JP4055091B2 - インクジェットヘッド及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノズルからインクを噴射して紙の上に文字又は図形を描くインクジェットタイプのプリンタ用インクジェットヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、微細なノズルからインクを噴射して紙の上に文字又は図形を描くインクジェットタイプのプリンタが広く使用されている。インクジェットタイプのプリンタヘッドは、インク噴射エネルギーを発生する複数のインク噴射エネルギー発生素子を備えた第1の板状部材と、インク流路となる複数の溝を備えた第2の板状部材と、複数のノズル孔が設けられたノズル板とを接合して形成されている。インク噴射エネルギー発生素子は、例えば圧電効果を有するセラミックスにより形成されている。また、第1の板状部材と第2の板状部材とを接合するときには、インク噴射エネルギー発生素子は第2の板状部材の溝の上に配置される。溝と第1の板状部材とにより、インクが通る空間が形成される。この空間をインク流路という。ノズル板は、各ノズルが各インク流路の端部に位置するように、第1の板状部材及び第2の板状部材の端部に接合される。
【0003】
このように構成されたインクジェットヘッドにおいて、インク噴射エネルギー発生素子に電圧が印加されると圧電効果により歪みが発生し、インク流路内のインクに圧力が加わり、ノズルからインクが噴射される。インクヘッド又は紙を移動させながら各インク噴射エネルギー発生素子に印加する電圧を制御することにより、紙の上に文字、図形又は画像を描くことができる。
【0004】
ところで、第2の板状部材には、溝の寸法精度がよいこと、平面性が優れていること、ヤング率が高くインクを吐出するときの圧力により変形し難いこと、が必要である。このため、従来は、第2の板状部材の材料としてガラスが使用されており、溝をエッチングにより形成していた。
しかし、ガラスにより形成された第2の板状部材は破損しやすいという欠点がある。また、エッチングにより溝を形成するために製造に時間がかかり、生産性が悪いとう欠点もある。このため、現在では、第2の板状部材は、ポリサルフォン、PES(ポリエーテルサルフォン)、PEI(ポリエーテルイミド)、ポリカーボネート、アクリル樹脂及びポリエーテルサルファイドなどの熱可塑性樹脂を材料とし、射出成形により製造している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の熱可塑性樹脂を射出成形して第2の板状部材を製造すると、射出成形時に樹脂が溝間の壁部等の微細な部分にまで充填されず、製造不良が発生することがある。また、第2の板状部材が長時間インクに接触していると、樹脂が膨潤したりインク中に溶出することがある。更に、上記の樹脂は線膨張係数が大きいために、第1の板状部材と接合する工程で熱を加えると反りが発生しやすい。
【0006】
本発明は、製造が容易であり、長時間インクに接触していても膨潤及び樹脂の溶出が発生し難く、線膨張係数が小さくて製造不良が発生し難いインクジェットヘッド及びその製造方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記した課題は、インク噴射エネルギーを発生させるインク噴射エネルギー発生素子を備えた第1の板状部材と、前記第1の板状部材に接合され、前記インク噴射エネルギー発生素子に対向する位置にインクが通る溝を備えた第2の板状部材とにより構成されるインクジェットヘッドにおいて、前記第2の板状部材が図1に示す化学式で表わされる骨格を有するエポキシ樹脂と充填剤とを混合した混合物により形成されていることを特徴とするインクジェットヘッドにより解決する。
【0008】
但し、図1において、R1〜R8は、水素原子、C1〜C4(炭素数が1〜4)の低級アルキル基又はハロゲン原子を示す。
