JP4380298B2 - インクジェット記録ヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、振動板に接合された圧電素子の変位によって振動板を撓み変形させ、圧力室の中のインクを加減圧して、ノズルからインク滴を吐出させるインクジェット記録ヘッド、及びその製造方法に関する。

ピエゾ方式のインクジェット（ＰＩＪ）を高湿度下で連続駆動すると、電極および圧電部材の吸湿による腐食等の劣化が起こるため、寿命信頼性が低くなってしまう。このため図６（Ａ）に示すように、圧電部材１００及び電極１０１、１０２を、腐食から保護するためのコート層１０４（保護膜）（図６（Ｄ）参照）で被覆することで寿命信頼性を向上させることができる。

一方、電極１０２の電気的接続のため、図６（Ｂ）に示すように、電極１０２上にコート層１０４が形成されないようにマスクパターン１０６をパターニングする必要がある。このマスクパターン１０６は、図６（Ｃ）に示すように、コート剤１０３を塗布し、図６（Ｄ）に示すように、乾燥させコート層１０４を形成させた後、図６（Ｅ）に示すように、除去して、電極１０２を露出させる。

そして、図６（Ｆ）に示すように、半田ボール１０８を介して、電極１０２と図示しないインクジェットのコントローラ部に接続される電気接続パターン１１０（ＦＰＣ等）とを接続する。

このように、コート層１０４を形成させるためには、図６（Ｂ）に示すように、一旦、マスクパターン１０６をパターニングしなければならないため、作業工程が増え、製造コストがアップすることとなる。

また、マスクパターン１０６をパターニングした後、マスクパターン１０６を除去し、電気接続を行なうという従来の方法では、電気接続時の位置ずれ等を考慮し、電気接続部分の面積よりも若干広い面積でパターニングしなくてはならないため、図６（Ｆ）に示すように、電極１０２上の半田ボール１０８周辺では電極１０２が露出し、電極１０２の完全な保護ができず信頼性の劣化に繋がっていた。

特に、図示はしないが、振動板、圧電部材を備えたアクチュエータ部と電気接続パターンとを半田ボールで接合した後に、コート剤をディッピングする製造方法の場合、電気接続パターンと振動板との隙間からコート剤を浸入させるため、とりわけ半田ボールがマトリクス状に配置されたものでは、コート層が均一になり難く、また、コート層が塗布されない部分が出来やすいため十分な信頼性を得ることが困難であった。

この他にも、特許文献１では、図７に示すように、絶縁性で可撓性を有するシリコン樹脂製の封止膜１１２によって、圧電膜１１４及び上部電極１１６を封止しているが、封止膜１１２は、スクリーン印刷などの方法によって、振動板１１８上の圧電膜１１４及び上部電極１１６の、通孔１２０が形成される部分以外の部分を覆うようにして選択的に塗布、乾燥し、硬化させるため、スクリーン印刷版には通孔１２０が形成される部分のパターンを形成させなければならず、その分作業工数が増えることとなる。

また、特許文献２では、図８に示すように、圧電部材１２４をエポキシ系接着剤１２２でコーティングしており、このエポキシ系接着剤１２２の厚みを１０μm以下としている。ここで、エポキシ系接着剤１２２の厚みを１０μm以下とする理由は述べられていないが、一般的な硬化型のエポキシ系接着剤１２２の場合、圧電部材１２４に対する拘束力が大きく、圧電部材１２４をエポキシ系接着剤１２２でコーティングすると、圧電部材１２４の作動を妨げることとなり、インクが上手く吐出されない恐れが生じる。

さらに、特許文献３では、図９に示すように、濡れ性の悪いコーティング剤又は濡れ性の良いコーティング剤１２６を、セラミック層１２８の表面に塗布することによって、セラミック層１２８の気孔率を小さくして、空気中の湿分などをセラミック層１２８内部へ吸着及び吸収しないようにしている。これにより、吸湿によるセラミック層１２８の劣化を防止するとしているが、セラミック層１２８の表面に濡れ性の悪いコーティング剤又は濡れ性の良いコーティング剤１２６を塗布し、１０００℃未満の温度で熱処理を行なった後、外部電極１３０部分にレジストを施し、濡れ性の悪いコーティング剤を塗布した後、該レジストを除去しなければならないため、その分作業工数が増えてしまう。
特開平１１−３３４０６１号公報 特開２００３−６２９９９号公報 特開平９−１６２４５２号公報

