JPS5835471B2 - インク・ジェット記録装置用記録ヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はインク・ジェット・プリンタに係り、更に具体
的に言えば、新規な改良されたガラス組成物から成るガ
ラス′・インク・ジェット・ノズルを有するインク・ジ
ェット・プリンタ用マルチ・ノズル配列体に係る。

本出願人による特願昭第５１−１４４０８２号の明細書
は本発明が適用され得るインク・ジェット・プリンタ用
マルチ・ノズル配列体を開示している。

又、上記明細書は従来技術について広範囲に記載してお
り、そこで述べられている如く、極めて小さな開孔を有
する（ ｃａｐｉｌｌａｒｙ）ガラス管の製造について
は当技術分野において既に知られている。

例えば、米国特許第３２９４５０４号の明細書において
は、直径０．２５ｍｍ及び長さ３０ｃＩＩＬの１万本も
の多数のガラス管が直径約２．５４ｃｒｒＬの束に組立
てられ、それらが一体的組立体に溶融されてウェハにス
ライスされる、ガラス・ファイバの製造方法が開示され
ている。

米国特許第３２１６８０７号の明細書においては、整合
手段として働く溝を有するブロック中に光フアイバ素子
が配置される、光フアイバ装置の製造方法が開示されて
いる。

又、インク・ジェット記録装置用ノズルの製造方法につ
いても既に知られている。

例えば、米国特許第３６６２３９９号の明細書において
は、極めて小さな開孔を有するガラス管上にシリコーン
被膜が付着されそしてスライスされて所望の長さのノズ
ルが形成される、ノズルの製造方法が開示されている。

本出願人による特願昭５０−１５０６８０号の明細書に
おいては、はんだガラスを用いてウェハのブロックの溝
の中に管が配置されそして該ブロックの外部位置付は表
面に垂直な平面に沿って該ブロックが切断されて上記ウ
ェハの基板に関して正確に方向付けられた管が達成され
る、ノズルの製造方法が開示されている。

更に、慎重に制御された引抜き方法によりガラス管を形
成することにより高圧インク用ノズルが形成されるイン
ク・ジェット・ノズルのバッチ製造方法及び装置が本出
願人により既に提案されている。

又、スロットを有するプレートを精密に形成する方法及
びプレート組立体を使用可能なノズル・ウェハに変える
ことも既に知られている。

例えば、米国特許第３６７４００４号の明細書は精密切
断装置について記載しており、ＩＢＭ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒｅ Ｂｕ
ｌｌｅｔｉｎ第１７巻、第７号、１９７４年１２月、第
２１７１頁は精密な粗研摩及び鏡面研摩装置を開示して
いる。

インク・ジェット記録装置においては、加圧された液体
インクが極めて小さな開孔を有するノズルに供給され、
該開孔を経て極めて細い連続的なインク・ジェットが放
出される。

既に述べた如く、ガラスから成るインク・ジェット・ノ
ズルがその様な記録装置において用いられ得ることは既
に知られている。

インク・ジェット記録装置において用いられるインクは
通常アルカリ性又は酸性であるため、ノズルを形成して
いるガラスは耐腐食性を有していなければならない。

又、その様な記録装置の適切な動作はノズルがその周囲
の表面に封止されている状態にかなり依存することが解
って来た。

薄いウェハ状のノズルが流体の圧力を受けたときに漏洩
又は破損が生じることを防ぐために、ノズルの近傍の領
域は空隙及び気泡を有しない様に形成されていなければ
ならない。

更に、特に製造中に部材が薄いウェハ状に切断されそし
てインク・ジェット記録装置において用いられるために
粗研摩及び鏡面研摩されるときにそれらの部材に過度の
応力及び／若しくは亀裂が生じることを防ぐために、そ
れらの部材の熱膨張特性が慎重に考慮されていなければ
ならない。

この点において、マルチ・ノズル配列体の製造には多大
の配慮が必要とされる。

更に、封止処理は、ノズルの寸法又は形状或いは既に封
止されている表面に影響を与えない様に行なわれねばな
らない。

前述の従来技術において記載されている方法はいずれも
、この様な品質を有する封止されたノズル配列体を達し
得ない。

前述の特願昭５１−１４４０８２号の明細書に開示され
ている技術に従って封止されたマルチ・ガラス・ノズル
を用いることにより、インク・ジェット記録装置におい
て用いられるノズル／スポット方式の特に効果的な構造
体が達成される。

