JPH0366154B2

JPH0366154B2 -

Info

Publication number: JPH0366154B2
Application number: JP54026533A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Takatori; Koji Sato; Toshitami Hara; Yoshiaki Shirato
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1979-03-07
Filing date: 1979-03-07
Publication date: 1991-10-16
Also published as: JPS55118875A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はノンインパクト記録をなすのに使用さ
れるマルチノズル記録ヘツドの作成方法に関す
る。ノンインパクト記録法の実施にあたつて使用
される記録ヘツドは液滴を吐出させる方法によつ
て種々の構造を有している。例えば記録ヘツドの
液室内の記録媒体液と吐出オリフイスの前方の電
極との間に電界を印加して、静電力により液滴を
発生させ、かつ該液滴を偏向電極によつて偏向さ
せるもの、液室の容積をピエゾ振動子の機械的振
動によつて変化させ液滴を発生させるもの等が知
られている。

しかしこれら従来の記録ヘツドには、構造上、
加工上、高速記録化上、マルチオリフイス化上、
更にはシステム全体としての構成上等の点でなお
解決しなければならない問題が存在しており、本
出願人は特開昭54−59936号において従来法とは
全く原理を異にする新規な記録法；即ち吐出オリ
フイスから記録媒体液を吐出させ、液滴として飛
翔させる直接的エネルギーとして熱エネルギーを
利用する記録法を提案している。上記の記録法に
使用される記録ヘツドは、構造がシンプルなこ
と、微細加工が可能であること、記録ヘツド自体
を従来のものに比べ格段に小型化できること、高
速記録に不可欠なマルチオリフイス化が極めて容
易に行ない得ること、更にはマルチオリフイス化
において吐出オリフイスのアレー（array）構造
が所望に従つて構成し得ること等多くの特徴を有
している。

又、上記の記録ヘツドの代表的な作成方法とし
て特開昭55−59974号において、記録媒体液の流
路を与える溝が形成された溝つきプレートと、記
録媒体液に熱エネルギーを付与するための手段例
えば電気熱変換体が設けられている基板とを一体
化する方法も提案している。

しかしこのような記録ヘツドでは、液体の流路
或いは素子が極めて微細な構造をしているため
に、接着剤の粘度、表面張力等の影響もあつてそ
の適当量を塗布することが非常に難しくプレート
および基板を正確に接着一体化することが困難で
あつた。即ち、プレート又は基板に塗布する接着
剤の量が不適当で多すぎる場合には余分の接着剤
が液体流路や素子等に付着し、記録ヘツドの吐出
効率や吐出応答性を低下させ、連続記録によりイ
ンクに溶解し、液物性を変化させるなどの支障を
きたし、また吐出オリフイスの目詰まりをおこし
易い欠点がある。他方接着剤が少ない場合には構
成ブロツクの充分な接着一体化が得られず、プレ
ートと基板の耐久性低下を招く。さらに接着剤の
量が接着面に不均一に塗布されると、溝つきプレ
ートの溝に沿う方向、或いはその直角方向におい
て形成される流路が不均一になつて吐出安定性低
下をきたすのである。このように接着の欠陥があ
ると、高密度マルチオリフイス化が行ないうる液
体噴射装置が本来有している多くの利点が発揮さ
れないことになる。

本発明は、上記の諸点に鑑みてなされたもので
あり、微細な流路及び素子が設けられている記録
ヘツドの構成基板を容易、かつ正確に一体化する
ことができる液体吐出記録ヘツドの作成方法を提
供するもので、その方法は、液体を吐出するため
に利用される熱エネルギーを発生する熱エネルギ
ー発生体が複数配された熱伝導性基板と、液体を
吐出する吐出口に連通する液体の路を形成するた
めの溝が複数設けられた溝付基板と、を前記複数
の熱エネルギー発生体と前記複数の溝とが夫々対
応する様に前記複数の溝を内側にして接合するこ
とにより、前記路が複数形成された液体吐出記録
ヘツドの作成方法であつて、前記二枚の基板の少
なくとも一方の基板の前記接合がなされる箇所に
熱融着性樹脂材料を設ける工程と、前記接合がな
される位置に前記二枚の基板を位置合わせする工
程と、前記熱伝導性基板を加熱して前記接合を行
う工程と、を有することを特徴とするものであ
る。

