JPH07299907A - インクジェット記録ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】プラスチックのキャビティ板と振動板とが熱融
着によって接合されるとき、その接合が強固であり、か
つノズルや流路の形状が維持される。 【構成】キャビティ板11と振動板19とはポリエーテルイ
ミド樹脂からなり、いずれか一方、または各接合面には
膜厚３μｍのポリサルフォン樹脂膜１が形成される。ポ
リサルフォン樹脂の溶融温度は約190 ℃、ポリエーテル
イミド樹脂の熱変形温度は約200 ℃である。したがっ
て、キャビティ板11と振動板19とを、ポリサルフォン樹
脂膜１同士で接触させ、190 ℃の温度で１時間加熱する
と、ポリサルフォン樹脂膜１同士が熱溶融され、熱融着
層となって強固に接合される。キャビティ板11の熱変形
温度は、このポリサルフォン樹脂膜１の溶融温度190 ℃
より10℃高い200 ℃であるから、熱融着によってノズル
12などのインク流路が熱変形することがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、とくにプラスチック
のキャビティ板と振動板とが熱融着によって接合される
とき、その接合が強固であるとともにノズルや流路の形
状が維持されるインクジェット記録ヘッドおよびその製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、微細なノズル孔よりインクを噴射
して紙などの記録媒体上に付着させて記録を行う方法
は、インクジェット記録方法として知られている。そし
て、その原理の一つとしてオン・デマンド型インクジェ
ット記録ヘッドがある。この方式のインクジェット記録
ヘッド（以下、記録ヘッドという）は、一般的にはキャ
ビティ板の溝側から見た平面図である図５と、断面図で
ある図６とに示すように、ガラス，金属板などにエッチ
ングや機械加工等により複数のインク噴射用ノズル12,
噴射流路13，インク加圧室15，インク供給路16, フィル
タ流路18および共通なインク溜め17を形成したキャビテ
ィ板11と、振動板19とを積層，一体化したのち、振動板
19の外側面のインク加圧室15に対向する位置に電気機械
変換素子としての圧電素子20が、導電性膜21を介して接
合される構造をとっている。

【０００３】このような構造において、圧電素子20に電
気信号としての電圧を印加すると、振動板19がインク加
圧室15の内側に変位してインク加圧室15の容積を急激に
減少させ、その容積分に相当するインクがノズル12から
噴射され、それがインク滴となって、対向する記録紙に
点着して印字される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来例において、キャ
ビティ板11と振動板19とを接合するために、キャビティ
板11がシリコンウェハで、振動板19がガラス板のときに
は、静電接合技術が適用される。また、キャビティ板11
と振動板19がプラスチックのときには、接着剤を用いた
接合や、プラスチック自体を熱溶融し熱融着させる接合
が適用される。これらの接合方法には共通して、接合の
耐久性が弱く、流路形状が正確に維持されないで若干崩
れるなどの欠点があり、信頼性の高い接合技術が要望さ
れてきた。たとえば、キャビティ板や振動板として、耐
久性や剛性の点から、ポリエーテルイミド, ポリサルフ
ォン, ポリエーテルケトン, ポリエーテルスルフォンな
どのエンジニアリング・プラスチックが検討されてい
る。これらは一般的に接着剤によって接合しにくい材料
であるから、熱融着によって接合する方法が検討されて
いる。この熱融着による接合方法は、接着剤などの異種
材料との接着界面をもたない理由で、接合の信頼性が極
めて高いという長所がある反面、接合時の加熱によっ
て、キャビティ板の表面に形成された微細なインク流路
が熱変形するという問題点がある。

【０００５】この発明の解決すべき課題は、従来の技術
がもつ以上の問題点を解消し、とくにプラスチックのキ
ャビティ板と振動板とが熱融着によって接合されると
き、その接合が強固であるとともにノズルや流路の形状
が維持されるインクジェット記録ヘッドおよびその製造
方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係るインクジ
ェット記録ヘッドは、キャビティ板と振動板とが、その
熱変形温度より溶融温度が低いプラスチック層を介して
接合されてなるものである。また、キャビティ板と振動
板が、ポリエーテルイミド樹脂からなり、プラスチック
層が、ポリサルフォン樹脂と、ポリアリレート樹脂と、
ポリエステル樹脂と、高耐熱性ポリカーボネート樹脂
と、ポリフェニレンエーテル樹脂と、からなる群から択
一されたものとするのがよい。

