JPS6063169A - インクジエツトプリントヘツド - 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】 （ａｌ　発明の技術分野 本発明は、インクジェットプリンタに係り、特に、その
構成要素の一つであるインクジェットプリントヘッドの
構成に関す。

（ｂ）　技術の背景 プリンタは情報化時代゛のハードの主要な麺機種であり
、その中の一つであるインクジェットプリンタは、記録
紙に自由度があり印刷音が静かであるなどの特徴から、
今後の普及が期待され低価格化が望まれている。

インクジェットプリントヘッドはインクジェットプリン
タの印字機構部で、前記低価格化の一翼を荷なう立場に
ある。

従来のインクジェットプリントヘッドには、−個のノズ
ルを有して形状がボタン状のものがあるが、印字能率を
上げるために複数ノズルを有するものが望まれ、複数の
インク流路を、ブロック内に立体的に形成したものや平
面に配置したものが試みられている。そして、後者は、
量産性に適するものとして期待をかけられている。

（Ｃ１従来技術と問題点 複数のインク流路を平面に配置したインクジェットプリ
ントヘッドにおいては、ガラス板やステンレス板をエツ
チングし、インク流路のノズルや圧力室などを構成する
溝を形成し、政情に蓋をする構成が知られている。

従来の前記溝の形成方法は、例えば、ガラス板の場合、
ガラス板表面に蒸着などによりクロム層を形成し、その
上にレジストを塗布して該レジストの前記溝に対応する
部分を除去し、このレジメトをマスクにして該クロム層
をエツチングし、該レジストを除去した後、該クロム層
をマスクにしてぶつ酸によりガラス板をエツチングし、
該クロム層を除去する方法である。また、ステンレス板
の場合も、やはり、レジスト塗布、エツチング、レジス
ト除去といった方法になり、何れの場合も多くの工程が
必要である。然も、特にノズル部の寸法がインクジェッ
トプリントヘッド特性を支配する大きな要因の一つであ
るため、前記エツチングによる場合は、該エツチングの
精密制御が困難で、形成される溝に寸法のばらつきを生
じ、インクジェットプリントヘッド特性をばらつかせる
欠点がある。

また、上記溝を形成した板面に蓋となる別の板を重ね、
面を接合して前記インク流路を形成するが、前記ガラス
板の場合は、該接合は例えばエポキシ樹脂などの接着剤
を２〜３μｍの仕上がり厚さにして行っており、該接着
剤が前記溝に流れ込んだり、該ガラス板面のうねりや微
少異物の存在のため接合されない部分が発生したりして
、所定のインク流路の形成が困難である欠点があり、前
記ステンレス板の場合は、該接合は拡散溶接であって、
長時間を要する上に該ステンレス板面のうねりや微少異
物の存在のため接合不良が発生し易い欠点がある。

更に、前記圧力室を加圧してインクを吐出させる例えば
ピエゾ振動子などの電気・機械変換素子は、前記蓋の上
面に接着剤などにより取付けられるが、該素子の電極導
線導出を含めて多くの工数を要しコスト高の一要因にな
っている。

Ｔｄ）　発明の目的 本発明の目的は上記従来の欠点に鑑み、板面に溝を形成
し、その上に蓋を接合してインク流路を形成するインク
ジェットプリントヘッドにおいて、政情の寸法ばらつき
が少なく且つ該接合も容易で、量産時にコスト低減可能
なインクジェットプリントヘッドを提供するにある。

（ｅｌ　発明の構成 上記目的は、複数の熱可塑性合成樹脂板の積層接合によ
る形成部を有していることを特徴とするインクジェット
プリントへ・ノドによって達成される。

本発明によれば、前記積層接合は、熱圧接合によって行
われ、前記熱可塑性合成樹脂板の面に形成されてインク
流路を構成する溝に、蓋をして該流路を形成する手段と
してなされており、政情は、その少なくとも一部、特に
そのノズル部が、型の熱圧転写によって形成されている
。

また、要すれば、前記積層接合は、インクを吐出させる
電気・機械変換素子の取付けにおいて、該素子を、前記
熱可塑性合成樹脂板にて挟み固定する手段としてなされ
、該素子の電極導線は、該熱可塑性合成樹脂板の面に形
成された導電性パターンによって導出される。

前記インク流路を構成する溝の形成は、型の熱圧転写で
あるため寸法のばらつきは少なく、政情に蓋をする接合
は、熱可塑性合成樹脂板の熱圧接合であるため、政情へ
の流れ込みがなくまた接合されない部分の発生もないこ
とから、特性の揃ったインクジェットプリントヘッドを
得ることが出来る。

然も、前記電気・機械変換素子の取付けも、前記熱圧接
合と同じ方法にすることが可能で、前記導線の導出も含
めて全ての作業が容易になり、量産時のコストを低減す
ることが可能になる。

