JPS6037797B2 - インクジエツトヘツド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はインクジェットヘッド印刷装置に係わり、特に
ノズルの形成方法に関する。

インクオンデマンド型印刷装置は構成が簡単であるとい
う利点はあるが極めて微小なノズルを精度良く作ること
は従来の技術ではかなり困難で、実用化されている装置
はかなり高価なものとなっている。

たとえば特開昭５１−５５２３９号公報には感光性ガラ
スを熱融着したヘッドが述べられているが、感光性ガラ
スは露光、エッチング等複雑な工程が必要で、融着にあ
たっても９００ｑ０程度の高温が必要なため特殊な炉を
使用しなければならず、その結果、極めて高価になると
いう欠点があった。

また熱融着時、基板全体の温度が溶融温度以上に上がり
基板全体が容易に変形してしまうため、厳密な温度管理
と、融着面の面粗さを極めて良くすることが必要とされ
る。従って感光性ガラス素材は研摩する必要がありこれ
も価格高の要因となる。また特開昭５０−１２３２３１
号公報には、ノズル部を直接射出成形で作ることが述べ
られている。しかしながら、微小なノズルを作るための
クチバシ状の金型は作るのが難しいだけでなく、強度的
に極めて弱く量産には適していない。また上記特関昭５
０−１２３２３１号公報中には圧力室をおおう振動板の
配列についてスェーデン特許第３６４３８５号が示され
ているが、このスェーデン特許３６４３８５号明細書（
米国特許３９８８７４５）においてはモールド等で作っ
た各基板を重ね合わせ、その結合は何本かのネジで締め
つけることが述べられている。

しかしながら加圧室、ノズル等の流路を完全にシールす
るたには各々の基板の平面度を非常に良くする必要があ
る。一般的にはモールドしたプラスチックではこの条件
に合わない。また固定用ネジから離れた所の流路は、基
板同志の押圧力が弱いため圧電素子の変形に伴ない、シ
ールが不完全となりインクが流出するおそれがある。こ
れ等の欠点を除くために、流路を形成する基板を接着剤
で接着することが考えられる。しかし接着剤が、微小な
断面積を持つノズルに流れこんでノズルを封止してしま
うことが多い。また流路壁に塗布された接着剤がインク
の影響によりある時間経過後流路壁からはがれノズルを
閉そくし印字不能となる欠点があった。以上述べたよう
に、従来提案あるいは実用化されているヘッドは非常に
高価であるか、安価に作ろうとすれば信頼性が乏しいと
いう欠点があった。

したがって本発明の目的はヘッド製造コストを低下させ
ることにある。

本発明の他の目的は信頼性のあるヘッドを得ることにあ
る。

本発明の主旨は、表面にノズル等の流路が溝として成形
された第１の基板と、第１の基板と積層されインク流路
を形成する第２の基板とを溶剤で接着することにより、
ノズル封止がなく歩蟹りの良いノズル形成を行ない、組
立後の耐久性もすぐれたインクジェットヘッドを提供し
ようとするものである。

第１図は本発明の一実施例のインクジェットヘッドを示
す斜視図である。

１はインクに対する耐食性を有し溶剤により溶融接着可
能な非結晶熱可塑性プラスチック（たとえばポリフェニ
レンェーテル、ポリサルフオン、ポリエーテルサルフオ
ン等）の射出成形基板で、その表面に、加圧室２、ノズ
ル３、供給路４、供給路５が形成され、外部からインク
を供給する供給管６が形成されている。

供給路４はノズル３とほぼ直角に蓮通し、供給路５は加
圧室２に直接的に蓮適している。その際供給路５とノズ
ル３は相対して加圧室に蓮適している。７は基板１と同
材質の振動板で表面に導電膜が形成されている。

８は圧電素子であり表面に電極が形成されている。

９，１川まインクジェットヘッドを本体に取付けるため
の位置決孔および取付溝である。

以上の構成において、振動板７と基板１を図の如く重な
るように溶剤（たとえばＭＥＫ）で接着し組立て、その
後圧電素子８を接着剤で振動板７に接着する。

基板１と振動板７の接着時ノズル３（幅５０仏程度）を
つぶさないことが必要で、そのためには溶剤後着が良い
結果をもたらす。図示されていないインクタンクからチ
ューブにより供給管６を経てインクを供給路４、加圧室
２、ノズル３に満たし、圧電素子８に電圧を加えれば、
振動板７がたわみ、加圧室２の容積が減少してインクは
、一部が供給路５、供給路４を逆流し、一部はノズル３
からインク滴となって射出され記録が行なわれる。射出
後加圧室２の容積は元にもどりノズル３の毛細管力によ
り供給路５からインクが供給されるとともに供給路４か
らも加圧室２を経由せず直接的にノズル３の近くにイン
ク供給される。以上の実施例のように、振動板７と基板
１を溶剤により接着すれば、溶剤により基板１または振
動板７の表面の薄い層だけが熔融するため、熱意虫着の
ように基板全体が変形することはない。

