JPS6317627B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は液体噴射記録ヘツドの作成方法に関す
る。 ノンインパクト記録法は、記録時に於ける騒音
の発生が無視し得る程度に極めて小さいという点
に於ては、最近関心を集めている。その中でも特
に、高速記録が可能であり、しかも、普通紙に特
別の定着処理を必要とすることなく記録の行える
液体噴射記録法つまり、インクジエツト記録法
は、極めて有力な記録法であると認められてい
る。このインクジエツト記録法に就いては、これ
迄にも様々な方式が提案され、改良が加えられて
商品化されたものもあれば、現在もなお、実用化
への努力が続けられているものもある。 インクジエツト記録法は、要するにインクと称
される記録用液体の液滴（droplet）を飛翔させ、
それを被記録部材に付着させて記録を行うもので
ある。そして、この記録用液体の液滴の発生法及
び生じた記録用液体の飛翔方向を制御する為の制
御方法等に基づき、このインクジエツト記録法
は、幾つかの方式に大別される。ここに、それ等
の代表例を示せば、次のとおりである。 その１つは、たとえば、USP3060429に開示さ
れる、いわゆる（Teletype方式）であり、これ
は液流の発生を静電吸引的に行い、必要に応じて
発生した液流をそのまま記録部材上に付着させる
か又はその飛翔方向を電界制御し、記録部材上に
液滴を付着させて記録を行う方式である。 第２の方式は、例えばUSP3596275（Sweet方
式）、USP3298030（Lewis and Brown方式）等
に開示されている方式であつて、連続振動発生法
によつて帯電量の制御された液滴流を発生させ、
この発生された帯電量の制御された液滴流を、一
様の電界が掛けられている偏向電極間を飛翔させ
ることで、記録部材上に記録を行うものである。 第３の方式は、たとえば、USP3416153に開示
される、いわゆる、（Hertz方式）であつて、ノ
ズルとリング状の帯電電極間に電界を掛け、連続
振動発生法によつて、液滴を発生霧化させて記録
する方式である。なおこの方式ではノズルと帯電
電極間に掛ける電界強度を記録信号に応じて変調
することによつて液滴の霧化状態を制御し、記録
画像の階調性を出して記録する。 第４の方式は、例えばUSP3747120に開示され
ている方式（Stemme方式）で、この方式は前記
３つの方式とは根本的に原理が異なる。つまり、
（Stemme方式）は、記録のための液体を吐出す
るオリフイスを有する記録ヘツドに付設されてい
るピエゾ振動素子に、電気的な記録信号を印加
し、この電気的記録信号をピエゾ振動素子の機械
的振動に変え、該機械的振動に従つて必要時毎に
前記オリフイスより液滴を吐出飛翔させて被記録
部材に付着させることで記録を行うものである。 又別に、これ等、第１乃至第４の方式とは原
理・思想を異にする新規記録方式も、本件出願人
の先願（つまり、特願昭52―118798号）に於て提
案されている。この新規方式は、要するに、液路
中に導入された記録用液体に対して、情報信号と
して熱的パルスを与え、前記液体が状態変化をお
こすことによつて生じる作用力に従つて、先の液
路に付設したオリフイスより、前記液体を小液滴
として吐出・飛翔せしめ、これを被記録部材に付
着させて記録を行なう方式である。 ところで、以上に例示した各種液体噴射記録方
式に就いて、何れにも共通する、解決されるべき
技術的課題が今もなお残されている。 その１つは、これ等の記録をより高速化する
目的から、液吐出オリフイスをマルチアレイに
した記録ヘツドの作成方法を開発することであ
り、 第２には、吐出液滴の粒径を均一化して記録
品位の向上を図る目的から、各開口径が一様な
マルチアレイオリフイスを備えた記録ヘツドの
作成方法を開発することである。 しかしながら、斯かる記録ヘツドに対し要求さ
れるこれ等の条件を満足させるのは、その製造上
から見て、容易なことではない。 たとえば、元来、細孔を以て１つのノズル部を
構成し、その複数個を合体してマルチアレイ記録
用ヘツドを完成するには、それが極めて微細なも
