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JP2915494B2 - Inkjet recording head - Google Patents

Inkjet recording head

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JP2915494B2
JP2915494B2 JP13845590A JP13845590A JP2915494B2 JP 2915494 B2 JP2915494 B2 JP 2915494B2 JP 13845590 A JP13845590 A JP 13845590A JP 13845590 A JP13845590 A JP 13845590A JP 2915494 B2 JP2915494 B2 JP 2915494B2
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JP
Japan
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ink
filler
acid
head
recording head
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格二 村上
希世文 永井
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、インクジェットプリンターのヘッドに関す
る。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an ink jet printer head.

[従来技術] 液体状のインクをノズルから吐出せしめて画像の記録
を行うインクジェット記録方法は、普通紙への印字が可
能なこと、カラー化への対応が容易なこと、印字速度が
速いこと等の利点から近年では色々な吐出原理に基づく
プリンターが市販されている。従来より用いられている
インクジェット方式の具体的な方式は、例えばテレビジ
ョン学会誌37(7)540(1983)等に記載されている。
[Prior art] An ink jet recording method in which a liquid ink is ejected from a nozzle to record an image is capable of printing on plain paper, being easily compatible with colorization, having a high printing speed, and the like. Due to the advantages described above, printers based on various ejection principles have been marketed in recent years. The specific method of the ink jet method conventionally used is described in, for example, the Journal of the Institute of Television Engineers of Japan 37 (7) 540 (1983).

代表的な方法の例としては、PZT等の圧電素子に、画
像に従ったパルス電圧を印加したり、インク室内のイン
クに熱を作用せしめて気泡を形成することにより、イン
ク部室内のインクに圧力を加えてインクをノズルより押
し出すパルス・オンデイマンド方式、画像に従ったパル
ス電圧を電極に印加することによりインク中に電荷を誘
起せしめてノズルよりインクを記録紙側に吸引する静電
吸引方式、連続的にインク滴を形成し、荷電量を制御す
ることにより選択的にインク滴を記録紙側へ飛翔せしめ
る方式などが挙げられる。
Typical examples of the method include applying a pulse voltage according to an image to a piezoelectric element such as PZT, or applying heat to the ink in the ink chamber to form air bubbles, thereby forming a bubble in the ink chamber. A pulse-on-demand method in which pressure is applied to extrude ink from a nozzle, an electrostatic suction method in which electric charges are induced in ink by applying a pulse voltage according to an image to an electrode, and ink is suctioned from a nozzle to a recording paper side, There is a method in which ink droplets are continuously formed, and the amount of charge is controlled to selectively fly the ink droplets toward the recording paper.

これらの従来技術の欠点として、例えば、圧電素子を
用いるヘッドは、例えば、実開昭56−14305公報などに
記載されているが、このようなヘッドは切削、接合など
の機械的な加工で製作されるものであり、所望の解像度
が得られなかったり、コストが高くなってしまうという
欠点がある。又、熱による気泡を用いる方法では、高解
像度、低コストのヘッドは得易いが、印加する温度が30
0℃以上の高温となるためにヒーター部分の破壊が生じ
易い、インクが直接加熱されるために、インク中の染料
の分解が生じ、耐水性の高い染料を用いることができな
い、ホットメルト・インクでは吐出が困難となる等、用
いることのできるインクが制約をうけるといった欠点が
ある。
As a drawback of these conventional techniques, for example, a head using a piezoelectric element is described in, for example, Japanese Utility Model Laid-Open Publication No. 56-14305, but such a head is manufactured by mechanical processing such as cutting and joining. However, there is a drawback that a desired resolution cannot be obtained or the cost increases. Also, in the method using bubbles by heat, a high-resolution and low-cost head is easily obtained, but the applied temperature is 30 ° C.
Hot melt inks where the heater is apt to be destroyed due to the high temperature of 0 ° C. or higher, the dye in the ink is decomposed because the ink is directly heated, and a dye having high water resistance cannot be used. However, there is a disadvantage that the ink that can be used is restricted, for example, the ejection becomes difficult.

静電吸引方式は、例えば、USP3060429号公報等に開示
されている方式であるが、やはり高解像度、低コストの
ヘッドは得易いけれども、インクが特定の電気伝導度を
有する必要があるため特殊なインクしか用いることがで
きない。駆動するための電圧が高く駆動回路のコストが
高くなってしまうなどの欠点がある。
The electrostatic suction method is, for example, a method disclosed in U.S. Pat.No. 3,060,429, but a high-resolution, low-cost head is easy to obtain, but a special ink is required because the ink needs to have a specific electric conductivity. Only ink can be used. There are drawbacks such as a high driving voltage and a high driving circuit cost.