前記熱可塑性合成樹脂板の材料としては、基本的には殆
ど全ての熱可塑性合成樹脂が使用出来るが、ピエゾ振動
子などの電気・機械変換素子により発生した圧力を効率
よくノズル先端に伝達するためには、硬質の樹脂の方が
望ましく、一方、水性インクを使用する場合などは吸水
率の大きな樹脂は望ましくないので、アクリル系、ポリ
スチレン系、ポリカーボネート系、ポリエチレンテレフ
タレート系などが好適である。また、例えばスチレン・
アクリル系など、各種の共重合した樹脂も使用出来る。

更に、熱可塑性合成樹脂の硬度を上げたり熱膨張や吸湿
を抑制するため、フィラーを充填することも望ましい方
法であり、アルミナ、マイカ、ガラス繊維、カーボン繊
維などから目的に応じたフィラーを選ぶのがよい。

前記溝を形成する板と前記蓋にする板など互いに熱圧接
合する前記熱可塑性合成樹脂板は、一般に同じ樹脂の方
がよいが、融点や軟化点が近く相溶性のよいものであれ
ば、異なる樹脂でも支障ない。

前記熱圧接合は、大気中で行ってもよいが、板面のうね
りなどに起因する接合面の残留気泡発生を回避するため
、真空中で行うのが望ましい。

前記熱圧転写に使用する型の製造は、種々の加工方法が
あるが、エツチングにより凸型を形成したり、例えばガ
ラス板などに一度凹型を形成しこれに電鋳を行って凸型
を形成をしてもよい。

（「）発明の実施例 以下本発明の実施例を図により説明する。全図を通じ同
一符号は同一対象物を示す。

第１図に示すインクジェットプリントヘッドはインクを
吐出させる電気・機械変換素子をあとから取付けるよう
にしたもので、正面にあるノズル１先端の形状は図ｆｂ
ｌに示すように幅ａが８０μｍ高さｂが４０μｍの極め
て小さい半円形である。ノズル１の奥は、このヘッドの
内部において導管２、圧力室３、導管４と続きインク導
入孔５に至るインク流路が形成されている。

第２図は熱圧接合してこのインクジェットプリントヘッ
ドを完成させる前の基板７と、蓋８を示している。イン
ク流路を構成するノズル１、導管２、圧力室３、導管４
の谷溝は基板７の前記熱圧接合面に形成され、インク導
入孔５は基板７を貫通した孔になっている。また、前記
熱圧転写および前記熱圧接合する際に位置合わせするた
めのガイド？：、、６・９が基板７と蓋８のそれぞれに
明けられている。

基板６の前記溝を形成するための第３図に示す型７ａは
、ガラス板面にエツチングにより政情に対応する溝を形
成し、これを母型にしてニッケルの電鋳によりノズル溝
形成部１ａ、導管璃形成部２ａ、圧力室溝形成部３ａｘ
導管溝形成部４ａを凸状に形成し、更に、ガイド孔６に
合わせてガイド孔６ａを明けて作成した。

基板７は、厚さ３鰭の透明７クリル板を所定の寸法に切
断し、ガイド孔６を明け、第４図に示す方法で前記溝を
形成し、インク導入孔５を明けて製造した。

この溝の形成は、前記ガイド孔６を明けたアクリル板に
型７ａを重ね、ビンＡをガイド孔６・６ａに通して位置
合わせをし、これを鉄板Ｂ−Ｃで挟み、スペーサＤを挿
入してボルトＥ・ばねワッシャＦ・ナツトＧで締め、真
空加熱機内で１８０℃１０分間加熱して、型７ａの溝形
成部１ａ・２ａ・３ａ・４ａを該アクリル板面に転写し
た。

なお、ここで透明な材料を使用したのは内部を観察出来
るようにしたためで、以下も同様である。

かく製造した基板７に、厚さ０．５ｍ１１の透明アクリ
ル板を所定の寸法に切断しガイド孔６に合わせてガイド
孔９を明けた蓋８を重ね、第５図に示すように、第４図
の熱圧転写の場合と同様（但し、スペーサＤをスペーサ
Ｈに変える）にして、真空加熱機内で１６０℃１０分間
加熱して基板７と蓋８を熱圧接合した。この接合の結果
、材料が透明であるにもかかわらず接合面は外から見え
なくなり、残留気泡も皆無であった。

更に、形成されたノズル１内にポリエチレングリコール
＃　６０００を充填し、正面を研摩した後該ポリエチレ
ングリコールを除去してインクジェットプリントヘッド
を完成した。

出来たインクジェットプリントヘッドのインク流路を調
査したところ、該流路内への樹脂の流れ込みも接合不良
もなく所定の形状寸法を示して所望のものであった。

第６図に示すインクジェットプリントヘッドはインクを
吐出させる電気・機械変換素子の取付けを含んだもので
ある。即ち、第１図に示した実施例の蓋８を厚くし、そ
の中における圧力室３に対応した位置に、前記電気・機
械変換素子であるピエゾ振動子１０を封入し、その導線
を導出している。

