(57)【要約】【課題】ヘッドの温度均一性を維持することで、長時間の印刷動作後であっても形成するパターンに依らず良好な印字品質を得ることができるようにする。【解決手段】低熱伝導率の圧電セラミックで形成されたインクジェットプリンタヘッド１ａと、圧電セラミックと同等の低熱伝導率を有するベース部材１５との接着面全面に、これらの部材１ａ，１５よりも相対的に熱伝導率の高い高熱伝導接着剤１６を介在させて接着固定させることにより、低熱伝導部材１ａ，１５に挟まれた高熱伝導接着剤１６が保温層の役目を果たし、長時間の画像形成でノズル部分に畜熱された熱を外部に放熱するのでは無く、高熱伝導接着剤１６に畜熱し、さらにはインクジェットプリンタヘッド１ａ全体にその熱を供給することで、インクジェットプリンタヘッド１ａの温度が均一に保たれ、長時間の印刷動作後であってもノズル間に温度差が生じないようにした。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルが配列されたインクジェットプリンタヘッドと、
このインクジェットプリンタヘッドと同等の熱膨張率及び熱伝導率を有する材料により形成されて前記インクジェットプリンタヘッドを接着支持するベース部材と、
前記インクジェットプリンタヘッドと前記ベース部材との間で前記ノズルの配列方向に平行な接着面全面に介在されてこれらの部材よりも相対的に熱伝導率の高い材料による高熱伝導接着剤と、
を備えるインクジェットプリンタヘッドユニット。
【請求項２】
前記インクジェットプリンタヘッドは、圧電セラミック材料により形成されている請求項１記載のインクジェットプリンタヘッドユニット。
【請求項３】
前記ベース部材は、前記インクジェットプリンタヘッドに対する接着面部分に前記高熱伝導接着剤が充填される凹部と、外部から前記凹部に連通して当該凹部に前記高熱伝導接着剤を充填するための貫通孔と、インクジェットプリンタヘッドとの接着面外となる位置に形成されて前記凹部と外部とを連通させる気泡抜き用の逃げ部と、を有する請求項１又は２記載のインクジェットプリンタヘッドユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット方式のプリンタ装置に用いられるインクジェットプリンタヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリンタヘッドで画像を形成する場合、画像形成に使用した圧電セラミックのノズル部分の温度が上昇する。例えば、或る画像パターンＡを形成しようとすると、画像パターンＡに使用したノズル部分の圧電部材の温度が上昇する。この時、画像パターンＡを形成するのに使用しないノズル部分の温度は上昇せず、画像形成に使用したノズル部分と、使用しないノズル部分とで温度差が発生する。この状態で、別の或る画像パターンＢを形成しようとすると、パターンＡ，Ｂに共通に使用するノズルのインク吐出量と、パターンＢのみで使用するノズルのインク吐出量とに違いが発生し、良好な画像を得ることができない、という問題が発生する。
【０００３】
このような問題を解決するために、従来は、例えば、図８に示すように、圧電セラミック製のインクジェットプリンタヘッド１００をアルミニウム等の高熱伝導部材により形成されたベース部材１０１（インクジェットプリンタヘッド１００をプリンタ本体に取付けるための部材）に高熱伝導接着剤１０２で固着して、ベース部材１０１を介して積極的に熱を放出する構造が用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構造では短時間の画像形成の場合には有効であるが、長時間の画像形成を行う場合には必ずしも有効であるとは言えない。なぜならば、インクジェットプリンタヘッド１００を構成する圧電セラミックは低熱伝導部材であり、一旦、熱が蓄積されると冷え難いということである。つまりは、短時間の熱上昇は高熱伝導部材で形成されたベース部材１０１により、積極的に放熱されるが、長時間に画像形成により畜熱された熱は放熱し難い、と言う問題が発生する。
【０００５】