連続的にインク滴を吐出せしめる方法は、例えば、US
P3596275号公報、USP3298030号公報などに開示されてい
る方法であるが、インク供給系にポンプが必要であり、
装置が大型なものとなり易く、又、1ノズル当たりの応
答周波数は大きくできるが、高密度にノズルを配置した
ヘッドで記録することは困難であり、高速な記録を行う
ことができ難い。
A method for continuously ejecting ink drops is, for example, US
P3596275, the method disclosed in USP3298030, etc., requires a pump in the ink supply system,
Although the apparatus tends to be large, and the response frequency per nozzle can be increased, it is difficult to perform recording with a head having nozzles arranged at high density, and it is difficult to perform high-speed recording.

[発明が解決しようとする課題] 本発明は、上記のような従来より用いられてきたイン
クジェット記録方法の問題点を解消することのできる、
新しい吐出方法に基づくインクジェット記録用ヘッドを
提供することを目的とするものである。すなわち、低コ
スト、高密度、高速記録、低エネルギーでの記録が可能
であって、かつ用いることのできるインクの制限が少な
く、普通紙にも印字が可能となる記録方法を実施するこ
とのできるインクジェット記録用ヘッドを提供すること
を目的とするものである。
[Problems to be Solved by the Invention] The present invention can solve the problems of the conventionally used inkjet recording method as described above.
It is an object of the present invention to provide an inkjet recording head based on a new ejection method. In other words, it is possible to implement a recording method that enables low-cost, high-density, high-speed recording, low-energy recording, and has few restrictions on inks that can be used, and enables printing on plain paper. An object of the present invention is to provide an inkjet recording head.

[課題を解決するための手段] 上記の目的を達成するため、温度変化によって相変化
を生じ体積変化を示す物質を含む電気導電性の充填剤を
実質的に密閉する少なくとも一部の壁を弾性壁で形成さ
れた容器と、該充填剤に通電し該充填剤を加熱するため
の電極とを有するインクジェット記録用ヘッドを用い
る。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, at least a part of a wall which substantially seals an electrically conductive filler containing a substance which undergoes a phase change by a temperature change and shows a volume change is elastically deformed. An ink jet recording head having a container formed by walls and electrodes for supplying electricity to the filler and heating the filler is used.

本出願人は、先に、少なくとも一部の壁を弾性壁で形
成し、かつ、パラフィンを充填した密閉容器と、この密
閉容器中にパラフィンの加熱手段を設け、パラフィンを
加熱して、パラフィンの固体状態から液体状態の相変化
に伴う熱膨張により、インク液室の容積を変化させ、イ
ンクの圧力を上昇させてノズルよりインクを噴射させる
インクジェット記録用ヘッドを出願した。このように構
成されたインクジェット記録用ヘッドを用いることによ
り、低コスト、高密度、使用できるインクの許容度の範
囲拡大が達成できることが確認された。しかしながら、
このインクジェット記録用ヘッドにおいては、目的とす
る大きさのインク滴を吐出するためには、一定値以上の
インク室の体積変化を与える必要があり、このためにパ
ラフィンの層を2μm程度以上に厚くする必要がある。
本発明者は、このようなインクジェット記録用ヘッドに
おいて密閉された容器内に充填されるパラフィンの熱伝
動性の低さが記録速度を高めるための大きな障害になっ
ていることを見出し、加熱により相変化する物質を含む
充填材として電気導電性の材料を用い、充填材を通電に
より直接加熱することにより、駆動周波数及び液滴速度
の向上が可能であることを確認し、本発明に至ったもの
である。
The present applicant has previously formed at least a part of the wall with an elastic wall, and provided a closed container filled with paraffin, and provided a heating means for the paraffin in the closed container, and heated the paraffin to form the paraffin. The present inventors have applied for an ink jet recording head that changes the volume of an ink liquid chamber due to thermal expansion accompanying a phase change from a solid state to a liquid state, raises the pressure of ink, and ejects ink from nozzles. It has been confirmed that the use of the ink jet recording head configured as described above can achieve a low cost, a high density, and an expanded range of acceptable ink usable. However,
In this ink jet recording head, in order to eject ink droplets of a target size, it is necessary to change the volume of the ink chamber by a certain value or more. For this reason, the paraffin layer is thickened to about 2 μm or more. There is a need to.
The present inventor has found that the low thermal conductivity of paraffin filled in a closed container in such an ink jet recording head is a major obstacle to increasing the recording speed. Using an electrically conductive material as a filler containing a substance that changes, and by directly heating the filler by energization, it has been confirmed that the drive frequency and the droplet speed can be improved. It is.