のであるだけに、高度の技術力を要する。そし
て、その各構成要素が均質であることを要求され
るから、それを歩止まり良く製造することは容易
でない。 このように、各構成要素自体が微細、且つ、精
密である記録ヘツドをマルチアレイとする場合に
は、より一層の技術的困難さを伴なうものであ
る。 斯かる実情に鑑み、本発明に於ては、上記項
及び項に挙げた課題を満足させる液体噴射記録
ヘツドの作成方法を提案すること、換言すれば、
簡略な構成にして、高速度で良品位の記録を可能
にする液体噴射記録ヘツドを提供することが主た
る目的である。 又、本発明に於ては、その製造を容易に、しか
も精度良く為すことができる液体噴射記録ヘツド
を提供することも他の目的である。 而して、これ等の目的を達成することのできる
本発明の要旨とするところは、液路となるべき空
間域を形成した第１部材とこれとは別の前記空間
域を覆うための第２部材とを互いに接合すること
によつて形成される液体噴射記録ヘツドの作成方
法であつて、前記第１部材及び第２部材の接合部
位のいずれか一方に電気・熱交換体を設け、他方
の接合部位に前記電気・熱交換体の発熱作用によ
り接合作用を生じさせて前記両部材を互いに接合
することを特徴とする液体噴射記録ヘツドの作成
方法にある。 以下、図示例によつて本発明を詳説する。 先ず、マルチアレイ記録ヘツドの作成手順の一
具体的に従つて、本発明を説明する。 第１図に示されるように、事後、液体噴射記録
ヘツドに於ける液路となるべき複数の長尺溝１₁，
１₂，１₃，１₄，１₅，１₆を刻設したガラス、石
英、セラミツク、プラスチツク、金属、合金等の
素材から成る第１部材としての平板２を準備す
る。 これとは別個に、第２図に示されるような第２
部材としての平板３も準備される。なお、第２図
示の平板３も前記平板２と同様の素材から成る。 そして、この第２図示例に於て、４₁，４₂，４
_３，４₄，４₅，４₆，４₇は何れも所定の接合部位に
応じてパターン化して、平板３上に形成された電
気・熱交換体である。これ等変換体は、夫々、個
別電極５と共通電極６とを、備えており、これ等
電極間に通電することによつて発熱する。（なお、
この接合に利用する変換体は、平板２上に設ける
こともできる。） これ等、変換体は、たとえば次のようにして作
成することができる。 つまり、予め、前記平板３に蓄熱層として
SiO₂を蒸着し、その上に、発熱抵抗体層として
Ta₂Nを蒸着し、更に電極としてアルミニウムを
蒸着する。このアルミニウム電極に就いては、エ
ツチング等により所望のパターンを形成してお
く。同時に前記発熱抵抗体層の少なくとも前記所
定の接合部位に当る領域を露出させる。以上のよ
うにして、電気・熱交換体、いわゆるサーマルヘ
ツドが形成される。 因に、本発明の記録ヘツドを先に挙げた特願昭
52―118798号に示された液体噴射記録方式に適合
させるときには、上述の工程と同時に或は、別工
程として記録信号入力の為の電気・熱交換体部分
７₁，７₂，７₃，７₄，７₅，７₆、をも形成してく。
なお、この記録信号入力の為の電気・熱交換体露
出面には、更に保護層として、たとえば、SiO₂
等を蒸着しておくのが望ましい。 上記した記録信号入力の為の電気・熱交換体７
_１，７₂，７₃，７₄，７₅，７₆は液室中の記録液体
をオリフイスより小滴として吐出させるためのエ
ネルギー作用部をなすものであり、本発明の要部
をなす平板２と平板３を互いに接合するのに利用
する電気・熱交換体４₁，４₂，４₃，４₄，４₅，４
_６，４₇とはその作用を異にするものであつて、こ
れらのエネルギー作用部としての電気・熱交換体
は従来周知のピエゾ振動素子に代替することがで
きる。 なお、本発明においては、上記エネルギー作用
部が電気・熱交換体であるか、ピエゾ振動素子で
あるかを問わず、第１部材としての平板２には液
室となるべき空間域を形成することが必要であ
り、第１図に示される長尺溝１₁……１₆を形成す
るには、切削、エツチング等の刻設手法を利用す
るのはもとより、成型法によつて、平板２と一体
成形することも可能である。 次いで、第１図示、平板２の溝土手部１ａ，１
ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇが夫々、第２
図示の電気・熱交換体付設部４₁，４₂，４₃，４
_４，４₅，４₆，４₇に当接するように、平板２と平
板３とを重ね合せる。この状態を、第１図及び第
２図のＸ，X′一点破線に於ける切断面として、
第３図に略画断面図で図示する。このとき、溝土
手部１ａ……１ｇ、変換体付設部４₁……４₇の何
れかに感熱接合剤を被覆しておく。ここで使用す
る接合剤は、加熱により接合作用を生ずる材料で
あり、たとえば、エポキシ樹脂系接着剤、フエノ
ール樹脂系接着剤、ウレタン樹脂系接着剤、シリ
コーン樹脂系接着剤等を例とする有機化合物系接
着剤や、特公昭38―20227号記載の熔融銀塩類、
低融点ガラス類等の無機化合物類である。中で
も、後者の無機化合物類の場合は、使用形態が液
状でなく、粉末状である場合が多い。又、本発明
では、このような接合剤を特に使用しない場合も
ある。たとえば、平板２，３の素材が熱作用で熔
融する性質を持つときには、それ等自体を融着さ
せて接合を為すことができる。このように、接合
剤を別途、要することなく、融着接合できる素材
としては、ガラス、低融点金属、等の無機化合
物；ポリエチレン、ポリプロピレン、ABS樹脂、
ポリカーボネート、ポリメチルメタアクリレー
ト、等の熱可塑性樹脂を挙げることができる。勿
論、これら有機、無機の素材を組合せて利用する
ことも可能である。 第３図示のように平板２と平板３とが重ね合さ
れた後、予め平板３に設けてある電気・熱交換体
４₁……４₇に通電して、これ等を発熱させる。こ
こに発生した熱により、平板２と平板３の当接部
位を以て、両者が接合される。このとき、変換体
４₁……４₇で上記接合に十分な熱量を発生させる
ことは極めて容易であり、一般に、感熱記録の分
野に於て慣用されているような、いわゆるサーマ
ル・ヘツドを利用してこれを行なうことができ
る。又、これ等変換体４₁……４₇を利用するの
は、接合工程の１度だけであるから、（つまり再
使用の必要がないから）、それ等が破損する程度
にまで大熱量を出力させることができ、そのこと
によつて、熱的接合が実用上、十分な強度、並び
に精度で行なわれる。 以上に詳説した接合技術によれば、それが、被
接合部材の全体を加熱するものでなく、所望の接
合個所のみを効果的に集中加熱して接合を達成す
る方法であるから、完成品に不要な熱変形を残す
ことがない。これは、本発明のように微細（たと
えば、第３図示、長尺溝の断面開口部の大きさ
は、通常5μm×5μm〜250μm×250μm程度のもの
である）且つ、精密な構造物を得る場合、大きな
利点である。 又、上述の接合技術には、使用する接合剤が、
長尺溝内に流れ込み、そこで硬化してそれを目詰
りさせたり、信号入力用の変換体７₁……７₆の表
面等を汚したり、平板等の構成部材自身が熱熔融
して長尺溝を変形させるとか、封着してしまうと
言つた不都合が起きない長所がある。 さらに、上記した接合工程において、電気・熱
交換体が破損しない程度に通電するものとすれ
ば、平板２と平板３を接合してできた本発明によ
る液体噴射記録ヘツドにおいては接合した後にお
いても電気・熱交換体に通電することで融着接合
を行なえるので、液体噴射記録ヘツド完成後にお
ける再融着、接合強化を必要に応じて行なうこと
もできる。従つて、得られたヘツドは、精密にし
てしかも、構造的欠陥をほとんど持つことがな
い。 本発明の記録ヘツドの作成方法を実施例を挙げ
て更に詳説する。 実施例 １

【表】 表記の構成部材を用いて、第２図示様の部材を
準備した。つまり、アルミナ基板上に、接合用発
熱体４₁……４₇が夫々、100μm×５mmの大きさで
100μm間隔にパターン化され、これと同様に、信
号入力用発熱体７₁……７₆が夫々、100μm×
100μmの大きさでパターン形成された。 これとは別に、第１図示様の溝付き板が厚さ
1.3mmのガラス板により作成された。なお、各溝
は、ダイヤモンドカツターを用いて、間隔100μm
にて、溝巾100μmにて、深さ100μmの大きさで切
削形成された。この溝切削面には、次いで下記組