上記した課題は、インク噴射エネルギーを発生するインク噴射エネルギー発生素子を備えた第1の板状部材を用意する工程と、図1に示す化学式で表わされる骨格を有するエポキシ樹脂と充填剤とを混合して混合物とし、この混合物を成形加工して、インクが通る溝を備えた第2の板状部材を形成する工程と、前記インク噴射エネルギー発生素子と前記溝とを位置合わせして前記第1の板状部材と前記第2の板状部材とを接合する工程とを有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法により解決する。
【0009】
以下、作用について説明する。
図1の化学式で示す骨格を有するエポキシ樹脂は、結晶性であるため溶融粘度が低く、シリカ、炭酸カルシウム及びアルミナ等の線膨張係数が小さい材料からなる充填剤(フィラー)を多量に添加することができる。これらの充填剤を多量に樹脂と混合することにより、樹脂の線膨張係数を低くすることができる。第1の板状部材は通常セラミックスにより形成されているため、第2の板状部材の線膨張係数を低くしてセラミックスの線膨張係数に近づけることにより、第1の板状部材と第2の板状部材とを接合するときに、線膨張係数の差による反りの発生が抑制される。前記の充填剤を多量に添加した図1の化学式で示す骨格を有するエポキシ樹脂混合物は、インクと接触しても膨潤及び溶出が殆どない。
【0010】
本願発明者らの実験から、第2の板状部材の線膨張係数は、セラミックスにより形成された第1の板状部材と接合する場合、1.2×10-5/℃以下とすることが好ましいことが判明した。また、インクの噴射性能を良好にするためには、第2の板状部材の密度は2.00〜2.04g/cm3 とすることが好ましい。
また、本発明のインクジェットヘッドの製造方法においては、図1の化学式で示す骨格を有するエポキシ樹脂と充填剤とを混合して混合物とし、この混合物を成形して第2の板状部材を形成する。前述の如く、図1に化学式を示す骨格を有するエポキシ樹脂は、結晶性であるため溶融粘度が低く、シリカ、炭酸カルシウム及びアルミニウムな等の充填剤を多量に添加しても、未充填による不良が発生し難い。特に、上記の樹脂と充填剤との混合物を圧縮成形法で成形すると、より確実に未充填による不良が低減される。更に、圧縮成形に使用する金型として、キャビティから押し出された余分な樹脂が入る空間が設けられた金型を使用すると、バリの発生を低減できるとともに寸法安定性が向上する。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。
図2は本発明の実施の形態のインクジェットヘッドを示す斜視図、図3は同じくその断面図、図4は同じくその第2の板状部材20を示す斜視図である。
インクジェットヘッド1は、第1の板状部材10、第2の板状部材20、ノズル板30及びシート状接着剤25により構成されている。インクジェットヘッド1には、図3に示すように複数本のインク流路21が設けられている。
【0012】
第1の板状部材10はセラミックスにより形成されており、各インク流路21に対応する位置には、それぞれインク噴射エネルギー発生素子11が配置されている。これらのインク噴射エネルギー発生素子11は、例えばチタン酸バリウム等の圧電効果を示すセラミックスにより形成されている。また、各インク噴射エネルギー発生素子11の間には溝12が設けられており、各インク噴射エネルギー素子11で発生したインク噴射エネルギーが相互に干渉しないようになっている。
【0013】
第2の板状部材20は、図1の化学式で表わされる骨格を有するビフェニル型エポキシ樹脂を主成分とする樹脂と、溶融シリカ等の充填剤との混合物により形成されている。図4に示すように、第2の板状部材20には、インクタンク(図示せず)から供給されたインクを一時的に貯留するための共通インク室22と、インク流路21となる溝21aと、共通インク室22とインク流路21とを連絡するための溝23とが設けられている。溝23はインク流路21となる溝21aに比べて狭い幅で形成されている。
【0014】
第1の板状部材10及び第2の板状部材20は、図3に示すように、シート状の接着剤25により接合されている。シート状接着剤25は弾力性を有しており、噴射エネルギー発生素子11により発生した噴射エネルギーは、シート状接着剤25を介してインク流路21内のインクに伝達される。
