JPH03169635A - インクジェットヘッド - 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】 〔産業上の利用分野１ 本発明は、インク滴を飛翔させ記録紙等の記録媒体上に
インク像を形成するプリンタ等インクジェット方式の記
録装置に関し、更に詳細にはインクジェットプリンタヘ
ッドに関する． 〔従来の技術〕 特公昭６０−８９５３号等に開示されている従来のイン
クジェットヘッドの構造は、複数のノズル開口を有する
ノズル形成部材と、この背後にインクと直接接触する圧
電変換器を有するものである． 上記構造では、圧電変換器がノズル形成部材と概ね直交
する方向に変位するごとく振動し、また各ノズル間のイ
ンク流路が短い距離で通じていることにより、インク滴
吐出効率及び安定性が高くインク中に気泡、ゴミ等の異
物が混入した場合でもこれらの影響を受けることなく正
常に動作を維持できるという特徴を有する．従って、相
変化に伴い体積の増加、減少によってインクジェットヘ
ッド内に気泡が発生しやすいホットメルト型インクを使
用する場合極めて有利となる． 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、上記従来技術のホットメルト型インクを
用いたインクジェットヘッドでは、固相状熊のインクを
液相状態に変化させるためにインクジェットヘッド自体
を高温に保たなければならず、インクジェットヘッドの
構成部材相互の接合部ち高温下にさらされる．このため
従来のエボキシ、ポリエステル，アクリル系等の合成樹
脂接着剤では高温下ではホットメルト型インクに膨潤し
接合力が皆無となり実用に供することができない．また
無機系接着剤は耐熱性は優れているが硬くて脆いため耐
衝撃信頼性に欠ける．さらには溶接による場合、溶接時
の熱エネルギーによりインクジェットヘッド構成部材の
変形、及び著しい場合は破壊にいたるという問題を有し
ていた．そこで本発明は、このような問題点を解決する
ちので、その目的とするところは、ホットメノレト型イ
ンクを安定に吐出できるインクジェットヘッドを提供す
ることである． ［課題を解決するための手段１ 上記問題点を解決するために本発明は、記録媒体に対向
するよう配置される複数のノズル開口を有するノズル形
成部材と圧電変換器と常温において固相状態であるイン
クを液相状態に変化させる発熱手段を有し、該ノズル形
成部材と該圧電変換器の間に加熱溶融インクが充される
ごとく構成されたインクジェットヘッドにおいて、 圧電変換器とベース材、及び圧電変換器とノズル形成部
材の間が、その分子内にイミド基が芳香理に直接連結し
たものを基本反復単位とした高分子であり、更に脂肪族
炭素らしくは水素が直接結合していない脂肪族炭素を含
まない分子構造であるポリイミド樹脂によって接合形成
されて成ることを特徴とする． また前記圧電変換器が圧電材と金属板を前記ポリイミド
樹脂によって接合形成されて成ることを特徴とする． 〔作　用］ 本発明の構成によれば、加熱手段によりインクが加熱溶
解され、該加熱溶融インク中であっても振動子がノズル
形成部材と一定間隔に保たれ、該振動子がノズル形成部
材と直行方向に振動可能となり、振動子近傍のインクを
加圧しインク滴として飛翔させる． ［実　施　例１ そこで、以下に本発明の詳細を実施例に基づいて説明す
る． 第１図は、本発明によるインクジェットヘッドを用いた
インクジェットプリンタの斜視図で、図中符号１は記録
媒体でプラテン４に巻き付けられ送りローラ２、３によ
って押圧される．ガイド軸６、７に案内されプラテン軸
と平行方向１０に移動可能なキャリッジ８上にインクジ
ェットヘッド９が搭載されて構成される。インクジェッ
