特許 6252156 インクジェットヘッド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6252156

(24)【登録日】2017年12月8日

(45)【発行日】2017年12月27日

(54)【発明の名称】インクジェットヘッド

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/14 20060101AFI20171218BHJP

   B41J 2/16 20060101ALI20171218BHJP

【ＦＩ】

   B41J2/14 501

   B41J2/16 503

【請求項の数】12

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2013-258607(P2013-258607)

(22)【出願日】2013年12月13日

(65)【公開番号】特開2015-112848(P2015-112848A)

(43)【公開日】2015年6月22日

【審査請求日】2016年9月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001270

【氏名又は名称】コニカミノルタ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101340

【弁理士】

【氏名又は名称】丸山 英一

(72)【発明者】

【氏名】高松 光

(72)【発明者】

【氏名】深谷 勝哉

(72)【発明者】

【氏名】丸林 純

【審査官】 小宮山 文男

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０６６７９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３０７６８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−０２５８５３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ４１Ｊ ２／０１−２／２１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の圧力室が配列された圧力室の列が複数並設されたヘッドチップと、前記ヘッドチップの前記圧力室の出口側の開口部が配置された端面に、接着剤によって接着されたノズルプレートとを有するインクジェットヘッドにおいて、
前記ノズルプレートは、前記ヘッドチップとの接着面の前記圧力室の列間に対応する部位に、該圧力室の列に沿って形成された第１の溝を有し、
前記第１の溝の深さの値が、前記ノズルプレートが接着された前記ヘッドチップの前記端面の粗さの値以上であり、
前記第１の溝は、該第１の溝の縁部から前記圧力室の出口側の開口部の縁部までの最短距離が５０μｍ以上であることを特徴とするインクジェットヘッド。

【請求項2】

前記第１の溝は、前記圧力室の列方向に複数に分割されていることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。

【請求項3】

前記第１の溝は、前記圧力室の列間に対応する部位に、２本以上が前記圧力室の列に沿って延びるように設けられていることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。

【請求項4】

複数の圧力室が配列された圧力室の列が複数並設されたヘッドチップと、前記ヘッドチップの前記圧力室の出口側の開口部が配置された端面に、接着剤によって接着されたノズルプレートとを有するインクジェットヘッドにおいて、
前記ノズルプレートは、前記ヘッドチップとの接着面の前記圧力室の列間に対応する部位に、該圧力室の列に沿って形成された第１の溝を有し、
前記第１の溝の深さの値が、前記ノズルプレートが接着された前記ヘッドチップの前記端面の粗さの値以上であり、
前記第１の溝は、前記圧力室の列間に対応する部位に、２本以上が前記圧力室の列に沿って延びるように設けられていることを特徴とするインクジェットヘッド。

【請求項5】

前記第１の溝の溝幅をＢ、前記第１の溝の深さをＣ、前記ノズルプレートの厚みをＤとしたとき、Ｂ＞Ｄ−Ｃであることを特徴とする請求項３又は４記載のインクジェットヘッド。

【請求項6】

隣接する前記第１の溝間を連結する連結溝を有することを特徴とする請求項３、４又は５記載のインクジェットヘッド。

【請求項7】

前記第１の溝は、前記ノズルプレートの端部で該ノズルプレートの外部に連通していることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のインクジェットヘッド。

【請求項8】

前記第１の溝は、テーパー状に形成された側壁面を有していることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のインクジェットヘッド。

【請求項9】

複数の圧力室が配列された圧力室の列が複数並設されたヘッドチップと、前記ヘッドチップの前記圧力室の出口側の開口部が配置された端面に、接着剤によって接着されたノズルプレートとを有するインクジェットヘッドにおいて、
前記ノズルプレートは、前記ヘッドチップとの接着面の前記圧力室の列間に対応する部位に、該圧力室の列に沿って形成された第１の溝を有し、
前記第１の溝の深さの値が、前記ノズルプレートが接着された前記ヘッドチップの前記端面の粗さの値以上であり、
前記第１の溝は、テーパー状に形成された側壁面を有していることを特徴とするインクジェットヘッド。

【請求項10】

前記接着剤に、粒径１μｍ〜３μｍの粒子が混入されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のインクジェットヘッド。

【請求項11】

前記ヘッドチップは、前記ノズルプレートが接着された前記ヘッドチップの前記端面にパリレン膜が被覆処理されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のインクジェットヘッド。

【請求項12】

前記ノズルプレートは樹脂製であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のインクジェットヘッド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はインクジェットヘッドに関し、詳しくは、ノズルが高密度になっても、接着剤のノズルへの流れ込みを抑制できると共に、ノズルプレートの接着面がヘッドチップから浮き上がることによる隙間の発生を抑制できるようにしたインクジェットヘッドに関する。

【背景技術】

【0002】

液体が吐出されるノズルを有するノズルプレートがヘッドチップの端面に接着剤を用いて接着されたインクジェットヘッドは、ノズルが高密度、多列になるに従って、ノズルプレートとヘッドチップとの接着時に、ノズルに接着剤が流れ込んでノズル詰りを起こしたり、ノズルプレートとヘッドチップとの間が密着しないで隙間が生じたりすることが問題となっている。

【0003】

ノズル詰りの問題は、ノズルが高密度になるに従ってヘッドチップに設けられる圧力室の密度が上がり、圧力室の開口幅が狭くなってきていることが影響している。また、圧力室の数の増加に伴ってヘッドチップサイズが大きくなってきており、接着剤を全体に均一に塗布することが難しくなって、部分的に塗布量が多くなる箇所が発生し易くなっていることも影響していると考えられる。