ノズル板30はステンレス、アルミニウム合金、銅合金又はニッケル合金などにより形成されており、インク流路21に連絡するノズル孔31が形成されている。
【0015】
このように構成されたインクジェットヘッド1において、インクタンクから共通インク室21内にインクが供給され、更にインク流路21内にもインクが充填される。この状態でインク噴射エネルギー発生素子11に電圧が印加されると、インク噴射エネルギー発生素子11に歪みが発生してインク流路21内のインクに圧力が加わる。これにより、ノズル孔31からインクが噴射される。
【0016】
なお、噴射エネルギー発生素子11は圧電効果を利用するものだけでなく、例えば図5に示すようにインク流路21内のインクを部分的に加熱して気泡36を発生させ、気泡36が膨張するときの圧力によりインク噴射エネルギーを発生する抵抗発熱素子35であってもよい。
本実施の形態においては、前述したように、第2の板状部材20の材料となる混合物中には図1に示す化学式で表わされる骨格を有するビフェニル型エポキシ樹脂を含んでいる。このようなビフェニル型エポキシ樹脂としては、図6に化学式を示す4−4’−ビス(2,3−エポキシプロポキシ)ビフェニル、図7に化学式を示す4,4’−ビス(2,3−エポキシプロポキシ)−3,3’,5,5’−テトラメチルビフェニル、図8に化学式を示す4,4’−ビス(2,3−エポキシプロポキシ)−3,3’,5,5’−テトラメチル−2−クロロビフェニル、図9に化学式を示す4,4’−ビス(2,3−エポキシプロポキシ)−3,3’,5,5’−テトラメチル−2−ブロモビフェニル、図10に化学式を示す4,4’−ビス(2,3−エポキシプロポキシ)−3,3’,5,5’−テトラエチルビフェニル、図11に化学式を示す4,4’−ビス(2,3−エポキシプロポキシ)−3,3’,5,5’−テトラブチルビフェニルなどがある。これらのエポキシ樹脂は結晶性であるために溶融粘度が低く、充填剤を多量に添加することができる。
【0017】
また、上記のエポキシ樹脂に、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビスフェノールAやレゾルシンから合成される各種ノボラック型エポキシ樹脂、線状脂肪族エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、又はハロゲン化エポキシ樹脂などを混合してもよい。しかし、粘度の上昇を抑えるために、ビフェニル型エポキシ樹脂をエポキシ樹脂成分全体の50wt%以上含むことが好ましい。
【0018】
更に、第2の板状部材20の材料となるエポキシ樹脂中に、1分子中に2個以上の水酸基(OH基)を有するフェノール系化合物の硬化剤を添加することが好ましい。上記の硬化剤を使用すると、成形時の樹脂の収縮が少なく、寸法安定性が向上する。また、フェノール系化合物の硬化剤が添加された樹脂は、成形時の発ガス量も少ないためにボイドが発生し難い。上記のフェノール系化合物としては、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、フェノールアラルキルリル樹脂、トリヒドロキシフェニルメタン、ビスフェノールAやレゾルシンから合成される各種ノボラック樹脂、ポリアリルフェノール、キシリレン型フェノール及びジシクロペンタジエタン型フェノールなどがある。
【0019】
また、第2の板状部材20の材料となる混合物中に、エポキシ樹脂と硬化剤との硬化反応を促進することを目的として硬化触媒を添加してもよい。硬化触媒としては、例えば、2−メチルイミダゾール、2,4−ジメチルイミダゾール、2−メチル−4メチルイミダゾールなどのイミダゾール化合物、トリエチルアミン、ベンジルジメチルアミン、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセンなど3級アミン化合物、トリ(アセチルアセトナト)アルミニウムなどの有機金属化合物、トリフェニマホスフィン、トリブチルホスフィンなどの有機ホスフィン化合物などがある。但し、硬化触媒はこれらの化合物に限定されるものではなく、上記以外の化合物を使用してもよい。
【0020】
