JP2015189031A - インクジェットヘッド、インクジェット記録装置およびインクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性が高く、歩留まりが良い、インクジェットヘッドを提供する。
【解決手段】表面に複数の第１溝１３１および複数の第２溝１３２を交互に備えた圧電部材１１８と、少なくとも第１溝１３１の位置に合わせてノズル３０１が配置され、圧電部材１１８の表面を塞ぐノズルプレート３００と、第１溝１３１の一端に連通しインクを供給する第１インク室１１６ａおよび第１溝１３１の他端に連通しインクを排出する第２インク室１１６ｂと、圧電部材１１８を変形させて第１溝１３１の容積を変化させる駆動手段とを有するとともに、第２溝１３２には、第２溝１３２へのインクの流入を防ぐ感光性樹脂により形成された壁材１１７が設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、インクジェットヘッド、インクジェット記録装置、およびインクジェットヘッドの製造方法に関する。

圧電部材の表面に複数の溝を設けて、各溝に流入されたインクを圧電部材のシェアモード変形により吐出するインクジェットヘッドにおいては、印加される電圧により溝の両側の側壁が変形して駆動する。このため、隣接する溝の一方の圧力が高まっているときには、他方の溝の圧力は低くなる。よって、隣接する溝の両方から同時にインクを吐出することができない。また、１つおきの溝の側壁を同時に変形駆動させる方法では、間に挟まれた溝から、インクが誤って吐出されるおそれがある。

そこで、インクの誤吐出を防止し、駆動周波数を向上させるために、インクを吐出する溝である圧力室と、インクを吐出しない溝、いわゆるダミー室とを交互に設けたインクジェットヘッドが知られている。圧力室には供給されたインクを吐出するノズルが設けられる。一方、ダミー室にはノズルが設けられず、インクが充填されるのみである。

このように、圧力室とダミー室とを交互に配置することで、圧力室を形成する圧電部材の側壁がシェアモード変形したとしても、インクの誤吐出が防止される。したがって、各圧力室から同時にインクを吐出でき、インクジェットヘッドの駆動周波数が向上する。

特開２０１３‐４３４２５号公報 特開２０１３‐１０２１１号公報

しかしながら、ダミー室のインクを介して隣の圧力室に圧力が伝わるため、単独のノズルからインクを吐出するときと、隣接するノズルからインクを吐出するときとで吐出量が異なる。

このため、ダミー室に空気を充填し空気室としたインクジェットヘッドが知られている。このインクジェットヘッドは、圧力室と交互に設けられたダミー室にのみ空気を充填してインクが入らないようにした構造を有している。

しかしながら、このような空気室を設ける構造には、精緻な加工技術が要求されるため、製造コストが増大する。そこで、信頼性が高く、歩留まりが良い、インクジェットヘッドの開発が望まれている。

そこで、実施の形態に係るインクジェットヘッドは、表面に複数の第１溝および複数の第２溝を交互に備えた圧電部材と、少なくとも第１溝の位置に合わせてノズルが配置され、圧電部材の表面を塞ぐノズルプレートと、第１溝の一端に連通しインクを供給する第１インク室および第１溝の他端に連通しインクを排出する第２インク室と、圧電部材を変形させて第１溝の容積を変化させる駆動手段とを有するとともに、第２溝には、第２溝へのインクの流入を防ぐ感光性樹脂により形成された壁材が設けられている。

図１は、第１の実施の形態に係るインクジェットプリンターの概略図である。 図２は、第１の実施の形態に係るインクジェットヘッドを示す分解斜視図である。 図３は、図２のインクジェットヘッドの要部を部分的に拡大した斜視図である。 図４は、図２のインクジェットヘッドをＦ４−Ｆ４線に沿って切断した断面の一部を拡大した部分拡大断面図である。 図５は、図４に示したインクジェットヘッドの動作を説明するための部分拡大断面図である。 図６は、図２に示したインクジェットヘッドの要部を拡大した平面図である。 図７は、図６のインクジェットヘッドをＦ７‐Ｆ７線に沿って切断した断面図である。 図８は、図６のインクジェットヘッドをＦ８‐Ｆ８線に沿って切断した断面図である。 図９は、第１の実施の形態に係るインクジェットヘッドの製造プロセスを示すフローチャートである。 図１０は、第１の実施の形態に係るインクジェットヘッドの壁部材の形成プロセスを示すフローチャートである。 図１１は、図１０とともに壁部材の形成プロセスを説明するための動作説明図である。 図１２は、第２の実施の形態に係るインクジェットヘッドの要部を拡大した平面図である。 図１３は、図１２のインクジェットヘッドをＦ１３−Ｆ１３線に沿って切断した断面図である。

