JPH11188873A - インクジェットプリンタヘッドおよびインクジェットプリンタヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 接着剤のはみ出しによるインク吐出孔の詰ま
りが生じず、インク吐出孔の位置ずれを生じることがな
いインクジェットプリンタヘッドおよびその製造方法を
提供すること。 【解決手段】 インク滴を吐出させるインクジェットプ
リンタヘッドにおいて、複数のインク室１２を有する本
体４と、上記本体４のインク室の開放している端部と混
合接着剤２１を用いて接着され、このインク室１２を閉
塞するとともに、インク室１２に対応してインク吐出孔
５が形成されたノズル部材６を具備しており、上記混合
接着剤２１は硬化条件の異なる複数種類の接着剤が混合
されてなることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット方
式のプリンタ装置に用いられるインクジェットプリンタ
ヘッドおよびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】パーソナルコンピュータに用いられる印
刷装置としてインクジェット方式のプリンタ装置があ
る。このプリンタ装置に装備されるインクジェットプリ
ンタヘッドは、印字指令によってインク滴を吐出させ、
これを紙面に吹き付けて印刷する。以下、従来のインク
ジェットプリンタヘッドの構造を、図５乃至図７に基づ
いて説明する。

【０００３】インクジェットプリンタヘッド１は、ヘッ
ド部材２及び天板７からなる本体４を有しており、この
本体４に多数のインク吐出孔５を形成したノズル板６
と、インク供給管８が取り付けられている。インクジェ
ットプリンタヘッド１の内部には、インクを蓄えるイン
ク室１２が形成されている。

【０００４】インクジェットプリンタヘッド１の製造に
際しては、上記ノズル板６と本体４とを熱硬化型のエポ
キシ系接着剤１３を用いて貼り合わせている。すなわ
ち、上記接着剤１３を本体４の端部に塗布し、インク吐
出孔５とインク室１２とを位置合わせしてノズル板６を
貼り合わせ、そして所定の圧力で加圧した後に、例えば
約１２０℃で１時間ほど加熱を行ってこの接着剤１３を
硬化させている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、熱硬
化型のエポキシ系接着剤のみであると、図７に示すよう
に、接着剤１３が加熱による粘度低下と加圧による変形
ではみ出すことがある。

【０００６】例えば、１５０ＤＰＩのヘッドの場合に
は、インク室１２のピッチは約１７０μｍとなり、この
インク室１２の幅は約８０μｍとなっている。ここで、
インク吐出孔５のノズル板６はテーパ加工を施されてお
り、吐出側の孔径が約３０μｍでテーパ角を３０度、ノ
ズル板６の厚みを５０μｍとした場合、接着側の孔径は
約６０μｍ弱となり、接着剤のはみ出しは側壁の片側で
１０μｍ程度までしか許容できないものとなっている。

【０００７】このような接着剤１３のはみ出しが生じる
と、インク吐出孔５のつまりやインク室１２の容積減少
へとつながってしまい、そのためインク滴の吐出を良好
に行えないという問題が発生している。

【０００８】さらに、上記ノズル板６の材料をニッケル
とし、ヘッド部材２が圧電部材からなる場合、本体４と
ノズル板６との熱膨張の相違から接着剤１３の加熱時に
インク室１２とインク吐出孔５との位置がずれてしまう
ことがある。これが上述のように接着剤１３のはみ出し
と相俟ってインク吐出の不良の原因となっている。

【０００９】また、上記ノズル板６に電鋳によりインク
吐出孔５を形成した場合には、この孔径のばらつきが大
きくなってしまうといった問題も生じている。

【００１０】本発明は上記の事情にもとづきなされたも
ので、その目的とするところは、接着剤のはみ出しによ
るインク吐出孔の詰まりが生じず、かつインク吐出孔の
位置ずれを生じることがないインクジェットプリンタヘ
ッドおよびその製造方法を提供しようとするものであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、インク滴を吐出させるイン
クジェットプリンタヘッドにおいて、複数のインク室を
有する本体と、上記本体のインク室の開放している端部
と混合接着剤を用いて接着され、このインク室を閉塞す
るとともに、インク室に対応してインク吐出孔が形成さ
れたノズル部材を具備しており、上記混合接着剤は硬化
条件の異なる複数種類の接着剤が混合されてなることを
特徴とするインクジェットプリンタヘッドである。

