JPH03216342A - インクジェットヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、インク滴を飛翔させ記録紙等の記録媒体上に
インク像を形成するプリンタ等に使用するインクジェッ
トヘッド及びその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

特公昭６０−８９５３号公報等に開示されている従来の
インクジェットヘッドの構成は、複数のノズル開口を有
するノズル形成部材と、その背後に設けられ、インクと
直接接触する圧電変換器とを有するものである。

従来のインクジェットヘッドの製造方法では、ノズル形
成部材と圧電変換器との接合を、これら両者の間隔を規
定するための金属薄板からなる間隔規制部材を介して行
っていた。また、この接合は、ノズル形成部材と圧電変
換器とをビーム溶接あるいは超音波溶接等の溶接による
接合、はんだなどの金属ろう接合、又は単なる接着剤に
よる接合であった。接着剤による接合の場合、電気的接
続は、圧電変換器の金属層側に配線部材を直接金属ろう
付けすることにより行っていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来技術の溶接による接合方法では、溶
接時の衝撃エネルギーによる間隔規制部材、圧電変換器
、ノズル形成部材の変形、更に著しい場合は破壊を生ず
る。特に、圧電変換器を構成している圧電体は、通常非
常に薄く脆いため、これを破壊させずに接合をすること
が困難であるという課題を有していた。

また、接着剤や金属ろうによる接合では、接着層の厚さ
制御が困難であるため、梁状に張り出した圧電変換器の
梁部分とノズル形成部材との間隙の制御も困難となる。

即ちノズル形成部材及びこれに対峙する圧電変換器の可
動部分との間隙はインク吐出特性に影響するため、微小
な間隙を貰精度に制御する必要があるが、インク滴の吐
出特性の再現性や精度が得られないという課頚を有して
いた。

さらに、金属ろうによる接合方法では、圧電変換器の破
壊やフラックスによる電流のリークが発生し、ノズル形
成部材と圧電変換器との電気的接続では金属ろう付け作
業自体が製造工程を煩雑にするという課題を有していた
。

そこで、本発明の目的とするところは、これらの課題を
解決して、特性の安定したインクジェットヘッド及びそ
の製造方法を提案することにある。

〔課題を解決するための手段〕

問題点を解決するために本発明は、ノズル形成部材と圧
電変換器とを、導電性を有する粒子、又は表面に導電処
理を施した粒子からなる導電性間隔規制粒子を含有した
接着剤により接合することを特徴とする。

〔作用〕

本発明によれば、導電性間隔規制粒子の粒径を調整する
ことで、ノズル形成部材と圧電変換器との間隙を所望す
る一定の間隔に保つことができる。

且つ導電性間隔規制粒子により、複数の圧電変換器を一
括してノズル形成部材に電気的に接続することができる
。

〔実施例〕

以下に本発明の詳細を実施例に基づいて説明するが、こ
れに限定されるものではない。

第１図は、本発明によるインクジェットヘッドを搭載し
た記録装置の斜視図である。同図に於いて記録媒体１は
送りローラ２，３の押圧によって、プラテン４に捲きロ
される。ガイド軸６．７に案内されるキャリッジ８上に
インクジェットヘッド９は搭載され、プラテン４の軸方
向と平行な矢印１０方向に往復走行する。インクジェッ
トヘッド９は、オンディマンド型インクジェットヘッド
であり、動作電気信号を加えることで独立にインク滴を
噴出制御可能な複数のノズル開口を有している。そして
、プラテン軸方向に走査され、ノズル開口から選択的に
インク滴を吐出して記録奴体１上にインク像を形成する
。記録媒体１はプラテン４、送りローラ２，３の回転に
より走査方向と直交する副走査方向（矢印５方向）に搬
送され記録媒体１上への印字が行われる。

第２図は、本発明によるインクジェットヘッドの一実施
例を示す断面図である。フレーム２０にはベース材２５
、圧電変換器２１、及びノズル形成部材２２が積層され
固定されている。ノズル形成部材２２は、複数個のノズ
ル開口２３を有する金属薄板で構成されている。インク
２８は、該インクの表面張力により圧電変換器２１とノ
ズル２３との間を充す。

第３図は、本発明によるインクジェットヘッドの要部を
示す断面斜視図である。

第４図は第３図中Ａ−Ａ’における断面図である。圧電
変換器２１はＰＺＴなどの圧電体３２と、圧電体３２の
上面に設けられたＡｕなどの薄膜金属から形成された電
極層３３と、圧電体３２の下面に設けられたＦｅ−Ｎｉ
合金などの金属層３１の三部材からなる積層構造を有し
ている。平行に複数本配設された圧電変換器２１と、該
圧電変換器２１に対向するノズル形成部材２２とが、導
電性間隔規制粒子４０を含有した接着剤２４により接合
されている。導電性間隔規制粒子４０は、接合物である
圧電変換器２１とノズル形成部材２２との間隔を均一　
且つ適正な値とする事ができる。