【０００７】この発明に係る製造方法は、キャビティ板
と振動板の少なくとも一方の接合面を、その熱変形温度
より溶融温度が低いプラスチックで被膜する被膜工程
と；キャビティ板と振動板とをその熱変形温度より低い
温度で前記プラスチックの被膜を介して熱融着する接合
工程とからなる。ここで、被膜工程は、キャビティ板と
振動板の各接合面を、その熱変形温度より溶融温度が低
いプラスチックで被膜する工程とすることができ、さら
に、キャビティ板の全表面と振動板の接合面とを、その
熱変形温度より溶融温度が低いプラスチックで被膜する
工程とすることもできる。

【０００８】

【作用】この発明に係るインクジェット記録ヘッドで
は、キャビティ板と振動板とが、その熱変形温度より溶
融温度が低いプラスチック層を介して接合されるから、
キャビティ板と振動板をプラスチック層の溶融温度で熱
融着によって接合したとき、その温度をキャビティ板と
振動板の熱変形温度より低くすることによりキャビティ
板側のノズルや流路は熱変形することがない。

【０００９】この発明に係る製造方法では、被膜工程で
被膜するプラスチックの溶融温度はキャビティ板と振動
板の熱変形温度より低く、接合工程ではその温度で溶融
着が行われるので、接合工程でキャビティ板側のノズル
や流路は熱変形することがない。また、キャビティ板の
全表面と振動板の接合面をプラスチックで被膜する場合
には、ノズルや流路の内面がプラスチックで被覆された
状態となる。

【００１０】

【実施例】この発明の実施例について、以下に図を参照
しながら説明する。なお、記録ヘッドは図５，図６に示
したものである。図１は記録ヘッドのキャビティ板と振
動板の接合前の状態を示す断面図、図２は同じくその接
合後の断面図である。図１において、キャビティ板11と
振動板19とは、いずれもポリエーテルイミド樹脂からな
り、いずれか一方の接合面又は両方の接合面に膜厚３μ
ｍのポリサルフォン樹脂膜１が形成される。膜厚は、通
常１〜10μｍに選ばれる。ポリサルフォン樹脂の溶融温
度は約190 ℃、ポリエーテルイミド樹脂の熱変形温度は
約200 ℃である。したがって、図１に示した各キャビテ
ィ板11と振動板19とを、ポリサルフォン樹脂膜１を介し
て接触させ、190 ℃の温度で１時間加熱すると、ポリサ
ルフォン樹脂膜１同士が熱溶融され、図２に示すように
熱融着層２となって強固に接合される。しかも、キャビ
ティ板11の熱変形温度は、ポリサルフォン樹脂膜１の溶
融温度190 ℃より10℃高い200 ℃であるから、熱融着に
よってノズル12などのインク流路が熱変形することがな
い。ところで、熱融着の具体的方法として、恒温槽を用
いる方法や超音波加熱法が適用できる。この製造方法で
は、熱融着はポリサルフォン樹脂膜だけに関係するか
ら、超音波接合法によって高エネルギーを印加して短時
間に処理するのが有効, 適切である。なお、キャビティ
板と振動板とは、必ずしも同一材料であることはなく、
またプラスチック以外の金属，セラミック材料であって
もよい。なお、ポリサルフォン樹脂膜１に代えて、これ
より溶融温度の低いポリアリレート樹脂（溶融温度：約
185 ℃）、ポリエステル樹脂（約188 ℃）、高耐熱性ポ
リカーボネート樹脂（約186 ℃）およびポリフェニレン
エーテル樹脂（約187 ℃）からなる群から択一された樹
脂からなる膜を用いることができる。

【００１１】図３は記録ヘッドの別の実施例におけるキ
ャビティ板と振動板の接合前の断面図、図４は同じくそ
の接合後の断面図である。先に述べた実施例と異なる点
は、キャビティ板11のポリサルフォン樹脂膜１の形成
が、ノズル12などのインク流路を含む全表面に施される
ことである。したがって、キャビティ板11と振動板19と
を温度190 ℃で熱溶着すると、接合面が熱溶着層２とな
り強固に接合されるとともに、図４に示すように、キャ
ビティ板11の外周面と、ノズル12の内面とにポリサルフ
ォン樹脂膜１が形成されたままとなる。この別の製造方
法によると、次の利点がある。第１は、キャビティ板11
に対するポリサルフォン樹脂膜１の形成が簡単になるこ
とである。先の実施例のように、ポリサルフォン樹脂膜
１の形成でノズル12などのインク流路を避けるために
は、ポリサルフォン樹脂溶液を特殊な印刷方式、または
ローラコーティング方式によって複雑, 面倒な塗布作業
が必要になる。これに対して、この実施例では、浸漬コ
ーティングなどの簡単な塗布作業ですむ。第２は、ノズ
ル12の内面にポリサルフォン樹脂膜１が形成されるか
ら、流路内面のインクに対する親和性または耐インク性
が向上し、印字品質と信頼性の向上につながることであ
る。なお、先に述べたと同様に、ポリサルフォン樹脂膜
１に代えて、ポリアリレート樹脂、ポリエステル樹脂、
高耐熱性ポリカーボネート樹脂、およびポリフェニレン
エーテル樹脂からなる群から択一された樹脂からなる膜
を用いることができる。