均一な寸法及び領域を有する封止された複数個の平行な
ガラス・ノズルを設けることによって均一な速度、均一
な分離、及び均−且つ安定な方向性が達成される。

セラミック又は他の材料のブロック中にドリルを用いて
開孔を形成する方法では、これらのすべての必要条件を
充たす様な同一の開孔を設けることは出来ない。

更に、ガラスはシリコンの場合よりも均一な寸法及び領
域を有するより良好なノズルを形成することが解った。

ガラス・ノズルは流体の流れの逸脱を減少させ、即ち他
の種類のノズルの場合には３乃至８ミリラジアンである
のに対してこの場合には約０．５乃至１０ミリラジアン
である。

この様なガラス管を相互に横に並べて配置することによ
り、開孔の整合が更に均一に達成され、即ち他の種類の
ノズルの場合には約５αにおいて０．０８ｍｍであるの
に対してこの場合は約５ｃＩｒＬに対して０．００２５
ｍｍである。

前述の特願昭５１−１４４０８２号の明細書に開示され
ているインク・ジェット・プリンタ用マルチ・ノズル配
列体の１実施例においては、所望の平滑さ及び寸法を有
する、好ましくは矩形の２つのプレートを形成するため
にセラミック又はガラスのブロックが機械加工される。

第１プレートの一方の表面の長手方向に沿って単一の溝
が形成されそして同一表面の幅方向に沿って上記溝と交
差する上記溝よりも深い複数個のスロットが形成される
。

第１プレートにおける上記スロットに対応する複数個の
スロットが第２プレートの一方の表面の幅方向に沿って
形成される。

上記溝は複数個のガラス管を担持し、それらのガラス管
は上記の２つのプレートが接合される前に又は接合され
た後に位置付けられ得る。

各スロットは封止ガラス棒の如き封止材を担持し、該封
止材は２つのプレートが接合された後に挿入される。

次に、ガラス管及び封止ガラス棒を有する接合されたプ
レートが支持体上に垂直にスプリングで固定される。

それから、封止ガラス棒のみが溶融しそして毛管作用及
び重力作用により溝中に流れて特に各列のスロット相互
間の領域においてガラス管相互間が完全に封止される様
に、上記プレートの組立体全体が充分な温度に曝される
。

封止処理が完了した後、相互に接着されたプレートが徐
徐に冷却され、そしてスライスされて各列のスロット相
互間の領域から成る薄いノズル・ウェハが形成される。

この様なスロットは、封止ガラスをウェハの断面に均一
に充填せしめ、封止ガラスが長手方向に流れる距離及び
切断されるウェハ断面の領域を減少させ、そして気泡及
び空隙の形成を防ぐ排気口として並びに切断装置及びノ
ズル・ウェハに出来るだけ近接して冷却材を導入させる
手段として働く。

切断されたノズル・ウェハの一方の表面が粗研摩及び鏡
面研摩された後、エポキシによる接着、ガラスによる封
止又ははんだ付けの如き技術を用いてノズル・ウェハが
支持プレート上に装着され得る。

この様にして装着された後に、ノズル・ウェハの前面が
粗研摩及び鏡面研摩される。

それから、ノズル・ウェハが高圧流体源に連結され得る
。

この場合、一対以上のプレートが組立てられて、垂直に
又は成る適当な角度に配置され、そして多重列のマルチ
・ノズル配列体が完全に封止される様に加熱されてもよ
い。

このプレート組立体全体は封止され、切断され、粗研摩
され、鏡面研摩され、そして装着されて、多重列のマル
チ・ノズル配列体を有するユニットを形成する。

磁気的インク・ジェット・プリンタ（中性インクを用い
る技術）用に設計されたマルチ・ノズル配列体が、上記
特願昭５１−１４４０８２号明細書において開示されて
いる技術により、ノズル素子にＯｗｅｎｓ ｌｌｌｉ
ｎｏｉｓ社製のＲ−６（商品名）ガラスを用いて、良好
に達成され、構造的にはこのＲ−６ガラスを用いたパッ
ケージは極めて良好であった。

しかしながら、現在においては、磁気的ノズルは余り必
要とされていない。

より多く用いられている静電インク・ジェット・プリン
タ用に適するマルチ・ノズル配列体は耐腐食性のノズル
・ガラスを用いていなければならず。

上記のＲ−６ガラスはｐＨ９，７乃至１０．２のアルカ
リ性の強い静電インク及びｐＨ６，２乃至６．９の酸性
のインクによってすぐに腐食されてしまう。

（’ｏｒｎｉｎｇ社製のＣ−７２８０（商品名）ガラス
等の如きガラスは極めて耐アルカリ性であるが、Ｃ−７
２８０ガラスの周囲に空隙のない封止を生ぜしめ得る封
止ガラスが知られていないので、それらの熱的特性は構
造的に一体的なパッケージを形成する場合に問題を生じ
る。

