JP5059300B2 - インクジェットヘッド - Google Patents

Description

本発明は、ノズルからインクを吐出して記録媒体に印刷を行うインクジェットヘッドに関する。

特許文献１には、複数のノズルが形成された基板に金属板（カバー部材）が接着されたインクジェット記録ヘッド（インクジェットヘッド）について記載されている。
このインクジェット記録ヘッドにおいて、金属板には各ノズルに対応した段差部（孔）が形成されている。
このように金属板に段差部が形成されていることで、基板のノズル面（インク吐出面）及びノズル近傍の撥水処理層（撥水膜）が、紙こすれ及び紙ジャムなどにより用紙と接触して損傷するのを抑制することが可能になる。

特許第３１０８７７１号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載のインクジェット記録ヘッドにおいては、ノズル面に付着したインクをワイパーの先端で払拭するときに、金属板の外周角部とワイパーの先端とが接触する。
ワイパーは、ノズル面と接触したときに傷などを付けないために樹脂製の弾性体などからなり、その表面が比較的柔らかい。
そのため、ワイパーが金属板などの硬い部材の外周角部と接触すると、容易に損傷する。

そこで、本発明の目的は、ワイパーがカバー部材の外周角部と接触したときに損傷するのを抑制するインクジェットヘッドを提供することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明のインクジェットヘッドは、インクを吐出するノズルの開口が複数形成されたインク吐出面と、 インクを貯溜する共通インク室と、 前記共通インク室の出口から圧力室を経て前記ノズルの前記開口に至る個別インク流路と、前記圧力室内のインクに吐出エネルギーを付与するエネルギー付与手段と、前記インク吐出面には、複数の前記ノズルの開口の周囲を覆うように形成された撥水膜が形成され、当該インク吐出面の当該撥水膜が形成されていない領域に接着剤とが形成されており、さらに、一又は複数の孔が形成されており、前記撥水膜の全周縁部および前記接着剤を被覆するとともに、前記ノズルの前記開口とその周囲の前記撥水膜とが前記孔の底部に露出するように前記インク吐出面に設けられた前記接着剤と接着された樹脂製のカバー部材とを備えている。

これにより、カバー部材が比較的軟質なものになるので、ヘッドに付着したインクをワイパーで払拭するときに、カバー部材の外周角部とワイパーの先端とが接触してワイパーが損傷するのを抑制することができる。また、カバー部材及び撥水膜に付着したインクをワイパーで払拭したときに、カバー部材の孔内であって孔周縁近傍にインクが残留するのを抑制することができる。しかも、撥水膜はカバー部材によって取り囲まれているので、ジャムなどが生じたときに記録媒体が撥水膜と接触しにくくなる。そのため、撥水膜の損傷を抑制することができる。

また、このとき、前記カバー部材が、透明性を有していてもよい。
これにより、カバー部材の孔全周とインク吐出面とが接着しているかどうかを容易に確認することができるので、ノズルプレートとカバー部材との接合性の信頼が向上する。
しかも、ノズルプレートとカバー部材との間からのエアの吸い込みよる吸引力の低下を確実に防ぐことができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の第１実施形態によるインクジェットヘッドが採用されたインクジェットプリンタの概略平面図である。インクジェットプリンタ１の内部には、図１に示すように、２本のガイド軸６，７が設けられている。これらガイド軸６，７には、キャリッジを兼用するヘッドユニット８が取り付けられている。ヘッドユニット８は、合成樹脂材料からなるヘッドホルダ９を含んでいる。ヘッドホルダ９には、印刷用紙Ｐへインクを吐出して印刷を行うインクジェットヘッド３０が保持されている。このインクジェットヘッド３０の印刷用紙Ｐと対向する面がインク吐出面（図３参照）２５ａで、インクを吐出する複数のノズルが形成されている。ヘッドホルダ９は、キャリッジモータ１２により回転する無端ベルト１１に取り付けられており、キャリッジモータ１２の駆動により、ガイド軸６，７に沿って主走査方向に往復移動する。

インクジェットプリンタ１には、イエローインクが収容されたインクカートリッジ５ａと、マゼンタインクが収容されたインクカートリッジ５ｂと、シアンインクが収容されたインクカートリッジ５ｃと、ブラックインクが収容されたインクカートリッジ５ｄとが備えられている。各インクカートリッジ５ａ〜５ｄは、それぞれ可撓性のチューブ１４ａ〜１４ｄによってチューブジョイント２０と接続されている。

また、インクジェットプリンタ１には、ヘッドホルダ９が左端に移動したときに対向するインク吸収部材３が設けられている。インク吸収部材３は、フラッシングのときにノズル２８（図５参照）から吐出されたインクを吸収する。また、インクジェットプリンタ１には、ヘッドホルダ９が右端に移動したときに対向するパージ装置２が設けられている。
パージ装置２は、インクジェットヘッド３０の底面（カバープレート１００の下面：図５参照）にキャップ２ａを密着させて、キャップ２ａとインクジェットヘッド３０の底面とで囲まれた空間を減圧することで、インクジェットヘッド３０の内部に溜まる気泡やゴミなどをインクとともに強制的にノズル２８から吸引するためのものである。

パージ装置２の左方には、パージ装置２でインクを排出することで、インクジェットヘッド３０の底面に付着したインクを払拭するワイパー４が設けられている。本実施形態におけるワイパー４は、例えば、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、シリコンゴムなどの弾性体からなる。ワイパー４は、ヘッドユニット８が対向する位置に配置されたときに、インクジェットヘッド３０の底面と接触し、その先端が撓む。ワイパー４の先端が撓んだ状態で、キャリッジモータ１２の駆動により、ヘッドユニット８が主走査方向に平行に移動することで、インクジェットヘッド３０の底面に付着したインクがワイパー４によって払拭される。なお、ワイパー４は可撓性を有するので、後述するカバープレート１００の長孔１１５〜１１７内にワイパー４の撓んだ先端が侵入し、長孔１１５〜１１７内に存在する撥水膜１１２〜１１４上に付着したインク（ノズル２８近傍に付着したインク）を払拭する。