また、別の問題として、インクジェットプリンタヘッド１００を構成する圧電セラミックの熱膨張係数が５×１０−６／℃であるのに対し、ベース部材１０１用のアルミニウム基板の熱膨張係数は約２０×１０−６／℃である。このような組合せのインクジェットプリンタヘッドユニットに関して、ヒートサイクル試験、ヒートショック試験を行ったところ、その熱膨張率の違いから、剥離や位置ずれを起こしてしまったものである。
【０００６】
本発明の目的は、ヘッドの温度均一性を維持することで、長時間の印刷動作後であっても形成するパターンに依らず良好な印字品質を得ることができる上に、ヘッドとベース部材との間の剥離や位置ずれを防止でき、熱変化に対する信頼性を向上させ得るインクジェットプリンタユニットを提供することである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明のインクジェットプリンタヘッドユニットは、例えば、低熱伝導率の圧電セラミックで形成されて複数のノズルが配列されたインクジェットプリンタヘッドと、このインクジェットプリンタヘッドと同等の熱膨張率及び熱伝導率を有する材料により形成されてインクジェットプリンタヘッドを接着支持するベース部材と、インクジェットプリンタヘッドとベース部材との間でノズルの配列方向に平行な接着面全面に介在されてこれらの部材よりも相対的に熱伝導率の高い材料による高熱伝導接着剤と、を備える。
【０００８】
従って、例えば低熱伝導率の圧電セラミックで形成されたインクジェットプリンタヘッドと、圧電セラミックと同等の熱伝導率、即ち、低熱伝導率を有するベース部材との接着面全面に、これらの部材よりも相対的に熱伝導率の高い高熱伝導接着剤を介在させて接着固定させることにより、低熱伝導部材と低熱伝導部材とに挟まれた高熱伝導接着剤が保温層の役目を果たし、長時間の画像形成でノズル部分に畜熱された熱を外部に放熱するのでは無く、高熱伝導接着剤に畜熱し、さらにはインクジェットプリンタヘッド全体にその熱を供給することで、インクジェットプリンタヘッドの温度が均一に保たれる。よって、長時間の印刷動作後であってもノズル間に温度差を生ぜず、インク吐出量に差が生じないため、形成するパターンに依らず良好な印字品質を得ることができる。さらには、ベース部材がインクジェットプリンタヘッドと同等の熱膨張率を有しているので、いかなる熱変化に対してもインクジェットプリンタヘッドとベース部材とが剥離又は位置ずれが発生しないものとなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施の形態を図１ないし図３に基づいて説明する。
【００１０】
まず、本実施の形態のインクジェットプリンタヘッドユニット１に用いられるインクジェットプリンタヘッド１ａの構成を図１に示すその製造工程を参照して説明する。
【００１１】
まず、２枚の板状の圧電部材２，３を接着することにより、２層構造の積層基板４を作製する。この圧電部材２，３は、板厚方向に分極されたものを、その分極方向が逆向きとなるように接着する（図１（ａ）参照）。本実施の形態で用いた圧電部材２，３は熱膨張率約５×１０−６／℃、熱伝導率約１Ｗ／ｍＫである。
【００１２】
次に、この積層基板４に対して研削加工を施すことにより、圧電部材２側の面に、圧電部材２の表面から圧電部材３の内部に達する深さの複数の溝５と、この溝５間に位置する支柱６とを形成する。なお、この研削は、ＩＣウエハの切断用に用いるダイシングソーを用いて行う。溝５の寸法は、インクジェットプリンタヘッド１の仕様などにより適宜決定される（図１（ｂ）参照）。
【００１３】
そして、ウェットプロセスの無電解メッキ法により、溝５内の表面には電極７、圧電部材２側の平面には配線パターン８を形成する（図１（ｃ）参照）。
【００１４】
さらに、裏側（積層基板４側）に凹型に形成された天板９を、インク流路となる溝５及び支柱６を覆うように接着し、圧力室（図示せず）と共通インク室（図示せず）を形成し、もってヘッド１ａの基本とする（図１（ｄ）参照）。９ａはインク供給孔である。
【００１５】
次に、所定の圧力室長を得るために、ヘッド１ａにおける溝５の開溝側の端面１０を、ダイシングソーを用いて切り落とす（図１（ｅ）参照）。
【００１６】