【００１２】請求項２記載の発明は、混合接着剤は、熱
硬化型接着剤と紫外線硬化型接着剤が混合されているこ
とを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタ
ヘッドである。

【００１３】請求項３記載の発明は、上記ノズル部材
は、上記本体とほぼ同等の熱膨張係数を有する材質であ
ることを特徴とする請求項１または請求項２記載のイン
クジェットプリンタヘッドである。

【００１４】請求項４記載の発明は、複数のインク室を
有する本体、およびこのインク室の端部を閉塞し、この
インク室に対応する位置にインク吐出孔が形成されたノ
ズル部材を有するインクジェットプリンタヘッドの製造
方法において、上記本体に対して硬化条件の異なる複数
種類の接着剤が混合された混合接着剤を塗布する塗布工
程と、所定の接着剤を硬化させることにより、この混合
接着剤をゲル化させるゲル化工程と、上記本体の混合接
着剤が塗布された部位に上記ノズル部材を位置合わせ
し、このノズル部材を上記本体に対して所定の圧力で加
圧するとともに、他の接着剤を硬化させる接着工程と、
を具備することを特徴とするインクジェットプリンタヘ
ッドの製造方法である。

【００１５】請求項５記載の発明は、混合接着剤は、熱
硬化型接着剤と紫外線硬化型接着剤であることを特徴と
する請求項４記載のインクジェットプリンタヘッドの製
造方法である。

【００１６】請求項１の発明によると、複数のインク室
を有する本体と、上記本体のインク室の開放している端
部と混合接着剤を用いて接着され、このインク室を閉塞
するとともに、インク室に対応してインク吐出孔が形成
されたノズル部材とを具備しており、上記混合接着剤は
硬化条件の異なる複数種類の接着剤が混合されてなるた
め、硬化条件の異なる他の接着剤を所定の手段によって
所定だけ硬化させてゲル化させることにより、上記混合
接着剤のはみ出しを抑えることが可能となる。

【００１７】このため、上記インク吐出孔の接着剤のは
み出しによるつまりやインク室の容積減少を防止するこ
とが可能となり、このインク吐出孔よりインク滴の吐出
を良好に行うことが可能となっている。

【００１８】請求項２、請求項５の発明によると、混合
接着剤は、熱硬化型接着剤と紫外線硬化型接着剤が混合
されているため、紫外線を混合接着剤に照射することに
よってゲル化することが可能となる。このため、適宜紫
外線の照射状態を調整することにより、この混合接着剤
のゲル化による硬化状態を容易に調整することができ
る。

【００１９】請求項３の発明によると、上記ノズル部材
は、上記本体とほぼ同等の熱膨張係数を有する材質であ
るため、上記本体を加熱して混合接着剤を硬化させる場
合でも、ノズル部材と本体は同程度の熱膨張による膨張
および収縮を行うこととなる。このため、ノズル部材と
本体との熱膨張係数の違いによってインク吐出孔とイン
ク室との位置ずれが発生することがなくなる。

【００２０】請求項４の発明によると、上記本体に対し
て硬化条件の異なる複数種類の接着剤が混合された混合
接着剤を塗布する塗布工程と、所定の接着剤を硬化させ
ることにより、この混合接着剤をゲル化させるゲル化工
程と、上記本体の混合接着剤が塗布された部位に上記ノ
ズル部材を位置合わせし、このノズル部材を上記本体に
対して所定の圧力で加圧するとともに、他の接着剤を硬
化させる接着工程と、を具備するため、このゲル化によ
って混合接着剤が適宜硬化され、よって上記混合接着剤
のインク吐出孔へのはみ出しを抑えることが可能とな
る。このため、インク滴の吐出状態の良好なインクジェ
ットプリンタヘッドを製造することが可能となる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて、図１ないし図３に基づいて説明する。