Ｃ−７２８０ガラスの問題は、熱膨張率が低く（α２ｏ
〜３ｏｏ’Ｃ＝６２乃至６４ Ｘ １ ｏ−’７’ｃ
）且つ徐冷温度が比較的低い（ＴＡ＝６２７℃）ことに
ある。

ノズル素子をプレートに封止させるための封止ガラスは
、封止ガラスの凝固温度においてノズル・ガラスに極め
て近い膨張を生じなければならず、又ノズル・ガラスの
徐冷温度（ＴＡ）に近い又はそれ以下の温度において流
動しなければならない。

封止中にノズル・ガラスのＴＡが著しく高い場合には、
ノズルは変形して使用され得なくなる。

Ｃ７２８０ガラスにより限定される温度範囲において適
当な流動を生じることが出来且つ膨張においても上記ガ
ラスと適合し得る封止ガラスは未だ見出されていない。

又、Ｃｏｒｎｉｎｇ社製のＣ−７７４０ （Ｐｙｒｅｘ−商品名）、９６％シリカ、及び溶融シリ
カの如き耐酸性のガラスも用いられ得るが、それらのた
めの封止ガラスが存在していない。

ノズル素子に用いられるに適した封止ガラスは多数存在
しているが、それらのガラスは酸性及びアルカリ性のイ
ンクによって著しく腐食されてしまう。

従って、アルカリ性及び酸性のインクによる腐食に充分
に耐える従来のガラス材料を用いても、真に信頼性のあ
るインク・ジェット・ノズル配列体を製造することが出
来ない。

本発明の目的は、上述の厳密な条件を充たし得る改良さ
れたガラス・インク・ジェット・ノズルを含むインク・
ジェット・プリンタ用マルチ・ノズル配列体を提供する
ことである。

本発明の他の目的は、腐食性のインクに対してより大き
い耐性を有し且つ製造に適した熱的特性即ち高い熱膨張
率及び高い徐冷温度を有する新規な改良されたガラス組
成物から成る極めて小さな開孔を有するインク・ジェッ
ト・ノズルを含むインク・ジェット・プリンタ用マルチ
・ノズル配列体を提供することである。

本発明の更に他の目的は、ガラス体中に埋設された新規
な改良されたガラス組成物から成るインク・ジェット・
ノズルを含むインク・ジェット・プリンタ用マルチ・ノ
ズル配列体を提供することである。

本発明に従って、極めて小さな開孔を有するインク・ジ
ェット・ノズル素子を約４０乃至約６０重量％のＳｉＯ
２と、約８乃至約２２．５重量％のＺｒＯ２と約６乃至
約１７重量％のＮａ２Ｏと、約０乃至約３重量％のに２
０と、約０乃至約５重量％のＭｇＯとを少なくとも含む
ガラス組成物から製造することによって、該ノズル素子
における基本的な熱膨張率及び徐冷温度が上昇され得る
。

これらのガラス・ノズルのアルカリ性インクによる腐食
に対す゛る耐性は、ＺｒＯ２，ＢａＯ，Ｃａｂ。

ＭｇＯ１及びＡｌ２Ｏ３を用いて、約４２乃至約５２重
量％のＳｉＯ２と、約８乃至約１７重量％のＺ ｒ ０
２と、約６乃至約１４重量％のＮａ２Ｏと、約Ｏ乃至２
．３重量％のに２０と、約Ｏ乃至約６重量％のＭｇＯと
、約Ｏ乃至約５重量％のＢ２Ｏ３と、約４乃至約６重量
％のＡｌ２Ｏ３と、約３乃至約２３．３重量％のＢａＯ
と、約６．７乃至約８．７重量％のＣａＯと、約Ｏ乃至
約２重量％のＬ ｔ ２０と、約Ｏ乃至約２重量％のＣ
ｕ２Ｏとを含むガラス組成物を用いることによって増加
され得る。

又、これらのガラス・ノズルの酸性インクによる腐食に
対する耐性は、Ｚｒ０２ｐＣａＯｐＭｇＯ及びＡｌ２Ｏ
８を用いて、約５５乃至約５８．５重量％の８１０２と
、約１７乃至約２２．５重量％のＺｒＯ２と、約１６乃
至約１７重量％のＮａ２Ｏと、約２乃至約３重量％のに
２０と、約３乃至約５重量％のＭｇＯと、約０乃至約１
重量％のＡｌ２Ｏ３と、約Ｏ乃至約２．５重量％のＣａ
Ｏと、約０．５重量％のＡ Ｓ ２０３とを含むガラス
組成物を用いることによって増加され得る・ 次に、本発明をその好実施例について更に詳細に説明す
るが、本発明が適用され得る構造体の一例として前述の
特願昭５１−１４４０８２号の明細書に開示されている
マルチ・インク・ジェット・ノズル配列体の一実施例が
示されている。