本発明は上記事実を考慮し、電極が表面に露出することなく、また、作業工程を減らし、コストを削減することができるインクジェット記録ヘッド及びその製造方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、ノズルと連通する圧力室の一壁面を覆う振動板と、前記振動板の圧力室と反対側の面に接合され少なくとも振動板と反対側の面に電極部が設けられた圧電部材と、熱接合により前記電極部と電気的に接続され前記電極部に電圧を印加する電気接続部と、を備え、前記圧電部材の変位によって前記振動板を撓み変形させ、前記圧力室内のインクを加減圧して前記ノズルからインク滴を吐出させるインクジェット記録ヘッドであって、前記電極部及び前記圧電部材の全面にコート層を形成し、前記コート層を熱分解して電極部と前記電気接続部を熱接合したことを特徴としている。

請求項１に記載の発明では、インクジェット記録ヘッドにおいて、ノズルと連通する圧力室の一壁面を覆う振動板の圧力室と反対側の面に、少なくとも振動板と反対側の面に電極部が設けられた圧電部材を接合している。熱接合により電極部と電気接続部とを電気的に接続することで、電極部に電圧を印加し、圧電部材の変位によって、振動板を撓み変形させ、圧力室内のインクを加減圧してノズルからインク滴を吐出させる。

ここで、電極部及び圧電部材の全面にコート層を形成し、コート層を熱分解して電極部と電気接続部を熱接合することで、従来のように、電極部にマスクパターンをパターニングする必要がなくなり、作業工程を削減することができ、コストダウンを図ることができる。

また、圧電部材及び電極部の全面にコート層を形成し、電極部に対向する部分を加熱により熱分解させて、電極部と電気接続部との電気接続を行なうようにすることで、電極部が表面に露出することはない。このため、高湿度下で連続駆動したとしても、吸湿による腐食等の問題が発生することはなく、寿命信頼性を向上させることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記圧電部材を構成する圧電素子が、撓み変形する単層型のピエゾ素子であることを特徴としている。

請求項２に記載の発明では、圧電部材を構成する圧電素子を、撓み変形する単層型のピエゾ素子としており、伸縮変形する積層型のピエゾ素子を用いた場合と比較して、小型のインクジェット記録ヘッドに適用させることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記熱接合が半田により行なわれることを特徴としている。請求項３に記載の発明では、熱接合を半田により行うことで、他の熱接合方法、例えば、金による熱接合の場合と比較して、コストダウンを図ることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記コート層を構成する成分のうち、少なくとも１成分が熱分解を起こす成分であることを特徴としている。

請求項４に記載の発明では、コート層を構成する成分のうち、少なくとも１成分を熱分解を起こす成分とすることで、コート層を熱分解させて電極部と電気接続部とを熱接合させることができる。ここで、熱分解とは、高い温度によって、コート層が蒸発したり、溶融したり、体積が小さくなったり等することである。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記コート層を構成する成分には、溶媒が含まれていることを特徴としている。請求項５に記載の発明では、コート層を構成する成分に溶媒を含むことで、コート層を強制的に乾燥させる必要が生じるが、コート層の主成分となる材料の適用範囲が広くなる。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記溶媒が揮発性を有することを特徴としている。請求項６に記載の発明では、溶媒として揮発性を有する材料を用いることで、コート層は自然乾燥でも可能となる。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６の何れかに記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記コート層の主成分は、撥水性を有する撥水性樹脂であることを特徴としている。請求項７に記載の発明では、コート層の主成分を、撥水性を有する撥水性樹脂とすることで、吸湿を防止し、腐食防止効果を高めることができる。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記撥水性樹脂が、少なくともフッ素樹脂又はシリコーン樹脂であることを特徴としている。請求項８に記載の発明では、撥水性樹脂を、少なくともフッ素樹脂又はシリコーン樹脂としており、フッ素樹脂及びシリコーン樹脂を混練りしたものを用いても良い。