【００２２】インクジェット方式のプリンタ装置に用い
られるインクジェットプリンタヘッド２０は、本体４を
有している。この本体４には、長手方向に沿うように多
数のインク室１２が形成されている。このインク室１２
は、基板２に形成された溝、および天板７により構成さ
れている。

【００２３】本体４におけるインク室１２の側面開放部
には、ノズル板６が貼り付けられている。上記インク室
１２には、インク供給管８が連通するように設けられて
いる。このインク供給管８は、一端側が図示しないイン
ク供給源に接続されていて、他端側は天板７へ接続され
ている。

【００２４】上述したノズル板６は、ニッケル２９％、
コバルト１８％、残りを鉄とするニッケル合金（商品
名：コバール）を材質として形成されている。

【００２５】このニッケル合金は、熱膨張係数が３．８
〜４．０×１０^-6［／℃］となっていて、本体４の材質
が例えば、圧電部材の場合は同一の熱膨張係数になって
いる。

【００２６】上記ノズル板６には、インク吐出孔５がイ
ンク室１２が形成されている方向と同じ向きに一列に設
けられており、さらにそれぞれインク室１２が形成され
ている位置に対応した間隔で配列されている。インク吐
出孔５は、上記ノズル板６をプレス加工することによっ
て形成されるもので、その径は、吐出側端部に向かって
径が狭くなるようなテーパ状に形成されている。なお、
図２および図３においては、インク吐出孔５の吐出側端
部の寸法ａが３０μｍ、インク室１２側端部の寸法ｂが
５５μｍ、上記インク室１２の幅が８０μｍとなるよう
に形成されている。

【００２７】このノズル板６は、上記本体４と２成分系
の混合接着剤２１により貼り合わされる。この混合接着
剤２１は、アクリル系接着剤と熱硬化型のエポキシ系接
着剤とが混合されたものであり、アクリル系接着剤が２
０％ないし４０％の割合を有するように混合されてい
る。

【００２８】この混合接着剤２１を上記本体４のインク
室１２が開放して設けられた一端側に厚さが１ないし１
０μｍ程度となるように、例えば転写方式によって塗布
する。そして、塗布した混合接着剤２１に対して、例え
ば３６５ｎｍの波長を有する紫外線を所定の光量および
所定の時間だけ照射する。すると、上記混合接着剤２１
のうち、アクリル系接着剤のみが硬化することとなり、
エポキシ系接着剤はそのままとなるため、この混合接着
剤２１はゲル化し、高粘度となる。

【００２９】このゲル化した混合接着剤２１が塗布され
た本体４に対し、ノズル板６を所定の圧力を付加して接
着する。この場合、上記本体４に形成されているインク
室１２と、上記インク吐出孔５の光学的な位置合わせを
行いながら、上記本体４とノズル板６の貼り合わせを行
う。

【００３０】この貼り合わせを行った後に、上記ノズル
板６に対して本体４へ向かう所定の圧力（１００g 〜２
kg/ cm² ）を付加するとともに所定の温度（例えば１２
０度で１時間以上）へと加熱する。すると、この加熱に
よって混合接着剤２１のエポキシ系接着剤成分が加熱に
よって硬化する。すると、この場合でも上記本体４に塗
布された混合接着剤２１はゲル化しているため、加圧に
よる変形および加熱による粘度低下を最小限に抑えるこ
とが可能となり、上記本体４とノズル板６とは側壁から
はみ出さずに良好に接着されるようになっている。

