッドの製造方法において、
    前記アクチュエータユニットを形成する工程が、
    前記支持基板の上面に沿って棒状の圧電アクチュエータを接着固定する工程と、
    その棒状の圧電アクチュエータを長手方向に沿って所定の深さまで切り込みを入れて、棒状圧電アクチュエータの中央部に前記複数の圧電アクチュエータを、その圧電アクチュエータ群の両端部側に前記第２の接着剤が圧電アクチュエータ側に流入するのを防止する接着剤流入防止壁部を、さらにその接着剤流入防止壁部の外側に圧電アクチュエータ群支持部を分割して形成する工程を含み、
    前記アクチュエータユニットと流路ユニットを接合する工程が、
    前記圧電アクチュエータならびに接着剤流入防止壁部の振動板と接合する面に前記第１の接着剤を塗布する工程と、
    その第１の接着剤を介してアクチュエータユニットと流路ユニットを接合して、前記アクチュエータユニットの圧電アクチュエータ群支持部と流路ユニットの振動板を光硬化型の第２の接着剤で固着する工程と、
    前記第１の接着剤を加熱して第１の接着剤を硬化する工程を含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
13. 請求項１２に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記アクチュエータユニットと流路ユニットを接合する工程の前に、ハウジングの開口部に前記流路ユニットを固定する工程を含み、
    前記アクチュエータユニットと流路ユニットを接合する工程が、
    前記圧電アクチュエータならびに接着剤流入防止壁部の振動板と接合する面に前記第１の接着剤を塗布する工程と、
    その第１の接着剤を塗布したアクチュエータユニットを前記ハウジングの開口部内に挿入して、前記第１の接着剤を介して圧電アクチュエータならびに接着剤流入防止壁部の端部を前記振動板に当接する工程と、
    前記圧電アクチュエータ群支持部の接着剤流入防止壁部と対向する側面とは反対側の外側面と前記振動板の下面が交差する角部に、前記第２の接着剤を塗布する工程と、
    その第２の接着剤に光線を照射して第２の接着剤を硬化する工程と、
    前記第１の接着剤を加熱して第１の接着剤を硬化する工程を含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
14. 請求項１２に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記アクチュエータユニットと流路ユニットを接合する工程が、
    前記圧電アクチュエータならびに接着剤流入防止壁部の振動板と接合する面に前記第１の接着剤を塗布する工程と、
    その第１の接着剤を介して圧電アクチュエータならびに接着剤流入防止壁部の端部を前記流路ユニットの振動板に当接する工程と、
    前記圧電アクチュエータ群支持部の接着剤流入防止壁部と対向する側面とは反対側の外側面と前記振動板の下面が交差する角部に、前記第２の接着剤を塗布する工程と、
    その第２の接着剤に光線を照射して第２の接着剤を硬化する工程と、
    前記第１の接着剤を加熱して第１の接着剤を硬化する工程を含み、
    その後に前記アクチュエータユニットをハウジングの開口部内に挿入して、前記流路ユニットをハウジングの開口部に固定することを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
15. 吐出する液体を貯留する液体タンクと、液滴吐出ヘッド、前記液体タンクに貯留している液体を前記液滴吐出ヘッドに供給する液体供給手段を備え、前記液滴吐出ヘッドから吐出した液滴を被着媒体に着弾する液滴吐出装置において、前記液滴吐出ヘッドが請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の液滴吐出ヘッドであることを特徴とする液滴吐出装置。
16. 前記液体が画像形成用インクであって、前記被着媒体が記録媒体で、請求項１５に記載の液滴吐出装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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