導電性間隔規制粒子４０は、粒子表面にＮｉやＡＵなと
の金属皮膜処理を施したもの、又は粒子自体が導電性を
有したものであり、間隔規制と同時に電気的接続を可能
としたものである。ベース材２５と圧電変換器２１との
間隔も上記と同様に導電性間隔規制粒子４０を含有した
接着剤により接合することができる。この場合、ベース
材２５と圧電変換器２１との間の接着層３４は、導電性
間隔規制粒子４０により間隔を一定に確保できる為、圧
電変換器２１とノズル形成部材２２との間隔をさらに安
定化でき、インク滴吐出特性の再現性及び精度を向上さ
せることができる。また、ベース材２５０表面にはスト
ライプ状にパターニングされたベース電極３５が、複数
本の圧電変換器２１に対応するように形成されており、
電気的接続も兼ねている。さらにベース材２５上のベー
ス電極３５には、ベース電極３５に対応するように配線
パターンを有するフレキシブル基板２７（第２図参照）
が接続されている。外部からの動作電圧を、フレキシブ
ル基板２７を介して、圧電変換器２１の電極層３３と金
属層３１との間に印加すると、電極層３３と金属層３１
との間にある圧電体３２のみが収縮し、曲げモーメント
が生じる。これにより、圧電変換器２１の梁部はノズル
形成部材２２と反対方向に変位する。電圧を解除すると
、圧電変換器２１の復元力により発生する圧力で、ノズ
ル形成部材２２と圧電変換器２１との間にあるインク２
８（第２図参照）に圧力が加えられ、ノズル開口２３よ
りインク滴が吐出する。このようにノズル開口２３近傍
のインク２７の圧力を高めることでノズル開口２３より
インク滴を吐出させるインクジェットヘッドに於いては
、ノズル形成部材２２と圧電変換器２１との間にある接
着剤２４層の厚さばらつきがインク滴の吐出特性に【響
を及ぼす。この為、ノズル形成部材２２と圧電変換器２
１間の距離を均一　且つ適正な値としなければならない
が、本実施例によれば、接着剤２４に導電性間隔規制粒
子４０が含有されているので、これらの条件を満たすこ
とができる。

なお金属層３１にＦｅ−Ｎｉを組成とする合金を用いる
のは、圧電変換器２１梁部の温度変化による変動の改善
を目的としたためであり、圧電体３２の熱膨張係数と一
致するようにＦｅとＮｉの合金組成比率を決めることで
ハイメタル効果による変動の低減が図れる。

次に本実施例のインクジェットヘッドの製造工程につい
て説明するが、これに限定されるものではない。

本実施例に用いられる接着剤２４は、接着剤中に導電性
間隔規制粒子４０を、これが均一に分散するように混合
撹拌したものであり、その混入量は全体の１〜１０％が
好ましい。そして、圧電変換器２１の金属層３１面とノ
ズル形成部材２２０両面あるいは、どちらか片面に前記
接着剤２４を所定の形状に精密印刷する。このとき導電
性間隔規制粒子４０の粒径は均一であることが好ましい
。

また、粒子の形状が円柱状、長球状などの場合、最も好
ましい長さ（長径）は、粒径（短径）の３〜６倍である
が、２〜２０倍まででも使用可能である。なお、粒子の
形状は球状、円柱状、長球状などが好ましいが、特に球
状が最も好ましく、その材質は、剛性の高いガラスやセ
ラミックなどが適している。しかし、これに限定される
ものではなく、第３図に示した実施例では円柱状の導電
性間隔粒子４０を用いた。導電性間隔規制粒子４０を均
一に分散した接着剤２４で接合することにより、ノズル
形成部材２２と圧電変換器２１との間隔を均一　且つ適
正な値とすることができ、同時に電気的接続が得られる
。加えて述べると、接着剤を加熱硬化させる際に軟化す
る樹脂あるいは樹脂繊維等の表面に導電処理を施した導
電性間隔規制粒子を用いることは、本来目的とする一定
間隔を確保できない為、避けなければならない。

なお、圧電変換器２１とベース材２５との接合でも同様
のことがいえる。

つぎに、この圧電変換器２１とノズル形成部材２２とを
貼合わせて、所定の温度、時間、圧力によって加熱圧締
し、接着剤を硬化させる。このときの最大圧力は、圧電
体３２や導電性間隔規制粒子４０の破壊、ノズル形成部
材２２の変形などにより制約される。一方、最小圧力は
、導電性間隔規制粒子４０によりノズル形成部材２２と
圧電変換器２１との間での電気的接続可能範囲により制
約される。この為前記圧力は、５〜７　０　ｋｇ　／　
ｃｍ　２が好ましい。ベース材２５と圧電変換器２１と
の接合でも同様である。