第１Ａ図において、マルチ・ノズル配列体を製造するた
めのプレート組立体が示されている。

プレート１及び２は、好ましくは同一の材料（例えばガ
ラス又はセラミック）及び同一の表面積から成り、各々
の一方の表面に沿って平行な深い台形のスロット６及び
１が設けられる様に機械加工されている。

プレート１は更に、単一の大きな溝３及び小さな溝４が
設けられる様に機械加工されている。

溝３は本発明における極めて小さな開孔を有する複数個
のガラスのオリフィス素子即ちガラス管５が該溝の表面
の全長に亘って都合よく横に並べられ得る様に充分な幅
を有していなければならない。

溝３は又、側壁が僅かに傾斜する様に又は内側壁がアン
ダー・カット部分を有する様に形成されてもよい。

小さな溝４は、プレート１と２との間に封止ガラスが流
れてそれらが相互に確実に接着され得る様な任意の寸法
を有し得る。

溝８はプレートが組立てられるときそれらの整合を達成
する。

第１Ｂ図はプレート組立体９を形成するために接合され
たプレート１及び２を示している。

スロット６及び１は溝８中のワイヤ１０により完全に整
合されている。

ワイヤ１０は耐熱材料、例えばタングステンから戒る。

マルチ・ノズル・ウェハを形成するために隣接する各列
のスロット相互間の領域が切断されるので、この様な整
合が必要とされる。

この時点においては、プレートは接合されてはいるが、
接着即ち封止されておらず、極めて小さな開孔を有する
ガラス管５が溝３中に配置されているだけである。

第２図はスプリング１３により支持体１２の架台１１上
に垂直に保持されているプレート組立体９を示している
。

この様な配置は、プレート組立体及び支持体が炉中に配
置されて加熱されたとき。

封止ガラス棒１４が溶融して理想的に下方へ流れること
を可能にする。

溶融した封止ガラスが毛管作用によりガラス管中を上方
に流れてオリフィスが封鎖され得ることを防ぐために、
ガラス管はプレート組立体の下部を越えて延びている様
に示されている。

スプリング１３は耐熱材料、例えばタングステンから成
り、プレートが相互に分離しない様にそしてそれらのプ
レートが支持体中に保持される様にするために充分な圧
力だけをプレート組立体の中心に加えている。

これは、支持体から突出する部材例えばねじにスプリン
グを連結することによって達成されている。

第３図は第２図のプレート組立体９の線３−３における
部分的断面図を示している。

図から理解され得る様に、ガラス管５の両側に台形のス
ロットが形成されていることにより、封止ガラス棒１４
がガラス管５の両側に都合よく載置され、従つて封止ガ
ラス棒が溶融されたとき溶融された封止ガラスが毛管作
用及び重力作用により自由に流れて、スロットとその下
のスロットとの間のガラス領域が空隙及び気泡のない状
態で封止されることが可能である。

第４図は、封止処理後にプレート組立体９が切断され得
る一方法を示し、この方法においては等間隔に隔てられ
た鋸１５がプレート組立体９に対して相対的に移動され
る。

切断が行なわれるとき、ガング鋸装置の支持体上に装着
されたプレート組立体が鋸の面と平行に移動される。

回転製鋸が示されているが、往復製鋸も使用され得る。

一般的に用いられている技術を用いてウェハを１つ宛切
断することも可能であるが、ウェハの全長に亘ってより
均一な厚さが達成され得るので、ウェハ１６はガング鋸
装置を用いて同時に切断されることが好ましい。

本発明の一部分を構成する図に示されている配置におい
ては、スロット６及びγは切断される断面積を減少させ
そして鋸及びガラス管に出来る限り近接して適当な冷却
材を導入するための手段として働く。

その結果、ガラス管又は封止ガラス棒が損傷されること
なく、切断処理が達成される。

第５図は溶融された封止ガラス３０が溝３及び４中に流
れてガラス管が完全に封止されそしてプレートが相互に
接着されている典型的なノズル・ウェハ１６を示してい
る。

ウェハが切断された後に、例えばＩＢＭ Ｔｅｃｈｎ
ｉｃａｌＤｉｓｃｌｏｓｕｒｅ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ 、
１９７４年１２月、第１７巻、第７号、第２１７１頁
に記載されている如く、周知の精密な粗研摩及び鏡面研
摩処理が施される。

ウェハの一方の表面が適当に粗研摩及び鏡面研摩された
後に、ウェハは第５図に示されている如く支持プレート
１７上に装着されて、インク・ジェット記録装置のヘッ
ドが形成される。

