JP3669029B2 - 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、印刷記録装置用印字ヘッドに係り、特にインク液滴を被印字面に噴射して印刷するインクジェット式印字ヘッドの製造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、インク液滴を被印字面に噴射して印刷するインクジェット式印字ヘッドは、分極された圧電部材にインク室を形成する複数本の溝が設けられ、その溝壁面に電極が設けられたアクチュエータと、インク室へインクを供給するためのインク流路が形成されアクチュエータに接合されるマニホールド部材とから構成され、上記アクチュエータの溝の一端側に複数のノズルを有するノズルプレートが装着され、アクチュエータの電極に電圧を印加することにより圧電部材が変形し、それにより、ノズルからインク液滴が被印字面に噴射されるようになっている。
【０００３】
このような構成の印字ヘッドにおいて、インク流路は、インクの濡れ性を向上し、インクの初期導入を容易とするため、特公平２−５４７８４号公報に開示されているように染料処理を施すことが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このインク流路内壁の染料処理はインク流路内壁に染料を付着させてインク流路内壁を親水化しているので、染料がはく離すると、インクの流れを妨げたり、ノズルをつまらせたりして、インク噴射に悪影響を及ぼすおそれがあった。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解消するためになされたもので、インク流路内をオゾン処理し、インクの濡れ性を向上すると共に、アクチュエータとマニホールド部材との接合面に介在されるシール部材によるシール性が良好で、インクがリークしたりすることのな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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するためになされた請求項１の発明のインクジェットヘッドは、インク室が形成され該インク室内のインク液をノズルより液滴として噴出させるアクチュエータと、インク室へインクを供給するためのインク流路が形成されアクチュエータに接合されるマニホールド部材とから成り、前記マニホールド部材がシール部材を介して前記アクチュエータに接合されているインクジェットヘッドにおいて、前記インク流路の内壁面にオゾン処理がされているものである。上記構成においては、インク流路壁面にオゾン処理がされたマニホールド部材がシール部材を介してアクチュエータに接合されている。このため、インク流路壁面のインクの濡れ性は良く、マニホールド部材からアクチュエータへのインク供給がスムースに行える。
【０００７】
また、請求項２の発明のインクジェットヘッドは、請求項１に記載の構成において、マニホールド部材のアクチュエータとの接合面及びシール部材が当接する部位には前記オゾン処理が施されていないものである。上記構成においては、マニホールド部材のアクチュエータとの接合面及びシール部材が当接する部位にはオゾン処理が施されていない。このため、マニホールド部材とシール部材との密着性が優れ、インクがリークすることはない。
【０００８】
また、請求項３の発明のインクジェットヘッドは、請求項２に記載の構成において、シール部材がシリコーン材料から成るものである。上記構成においては、シール部でのシリコーン材料の密着性が低くなることはなく、上記と同じ作用が得られる。
【０００９】
また、請求項４の発明のインクジェットヘッドの製造方法は、インク室が形成され該インク室内のインク液をノズルより液滴として噴出させるアクチュエータと、インク室へインクを供給するためのインク流路が形成されアクチュエータに接合されるマニホールド部材とから成り、前記マニホールド部材がシール部材を介して前記アクチュエータに接合されているインクジェットヘッドの製造方法において、マニホールド部材のアクチュエータとの接合面及びシール部材が当接する部位を除いた前記インク流路の内壁面にオゾン処理を施す工程と、このオゾン処理が施されたマニホールド部材をアクチュエータに接合する工程と、この接合面をシール部材によりシールする工程とを有する方法である。上記方法においては、マニホールド部材のアクチュエータとの接合面及びシール部材が当接する部位を除いてオゾン処理を施し、このオゾン処理が施されたマニホールド部材をアクチュエータに接合し、この接合面をシール部材によりシールする。このため、インク流路のインクの濡れ性が良好で、しかも、接合面をシールするシール部材とマニホールド部材との密着性が優れたものとなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明のインクジェットヘッドを採用してなるプリンタの外観図、図２はインクジェットヘッドの部分破断斜視図である。