以下に、第１の実施の形態について、図１から図１０を参照して説明する。

図１は、第１の実施の形態に係るインクジェットプリンター１を示す概略図である。インクジェットプリンター１は、インクジェット記録装置の一例である。なお、インクジェット記録装置はこれに限らず、複写機のような他の装置であっても良い。

図１に示すように、インクジェットプリンター１は、例えば、記録媒体である記録紙Ｐを搬送しながら画像形成等の各種処理を行う。インクジェットプリンター１は、筐体１０と、給紙カセット１１と、排紙トレイ１２と、保持ローラ（ドラム）１３と、搬送装置１４と、保持装置１５と、画像形成装置１６と、除電剥離装置１７と、反転装置１８と、クリーニング装置１９とを備える。

給紙カセット１１は、複数の記録紙Ｐを収容して、筐体１０内に配置される。排紙トレイ１２は、筐体１０の上部にある。インクジェットプリンター１によって画像形成がされた記録紙Ｐは、排紙トレイ１２に排出される。

搬送装置１４は、記録紙Ｐが搬送される経路に沿って配置された複数のガイドおよび複数の搬送ローラを有する。当該搬送ローラは、モータによって駆動されて回転することで、記録紙Ｐを給紙カセット１１から排紙トレイ１２まで搬送する。

保持ローラ１３は、導体によって形成された円筒状のフレームと、このフレームの表面に形成された薄い絶縁層（図示せず）とを有する。このフレームは接地（グランド接続）されている。保持ローラ１３は、その表面上に記録紙Ｐを保持した状態で回転することにより、記録紙Ｐを搬送する。

保持装置１５は、搬送装置１４によって給紙カセット１１から搬出された記録紙Ｐを、保持ローラ１３の外周面に吸着させて保持させる。保持装置１５は、記録紙Ｐを保持ローラ１３に対して押圧した後、帯電による静電気力で記録紙Ｐを保持ローラ１３に吸着させる。

画像形成装置１６は、保持装置１５によって保持ローラ１３の外周面に保持された記録紙Ｐに、画像を形成する。画像形成装置１６は、保持ローラ１３の外周面に対向して配置された複数のインクジェットヘッド２１を有する。複数のインクジェットヘッド２１は、例えば、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの四色のインクを、それぞれ記録紙Ｐに吐出することで、画像を形成する。

除電剥離装置１７は、画像が形成された記録紙Ｐを、除電することで、保持ローラ１３から剥離する。除電剥離装置１７は、電荷を供給して記録紙Ｐを除電し、記録紙Ｐと保持ローラ１３との間に爪を挿入する。これにより、記録紙Ｐは保持ローラ１３から剥離される。保持ローラ１３から剥離された記録紙Ｐは、搬送装置１４によって、排紙トレイ１２または反転装置１８に搬送される。

クリーニング装置１９は、保持ローラ１３の外周面に残ったインクや紙粉を除去する。クリーニング装置１９は、保持ローラ１３の回転方向において除電剥離装置１７よりも下流にある。クリーニング装置１９は、回転する保持ローラ１３の外周面にクリーニング部材１９ａを当接させ、回転する保持ローラ１３の外周面をクリーニングする。

反転装置１８は、保持ローラ１３から剥離された記録紙Ｐの表裏面を反転させ、当該記録紙Ｐを再び保持ローラ１３の表面上に供給する。反転装置１８は、例えば記録紙Ｐを前後方向逆にスイッチバックさせる所定の反転経路に沿って記録紙Ｐを搬送することにより、記録紙Ｐを反転させる。

図２は、インクジェットヘッド２１の分解斜視図である。

図２に示すように、インクジェットヘッド２１は、例えば、サイドシュータ型のシェアモードシェアウォール方式のインクジェットヘッドである。インクジェットヘッド２１は、上記インクジェットプリンター１に搭載され、記録紙Ｐに向けてインクを吐出する。

インクジェットヘッド２１は、基材１００と、ノズルプレート３００と、枠部材２００を含む。また、インクジェットヘッド２１は、基材１００の実装面１２１の中央部に基材１００の長手方向に延びる２本の圧電部材１１８を有している。

また、後に詳述するように、インクジェットヘッド２１の内部には、基材１００とノズルプレート３００と枠部材２００によって囲まれたインク室１１６（図７）が設けられている。