支持プレートはウェハと同一の材＃＋即ちセラミック又
はガラスであることが好ましいが、必要条件ではない。

装着は、少なくともウェハの寸法と同一の拡がりを有す
る支持プレートの部分及び開口の周囲全体にはんだガラ
ス又はエポキシの薄い被膜を付着することによって行な
われ得る。

ウェハが支持プレート上に適切に整合されて、加熱され
、その結果はんだガラス又はエポキシが溶融され、そし
て冷却されたときウェハが支持プレート上に接着される
。

装着された後、ウェハの他方の表面が粗研摩及び鏡面研
摩される。

第６図は第５図の線６−６における部分的断面図であり
、ガラス管５と支持プレート１７の開孔１８とが適切に
整合されている。

ウェハに隣接している支持プレート中の開孔は、ガラス
管の開孔よりも太きいが、ガラス管の外径よりは小さく
、その結果流体洩れのない封止が形成されて、加圧流体
が支持プレートに供給されたときにガラス管の周囲に漏
洩が生じない。

第７図は前述の特願昭５１−１４４０８２号の明細書に
おける第２実施例を示している。

この場合には、大きな組立体３１がセラミックの合わせ
くぎ３２又は他の何らかの整合手段によって相互に保持
され得る２つのプレート組立体２５から成っている。

大きな組立体３１は又、縁端部２９により制止されて支
持体２８上に配置されている。

この構造体においては、２列のガラス管が封止され得る
ことに注目されたい。

しかしながら、２列以上のガラス管が形成されてもよく
、これらの列が交互に配置されてもよく又は列毎にガラ
ス管の数が変えられてもよい。

又、必要に応じて、より多い又はより少ない数の溝及び
スロットを有するプレート組立体の他の組合せを用いる
ことも可能である。

それらのプレート組立体２５即ち大きな組立体３１が支
持体２８とともに炉中に配置された後、封止ガラス棒が
溶融されそして溶融された封止ガラスが毛管作用及び重
力作用によりガラス管を担持する溝中に流れて空隙及び
気泡のない封止を形成する。

組立体３１は徐々に冷却され、それから第４図に示され
ている方法でスライスされて、封止ガラス棒を担持して
いる隣接する各列のスロット相互間におけるプレート組
立体の部分から成るノズル・ウェハが形成される。

本発明の達成において重要なことは、封止材、ガラス管
、及びプレートのための材料を相互に適合する様に選択
することである。

徐冷温度”ＴＡ流れ温度”ＴＦ”、及び熱膨張率６α”
の如き熱特性が相互に適切に適合していない材料が選択
された場合には、特に最終段階において温度が封止ガラ
スの凝固温度から室温迄下げられるときにそれらの材料
から成る部材の１つ又は幾つかに過度の応力及び／若し
くは亀裂が生じ得る。

又、それらの材料は、それらが同一の冷却材、歯車、又
は研摩材を用いて単一の給送速度で同時に機械加工、粗
研塵及び鏡面研摩され得る様に、選択されねばならない
。

従って、高速度インク・ジェット・プリンタにおいて腐
食性の静電インクとともに用いられる経済的且つ耐久性
のある多重列のガラス・インク・ジェット・ノズルを有
するパッケージを形成するためには、任意の従来の封止
ガラス、並びにマルチ・ノズル配列体の製造においてプ
レート構造体として用いられる種々の従来のセラミック
及びガラスとともに、封止可能な極めて耐腐食性のノズ
ル・ガラスが用いられねばならない。

封止ガラスとして用いられている典型的なガラスは、５
８重量％のＰｂＯと、１９．５重量％のＢ２Ｏ３と、１
１重量％のＳｉＯ２と、４重量％のＡｌ２Ｏ３と、２．
５重量％のＭｇＯと、４重量％のＺｎＯと、１重量％の
Ｎａ２Ｏとから成る組成を有するガラス（本明細書にお
いてＳ−２３０と称する）、及び９０重量％のＱｗｅｎ
ｓ ｌｌｌｉｎｏｉｓ社製５Ｇ−６７ガラス（商品名）
と１０重量％のＱｗｅｎｓ１１１ｉｎｏｉｓ社製５Ｇ−
７ガラス（商品名）との混合物（本明細書において５−
６９と称する）である。

一般的に、これらのガラスはそれらの凝固温度において
本質的にノズル・ガラスの熱膨張率である熱膨張率６α
″を有しそしてノズル・ガラスの徐冷温度”ＴＡ”より
も低い流れ温度を有している。

ノズル配列体の製造においてプレート構造体として用い
られる材料としては、 Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ Ｍｉｎｉｎｇ ＆ Ｍｆｇ、社製
のＦｏｒｓｔｅｒｉｔｅ２４３ （商品名）、Ｃｏｒｎ
ｉｎｇ社製の機械加工可能なガラス・セラミックＣ−９
６５８（商品名）、及び本発明におけるノズル・ガラス
組成物等が選択され得る。