次に、ヘッドユニット８の主要構造について以下に説明する。図２は、図１に示すヘッドユニット８の分解斜視図であり、ヘッドホルダ９からバッファタンク４８及びヒートシンク６０を取り外した状態を示している。図３は、図２に示すインクジェットヘッドユニットの縦断面図である。図２中のＩ−Ｉ線に沿って切断したときの断面であり、ここには、図２で省略したバッファタンク４８の上方の制御基板８４やカバー９ａが示されている。

図２及び図３に示すように、ヘッドホルダ９は、上方に向かって開口した略箱状に形成されており、その底部にはインクジェットヘッド３０を構成するヘッド本体２５が固定されている。また、ヘッドホルダ９において、ヘッド本体２５の上方には、ヘッド本体２５へ供給するインクを一時的に貯溜するバッファタンク４８が設置されている。ヘッド本体２５は、そのインク吐出面２５ａがヘッドホルダ９の下方外側に露出するように設置されている。

バッファタンク４８の端部には、図２に示すように、インクをこのバッファタンク４８に供給するためのチューブジョイント２０が接続されている。バッファタンク４８の反対側端部の下面には、４つのインク流出口（不図示）が設けられており、ヘッド本体２５に設けられた４つインク供給口３０ａ（後述する）とシール部材９０を介して接続されている。バッファタンク４８の上方には、図３に示すように、コンデンサ８３などの電子部品及びコネクタ８５が実装された制御基板８４が設けられている。制御基板８４の上方は、ヘッドホルダ９の上方を覆うカバー９ａにより覆われている。

ヘッドホルダ９には、図３に示すように、Ｌ字形状のヒートシンク６０がバッファタンク４８の左側側壁４８ａに隣接する位置に固定されている。バッファタンク４８の右方には、バッファタンク４８内に蓄積された空気を外部へ排気する排気装置４９が設けられている。

次に、インクジェットヘッド３０の主要構成について以下に説明する。図４は、インクジェットヘッド３０を示す外観斜視図である。図３及び図４に示すように、インクジェットヘッド３０は、ヘッド本体２５と、ヘッド本体２５の上面に接合されたフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuit）７０とを含んでいる。ヘッド本体２５は、それぞれの色ごとに複数のインク流路が形成された流路ユニット２７と、流路ユニット２７の上面に熱硬化性接着剤によって接着された圧電アクチュエータ（エネルギー吐出手段）２１とを含んでいる。流路ユニット２７及び圧電アクチュエータ２１はともに、長方形平面形状を有する複数の薄板を積層して構成されている。流路ユニット２７の上面には、圧電アクチュエータ２１を避けて平面形状が楕円形状の４つのインク供給口３０ａ（図５参照）が形成されている。これら４つのインク供給口３０ａが形成された領域には、各インク供給口３０ａと対向する位置に複数の微小孔が形成されたフィルタ５５が配置されている。こうして、バッファタンク４８のインク流出口（不図示）から流出したインクがフィルタ５５で濾過され、インク供給口３０ａから流路ユニット２７内に流入する。

ＦＰＣ７０は、圧電アクチュエータ２１の上面から主走査方向の一方に引き出され、図３に示すように、ヘッドホルダ９の底部に形成された孔１７を通されてヒートシンク６０とヘッドホルダ９の側壁との間に形成された隙間を介して上方に向かう。そして、ＦＰＣ７０は、制御基板８４とバッファタンク４８との隙間を介して制御基板８４上に設けられたコネクタ８５と接続されている。ＦＰＣ７０には、ドライバＩＣ８０が実装されている。ＦＰＣ７０には、ＦＰＣ５０の延在方向に沿って延設された複数の配線（図示せず）が形成されており、ドライバＩＣ８０と圧電アクチュエータ２１と、及び、ドライバＩＣ８０と制御基板８４とを電気的に接続している。

また、ドライバＩＣ８０は、ＦＰＣ７０の配設経路の途中で弾性部材１８によりヒートシンク６０に接触するように押圧されている。これにより、発熱したドライバＩＣ８０の過剰な熱を放熱することが可能になる。また、ＦＰＣ７０の圧電アクチュエータ２１と対向する領域には、図３に示すように、アルミ板８１が配置されている。アルミ板８１は、圧電アクチュエータ２１の上面とほぼ同じサイズの長方形平面形状を有しており、各個別電極３７（後述する）の駆動による発熱が個別電極３７毎でばらつかないように均熱する。

図５は、ヘッド本体２５及びＦＰＣ７０の分解斜視図である。図６は、図４に示すＶＩ−ＶＩ線における断面図である。図７は、流路ユニット２７を下方（インク吐出面２５ａ側）から見たときの平面図である。上述したように、ヘッド本体２５は、圧電アクチュエータ２１と流路ユニット２７とを含んでいる。このうち、図５に示すように、流路ユニット２７は、上から、キャビティプレート１０８、サプライプレート１０７、アパーチャプレート１０６、２枚のマニホールドプレート１０４，１０５、ダンパプレート１０３、スペーサ−プレート１０２、ノズルプレート１０１、カバープレート（カバー部材）１００の計９枚のシート材が積層された積層構造を有している。各プレート１００〜１０８は、副走査方向に長手方向を有する長方形平面形状となっている。本実施の形態において、流路ユニット２７を構成する９枚のプレート１００〜１０８のうち、ノズルプレート１０１及びカバープレート１００を除く７枚のプレート１０２〜１０８がステンレス鋼からなり、ノズルプレート１０１及びカバープレート１００がポリイミド樹脂からなる。なお、プレート１０２〜１０８は、ステンレス鋼以外の金属材料から構成されていてもよい。また、ノズルプレート１０１及びカバープレート１００は、インクに対する耐性が優れたポリイミド樹脂で構成されているが、これ以外の合成樹脂から構成されていてもよい。