請求項９に記載の発明は、請求項７又は８に記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記撥水性樹脂は、前記熱接合時に蒸発することを特徴としている。請求項９に記載の発明では、熱接合時に蒸発する撥水性樹脂を用いることで、電気接続部と電極部との電気的接合を確実に行なうことができる。

請求項１０に記載の発明は、請求項７〜９の何れかに記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記コート層は、前記撥水性樹脂からなる主成分と、前記熱接合時に蒸発する副成分と、前記主成分及び前記副成分を溶解する溶媒と、から成ることを特徴としている。

請求項１０に記載の発明では、コート層を、撥水性樹脂からなる主成分と、熱接合時に蒸発する副成分と、前記主成分及び前記副成分を溶解する溶媒と、で構成することで、電気接続部と電極部との電気的接合を確実に行なうと共に、腐食防止効果を高めることができる。また、副成分に蒸発の機能を持たせたため、主成分の材料の適用範囲が広くなる。

請求項１１に記載の発明は、請求項１〜１０の何れかに記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記コート層の厚みが０．２μｍ〜８μｍであることを特徴としている。

請求項１１に記載の発明では、コート層の厚みを０．２μｍ〜８μｍとしている。コート層の厚みを厚くした方が耐腐食性が良くなるが、該厚みが厚い場合、圧電部材の作動に影響を及ぼし、インクの吐出エネルギー効率が悪くなってしまう。このため、耐腐食性及びインクの吐出エネルギー効率を考慮してコート層の厚みを規定している。

請求項１２に記載の発明は、ノズルと連通する圧力室の一壁面を覆う振動板と、前記振動板の圧力室と反対側の面に接合され少なくとも振動板と反対側の面に電極部が設けられた圧電部材と、熱接合により前記電極部と電気的に接続され前記電極部に電圧を印加する電気接続部と、を備え、前記圧電部材の変位によって前記振動板を撓み変形させ、前記圧力室内のインクを加減圧して前記ノズルからインク滴を吐出するインクジェット記録ヘッドであって、前記電極部及び前記圧電部材の全面にコート層を形成し、前記コート層を熱分解して電極部と前記電気接続部を熱接合したことを特徴としている。

請求項１２に記載の発明では、電極部及び圧電部材の全面にコート層を形成した後、コート層を熱分解して電極部と電気接続部を熱接合させる。

本発明は上記構成にしたので、請求項１又は１２に記載の発明では、電極部及び圧電部材の全面にコート層を形成し、コート層を熱分解して電極部と電気接続部を熱接合することで、従来のように、電極部にマスクパターンをパターニングする必要がなくなり、作業工程を削減することができ、コストダウンを図ることができる。また、圧電部材及び電極部の全面にコート層を形成し、電極部に対向する部分を加熱により熱分解させて、電極部と電気接続部との電気接続を行なうようにすることで、電極部が表面に露出することはない。このため、高湿度下で連続駆動したとしても、吸湿による腐食等の問題が発生することはなく、寿命信頼性を向上させることができる。

請求項２に記載の発明では、圧電部材を構成する圧電素子を、撓み変形する単層型のピエゾ素子としており、伸縮変形する積層型のピエゾ素子を用いた場合と比較して、小型のインクジェット記録ヘッドに適用させることができる。請求項３に記載の発明では、熱接合を半田により行うことで、金による熱接合の場合と比較して、コストダウンを図ることができる。

請求項４に記載の発明では、コート層を構成する成分のうち、少なくとも１成分を熱分解を起こす成分とすることで、コート層を熱分解させて電極部と電気接続部とを熱接合させることができる。請求項５に記載の発明では、コート層の主成分となる材料の適用範囲が広くなる。請求項６に記載の発明では、溶媒として揮発性を有するものを用いることで、コート層は自然乾燥でも可能となる。

請求項７に記載の発明では、コート層の主成分を、撥水性を有する撥水性樹脂とすることで、吸湿を防止し、腐食防止効果を高めることができる。請求項８に記載の発明では、撥水性樹脂を、少なくともフッ素樹脂又はシリコーン樹脂としており、フッ素樹脂及びシリコーン樹脂を混練りしたものを用いても良い。請求項９に記載の発明では、熱接合時に蒸発する撥水性樹脂を用いることで、電気接続部と電極部との電気的接合を確実に行なうことができる。