【0004】

一方、隙間が生じる問題は、ノズルプレートが接着されるヘッドチップの端面が凸凹になっていることが主な原因である。この凸凹は、ヘッドチップの端面に部分的な凸部が形成されることによって発生する。このような部分的な凸部は、ゴミ等の微小な異物の付着によっても発生するが、特にヘッドチップの表面にインクから電極部材を保護するためのパリレン膜が被覆処理されているものに多く見られる。一般にパリレン膜は、電極部材の表面を含むヘッドチップの表面に亘って被覆されるため、ノズルプレートと接着される端面にも形成されている。このようなパリレン膜は、パリレンの異常成長による１〜１０μｍの突起状の異物を生じさせる場合があることが知られており、この突起状の異物がノズルプレートと接着される端面に生じると、ノズルプレートをヘッドチップ表面から浮き上がらせ、ヘッドチップとの間に隙間を生じさせてしまう。

【0005】

ノズルプレートとヘッドチップとの間に生じた隙間は、ノズルプレートの端部からヘッドチップとの間に接着剤を注ぎ足して隙間を埋めることで解消することができ、さほど問題とはならない。しかし、多列のノズル列の列間に隙間が生じていると、ノズルプレートの端部から接着剤を注ぎ足しても、ノズル列を越える際に圧力室内やノズル内に流れ込んでしまい、ノズル列間の隙間まで接着剤を到達させることが極めて困難である。

【0006】

図１５は、ノズル列間のヘッドチップの端面に凸部が発生しているインクジェットヘッドをノズルプレートの表面から見た状態を示している。図中、１００は圧力室、２００はノズル、３００は凸部である。このようにヘッドチップの端面に凸部３００が発生していると、ノズルプレートとヘッドチップとの間で凸部３００の周囲に隙間４００が形成されてしまう。隙間４００には接着剤が毛管力によって流入できず、接着剤不足となってそのまま空隙となって残ってしまう。

【0007】

このような隙間４００が図示するように隣接する圧力室３００、３００の両方に差しかかると、圧力室３００、３００同士をリーク（連通）させてしまうおそれがある。このようなリークが発生すると、圧力室３００内のインクを安定吐出させることができず、吐出不良を招く原因となる。ノズル２００が高密度になるほど、隣接する圧力室３００、３００の間隔が密になるため、このような隙間４００によってリークが発生する問題は顕著となる。

【0008】

従来、ノズルプレートの接着面に、ノズルを取り囲むように接着剤逃げ溝を形成することによって、余分な接着剤がノズルに侵入することを防止するようにした技術が提案されている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２００２−３０７６８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

特許文献１記載のように、ノズルプレートに接着剤逃げ溝を形成することで、余剰接着剤のノズル内への流れ込みを抑制することができる。しかし、本発明者が検討したところ、ノズルを取り囲むように接着剤逃げ溝を形成しても、ノズルの高密度化が進むにつれて十分に対応しきれなくなることがわかった。

【0011】

すなわち、ノズルの高密度化に伴って圧力室が高密度化し、ノズル列方向に隣り合うノズル間の間隔も極めて狭小となる。このため、ノズル列方向に隣り合うノズル間に溝を形成することは極めて困難である。

【0012】

また、単にノズルを取り囲むように接着剤逃げ溝を形成しても、ノズルプレートの浮き上がりによって発生した隙間が圧力室同士をリークさせてしまう問題を解消することはできない。

【0013】

そこで、本発明は、ノズルが高密度になっても接着剤のノズルへの流れ込みを抑制できると共に、ノズルプレートが接着されるヘッドチップの端面に生じた凸部によって、圧力室の列間に隙間が生じて圧力室同士をリークさせしてしまう問題を抑制できるインクジェットヘッドを提供することを課題とする。

【0014】

本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。

【課題を解決するための手段】

【0015】

上記課題は、以下の各発明によって解決される。

【0016】

１．複数の圧力室が配列された圧力室の列が複数並設されたヘッドチップと、前記ヘッドチップの前記圧力室の出口側の開口部が配置された端面に、接着剤によって接着されたノズルプレートとを有するインクジェットヘッドにおいて、
前記ノズルプレートは、前記ヘッドチップとの接着面の前記圧力室の列間に対応する部位に、該圧力室の列に沿って形成された第１の溝を有し、
前記第１の溝の深さの値が、前記ノズルプレートが接着された前記ヘッドチップの前記端面の粗さの値以上であり、
前記第１の溝は、該第１の溝の縁部から前記圧力室の出口側の開口部の縁部までの最短距離が５０μｍ以上であることを特徴とするインクジェットヘッド。

【0017】

２．前記第１の溝は、前記圧力室の列方向に複数に分割されていることを特徴とする前記１記載のインクジェットヘッド。

【0018】

３．前記第１の溝は、前記圧力室の列間に対応する部位に、２本以上が前記圧力室の列に沿って延びるように設けられていることを特徴とする前記１記載のインクジェットヘッド。

【0019】

４．複数の圧力室が配列された圧力室の列が複数並設されたヘッドチップと、前記ヘッドチップの前記圧力室の出口側の開口部が配置された端面に、接着剤によって接着されたノズルプレートとを有するインクジェットヘッドにおいて、
前記ノズルプレートは、前記ヘッドチップとの接着面の前記圧力室の列間に対応する部位に、該圧力室の列に沿って形成された第１の溝を有し、
前記第１の溝の深さの値が、前記ノズルプレートが接着された前記ヘッドチップの前記端面の粗さの値以上であり、
前記第１の溝は、前記圧力室の列間に対応する部位に、２本以上が前記圧力室の列に沿って延びるように設けられていることを特徴とするインクジェットヘッド。

【0020】

５．前記第１の溝の溝幅をＢ、前記第１の溝の深さをＣ、前記ノズルプレートの厚みをＤとしたとき、Ｂ＞Ｄ−Ｃであることを特徴とする前記３又は４記載のインクジェットヘッド。