【００１２】

【発明の効果】この発明に係るインクジェット記録ヘッ
ドでは、キャビティ板と振動板とが、その熱変形温度よ
り溶融温度が低いプラスチック層を介して接合されるか
ら、キャビティ板と振動板をプラスチックの溶融温度で
熱融着によって接合したとき、その温度でキャビティ板
側のノズルや流路は熱変形することがない。したがっ
て、キャビティ板と振動板との熱融着による接合が強固
であり、しかもまたノズルや流路の形状が維持されるか
ら、インク噴射特性が良好に維持され、ひいては印字品
質が良好に維持される。

【００１３】この発明に係る製造方法では、被膜工程で
キャビティ板と振動板の熱変形温度より低い溶融温度の
プラスチックを被膜しているので、キャビティ板と振動
板をプラスチックの溶融温度で熱溶融して接合したと
き、その温度でキャビティ板側のノズルや流路は熱変形
することがない。したがって、キャビティ板と振動板と
の熱融着による接合が強固であるとともにノズルや流路
の形状が維持されるから、インク噴射特性が良好に維持
され、ひいては印字品質が良好に維持される。とくに、
プラスチック被膜をいずれか一方の接合面だけに形成す
る場合には、処理が簡単になってコスト低減が図れる。

【００１４】また、キャビティ板の全表面と振動板の表
面にプラスチックを被膜する場合には、被膜形成処理が
簡単になって、コスト低減が図れるとともに、ノズルや
流路の内面が被膜されることによって、インクに対する
親和性や耐インク性の向上が図れ、ひいては印字品質と
信頼性の向上が支援される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例のキャビティ板と振動板の接
合前の状態を示す断面図

【図２】同じくその接合後の断面図

【図３】この発明の別の実施例のキャビティ板と振動板
の接合前の断面図

【図４】同じくその接合後の断面図

【図５】この発明の実施例と従来例とに共通な平面図

【図６】この発明の実施例と従来例とに共通な断面図

【符号の説明】

１ ポリサルフォン樹脂膜 ２ 熱融着層 １１ キャビティ板 １２ ノズル １３ 噴射流路 １９ 振動板

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】キャビティ板と振動板とが、その熱変形温
   度より溶融温度が低いプラスチック層を介して接合され
   てなることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
2. 【請求項２】請求項１に記載の記録ヘッドにおいて、キ
   ャビティ板と振動板は、ポリエーテルイミド樹脂からな
   り、プラスチック層は、ポリサルフォン樹脂と、ポリア
   リレート樹脂と、ポリエステル樹脂と、高耐熱性ポリカ
   ーボネート樹脂と、ポリフェニレンエーテル樹脂と、か
   らなる群から択一された樹脂からなることを特徴とする
   インクジェット記録ヘッド。
3. 【請求項３】キャビティ板と振動板の少なくとも一方の
   接合面を、その熱変形温度より溶融温度が低いプラスチ
   ックで被膜する被膜工程と；キャビティ板と振動板とを
   その熱変形温度より低い温度で前記プラスチックの被膜
   を介して熱融着する接合工程と；からなることを特徴と
   するインクジェット記録ヘッドの製造方法。
4. 【請求項４】請求項３に記載の製造方法において、被膜
   工程は、キャビティ板と振動板の各接合面を、その熱変
   形温度より溶融温度が低いプラスチックで被膜する工程
   であることを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製
   造方法。
5. 【請求項５】請求項３に記載の製造方法において、被膜
   工程は、キャビティ板の全表面と振動板の接合面を、そ
   の熱変形温度より溶融温度が低いプラスチックで被膜す
   る工程であることを特徴とするインクジェット記録ヘッ
   ドの製造方法。
6. 【請求項６】請求項３，４または５に記載の製造方法に
   おいて、キャビティ板と振動板は、ポリエーテルイミド
   樹脂からなり、前記プラスチックは、ポリサルフォン樹
   脂と、ポリアリレート樹脂と、ポリエステル樹脂と、高
   耐熱性ポリカーボネート樹脂と、ポリフェニレンエーテ
   ル樹脂と、からなる群から択一された樹脂からなること
   を特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。