【００１１】
図１において、プリンタ１は、印字機構２、紙送り機構３、及びパージ装置４などから構成されている。印字機構２は、インクジェット式印字ヘッド５を備えるヘッドユニット６と、印字ヘッド５にインクを供給するインクカートリッジ７などからなり、ヘッドユニット６とインクカートリッジ７は、キャリッジ８に搭載されている。キャリッジ８は、ベルト９を介してキャリッジ・モータ１０により駆動されており、キャリッジ軸１１に沿って水平移動するようになっている。なお、印字ヘッド５は、複数個のノズルを縦一列に有しており、キャリッジ８の移動に対応して、ノズルからインクを噴射する。
【００１２】
紙送り機構３は、給紙カセット又は手差し給紙部から供給された印刷用紙ＰＡを印字ヘッド５に対面させながら移動させるものであり、プラテンローラ１２、圧ローラ１３、及びラインフィード（ＬＦ）モータ（図示せず）などで構成されている。給紙カセットなどから供給された印刷用紙ＰＡは、プラテンローラ１２と圧ローラ１３に圧接されて保持され、ラインフィードモータの回転に合わせて移動される。
【００１３】
パージ装置４は、印字ヘッド５の使用中に内部に気泡が発生したり、吐出面上にインクの液滴が付着することにより吐出不良を起こすことを解消し、良好な吐出状態に回復させるための装置である。パージ装置４の先端には、キャップ１４が設けられていて、このキャップ１４に印字ヘッド５が覆われている時に、ポンプにより負圧を発生させて、印字ヘッド５の内部の不良インクを吸引して印字ヘッド５を回復させている。
【００１４】
図２において、インクジェット式印字ヘッド５は、圧電素子である圧電セラミックス基板１６に、ダイシング加工等によって互いに平行な溝加工がなされ、インク室となる多数の溝１７が形成されている。これらの溝１７の一方の端には、ノズル１８を持つノズルプレート１９が装着されている。溝１７を構成する側壁２１（圧電側壁という）は、矢印Ｂ方向に分極された圧電素子により形成されており、圧電側壁２１の上半分の表面にはこの分極方向と直角方向の電界を印加するための電極２２が形成されている。また、溝１７が形成された圧電セラミックス基板１６の上部は、カバープレート２３によって蓋をされている。このような構成によって、溝１７の断面形状は、圧電側壁２１とカバープレート２３とで囲まれた長方形を呈することになる。
【００１５】
次に、このインクジェット式印字ヘッド５の印字動作を説明する。インクジェット式印字ヘッド５は、プリンタ１のキャリッジ８に搭載され、搬入された印刷すべき用紙ＰＡに沿って往復移動され、図示しないホストコンピュータ等からインターフェースを介して転送された印字データ（ドットデータ）に基づいて電極２２に印加される電圧により動作する。すなわち、電極２２に印加される電圧により、圧電側壁２１は剪断変形し、この変形により溝１７の内圧が高まり、インクカートリッジから供給された該溝１７内のインクはノズル１８から噴射され、印字動作が行われることになる。
【００１６】
次に、インク室となる溝１７へのインク供給について説明する。図３はインク室が形成されてカバープレートで蓋をされたアクチュエータ２４と該アクチュエータ２４にインクを供給するために接合されるマニホールド部材２６との接合を説明する図である。図４は、接合されたアクチュエータ２４とマニホールド部材２６に、ノズルプレート１９を装着してインクジェットヘッドを構成した状態の断面図である。
【００１７】
これらの図において、マニホールド部材２６は樹脂、金属、又はセラミックス材により形成され、インク流路２７の内壁面２７ｗはオゾン処理され、アクチュエータ２４の後端面２５と、マニホールド部材２６のインク流路２７の開口端面２８とが接着剤により接合される。この接合により、マニホールド部材２６のインク流路２７とアクチュエータ２４の溝１７とは相互に繋がり連続したインクの流路となる。また、この後端面２５と開口端面２８との接合面は、インク流路２７の内壁面２７ｗのオゾン処理に際してもオゾンにさらされることなく、すなわち、オゾン処理されていない（その詳細は図５及び図６により後述する）。そして、上記の両接合面の周囲はシリコーンゴム２９によりシールされる。このシーリングにより、アクチュエータ２４とマニホールド部材２６との接合はより堅固となり、接合部からインクが漏出することがない。ここに、インクカートリッジ７から供給されるインクはマニホールド部材２６のインク流路２７を経てアクチュエータ２４のインク室１７へ供給される。