【0021】

６．隣接する前記第１の溝間を連結する連結溝を有することを特徴とする前記３、４又は５記載のインクジェットヘッド。

【0022】

７．前記第１の溝は、前記ノズルプレートの端部で該ノズルプレートの外部に連通していることを特徴とする前記１〜６のいずれかに記載のインクジェットヘッド。

【0023】

８．前記第１の溝は、テーパー状に形成された側壁面を有していることを特徴とする前記１〜７のいずれかに記載のインクジェットヘッド。

【0024】

９．複数の圧力室が配列された圧力室の列が複数並設されたヘッドチップと、前記ヘッドチップの前記圧力室の出口側の開口部が配置された端面に、接着剤によって接着されたノズルプレートとを有するインクジェットヘッドにおいて、
前記ノズルプレートは、前記ヘッドチップとの接着面の前記圧力室の列間に対応する部位に、該圧力室の列に沿って形成された第１の溝を有し、
前記第１の溝の深さの値が、前記ノズルプレートが接着された前記ヘッドチップの前記端面の粗さの値以上であり、
前記第１の溝は、テーパー状に形成された側壁面を有していることを特徴とするインクジェットヘッド。

【0025】

１０．前記接着剤に、粒径１μｍ〜３μｍの粒子が混入されていることを特徴とする前記１〜９のいずれかに記載のインクジェットヘッド。

【0026】

１１．前記ヘッドチップは、前記ノズルプレートが接着された前記ヘッドチップの前記端面にパリレン膜が被覆処理されていることを特徴とする前記１〜１０のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
１２．前記ノズルプレートは樹脂製であることを特徴とする前記１〜１１のいずれかに記載のインクジェットヘッド。

【発明の効果】

【0027】

本発明によれば、ノズルが高密度になっても接着剤のノズルへの流れ込みを抑制できると共に、ノズルプレートが接着されるヘッドチップの端面に生じた凸部によって、圧力室の列間に隙間が生じて圧力室同士をリークさせてしまう問題を抑制できる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】

【0028】

【図1】本発明に係るインクジェットヘッドの第１の実施形態を示し、ノズルプレートとヘッドチップとの接着面で左右に展開して示す斜視図

【図2】図１に示すインクジェットヘッドを(ii)−(ii)線に沿って切断した際の切断端面を示す端面図

【図3】ノズルプレートの部分背面図

【図4】溝とチャネル間のリークを説明するノズルプレートの部分背面図

【図5】ノズルプレートの背面図

【図6】ノズルプレートの部分断面図

【図7】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ溝の断面形状を説明する図

【図8】インクジェットヘッドの部分端面図

【図9】本発明に係るインクジェットヘッドの第２の実施形態を示し、ノズルプレートとヘッドチップとの接着面で左右に展開して示す斜視図

【図10】図９に示すインクジェットヘッドを(x)−(x)線に沿って切断した際の切断端面を示す端面図

【図11】図１０と同じ切断端面を示す端面図

【図12】ノズルプレートの部分背面図

【図13】ノズルプレートの背面図

【図14】６列のノズル列を有するノズルプレートの背面図

【図15】凸部によって隣接する圧力室間にリークが発生した状態を説明する図

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

【0030】

（第１の実施形態）
図１は、本発明に係るインクジェットヘッドの第１の実施形態を示し、ノズルプレートとヘッドチップとの接着面で左右に展開して示す斜視図、図２は、図１に示すインクジェットヘッドを (ii)−(ii)線に沿って切断した際の切断端面を示す端面図、図３、図４は、ノズルプレートの部分背面図、図５は溝の他の態様を示すノズルプレートの背面図、図６はノズルプレートの部分断面図である。なお、図１、図２において接着剤は図示省略している。

【0031】

図中、１はヘッドチップ、２はノズルプレートである。

【0032】

ヘッドチップ１は六面体形状を呈しており、圧力室であるチャネル１１が複数並設されている。隣接するチャネル１１、１１間の隔壁は、少なくとも一部にＰＺＴ等の圧電素子を含んでおり、圧力付与手段として機能する駆動壁１２となっている。１つの駆動壁１２は、隣接するチャネル１１、１１で共用されている。チャネル１１と駆動壁１２は交互となるように並設され、１列のチャネル列を構成している。ヘッドチップ１には、このチャネル列が図中の上下方向に２列（第１列、第２列）に並設されている。

【0033】

なお、図３に示すように、ヘッドチップ１の各チャネル１１の深さＥは、１５０μｍ〜４５０μｍとされ、また、第１列と第２列のチャネル列間の最短距離Ｆは、４００μｍ〜１５００μｍとされている。

【0034】

各チャネル１１は、ノズルプレート２が接着されるヘッドチップ１の端面１ａに開口して出口側の開口部１１ａを形成している。他端は、端面１ａと相反するヘッドチップ１の端面に開口して入口側の開口部（図示せず）を形成している。ヘッドチップ１の端面１ａと相反する端面側にはインクマニホールド（図示せず）が設けられ、各チャネル１１の入口側の開口部に共通にインクが供給されるようになっている。

【0035】

チャネル１１内に臨んでいる駆動壁１２の表面には、それぞれ駆動電極（図示せず）が形成されている。ヘッドチップ１の端面１ａと相反する端面に設けられる配線基板（図示せず）上の配線を介して、駆動壁１２を挟む一対の駆動電極に所定電圧の駆動信号が印加されると、駆動壁１２はチャネル１１の容積を膨張又は収縮させるようにせん断変形し、チャネル１１内のインクに吐出のための圧力を付与するように動作する。