前記のエポキシ樹脂に混合する充填剤として、非晶性シリカ、結晶性シリカ、炭酸カルシウム、アルミナ、マグネシア、クレー、タルク、ケイ酸カルシウム、酸化チタン、酸化アンモニウム、アスベスト又はガラス繊維などを使用することができる。特に、非晶性シリカは樹脂の線膨張係数を低下させる効果が大きい。充填剤として非晶性シリカを使用すると、第2の板状部材の寸法安定性が向上し、第1の板状部材との接合時に熱を加えても反りが発生し難くなる。非晶性シリカには、石英を溶融して製造した溶融シリカや、各種合成法で製造された合成シリカがある。また、非晶性シリカには、シリカの塊を破砕して微小化したものや球形状のものを使用することができる。球形状の非晶性シリカを添加した樹脂は成形加工時の流動性が優れており、樹脂未充填による不良の発生を防止する効果が大きい。
【0021】
充填剤の添加量は、88〜97wt%とすることが好ましい。充填剤の添加量が88wt%未満であると樹脂の線膨張係数が大きくなり、寸法安定性が低下するとともに、インクの噴射性能が低下する。また、充填剤の添加量が97wt%を超えると、成形時に樹脂の未充填による不良が発生しやすくなる。
また、充填剤の粒径は、樹脂の成形時の流動性や溝壁部への樹脂充填性を考慮すると、75μm以下にすることが好ましい。
【0022】
上記の充填剤及び硬化剤の他に、離型剤、着色剤、カップリング剤及び難燃剤などを必要に応じて添加してもよい。
インクジェットヘッドのインク噴射性能を考慮すると、第2の板状部材のヤング率は20GPa以上、密度が2.00〜2.04g/cm3 であることが好ましい。インクの噴射速度Vは、下記(1)式に示すように、ヤング率Eと密度ρとの比の1/2乗に比例する。
【0023】
V∝(E/ρ)1/2 …(1)
本願発明者らが種々実験研究を行った結果、第2の板状部材の密度が2.00〜2.04g/cm2 であり、ヤング率が20GPa以上の場合に、良好なインク噴射性能が得られた。
第2の板状部材の線膨張係数は、1.2×10-5/℃以下とすることが好ましい。第2の板状部材の線膨張係数が1.2×10-5/℃を超えると、セラミックスにより形成された第1の板状部材と接合するときに、加熱によりインクジェットヘッドに反りが発生したり、インク噴射性能が低下することがある。また、第2の板状部材の熱膨張係数は、前述の樹脂及び充填剤を使用した場合、0.5×10-5/℃よりも小さくすることは難しい。
【0024】
以下、本発明のインクジェットヘッドの製造方法について説明する。図12,図13は第2の板状部材20の製造方法を示す断面図である。圧縮成形装置は下金型51と上金型52とを有し、下金型51と上金型52とが組み合わされると、第2の板状部材20の形状の空間(キャビティ)が形成される。下金型51には、成型品を取り出すためのイジェクトピン53が配置されている。また、上金型52にはキャビティから押し出された余分な樹脂が入る空間54が設けられている。更に、上金型及び下金型にはそれぞれヒータ(図示せず)が設けられており、所定の温度に加熱することができるようになっている。更にまた、駆動装置(図示せず)により、上金型又は下金型の少なくとも一方が上下方向に移動する。また、他の駆動装置(図示せず)によりイジェクトピン53が上下方向に移動するようになっている。
【0025】
第2の板状部材20を製造する場合、まず、前述のビフェニル型エポキシ樹脂と充填剤とを混合し、硬化剤、硬化促進剤及び離型剤を添加して混練した後、円筒形に成形して樹脂タブレット55を形成する。
次に、図12(a)に示すように、圧縮成形装置の下金型51上にタブレット55を載置する。このとき、タブレット55の体積はキャビティの体積よりも若干大きいことが必要である。
【0026】
次に、図12(b)に示すように、ヒータにより下金型51及び上金型52を加熱しながら上金型52(又は、下金型51)を移動させる。そして、下金型51と上金型52とを組み合わせることにより樹脂を所定の形状に成形して成型品56とする。このとき、キャビティから押し出された余分な樹脂が上金型52の空間54内に入る。成形時の条件は、例えば温度が150〜200℃、型締め圧力が1〜10MPa、成形時間が30〜300秒間とする。
【0027】