図２に示すように、基材１００は、矩形の板状に形成される。本実施の形態では、基材１００の材料としてアルミナを用いた。基材１００の材料としては、これに限られず、例えば、炭化シリコン（ＳｉＣ）やゲルマニウム基板のような他の半導体であっても良い。また、基材１００の材料は、セラミックス、ガラス、石英、樹脂、または金属のような他の材料であっても良い。セラミックスとして、例えば、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素、またはチタン酸バリウムのような窒化物、炭化物、または酸化物を用いることができる。樹脂として、例えば、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、またはポリエーテルサルフォンのようなプラスチック材を用いることができる。金属として、例えばアルミまたはチタンを用いることができる。なお、基材１００として、金属材料を用いる場合には、実装面１２１を絶縁材料で被覆する必要がある。

基材１００は、実装面１２１を有している。実装面１２１の中央部に圧電部材１１８が、長手方向に２列に並べて設けられている。各圧電部材１１８は、短手方向の断面が台形であり互いに離間して平行に配置されている。基材１００には、圧電部材１１８の長手方向に沿って複数の供給口１２５および複数の排出口１２６が設けられている。

複数の供給口１２５は、２本の圧電部材１１８の間、すなわち、基材１００の中央部に沿って基材１００の長手方向に並んで設けられている。各供給口１２５は、基材１００を貫通してインクタンク（図示せず）に連通している。言い換えれば、インクタンクから供給口１２５を通ってインクジェットヘッド２１へ供給されたインクは、インク室１１６へ流入する。

図２に示すように、排出口１２６は、供給口１２５を間に挟んで２本の圧電部材１１８の外側に２列に並んで設けられている。各排出口１２６は、基材１００を貫通してインクタンク（図示せず）に連通しており、インク室１１６内のインクをインクタンクへ排出する。よって、インクは、インクタンクとインク室１１６との間で、供給口１２５および排出口１２６を通って循環する。

図２に示すように、ノズルプレート３００は、例えばポリイミドの矩形の薄膜（フィルム）により形成される。その他の樹脂材料として、例えば、他の種類のポリイミド、ＡＢＳ、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエーテルサルフォンのようなプラスチック材を用いることができる。また、セラミックスとして、例えば、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素、チタン酸バリウムなどの窒化物、または酸化物を用いることができる。また、ノズルプレート３００は、金属材料によって形成されても良い。金属材料として、例えば、アルミ、ＳＵＳ、またはチタンを用いることができる。なお、ノズルプレート３００に金属材料を用いた場合には、個別配線１３６、共通配線１３７及び電極１３５と接する箇所に絶縁材料を形成する。

ノズルプレート３００のインク吐出側の表面３０２には、撥インク膜が形成されている（図示せず）。撥インク膜は、例えば、撥液性を有するシリコン系撥液材料またはフッ素含有系有機材料によって形成される。

ノズルプレート３００は基材１００の実装面１２１に枠部材２００を介して対向して配置されている。ノズルプレート３００は、ノズルプレート３００を貫通した複数のノズル３０１を有する。複数のノズル３０１は、ノズルプレート３００の長手方向に沿って２列に並んで配置される。

図２に示すように、枠部材２００は、例えばニッケル合金よって、矩形の枠状に形成される。枠部材２００は、基材１００の実装面１２１とノズルプレート３００との間に配置される。枠部材２００は、２本の圧電部材１１８を囲むとともに、全てのノズル３０１を囲む大きさを有する。なお、枠部材として金属材料を用いた場合には、個別配線１３６、共通配線１３７及び電極１３５と接する箇所に絶縁材料を形成する。

圧電部材１１８は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）によって形成される。圧電部材１１８は、板状の二つの圧電体を互いの分極方向が対向するように張り合わせて形成されている。本実施の形態に係る圧電部材１１８は、長手方向に伸びた棒状の外形を有する。なお、圧電材料としてはこれに限らず、例えば、ＰＴＯ（ＰｂＴｉＯ_３：チタン酸鉛）、ＰＭＮＴ（Ｐｂ（Ｍｇ_１／３Ｎｂ_２／３）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３）、ＰＺＮＴ（Ｐｂ（Ｚｎ_１／３Ｎｂ_２／３）Ｏ_３−ＰｂＴｉＯ_３）、ＺｎＯ、およびＡｌＮのような種々の圧電性材料を用いることができる。