本発明に用いる前記接着剤は、特に限定されるものでは
なく、エボキシ、シリコン、ポリエステル、アクリル、
ポリイミド系などの合成樹脂接着剤、または、セラミッ
ク系などの無機接着剤等が使用できる。

圧電変換器２１の梁部とノズル形成部材２２との間隙の
管理がインク滴の吐出特性に重要であり、且つ従来の接
合方法では製造困難であったが、本実施例による導電性
間隔規制粒子４０を含有する接着剤２４によってノズル
形成部材２２と圧電変換器２１との間、又はベース材２
５と圧電変換器２１との間を接合することにより、確実
に微小な間隙を高精度に制御でき、且つ製造工程の簡素
化ができるという特有の効果を有する。本実施例に於い
ては、粒径が０．０２關のガラス繊維にＮｉメッキを施
した導電性間隔規制粒子４０を１％含有した接着剤を用
い、２　０　ｋｇ　／　ｃｍ　２で加熱圧締した場合に
、接着剤層の厚さ０．０１９５ｍｍ，　　ばらつき±０
．０００５ｍｍとばらつきが少なく、電気抵抗も１〜２
Ω／　ｍｍ　２という実験結果が得られた。さらに同様
の条件でエボキシ樹脂を用いた場合には５〜６　ｋｇ　
／　＋＋＋ｍ２、ポリイミド樹脂を用いた場合には３〜
４　ｋｇ　／　ｍｍ　２の剪断強度が得られた。このよ
うに接着剤２４層を導電性間隔規制粒子４０の１個分の
厚さまで圧縮して導通を得るため、数μｍ程度のＡｇ粒
子やＣｕ粒子などを５０％以上混入する一般的な導電性
接着剤よりも高い接着強度が得られ、耐衝撃性が向上す
るという効果もある。

なお、本発明の製造方法は前述のような片持ちの梁状圧
電変換器のみならず両端を固定する両持ちの梁状圧電変
換器の場合でも有効であることは明かである。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば平行に配設した複数
の圧電変換器とノズル形成部材とを変形や破壊を生じず
に接着でき、該接着層の間隔を一定に確保できるので、
特性安定化のために高精密に管理する必要があるノズル
形成部材と圧電変換器との間隙が安定し、且つ導電性間
隔規制粒子の粒径を所望する任意の大きさにすることで
容易に接着層の間隔を設定できる。また、同接合部の電
霞的培鰺Ｌオ道雷性間逼短制飴子Ｃごより一括１，て行
えるため、インク滴の吐出特性が安定したインクジェッ
トヘッドの製造工程を簡素化できる。よって廉価なイン
クジェットヘッドを提供できるという優れた効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のインクジェットヘッドが搭載された記
録装置の斜視図である。第２図は本発明のインクジェッ
トヘッドの断面図である。第３図は本発明の一実施例を
示すインクジェットヘッド要部の断面斜視図である。 第４図は第３図Ａ−Ａ’における断面図である。 １　・ ２、　３　・ ４　・ ６、　　７　・ ８　・ ９　・ ２　０　・ 記録媒体 送りローラ プラテン ガイド軸 キャリッジ インクジェットヘッド フレーム ２５ ２７ ２　８ ３１ ３　２ ３　３ ３　４ 圧電変換器 ノズル形成部材 ノズル開口 導電性間隔規制粒子を 含有する接着剤 ベース材 フレキシブル基板 インク 金属層 圧電体 電極層 導電性間隔規制粒子を 含有する接着剤 ベース電極 導電性間隔規制粒子 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）記録媒体に対向するよう配設され複数のノズル開口
   を有するノズル形成部材と、圧電変換器とを有し、ノズ
   ル形成部材と圧電変換器との間にインクが充されるごと
   く構成されたインクジェットヘッドにおいて、導電性を
   有する粒子、又は表面に導電処理を施した粒子からなる
   導電性間隔規制粒子を含有した接着剤により、前記ノズ
   ル形成部材と圧電変換器とを接合したことを特徴とする
   インクジェットヘッド。 ２）記録媒体に対向するよう配設され複数のノズル開口
   を有するノズル形成部材と、圧電変換器とを有し、ノズ
   ル形成部材と圧電変換器との間にインクが充されるごと
   く構成されたインクジェットヘッドの製造方法であって
   、導電性を有する粒子、又は表面に導電処理を施した粒
   子からなる導電性間隔規制粒子を含有した接着剤により
   前記ノズル形成部材と圧電変換器とを接合することを特
   徴とするインクジェットヘッドの製造方法。