逆に接着面は熱融着にくらべ充分溶融できるから、基板
１と振動板７の相互溶融が完全に行なえ接着強度が大き
く長時間の使用でもはがれることがない。また接着面だ
けがやわらかくなっているため、ノズルを封止すること
なく、しかも基板１または振動板７の懐着面の多少の凹
凸はうまつてしまう。したがって射出成形で作った表面
粗さの粗い基板でも各流路のシールが完全に行なわれる
。一般に従来のインクジェットヘッドの組立に用いられ
るェポキシ系等の接着剤にくるべて、溶剤の粘度ははる
かに低く、また基板樹脂を溶剤中に混入することで粘度
調整も容易である。したがってロールコータ、スピンナ
等一般的な塗布装置によって基板１または振動板７の表
面にごく薄く高々数仏の厚さに塗布することは容易であ
る。したがって接着時にノズルが封止されることがおこ
りにくく、歩留りが向上してヘッドコストが下がる。ま
た接着後溶剤が蒸発してしまえば、流路壁には基板と同
村質のプラスチックしかなく、接着剤のようにインクの
影響ではがれ、ノズルの目詰りをおこすということはな
い。

また基板と振動板は互いに溶融しあうため接着強度は母
材の強度まで高められ、長期間シールは保たれる。また
ポリサルフオン、ポリエーテルサルフオンを基板、振動
板に用いれば、透明であるため接着後の接着部の検査が
容易に行なえる。

また、ノズル部は溝として基板上に形成されるから、金
型には５０ム肌のりブが形成されるだけのため金型製作
が容易である。

また量産時の金型の耐久性にも問題がない。第２図に本
発明の他の実施例を示す。

基板１上に加圧室２、ノズル３、供給路４、供給路５、
供給管６が形成されている。この実施例では供給路４を
２つとって両側からノズル３に供給している。第３図に
本発明のさらに他の実施例を示す。

この実施例では供給路５と加圧室２の蓮通が２ケ所で行
なわれ、インクの流れが加圧室２内を均等に流れるよう
にしてあり気泡除去の効果を高めている。第４図に本発
明のインクジェットヘッドのプリンタへの取付けを示す
。

２１は第１図の実施例で述べたインクジェットヘッド、
２２は塩化ビニールのチューブ、２３は塩化ビニリデン
、あるいはポリエチレンなどのインクタンク、２４はイ
ンク、２５はゴム、２６はフレキシブル回路基板、２７
は振動板電極、２８は圧電素子電極、２９は止めネジ、
３川ま紙送りローラ、３１は記録紙、３２はキヤリジ、
３３は案内軸である。

以上の構成において、キャリッジ３２は案内軸３３に沿
って、図示されていない機構により第４図の紙面に垂直
に往復運動を行なう。

往復運動に同期して紙送りローラ３０‘こより、記録紙
３１は１ドット分ずつ送られる。図示されていない制御
回路によりキヤリツジの位置に通した射出信号がフレキ
シブル基板２６を介して圧電素子電極２８、振動板電極
２７に印加されてインクが射出され記録紙３１に記録さ
れる。このようにキャリッジ３２と紙送りローラ３０の
動きによりＴＶの走査線のようにインク滴のドットによ
り印字が行なわれる。インク消費によりインクタンク２
３内のインクが終了した時には、止めネジ２９をゆるめ
てヘッド２１をインクタンク２３、チューブ２２ととも
に新しいものと交換する。この方式によれば、インクタ
ンクとヘッドとの結合のために空気がインク内に混入す
ることもなく、ノズルがインク凝固によりつまっても容
易に交換できる。もちろん止めネジのかわりに他のもっ
と容易なバネによる固定などの方法も考えられる。なお
第４図でわかるように、振動板７上にほぼ全面にわたっ
て振動板電極２７が設けられているためプラスチックの
振動板７を通してのインク２４の蒸発がおさえられ、イ
ンク粘度上昇によるインク射出不能という問題がおこり
にくい。

