特許 7615779 インクジェットヘッドおよび画像形成装置

(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】

(24)【登録日】2025-01-08

(45)【発行日】2025-01-17

(54)【発明の名称】インクジェットヘッドおよび画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/14 20060101AFI20250109BHJP

   B41J 2/16 20060101ALI20250109BHJP

【ＦＩ】

B41J2/14 607

B41J2/14 303

B41J2/14 613

B41J2/16 503

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2021038274

(22)【出願日】2021-03-10

(65)【公開番号】P2022138404

(43)【公開日】2022-09-26

【審査請求日】2024-02-15

(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】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】平井 拳也

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 洋平

【審査官】岩本 太一

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－２５３５６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１７８９５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０９００５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１３００１１（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】

壁面に沿って配置された電気配線からの電圧の印加により変形する複数の壁部により、体積可変の圧力室を形成する第１基板と、
貫通孔を有し、前記隣接する前記壁部の間で前記貫通孔が前記圧力室に連通する位置で前記第１基板に接着される第２基板と、を有し、
前記圧力室の内側表面に保護膜が形成され、
前記第１基板と前記第２基板とを接着する接着剤が、前記第２基板の前記圧力室側の表面に沿って、前記壁部よりも前記貫通孔側にはみ出しており、
前記はみ出した接着剤により、前記圧力室の角部がフィレット形状とされた、
インクジェットヘッド。

【請求項2】

前記第２基板は、インクが吐出される方向において、前記圧力室よりも上流側に配置されている、
請求項１に記載のインクジェットヘッド。

【請求項3】

前記貫通孔の前記圧力室側の縁は、前記壁部に対して圧力室側に配置される、請求項１または２に記載のインクジェットヘッド。

【請求項4】

前記接着剤は、前記第２基板側から見て、前記壁部と前記第２基板との接合部の全幅にわたって前記貫通孔側にはみ出している、請求項１～３のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。

【請求項5】

前記接着剤は、第２基板側から見て、前記壁部と前記第２基板との接合部の全幅にわたってフィレットを形成している、請求項４に記載のインクジェットヘッド。

【請求項6】

前記接着剤は、前記第２基板側から見て、前記壁部と前記第２基板との接合部の中央部におけるはみ出し長さが、前記貫通孔の縁における前記壁部側の端部と、前記接合部の中央部との距離よりも短い、請求項４または５に記載のインクジェットヘッド。

【請求項7】

前記接着剤は、前記壁部と前記第２基板との接合部の端部におけるはみ出し長さが、前記接合部の中央部におけるはみ出し長さよりも長い、請求項１～６のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。

【請求項8】

前記はみ出した接着剤の端部は、前記貫通孔よりも前記壁部側に位置する、請求項１～７のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。

【請求項9】

前記貫通孔の前記圧力室側の縁における前記壁部側の端部と、前記壁部と前記第２基板との接合部の中央部との距離は、４５μｍ以上である、請求項１～８のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。

【請求項10】

前記貫通孔は、前記圧力室に向かって径が大きくなる形状を有する、請求項１～９のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。

【請求項11】

前記隣接する前記壁部間の幅よりも小径の連通孔を有し、前記隣接する壁部の間で前記連通孔が前記圧力室に連通する位置で、前記圧力室に対して前記第２基板とは反対側に、前記第１基板と接着される第３基板を、さらに有し、
前記第１基板と前記第２基板とを接着する接着剤が、前記第３基板の前記圧力室側の表面に沿って、前記壁部よりも前記連通孔側にはみだしており、
前記はみだした接着剤により、前記圧力室の角部がフィレット形状とされた、
請求項１～１０のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。

【請求項12】

前記接着剤は、エポキシ系接着剤である、請求項１～１１のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。

【請求項13】

水系インクを吐出する、請求項１～１２のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。

【請求項14】

前記第２基板は、ガラスを含む、請求項１～１３のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。

【請求項15】

前記保護膜はパラキシリレンを含む、
請求項１～１４のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。

【請求項16】

前記第１基板の表面に電極が配置され、前記電極は、アルミニウムを含む、請求項１～１５のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。

【請求項17】

請求項１～１６のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドを含む、画像形成装置。

【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および画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