【００１８】
図５及び図６はそれぞれマニホールド部材のオゾン処理工程を示す断面図である。オゾン処理とは、被オゾン処理物に紫外線（ＵＶ）を照射することにより、表面に付着している有機物を直接分解又は活性化して酸化作用を起こしやすくし、かつ同時に、ＵＶの作用で発生したオゾンから分離した活性化酸素の酸化作用で有機物を揮発性の物質（例えば、Ｈ2Ｏ ，ＣＯ，ＣＯ2 ，ＮＯ2 等）に分解変化させて除去する方法である。マニホールド部材２６のシール部やアクチュエータ２４との接合面となる開口端面２８は、オゾン処理により、その表面の有機物が除去される。そして、このオゾン処理条件（ＵＶ照度、時間等）及び被オゾン処理物の材質によっては、オゾン処理の目的であるインクとの濡れ性を向上するものの、接着強度が低下してマニホールド部材２６と接着剤との間にすき間ができてインクが漏出することがある。従って、オゾン処理に際しては、これらシール部や開口端面２８がオゾンに晒されることを回避する必要がある。
【００１９】
そこで、オゾン処理に際しては、図５に示すように、支持台３０上に載置されたマニホールド部材２６の外周面３１や開口端面２８を金属製の遮蔽部材３２により遮蔽することにより、これらの部位をオゾンの照射から回避させている。
【００２０】
こうして、オゾン処理を施すことにより、マニホールド部材２６のインク流路２７は、その内壁面２７ｗのみがオゾン処理される（オゾン洗浄）。図示の多数の矢印はオゾンの照射を示す。このように、インク流路２７の内壁面２７ｗをオゾン処理することにより、内壁面２７ｗのインクの濡れ性が向上し、インク室へのインク供給がスムースとなる。
【００２１】
また、マニホールド部材２６のインク流路２７の内壁面２７ｗにオゾンを照射する際の対オゾン遮蔽は、図６に示すように、マニホールド部材２６の外周面３１や開口端面２８にシール部材たるシリコーンゴム２９を予め添着した状態で、シリコーンゴム２９を遮蔽部材として用いると共に、このシリコーンゴム２９を、その後のマニホールド部材２６とアクチュエータ２４との接合状態ではシール部材として用いるようにしてもよい。
【００２２】
上記の、図５若しくは図６に示したいずれかの方法を採用することによって、マニホールド部材２６の外周面３１や開口端面２８にはオゾンを照射することなく、インク流路２７の内壁面２７ｗのみをオゾンにさらすことにより、マニホールド部材２６の外周面３１や開口端面２８のオゾンによる接着不良を来すことなく、マニホールド部材２６とアクチュエータ２４との接合が実現され、インク流路２７のインクの濡れ性を向上することができる。このため、上記の実施の形態の製造方法によればインクの濡れ性の良いインク流路２７が実現され、かつ、接合部からのインク漏出を避けることが可能となる。また、この方法により製造されたインクジェットヘッドはインク流路２７のインクの濡れ性が良く、かつ、接合部からのインク漏出がなく、インク室１７へのインクの供給がスムースである。
【００２３】
なお、本発明のインクジェットヘッドは、インク流路壁面２７ｗにオゾン処理がされて成るマニホールド部材２６がシール部材２９を介してアクチュエータ２４に接合され、マニホールド部材２６のアクチュエータ２４との接合面及びシール部材２９が当接する外周面３１にオゾン処理が施されないようにしたものであればよく、図３乃至図６に示した構成に限られない。
【００２４】
また、本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、マニホールド部材２６のアクチュエータ２４との接合面及びシール部材２９が当接する部位を除いてオゾン処理を施す工程と、この処理が施されたマニホールド部材２６をアクチュエータ２４に接合する工程と、接合面をシール部材２９によりシールする工程とから成っておればよい。例えば、上記の実施の形態における、マニホールド部材２６やアクチュエータ２４の材料、それらの接着剤による接合の接着剤の種類さらには接合の手法、シール部の遮蔽部材さらには遮蔽の手法、などは上記の実施の形態に限られない。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の発明に係るインクジェットヘッドによれば、インク流路壁面にオゾン処理がされて成るマニホールド部材がシール部材を介してアクチュエータに接合されている。このため、インク流路壁面のインクの濡れ性が良く、インク流路からアクチュエータへのインク導入がスムースになる。