樹脂を硬化させた後、図13(a)に示すように、下金型51と上金型52とを分離させる。また、イジェクトピン53を上昇させて、下金型51から成型品56を取り出す。
その後、成型品56から上金型52の空間54内で硬化した樹脂及びバリを除去する。これにより、図13(b)に示すように、第2の板状部材20が形成される。
【0028】
なお、成型品56を金型から取外した後、樹脂の硬化反応を完全に終結させるために後硬化を行ってもよい。後硬化は、例えば温度が150〜200℃の雰囲気中に成型品56又はバリ取り後の板状部材57を3〜12時間保持することにより行う。また、このとき、成形時に生じた反りを矯正するために、第2の板状部材20を2枚の平板で挟んで荷重をかけながら行ってもよい。
【0029】
このようにして第2の板状部材20を形成した後、予め用意した第1の板状部材10と接合する。すなわち、第1の板状部材10と第2の板状部材20との間にシート状の熱硬化性接着剤25を挟み、圧力を加えながら加熱して、第1の板状部材10と第2の板状部材20とを接合する。その後、第1の板状部材10及び第2の板状部材20の端部にノズル板30を接合する。これにより、インクジェットヘッド1が完成する。
【0030】
従来から、エポキシ樹脂の成形方法として半導体封止に使用される低圧トランスファ成形法が知られている。しかし、低圧トランスファ成形法では、プランジャの圧力によりランナーからキャビティ内に樹脂を注入するため、キャビティの位置により成形品の密度が異なるという現象が発生する。インクジェットヘッドでは、第2の板状部材の密度が部分的に異なると、各ノズルから噴射されるインクの量にばらつきが発生する。また、低圧トランスファ成形法では、熱膨張係数を下げるために充填剤を多量に添加すると金型未充填が発生する。未充填を防止するためには、樹脂の流れ性がよいことが必要である。樹脂の流れ性が良好でかつ発ガス量の少ない樹脂として、熱硬化性樹脂のエポキシ樹脂が知られている。しかし、ビスフェノールA型エポキシ樹脂や、ノボラック系エポキシ樹脂では非晶質であるために溶融粘度が高く、熱膨張係数を下げるために必要な充填剤を多量に添加できない。
【0031】
一方、圧縮成型法を使用した本発明の実施の形態の方法によれば、図1に示す化学式の骨格を有するビフェニル型エポキシ樹脂を使用するので、樹脂の溶融粘度が低く、シリカ等の充填剤を多量に配合することができる。これにより、第2の板状部材20の線膨張係数が低くなり、第1の板状部材10と接合する工程において、反りが低減される。また、上記のビフェニル型エポキシ樹脂と充填剤とを混合して第2の板状部材を形成するので、長時間インクに接触しても第2の板状部材が膨潤することがなく、樹脂の溶出も抑えられる。
【0032】
また、本実施の形態では圧縮成型法により第2の板状部材を形成するので、低圧トランスファ成形法に比べて微細な部分まで樹脂が充填され、樹脂未充填による不良品の発生が低減される。更に、樹脂と充填剤とを混合してタブレットを形成した後、タブレットを金型内に載置し圧縮成形して第2の板状部材20を形成するので、第2の板状部材20の密度が均一になる。更にまた、上金型52にキャビティから押し出された余分な樹脂が入る空間54が設けられているので、バリの発生を低減できるとともに、寸法安定性が優れ、第2の板状部材20の厚さが均一になる。
【0033】
なお、上記の例では圧縮成型法により第2の板状部材20を製造する場合について説明したが、マルチプランジャ方式のトランスファ成形法により第2の板状部材を形成してもよい。但し、その場合は、未充填を防止し、密度を均一化するために、ランナーをできるだけ短くすることが好ましい。トランスファ成形法では、上述した圧縮成型法に比べて寸法精度及び密度の均一化の点で若干劣るが、量産性が優れている。
【0034】
以下、上述の圧縮成形法によりインクジェットヘッドを製造し、その特性を調べた結果について説明する。