【００３１】このような構成を有するインクジェットプ
リンタヘッド２０によると、インク室１２が開放して設
けられた本体４の一端面に混合接着剤２１を所定量だけ
塗布し、この混合接着剤２１に紫外線を適宜の光量およ
び時間だけ照射してこの混合接着剤２１をゲル化し、こ
の後に上記混合接着剤２１を、所定の圧力を印加した条
件で加熱し、硬化・接着する。

【００３２】これにより、上記ノズル板６に本体４へ向
かう圧力を適宜付加しても、上記混合接着剤２１がはみ
出して、上記インク吐出孔５を塞ぐことが抑えられる。

【００３３】よって、インク滴の吐出状態の良好なイン
クジェットプリンタヘッド２０を構成することが可能と
なっている。

【００３４】なお、このゲル化による混合接着剤２１の
粘度の調整は、紫外線の照射時間および光量で適宜調整
できる。

【００３５】さらに、上記ノズル板６は、ヘッド部材２
とほぼ同様な熱膨張係数を有する材質、すなわちニッケ
ルを２９％、コバルトを１８％、残りを鉄とするニッケ
ル合金を材質とするため、上記混合接着剤２１を硬化さ
せるために、インクジェットプリンタヘッド２０を加熱
し、この加熱に応じてヘッド部材３およびノズル板６が
膨張した場合であっても、インク室１２とインク吐出孔
５との位置関係がずれてしまうことがなくなる。

【００３６】このため、インク吐出孔５の位置ずれを生
じない良好なインクジェットプリンタヘッド２０を形成
することが可能となっている。

【００３７】以上、本発明の一実施の形態について説明
したが、本発明はこれ以外にも種々変形可能となってい
る。以下それについて述べる。

【００３８】上記実施の形態においては、インク吐出孔
５をプレス加工によって形成しているが、最初に上記本
体４とノズル板６とを接着し、この接着の後にレーザ光
の照射によってインク吐出孔５を形成するようにしても
構わない。

【００３９】この場合には、インク室１２とインク吐出
孔５の位置ずれがより生じることがなく、かつ混合接着
剤２１によってインク吐出孔５が塞がれて、インク吐出
の不良が生じるのをより一層防止することが可能となっ
ている。

【００４０】また、上記ノズル板６は、熱膨張係数がヘ
ッド部材３と同等であれば、材質は上述のものに限られ
ない。

【００４１】さらに上記実施の形態では、紫外線硬化型
のアクリル系接着剤と熱硬化型のエポキシ系接着剤とが
混合されたものを混合接着剤２１として用いているが、
混合接着剤２１の構成はこれに限られず、例えば嫌気性
接着剤を熱硬化型のエポキシ系接着剤と混合する構成と
しても構わない。また、熱硬化型のシリコーン系の接着
剤でも構わない。

【００４２】また、上述のインクジェットプリンタヘッ
ドはインクジェットプリンタ装置に適宜に使用すること
が可能となっている。

【００４３】その他、本発明の要旨を変更しない範囲に
おいて、種々変形可能となっている。

【００４４】ここで、前記インク室１２の一実施の形態
についての説明をする。

【００４５】図４において、ヘッド部材２に所定の薄膜
パターン形成プロセスにより図４（ｂ）に示すように発
熱素子パターン回路３０が形成されている。発熱体層３
２及び電極体層３３を形成後、所定のエッチングプロセ
スで発熱体素子３１およびリード配線パターンを形成す
る。その後、保護層３４を形成して、所定の発熱体パタ
ーン回路２０が形成される。

【００４６】次に、仕切部材１３が所定の位置に配設さ
れ、その後、封止部材３６および天板７が本発明による
接着方法を用いることにより、より精度良く接着されイ
ンク室１２が形成される。ここで天板７に形成された切
り込み部により、共通液室が形成され、個々のインク室
１２はお互いに連通される。