圧電アクチュエータ２１は、後で詳述するように、２枚の絶縁シート３３，３４と２枚の圧電シート３５，３６とが積層され、活性部となる部分を有する１つの活性層と活性部を有しない３つの非活性層とを有している。なお、活性層を有する層数は、要求される圧電アクチュエータ２１の変位量に応じて適宜決められるものであり、本実施形態のように１層に限るものではない。すなわち、より大きな変位が必要であれば、活性層を有する層を増やせばよい。

ノズルプレート１０１には、図５〜図７に示すように、微小径のノズル２８が副走査方向に沿って千鳥配列状で５列に配列されている。これら複数のノズル２８は、互いに平行なノズル列１１０ａ〜１１０ｅを構成している。５列のノズル列１１０ａ〜１１０ｅのうち、ノズル列１１０ｂとノズル列１１０ｃ、及び、ノズル列１１０ｄとノズル列１１０ｅが互いに近接配置されており、ノズル列組１１１ａ，１１１ｂを構成している。ノズルプレート１０１のインク吐出面（下面）２５ａには、ノズル列１１０ａ、ノズル列組１１１ａ及びノズル列組１１１ｂ毎に対応する３つの撥水膜１１２〜１１４が形成されている。
撥水膜１１２〜１１４は、ノズル列１１０ａ、ノズル列組１１１ａ及びノズル列組１１１ｂに属する複数のノズル２８の周囲を覆っている。

図５に示すように、キャビティプレート１０８には、各ノズル２８に対応する複数の圧力室１０がキャビティプレート１０８の長手方向に沿って千鳥状配列で５列に穿設されている。各圧力室１０の長手方向は、主走査方向に長く、キャビティプレート１０８の長手方向に対して直交している。各圧力室１０の一端部は、サプライプレート１０７、アパーチャプレート１０６、２枚のマニホールドプレート１０４，１０５、ダンパプレート１０３及びスペーサープレート１０２に千鳥状配列で穿設されている微小径の貫通孔２９を介して、ノズルプレート１０１におけるノズル２８に連通している。一方、各圧力室１０の他端部は、サプライプレート１０７の連絡孔５１とアパーチャプレート１０６のアパーチャ５２とを介してマニホールドプレート１０５のインク室半部１０５ａ（共通インク室９９）に連通している。また、キャビティプレート１０８の一端部側には、インク供給口３０ａとなる４つの孔１０８ａがキャビティプレート１０８の短手方向（主走査方向）に沿って離隔して形成されている。

図５に示すように、２枚のマニホールドプレート１０４，１０５のうち、アパーチャプレート１０６に近い側のマニホールドプレート１０５には、５つのインク室半部１０５ａが貫通状に形成されている。これら５つのインク室半部１０５ａは、マニホールドプレート１０５の長手方向に沿って延在されつつ、マニホールドプレート１０５の短手方向に互いに離隔している。

一方、ダンパプレート１０３側のマニホールドプレート１０４にも、５つのインク室半部１０５ａと同様の５つのインク室半部１０４ａが貫通して形成されている。図６に示すように、この構成で２枚のマニホールドプレート１０４，１０５、アパーチャプレート１０６及びダンパプレート１０３の計４枚を積層すると、対向する２つのインク室半部１０４ａ，１０５ａが相互に接合される。このときに形成される上下の開口が、上からのアパーチャプレート１０６と下からのダンパプレート１０３とにより覆われる。これにより、貫通孔２９の列の間及び外側に計５つの共通インク室９９が形成される。なお、共通インク室９９の一端部がインク供給口３０ａとそれぞれ対向している。

サプライプレート１０７に貫通して形成された複数の連絡孔５１は、各圧力室１０に対応してサプライプレート１０７の長手方向に沿って千鳥状の５列に配列されている。また、サプライプレート１０７は、長手方向の一端部側に、図５に示すように、４つの孔１０７ａを有している。これら孔１０７ａは、それぞれキャビティプレート１０８の４つの孔１０８ａと対向するように形成されている。

アパーチャプレート１０６には、複数の貫通孔２９の他に、アパーチャプレート１０６の短手方向に沿って延在した略長方形平面形状のアパーチャ５２が、アパーチャプレート１０６の長手方向に沿って千鳥状の５列に配列されている。アパーチャ５２は、一端部において連絡孔５１と連通し、他端部において共通インク室９９と連通している。アパーチャ５２は、インク流動方向と直交する方向の断面積が若干小さくなっており、インク吐出時に圧力室１０から共通インク室９９側に逆流しようとするインクの流れを制限するものである。また、アパーチャプレート１０６には、４つの孔１０７ａとそれぞれ対向する位置に孔１０６ａが形成されている。各孔１０６ａは、一方の開口において孔１０７ａとそれぞれ連通し、他方の開口において対応する共通インク室９９とそれぞれ連通している。

なお、４つの孔１０６ａのうち、図５中最も奥に位置する１つの孔１０６ａは、図５中奥の２つの共通インク室９９と連通しており、他の３つの孔１０６ａは、図５中手前の３つの共通インク室９９とそれぞれ連通している。つまり、５つの共通インク室９９のうち、図５中奥に位置する２つの共通インク室９９には、１つのインク供給口３０ａからのインクがそれぞれに供給され、他の３つの共通インク室９９には、対応する１つのインク供給口３０ａからのインクがそれぞれに供給される。本実施の形態において、図５中奥の２つの共通インク室９９には、ブラックのインクが供給される。さらに、図５中手前から奥に向かって配置する３つの共通インク室９９には、イエロー、マゼンタ及びシアンの順にインクが供給されている。

ダンパプレート１０３には、複数の貫通孔２９の他に、図５及び図６に示すように５列のダンパ溝１０３ａが凹設されている。これらダンパ溝１０３ａは、スペーサープレート１０２に向けてのみ開放するように形成され、その位置及び形状は共通インク室９９と同形状となっている。したがって、マニホールドプレート１０４，１０５及びダンパプレート１０３を接合したときは、ダンパプレート１０３の共通インク室９９と対向する部分には、ダンパ部５３が位置する。ここで、ダンパ部５３は、適宜弾性変形可能に形成された凹部の底面として構成されているので、共通インク室９９側及びダンパ溝１０３ａ側に自由に振動することができる。このような構成により、インク吐出時に圧力室１０で発生した圧力変動が共通インク室９９に伝播しても、これに対応してダンパ部５３が弾性変形することによって吸収減衰させることができる。