【００２６】
また、請求項２の発明に係るインクジェットヘッドよれば、請求項１の発明に加えて、マニホールド部材のアクチュエータとの接合面及びシール部材が当接する部位にはオゾン処理が施されていない。このため、マニホールド部材のアクチュエータとの接合面及びシール部材が当接する部位がオゾンによる劣化を受けず、接合部におけるシール部材の密着性が高くなり、接合部からのインク漏出を確実に避けることができる。
【００２７】
また、請求項３の発明に係るインクジェットヘッドによれば、請求項２の発明において、シール部材をシリコーン材料としたものである。このため、上記の作用効果に加えて、シール部材自体が耐候性や耐薬品性に優れ、接合部が一層堅固となる。
【００２８】
また、請求項４の発明に係るインクジェットヘッドの製造方法によれば、マニホールド部材のアクチュエータとの接合面及びシール部材が当接する部位を除いた前記インク流路の内壁面にオゾン処理を施し、この処理が施されたマニホールド部材をアクチュエータに接合し、この接合面をシール部材によりシールするので、インク流路壁面のインクの濡れ性が良好で、しかも接合部からのインク漏出のない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】
【図１】 本発明のインクジェットヘッドを採用したプリンタの外観図である。
【図２】 本発明のインクジェットヘッドの部分破断斜視図である。
【図３】 本発明の一実施の形態におけるマニホールド部材とアクチュエータとの分解斜視図である。
【図４】 本発明のインクジェットヘッドの一実施の形態を示す断面図である。
【図５】 本発明のインクジェットヘッドの製造方法におけるオゾン処理過程の一実施の形態を示す断面図である。
【図６】 本発明のインクジェットヘッドの製造方法におけるオゾン処理過程の他の実施の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
５ インクジェット式印字ヘッド
１７ 溝（インク室）
２４ アクチュエータ
２６ マニホールド部材
２７ インク流路
２８ 開口端面
２９ シリコーンゴム（シール部材、シリコーン材料）
３１ 外周面
３２ 遮蔽部材

Claims (4)

1. インク室が形成され該インク室内のインク液をノズルより液滴として噴出させるアクチュエータと、前記インク室へインクを供給するためのインク流路が形成され前記アクチュエータに接合されるマニホールド部材とから成り、前記マニホールド部材がシール部材を介して前記アクチュエータに接合されているインクジェットヘッドにおいて、
   前記インク流路の内壁面にオゾン処理がされていることを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 前記マニホールド部材の前記アクチュエータとの接合面及び前記シール部材が当接する部位は前記オゾン処理が施されていない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. 前記シール部材はシリコーン材料からな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. インク室が形成され該インク室内のインク液をノズルより液滴として噴出させるアクチュエータと、前記インク室へインクを供給するためのインク流路が形成され前記アクチュエータに接合されるマニホールド部材とから成り、前記マニホールド部材がシール部材を介して前記アクチュエータに接合されているインクジェットヘッドの製造方法において、
   前記マニホールド部材の前記アクチュエータとの接合面及び前記シール部材が当接する部位を除いた前記インク流路の内壁面にオゾン処理を施す工程と、
   前記の処理が施されたマニホールド部材を前記アクチュエータに接合する工程と、
   前記接合面を前記シール部材によりシールする工程とから成ることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。

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