そして、予め各溝５に対応した複数のノズルであるオリフィス孔１１が横一列に形成されているプレートであるオリフィスプレート１２を接着する（図１（ｆ）参照）。
【００１７】
次に、図２に示すように、配線パターン８に接続するＩＣドライバ１３と駆動基板１４とを接続してインクジェットプリンタヘッド１ａとする。
【００１８】
このように低熱伝導率の圧電セラミックで作製されたインクジェットプリンタヘッド１ａを、プリンタ本体取付け用のベース部材１５上に接着固定することにより、インクジェットプリンタヘッドユニット１を作製する。具体的には、図２に示すように、圧電セラミックと同等の熱伝導率を持つ低熱伝導部材からなるベース部材１５において、インクジェットプリンタヘッド１ａとベース部材１５との間でノズル（オリフィス孔１１）の配列方向に平行な接着面全面に、圧電セラミック等の熱伝導率に対して相対的に高い熱伝導率の高熱伝導接着剤１６をスクリーン印刷等により均一に形成した後、前述のように作製されたインクジェットプリンタヘッド１ａの両端を接着部１７としてＵＶ接着剤等により接着し、インクジェットプリンタヘッドユニット１とした完成させる。
【００１９】
本実施の形態では、低熱伝導部材からなるベース部材１５にマセライト（熱膨張率７×１０−６／℃、熱伝導率約１Ｗ／ｍＫ）、高熱伝導接着剤１６には約６Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有する自己硬化性樹脂を使用した。
【００２０】
従って、本実施の形態のインクジェットプリンタヘッドユニット１によれば、低熱伝導率の圧電セラミックで形成されたインクジェットプリンタヘッド１ａと、圧電セラミックと同等の熱伝導率、即ち、低熱伝導率を有するベース部材１５との接着面全面に、これらの部材１ａ，１５よりも相対的に熱伝導率の高い高熱伝導接着剤１６を介在させて接着固定させることにより、低熱伝導部材（インクジェットプリンタヘッド１ａ）と低熱伝導部材（ベース部材１５）とに挟まれた高熱伝導接着剤（高熱伝導接着剤１６）が保温層の役目を果たし、長時間の画像形成でノズル部分に畜熱された熱を外部に放熱するのでは無く、高熱伝導接着剤（高熱伝導接着剤１６）に畜熱し、さらにはインクジェットプリンタヘッド１ａ全体にその熱を供給することで、インクジェットプリンタヘッド１ａの温度が均一に保たれる。よって、長時間の印刷動作後であってもノズル間に温度差を生ぜず、インク吐出量に差が生じないため、形成するパターンに依らず良好な印字品質を得ることができる。さらには、ベース部材１５がインクジェットプリンタヘッド１ａと同等の熱膨張率を有しているので、いかなる熱変化に対してもインクジェットプリンタヘッド１ａとベース部材１５とが剥離又は位置ずれが発生しないものとなる。
【００２１】
本発明の第二の実施の形態を図４ないし図６に基づいて説明する。第一の実施の形態で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示し、説明も省略する。
【００２２】
本実施の形態では、ベース部材１５側に関して、インクジェットプリンタヘッド１ａに対する接着面部分に高熱伝導接着剤１６が充填される凹部１５ａと、前面（又は、底面）側からこの凹部１５ａに連通してこの凹部１５ａに高熱伝導接着剤１６を充填するための貫通孔１５ｂと、インクジェットプリンタヘッド１ａとの接着面外となる位置に形成されて凹部１５ａと外部とを連通させる気泡抜き用の逃げ部１５ｃと、を有する構造としたものである。即ち、ベース部材１５は、インクジェットプリンタヘッド１ａと接する部分がこのインクジェットプリンタヘッド１ａのノズル部にできるだけ隣接するように凹部１５ａが形成されている。
【００２３】
そこで、まず、図５に示すように、ベース部材１５の所定の位置へインクジェットプリンタヘッド１ａを設置し、インクジェットプリンタヘッド１ａの両端を接着部１７とし、ＵＶ接着剤によりベース部材１５に接着させる。次に、図６に示すように、前面の貫通穴１５ｂから凹部１５ａ内に高熱伝導接着剤１６をスペンサー等により充填する。この時、高熱伝導接着剤１６は気泡なく注入されることが望ましく、充填前には脱泡を行っている。また、充填時には凹部１５ａに形成された抜き部１５ｃより気泡が逃げる構造となっている。これにより、高熱伝導接着剤１６を気泡を生ずることなくベース部材１５の凹部１５ａ内に均一に充填することができた。