請求項１０に記載の発明では、コート層を、撥水性樹脂からなる主成分と、熱接合時に蒸発する副成分と、主成分及び副成分を溶解する溶媒と、で構成することで、電気接続部と電極部との電気的接合を確実に行なうと共に、腐食防止効果を高めることができる。また、副成分に蒸発の機能を持たせたため、主成分の材料の適用範囲が広くなる。

請求項１１に記載の発明では、コート層の厚みを０．２μｍ〜８μｍとしている。コート層の厚みを厚くした方が耐腐食性が良くなるが、該厚みが厚い場合、圧電部材の作動に影響を及ぼし、インクの吐出エネルギー効率が悪くなってしまう。このため、耐腐食性及びインクの吐出エネルギー効率を考慮してコート層の厚みを規定している。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。

図１に示すように、本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッド１０は、インクジェット記録装置１２に備えられており、主走査機構１４によって主走査方向（矢印Ａで示す）へ移動するキャリッジ１６に搭載されている。キャリッジ１６が主走査方向へ移動すると、インクジェット記録ヘッド１０は、画像情報に応じて、副走査機構１８によって副走査方向（矢印Ｂで示す）へ搬送される記録用紙Ｐへインク滴を吐出し、記録用紙Ｐの全面に画像の記録を行う。

一方、図２には、インクジェット記録ヘッド１０の断面図が示されている。図２に示すように、インクジェット記録ヘッド１０には、複数のノズル２０がマトリックス状に形成されたノズルプレート２２が備えられており、ノズルプレート２２の上面には、圧力室プレート２４が接着可能となっている。

圧力室プレート２４には、隔壁２４Ａが形成されており、隔壁２４Ａによって圧力室２６が構成されている。この圧力室２６内にインクが充填される。ここで、圧力室プレート２４は、各ノズル２０に対応して圧力室２６が配置されると共に、ノズル２０へ向かって断面積が除々に狭くなるようにして、ノズルプレート２２に接着されている。

また、圧力室プレート２４の上面には、ステンレス製の振動板２８が接着されている。この振動板２８の上面には、両面接着可能な接着フィルム３０が接着されており，接着フィルム３０の上面には、電極３２、３４及び圧電素子３６で構成された圧電ユニット３８が配置可能となっている。

ここで、圧電ユニット３８は、平板状の圧電素子３６の上面に電極３２（Ｃｒ製の０．２μｍの金属薄膜）が設けられ、圧電素子３６の下面に電極３４（Ａｕ製の０．１μｍの金属膜）が設けられている。圧電素子３６には、撓み変形する単層型のピエゾ素子が用いられており、各圧力室２６に対応して配置されると共に、圧電素子３６の中心線とノズル２０の中心線とが一致するように位置決めされている。

一方、振動板２８及び圧電ユニット３８は、熱分解可能なコート層４０（後述する）で覆われており、振動板２８及び圧電ユニット３８が表面に露出しないようにしている。コート層４０は熱分解可能なため、コート層４０上で半田バンプ４２を溶融させると、半田バンプ４２の熱によってコート層４０は熱分解され、ピンホールが形成される。ここで、熱分解とは、高い温度によって、コート層４０が蒸発したり、溶融したり、体積が小さくなったり等することである。

これにより、図２及び図３に示すように、電気パターン４４が配設された電気接続フィルム４６の下面に設けられた電極４８に対応して形成された半田バンプ４２を介して、圧電ユニット３８の電極３２と電気接続フィルム４６の電極４８とが電気的に接続される。

ここで、電気接続フィルム４６はインクジェット記録ヘッド１０の制御部（図示省略）と接続しており、制御部からの駆動電圧によって電気パターン４４、電極４８及び半田バンプ４２を通じて電極３２、３４へ電圧が印可される。これにより、圧電素子３６が変位して、振動板２８が撓み変形し、圧力室２６内に充填されたインクが加圧（又は減圧）され、ノズル２０からインク滴が吐出する。