カバープレート１００は、上述したようにポリイミド樹脂からなり、且つ、ノズルプレート１０１の厚みより薄く形成されているため、透明性を有している。また、カバープレート１００には、図５〜図７に示すように、副走査方向に沿って延在した略長方形平面形状の長孔１１５〜１１７が形成されている。いずれの長孔１１５〜１１７も、その角部が丸くなっている。図７に示すように、長孔１１５〜１１７は、カバープレート１００のノズル列１１０ａ、ノズル列組１１１ａ及びノズル列組１１１ｂのそれぞれに対向する領域に形成されている。つまり、ノズルプレート１０１のインク吐出面２５ａに対してカバープレート１００が接着剤１００ａで接着されたときに、複数のノズル２８がこれら長孔１１５〜１１７の底部にて露出する。また、各長孔１１５〜１１７は、撥水膜１１２〜１１４の平面形状より一回り小さい相似形状となっており、カバープレート１００の長孔１１５〜１１７を取り囲む領域が、平面視において、対応する撥水膜１１２〜１１４の全周縁部を覆っている。そして、インク吐出面２５ａの撥水膜１１２〜１１４が形成されていない領域とカバープレート１００とが接着剤１００ａによって接着されている。接着剤１００ａは、撥水膜１１２〜１１４をそれぞれ取り囲んでいる。なお、図６に示すように、撥水膜１１２〜１１４上には接着剤１００ａが存在していないが、接着剤１００ａの硬化時における厚さ方向の収縮によってカバープレート１００とノズルプレート１０１との距離が硬化前よりも小さくなるため、カバープレート１００と撥水膜１１２〜１１４とが密着し、ほとんど隙間が生じない。つまり、撥水膜１１２〜１１４に付着したインクが撥水膜１１２〜１１４とカバープレート１００との間に侵入することがほとんどない。

このような複数のプレート１００〜１０８が互いに接着され積層された流路ユニット２７の構成により、流路ユニット２７の内部には、インク供給口３０ａから順に共通インク室９９、アパーチャ５２、連絡孔５１、圧力室１０及び貫通孔２９を通ってノズル２８に至る複数の個別インク流路が構成されている。バッファタンク４８からインク供給口３０ａを介して流路ユニット２７内に流入したインクは、一旦共通インク室９９に貯溜される。そして、アパーチャ５２を経由して、各圧力室１０に供給される。各圧力室１０で、圧電アクチュエータ２１により圧力が付与されたインクが、各貫通孔２９を経由して、対応するノズル２８から吐出される。

続いて、圧電アクチュエータ２１について以下に説明する。図８は、図５に示す圧電アクチュエータ２１の要部分解斜視図である。図８に示すように、圧電アクチュエータ２１は、２枚の絶縁シート３３，３４と２枚の圧電シート３５，３６とが積層されて構成されている。圧電シート３６の上面には、複数の個別電極３７が流路ユニット２７における各圧力室１０に対向配置するように形成されている。これら個別電極３７は、圧力室１０の配列に対応して、圧電シート３６の長手方向に沿って千鳥状の５列に配列されている。
各個別電極３７は、全体として圧電シート３６の短手方向に細長く形成されている。また、各個別電極３７は、いずれか一方の端部から圧電シート３６の長手方向に延出された引き出し部３７ａを有している。なお、いずれの引き出し部３７ａも、各圧力室１０を区画する隔壁と対向する位置まで引き出されている。

圧電シート３５の上面には、複数の圧力室１０に跨った共通電極３８が設けられている。共通電極３８には、圧電シート３５の一部が露出した複数の非形成領域３９が形成されており、各非形成領域３９内に圧電シート３５の厚み方向に貫通した孔４０が形成されている。非形成領域３９は、対応する個別電極３７の引き出し部３７ａと対向する位置に形成されている。

最上層の絶縁シート３３の上面（すなわち、圧電アクチュエータ２１の上面）には、複数の個別電極３７のそれぞれに対応する表面電極２２と、共通電極３８に対応する表面電極２３とが設けられている。表面電極２２は、圧力室１０同士を区画する隔壁と対向する位置に配置されており、各個別電極３７に対応して圧電アクチュエータ２１の長手方向に沿って千鳥状の５列に配列されている。表面電極２３は、絶縁シート３３の一端部上において、圧電アクチュエータ２１の短手方向に沿って延在している。

絶縁シート３３，３４には、表面電極２２と引き出し部３７ａとに対向する領域であって各孔４０に対向する位置に、絶縁シート３３，３４の厚み方向に貫通した複数の連続孔４１が形成されている。この構成で、孔４０と連続孔４１とそれぞれ位置合わせした状態で、２枚の絶縁シート３３，３４と１枚の圧電シート３５とを積層することで、圧電アクチュエータ２１には、上方の３枚のシート３３〜３５を連続して貫通する複数のスルーホールが形成される。これらスルーホールには、圧電アクチュエータ２１を製造するときに、表面電極２２と個別電極３７とを電気的に接続するために、導電性部材が充填されている。また、絶縁シート３３，３４には、表面電極２３と共通電極３８とが対向する領域に、絶縁シート３３，３４の厚み方向に貫通した３つの連続孔４２が絶縁シート３３，３４の短手方向に沿って離隔して形成されている。これら連続孔４２にも、圧電アクチュエータ２１を製造するときに、表面電極２３と共通電極３８とが電気的に接続されるように、導電性部材が充填されている。

このような構成により、各個別電極３７は、表面電極２２及びＦＰＣ７０を介してドライバＩＣ８０に接続されており、共通電極３８がグランド電位に保たれる。また、任意の個別電極３７に対しては、ドライバＩＣ８０からの駆動電圧（駆動信号）を選択的に印加することが可能になる。こうして、所望の個別電極３７に対応する活性部に、積層方向の歪みを発生させ、対応する圧力室１０内のインクに圧力を付与する。そして、当該圧力室１０に対応するノズル８からインクを吐出させることで、用紙への所定の印字が行われる。