【0036】

ここでは、チャネル１１内の駆動電極をインクから保護するために、表面にパリレン膜３が被覆形成されたヘッドチップ１を示している。パリレン膜３は、パラキシリレン及びその誘導体からなる樹脂被膜であり、固体のジパラキシリレンダイマー又はその誘導体を蒸着源とする気相合成法（Chemical Vapor Deposition：ＣＶＤ法）により形成される。すなわち、ジパラキシリレンダイマーが気化、熱分解して発生したパラキシリレンラジカルが、ヘッドチップ１の表面に吸着して重合反応し、被膜を形成する。パリレン膜には、種々のパリレン膜があり、必要な性能等に応じて、各種のパリレン膜やそれら種々のパリレン膜を複数積層したような多層構成のパリレン膜等を適用することもできる。パリレン膜３の膜厚は、一般に１μｍ〜１０μｍとされ、ノズルプレート２が接着される前のヘッドチップ１の表面に被覆形成される。

【0037】

ノズルプレート２には、ヘッドチップ１の各チャネル１１に対応するようにノズル２１が形成されている。すなわち、ノズルプレート２も２列のノズル列を有している。ノズルプレート２はヘッドチップ１の端面１ａに接着剤によって接着されている。なお、本実施形態ではヘッドチップ１にパリレン膜３が被覆形成されているため、ノズルプレート２が接着されたヘッドチップ１の端面１ａとは、該端面１ａに成膜されているパリレン膜３の表面のことを指す。

【0038】

ノズルプレート２の厚みＤ（図６参照）は、一般に２０μｍ〜３００μｍとされる。

【0039】

ノズルプレート２の背面であるヘッドチップ１との接着面２ａには、ヘッドチップ１の端面１ａに配列される２つのチャネル列（第１列、第２列）の間に対応する部位に、１本の溝（第１の溝）２２が形成されている。

【0040】

この溝２２は、ヘッドチップ１とノズルプレート２との間に塗布された接着剤の余剰分を受け入れるいわゆるグルーガードとして機能することができる。溝２２は、各チャネル列のチャネル１１と重ならないように、所定幅、所定深さでチャネル列方向（図３の左右方向）に沿って直線状に延びるように形成されている。

【0041】

ノズルプレート２の溝２２の深さの値Ｃ（図６参照）は、このノズルプレート２が接着されたヘッドチップ１の端面１ａの粗さＹｐの値以上である。ここで、端面１ａの粗さＹｐの値とは、ヘッドチップ１のチャネル１１の開口部１１ａを除く端面１ａ全面の表面粗さ（谷部からの山部の高さ）を３次元測定し、その山部の平均高さから最も高い山頂までの高さを測定した値である。測定には、例えば形状測定レーザマイクロスコープ（キーエンス：ＶＫ−Ｘ１００）を用いることができる。

【0042】

このノズルプレート２との接着面であるヘッドチップ１の端面１ａに凸部３ａが生じていると、端面１ａの粗さＹｐの値は大きくなる。このような凸部３ａが２つのチャネル列（第１列、第２列）の間に発生し、ノズルプレート２がヘッドチップ１から部分的に浮き上がって隙間が生じると、ノズルプレート２の端部から接着剤を注ぎ足しても隙間を埋めることが困難となって、従来では隙間が残存し易いものであった。しかし、本発明によれば、２つのチャネル列の間の部位に配置される溝２２の深さの値Ｃが、端面１ａの粗さＹｐの値以上であることにより、図２に示すように、この部位に発生した凸部３ａを溝２２内に収容することができる。これにより、この凸部３ａによってノズルプレート２が部分的に浮き上がることはなく、ノズルプレート２の浮き上がりによる隙間の発生を抑制できる。

【0043】

通常、パリレン膜３を成膜した際のヘッドチップ１の端面１ａの粗さＹｐの値は１０μｍ以上になることがほとんどないため、溝２２の深さの値Ｃを１０μｍ以上ノズルプレート２の厚みＤ未満となるように形成しておけば、溝２２が配置される部位に発生した凸部３ａを溝２２内に完全に収容することができる。

【0044】

溝２２は、いずれのチャネル列のチャネル１１の開口部１１ａにも重なることはなく、該開口部１１ａの縁部１１ｂから距離をおいて配置されることにより、図２に示すように溝２２とチャネル列との間に接着領域Ｓ１、Ｓ１が形成される。このため、溝２２がチャネル１１とリークしてしまうことはない。なお、図３中にチャネル１１が配置される部位を破線で示した。

【0045】

この接着領域Ｓ１、Ｓ１は、図３に示すように、溝２２の開口側（接着面２ａ側）の縁部２２ａからチャネル１１の開口部１１ａの縁部１１ｂまでの最短距離Ａだけの幅を有している。溝２２は、この最短距離Ａが５０μｍ以上となるように配置されることが好ましい。最短距離Ａが５０μｍ未満となって溝２２とチャネル１１とが近接すると、この溝２２とチャネル１１との間で毛管力による接着剤の流動が起きにくくなり、図４に示すように、溝２２とチャネル１１との間で接着剤がない空気部Ｘが生じ易くなって、溝２２とチャネル１１との間でリークが発生してしまうおそれがある。しかし、最短距離Ａを５０μｍ以上とすることにより、接着領域Ｓ１、Ｓ１を、溝２２とチャネル１１との間を接着剤によって封止するのに十分な広さとすることができる。このため、接着領域不足に起因するチャネル１１の封止不良が発生するおそれはない。

【0046】

溝２２は余剰接着剤を受け入れるグルーガードとして機能するため、ノズル２１への接着剤の流れ込みを抑制することができる。溝２２は、ヘッドチップ１の２つのチャネル列の間に配置されるため、チャネル１１が高密度になって同一チャネル列内で隣り合うチャネル１１、１１間の間隔が密になっても、余剰接着剤を十分に受け入れることができるだけの容積を持つ溝２２を形成することができる。