主剤としてビフェニル型エポキシ樹脂(YX−4000:油化シェルエポキシ(株)製)、硬化剤としてフェノールノボラック樹脂(バーカムTD−2131:大日本インキ化学工業(株)製)、硬化促進剤としてトリフェニルホスフィン(PP−360:ケイ・アイ化成(株)製)、離型剤としてカルバナワックス、充填剤として球状溶融シリカ(FB−74:電気化学工業(株)製)を使用し、これらを下記表1に示す割合で配合し、ミキサーにてドライブレンドした。但し、溶融シリカは予めγ−グルシジルトキシトリメトキシシランでシランカップリング処理した。また、表1において、硬化剤、硬化促進剤及び離型剤の添加量はエポキシ樹脂に対する重量比(エポキシ樹脂の重量を100としたときの割合)で示し、充填剤の含有量は混合物全体に対する割合で示した。
【0035】
【表1】
【0036】
これを二軸エクストルーダを用いて溶融混練をした後、冷却し粉砕した。粉砕パウダーを直径が4mmのタブレットに形成した。
得られたタブレットを用いて圧縮成形を行い、図14に示す形状で、幅が20mm、長さが30mmの第2の板状部材20を形成した。但し、溝21aの本数は全部で50本であり、図15に示すように、インク流路21の横が200μm、縦が200μm、長さが7mm、溝23の横が50μm、縦が30〜50μm、長さが100μmである。圧縮成形時の条件は、温度が170℃、圧力が3MPa、加圧時間が120秒間である。また、成形後は、第2の板状部材を170℃の温度で5時間加熱して後硬化させた。
【0037】
このようにして製造した第2の板状部材20について、以下の検査を行った。
(i)キャビティ充填性及びボイドの有無
圧縮成形後の第2の板状部材20を50倍実態顕微鏡にて観察し、未充填部分の有無及びボイドの有無を調べた。
(ii)寸法安定性
成形後の第2の板状部材20について、溝21aの横の長さ(図15にAで示す部分)の寸法を測定し、設定値に対する誤差を求めた。
【0038】
(iii )ヘッドの反り
予め用意した第1の板状部材(セラミックス製)と上記の方法により形成した第2の板状部材との間にシート状の熱硬化性接着剤を挟んで加熱し、第1の板状部材及び第2の板状部材を接合した。その後、表面粗さ計を使用して上面の凹凸を測定することにより、反りを調べた。
【0039】
(iv)インク噴射特性
上記の第2の板状部材を使用してインクジェットヘッドを製造し、インクジェットヘッドの中央部の2本のインク流路の上にそれぞれ配置されたインク噴射エネルギー発生素子に一定の電圧を印加したときのインク噴射速度と、全てのインク噴射エネルギー発生素子に一定の電圧を印加したときのインク噴射速度を測定し、クロストーク率を算出した。なお、クロストーク率は以下の計算式により算出される。
クロストーク率(%)=100×(2本噴射時の速度−50本噴射時の速度)/2本噴射時の速度
(v)耐インク性
第2の板状部材をインク成分である溶剤(グリコール、アセトン、エタノール、MEK(メチルエチルケトン)、水)の各溶液に浸漬した。そして、1000時間経過後に、第2の板状部材の表面を目視で調べ、また表面を手で触って、膨潤の有無を調べた。
【0040】
(vi)第2の板状部材と同一の材料により試験片を成形し、曲げ弾性率、熱膨張係数及び比重を測定した。なお、曲げ弾性率はJIS K 6911に規定する方法により測定し、熱膨張係数はTMA(thermal mechanical analysis )法により測定した。
これらの試験結果を表2にまとめて示す。
【0041】
【表2】
【0042】
この表2から明らかなように、充填剤の含有量を88wt%〜97%とした実施例1〜4はいずれも未充填部分がなく、寸法精度も±5μm以下であった。また、反りも±10μm以下であり、クロストークが10%以下、耐溶剤性も良好であった。一方、充填剤の含有量が87wt%である比較例1は、未充填及びボイドはないものの、寸法精度が±10μm、反りが±20μm、クロストーク率が15%であった。充填剤の含有量が98wt%である比較例2は、寸法誤差、ヘッドの反り、及びクロストーク率は良好であるものの、未充填が発生した。なお、耐溶剤性については、実施例1〜4及び比較例1,2とも良好であった。
【0043】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のインクジェットヘッドによれば、インク噴射エネルギー発生素子を備えた第1の板状部材に接合された第2の板状部材が、所定の化学式で表わされるエポキシ樹脂に充填剤を混合した混合物により形成されているので、反りの発生が抑えられるとともに、インクとの接触による膨潤や樹脂の溶出がない。