次に、上述したインクジェットヘッド３０の製造方法について、以下に説明する。図９は、インクジェットヘッド３０の製造工程図である。図１０は、カバープレート１００が固定されたノズルプレート１０１の製造工程図である。

インクジェットヘッド３０を製造するには、流路ユニット２７及び圧電アクチュエータ２１などの部品を別々に作製し、それから各部品を組み付ける。まず、流路ユニット２７の作製工程から説明する。ステップ１（Ｓ１）において、図１０（ａ）に示すように、ノズルプレート１０１となる基板１５１の上面１５２に保護膜１５３を被覆する。保護膜１５３には、剥離可能なシート状のマスキング材（日立化成工業（株）製、ヒタレックス）を用い、貼着することで基板１５１の上面１５２を被覆している。

次に、ステップ２（Ｓ２）において、図１０（ｂ）に示すように、基板１５１にプライマ処理を行い、プライマ層１５４を表裏両面に形成する。このプライマ処理は、撥水膜１１２〜１１４の基板１５１に対する密着強度を上げるために行われるもので、本実施形態では、プライマ処理液に浸漬することで処理される。プライマ処理液としては、例えば、信越化学工業（株）製のシランカップリング剤ＫＢＥ−９０３を純水で約２ｗｔ％に希釈したものが使用される。基板１５１上のプライマ処理液は、約１００℃で乾燥される。基板１５１では、上面１５２がすでに保護膜１５３で被覆されているため、直接プライマ層１５４が形成されるのは下面（インク吐出面）２５ａのみであり、上面１５２においては、保護膜１５３上にプライマ層１５４が形成される。なお、プライマ処理に先立って、基板１５１の下面２５ａを酸素プラズマなどで表面処理し、プライマ層１５４の密着性を向上させていてもよい。

次に、ステップ３（Ｓ３）において、図１０（ｃ）に示すように、基板１５１の上面１５２から保護膜１５３を剥離する。その結果、基板１５１においては、プライマ層１５４が形成された下面２５ａが残り、上面１５２は基板１５１の新しい面が露出した状態となる。

次に、ステップ４（Ｓ４）において、図１０（ｄ）に示すように、基板１５１の下面２５ａに形成されたプライマ層１５４上に撥水膜１１２〜１１４を形成する。なお、図１０においては、ノズル列１１０ａに属する１つのノズル２８に関する断面部分を描いているため、３つの撥水膜１１２〜１１４のうち、撥水膜１１２だけが描かれている。本実施形態においては、フッ素系の素材からなる撥水膜材料をプライマ層１５４に対してスプレーで塗布し、その後、所定温度（例えば、約２５０℃）Ｔ１で所定時間加熱することで、所望の撥水性を有する撥水膜１１２〜１１４を形成する。なお、撥水膜１１２〜１１４の形成が、浸漬法などによって行われる場合は、保護膜１５３の剥離を浸漬処理後に行う。また、撥水膜１１２〜１１４としては、３フッ化塩化エチレン樹脂（ＰＣＴＦＥ樹脂）、フッ化ビニリデン樹脂、フッ化ビニル樹脂などのフッ素系の樹脂、さらには、フッ素原子を含んだ表面改質剤やコーティング剤、例えば、ＫＰ８０１Ｍ（商品名：信越化学工場（株）製）、サイトップ（商品名：旭硝子（株）製）、ＡＦ１６００（商品名：イー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー製）、ＤＥＦＥＮＮＳＡ７７７０２（光ラジカル重合型樹脂：大日本インキ化学工業（株）製）、ＦＳ−１１６（商品名：ダイキン工業（株）製）、フロラード（商品名：住友スリーエム（株）製）等を使用することができる。

次に、ステップ５（Ｓ５）において、図１０（ｅ）に示すように、ノズル２８の形成位置に対応して形成された複数の貫通孔２９を有するスペーサープレート１０２を、基板１５１の上面１５２に接着剤１５５により固定する。このとき、使用する接着剤１５５としては、例えば、（株）スリーボンド製２０Ｘ−３４３−１２が使用され、その分解開始温度は約３００℃である。

次に、ステップ６（Ｓ６）において、図１０（ｆ）に示すように、貫通孔２９側から基板１５１の上面１５２にレーザ光線を照射して、撥水膜１１２〜１１４を有する基板１５１にノズル２８を穿設する。加工に用いるレーザ光線には、エキシマレーザ光線などが使用される。なお、撥水膜１１２〜１１４は、エキシマレーザで加工すると、レーザの照射方向に向かって延在した突起状のバリ１５８が発生することがある。

次に、ステップ７（Ｓ７）において、図１０（ｇ）に示すように、ノズル２８が形成された基板１５１を所定温度Ｔ２に加熱する。この加熱により、撥水膜１１２〜１１４に形成されたバリ１５８も溶融され、撥水膜１１２〜１１４が平坦化する。このときの所定温度Ｔ２は、約２５０℃である。本実施の形態では、基板１５１とスペーサープレート１０２と接着する接着剤１５５の分解開始温度より低くすることができるように、予め接着剤１５５及び撥水膜１１２〜１１４が選択されている。なお、撥水膜１１２〜１１４の所定温度Ｔ２は、先の所定温度Ｔ１と同じ場合と異なる場合とがある。