インクを吐出するためのインクジェットヘッドとして、インクジェットヘッドに備えられた圧力室の体積を、圧電部材（ピエゾ素子）に電圧を印加することによって変化させ、インクの導入および吐出を行う、ピエゾ型インクジェットヘッドがある。その中でも、シェアモード型インクジェットヘッドは、駆動効率がよく、画像を高画質で、かつ、高速で形成することができるインクジェットヘッドとして知られている。シェアモード型インクジェットヘッドは、圧電部材が、インクジェットヘッドの圧力室の壁を構成し、これらが伸長および屈曲することで、圧力室の体積を変化させて、インクを吐出する。

【0003】

例えば、特許文献１には、インク室の壁を形成する圧電部材の内側面に電極を形成したアクチュエータ部と、各電極に電気的に接続された駆動回路を含み、インク室の壁間の幅よりも径が大きい貫通孔が形成された基板とが、接着されたインクジェットヘッドが開示されている。特許文献１によれば、アクチュエータ部と基板との間に充填された接着剤によって、インクがインク室や貫通孔の外部に漏れ出すことを抑制できたとされている。

【0004】

そして、近年、このようなシェアモード型インクジェットヘッドを備える画像形成装置において、画像を高画質で、かつ、高速に形成するために、多数のノズルを高密度に配列することが求められている。これを実現するために、圧力室にインクを導入するための流路の径を小さくすることや、圧電部材を駆動させるための電気配線を、圧力室の壁面（圧電部材）の一部に配置することが必要とされる。

【0005】

例えば、特許文献２では、液体を貯留するための圧力室と、空気室と、上記圧力室と上記空気室との間に設けられた圧電体とを有し、上記圧力室を構成する壁が伸長及び収縮することで上記吐出口から液体を吐出する液体吐出ヘッドを有する、液体吐出装置の製造方法が開示されている。特許文献２では、上記液体吐出装置は、上記圧力室の開口断面積よりも断面積が小さい貫通穴が形成された配線基板と、上記液体吐出ヘッドとを、接着性フィルムで接着して製造される、と記載されている。また、特許文献２によれば、上記製造方法により、液体吐出装置の圧力室内やインク流路内に接着剤が侵入することを防ぐことができたと記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００２－８６７４１号公報

【文献】特開２０１４－２４３２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

このように、シェアモード型インクジェットヘッドとして、様々なものが知られている。図１Ａは、従来のシェアモード型インクジェットヘッドの要部の構成を模式的に示した側面断面図であり、図１Ｂは、図１Ａにおけるα部の部分拡大図である。図１Ａ，Ｂでは、圧電部材を駆動させるための電気配線（不図示）が、圧力室Ｃ１の壁面（圧電部材）の一部に配置されている。また、図１Ａ、Ｂでは、配線基板Ｃ６と圧電部材Ｃ４とが接着剤Ｃ５で接着されている。特許文献２のような、シェアモード型インクジェットヘッドでは、圧電部材に配置された電気配線や電極に、インクが接触することを防ぐため、圧力室Ｃ１の内表面およびインク流路の内表面に保護膜Ｃ２が形成されている。このとき、圧力室Ｃ１の角部Ｃ３が屈曲しているため（図１Ａ）、角部Ｃ３において、保護膜Ｃ２の成膜前に細かい異物が残存しやすく、取り除きにくい。そのため、保護膜Ｃ２を形成しても、インクジェットヘッドを繰り返し使用すると、上記異物を起点にして保護膜Ｃ２に欠陥Ｃ７が生じてしまい（図１Ｂ）、欠陥Ｃ７が生じた保護膜Ｃ２からインクが漏れ出してしまう。漏れ出したインクは、圧電部材Ｃ４に配置された電気配線や電極に接触し、漏電や電極の腐食を引き起こし、インクジェットヘッドの故障、またはインクジェットヘッドの耐久性の低下を引き起こしてしまう。

【0008】

そこで、本発明者らは、基板と圧電部材とを接着する際、接着剤をあふれさせて、異物が残存しやすい圧力室の角部を接着剤で覆い、角部の屈曲を緩やかにすることで、異物がたまりにくくなると考えた。