この封入も熱圧接合なる手段で行っており、熱圧接合を
行う前の状態を第７図に示している。

基板７は第１図に示した実施例と同じものである。下蓋
１１および上蓋１４は、厚さ０．２１１１１の透明アク
リル板に１８μｍの銅箔をはった板を材料にし、通常の
プリント配線基板において導線パターンを形成する方法
で、それぞれガイド孔６に合わせて明けたガイド孔１２
．１５を基準にして、ピエゾ振動子１０の電極導線を導
出する導体パターン１３．１６を形成したものである。

また、スペーサ１７はピエゾ振動子１０の厚さに合わせ
た厚さ０　、２　ｉｎの透明アクリル板で、ガイド孔６
に合わせて明けたガイド孔１８を基準にしてピエゾ振動
子１０の収納孔１９を明けたものである。

これらを組立てるのに、最初に、下蓋１１にスペーサ１
７を重ね、収納孔１９に両面が金蒸着されたピエゾ振動
子ｌＯを入れ、その上に上蓋１４を重ね、第５図の場合
と同様にして、真空加熱機内で１６０℃１０分間加熱し
て下蓋１１とスペーサ１７と上蓋１４とを熱圧接合して
、ピエゾ振動子１０を封入した蓋を組立て、続いて、該
蓋と基板７とを同様にして熱圧接合した。その後、導体
パターン１３・１６導出端のそれぞれにスルーホール２
０・２１（第６図に図示）を形成して導体パターン１３
・１６を外部に導出し、最後に、第１図の実施例と同様
にして正面を研摩して所望のインクジェットプリントヘ
ッドを完成させた。

このインクジェットプリントヘッドは、エチレングリコ
ール、水、および水性染料よりなり粘度約３ｃＳｔのイ
ンクを注入し、粒子化周波数１．５に１１２、粒子化パ
ルス電圧７５ｖ１粒子速度３．０ｍ／ｓの条件で３時間
連続駆動したところ、粒子化は極めて安定していた。ま
た、製造１ケ月後の特性確認においても異品は認められ
なかった。

以上の二つの実施例からも明らかなように、本発明によ
るインクジェットプリン］・ヘッドは、量産時において
少ない工数で安定して製造出来るものである。

（ｇｌ　発明の効果 以上に説明したように、本発明による構成によれば、板
面に溝を形成し、その上に蓋を接合してインク流路を形
成するインクジェットプリントヘッドにおいて、政情の
寸法ばらつきが少なく且つ該接合も容易で、量産時にコ
スト低減可能なインクジェットプリントヘッドを提供す
ることが出来、特性の揃ったインクジェットプリントヘ
ッドを安価にプリンタへ供給することを可能にさせる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による一実施例であるインクジェットプ
リントヘッドの斜視図（ａｌとノズル先端図（ｂ）、第
２図はその熱圧接合前の状態を示した図、第３図は熱圧
転写に使用する型の斜視図、第４図は熱圧転写の加工を
示した図、第５図は熱圧接合の加工を示した図、第６図
は本発明による他の実施例であるインクジェットプリン
トヘッドの斜視図、第７図はその熱圧接合前の状態を示
した図である。 図面において、１はノズル、ｌａはノズル溝形成部、２
・４は導管、２ａ・４ａは導管溝形成部、３は圧力室、
３ａは圧力室溝形成部、５は導入孔、７は基板、８は蓋
、１０はピエゾ振動子、１１は下蓋、１４は上蓋、１３
・１６は導体パターン、１７はスペーサ、１９は収納孔
、Ｂ−Ｃは鉄板、Ｄ−Ｈはスペーサ、Ｅはボルト、Ｆは
ばねワッ、シャ、Ｇはナツトをそれぞれ示す。 茶ｌ肥　茅２図 峯　乙

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の熱可塑性合成樹脂板の積層接合による形成
   部を有していることを特徴とするインクジェットプリン
   トヘッド。
2. （２）　前記積層接合は、熱圧接合によって行われてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第＋１１項記載のイ
   ンクジェットプリントヘッド。
3. （３）　前記積層接合は、前記熱可塑性合成樹脂板の面
   に形成されてインク流路を構成する溝に、蓋をして該流
   路を形成する手段としてなされていることを特徴とする
   特許請求の範囲第（１１項記載のインクジェットプリン
   トヘッド。
4. （４）　前記インク流路を構成する溝は、その少なくと
   も一部が、型の熱圧転写によって形成されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第（３）項記載のインクジェ
   ットプリントヘッド。
5. （５）前記積層接合は、インクを吐出させる電気・機械
   変換素子の取付けにおいて、該素子を、前記熱可塑性合
   成樹脂板にて挟み固定する手段としてなされていること
   を特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載のインクジ
   ェットプリントヘッド。
6. （６）　前記電気・機械変換素子の取付けにおいて、該
   素子の電極導線は、前記熱可塑性合成樹脂板の面に形成
   された導電性パターンによって導出されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第（５）項記載のインクジェッ
   トプリントヘッド。