次に、インクジェット記録ヘッド１０の製造方法について説明する。

先ず、図４（Ａ）に示すように、振動板２８上に接着フィルム３０を接着し、図４（Ｂ）に示すように、接着フィルム３０の上面に圧電プレート５０（例えば、厚さ３０μｍ、チタン酸ジルコン酸鉛製）を接着させる。この圧電プレート５０の両面には、予め電極層５２、５４がスパッタリング法で形成されている。

次に、図４（Ｃ）に示すように、圧電プレート５０の全体に感光性フィルム５８（ウレタン系）を貼着し、感光性フィルム５８を図示しないマトリックス状のマスクで覆い、露光する。そして、図４（Ｄ）に示すように、感光して硬化した感光フィルム６０を残し、これら以外の部分を除去して行列方向に延在する溝パターン６２を形成する。次に、炭化珪素砥粒（砥粒径：例えば２０μｍ）を所定の圧力で吹き付け、サンドブラスト加工を施す。

これによって、図４（Ｅ）に示すように、圧電プレート５０には、溝部６４が形成され、電極３２、３４、圧電素子３６で構成された圧電ユニット３８が形成された後、図４（Ｆ）に示すように、感光フィルム６０を除去する。

一方、図５（Ａ）に示すように、ノズルプレート２２の上面には、圧力室プレート２４を接着する（なお、接着剤の層は図示を省略する）。このとき、圧力室プレート２４は、圧力室２６をノズル２０と対向させると共に、圧力室２６の断面積がノズル２０へ向かって除々に狭くなるように配置する。

次に、図５（Ｂ）に示すように、圧力室プレート２４の上面に、圧電ユニット３８が配設された振動板２８を接着する。このとき、圧電素子３６は、各圧力室２６に対応すると共に、圧電素子３６の中心線とノズル２０の中心線とが一致するように位置決めする。

そして、図５（Ｃ）に示すように、振動板２８及び圧電ユニット３８を全面に渡ってコート層４０（後述する）で覆う。コート層４０はディッピング（浸漬法）によって、振動板２８及び圧電ユニット３８の表面を厚さ約１μｍで均等に被覆することができる。

ここで、コート層４０は、主成分として四フッ化エチレン樹脂又は四フッ化エチレン樹脂のバインダ、フィラー又は添加物（副成分）としてステアリン酸ワックスを用い、溶媒としてメチルパーフルオロイソブチルエーテル又はメチルパーフルオロブチルエーテルを用いており、撥水性を有し、副成分が熱分解により蒸発するものを使用する。

次に、図５（Ｄ）に示すように、コート層４０を所定の温度で乾燥させると共に、振動板２８及び圧電ユニット３８の表面に、コート層４０を確実に密着させ、アクチュエータ部６６が形成される。

そして、図５（Ｅ）に示すように、アクチュエータ部６６の各電極３２に対応するように、下面に複数の電極４８及び半田バンプ４２を形成させた電気接続フィルム４６を載置する。次に、アクチュエータ部６６の下部にヒータ６８を配置し、電気接続フィルム４６の上部にヒータ７０を配置して、半田バンプ４２が溶融可能な温度を維持した状態で加圧する。

これにより、図５（Ｆ）に示すように、半田バンプ４２が溶融すると共に、半田バンプ４２の熱によって、コート層４０の半田バンプ４２が接触する箇所が熱分解して蒸発しピンホールが形成される。このため、半田バンプ４２が電極３２と直接接触することとなり、半田バンプ４２を介して、圧電ユニット３８の電極３２と電気接続フィルム４６に形成された電極４８とが電気的に接続される。

ここで、ヒータ７０の移動軌跡上には、図示しないストッパーが設けられており、ヒータ６８とヒータ７０との最小離間距離を確保して、半田バンプ４２の潰れ量を一定にするようにしている。

なお、本形態では、コート層４０の主成分として四フッ化エチレン樹脂又は四フッ化エチレン樹脂、副成分として熱分解により蒸発するステアリン酸ワックスを用い、溶媒としてメチルパーフルオロイソブチルエーテル又はメチルパーフルオロブチルエーテルを用いたが、コート層４０が熱分解可能であれば良いため、コート層４０の構成はこれに限るものではない。