【0009】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、シェアモード型インクジェットヘッドにおいて、インクが電気配線や電極に接触することを抑制し、耐久性を向上させることができるインクジェットヘッドおよび画像形成装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するための、本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドは、壁面に沿って配置された電気配線からの電圧の印加により変形する複数の壁部により、体積可変の圧力室を形成する第１基板と、前記隣接する前記壁部間の幅よりも小径の貫通孔を有し、前記隣接する壁部の間で前記貫通孔が前記圧力室に連通する位置で前記第１基板に接着される第２基板と、を有し、前記第１基板と前記第２基板とを接着する接着剤が、前記第２基板の前記圧力室側の表面に沿って、前記壁部よりも前記貫通孔側にはみ出しており、前記はみ出した接着剤により、前記圧力室の角部がフィレット形状とされた、インクジェットヘッドである。

【0011】

また、上記課題を解決するための、本発明の一実施形態に係る画像形成装置は、上記インクジェットヘッドを含む、画像形成装置である。

【発明の効果】

【0012】

本発明により、シェアモード型インクジェットヘッドにおいて、インクが電気配線や電極に接触することを抑制し、耐久性を向上させることができるインクジェットヘッドを提供される。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、従来のシェアモード型インクジェットヘッドの要部の構成を模式的に示した断面図である。

【図2】図２は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示した模式図である。

【図3】図３は、本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドの概要を示す分解斜視図である。

【図4】図４Ａは、図３のヘッドチップにおける、Ａ－Ａ線断面図である。図４Ｂは、図４Ａにおけるβ部の部分拡大図である。

【図5】図５Ａは、圧力室の角部が屈曲している場合におけるインクジェットヘッドの側面断面図であり、図５Ｂは、図５Ａにおけるδ部の拡大図である。

【図6】図６は、図４Ｂにおけるγ部分を、第２基板側から見た平面図である。

【図7】図７は、本発明の一実施形態の変形例に係るインクジェットヘッドのヘッドチップの側面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、以下の形態に限定されるものではない。

【0015】

（画像形成装置）
図２は、本発明の一実施形態に係る、画像形成装置１００の構成を模式的に示した図である。

【0016】

画像形成装置１００は、図２に示すように、インクジェットヘッド１と、インク供給装置１１０と、搬送装置１２０と、メインタンク１３０とを有している。

【0017】

インクジェットヘッド１は、インク滴を被印刷物である用紙などの記録媒体Ｍに吐出するための複数のノズルを有する。たとえば、インクジェットヘッド１には、色の異なる複数種のインクがそれぞれ特定のノズルに供給されるように構成される。インクジェットヘッド１は、例えば、画像を形成すべき記録媒体Ｍの搬送方向Ｄを横切る方向に走査自在に配置されている。インクジェットヘッド１の構成についての詳細は後述する。

【0018】

本実施形態において、インクジェットヘッド１が吐出するインクの種類は、特に限定されず、例えば、水系インクである。

【0019】

搬送装置１２０は、インクジェットヘッド１に対して記録媒体Ｍを搬送するための装置である。搬送装置１２０は、例えば、ベルトコンベア１２１と、回転自在な送りローラー１２２とを備える。ベルトコンベア１２１は、回転自在な複数のプーリー１２１ａ、プーリー１２１ａに張設されている無端状のベルト１２１ｂと、から構成される。送りローラー１２２は、記録媒体Ｍの搬送方向Ｄにおける上流側のプーリー１２１ａに対向する位置に、ベルト１２１ｂと記録媒体Ｍを挟持してベルト１２１ｂ上に記録媒体Ｍを送り出すように配置されている。

【0020】

インク供給装置１１０は、インクジェットヘッド１と一体的に配置されている。インク供給装置１１０は、インクの種類ごとに配置されている。たとえば、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）およびＫ（ブラック）の４色のインクを用いるときは、インク供給装置１１０は、インクジェットヘッド１に四つ配置される。

【0021】

各インク供給装置１１０は、メインタンク１３０に接続された管１５１および弁１５２を介して、メインタンク１３０内のインクを供給される。また、各インク供給装置１１０は、管１５４を介してインクジェットヘッド１の後述する共通インク室２と連通し、各色のインクを所望の共通インク室２のインク供給口２ａへ供給可能に接続されている。