次に、ステップ８（Ｓ８）において、図１０（ｈ）に示すように、接着剤１００ａを撥水膜１１２〜１１４の膜厚とほぼ同じ厚みとなるように、インク吐出面２５ａ上に形成する。その後、ノズル列１１０ａ及びノズル列組１１１ａ，１１１ｂの形成位置に対応して形成された長孔１１５〜１１７を有するカバープレート１００を、接着剤１００ａを介して基板１５１のプライマ層１５４上に固定する。このとき、カバープレート１００の長孔１１５〜１１７を取り囲む領域が撥水膜１１２〜１１４の全周縁部をそれぞれ覆うように配置する。カバープレート１００と撥水膜１１２〜１１４との間には、接着剤１００ａが存在していないが、上述したように接着剤１００ａが硬化すると、撥水膜１１２〜１１４とカバープレート１００とが密着し、ほとんど隙間が生じなくなる。さらに、カバープレート１００は、ポリイミド樹脂からなり厚みが薄いため透明性を有している。そのため、カバープレート１００の長孔１１５〜１１７を取り囲む領域がインク吐出面２５ａと確実に接着しているかをカバープレート１００越しに目視で容易に確認することができる。したがって、ノズルプレート１０１とカバープレート１００との接合性の信頼が向上する。また、カバープレート１００とインク吐出面２５ａと接着領域が長孔１１５〜１１７を取り囲んでいるので、パージ装置２によりノズル２８から吸引パージが行われるときに、ノズルプレート１０１とカバープレート１００との間からエアを吸い込まない。
そのため、パージ装置２の吸引パージの効率が低下しない。こうして、カバープレート１００及びスペーサープレート１０２が接着されたノズルプレート１０１が製造される。

次に、ステップ９（Ｓ９）において、予め圧力室１０、貫通孔２９等の複数の孔及びダンパ溝３８等が形成された６枚のプレート１０３〜１０８を接着剤を介して互いに位置合わせし、６枚のプレート１０３〜１０８を加熱して互いに固定した積層体を、スペーサープレート１０２の上面に接着剤を介して載置する。そして、この状態で加熱してスペーサープレート１０２と積層体との間の接着剤を硬化させる。
このようにして、カバープレート１００を有する流路ユニット２７の作製が完了する。

続いて、圧電アクチュエータ２１の作製工程について説明する。まず、ステップ１０（Ｓ１０）において、圧電セラミックスのグリーンシートを複数用意する。グリーンシートは、予め焼成による収縮量を見込んで形成される。そのうちの一つのグリーンシート上に、導電性ペーストを個別電極３７のパターンにスクリーン印刷するとともに、もう一つのグリーンシート上に導電性ペーストを共通電極３８のパターンにスクリーン印刷する。
そして、治具を用いてグリーンシート同士を位置合わせしつつ、個別電極３７のパターンで導電性ペーストが印刷されたグリーンシート上に共通電極３８のパターンで導電性ペーストが印刷されたグリーンシートを重ね合わせる。さらにその上に、導電性ペーストが印刷されていないグリーンシートを２枚重ね合わせる。

そして、ステップ１１（Ｓ１１）において、ステップ１０で得られた積層体を公知のセラミックスと同様に脱脂し、さらに所定の温度で焼成する。これにより、４枚のグリーンシートが絶縁シート３３，３４及び圧電シート３５，３６となり、各導電性ペーストが個別電極３７又は共通電極３８となる。その後、最上層にある絶縁シート３３上に、導電性ペーストを表面電極２２，２３のパターンにスクリーン印刷する。そして、この導電性ペーストを焼成して、絶縁シート３３上に表面電極２２，２３を形成する。次に、表面電極２２と個別電極３７、及び、表面電極２３と共通電極３８とを電気的に接続するために、孔４０を圧電シート３５に、連続孔４１，４２を絶縁シート３３，３４に形成し内部に導電性部材を充填する。このようにして、図８に描かれたような圧電アクチュエータ２１を作製することができる。

なお、ステップ１〜９の流路ユニット作製工程と、ステップ１０〜１１の圧電アクチュエータ作製工程は、独立に行われるため、いずれを先に行ってもよいし、並行して行ってもよい。

続いて、流路ユニット２７と圧電アクチュエータ２１とで構成されたヘッド本体７０の作製工程について説明する。まず、ステップ１２（Ｓ１２）において、ステップ１〜９で得られた流路ユニット２７の圧力室に相当する凹部が多数形成された面に、熱硬化性温度が８０℃程度であるエポキシ系の熱硬化性接着剤を、バーコーターを用いて塗布する。熱硬化性接着剤としては、例えば二液混合タイプのものが用いられる。

次に、ステップ１３（Ｓ１３）において、流路ユニット２７に塗布された熱硬化性接着剤層上に、圧電アクチュエータ２１を載置する。このとき、圧電アクチュエータ２１は、活性部と圧力室１０とがそれぞれ対向するように流路ユニット２７に対して位置決めされる。この位置決めは、予め作製工程（ステップ１〜１１）において流路ユニット２７及び圧電アクチュエータ２１に形成された位置決めマーク（図示せず）に基づいて行われる。

次に、ステップ１４（Ｓ１４）において、このようにして得られた積層体を図示しない加熱・加圧装置で熱硬化性接着剤の硬化温度以上に加熱しながら加圧する。そして、ステップ１５（Ｓ１５）において、加熱・加圧装置から取り出された積層体を自然冷却する。こうして、流路ユニット２７と圧電アクチュエータ２１とで構成されたヘッド本体２５が製造される。

しかる後、ＦＰＣ７０の複数の配線と表面電極２２，２３との接合を行う接合工程を経ることで、上述したインクジェットヘッド３０が完成する。

以上のように、本実施の形態のインクジェットヘッド３０によると、ノズルプレート１０１のインク吐出面２５ａには長孔１１５〜１１７を有する樹脂製のカバープレート１００が接着されており、カバープレート１００は比較的軟質なものであるため、インクジェットヘッドの底面（カバープレート１００の下面）や撥水膜１１２〜１１４に付着したインクをワイパー４で払拭するときに、カバープレート１００の外周角部とワイパー４の先端とが接触してワイパー４が損傷するのを抑制することができる。