【0044】
また、本発明のインクジェットヘッドの製造方法によれば、所定の化学式で表わされるエポキシ樹脂にシリカ等の充填剤を混合して混合物とし、該混合物を成形して第2の板状部材を形成するので、第2の板状部材中における組成が均一になる。また、成形時の未充填やボイドの発生が抑制される。特に、余分な樹脂が入る樹脂だまりを有する金型を使用した圧縮成型法により第2の板状部材を成形する場合は、未充填やボイドを防止する効果が大きく、寸法安定性が高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明において第2の板状部材の材料として使用するエポキシ樹脂の骨格の化学式を示す図である。
【図2】本発明の実施の形態のインクジェットヘッドを示す斜視図である。
【図3】同じくそのインクジェットヘッドの断面図である。
【図4】同じくその第2の板状部材を示す斜視図である。
【図5】抵抗発熱素子を噴射エネルギー発生素子として使用した例を示す模式図である。
【図6】4−4’−ビス(2,3−エポキシプロポキシ)ビフェニルの化学式を示す図である。
【図7】4,4’−ビス(2,3−エポキシプロポキシ)−3,3’,5,5’−テトラメチルビフェニルの化学式を示す図である。
【図8】4,4’−ビス(2,3−エポキシプロポキシ)−3,3’,5,5’−テトラメチル−2−クロロビフェニルの化学式を示す図である。
【図9】4,4’−ビス(2,3−エポキシプロポキシ)−3,3’,5,5’−テトラメチル−2−ブロモビフェニルの化学式を示す図である。
【図10】4,4’−ビス(2,3−エポキシプロポキシ)−3,3’,5,5’−テトラエチルビフェニルの化学式を示す図である。
【図11】4,4’−ビス(2,3−エポキシプロポキシ)−3,3’,5,5’−テトラブチルビフェニルの化学式を示す図である。
【図12】第2の板状部材の製造方法を示す断面図(その1)である。
【図13】第2の板状部材の製造方法を示す断面図(その2)である。
【図14】本発明の実施の形態により製造した第2の板状部材の形状及びサイズを示す図である。
【図15】同じくその第2の板状部材のインクが通る溝の形状及びサイズを拡大して示す図である。
【符号の説明】
1 インクヘットヘッド、
10 第1の板状部材、
11 インク噴射エネルギー発生素子、
20 第2の板状部材、
21 インク流路、
21a インク流路となる溝、
22 共通インク室、
25 シート状接着剤、
30 ノズル板、
31 ノズル孔、
51 下金型、
52 上金型、
53 イジェクトピン、
54 余分な樹脂が入る空間、
55 タブレット。
Claims (18)
- インク噴射エネルギーを発生させるインク噴射エネルギー発生素子を備えた第1の板状部材と、前記第1の板状部材に接合され、前記インク噴射エネルギー発生素子に対向する位置にインクが通る溝を備えた第2の板状部材とにより構成されるインクジェットヘッドにおいて、前記第2の板状部材が下記化学式1で表わされる骨格を有するエポキシ樹脂と充填剤とを混合した混合物により形成され、前記第2の板状部材は圧縮成形法により形成され、前記第1の板状部材及び前記第2の板状部材は弾力性を有するシート状の接着剤により接合されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
- 前記充填剤として、非晶性シリカ、結晶性シリカ、炭酸カルシウム、アルミナ、マグネシア、クレー、タルク、珪酸カルシウム、酸化チタン、酸化アンチモン、アスベスト又はガラス繊維のいずれか1種又は2種以上を含有す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。
- 前記非晶性シリカは、溶融シリカであることを特徴とする請求項2に記載のインクジェットヘッド。
- 前記インク噴射エネルギー発生素子は、圧電効果によりインク噴射エネルギーを発生させる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ヘッド。