【0047】

溝２２の開口側の溝幅Ｂ（図３、図６参照）は可及的に大きくすることが好ましい。好ましくは、上記最短距離Ａを５０μｍ以上確保し且つ溝幅Ｂを可及的に大きく形成することである。溝２２を広幅にすることができ、それだけ大量の余剰接着剤を受け入れることができると同時に、凸部３ａを収容し得る領域も広くとることができるため、凸部３ａによるノズルプレート２の浮き上がりを抑制する効果を高めることができる。

【0048】

溝２２は、チャネル列方向に沿って直線状に延び、少なくともノズル列の一方端部のノズル２１から他方端部のノズル２１に亘る長さで形成されればよいが、図１、図３に示すように、溝２２の端部２２ｂをノズルプレート２の端部で外部に連通させることが好ましい。これにより、溝２２の端部２２ｂはノズルプレート２のノズル列方向と交差する端面２ｂに開口し、溝２２内が外気と連通するため、溝２２内の空気を端部２２ｂから逃がすことができるようになり、余剰接着剤を流入させ易くすることができる。

【0049】

ここでは溝２２の両方の端部２２ｂ、２２ｂをそれぞれノズルプレート２の端面２ｂから外部に連通させているが、溝２２の少なくともいずれか一方の端部２２ｂがノズルプレート２の端面２ｂから外部に連通していればよい。

【0050】

また、溝２２は、チャネル列方向に沿って連続した１本の溝とするものに限らず、図５に示すように、チャネル列方向に複数の溝２２、２２・・・に分割されていてもよい。図５はノズルプレート２を接着面２ａ側から見た背面図であり、複数の溝２２、２２・・・、及び、溝２３の部位を斜線で示している。また、チャネル１１が配置される部位を破線で示した。

【0051】

複数の溝２２、２２・・・は、２つのチャネル列の間に、該チャネル列方向に沿って配列されている。隣接する溝２２、２２の間には、該溝２２、２２・・・を境にして図中上下に分断される接着面２ａ、２ａを連結する連結部２２１、２２１・・・がそれぞれ形成されている。この連結部２２１、２２１・・・の表面もヘッドチップ１との接着面である。連結部２２１、２２１・・・の幅は、溝２２に比べて十分に細幅に形成されている。

【0052】

このノズルプレート２によれば、上記効果に加え、複数の連結部２２１、２２１・・・が形成されているため、図１〜図３に示したものに比べて、溝２２によってノズルプレート２が過度に屈撓してしまうことを防止することができ、取り扱い性が向上する効果が得られる。また、複数の連結部２２１、２２１・・・の表面もヘッドチップ１との接着面となるため、ノズルプレート２の接着強度も向上する。

【0053】

本発明において、溝２２は、図６に示すように、開口側（接着面２ａ側）の縁部２２ａ、２２ａから溝２２の底面２２ｄに向かうに従って溝幅が狭くなるテーパー状に形成された側壁面２２ｃ、２２ｃを有していることが好ましい。このようにテーパー状の側壁面２２ｃ、２２ｃを有することにより、縁部２２ａを挟んで接着面２ａと側壁面２２ｃ、２２ｃとがなす角度θが９０°未満の比較的鈍角になるため、ヘッドチップ１とノズルプレート２との間の余剰接着剤を縁部２２ａ、２２ａから溝２２内に流入させ易くでき、余剰接着剤の受け入れ効果をより高めることができる。

【0054】

この角度θは、特に限定されるものではないが、１１０°〜１５０°とすることが好ましい。

【0055】

溝２２内のテーパー状の側壁面２２ｃは、縁部２２ａを挟んで接着面２ａと隣接する部分にあればよい。従って、図７（ａ）に示すように、テーパー状の側壁面２２ｃ、２２ｃよりも更に底面２２ｄ側は、必ずしもテーパー状に形成されていなくてもよい。

【0056】

また、余剰接着剤の受け入れ効果を高める観点からは、テーパー状の側壁面２２ｃは溝２２の両側壁面に形成されることが好ましいが、図７（ｂ）に示すように、溝２２のいずれか一方の側壁面のみにテーパー状の側壁面２２ｃが形成されているものであってもよい。

【0057】

更に、テーパー状の側壁面２２ｃよりも底面２２ｄ側は、図７（ｃ）に示すように、テーパー部分よりも溝幅が拡大した形状となるように形成してもよい。

【0058】

なお、図１〜図３、図５に示したように、ノズルプレート２には溝２２の他に、各チャネル列の外側の部位にもそれぞれ１本ずつの溝（第２の溝）２３、２３が形成されている。この溝２３も、ヘッドチップ１とノズルプレート２との間に塗布された接着剤の余剰分を受け入れるいわゆるグルーガードとして機能することができ、本発明において好ましい態様である。溝２３は、チャネル１１の開口部１１ａに重なることはなく、該開口部１１ａの縁部１１ｂから距離をおいて配置され、所定幅、所定深さでチャネル列方向に沿って直線状に延びるように形成されている。

【0059】

溝２３の深さは、溝２２と同様に凸部を受け入れることができるようにするため、溝２２の深さと同一とすることが好ましく、また、溝２３の開口側の縁部２３ａからヘッドチップ１のチャネル１１の開口部１１ａの縁部１１ｂまでの最短距離Ａ’（図３参照）も、この間に充分な接着領域Ｓ２、Ｓ２を確保してチャネル１１の周囲の封止を確実にできるようにする観点から、５０μｍ以上であることが好ましい。

【0060】

この溝２３も、余剰接着剤の受け入れを容易にするために、その両方の端部２３ｂ、２３ｂのうちの少なくともいずれか一方がノズルプレート２の端面２ｂに開口し、外部に連通していることが好ましく、また、図６、図７（ａ）〜（ｃ）に示した溝２２と同様に、余剰接着剤を流入し易くするためにテーパー状の側壁面を有していることも好ましい。