次に示す表Ｉは、高い徐冷温度“ＴＡ”及び好ましい軟
化温度”Ｔｓ”と組合わされた高い熱膨張率”α”の好
ましい熱特性を有している、本発明の特定の実施例にお
ける、耐アルカリ性の大きい一連のガラス組成物（Ａ−
ＸＸＸシリーズ）を示している。

表Ｉにおいて、ノズル・ガラスの組成（重量％）及び熱
特性が一般に市販されているＣ−７２８０ガラス及びＣ
−７７４０（Ｐｙｒｅｘ）ガラスと比較されている。

表Ｉから理解され得る如く、Ａ−ＸＸＸシＩＪ−ズのガ
ラスの殆どはＣ−７２８０ガラスの場合と本質的に同等
か又はそれよりも高い徐冷温度を有している。

Ａ−ＸＸＸシリーズのガラスのすべてがＣ−７２８０ガ
ラスの場合よりも相当に高い熱膨張率を有している。

表Ｉは又、ｐＨ９，７のアルカリ性静電インクに対する
種々のガラスの耐性を示している。

すべてのガラスが少なくとも２４時間の間上記インクに
曝され、インクの温度が２５℃から７０℃迄上昇される
ことにより加熱される間に腐食の度合が加速された。

小さいガラス棒を用いることによって、インクに曝され
る表面積が著しく増加された。

これらのガラス棒は約１關の直径を有した。

この様にして行なわれた２４時間のテストは、同量のガ
ラスが単一のガラス体として３００時間に亘ってテスト
された場合と同等であることが解った。

成る場合には、テストが５００時間に亘って続けられ、
減量の測定が１００時間毎に行なわれた。

又、表Ｉは、各ガラスのアルカリ性のインクに対する耐
性とＣ−７２８０ガラスの場合との比” ＩＲＱ（ｉｎ
ｋ ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ｑｕｏｔｉｅｎｔ）”を
示している。

表Ｉのデータは、最適なＡ−１９０の如きガラスが、イ
ンク・ジェット・ノズルに用いられるためにＣ−７２８
０の場合よりもかなり優れた熱特性を有しているだけで
なく、アルカリ性インクに対してＣ−７２８０の場合よ
りも優れた耐性を有していることを示している。

表Ｉは又、ｐＨ６，２５の酸性静電インクに対するガラ
スの耐腐食性をも示している。

酸性の条件の下では、Ｃ−７７４０（Ｐｙｒｅｘ ）ガ
ラスが従来において最も優れたものの１つであった。

しかしながら、このＰｙｒｅｘガラス（α２ｏ〜３ｏｏ
℃−３３Ｘ１０−７／’Ｃ，ＴＡ＝５６５℃）の熱特性
はＣ−７２８０の場合よりも悪く、今日においてもこの
Ｐｙｒｅｘガラスの組成に充分に適合する封止ガラスは
末だ見出されていない。

酸性インクに対して適当な耐性を有するガラスも必要と
されている。

表Ｉは又、各ガラスの酸性インクに対する耐性とＣ−７
７４０（Ｐｙｒｅｘ ）ガラスの場合との比”ＩＲＱ”
を示している。

このデータから、Ａ−１９０の如きガラスはＣ−７７４
０ガラス程の耐酸性を有してはいないがそれに極めて近
いことが解る・ Ａ−１９０型のガラスはアルカリ性又は酸性の静電イン
クを用いるインク・ジェット・プリンタにおけるノズル
の製造において用いられるに特に適している幾つかの特
徴を有している。

例えば、（ａ）Ａ−１９０型のガラスの耐腐食性はアル
カリ性インク中においてはＣ−７２８０ガラスの場合よ
りも優れそして酸性インク中においてはＣ７７４０ガラ
スの場合に近いことである。

Ｃ７２８０ガラスは一般に市販されている従来の耐アル
カリ性のガラスの中で最も優れたものと一般に考えられ
ていたガラスである。

Ａ−１９０型のガラスは又、（ｂ）封止のために任意の
数のガラスを用い得る熱特性を有しており、例えばα２
ｏ℃〜凝固温度＝ ｓ ｓ Ｘ １０−７／’Ｃ及びＴ
Ｓ＝４６２℃を有する鉛含有ガラスや、９０重量％のＱ
ｗｅｎｓ１１１ｉｎｏｉｓ社製の５Ｇ−６７ガラスと１
０重量％のＯｗｅｎｓ Ｊｌｌｉｎｏｉｓ社製の５Ｇ
−７ガラスとの混合物等を封止のために用い得る。