成の接合剤を厚さ約3μmで付着させた。 接合剤組成 エピコート ＃828シエル石油株式会社製エポ
キシ樹脂 100重量部 エポメートＢ―002 味の素(株)製エポキシ樹脂
硬化剤 30重量部 次に、上記両部材を、第３図示の如く重ね合せ
た後、発熱体表面温度が約150℃となるように、
接合用発熱体４₁……４₇に通電を行なつた。そし
て、接合効果が充分に認められた後、通電をや
め、全体をメタノール溶液中に移して超音波洗浄
を行うと、未硬化の接合剤等が除去され目詰りの
ないマルチアレイインクジエツトヘツドが作成さ
れた。 実施例 ２ 先ず、軟質ガラス板（厚さ、１mm）にダイヤモ
ンドカツターを用いて巾50μm、深さ50μmの溝を
ピツチ100μmで切削した第１図示様の溝付き板を
作成した。別に実施例１と同様な発熱体付設部材
（但し、発熱体付設間隔、50μm）を準備した。次
いで、両者の位置合せをした後、発熱体表面温度
が、800℃になるように接合用発熱体に電流を印
加し接合したところ所定の大きさの液路を持つマ
ルチアレイインクジエツトヘツドが得られた。な
お、このヘツドには、液路の目詰り、変形が全く
認められなかつた。 このようにして得られた本発明のヘツドを用い
て、一例として下記、第４図示例の如き液体噴射
記録を為すことができる。第４図には、説明を簡
略にするために、シングルオリフイスのヘツドを
用いた記録装置を示した。 つまり、この図示例では、 導入管８より液路９内に導入された記録用液体
４インクと略称することもある）１０は、前記液
路９に付設された信号入力用発熱体１１の通電発
熱に応じて瞬時に状態変化をおこす。 なお、前記発熱体１１は、これに接続した電極
１２₁，１２₂を介した通電によつて情報信号とし
ての熱的パルスを発生するものである。 状態変化によつて、前記液体１０には作用力が
加わり、その結果、液体１０が前記液路９に連絡
して設けたオリフイス１３より小液滴１４として
効率良く吐出・飛翔し、被記録部材１７上に付着
することによつて記録が為される。 発熱体１１は基板１５上に設けられており記録
入力に従つて電源１６の電圧が印加され、入力信
号に従つた発熱体１１の発熱がなされ、入力信号
に従つた記録が被記録部材１７上に飛来付着した
小液滴１４によつて形成される。なお、上記オリ
フイス１３の口径は約40μφである。 本図示例では説明の便宜上シングルオリフイス
の記録装置を示したが、勿論、これをマルチアレ
イ（オリフイス）の記録装置（不図示）に変形す
ることは自由である。又、記録方式も本図示例の
ものに限らない。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明が好適に適用され
る記録ヘツドを構成する主たる要素を説明するた
めの略画的斜視図であり、第３図は、第１図及び
第２図示の各要素を重ね合せた状態を説明する
Ｘ，X′一点破線に於ける切断面図である。又、
第４図は、本発明の作成方法を用いた記録ヘツド
を適用した上での一記録法を例示した液体噴射記
録装置の略画的斜視図である。 図に於て、１₁，１₂，１₃，１₄，１₅，１₆……
長尺溝、１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，
１ｇ……土手部、２，３……平板、４₁，４₂，４
_３，４₄，４₅，４₆，４₇……接合用発熱体、５……
個別電極、６……共通電極、７₁，７₂，７₃，７
_４，７₅，７₆，１１、……信号入力用発熱体、９
……液路、１３……液吐出オリフイスである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 液路となるべき空間域を形成した第１部材と
   これとは別の前記空間域を覆うための第２部材と
   を互いに接合することによつて形成される液体噴
   射記録ヘツドの作成方法であつて、前記第１部材
   及び第２部材の接合部位のいずれか一方に電気・
   熱交換体を設け、他方の接合部位に前記電気・熱
   交換体の発熱作用により接合作用を生じさせて前
   記両部材を互いに接合することを特徴とする液体
   噴射記録ヘツドの作成方法。