図２に示すように、圧電部材１１８は、基材１００の実装面１２１に接着されている。この接着材としては、例えば、熱硬化性を有するエポキシ系接着材が用いられる。

図３は、基材１００に２列に並べられた圧電部材１１８の一方を部分的に拡大した斜視図である。図３では、内部構造を見やすくするため、ノズルプレート３００の一部を破断して示してある。

図３に示すように、圧電部材１１８は、基材１００の実装面１２１と平行な上面１１８ｃ、およびこの上面１１８ｃの短手方向の両端辺から実装面１２１に向けて広がるように傾斜した２つの傾斜面１１８ｂを有する。圧電部材１１８は、その表面１１８ａに基材１００の短手方向に延びた複数の第１溝１３１（以下、圧力室１３１とも言う。）と複数の第２溝１３２（以下、空気室１３２ともいう。）を交互に有する。第１溝１３１および第２溝１３２の両端は傾斜面１１８ｂにつながっている。本実施の形態においては、圧力室１３１と空気室１３２とは、それぞれ同一形状に形成された溝である。なお、圧力室１３１と空気室１３２との形状は異なっていても良い。見方を変えると、圧電部材１１８は、これらの圧力室１３１および空気室１３２を形成する複数の側壁１３３を有している。側壁１３３は、言い換えれば、第１溝１３１と第２溝１３２の間に設けられた凸部である。

そして、第２溝１３２の両端部には、壁材１１７が設けられている。壁材１１７は、第２溝１３２の両端を封止する。壁材１１７は、圧電部材１１８の上面１１８ｃと面一に設けられた上面１１７ａを有する。圧電部材１１８の上面１１８ｃおよび壁材１１７の上面１１７ａは、ノズルプレート３００と接着される。これにより、インク室１１６へ充填されたインクが第２溝１３２へ侵入することを防いでいる。

図４は、図２のインクジェットヘッド２１を長手方向にＦ４−Ｆ４で切断した部分の拡大断面図である。図５は、図４の圧電部材１１８をシェアモード変形させた状態の一例を示す部分拡大断面図である。

図４および図５に示すように、ノズルプレート３００のノズル３０１は、一つの圧力室１３１に一つのノズル３０１が連通するように設けられている。つまり、ノズルプレート３００は、２列の圧電部材１１８に設けられた圧力室１３１に対応して、２列のノズル３０１を有する。一方、空気室１３２に対応するノズルはない。

ここで、インク室１１６の構造およびインクの流れ方について詳細に説明する。

図６は、図２に示したインクジェットヘッド２１の圧電部材１１８の一方を部分的に拡大した平面図である。図７は、図６に示したインクジェットヘッド２１をＦ７−Ｆ７で切断した断面図である。そして、図８は、図６に示したインクジェットヘッド２１をＦ８−Ｆ８で切断した断面図である。インク室１１６は、基材１００とノズルプレート３００と枠部材２００とに囲まれた空間である。

インク室１１６は、基材１００の実装面１２１とノズルプレート３００と枠部材２００とに囲まれた空間である。インク室１１６には、第１インク室１１６ａと第２インク室１１６ｂとを含む。第１インク室１１６ａは２つの圧電部材１１８の間の空間である。第１インク室１１６ａには、複数の供給口１２５が連通する。一方、第２インク室１１６ｂは、２つの圧電部材１１８の枠部材２００側（外側）の空間である。第２インク室１１６ｂには、それぞれ複数の排出口１２６が連通している。

インクタンク内のインクは、ポンプ（図示せず）によってインク室１１６へ供給される。このとき、インクは、インクタンクから第１インク室１１６ａに供給される。インク室１１６は、供給されるインクにより徐々に満たされる。具体的には、第１インク室１１６ａに流入したインクは、その両側にある圧電部材１１８の複数の圧力室１３１を通って、外側にある２つの第２インク室１１６ｂへ向けて流出する。これにより、枠部材２００で囲まれたインク室１１６全体がインクで満たされる。そして、第２インク室１１６ｂへ流れたインクは、複数の排出口１２６を介してインクタンクへ戻される。

複数の圧力室１３１の間に交互に配置された複数の空気室１３２は、図７に示すように、その両端が壁材１１７により塞がれているため、インクが侵入することがない。このため、複数の圧力室１３１がインクを循環させる流路の一部として機能する一方で、複数の空気室１３２はインクが侵入しないダミー室として機能する。