【0061】

また、溝２３は、図８に示すように、ノズルプレート２のノズル列方向に沿う端面２ｃにかけて切り欠くように形成することもできる。これにより、溝２３の領域を広くとることができる。ノズルプレート２の端面２ｃ側の端部は薄肉となるため、図示するように撓みながらヘッドチップ１の端面１ａに接着される。この場合、溝２３よりもノズル２１側には接着領域Ｓ２が確保されるため、チャネル１１の周囲の封止に影響はない。

【0062】

ノズルプレート材料は、適宜公知の材料を用いることができるが、溝加工が容易である点で樹脂製であることが好ましい。樹脂としては、一般にポリイミドを用いることができる。

【0063】

ノズルプレート２に溝加工する方法は特に問わず、レーザー加工、エッチング加工等の適宜公知の方法を採用することができる。

【0064】

ヘッドチップ１とノズルプレート２との接着に用いられる接着剤は特に問わず、熱硬化型接着剤、常温硬化型接着剤のいずれを用いることもできる。接着剤中には、ヘッドチップ１の端面１ａの微小な凸凹を吸収できるようにするために、粒径１μｍ〜３μｍの粒子が混入されていてもよい。粒子は金属粒子、樹脂粒子のいずれでもよい。なお、粒径は体積平均粒径で定義される。

【0065】

（第２の実施形態）
図９は、本発明に係るインクジェットヘッドの第２の実施形態を示し、ノズルプレートとヘッドチップとの接着面で左右に展開して示す斜視図、図１０は、図９に示すインクジェットヘッドを (x)−(x)線に沿って切断した際の切断端面を示す端面図、図１１は、図１０と同じ切断端面を示す端面図、図１２は、ノズルプレートの部分背面図である。図１、図２と同一符号の部位は同一構成であるため、これらの説明は図１、図２の説明部分を援用し、ここでは省略する。なお、図９〜図１１において接着剤は図示省略している。

【0066】

このノズルプレート２は、ヘッドチップ１との接着面２ａに設けられる第１の溝が２本の並列する溝２２、２２によって形成されている点で第１の実施形態とは相違している。

【0067】

これら２本の溝２２、２２も、ヘッドチップ１とノズルプレート２との間に塗布された接着剤の余剰分を受け入れるいわゆるグルーガードとして機能することができ、所定幅、所定深さでチャネル列方向に沿って直線状に延び、且つ、平行に形成されている。いずれの溝２２、２２も、チャネル列のチャネル１１の開口部１１ａにも重なることはなく、該開口部１１ａの縁部１１ｂから距離をおいて配置されることにより、チャネル列との間に接着領域Ｓ１、Ｓ１を形成している。各溝２２、２２の深さＣの値も、ノズルプレート２が接着されるヘッドチップ１の端面１ａの粗さＹｐの値以上である。

【0068】

このノズルプレート２では、凸部３ａが溝２２、２２内に位置している場合、図１０に示すように、凸部３ａを溝２２内に受け入れることができる。このため、図２の場合と同様に、この凸部３ａによってノズルプレート２が浮き上がることを防止でき、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0069】

また、万一、ノズルプレート２の溝２２、２２間に凸部３ａが位置している場合でも、以下に説明するように、ノズル２１と溝２２とがリークしてしまう問題はない。

【0070】

すなわち、ノズルプレート２は、溝２２、２２に沿って直線状の薄肉部２ｅ、２ｅが形成されるため、この薄肉部２ｅ、２ｅに沿って容易に撓むことができる。このため、溝２２、２２間に凸部３ａが位置している場合、図１１に示すように、凸部３ａと接触する溝２２、２２間のノズルプレート部分２ｄのみが薄肉部２ｅ、２ｅに沿って撓み、ヘッドチップ１から浮き上がるように持ち上げられる。しかし、各溝２２、２２とチャネル列との間の接着領域Ｓ１、Ｓ１はノズルプレート部分２ｄの浮き上がりに全く影響を受けることなく、ヘッドチップ１に密着することができる。従って、溝２２とチャネル１１がリークしてしまう問題はない。

【0071】

このようにチャネル列間に複数本の溝２２を設けることにより、広幅の溝を１本だけ設ける場合に比べてノズルプレート２の強度低下を抑えることができる。また、薄肉部２ｅも細幅となるため、広幅の溝を１本だけ設ける場合に比べてノズルプレート２の取り扱い性も向上する。しかも、広幅の溝を１本だけ設ける場合に比べて、チャネル列間でのノズルプレート２の接着面積を大きくできるため、接着強度の低下を抑えることができる。更に、広幅の溝を形成するよりも溝加工が容易となる。

【0072】

図１２に示すように、溝２２の開口側（接着面２ａ側）の外側（チャネル列側）の縁部２２ａからチャネル１１の開口部１１ａの縁部１１ｂまでの最短距離Ａも、第１の実施形態と同様の理由から５０μｍ以上であることが好ましい。なお、図１２中にチャネル１１が配置される部位を破線で示した。

【0073】

この溝２２、２２も、余剰接着剤の受け入れを容易にするために、その端部２２ｂ、２２ｂの少なくともいずれか一方がノズルプレート２の端面２ｂに開口し、外部に連通していることが好ましい。

【0074】

また、図１３に示すように、並列する溝２２、２２同士を連結溝２２２によって連結してもよい。図１３はノズルプレート２を接着面２ａ側から見た背面図であり、溝２２、２２、連結溝２２２、及び、溝２３の部位を斜線で示している。また、チャネル１１が配置される部位を破線で示した。