本発明によれば、溝つきプレート及び発熱体基
板の迅速な一体化を行なえるだけでなく、吐出効
率、吐出応答性、吐出安定性等記録特性の良好な
記録ヘツドを提供することができる。

このような目的を達成する本発明とは、要する
に複数の構成ブロツクを一体化して記録ヘツドを
構成する場合に、構成ブロツクを一体化するため
のそれらの接合面の少なくとも一方の面に熱融着
性樹脂材料の層が設けられていると、簡単な操作
により記録ヘツドが作成でき、大量生産に適して
いる。

次に本発明を図面に基づいて説明するに、第１
図は本発明に係る記録ヘツドの一例を示す図であ
つて、同図中図示されない複数の発熱体からなる
液体を吐出させるエネルギー発生手段を含む基板
１上には溝つきプレート２が接着されていて基板
１と溝つきプレート２とで記録媒体吐出のための
複数ノズルが形成されている。記録媒体液は供給
パイプ３から注入され、各ノズルに記録媒体液を
分配するための供給プレート４の溝から各ノズル
に充たされる。今記録媒体液を叶出させるための
エネルギー発生手段として発熱抵抗体を例にとる
と、共通電極リード５と選択電極リード６のいず
れかとの間に外部からパルス的に通電されると図
示されない基板上の素子はパルス的に発熱する。
この時記録媒体液は熱エネルギーを受けその容積
変化に基づく圧力がかかりオリフイス板７のオリ
フイスから小滴となつて吐出する。従つて、選択
電極を選択して通電することにより、対応する発
熱抵抗体が各々のノズル内の記録媒体液に作用し
て所望のオリフイスから小滴を吐出する。

第２図はヘツドの構成ブロツクを示す。アルミ
ナ等の熱伝導性の良好な基板上には保温特性と平
滑性を目的とした図示されないベース層として
SiO₂をスパツタリングし、抵抗体としてZrB₂、
電極としてAlを積層した後、選択ホトエツチン
グで発熱抵抗体９が複数箇所定のピツチで形成さ
れ、続いてSiO₂をスパツタリングして絶縁保護
膜が形成されている。また供給プレート４には図
の破線で示したごとき溝が形成されており、両端
には供給パイプ３及びエア除去パイプ１０がそれ
ぞれ設けられている。

ガラス、プラスチツク等から成るノズルの溝つ
きプレート２には１つを代表して破線で図示した
ノズル溝が複数設けられている。溝つきプレート
２が発熱体基板１と接着合体されることによりノ
ズル溝は記録媒体液吐出のためのマルチノズルと
なる。従つて発熱低抗体９の各々がノズル溝の
各々で覆われるように溝つきプレート２は基板１
と合体される。このようにして形成されたノズル
先端部は必要に応じて研摩され、オリフイス板７
が取付けられる。このオリフイス板７は所望の
径、形状等のオリフイスを得るためであつて、溝
つきプレート２と発熱体基板１とで形成されるノ
ズル先端部が満足するものであれば必ずしもオリ
フイス板７を必要としない。

溝つきプレート２及び発熱体基板１の一体化の
様子を第３図に示す。但し第３図は、これらの構
成ブロツクを接合・一体化した状態を、オリフイ
ス方向から眺めた拡大正面図として示されてい
る。同図に示すように溝つきプレート２には、巾
ａのノズルを形成する溝１１が一定間隔ｐで設け
られている。ｐ、ａ及びランド部の巾ｂは、オリ
フイス密度・溝１１の断面形状或いは溝１１及び
発熱抵抗体等をどの程度に微細加工し得るかによ
つて決定されるものであり、一般にｐは20μ〜
500μ、ａは5μ〜、好ましくは10μ〜300μ程度とさ
れる。

このように溝つきプレート２或いは基板１は極
めて微細な構造を有しており、これらを一体化す
る際には、これらの接合面に使用される接着剤の
量の設定がかなり難しい。例えば、接着剤の粘
度、表面張力等により過剰の接着剤が付着しやす
く、又溝つきプレート２の溝１１に沿う長さが長
い場合には、接着剤がゆきわたりにくいこと、不
均一になること等の現象が起こる。殊に過剰量の
接着剤が溝或いは発熱低抗体に付着する場合には
記録特性を著しく低下させる。