【0022】

インクジェットヘッド１は、上記の管１５１から分岐するバイパス管１５３によってメインタンク１３０にも接続されている。管１５１とバイパス管１５３との分岐点には、これら管１５１およびバイパス管１５３の一方または両方にインクの流路を切換、設定可能な弁１５２が配置されている。管１５１、管１５４、およびバイパス管１５３は、例えばいずれも可撓性を有するチューブである。弁１５２は、例えば三方弁である。

【0023】

メインタンク１３０は、インクジェットヘッド１に供給されるべきインクを収容するためのタンクである。メインタンク１３０は、インクジェットヘッド１とは分離して配置されている。メインタンク１３０は、例えば、不図示の撹拌装置を有している。メインタンク１３０は、画像形成装置１００の画像形成性能や大きさなどに応じて適宜に決めることが可能である。たとえば、画像形成装置の画像形成速度が１～３ｍ^２／分である場合、メインタンク１３０の容量は、例えば１Ｌである。

【0024】

（インクジェットヘッド）
図３は、上述した画像形成装置１００に用いられるインクジェットヘッド１の概要を示す分解斜視図である。図２に示すように、インクジェットヘッド１は、共通インク室２と、保持部３と、ヘッドチップ４と、を有する。

【0025】

共通インク室２は、中空の略直方体状に形成されており、保持部３と対向する一面が開口している。共通インク室２の上記開口と対向する一面には、インク供給装置１１０のインクを供給するためのインク供給口２ａと、インクをインク供給装置１１０に排出するためのインク排出口２ｂが設けられている。インク排出口２ｂには後述する多孔体２ｃが設けられている。共通インク室２は、内部にフィルターを備え、上記フィルターによりインク供給口２ａから供給されたインクから異物を取り除くと共に、インク内に含有する気泡を細かく破砕する。

【0026】

保持部３は、略中央に開口部３ａを有する略平板状に形成されており、共通インク室２の上記開口を覆うように配置されている。これにより、保持部３の一方の面には、開口部３ａを覆うようにして共通インク室２が接続される。また、保持部３の他方の面には、開口部３ａを覆うようにしてヘッドチップ４が接続される。保持部３は、開口部３ａを介して、共通インク室２とヘッドチップ４とを連通させる。

【0027】

保持部３の外周部には、挿通孔３ｂが設けられている。挿通孔３ｂには、フレキシブル配線基板５が挿通される。フレキシブル配線基板５は、その一方の端部が、後述するヘッドチップ４に接続される。また、フレキシブル配線基板５は、その他方の端部が、保持部３に設けた挿通孔３ｂを保持部３の他方の面から挿通して、共通インク室２側に引き出される。

【0028】

図４Ａは、図３のヘッドチップ４における、Ａ－Ａ線断面図である。図４Ｂは、図４Ａにおけるβ部の部分拡大図である。

【0029】

図４Ａ、Ｂに示されるように、インクジェットヘッド１における、ヘッドチップ４は、第１基板１０と、第１基板１０と接着される第２基板２０と、第１基板１０と接着される第３基板３０と、第３基板３０に接着される第４基板４０と、を有する。また、本実施形態において、ヘッドチップ４は、インクジェットヘッドの吐出面側から、第４基板４０、第３基板３０、第１基板１０、第２基板２０の順に積層されている。

【0030】

第１基板１０は、インクジェットヘッド１の圧力室１２の壁部１１を有し、壁部１１の壁面に沿って配置された電気配線からの電圧の印加により、変形する。すなわち第１基板１０は、電圧が印加されることによって、複数の壁部１１が伸長または屈曲し、圧力室１２の体積を変化させる圧電部材として機能する。これにより、インクを吐出口４１へ吐出することができる。第１基板１０に含まれる材料は、特に限定されず、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）である。

【0031】

第１基板１０の壁部１１には、壁面に沿って電気配線（不図示）が配置されている。また、第１基板１０の表面の一部には、上記電気配線が接続する電極（不図示）が形成されている。電極（不図示）に含まれる材料は、特に限定されず、例えば、ニッケル、アルミニウムである。加工性およびコスト低減の観点から、電極に含まれる材料は、アルミニウムであることが好ましい。