【0075】

連結溝２２２は、２本の溝２２、２２間を繋げるように、溝２２と同一幅、同一深さで、チャネル列方向に間隔をおいて複数形成されている。これにより、隣接する連結溝２２２、２２２間に、溝によって囲まれた独立した島状のノズルプレート部分２ｄが形成されている。

【0076】

このノズルプレート２によれば、上記効果に加え、２本の溝２２、２２間のノズルプレート部分２ｄが島状に形成されているため、溝２２、２２間で凸部３ａと接触しても、該凸部３ａと接触している島状のノズルプレート部分２ｄのみがヘッドチップ１から浮き上がるだけで済み、他の島状のノズルプレート部分２ｄはヘッドチップ１に密着する。従って、ノズルプレート２の接着強度を向上させることができる。

【0077】

また、この溝２２、２２、連結溝２２２も、第１の実施形態に示した溝２２の側壁面２２ｃと同様のテーパー状の側壁面を有していることも好ましい。その形状は、図６、図７に示した形状と同様のものを適用することができる。

【0078】

溝２２、２２は、図示する２本に限らず、チャネル列間のスペースに応じて、３本以上となるように形成してもよい。それだけ余剰接着剤の受け入れ量を多くできる。

【0079】

このようにノズルプレート２に複数本の溝２２を形成する場合、該溝２２の溝幅をＢ、ノズルプレート２の厚みをＤ、溝２２の深さをＣとしたとき、Ｂ＞Ｄ−Ｃの条件を満たすことが好ましい。溝２２の溝幅に対して薄肉部２ｅが十分に薄くなるため、溝２２、２２間のノズルプレート部分２ｄを薄肉部２ｅ、２ｅの部位でより撓み易くすることができ、溝２２、２２とチャネル列との間の封止をより確実にすることができる。

【0080】

（その他の実施形態）
以上説明したインクジェットヘッドは、ヘッドチップ１の表面にパリレン膜３を被覆形成したが、本発明においてパリレン膜３は必ずしも設けられなくてもよい。パリレン膜３を被覆しない場合でも、端面１ａにゴミ等の異物が付着したり、ヘッドチップ１を切り出した際の切断面が粗面となることによって、端面１ａに上記凸部３ａと同様の凸部が発生してノズルプレート２が浮き上がるおそれがあり、本発明を適用することによって上記同様の効果を得ることができる。

【0081】

また、以上説明したインクジェットヘッドは２列のチャネル列（２列のノズル列）を有するものを例示したが、本発明に係るインクジェットヘッドは３列以上のチャネル列（ノズル列）を有するものであってもよい。従って、図１４に示すように、例えばノズル列が６列となるインクジェットヘッドとすることもできる。図１４では、各ノズル列間に第１の実施形態に示した溝２２をそれぞれ形成したが、第２の実施形態に示した複数の溝２４を形成してもよいことはもちろんである。

【0082】

以上の説明では、ヘッドチップ１の全てのチャネル１１がインクを吐出する駆動チャネルであるものを例示したが、１列のチャネル列は、インクを吐出する駆動チャネルとインクを吐出しないダミーチャネルとが交互に配置されるものであってもよい。

【0083】

更に、以上の説明では、隣り合うチャネル１１、１１間の駆動壁１２を変形させてインクを吐出させるようにしたヘッドチップ１を有するものを例示したが、本発明は、複数の圧力室が配列された圧力室の列が複数並設されたヘッドチップと、このヘッドチップの圧力室の出口側の開口部が配置された端面に、接着剤によって接着されたノズルプレートとを有するインクジェットヘッドであればよい。例えば、圧力室の一壁面が振動板によって構成され、該振動板を圧電材料によって振動させてインクを吐出するようにしたヘッドチップを有するものであってもよく、また、圧力室内にヒーターを備え、このヒーターのよって圧力室内のインクに気泡を発生させ、この気泡の破裂作用によってインクを吐出するようにしたヘッドチップを有するものであってもよい。

【実施例】

【0084】

以下に示す仕様のヘッドチップ及びノズルプレートを用意した。ヘッドチップは、図１と同様の六面体形状であり、チャネルと駆動壁とを交互に配置して１列のチャネル列を形成し、駆動壁をせん断変形させてチャネル内のインクをノズルから吐出させるヘッドチップである。ノズルプレートはポリイミド製とし、各チャネルに対応する位置にそれぞれノズルを形成した。

【0085】

＜ヘッドチップ＞
チャネル幅：６０μｍ
チャネル深さＥ：２００μｍ
Ｌ長さ（チャネルの吐出方向の長さ）：１．５ｍｍ
チャネルピッチ：１２７μｍ
チャネル列数：２列
チャネル列間の距離Ｆ：９２８μｍ
チャネル数／列：５９２個

【0086】

＜ノズルプレート＞
厚みＤ：７５μｍ
ノズルの出口径：２２μｍ

【0087】

（実施例１、２及び比較例１、２）
表１に示す実施例１、２及び比較例１、２について、ヘッドチップの接着面に同一のエポキシ系接着剤を同一厚みとなるように塗布した後、ノズルプレートを接着したインクジェットヘッドをそれぞれ１０個ずつ得た。

【0088】

なお、各ヘッドチップの表面には、ノズルプレートを接着する前にパリレン膜を厚さ１０μｍで成膜した。パリレン膜の成膜後、各ヘッドチップについて、ノズルプレートとの接着面の全面の表面粗さを、形状測定レーザマイクロスコープ（キーエンス：ＶＫ−Ｘ１００）を用いて３次元測定し、該接着面の粗さＹｐを求めたところ、全てのヘッドチップで６μｍ〜１０μｍの範囲に収まっていた。