これらの耐アルカリ性のＡ−ＸＸＸシリーズのガラスの
一般的な範囲が表Ｈに示されており、それらは基本的に
は珪酸アルカリとともにＺｒＯ２゜ＢａＯ，ＣａＯ及び
ＭｇＯを含んでいる。

次に示す表■はインク・ジェット・ノズルのためのジル
コニウムを含む種々のガラス組成物を示しており、それ
らは例えばｐＨ６，２乃至６．９の酸性静電インク中に
おいて極めて遅い腐食速度を示し又封止特性及び安定性
において従来の封止ガラスと良好に適合する優れた熱特
性を有している。

表■は、一連のＡ−ＸＸＸシリーズのガラスの化学組成
（重量％）、熱特性、及びｐＨ６，２５の酸性インク中
における減量を、一般に市販されている従来の耐酸性ガ
ラスの中で最も優れたものの１つであるＣ−７７４０（
Ｐｙｒｅｘ ）ガラスの場合及びＲ−６ガラスの場合と
比較して示している。

表口は本発明によるノズル・ガラスのＡ−ＸＸＸシリー
ズにおける組成範囲を次の表■に示す如く限定している
。

表口から理解され得る如く、Ｃ−７７４０（Ｐｙｒｅｘ
）ガラスのｐＨの低いインクに対する耐腐食性は極めて
大きいが、その熱膨張率 （α２ｏ〜ａｏｏ℃＝ ３３ Ｘ １０−７１０ｃ ）
が低いため、前述の特願昭５１−１４４０８２号におけ
るインク・ジェット・ノズルの製造において用いられる
には適合しないことが解った。

これに対して、表口から理解され得る如く、Ａ−１９２
型のガラスは高い熱特性α及びＴＡを示し又田の低いイ
ンク中における２４時間のテストの後にＣ−７７４０ガ
ラスの場合に極めて近い減量を示している。

その様なインク中におけるテストを更に続けた場合には
、Ａ−１９２型のガラスは、第８図に示されている如く
、０’−７７４０ガラスの場合よりも少ない減量を示す
。

第８図は、Ａ−１９２型のガラスがＣ−７２８０ガラス
の場合よりも酸性インクに対して優れた耐性を有してい
ることを示している。

第９図においては、Ａ−１９２型のガラスがアルカリ性
インク中においてＣ−７２８０ガラスの場合よりも優れ
た耐性を有していることが示されている。

マルチ・ノズル配列体において、インク・ジェット・ノ
ズルは次の表Ｖに示されている如く封止マルチ・ノズル
配列体の製造における第１の工程は適当な長さ及び開孔
を有する精密なガラス管を形成することである。

長さには何ら問題はない。開孔に関しては、ガラス管の
開孔の縦横比、即ち開孔の直径と長さとの比、が極めて
小さく、例えば５以下のオーダーであるときに記録のた
めに最も望ましいインク・ジェット流の生じることが解
った。

ノズルの直径は所望の適用例に従って選択される。

例えば、一般的な適用例におけるノズルの寸法は約１０
乃至７５μ扉の内径、及び１００乃至１５００μｍの外
径を有している。

均一なプリント及び安定した方向性を達成するためには
、８つのジェット・ノズルの開孔が±０．５μ丸の狭い
許容範囲に制限されねばならない。

配列体を均一にするためには、±０．２５μ扉の狭い許
容範囲にされ得る。

ウェハの厚さと組合わせて均一な小さな開孔を形成する
必要があることは製造方法を困難にしそして封止処理の
重要性を増す。

最終的な配列体は又漏洩を防止しそしてインクと化学的
に適合せねばならない。

材料が選択された後、３つの主要な部材（ガラス管、封
止ガラス、プレート）が所望のマルチ・ノズル・ウェハ
の必要条件を充たす寸法及び構造で形成される。

第１図乃至第６図に示されている如く、スロット７がプ
レート２中に機械加工されそして単一の大きな溝３及び
スロット７に対応するスロット６がプレート１中に形成
される。

ガラス管５が溝３の長手方向に沿って該溝内に都合よく
配置される。

次に、スロット６及びＩが相互に厳密に整合される様に
２つのプレート１及び２が接合され、その様な整合はワ
イヤ１０によって保持される。

それから、プレート組立体９が支持体１２の架台１１上
に垂直に配置され、スプリング１３によって保持される
封止ガラス棒１４が各スロット６及び７中に位置付けら
れ、それらは自動的に各ガラス管５の両側に載置される
。

次に、然るべき位置に載置されている封止ガラス棒及び
ガラス管とともにプレート組立体全体が加熱される。

プレート組立体全体が炉中に配置され、そして封止ガラ
ス棒１４のみが溶融して毛管作用及び重力作用により大
きな溝３及び小さな溝４中に流れてガラス管５の間及び
２つのプレート１と２との間を封止させ得る様な温度に
曝される。