【００４７】発熱素子に所定の駆動パルスが印加される
と、急激な加熱により、インクが膨張し、ノズル５より
インクが吐出される。

【００４８】他の実施態様としては、ヘッド部材２が圧
電素子からなり、各インク室を隔離する仕切部材が一体
的に形成され、仕切部材がアクチュエータとして、機能
する公知のインクジェットヘッドにも適用できることは
勿論である。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
硬化条件の異なる他の接着剤を所定の手段によって所定
だけ硬化させてゲル化させることにより、上記混合接着
剤のはみ出しを抑えることが可能となる。

【００５０】このため、上記インク吐出孔の接着剤のは
み出しによるつまりやインク室の容積減少を防止するこ
とが可能となり、このインク吐出孔よりインク滴の吐出
を良好に行うことが可能となる。

【００５１】また、上記本体を加熱して混合接着剤を硬
化させる場合でも、ノズル部材と本体は同程度の熱膨張
による膨張および収縮を行うため、ノズル部材と圧電部
材との熱膨張係数の違いによってインク吐出孔とインク
溝との位置ずれが発生することがなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係わるインクジェット
プリンタヘッドの構成を示す分解斜視図。

【図２】同実施の形態に係わるインクジェットプリンタ
ヘッドのノズル板の構成を示す断面図。

【図３】同実施の形態に係わる基板へノズル板を貼り付
ける工程を示す図。

【図４】本発明の変形例に係わるインク室を示す図であ
り、（ａ）は平面図、（ｂ）は側断面図を示す。

【図５】従来のインクジェットプリンタヘッドの構成を
示す斜視図。

【図６】従来および本発明のインクジェットプリンタヘ
ッドの断面図であり、図５のＡ面での断面を示す図。

【図７】従来のインクジェットプリンタヘッドの断面図
であり、図５のＢ面での断面を示す図。

【符号の説明】

２…底板 ３…圧電部材 ４…本体 ５…インク吐出孔 ６…ノズル板 ７…天板 １１…電極 １２…インク室 ２０…インクジェットプリンタヘッド ２１…混合接着剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菊地 隆 静岡県三島市南町６番78号 株式会社テッ ク技術研究所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インク滴を吐出させるインクジェットプ
   リンタヘッドにおいて、 複数のインク室を有する本体と、 上記本体のインク室の開放している端部と混合接着剤を
   用いて接着され、このインク室を閉塞するとともに、イ
   ンク室に対応してインク吐出孔が形成されたノズル部材
   を具備しており、上記混合接着剤は硬化条件の異なる複
   数種類の接着剤が混合されてなることを特徴とするイン
   クジェットプリンタヘッド。
2. 【請求項２】 混合接着剤は、熱硬化型接着剤と紫外線
   硬化型接着剤が混合されていることを特徴とする請求項
   １記載のインクジェットプリンタヘッド。
3. 【請求項３】 上記ノズル部材は、上記本体とほぼ同等
   の熱膨張係数を有する材質であることを特徴とする請求
   項１または請求項２記載のインクジェットプリンタヘッ
   ド。
4. 【請求項４】 複数のインク室を有する本体、およびこ
   のインク室の端部を閉塞し、このインク室に対応する位
   置にインク吐出孔が形成されたノズル部材を有するイン
   クジェットプリンタヘッドの製造方法において、 上記本体に対して硬化条件の異なる複数種類の接着剤が
   混合された混合接着剤を塗布する塗布工程と、 所定の接着剤を硬化させることにより、この混合接着剤
   をゲル化させるゲル化工程と、 上記本体の混合接着剤が塗布された部位に上記ノズル部
   材を位置合わせし、このノズル部材を上記本体に対して
   所定の圧力で加圧するとともに、他の接着剤を硬化させ
   る接着工程と、 を具備することを特徴とするインクジェットプリンタヘ
   ッドの製造方法。
5. 【請求項５】 混合接着剤は、熱硬化型接着剤と紫外線
   硬化型接着剤であることを特徴とする請求項４記載のイ
   ンクジェットプリンタヘッドの製造方法。