- 前記インク噴射エネルギー発生素子は、電気により発熱してインクに気泡を発生させる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ヘッド。
- 前記第2の板状部材の25℃における線膨張係数が0.5×10−5/℃以上、1.2×10−5/℃以下であり、
前記第2の板状部材の密度が2.00g/cm3以上、2.04g/cm3以下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ヘッド。 - 前記混合物中の前記充填剤のうち粒形状の充填剤の粒径が75μm以下であることを特徴とする請求項2に記載のインクジェットヘッド。
- 前記混合物は複数種のエポキシ樹脂が混合され、前記化学式1で表わされる骨格を有するビフェニル型エポキシ樹脂を前記複数種のエポキシ樹脂の全体の50wt%以上含む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。
- インク噴射エネルギーを発生するインク噴射エネルギー発生素子を備えた第1の板状部材を用意する工程と、下記化学式2で表わされる骨格を有するエポキシ樹脂と充填剤とを混合して混合物とし、この混合物を成形加工して、インクが通る溝を備えた第2の板状部材を形成する工程と、前記第1の板状部材と前記第2の板状部材との間に弾力性を有するシート状の接着剤を挟み前記インク噴射エネルギー発生素子と前記溝とを位置合わせして前記第1の板状部材と前記第2の板状部材とを接合する工程とを有し、前記第2の板状部材を形成する工程において、前記混合物からタブレットを形成し、圧縮成形装置により該タブレットを圧縮成形して前記第2の板状部材を形成することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記充填剤として、非晶性シリカ、結晶性シリカ、炭酸カルシウム、アルミナ、マグネシア、クレー、タルク、珪酸カルシウム、酸化チタン、酸化アンチモン、アスベスト又はガラス繊維のいずれか1種又は2種以上を使用することを特徴とする請求項9に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記圧縮成形装置の金型として、キャビティから押し出された樹脂が入る空間が設けられた金型を使用することを特徴とする請求項9に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記混合物に硬化剤を添加することを特徴とする請求項9に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記硬化剤は、フェノール系化合物であることを特徴とする請求項12に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記混合物中の前記充填剤の含有量が88wt%以上、97wt%以下であることを特徴とする請求項9に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記混合物に離型剤を添加することを特徴とする請求項9に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記混合物に着色剤を添加することを特徴とする請求項9に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記混合物にカップリング剤を添加することを特徴とする請求項9に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記混合物は複数種のエポキシ樹脂が混合され、前記化学式2で表わされる骨格を有するビフェニル型エポキシ樹脂を前記複数種のエポキシ樹脂の全体の50wt%以上含むことを特徴とする請求項9に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
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