次に、基材１００および圧電部材１１８に配置される電極および配線について説明する。

図４に示すように、圧力室１３１および空気室１３２の側面１３８および底面１３９には、電極１３５が形成されている。そして、図６に示すように、第１インク室１１６ａの実装面１２１には、第２溝１３２に延びる共通配線１３７が設けられている。第２インク室１１６ｂの基材１００上には、第１溝１３１へ延びる個別配線１３６が設けられている。各配線は、その一端で電極１３５に接続されるとともに、他端でインクジェットヘッド２１のインクジェットヘッド駆動用ＩＣ（図示せず）に接続されている。

圧力室１３１および空気室１３２に設けられる電極１３５は、例えば、ニッケル薄膜により形成されている。電極１３５は、これに限らず、例えば、Ｐｔ（白金）およびＡｌ（アルミニウム）、Ｔｉ（チタン）の薄膜で形成してもよい。さらに電極１３５の材料として、Ｃｕ（銅）、Ａ１（アルミニウム）、Ａｇ（銀）、Ｔｉ（チタン）、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブデン）、Ａｕ（金）のような他の材料も用いることができる。

次に、インクジェットヘッド２１の動作について説明する。

インクジェットプリンター１で印刷処理の指令が伝達されると、図示しないインクタンクから複数の供給口１２５を通ってインクが供給される。供給口１２５を通してインクジェットヘッド２１へ供給されたインクは、第１インク室１１６ａと連通する第１溝（圧力室）１３１の一端から圧力室１３１へ流入する。圧力室１３１から流出したインクは第２インク室１１６ｂへ流れる。第２インク室１１６ｂへ流出したインクは、複数の排出口１２６を介してインクタンクへ排出される。

インク室１１６に供給されるインクの供給量および排出量は、インク室１１６内部の空気泡を排出し、且つ、ノズル３０１からインクが押し出されることがない値に調節される。さらに、インク室１１６内にインクが滞留しないように、インク室１１６内のインクは供給口１２５と排出口１２６を通ってインク室１１６とインクタンクとの間を循環する。

この状態で、インクジェットプリンター１に対して印刷の指示がされると、インクジェットプリンター１の制御部（図示せず）は、インクジェットヘッド２１のインクジェットヘッド駆動用ＩＣ（図示せず）に対して印刷信号を出力する。印刷信号を受信したインクジェットヘッド駆動用ＩＣは、駆動電圧を第１溝１３１および第２溝１３２の内壁に配置された電極１３５に印加する。

図５は、電極１３５に電圧が印加され、側壁１３３がシェアモード変形した状態を説明するためのインクジェットヘッド２１の部分拡大断面図である。インクジェットヘッド駆動用ＩＣから圧力室１３１の電極１３５に駆動電圧が印加されると圧力室１３１の電極１３５と、共通配線１３７を介してグランドされた空気室１３２の電極１３５との間に電位差が生じ、両者の間の側壁１３３がシェアモード変形する。

以下、このシェアモード変形について、図５の一方（図示左側）の圧力室１３１ａに着目して説明する。

圧力室１３１ａの電極１３５に駆動電圧が印加されると、圧力室１３１ａの左側の側壁１３３ａおよび圧力室１３１ａの右側の側壁１３３ｂがそれぞれ外側へ湾曲する。これにより、圧力室１３１ａの容積が増加し、圧力室１３１内の圧力が減少し、圧力室１３１ａに第１インク室１１６ａからインクが流入する。一方、圧力室１３１ａに隣接する空気室１３２ａおよび１３２ｂは、側壁１３３ａおよび１３３ｂの変形に伴って容積が減少する。

この後、インクジェットヘッド駆動用ＩＣが圧力室１３１ａの電極１３５に対して逆電位の駆動電圧を印加すると、図５で二点鎖線として示すように圧力室１３１ａの両側の側壁１３３ａ，１３３ｂが内側に湾曲する。これにより、圧力室１３１ａの容積が減少し、圧力室１３１ａ内の圧力が上昇する。この圧力室１３１ａの圧力の上昇により、圧力室１３１ａに連通したノズル３０１からインクが吐出される。

本実施の形態では、上述したように、第２溝１３２の両端を壁材１１７で塞いでいるため、第２溝１３２にインクが流入することがない。この結果、圧電部材１１８のシェアモード変形の変形率がすべての側壁１３３で同じになり、圧力室１３１からのインクの吐出量を均一化できる。

次に本実施の形態に係るインクジェットヘッド２１の製造方法について図９から図１１を用いて説明する。

図９は、インクジェットヘッド２１の製造工程を示すフローチャートである。
まず、第１インク室１１６ａに連通する複数の供給口１２５および第２インク室１１６ｂに連通する複数の排出口１２６を基材１００に形成する（動作４０１）。

