JP4055091B2 - インクジェットヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【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)

1. 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。
   

   

   但し、Ｒ１〜Ｒ８は、水素原子、Ｃ１〜Ｃ４の低級アルキル基又はハロゲン原子を示す。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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／ｃｍ^３以上、２．０４ｇ／ｃｍ^３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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
   

   

   但し、Ｒ１〜Ｒ８は、水素原子、Ｃ１〜Ｃ４の低級アルキル基又はハロゲン原子を示す。
10. 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。
11. 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。
12. 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。
13. 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。
14. 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。
15. 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。
16. 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。
17. 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。
18. 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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