【0032】

圧力室１２は、インクを収容するための液室である。本実施形態では、圧力室１２は、第１基板１０の壁部１１と、第２基板２０（後述）と、第３基板３０（後述）と、接着剤６０（後述）と、に囲まれて形成されている。圧力室１２は、角部１２ａを有する。詳細は後述するが、本実施形態では、圧力室１２の角部１２ａは接着剤６０によってフィレットを形成している。

【0033】

角部１２ａは、圧力室１２の角である。本実施形態において、圧力室１２は、接着剤６０によってフィレット形状とされた角部１２ａを第２基板２０側に有している。また、圧力室１２は、壁部１１と第３基板３０の接合部である、角部１２ｂを第３基板側に有している。

【0034】

インクジェットヘッド１において、圧力室１２の内側表面には、保護膜５０が形成されている。圧力室１２の内側表面は、第１基板１０、および第２基板２０（後述）のうち、圧力室１２を構成する部分の表面と、フィレットとされた角部１２ａの表面の総称である。保護膜５０は、壁部１１に配置された電気配線や電極に、インクを接触させにくくすることができるほか、インクジェットヘッド１の耐久性を向上させることができる。図４Ｂに示されるように、本実施形態では、圧力室１２の内側表面および貫通孔２１の表面に、保護膜５０が形成されている。壁部１１および保護膜５０に含まれる化合物は、特に限定されず、例えば、パラキシリレンである。なお、保護膜５０は、貫通孔２１の表面に形成されていてもよく、第１基板１０と第３基板３０との間に形成されていてもよい。本実施形態では、保護膜５０は圧力室１２の内側表面、第１基板１０と第３基板３０の間隙、および貫通孔２１の表面に形成されている。

【0035】

第２基板２０は、貫通孔２１を有する基板であり、隣接する壁部１１の間で、貫通孔２１が圧力室１２に連通する位置で第１基板１０に接着される。本実施形態では、第２基板２０は、インクが吐出される方向（図４Ｂにおける矢印Ｂ）において、圧力室１２よりも上流側に配置されている。第２基板２０に含まれる材料は、特に限定されないが、絶縁性および加工性の観点からガラスであることが好ましい。第２基板２０において、貫通孔２１は、サンドブラストまたはエッチングなどによって、形成することができる。

【0036】

貫通孔２１は、圧力室にインクを導入するためのインク流路として機能する。貫通孔２１の配置は、圧力室１２に連通する位置であれば、特に限定されない。

【0037】

貫通孔２１の圧力室１２側の縁２１ａ（以下、単に貫通孔２１の縁２１ａと称する。）は、壁部１１に対して、圧力室１２側に配置されていてもよく、空気室７０（後述）側に配置されていてもよいが、圧力室１２側に配置されることが好ましい。本発明者らによると、貫通孔２１の圧力室１２側の縁２１ａ（以下、単に貫通孔２１の縁２１ａと称する。）において、保護膜５０に欠陥が生じ、インクが漏れ出してしまうことがある。そのため、貫通孔２１の縁２１ａを、壁部１１に対して圧力室１２側に配置することで、上記欠陥からインクが漏れ出しても、インクが電極に到達しにくくすることができる。

【0038】

上記観点から、貫通孔２１の縁２１ａにおける壁部１１側の端部２１ｂ（以下、単に貫通孔２１の端部２１ｂと称する。）と、壁部１１と第２基板２０との接合部の中央部１１ｂとの距離（図６におけるＬａ）は４５μｍ以上であることが好ましく、４５μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましく、６０μｍ以上２００μｍ以下であることがより好ましく、６５μｍ以上２００μｍ以下であることがさらに好ましい。上記距離が４５μｍ以上であると、貫通孔２１の縁２１ａと第１基板１０との距離をより十分に確保して、インクが電極に接触することを抑制できる。また、上記距離が２００μｍ以下であると、インクジェットヘッド１を高密度に配列させることができる。なお、図６では、説明のため、壁部１１と第２基板２０との接合部の中央部１１ｂ、および、貫通孔の端部２１ｂに黒丸を伏している。