次に、基材１００の実装面１２１に圧電部材１１８をエポキシ系の樹脂接着剤を用いて接着する（動作４０２）。そして、研削砥石を用いた研削機により、圧電部材１１８を削って２本の圧電部材１１８を形成する。このとき、圧電部材１１８の断面が台形となるように圧電部材１１８を基材１００の長手方向に沿って削り、傾斜面１１８ｂを形成する（動作４０３）。

この後、圧電部材１１８の短手方向に延びた複数本の溝を形成する。形成された溝は、後の圧力室１３１および空気室１３２となる（動作４０３）。複数の溝の形成には、例えば、スラーサー等の切削加工機を用いることができる。なお、溝の形成方法は、この方法に限らず、微細な溝を正確に効率よく形成できるものであればよい。

続いて、基材１００の実装面１２１に共通配線１３７および個別配線１３６を設ける（動作４０４）。また、圧電部材１１８の複数の溝の側面１３８および底面１３９に電極１３５を設ける（動作４０４）。配線および電極の設置方法としては、例えば、サブトラクティブ法を用いて、個々の圧力室１３１に接続する個別配線１３６、空気室１３２に接続される共通配線１３７、および圧力室１３１および空気室１３２の側面１３８および底面１３９の電極１３５を形成する。

具体的には、まず圧電部材１１８の表面１１８ａに金属薄膜を形成する。ここで言う表面１１８ａとは、圧電部材１１８の上面１１８ｃ、傾斜面１１８ｂ、側面１３８および底面１３９を含む面である。言い換えれば、基材１００の実装面１２１との接着面（図示せず）以外の面である。そして、表面１１８ａに形成された金属薄膜上にレジストマスクを積層する。さらに、当該金属薄膜を酸性エッチング液によりエッチングし、レジストマスクのない部分の金属薄膜を除去する。その後、レジストマスクを除去し配線および電極を形成する。

金属薄膜の成膜方法として、例えば、スパッタリング法や蒸着および鍍金のような他の製法等を用いることもできる。そして同様に、形成された金属薄膜をエッチングすることで、共通配線１３７、個別配線１３６および電極１３５をパターニングする。レジストマスクは、例えば、感光性のレジストマスクにより形成される。また、別のパターニングの方法として、基材１００の実装面１２１の金属薄膜の不要な部分にレーザーを照射することにより除去することもできる。

次に、圧電部材１１８の第２溝１３２の両端に壁材１１７を形成する。この動作４０５については、図１０および図１１を用いて後で説明する。

図９に示すように、第２溝１３２の両端に壁材１１７を形成した後、基材１００の圧電部材１１８の周囲に枠部材２００をエポキシ系樹脂等の接着剤により接着する（動作４０６）。そして、圧電部材１１８および枠部材２００を覆うようにノズルプレート３００を接着し、圧電部材１１８の上面１１８ｃ及び枠部材２００の上面２０１にノズルプレート３００を接着する（動作４０７）。ノズルプレート３００を設置した後、ノズルプレート３００の第１溝１３１と対向する位置にノズル３０１を形成する（動作４０８）。これにより、インクジェットヘッド２１が製造される。そして、製造されたインクジェットヘッド２１は、実装工程（動作４０９）を経てインクジェットプリンター１にアセンブリされる（動作４１０）。ここで、実装工程とは、インクジェットヘッド２１に設けられた個別配線１３６及び共通配線１３７に、これらに対応するインクジェットヘッド駆動用ＩＣの回路基板に設けられた配線とを、ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film）を介して接続することである。また、アセンブリとは、実装されたインクジェットヘッド２１とインクをインクジェットヘッド２１に供給するためのインク供給部材とを組み付けるとともに、ＩＣ回路基板を覆うようにカバー体を取り付ける動作である。

図１０は、第１の実施の形態に係る壁材１１７の製造プロセスを示したフローチャートである。図１１は、図１０の工程を説明するための説明図である。

図１１（ａ）に示すように、個別配線１３６、共通配線１３７および電極１３５が配置された基材１００の表面に仮枠１２３（ガラス、セラミックス、樹脂等）が接着される（図１０、動作５０１）。仮枠１２３は、加熱や紫外線照射により剥離可能な接着剤１２４を用いて固定される。仮枠１２３は、圧電部材１１８の周囲を囲むように配置される。仮枠１２３の厚みは圧電部材１１８よりも少し厚いものとする。