また、撥水膜１１２〜１１４の全周とカバープレート１００の長孔１１５〜１１７を取り囲む領域とが密着して重なっているので、撥水膜１１２〜１１４上に付着したインクをワイパー４で払拭したときに、長孔１１５〜１１７の内側周縁部分にインクが残留しにくくなる。また、撥水膜１１２〜１１４はカバープレート１００によって取り囲まれているので、紙ジャムなどによる用紙が撥水膜１１２〜１１４と接触して損傷するのを防ぐことができる。なお、撥水膜とカバープレートとの間に、本実施形態のような重なりがない場合では、ワイパーで払拭しても、長孔内のインク吐出面が露出した部分にインクが残留することがある。特に、長孔の内側周縁部分がこの露出部分であると、長孔内からインクを掻き出せず残留することがある。しかし、インクが残留する部分とノズル２８の開口との離隔距離にもよるが、残留インクがインクの吐出特性に影響しない程度にノズル開口と露出部分とが近接していなければよい。

さらに、撥水膜１１２〜１１４が、カバープレート１００によって全周に亘って被覆されているので、撥水膜１１２〜１１４上に付着したインクをワイパー４で払拭したときに、撥水膜１１２〜１１４上にほとんどインクが残らない。また、長孔１１５〜１１７は、ノズル列１１０ａ及びノズル列組１１１ａ，１１１ｂ毎に形成されているため、各ノズル２８に対応する複数の孔（長孔に相当するもの）が形成されたカバープレートよりもカバープレート１００の製造が容易になる。

続いて、本発明の第２実施形態によるインクジェットヘッド２３０について、以下に説明する。図１１は、本発明の第２実施形態によるインクジェットヘッド２３０の部分分解斜視図である。図１２は、図１１に示すＸII−ＸII線に沿った断面図である。図１１及び図１２に示すように、本実施形態におけるインクジェットヘッド２３０は、圧電アクチュエータ２１と流路ユニット２２７とで構成されたヘッド本体２２５とＦＰＣ７０とを備えている。なお、圧電アクチュエータ２１とＦＰＣ７０は、第１実施形態と同様なものであるため、同符号で示し説明を省略する。また、流路ユニット２２７において、第１実施形態と同様なものについても、同符号で示し説明を省略する。

インクジェットヘッド２３０は、第１実施形態におけるインクジェットヘッド３０のカバープレート１００がシート状接着剤の硬化した接着剤硬化プレート（カバー部材）２１１に変更され、その接着剤硬化プレート２１１の下面に樹脂フィルム２１２が接着されただけで、それ以外はインクジェットヘッド３０と同様である。

接着剤硬化プレート２１１の硬化前のシート状接着剤は、例えば、主成分となるポリプロプレン樹脂又はポリエチレン樹脂中に数種類の接着成分が添加されたものである。このようなシート状接着剤は融点以上に加熱されていなければ、図１１に示すようなシート状形状に維持される。接着剤硬化プレート２１１は、上述した長孔１１５〜１１７と同じ構成の長孔２１５〜２１７を有しており、長孔１１５〜１１７と同様に配置されている。つまり、長孔２１５〜２１７は、対応するノズル列１１０ａ及びノズル列組１１１ａ，１１１ｂと対向している。この長孔２１５〜２１７は、硬化前のシート状接着剤において予め形成された長孔とほぼ同じ形状となっている。つまり、シート状接着剤が所定温度（例えば、１００℃〜１２０℃）まで加熱され樹脂フィルム２１２及びノズルプレート１０１と接着され硬化しても、硬化前に形成された長孔と接着剤硬化プレート２１１の長孔２１５〜２１７とがほぼ同じ形状となっている。

樹脂フィルム２１２は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（Polyethylene Terephthalate：ＰＥＴ）樹脂からなり、且つ、接着剤硬化プレート２１１よりも撥水性が高くなっている。ここでいう撥水性とは、樹脂フィルム２１２の表面及び接着剤硬化プレート２１１の表面の粗さによる液体保持性である。接着剤硬化プレート２１１は、シート状接着剤が所定温度（約１００℃〜１２０℃）に加熱され軟化又は溶融して硬化したものであるため、その表面が粗くなりインクと接触する単位当たりの面積が大きくなってインクを保持する。一方、樹脂フィルム２１２は、所定温度に加熱されてもその温度が融点以下となるため、何ら形状の変化がない。そのため、樹脂フィルム２１２は、樹脂フィルム２１２が製造された時点での比較的小さい表面粗さしか有していないので、インクと接触する単位当たりの面積が接着剤硬化プレート２１１と比較して小さい。これにより、インクジェットヘッド２３０の底面にインクが付着しにくくなる。また、ワイパー４でインクを払拭したときに、樹脂フィルム２１２上のインクは、接着剤硬化プレート２１１上のインクよりもワイパー４で容易に拭き取られる。すなわち、インクの払拭性が向上する。したがって、インクジェットヘッド２３０の底面（表面）では、撥水処理されたノズル２８の開口周囲のみならず、樹脂フィルム２１２の表面にもインクがほとんど残留しなくなる。

続いて、インクジェットヘッド２３０の製造方法について以下に説明する。本実施形態におけるインクジェットヘッド２３０の製造方法は、第１実施形態のインクジェットヘッド３０の製造方法とほぼ同じ製造工程を有している。つまり、第１実施形態におけるステップ８だけが異なるので、本実施形態におけるステップ８について以下に説明する。
ステップ８において、予め長孔２１５〜２１７となる長孔（すなわち、ノズル列１１０ａ及びノズル列組１１１ａ，１１１ｂの形成位置に対応して形成された長孔）が形成されたシート状接着剤をインク吐出面２５ａ上に配置する。このとき、シート状接着剤で撥水膜１１２〜１１４の全周縁部を被覆するようにシート状接着剤を配置する。なお、シート状接着剤には、通常、樹脂からなるセパレータが貼着されており、本実施形態においては、このセパレータを樹脂フィルム２１２として採用している。これにより、セパレータ以外の別部材を樹脂フィルム２１２とする必要がなくなる。