【0039】

貫通孔２１の形状は、特に限定されないが、圧力室１２に向かって径が大きくなる形状であることが好ましく、圧力室１２に向かって連続的に径が大きくなる形状であることがより好ましい。貫通孔２１が、このような形状を有することで、貫通孔２１から圧力室１２へ、インクが流れる際に、流路径が急激に拡大することによる、圧力損失を少なくすることができる。本実施形態では、貫通孔２１は、壁部１１間の幅（図４ＢにおけるＸ）よりも径が小さく、かつ、圧力室１２に向かって連続的に径が大きくなる、テーパー形状を有する。

【0040】

上述のように、第２基板２０は、隣接する壁部１１の間で、貫通孔２１が圧力室１２に連通する位置で、第１基板１０に接着剤６０によって接着される。接着剤６０は、第２基板２０の圧力室１２側の表面に沿って、壁部１１よりも貫通孔２１側にはみ出しており、はみ出した接着剤６０により、圧力室１２の角部１２ａがフィレット形状とされている。

【0041】

図５Ａは、圧力室１２の角部１２ａが屈曲している場合におけるインクジェットヘッド１の側面断面図であり、図５Ｂは、図５Ａにおけるδ部の拡大図である。インクジェットヘッド１において、壁部１１および貫通孔２１の内壁の表面に、圧力室１２の角部１２ａが屈曲していると（図５Ａ）、角部１２ａの屈曲部分に、保護膜５０の成膜前に細かい異物が残存しやすく、取り除きにくい。上記異物が残存したまま、保護膜５０を形成しても、インクジェットヘッド１を繰り返し使用すると、上記異物を起点にして保護膜５０に欠陥５１が生じてしまい（図５Ｂ）、欠陥が生じた保護膜５０からインクが漏れ出してしまう。漏れ出したインクは、壁部１１に配置された電気配線や電極に接触し、漏電や電極の腐食を引き起こし、インクジェットヘッド１の故障、またはインクジェットヘッド１の耐久性の低下を引き起こしてしまう。

【0042】

そこで、本発明者らは、第１基板１０と第２基板２０とを接着させる接着剤６０を、第１基板１０と第２基板２０との接合部からはみ出させて、角部１２ａを接着剤６０で覆い、角部１２ａの屈曲を無くし、角部１２ａを湾曲させるようにすることで、上記異物を残存しにくくさせることができると考えた。そして、接着剤６０によって、圧力室１２の角部１２ａにフィレットを形成することで、角部１２ａの屈曲部分をなくすことができ、かつ、上記異物を残存させにくくすることができ、インクジェットヘッド１を繰り返し使用しても、保護膜５０の欠陥が生じにくくなることを見出した。上記フィレットは、第１基板１０と第２基板２０との接合部からはみ出した接着剤６０の凹状の曲面である。すなわち、接着剤６０の凹状の曲面を、圧力室１２の角部１２ａとすることで、圧力室１２の角部１２ａにフィレットを形成することができる。これにより、保護膜５０からインクが漏れ出しにくくすることができる。また、仮に保護膜５０からインクが漏れ出したとしても、接着剤６０が角部１２ａに沿うようにして配置されているため、接着剤６０により、漏れ出したインクが電気配線や電極に向かうこと阻害することができる。その結果、漏電や電極の腐食を抑制できるため、インクジェットヘッド１の耐久性を向上させることができる。

【0043】

接着剤６０の種類は、液状で流動性を有するものであれば特に限定されず、例えば、エポキシ系接着剤、アクリル系接着剤、フッ素系接着剤、ゴム系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤である。また、接着剤６０によって角部１２ａをフィレットとする方法は、特に限定されない。本実施形態では、第２基板２０に接着剤６０を塗布し、第１基板１０との接着時に平行に押圧し、第１基板１０と第２基板２０との隙間の全域から均一に接着剤６０をあふれ出させることで、フィレットを形成している。このようにすることで、あふれ出した接着剤６０が、壁部１１および第２基板の圧力室側の表面に沿って塗布され、余剰分が角部１２ａを覆い、凹状の曲面が形成される。