スロット中の封止ガラス棒が溶融しそして溶融された封
止ガラスがガラス管によって占められていない溝の空間
を充たし得るに充分な時間の間、加熱が続けられる。

その温度はガラス管中の開孔を維持するために最低に維
持されねばならず（好ましくはノズル材料の徐冷温度に
近い温度）、且つ封止ガラスが良好に流れて接合が完全
に満たされる様に封止ガラスの粘度を低下させるために
最高にされねばならない。

前述の表ＶにおけるＡ−１９２のノズルと、５２３０の
封止ガラスと、Ａ−１９２のプレートとの材料の組合わ
せのための典型的な加熱サイクルを次に示す。

温度レベル（ａ）は毎分約５℃の速度で徐々に達成され
る。

それから、温度レベル（ａ）が毎分約５℃の速度でレベ
ル（ｂ）迄徐々に置台される。

レベル（ａ）からレベル（Ｃ）、即ち封止ガラスの徐冷
温度と丁度同じ位の温度迄は、毎分約１乃至２℃のより
遅い速度で低下される。

レベル（Ｃ）から室温迄は、毎分約０．２５乃至０．５
℃の速度で低下される。

前述の表ＶにおけるＡ−１９０のノズルと、５−６９の
封止ガラスと、Ａ−１９０のプレートとの材料の組合わ
せのための典型的な加熱サイクルを次に示す。

この場合にも温度が同様に徐々に変化され、例えば封止
ガラスの徐冷温度であるレベル（Ｃ）から室温迄毎分的
０．２５乃至０．５℃の速度で低下される。

最低の凝固温度を得るためには、プレート組立体を数時
間の開封止ガラスの歪温度と徐冷温度との間の成る選択
された温度、例えば歪温度よりも５℃高い温度、に維持
することが望ましい場合もある。

プレート組立体９が室温に戻されて２つのプレート及び
すべてのガラス管が完全に封止された後、プレート組立
体９が第４図に示されている如くスライスされる。

各列の鋸が隣接するスロット６及び７を切断する様に調
節され、鋸は成る導入された冷却材の作用を受けること
ができる。

マルチ・ノズル・ウェハ１６が切断された後、該ウェハ
は支持プレート１７上に整合されて装着され、それから
高圧流体源に取付けられる。

前述の第７図に示されている第２実施例におけるマルチ
・ノズル・ウェハを製造するための工程は、スロットを
有するプレートと平坦なプレートとを有するプレート組
立体が形成されそして傾斜した支持体上に配置された後
は第１実施例の場合と同様にして行なわれる。

この場合には、封止ガラス棒がガラス管相互間の間隙中
に流れて封止ガラス棒を有するスロットの反対側をも完
全に封止することが出来るので、封止ガラス棒はガラス
管の一方の側だけにしか必要とされない。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図及び第１Ｂ図は本発明を説明するためにマルチ
・インク・ジェット・ノズル配列体の製造に用いられる
プレート組立体を示す図であり、第２図はマルチ・イン
ク・ジェット・ノズル配列体の製造における１段階を示
す図であり、第３図は第２図の線３−３における断面図
であり、第４図はマルチ・インク・ジェット・ノズル配
列体の製造における他の段階を示す図であり、第５図は
インク・ジェット・プリンタのための支持体上に装着さ
れたノズル・ウェハを示す図であり、第６図は第５図の
線６−６における断面図であり、第７図は加熱及び封止
処理のために装着された第１Ｂ図のプレート組立体の変
形を示す図であり、第８図は低い州の腐食性インク中に
おける本発明の一実施例におけるガラス組成物の減量デ
ータを示すグラフでｐＨ＝６．２５、温度７０℃の酸性
インク中の減量対時間を示すものであり、第９図は高い
ｐＨの腐食性インク中における本発明の他の実施例にお
けるガラス組成物の減量データを示すグラフでｐＨ＝９
．７、温度７０℃のアルカリ性インク中の減量対時間を
示すものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ガラス体中にインク・ジェット・ノズルを形成する
   複数本のガラス管を並列に埋設してなるノズル部材を備
   える、インク・ジェット記録装置用の記録ヘッドであっ
   て、上記ガラス管は、４０乃至６０重量％のＳｉＯ２と
   、８乃至２２．５重量％のＺ ｒ ０２と、６乃至１７
   重量％のＮａ２Ｏと、Ｏ乃至３重量％のに２０と、０乃
   至５重量％のＭｇＯとを含むことを特徴とするマルチ・
   ノズル配列体。