本発明では、このような欠点を解決するため
に、多数の溝が形成されているマルチノズルの溝
つきプレートと、記録媒体液をオリフイスから吐
出させるための吐出エネルギーを発生する手段と
しての発熱抵抗体が設げられている基板とを一体
化する際に、上記２つの板の接合面の少なくとも
一方に対して、第３図に示されるように熱融着性
樹脂材料の層１２を塗布・浸漬等公知の方法で形
成し、基板１の加熱を行ない、上記２つの板を迅
速に一体化するものである。

この時使用される熱融着性樹脂材料としては、
例えばエチレン−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニ
ル−酢酸ビニル共重合体、ポリビニルブチラー
ル、ポリエチレン、ポリアミド等の樹脂が好適に
用いられる。

これらの物質は、溝つきプレートのランド部又
は前記プレートのランド部に接する基板の一部の
少なくとも一方に均一な厚みで塗布・浸漬等の方
法で処理される。この厚みは、樹脂が微細なノズ
ル溝内に付着或いは流出しない範囲内でできる限
り充分な接着力を与えるような値とされ、必ずし
も絶対的ではないが、典型的な値として巾200μ、
深さ150μ程度のノズル溝に対しては0.1μ〜50μ、
好適には1μ〜15μの範囲とされる。又、本発明に
おける熱融着性の樹脂は、溶剤による溶液として
処理されると膜厚の制御が行いやすいから、上記
の厚みを容易かつ任意に設定できる。

なお、上記の例では、基本的な例として、多数
のノズル用溝が形成されている溝つきプレートと
吐出エネルギー発生手段が設けられている基板と
を一体化する例を述べたが、ノズル用溝が吐出エ
ネルギー発生手段が設けられている基板側に設け
られていても良いし、又両方の板に設けられてい
ても良い。

本発明では発熱低抗体が設けられている基板１
が熱伝導性の材料で構成されていると、工程上或
いは作成される記録ヘツドの精度上において特に
好ましい結果を与える。即ち、ヘツドの構成ブロ
ツクである基板及び溝つきプレートの接合・一体
化に際して、基板温度を熱融着性樹脂材料の融点
まで均一に上げ、基板とプレートとを接触させた
後、直ちに基板側を冷却することができる。この
ように記録ヘツドの構成ブロツクの接合・一体化
が極めて短時間内に行なわれるのみならず、余分
な接着剤が溝内部に付着しにくく、液滴の吐出効
率・吐出安定性等に悪影響を及ぼさない記録ヘツ
ドを与え得る。吐出エネルギー発生手段として発
熱抵抗体を用いた微細構造を有する記録ヘツドを
作成するに当つては特に有効に利用される方法で
ある。

本発明によれば熱融着樹脂材料の使用量及び加
熱・冷却時間等に注意することによつて、記録時
に使用される記録媒体液の溶剤成分により耐久性
を著しく低下させることのない記録ヘツドを作成
することができる。しかしより好適には、使用さ
れる記録媒体液の溶剤成分に応じて溶解・膨潤等
を起こさない樹脂材料を選択使用することが望ま
しい。

本発明の別な実施態様として、特に溝つきプレ
ートを熱融着性樹脂材料で構成しても良い。この
場合基板を加熱して溝つきプレートと基板とを接
触させた後、直ちに基板を冷却すれば、簡単な工
程で、吐出効率・吐出安定性の良好な記録ヘツド
が得られる。

実施例１第２図に示すような発熱抵抗体９を有する基板
１を作成した。その基本的な構成は、アルミナ基
板、SiO₂蓄熱層、ZrB₂発熱抵抗体層、Al電極お
よびSiO₂保護層等の積層タイプである。又第２
図の２で示されるようなマルチノズルの溝つきプ
レートを、厚み１mmのガラスにダイアモンドカツ
ターにより微細溝を切削して作成した。

次に第３図に示すように上記の基板及び溝つき
プレートを接合・一体化するために、まずポリビ
ニルブチラール（積水化学製；商品名、エスレツ
クBM）の10％メタノール溶液中に前記溝つきプ
レート２を浸漬し、接着層１２を形成する。次い
で接着層１２が充分乾燥した後、発熱体基板１と
溝つきプレート２とを位置合わせし、発熱体基板
を100〜150℃に加熱し熱融着を行なつた。溝つき
プレート２の溝１１内には付着・流入物等がほと
んど見られず、又極めて短時間に一体化を行なう
ことができた。又水が溶剤の主成分である記録媒
体液を用いて記録を行なつたが吐出効率・吐出安
定性等いずれも実用上申し分なかつた。