例えば、主成分としては、他のフッ素樹脂を用いても良く、種類としてはポリテトラフロロエチレン、４フッ化エチレン・プロピレン共重合体、エチレン―４フッ化エチレン共重合体、エチレン―３フッ化塩素エチレン共重合体がある。他にも、シリコーン樹脂を用いても良く、種類としてはポリオルガノシロキサン、ポリボロシロキサン、ポリフッ化オルガノシロキサンがある。

また、副成分としては、ワックスが用いられ、パラフィンワックス、ステアリン酸ワックス、マイクロクリスタリンワックス、ポリエチレンワックスの種類がある。

さらに、溶媒としては、例えば、フッ素変性脂肪族炭化水素系溶剤（パーフルオロヘプタン、パーフルオロオクタンなど）、フッ素変性芳香族炭化水素系溶剤（ｍ−キシレンヘキサフロライド、ベンゾトリフロライドなど）、フッ素変性エーテル系溶剤（メチルパーフルオロイソブチルエーテル、メチルパーフルオロブチルエーテル、パーフルオロ（２−チルテトラヒドロフラン）など）等のフッ素変性された溶剤を用いても良い。溶剤は単独で使用しても、２種以上を混合して用いてもよいが２種以上を混合して用いる場合は、必要に応じて、炭化水素系溶剤（石油ベンジン、ミネラルスピリッツ、トルエン、キシレンなど）、ケトン系溶剤（アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなど）等を併用させる。

また、コート層４０が熱分解可能であれば良いため、コート層４０を構成する成分のうち、少なくとも１成分に熱分解を起こす成分を用いていれば良い。このため、主成分が熱分解により蒸発する材料でも良く、例えば、主成分としてフッ素系ポリマーを用いた住友スリーエム製のＥＧＣ−１７００を用いても良い。

また、主成分としてパラフィンワックスを用い、溶媒としてメチルエチルケトン（ＭＥＫ）を用いても良い。この場合、パラフィンワックス以外の主成分として、ステアリン酸ワックス、マイクロクリスタリンワックス、ポリエチレンワックスが挙げられ、ＭＥＫ以外の溶媒として、ｎ−ヘキサン、フッ素系溶剤、炭化水素系溶剤、アルコール系溶剤、トルエン、キシレンのうち、一種類の有機溶剤もしくは複数種類の混合有機溶剤が挙げられる。

また、主成分、副成分及び溶媒が必ずしも熱分解を起こす材料である必要はなく、副成分に熱分解を起こさない材料を用いても良い。例えば、ポリアセタール樹脂、ポリプロピレン樹脂、ＡＳ、ＡＢＳ、ＨＩＰＳ等スチレン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂等が挙げられる。

さらに、コート層４０は必ずしも撥水性を有する必要はなく、例えば、主成分として、エチレン酢酸ビニール共重合樹脂（ＥＶＡ）を用い、溶媒としてＭＥＫを用いても良い。この場合、ＥＶＡ以外の主成分として、スチレンエラストマー、ポリウレタン、ポリエチレン、アクリルが挙げられ、ＭＥＫ以外の溶媒として、フッ素系溶剤、炭化水素系溶剤、アルコール系溶剤、トルエン、キシレンのうち、一種類の有機溶剤もしくは複数種類の混合有機溶剤が挙げられる。

ここで、ＥＶＡの溶媒としてＭＥＫを用いたが、ＥＶＡのみを用いても良い。但し、この場合、ＥＶＡを振動板２８及び圧電ユニット３８の表面に噴き付けた後、高い温度でＥＶＡを溶融させることで、振動板２８及び圧電ユニット３８の表面を被覆することができる。

次に、本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの作用について説明する。

図５（Ｄ）に示すように、振動板２８及び圧電ユニット３８の表面に、全面に渡ってコート層４０を形成し、図５（Ｆ）に示すように、半田バンプ４２によって、コート層４０を熱分解して圧電ユニット３８の電極３２と電気接続フィルム４６の電極４８を熱接合することで、従来のように、圧電ユニット３８の電極３２にマスクパターンをパターニングする必要がなくなり、作業工程を削減することができ、コストダウンを図ることができる。