【0044】

図６は、図４Ｂにおけるγ部分を、第２基板２０側から見た平面図である。図６では、説明のため、第１基板１０を破線で示している。接着剤６０の配置は、特に限定されないが、図６に示されるように、第２基板側から見て、壁部１１と第２基板２０との接合部の全幅（図６におけるＹ）にわたって貫通孔２１側にはみ出していることが好ましい。また、上記全幅にわたってフィレットを形成していることが好ましい。これにより、角部１２ａと、壁部１１と、第２基板２０と、で囲まれた領域に接着剤６０が充填されて存在するため、保護膜５０からインクが漏れ出したとしても、電気配線や電極にインクが接触しにくくなる。この場合において、第２基板２０に接着剤６０を塗布し、第１基板１０との接着時に平行に押圧し、第１基板１０と第２基板２０との隙間の全域から均一に接着剤６０をあふれ出させることで、上記接合部の全幅（図６のＹ）においてもフィレットを形成することができる。

【0045】

はみ出した接着剤６０のはみ出し長さは、大きいほど好ましい。ここで、本明細書において、「はみ出し長さ」は、第１基板１０からはみ出した接着剤６０の、壁部１１間の幅方向における長さのことを意味する。接着剤６０のはみ出し長さを大きくすることで、角部１２ａのフィレットを、より緩やかな曲面にすることができるため、角部１２ａにおける異物の残存を抑制することができ、形成された保護膜５０に欠陥が生じさせにくくすることができる。また、仮に保護膜５０に欠陥が生じても、角部１２ａから第１基板１０までの距離を確保することができ、これらの間に接着剤６０が存在するため、インクが電気配線や電極に接触することを抑制できる。

【0046】

また、接着剤６０の、壁部１１と第２基板２０との接合部の中央部１１ｂにおけるはみ出し長さ（図６におけるＬｂ）が、貫通孔２１の端部２１ｂと、壁部１１と第２基板２０との接合部の中央部１１ｂとの距離（図６におけるＬａ）よりも短いことが好ましい。これにより、接着剤６０が貫通孔２１を塞ぐことを抑制できるため、インクの吐出安定性を確保しやすくなる。上記観点から、はみ出した接着剤６０の端部６０ａは、貫通孔２１よりも壁部１１側に位置することがより好ましい。ここで、「接着剤６０の端部６０ａ」とは、はみ出した接着剤６０において、最も貫通孔２１側に位置する、接着剤６０の端を意味する。

【0047】

表１に、インクジェットヘッド１の耐久性に対する、貫通孔２１の端部２１ｂと、壁部１１と第２基板２０との接合部の中央部１１ｂとの距離（Ｌａ）と、接合部の中央部１１ｂにおけるはみ出し長さ（Ｌｂ）との比率の影響を示した。本実施形態では、表１に示した、「耐久性結果」は、インクジェットヘッド１に水系インクを充填し、保護膜５０に欠陥が生じるまでインクを吐出した。保護膜５０に欠陥が生じたときの、インクの吐出回数（パルス）について、以下の基準に沿って評価した。
×：１００億パルス以下
△：１００億パルス以上５００億パルス以下
○：５００億パルス以上１０００億パルス以下
◎：１０００億パルス以上

【0048】

【表1】

【0049】

表１に示したように、インクジェットヘッドＮｏ．１～５では、角部１２ａがフィレットとされることにより、耐久性評価が良好であった。さらに、インクジェットヘッドＮｏ．２～４では、Ｌａが４５μｍ以上であるため、インクジェットヘッド１の耐久性がより向上した。これは、上述のように、貫通孔２１の縁２１ａから第１基板１０の電極までの距離を確保することで、貫通孔２１の縁２１ａの欠陥から流出するインクが電極に接触することを抑制できたためであると考えられる。また、インクジェットヘッドＮｏ．５では、Ｌａが増加した結果、耐久性がさらに向上した。これは、角部１２ａのフィレットを、より緩やかな曲面にすることができ、形成された保護膜５０に欠陥が生じさせにくくすることができたため、インクジェットヘッド１の耐久性がさらに向上したと考えられる。

【0050】

また、接着剤６０は、壁部１１と第２基板２０との接合部の端部１１ａにおけるはみ出し長さ（図６におけるＬｃ）が、接合部の中央部１１ｂにおけるはみ出し長さ（図６におけるＬｂ）よりも長いことが好ましい。これにより、Ｌａ＞Ｌｂの関係を満たしつつ、より広範囲に接着剤６０を塗布することができるため、インクが電極に接触することをより十分に抑制することができる。なお、図６では、説明のため、接合部の端部１１ａに黒丸を付している。