そして、樹脂フィルム２１２を有するシート状接着剤が配置された基板１５１を、シート状接着剤の融点以上の温度、例えば、１００℃〜１２０℃に一定時間加熱保持した後、冷却する。すると、シート状接着剤だけが溶融し樹脂フィルム２１２と基板１５１とが硬化したシート状接着剤（接着剤硬化プレート２１１）によって接着される。このとき、接着剤硬化プレート２１１は、撥水膜１１２〜１１４の全周縁部を被覆しつつ硬化するので、パージ装置２によりノズル２８から吸引パージが行われるときに、ノズルプレート１０１と接着剤硬化プレート２１１との間からエアを吸い込まない。そのため、パージ装置２の吸引パージの効率が低下しない。このようなステップ８が行われる前に、第１実施形態におけるステップ１〜ステップ７が行われ、このステップ８の後に、第１実施形態におけるステップ９〜ステップ１５が行われることで、接着剤硬化プレート２１１及びスペーサープレート１０２が接着されたノズルプレート１０１を有する流路ユニット２７と圧電アクチュエータ２１とで構成されたヘッド本体２２５が製造される。

しかる後、ＦＰＣ７０の複数の配線と表面電極２２，２３との接合を行う接合工程を経ることで、上述したインクジェットヘッド２３０が完成する。

以上のように、本実施の形態のインクジェットヘッド２３０によると、接着剤硬化プレート２１１も比較的軟質なものであるため、第1実施形態と同様に、インクジェットヘッドの底面（樹脂フィルム２１２の下面）や撥水膜１１２〜１１４に付着したインクをワイパー４で払拭するときに、ワイパー４の先端が損傷するのを抑制することができる。
また、シート状接着剤を硬化させるだけで、第1実施形態のカバープレート１００に該当する接着剤硬化プレート２１１がノズルプレート１０１のインク吐出面２５ａに形成されるので、その形成が容易なものとなる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、上述した各実施形態のカバープレート１００及び接着剤硬化プレート２１１においては、孔１１５〜１１７，２１５〜２１７がノズル列１１０ａ及びノズル列組１１１ａ，１１１ｂに対応して形成されているが、これらノズル列１１０ａ及びノズル列組１１１ａ，１１１ｂのすべてを取り囲むような孔が形成されていてもよい。また、カバープレート及び接着剤硬化プレートは、複数のノズルのそれぞれに対向した位置に形成された孔を有していてもよい。また、カバープレート１００が透明性を有していなくてもよい。また、第２実施形態における接着剤硬化プレート２１１には、樹脂フィルム２１２が固定されているが、樹脂フィルム２１２が接着剤硬化プレート２１１に固定されていなくてもよい。また、樹脂フィルム２１２は、接着剤硬化プレート２１１よりも撥水性が低くてもよい。また、撥水膜１１２〜１１４の全周が、カバープレート１００及び接着剤硬化プレート２１１とまったく重なっていなくてもよいし、カバープレート１００及び接着剤硬化プレート２１１と部分的に重なっていてもよい。

また、ブレードでインク吐出面２５ａを払拭するとき、ブレードはインク吐出面２５ａの幅方向（短手方向）に相対移動する。このとき、各長孔は長手方向に延在しているので、ブレードの可撓性の高さにもよるが、長手方向両端部では、インクの拭き残しが生じやすい。そのため、ノズル２８の開口と長孔の縁部との距離は、両端部において、短手方向の距離に比べ長手方向の距離が長いことが好適である。なお、この両端部においては、撥水膜の周縁部が、カバープレート１００及び接着剤硬化プレート２１１と重なっていてもいなくてもよい。

また、上述した各実施形態におけるインクジェットヘッド３０，２３０は、シリアルタイプのものであるが、プリンタ本体に固定されラインタイプのものであってもよい。また、上述した各実施形態におけるインクジェットヘッド３０，２３０は圧電方式の圧電アクチュエータによって駆動され、インクがノズルから吐出されるが、ＦＰＣから送られた駆動信号によって各圧力室内のインクを加熱し、圧力室内のインクに吐出エネルギーを付与するサーマル方式のインクジェットヘッドであってもよい。

本発明の第１実施形態によるインクジェットヘッドが採用されたインクジェットプリンタの概略平面図である。 図１に示すヘッドユニットの分解斜視図である。 図２に示すインクジェットヘッドユニットの縦断面図である。 本発明の第１実施形態によるインクジェットヘッドを示す外観斜視図である。 図４に示すヘッド本体及びＦＰＣの分解斜視図である。 図４に示すＶＩ−ＶＩ線における断面図である。 流路ユニットを下方から見たときの平面図である。 図５に示す圧電アクチュエータの要部分解斜視図である。 インクジェットヘッドの製造工程図である。 カバープレートが固定されたノズルプレートの製造工程図である。 本発明の第２実施形態によるインクジェットヘッドの部分分解斜視図である。 図１１に示すＸII−ＸII線に沿った断面図である。

１ インクジェットプリンタ
１０ 圧力室
２１ 圧電アクチュエータ（エネルギー付与手段）
２５ａ インク吐出面
２８ ノズル
９９ 共通インク室
１００ カバープレート（カバー部材）
１１２〜１１４ 撥水膜
１１５〜１１７ 孔
２１１ 接着剤硬化プレート（カバー部材）
２１２ 樹脂フィルム

Claims (2)

1. インクを吐出するノズルの開口が複数形成されたインク吐出面と、
   インクを貯溜する共通インク室と、
   前記共通インク室の出口から圧力室を経て前記ノズルの前記開口に至る個別インク流路と、
   前記圧力室内のインクに吐出エネルギーを付与するエネルギー付与手段とを備え、
   前記インク吐出面には、複数の前記ノズルの開口の周囲を覆うように形成された撥水膜が形成され、当該インク吐出面の当該撥水膜が形成されていない領域に接着剤が形成されており、
   さらに、一又は複数の孔が形成されており、前記撥水膜の全周縁部および前記接着剤を被覆するとともに、前記ノズルの前記開口とその周囲の前記撥水膜とが前記孔の底部に露出するように前記インク吐出面に設けられた前記接着剤と接着された樹脂製のカバー部材を備えた
   ことを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 前記カバー部材が、透明性を有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。

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