なお上記の各実施例では振動板と基板とは同一の合成樹
脂を用いたが相熔‘性のある合成樹脂ならば使用可能で
ある。

一般的に合成樹脂の縦弾性係数は低いため、圧電素子の
蓬方向の変位による面に垂直な方向のたわみは少ない。
これを改善するためガラス繊維入などの弾性係数の高い
ものを振動板（および基板）につかうことも考えられる
。また高分子圧電材料を用い振動板、圧電素子を兼ねる
ことも考えられる。また上記の各実施例では射出成形に
より製造したインクジェットヘッドを示したが熱間面押
圧加工などの方法で製造することも可能である。

また多数のヘッドを同一基板上に配置することも可能で
ある。また振動板の方向に加圧室、ノズル、供給路を形
成しても良い。以上の説明でわかるように、本発明によ
れば射出成形あるいは熱間面押圧加工等により、ポリサ
ルフオン、ポリエーテルサルフオン等の熱可塑性樹脂の
基板表面にノズル、加圧室、供給路等を溝部として成形
し、基板と振動板を溶剤により溶融接合しノズル形成す
るため、‘１｝ 接着層だけが溶融するため熱融着のよ
うに基板全体が変形することがない。

■ 接着層は充分溶融一体化できるから、一般の接着剤
はもちろん、熱融着に〈らべても接着強度を大きくでき
、耐久性が増し、使用時に接着層の一部がはがれインク
が流出したり、ノズルが目詰りすることがない。

‘３１ 接着層だけがやわらかくなるため、ノズルを封
止することなく、しかも射出成形基板等、表面粗さの粗
い基板でも各流路のシールが容易に行なえ歩留りが向上
する。

‘４｝ ノズル部は溝として成形されるから金型製作が
容易で量産時の金型耐性にも問題がない。

等の効果があり、さらにポリサルフオン、ポリエーテル
サルフオン等の透明樹脂を用いれば、接着後の接着部の
検査も目視で容易に行なえ、完成へッド‘こおいても流
路内のゴミ、気泡のわかる等多くの波及効果がある。ま
たポリサルフオン、ポリエーテルサルフオンはメッキが
可能なため、振動板電極あるいはインク蒸発防止のため
のコートが容易に低コストでできる。

また通常のジェット用水性インクはアルカリ性であるが
、このアルカリや、インク中に含まれている多価アルコ
ール等の湿潤剤に対してもポリサルフオン、ポリエーテ
ルサルフオンは安定であり本発明に用いるプラスチック
材料としては最通である。以上のようにプラスチックを
成形した基板と振動板を溶剤により溶融接着してノズル
を作るため、感光性ガラス等による従来のヘッドにくら
べ、安価でしかも極めて大量にヘッドを作ることができ
、二次的に、インクタンクのインク終了時やヘッドの故
障時にインクタンクとヘッドを同時に交換するようにで
き、【タンクとヘッドの結合時の空気のインク内への混
入もおこらず信頼性のある印字を行なうことができる。

以上述べたような多くの利点があり、各種プリンタ、ブ
ロック、ファクシミリ、複写機など多くの応用が考えら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の−実施例を示す斜視図、第２図は本発
明の他の実施例を示す平面図、第３図は本発明のさらに
他の実施例を示す平面図、第４図は本発明の実施例のイ
ンクジェットヘッドのプリンタへの取付けを示す側面図
である。 １・・…・基板、２・・・・・・加圧室、３・・・・・
・ノズル、４・…・・第２の供給路、５・・・・・・第
１の供給路、６，１１，１２・・・・・・供給管、２１
・・・・・・ヘッド、２２・・・・．・チューブ、２３
・・・・・・インクタンク、２７・・・・・・振動板電
極、２８…・・・圧電素子電極。 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 表面にノズル、加圧室または供給路等の流路が溝部
   として成形された、溶剤により溶融可能な合成樹脂製の
   第１の基板と、該第２の基板と相溶性の合成樹脂製の第
   ２の基板からなり、前記第１の基板と第２の基板の相対
   する平面の、溝部以外を溶剤により溶融接着し、前記第
   １の基板の溝部を第２の基板でおおうことによりインク
   流路を形成したことを特徴とするインクジエツトヘツド
   。