【0089】

比較例１のインクジェットヘッド以外、ノズルプレートにはチャネル列間に対向する部位に、図１と同様に１本のみの溝をそれぞれ形成した。溝の仕様を表１に示す。

【0090】

なお、ノズルプレートのディメンジョン（ＮＰディメンジョン）は、Ａ：溝の縁部からチャネルの出口側の開口部の縁部までの最短距離、Ｂ：溝幅、Ｃ：溝の深さ、Ｄ：ノズルプレートの厚みである（いずれも単位：μｍ）。

【0091】

実施例１、２及び比較例１、２の各インクジェットヘッドについて、接着剤によるノズル詰りと、異物（凸部）によるチャネル同士のリークとを検査し、不良発生率を１ヘッドチップ当たりの不良ノズル数によって評価した。その結果を表１に示す。

【0092】

ノズル詰りは、各インクジェットヘッドのノズルを顕微鏡で目視検査して判断した。

【0093】

また、異物によるリークは、顕微鏡でノズルプレートとヘッドチップとの間の隙間（気泡）の有無を目視検査し、隙間有りの場合に隙間がチャネル同士を連通させているか否かを判別し、連通させている場合にリーク有りと判断した。

【表1】

【0094】

表１から、溝を全く形成しない比較例１に対し、溝を形成した実施例１、２では、接着剤のノズルへの流れ込みによるノズル詰りの発生は減少した。

【0095】

また、溝を全く形成しない比較例１及び深さＣが粗さＹｐ未満となる溝を形成した比較例２に対し、深さが粗さＹｐ以上となる溝を形成した実施例１、２では、いずれも異物によるリークの不良発生率が低下しており、本発明による効果が実証された。

【0096】

（実施例２〜６）
上記した実施例２の他に、この実施例２におけるＮＰディメンジョン中のＡのみを表２に示すように変化させた実施例３〜６のインクジェットヘッドを、それぞれ実施例２と同様に１０個ずつ得た。

【0097】

なお、実施例３〜６の各ヘッドチップの表面にも、ノズルプレートを接着する前にパリレン膜を厚さ１０μｍで成膜した。パリレン膜の成膜後、各ヘッドチップについて、ノズルプレートとの接着面の全面の表面粗さを、形状測定レーザマイクロスコープ（キーエンス：ＶＫ−Ｘ１００）を用いて３次元測定し、該接着面の粗さＹｐを求めたところ、全てのヘッドチップで６μｍ〜１０μｍの範囲に収まっていた。

【0098】

実施例２〜６において、上記同様にノズル詰りと異物によるリークに加え、ノズルプレートに形成された溝とチャネル間のリークを検査し、同様に不良発生率を１ヘッドチップ当たりの不良ノズル数によって評価した。その結果を表２に示す。

【0099】

溝とチャネル間のリークは、顕微鏡で溝とチャネルとの間の気泡の有無を目視検査し、気泡有りの場合に気泡が溝とチャネルとを連通させているか否かを判別し、連通させている場合にリーク有りと判断した。

【表2】

【0100】

表２から、実施例３〜６も、ノズル詰りの発生及び異物によるリークの不良発生率は低くなっているが、Ａ （溝の縁部からチャネルの出口側の開口部の縁部までの最短距離）を５０μｍ以上にした実施例４〜６では、溝とチャネル間のリークの発生は見られなかった。

【0101】

（実施例７〜１２）
表３に示す実施例７〜１２について、ヘッドチップの接着面に同一のエポキシ系接着剤を同一厚みとなるように塗布した後、ノズルプレートを接着したインクジェットヘッドをそれぞれ１０個ずつ得た。ノズルプレートにはチャネル列間に対向する部位に、図９と同様に平行な２本の溝をそれぞれ形成した。溝の仕様を表３に示す。

【0102】

なお、各ヘッドチップの表面にも、ノズルプレートを接着する前にパリレン膜を厚さ１０μｍで成膜した。パリレン膜の成膜後、各ヘッドチップについて、ノズルプレートとの接着面の全面の表面粗さを、形状測定レーザマイクロスコープ（キーエンス：ＶＫ−Ｘ１００）を用いて３次元測定し、該接着面の粗さＹｐを求めたところ、全てのヘッドチップで６μｍ〜１０μｍの範囲に収まっていた。

【0103】

実施例７〜１２の各インクジェットヘッドについて、上記と同様にしてノズル詰りと、異物によるリークと、溝とチャネル間のリークとを検査し、不良発生率を１ヘッドチップ当たりの不良ノズル数によって評価した。その結果を表３に示す。

【0104】

【表3】

【0105】

表３から、実施例７〜１２も、ノズル詰り及び異物によるリークの不良発生率は低くなっているが、Ｂ＋Ｃ−Ｄ＞０を満たす実施例１０〜１２では、これを満たさない実施例７〜９に比較して、異物によるリークの不良発生率がより低下した。

【0106】

また、実施例７〜１２のいずれも、Ａ（溝の縁部からチャネルの出口側の開口部の縁部までの最短距離） が５０μｍ以上であることにより、溝とチャネル間のリークの発生は見られなかった。

【符号の説明】

【0107】

１：ヘッドチップ
１ａ：端面
１１：チャネル（圧力室）
１１ａ：出口側の開口部
１１ｂ：縁部
１２：駆動壁
２：ノズルプレート
２ａ：接着面
２ｂ、２ｃ：端面
２ｄ：ノズルプレート部分
２ｅ：薄肉部
２１：ノズル
２２：溝（第１の溝）
２２１：連結部
２２２：連結溝
２２ａ：縁部
２２ｂ：端部
２２ｃ：側壁面
２２ｄ：底面
２３：溝（第２の溝）
２３ａ：縁部
３：パリレン膜
３ａ：凸部
Ｓ１、Ｓ２：接着領域
Ｘ：空気部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】