また、振動板２８及び圧電ユニット３８の表面に全面に渡ってコート層４０を形成し、電極３２に対向する部分を半田バンプ４２による熱接合でコート層４０にピンホールを形成させて、圧電ユニット３８の電極３２と電気接続フィルム４６の電極４８との電気的接続を行なうようにすることで、電極３２が表面に露出することはない。このため、高湿度下で連続駆動したとしても、吸湿による腐食等の問題が発生することはなく、寿命信頼性を向上させることができる。

ここで、コート層４０の主成分として四フッ化エチレン樹脂又は四フッ化エチレン樹脂、副成分として熱分解により蒸発するステアリン酸ワックスを用い、溶媒としてメチルパーフルオロイソブチルエーテル又はメチルパーフルオロブチルエーテルを用いたが、コート層４０を構成する成分のうち、少なくとも１成分を熱分解を起こす成分とすることで、振動板２８及び圧電ユニット３８の表面に全面に渡ってコート層４０を形成させたとしても、コート層４０を熱分解させて圧電ユニット３８の電極３２と電気接続フィルム４６の電極４８とを熱接合させることができる。

また、コート層４０を構成する成分に溶媒を含むことで、コート層４０を乾燥させる必要が生じるが、コート層４０の主成分となる材料の適用範囲が広くなる。なお、溶媒として揮発性を有するものを用いることで、コート層４０は自然乾燥でも可能となる。

さらに、コート層４０の主成分として、フッ素樹脂を用いることで、撥水性が得られ、吸湿を防止し、腐食防止効果を高めることができる。ここで、フッ素樹脂の他にも撥水性樹脂として、シリコーン樹脂が挙げられる。このフッ素樹脂及びシリコーン樹脂は、コート層４０の主成分として個々に用いても良いが、フッ素樹脂とシリコーン樹脂を混練りしても良い。

また、コート層４０を、撥水性樹脂からなる主成分と、熱接合時に蒸発する副成分と、主成分及び副成分を溶解する溶媒と、で構成することで、電気接続フィルム４６と電極３２との電気的接合を確実に行なうと共に、吸湿を防止し、腐食防止効果を高めることができる。また、副成分に蒸発の機能を持たせることで、主成分の材料の適用範囲が広くなる。

ここで、コート層４０の厚みを厚くした方が耐腐食性が良くなるが、この厚みが厚い場合、圧電素子３６の作動に影響を及ぼし、インクの吐出エネルギー効率が悪くなってしまう。このため、耐腐食性及びインクの吐出エネルギー効率を考慮してコート層４０の厚みを規定する必要がある。

このため、コート層４０の層厚（０．１〜１０．０μｍ）を変えて形成した各インクジェット記録ヘッド１０を、温度３８℃、湿度８０％の恒温恒湿槽に２日間放置した後、各層厚毎に、インクが吐出しなくなった数／総ノズル数（腐食率）及び吐出エネルギー効率（コート層４０が形成されていない場合を１００％とする）を以下に示す。

吐出エネルギー効率は少なくとも８０％以上必要であると考えられるため、表１からコート層４０の厚みは８．０μｍ以下とする必要があることが分かる。しかし、コート層４０の厚みが０．１μｍの場合、腐食率は１０％となり、０．２μｍと比較すると、急激に上がっている。

以上のことから、コート層４０の厚みは、０．２μｍ〜８μｍが望ましいことが分かる。このように、コート層４０の厚みを０．２μｍ〜８μｍとすることで、耐腐食性を維持すると共に、インクの吐出エネルギー効率を確保することができる。

なお、本形態では、圧電素子３６として、撓み変形する単層型のピエゾ素子を用いたインクジェット記録ヘッド１０について適用させたが、伸縮変形する積層型のピエゾ素子を用いたインクジェット記録ヘッドに適用させても良いのは勿論のことである。

また、ここでは、圧電ユニット３８として、圧電素子３６の上下面にそれぞれ電極３２、３４を設けた構成としたが、振動板２８に電極３４の役割を兼ね備えさせることで、圧電素子３６の上面にのみ電極３２を設けた構成としても良い。