この後、図１１（ａ）に示すように、仮枠１２３の内側（圧電部材１１８側）に感光性樹脂１２２を充填する（動作５０２）。感光性樹脂１２２は、圧電部材１１８の上面１１８ｃを覆う位置まで充填する（図１１（ａ））。本実施の形態においては、感光性樹脂１２２として、いわゆるネガ型の感光性樹脂１２２を使用した。比較的粘度が低い液体状の感光性樹脂１２２を用いることにより、感光性樹脂１２２が第１溝１３１および第２溝１３２の隅々まで毛細管現象を利用して浸透するようにした。本実施の形態においては、ネガ型の感光性樹脂１２２として、紫外線硬化型の感光性樹脂を用いた。また、感光性樹脂は、比較的粘度が低く液体状のものを用いた。例えば、ユーヴィックス社製の３５８０等を用いることができる。

次に、図１１（ｂ）に示すように、感光性樹脂１２２を覆う露光マスク１２７を設ける。本実施の形態における露光マスク１２７は、壁材１１７として硬化させたい部分以外の部分を覆い、硬化させたい部分に透孔１２８を有する。

この後、露光マスク１２７を介して、感光性樹脂１２２に紫外線を照射して、感光性樹脂１２２を露光する（動作５０３）。このとき、透孔１２８を通過した紫外線により、その部分の感光性樹脂１２２は硬化される。一方、露光マスク１２７で覆われている箇所の感光性樹脂１２２は硬化されない。

そして、一定時間の紫外線照射の後、露光マスク１２７を取り外し、仮枠１２３内の硬化していない感光性樹脂１２２を取り除く（動作５０４）。このとき、硬化されなかった感光性樹脂１２２は、インク室１１６および第１、第２溝１３１，１３２の中から除去される。

次に、図１１（ｃ）に示すように、仮枠１２３を取り外す（動作５０５）。この際、基材１００を加熱して接着剤１２４を溶解し仮枠１２３を取り外す。この時の仮枠１２３の取り外し手段については、使用する接着剤１２４に合わせて適宜選択される。本実施の形態においては、比較的粘性の低い感光性樹脂１２２を壁材１１７として用いることにより、第２溝１３２の内側の隅々まで感光性樹脂１２２が浸透して硬化する。このため、第２溝１３２の両端の内側に隙間なく壁材１１７を設けることができる。よって、インク室１１６への壁材１１７のはみ出しを少なくすることができる。

なお、図１１においては、感光性樹脂１２２がインク室１１６側に少しはみ出して硬化されて示されているが、透孔１２８を第２溝１３２の端部近傍で傾斜面１１８ｂよりも内側に配置して、感光性樹脂１２２を第２溝１３２の内側（インク室１１６側へはみ出ない位置）で硬化させ、壁材１１７とすることもできる。これにより、感光性樹脂１２２が第２溝１３２の両端部からはみ出してインク室１１６に広がって硬化されることを防ぐことができる。言い換えれば、空気室１３２と隣接する圧力室１３１のインク室１１６との通路を壁材１１７が誤って閉塞することを防ぐことができる。

さらにこの後、図１１（ｄ）に示すように、硬化した壁材１１７の上面１１７ａが圧電部材１１８の上面１１８ｃと面一になるように壁材１１７の上面１１７ａを研磨する（動作５０６）。このとき、圧電部材１１８の上面１１８ｃも一緒に研磨すると加工が容易である。本実施の形態においては、感光性樹脂１２２を圧電部材１１８よりも厚く充填し硬化させて壁材１１７を形成することにより、壁材１１７の上面１１７ａと圧電部材１１８の上面１１８ｃを面一にする動作において、圧電部材１１８を研磨する量を最小限に抑えられるようにした。

なお、本実施の形態においては、ネガ型の感光性樹脂１２２を用いた壁材１１７の形成工程を示したが、感光性樹脂１２２として、ポジ型感光性樹脂を用いることもできる。この場合には、露光マスク１２７の透孔１２８の位置がネガ型の感光性樹脂１２２を用いた場合と逆の配置になる。つまり、壁材１１７に対応する部分を遮光する。

次に、仮枠１２３を用いない壁材１１７の形成方法（第２の実施の形態）を図１２および図１３を用いて説明する。

図１２は、第２の実施の形態に係るインクジェットヘッド２１の要部を拡大して示す部分拡大平面図である。図１３は、図１２のインクジェットヘッド２１をＦ１３−Ｆ１３線に沿って切断した断面図である。