トヘッド９は外部からの駆動電圧を印加することによっ
て独立にインク滴を吐出制御可能な複数のノズルを有し
プラテン軸方向ｌＯに操作され上記ノズルから選択的に
インク滴を吐出し記録媒体ｌ上にインク像を形成する．
記録媒体１はプラテン４、送りローラ２、３の回転によ
り走査方向と直行する副走査方向５に搬送され記録媒体
１上への印字が行われる． 第２図は本発明によるインクジェットヘッドの一実施例
を示す断面図である。フレーム２０にはペース材２５上
に圧電変換器２１とノズル形成部材２２が積層され固定
される。ノズル形成部材２２は複数のノズル２３を有す
る金属薄膜から構成される．加熱手段２６はインクジェ
ットヘッド内のホットメルト型インクを加熱溶融し、イ
ンクの表面張力により圧電変換器２１とノズル２３の近
傍がインクで満たされる． 第３図は本発明によるインクジェットヘッドの要部断面
斜視図で、ベース材２５、圧電変換器２ｌ及びノズル形
成部材２２の積層構造により成る．圧電変換器２ｌはＰ
ＺＴより成る圧電材３２の片面に少なくとちＡｕ薄層よ
り成る電極層３３と、その反対面に鉄とニッケルの合金
より成る金属層３ｌを有する多層構造である．前記電極
層３３は蒸着、スパッタリング、及びメッキ等の方法で
形成されており、その構成の一例を示すと圧電材３２上
にクロム０．１　ｕｍ．：−ッケル０．　　１μｍ、金
０．１ｕｍの順に蒸着により形成した．金属層３ｌを圧
電材３２上にＦｅ−Ｎｉ合金メッキによって形成した場
合、その合金組成比は常に一定値に保たなければ熱膨張
係数が変化しホットメルト型インクを加熱溶解させる際
に各圧電変換器が個々に変位しインク吐出特性にバラツ
キが生じインクジェットヘッドの印字品質を低下させる
、著しくは印字不能となるため好ましくない．そこで予
め所望の合金組成比で形成されたＦｅ−Ｎｉ合金板を圧
電材３２に接合し金属層３１とすればインク吐出特性を
安定化できると言う効果を生じる．第３図中には示され
ていないが、これらの接合にポリイミド樹脂を用いるも
ので、圧電材３２及び金属層３１の両側らしくは片側の
接合面にポリイミド樹脂の前駆体であるボリアミド酸溶
液を塗布し、脱溶剤後接合面を貼合わせ加圧加熱し縮合
硬化させポリイミド化する．または前記ボリアミド酸溶
液の代わりにイミドモノマー溶液を塗布し加圧加熱し重
合硬化させポリイミド化してち良い．さらには特定の溶
剤にのみ溶解するポリイミド樹脂溶液を接合面に塗布し
、貼合わせ後脱溶剤により接合しても良い。但し前記ポ
リイミド樹脂は、ホットメルト型インクを加熱溶融する
温度に長期間耐えなければならないので、その分子構造
は、分子内にイミド基が芳香環に直接連結したものを基
本反復単位とした高分子であり、更に脂肪族炭素もしく
は水素が直接結合していない脂肪族炭素を含まない構造
でなければならない。上記のように形成された圧電変換
器２１をベース材２５上に形成された電極パターン３５
に前記同様ポリイミド樹脂を用いて個別に接合する．こ
のとき圧電変換器２１と電極パターン３５は，機械的に
接合されると共に電気的に６接合するためにポリイミド
樹脂接合層２４を薄層化するか、ポリイミド樹脂中に金
属粉等の導電粒子を混入するなどの方法を採用する．ベ
ース材２５は電気接続される電極バクーン３５が上面に
施されたガラス、セラミック等の絶縁体が用いられるが
，金属板等の導体に絶縁層を設けこの上に電極パターン
を形威しても良い．ノズル形成部材２２は圧電変換器２
ｌ上にポリイミド樹脂接合層２４を介して接合固定され
る．この接合層２４の厚みはインク滴の吐出特性を決定
する一因であるので、精密に圧電変換器２１とノズル２
３の間隔を規定しなければならない．そのためにポリイ