さらに、本形態では、インクジェット記録ヘッド１０の下方で記録用紙Ｐを水平に搬送し、下方へ向かってインクを吐出するインクジェット記録装置１２について説明したが、これに限るものではない。例えば、このインクジェット記録ヘッド１０を９０度回転させた状態で配設し、記録用紙Ｐを垂直方向に搬送し水平方向へインクを吐出するタイプのインクジェット記録装置に適用させても良い。

また、熱接合として半田バンプ４２を用いたが、これに限るものではなく、金による熱接合を行なっても良い。但し、半田による熱接合の方が、金による熱接合の場合と比較してコストダウンを図ることができる。

本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドを搭載したインクジェット記録装置を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドを示す断面図である。 本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドを構成するアクチュエータ部と電気接続フィルムを示す分解斜視図である。 （Ａ）〜（Ｆ）は、本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドを構成する振動板に圧電素子を形成させる製造工程を示す断面図である。 （Ａ）〜（Ｆ）は、本発明の実施の形態に係るインクジェット記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。 （Ａ）〜（Ｆ）は、従来のインクジェット記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。 従来のインクジェット記録ヘッド（特許文献１）の要部断面図である。 従来のインクジェット記録ヘッド（特許文献２）の要部断面図である。 従来のインクジェット記録ヘッド（特許文献３）の要部断面図である。

符号の説明

１０ インクジェット記録ヘッド
２８ 振動板
３６ 圧電素子
３８ 圧電ユニット（圧電部材）
４０ コート層
４２ 半田バンプ
４６ 電気接続フィルム（電気接続部）

Claims (12)

1. ノズルと連通する圧力室の一壁面を覆う振動板と、前記振動板の圧力室と反対側の面に接合され少なくとも振動板と反対側の面に電極部が設けられた圧電部材と、熱接合により前記電極部と電気的に接続され前記電極部に電圧を印加する電気接続部と、を備え、前記圧電部材の変位によって前記振動板を撓み変形させ、前記圧力室内のインクを加減圧して前記ノズルからインク滴を吐出させるインクジェット記録ヘッドであって、
   前記電極部及び前記圧電部材の全面にコート層を形成し、前記コート層を熱分解して電極部と前記電気接続部を熱接合したことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
2. 前記圧電部材を構成する圧電素子が、撓み変形する単層型のピエゾ素子であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッド。
3. 前記熱接合が半田により行なわれることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェット記録ヘッド。
4. 前記コート層を構成する成分のうち、少なくとも１成分が熱分解を起こす成分であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のインクジェット記録ヘッド。
5. 前記コート層を構成する成分には、溶媒が含まれていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のインクジェット記録ヘッド。
6. 前記溶媒が揮発性を有することを特徴とする請求項５に記載のインクジェット記録ヘッド。
7. 前記コート層の主成分は、撥水性を有する撥水性樹脂であることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載のインクジェット記録ヘッド。
8. 前記撥水性樹脂が、少なくともフッ素樹脂又はシリコーン樹脂であることを特徴とする請求項７に記載のインクジェット記録ヘッド。
9. 前記撥水性樹脂は、前記熱接合時に蒸発することを特徴とする請求項７又は８に記載のインクジェット記録ヘッド。
10. 前記コート層は、前記撥水性樹脂からなる主成分と、前記熱接合時に蒸発する副成分と、前記主成分及び前記副成分を溶解する溶媒と、から成ることを特徴とする請求項７〜９の何れかに記載のインクジェット記録ヘッド。
11. 前記コート層の厚みが０．２μｍ〜８μｍであることを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載のインクジェット記録ヘッド。
12. ノズルと連通する圧力室の一壁面を覆う振動板と、前記振動板の圧力室と反対側の面に接合され少なくとも振動板と反対側の面に電極部が設けられた圧電部材と、熱接合により前記電極部と電気的に接続され前記電極部に電圧を印加する電気接続部と、を備え、前記圧電部材の変位によって前記振動板を撓み変形させ、前記圧力室内のインクを加減圧して前記ノズルからインク滴を吐出するインクジェット記録ヘッドであって、
    前記電極部及び前記圧電部材の全面にコート層を形成し、前記コート層を熱分解して電極部と前記電気接続部を熱接合したことを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。

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