【００２４】
本実施の形態のインクジェットプリンタヘッドユニット１はこのような充填工程を経て製造される。ここに、本実施の形態では、第一の実施の形態の場合と同様に、ベース部材１５にマセライト（熱膨張率７×１０−６／℃、熱伝導率約１Ｗ／ｍＫ）、高熱伝導接着剤１６には約６Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有する自己硬化性樹脂を使用した。
【００２５】
本実施の形態の場合も第一の実施の形態の場合と同様な作用・効果が得られるが、特に、ベース部材１５に凹部１５ａを形成し、この凹部１５ａに高熱伝導接着剤１６を充填させることにより、高熱伝導接着剤１６をインクジェットプリンタヘッド１ａのノズルにできるだけ近づけているので、温度均一性をより一層向上させることができる。
【００２６】
なお、これらの実施の形態に関して、１つのベース部材１５を共用し、その両面にインクジェットプリンタヘッド１ａを接着支持させた２ラインヘッド構造としてもよい。図７は第二の実施の形態例に準じて構成した２ラインヘッド構造例を示すものである。
【００２７】
また、これらの実施の形態では、インクジェットプリンタヘッド１ａの構成例として図１のような構成例で説明したが、インクジェットプリンタヘッド１ａとしてはこのような構成例に限られるものではなく、各種構成例についても同様に適用できる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、例えば低熱伝導率の圧電セラミックで形成されたインクジェットプリンタヘッドと、圧電セラミックと同等の熱伝導率、即ち、低熱伝導率を有するベース部材との接着面全面に、これらの部材よりも相対的に熱伝導率の高い高熱伝導接着剤を介在させて接着固定させるようにしたので、低熱伝導部材と低熱伝導部材とに挟まれた高熱伝導接着剤が保温層の役目を果たし、長時間の画像形成でノズル部分に畜熱された熱を外部に放熱するのでは無く、高熱伝導接着剤に畜熱し、さらにはインクジェットプリンタヘッド全体にその熱を供給することで、インクジェットプリンタヘッドの温度を均一に保つことができ、よって、長時間の印刷動作後であってもノズル間に温度差を生ぜず、インク吐出量に差が生じないため、形成するパターンに依らず良好な印字品質を得ることができ、さらには、ベース部材がインクジェットプリンタヘッドと同等の熱膨張率を有しているので、いかなる熱変化に対してもインクジェットプリンタヘッドとベース部材とが剥離又は位置ずれが発生しないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態に用いるインクジェットプリンタヘッドを製造工程順に示す斜視図である。
【図２】インクジェットプリンタヘッドユニットの製造工程の一工程を示す斜視図である。
【図３】インクジェットプリンタヘッドユニットを示す斜視図である。
【図４】本発明の第二の実施の形態のインクジェットプリンタヘッドユニットの製造工程の一工程を示す斜視図である。
【図５】インクジェットプリンタヘッドユニットの製造工程の他の一工程を示す斜視図である。
【図６】インクジェットプリンタヘッドユニットを示す斜視図である。
【図７】インクジェットプリンタヘッドユニットの変形例を示す斜視図である。
【図８】インクジェットプリンタヘッドユニットの従来例を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１      インクジェットプリンタヘッドユニット
１ａ    インクジェットプリンタヘッド
１５      ベース部材
１５ａ    凹部
１５ｂ    貫通孔
１５ｃ    逃げ部
１６      高熱伝導接着剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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