以上詳述した様に、本発明は、液体を吐出する
ために利用されるエネルギーとして熱エネルギー
を発生する熱エネルギー発生体が複数設けられた
液体吐出記録ヘツドの作成方法に関するものであ
る。

熱エネルギー発生体は、比較的小さなものであ
つても、液体を吐出するために利用されるエネル
ギーを充分に発生することができる。それ故、熱
エネルギー発生体を複数配する場合であつても、
熱エネルギー発生体に対応して設けられる液体の
路を高密度に配することができる。それ故、液体
吐出記録ヘツドの小型化を容易に達成することが
できる。これに対して、液体を吐出するために利
用されるエネルギーを例えばピエゾ素子が発生す
るためには、ピエゾ素子自体がある程度の大きさ
をもつて変形しなければならないので、熱エネル
ギー発生体に比べると液体吐出記録ヘツドの小型
化を達成することが困難である。

ところで、液体吐出記録ヘツドを作成する際に
液体の路の内部に接着剤が付着すると、特に熱エ
ネルギー利用の液体吐出記録ヘツドの場合高密度
微細構造を有するが故に、記録特性が低下してし
まうという課題が一層生じやすくなる。これは、
高密度微細構造を有するインクの路の寸法や形状
が接着剤の付着により変化したり、路に設けられ
た熱エネルギー発生体に接着剤が付着すると液体
に作用するエネルギーが変化したり乱れたりする
こと等に起因するものと思われる。本発明は、こ
の様な熱エネルギー発生体を複数有する液体吐出
記録ヘツドを作用する上で特有と言うことができ
る課題を、簡易に解決できるものである。

この様な本発明では、接着剤として熱融着性樹
脂材料を用い、複数の熱エネルギー発生体を配す
るための基板として熱伝導性基板を用いる。熱伝
導性基板を用いることにより、熱融着性樹脂材料
を利用した接着を行う際の加熱工程を基板全体に
対して均一に且つ短時間で行うことができる。し
かもその後基板は、熱伝導性であるので全体的に
均一に且つ短時間で冷える。故に本発明によれ
ば、液体吐出記録ヘツドを短時間で作成すること
ができ、これにより液体の路を形成するための溝
の方に接着剤が流れてしまうことを確実に起りに
くくすることができる。従つて本発明によれば、
熱エネルギー発生体を複数有する液体吐出記録ヘ
ツドを作成する上で特有と言うことができる前述
した課題を、簡易に解決することができる。

本発明において更に特徴的には、基板として熱
伝導性基板を用いたので、作成された液体吐出記
録ヘツドを用いて記録を行う際にも基板全体の温
度が均一化しやすいという点である。本発明では
熱エネルギーを利用して液体を吐出するので、基
板全体の温度が均一であることは、良好な液体の
吐出状態を維持する上で極めて重要なことである
からである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る記録ヘツドの全体斜視
図、第２図は第１図に示すヘツドの構成ブロツク
を示す模式図、第３図は構成ブロツクの接合状況
を説明するための説明図である。１…発熱体基板、２……溝つきプレート、３…
…供給パイプ、４……供給プレート、５……共通
電極リード、６……選択電極リード、７……オリ
フイス板、８……ヒートシンク、９……発熱抵抗
体、１０……エア除去パイプ、１１……ノズル用
溝、１２……熱融着性樹脂材料層。

Claims

【特許請求の範囲】１液体を吐出するために利用される熱エネルギ
ーを発生する熱エネルギー発生体が複数配された
熱伝導性基板と、液体を吐出する吐出口に連通す
る液体の路を形成するための溝が複数設けられた
溝付基板と、を前記複数の熱エネルギー発生体と
前記複数の溝とが夫々対応する様に前記複数の溝
を内側にして接合することにより、前記路が複数
形成された液体吐出記録ヘツドの作成方法であつ
て、前記二枚の基板の少なくとも一方の基板の前記
接合がなされる箇所に熱融着性樹脂材料を設ける
工程と、前記接合がなされる位置に前記二枚の基板を位
置合わせする工程と、前記熱伝導性基板を加熱して前記接合を行う工
程と、を有することを特徴とする液体吐出記録ヘツドの
作成方法。