【0051】

第３基板３０は、連通孔３１を有する基板であり、隣接する壁部１１の間で連通孔３１が圧力室１２に連通する位置で、圧力室１２に対して第２基板２０とは反対側に、第１基板１０と接着される。第３基板３０に含まれる材料は特に限定されず、例えば、シリコーン、樹脂系材料などである。

【0052】

第３基板３０と第１基板１０とが接着される方法は、特に限定されず、液状接着剤で接着されてもよく、接着フィルムで接着されてもよい。

【0053】

連通孔３１は、隣接する壁部１１間の幅よりも小径であり、圧力室１２と第４基板４０の吐出口４１とを連通する孔である。連通孔３１の形状は、特に限定されない。

【0054】

第４基板４０は、吐出口４１を有する基板であり、吐出口４１が連通孔３１に連通する位置で第３基板３０と接着される。第４基板４０に含まれる材料は、特に限定されず、例えば、シリコーン、樹脂系材料である。

【0055】

第４基板４０と第３基板３０とが、接着される方法は、特に限定されず、液状接着剤で接着されてもよく、接着フィルムで接着されてもよい。

【0056】

吐出口４１は、インクを圧力室１２から連通孔３１を通じてインクジェットヘッド１の外部へ吐出するノズルとして機能する。吐出口４１の形状は、上記機能を有していれば、特に限定されない。本実施形態では、吐出口４１の形状は、連通孔３１から、インクが吐出される外部に向けて、徐々に径が小さくなる形状である。

【0057】

本実施形態において、インクジェットヘッド１のヘッドチップ４は、空気室７０を有する。空気室７０は、ヘッドチップ４において、圧力室１２の両隣に形成される空隙である。このような構成とすることで、第１基板１０が、圧力室１２と空気室７０との間に配置されるため、第１基板１０が伸長または屈折しても、別の圧力室１２の体積に影響を与えることなく、インクを吐出することが可能になる。

【0058】

かかる構成を備えたインクジェットヘッド１では、共通インク室２に収容されたインクは、貫通孔２１を通過して、圧力室１２に流れ込む。そして、壁部に配置された電極に電圧が印加されることで、壁部１１が伸長または屈曲し、圧力室１２の体積を変化させる。これにより、圧力室１２内にインクを吐出するための圧力が発生する。かかる圧力の発生により、圧力室１２内のインクは、連通孔３１および吐出口４１に押し出され、記録媒体Ｍに向けて吐出される。

【0059】

［変形例］
図７に示されるように、本実施形態では、圧力室１２は、フィレットとされた角部１２ａを、貫通孔２１側に２カ所有しているが、これに限定されない。第１基板１０と第３基板３０とを、接着剤６０で接着し、接着剤６０が第３基板３０の圧力室１２側の表面に沿って、壁部１１よりも連通孔３１側にはみ出させて、はみ出した接着剤６０によって、角部１２ｂをフィレット形状としてもよい。これにより、角部１２ｂの屈曲を緩やかにすることができ、圧力室１２全体における、屈曲部分を減らすことができる。したがって、保護膜５０の成膜前における、異物の残存をさらに抑制し、保護膜５０の欠陥によるインクの漏れ出しをさらに抑制することができる。また、仮に保護膜５０からインクが漏れ出したとしても、接着剤６０が角部１２ｂに沿うようにして配置されているため、漏れ出したインクが、電気配線や電極に接触することを抑制できる。

【産業上の利用可能性】

【0060】

本発明に係るインクジェットヘッドおよび画像形成装置によれば、インクジェットヘッドの圧力室からのインク漏れ出しを抑制することができる。よって、インクジェットヘッドおよび画像形成装置の耐久性を高めることができるため、例えば、画像形成の分野などにおいて有用である。

【符号の説明】

【0061】

１ インクジェットヘッド
２ 共通インク室
３ 保持部
４ ヘッドチップ
５ フレキシブル配線基板
１０ 第１基板
１１ 壁部
１２ 圧力室
２０ 第２基板
２１ 貫通孔
３０ 第３基板
３１ 連通孔
４０ 第４基板
４１ 吐出口
５０ 保護膜
６０ 接着剤
７０ 空気室

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】