図１２および図１３に示すように、比較的粘度の高い感光性樹脂４２２をディスペンサー等を用いて、圧電部材１１８の壁材１１７を形成する箇所（第１溝１３１および第２溝１３２の両端付近）に帯状に塗布する。その後の感光性樹脂４２２の硬化工程および研磨工程は図１０および図１１に示したものと同様であるため省略する。なお、このように粘性が比較的高い感光性樹脂４２２として、例えば、日本化薬株式会社製のＳＵ−８等を用いることができる。

粘度が高い感光性樹脂１２２を用いることにより液だれを防ぐことができるため、仮枠１２３の設置工程を省略することができる。また、使用する感光性樹脂１２２の量を減らすことができる。当該感光性樹脂４２２は、圧電部材１１８の上面１１８ｃの長手方向両側の縁付近から、傾斜面１１８ｂにかけて塗布され、第２溝１３２の両端を塞ぐ。感光性樹脂４２２は、比較的粘度が高いため、溝の隅まで感光性樹脂４２２が行き渡らないことがあるが、第２溝１３２の両端を外側から隙間なく覆うことで、インク室１１６から第２溝１３２へのインクの侵入を防止することができる。

上記のように、本実施の形態においては、感光性樹脂１２２の塗布と露光およびエッチングを組み合わせることで、壁材１１７を簡易に形成することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…インクジェット記録装置、１０…筐体、１１…給紙カセット、１２…排紙トレイ、１３…保持ローラ、１４…搬送装置、１５…保持装置、１６…画像形成装置、１７…除電剥離装置、１８…反転装置、１９…クリーニング装置、１９ａ…クリーニング部材、２１…インクジェットヘッド、１００…基材、１１４…駆動手段、１１６…インク室、１１６ａ…第１インク室、１１６ｂ…第２インク室、１１７…壁材、１１７…上面、１１７ａ…上面、１１８…圧電部材、１１８ａ…表面、１１８ｂ…傾斜面、１１８ｃ…上面、１２１…実装面、１２２…感光性樹脂、１２３…仮枠、１２４…接着剤、１２５…供給口、１２６…排出口、１２７…露光マスク、１２８…透孔、１３１、１３１ａ，１３１ｂ…第１溝（圧力室）、１３２，１３２ａ，１３２ｂ…第２溝（空気室）、１３３，１３３ａ，１３３ｂ…側壁、１３５…電極、１３６…個別配線、１３７…共通配線、１３８…側面、１３９…底面、２００…枠部材、３００…ノズルプレート、３０１…ノズル、３０２…表面、４２２…感光性樹脂

Claims (8)

1. 表面に複数の第１溝および複数の第２溝を交互に備えた圧電部材と、
   少なくとも前記第１溝の位置に合わせてノズルが配置された前記圧電部材の表面を塞ぐノズルプレートと、
   前記第１溝の一端に連通しインクを供給する第１インク室および前記第１溝の他端に連通しインクを排出する第２インク室と、
   前記第１溝と隣接する前記第２溝へのインクの流入を防ぐ感光性樹脂により形成された壁材と、
   前記圧電部材を変形させて前記第１溝の容積を変化させる駆動手段と、
   を有することを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 前記壁材が、前記第２溝の両端を前記第１インク室および前記第２インク室の両側から封止している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。
3. 前記壁材が、前記第２溝の両端よりも前記第２溝の内側を封止している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。
4. 前記第１および第２インク室は、前記ノズルプレート、表面に前記圧電部材を設けた基材、および前記ノズルプレートと前記基材に挟まれる前記圧電部材の周囲に設けられた枠部材により形成されている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。
5. 前記感光性樹脂がポジ型感光性樹脂である請求項１に記載のインクジェットヘッド。
6. 前記感光性樹脂がネガ型感光性樹脂である請求項１に記載のインクジェットヘッド。
7. 請求項１ないし６のいずれか一つに記載のインクジェットヘッドを用いたインクジェット記録装置。
8. 圧電部材の表面に複数の第１溝および複数の第２溝を交互に形成する動作と、
   前記第１溝の一端と連通しインクの供給する第１インク室および前記第１溝の他端と連通しインクを排出する第２インク室を形成する動作と、
   前記圧電部材に金属薄膜をパターニングして電極を形成する動作と、
   感光性樹脂を光により硬化させて得られる壁材により前記第２溝の両端を塞ぐ動作と、
   前記圧電部材の表面にノズルプレートを配置する動作と、
   少なくとも前記第１溝の位置に合わせて前記ノズルプレートにノズルを形成する動作と、
   を有することを特徴とするインクジェットヘッド製造方法。

Images