ミド樹脂中に大きさの揃ったガラス、金属等の球状、繊
維状の間隔規制部材を混入することによって実現できる
．上記のようにインクジェットヘッド構成部材をポリイ
ミド樹脂により略全面を接合するため溶接時のように局
所接合による接合部近傍に生じる歪、変形等の発生が皆
無となる．また溶接では熱的、機械的な衝撃が加わるた
め、著しくは圧電材などの破壊に至ってしまう等様々な
問題点を有するが、ポリイミド樹脂により接合する場合
は静的な加圧だけであるため上記問題が生じないという
効果を有する．また従来のエボキシ、ポエステル、アク
リル系などの合成樹脂接着剤によって接合した場合、一
般的なホットメルト型インクの主成分である流動パラフ
ィンに該合成樹脂接着剤が膨潤するため接合強度の低下
、接合層厚の変化など実用に供することができない．さ
らには耐熱性の点で最も優れた接着剤の一つである無機
系接着剤を使用した場合その接合層が硬くて脆いので、
数百Ｈｚから数千ｋＨｚの速度で断続的に振動する圧電
変換器を接合するには信頼性の面で問題がある等ポリイ
ミド樹脂接合による効果はきわめて大きい．本発明によ
るインクジェットヘッドの動作はフレキシブル基板（Ｆ
ＰＣ）２７を介して外部より電極パターン３５と金属層
３ｌとの間に駆動電圧を印加することによってこの間の
圧電材３２が収縮し一方金属層３１は収縮しないため曲
げモーメントが生じ圧電変換器２ｌは厚さ方向に変位す
る．次にこの駆動電圧を解除すると圧電変換器の弾性的
な復元力により発生する圧力でノズル２３からインク滴
が吐出する． 〔発明の効果ｊ 本発明のインクジェットヘッドによれば，加熱溶融した
ホットメルト型インク中においても振動子が安定して振
動でき良好なインク滴吐出特性が得られる．このため記
録媒体である記録紙の表面状態に依存しない印字品位の
優れたホットメルト型インクが使用でき、かつインク中
に生ずる気泡やゴミ等の影響を受けることなく正常に動
作できるという特有の効果を有する．

【図面の簡単な説明】

第ｌ図は本発明の一実施例によるプリンタの斜視図であ
る．第２図は本発明によるインクジェットヘッドの断面
図である．第３図は本発明によるインクジェットヘッド
の要部断面斜視図である．１　・ ３　・ ９　・ ２　１　・ ２　２　・ ２　３　・ ２４　・ ２　５　・ ２　６　・ ２８　・ ３　１　・ ３　２　・ ３　３　・ ・記録媒体 ・プラテン ・インクジェットヘッド ・圧電変換器 ・ノズル形成部材 ・ノズル ・接合層 ・ベース材 ・加熱手段 ・ホットメルト型インク ・金属層 ・圧電材 ・電極層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）記録媒体に対向するよう配置される複数のノズル
   開口を有するノズル形成部材と圧電変換器と常温におい
   て固相状態であるインクを液相状態に変化させる発熱手
   段を有し、該ノズル形成部材と該圧電変換器の間に加熱
   溶融インクが充されるごとく構成されたインクジェット
   ヘッドにおいて、 圧電変換器とベース材、及び圧電変換器とノズル形成部
   材の間がポリイミド樹脂によって接合形成されて成るこ
   とを特徴とするインクジェットヘッド。
2. （２）前記圧電変換器が圧電材と金属板がポリイミド樹
   脂によって接合形成されて成ることを特徴とする請求項
   １記載のインクジェットヘッド。
3. （３）前記ポリイミド樹脂の分子構造が、その分子内に
   イミド基が芳香環に直接連結したものを基本反復単位と
   した高分子であり、更に脂肪族炭素もしくは水素が直接
   結合していない脂肪族炭素を含まない構造であることを
   特徴とする請求項１又は請求項２記載のインクジェット
   ヘッド。