以下、本発明の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記録用ヘッドの一実施
例を説明するための要部構成図である。図中、1はヘッ
ド用基板、2は中間絶縁体層、3,4は電極、71,72は密
閉容器壁、8は密閉容器弾性壁、10はインク室形成壁、
16はノズル・プレートであり、被記録材へ向けて噴出す
るための吐出口11を有している。14はインク入口であ
り、インクタンクと連通し、インクがこの口を通して補
給される。71,72、3及び4により形成される密閉され
た容器には、加熱により相変化を生じ体積変化する物質
を含む電気伝導性の充填材13が充填されている。151,1
52は、電極3と電極4とが電圧印加時に接触し、短絡す
ることを防止するための絶縁体である。
Hereinafter, a description will be given based on examples of the present invention. FIG. 1 is a main part configuration diagram for explaining an embodiment of an ink jet recording head according to the present invention. In the figure, 1 is a substrate for the head, 2 is the intermediate insulating layer, 3 and 4 electrodes, 7 1, 7 2 closed vessel walls, the closed container elastic wall 8, 10 ink chamber forming wall,
Reference numeral 16 denotes a nozzle plate, which has a discharge port 11 for jetting toward a recording material. Reference numeral 14 denotes an ink inlet, which communicates with the ink tank, and ink is supplied through this opening. The hermetically sealed container formed by 7 1 , 7 2 , 3 and 4 is filled with an electrically conductive filler 13 containing a substance which undergoes a phase change by heating and changes in volume. 15 1 , 1
5 2, the electrodes 3 and 4 are in contact when a voltage is applied, an insulator for preventing a short circuit.

本発明のインクジェット記録用ヘッドに用いられる材
料、製法をより具体的に挙げれば、例えば、基板1とし
て、アルミナなどのセラミックス、ガラス、フェノール
樹脂等のプラスチック、シリコン等の単結晶ウエファー
やステンレス、真鍮、アルミニウム、ジェラルミン等の
金属類等を用いることができる。本発明においては、特
に、基板として、放熱効率を良くするために熱伝導率の
大きな材料を用いることが好ましい。又、基板の外側に
放熱効率を良くするためのフィン等の突起を設けること
ができる。
More specifically, the material and manufacturing method used for the ink jet recording head of the present invention are, for example, as the substrate 1, ceramics such as alumina, glass, plastic such as phenolic resin, single crystal wafers such as silicon, stainless steel, and brass. , Aluminum, and metals such as duralumin can be used. In the present invention, it is particularly preferable to use, as the substrate, a material having a large thermal conductivity in order to improve heat radiation efficiency. Further, projections such as fins for improving heat radiation efficiency can be provided outside the substrate.

中間絶縁体層2としては、シリコンの酸化物、窒化
物、炭化物や、グレーズドガラス、エポキシ樹脂等を用
いることができる。この中間層は、基板と電極層の熱膨
張係数の差により生ずる加熱による電極の破壊、電極材
料の基板に対する接着性を改善するため等の目的のもの
である。従って、中間層は、本発明の必須な構成要件で
はなく、例えば、基板に金属を用い、その金属をそのま
ま充填材に通電するための電極するような場合には、中
間層は必ずしも必要ではないことは明らかである。
As the intermediate insulator layer 2, silicon oxide, nitride, carbide, glazed glass, epoxy resin, or the like can be used. This intermediate layer is for the purpose of breaking down the electrode due to heating caused by the difference in thermal expansion coefficient between the substrate and the electrode layer, improving the adhesion of the electrode material to the substrate, and the like. Therefore, the intermediate layer is not an essential component of the present invention.For example, in the case where a metal is used for the substrate and the metal is used as an electrode for directly supplying the filler, the intermediate layer is not necessarily required. It is clear.

電極3,4としては、Al,Ag,Au,Pt,Cu,Ni及びこれらの金
属の合金を用いることができる。電極は、真空蒸着法、
スパッターリング、メッキ、接着法、ラミネート、エッ
チング等の方法により設けたり、パターニングしたりで
きる。弾性壁8側の電極4を設けるのに好ましい製造方
法は、上記の方法により、あらかじめ弾性壁8上に電極
を設けておくことであり、電極を設けた弾性壁を、密閉
容器壁71,72の形成された基板に、接着又は圧着するこ
とにより、ヘッドの製造が安易となる。
As the electrodes 3 and 4, Al, Ag, Au, Pt, Cu, Ni, and alloys of these metals can be used. Electrodes are vacuum deposited,
It can be provided or patterned by a method such as sputtering, plating, bonding, lamination, and etching. A preferable manufacturing method for providing the electrode 4 on the elastic wall 8 side is to provide an electrode on the elastic wall 8 in advance by the above-described method, and the elastic wall provided with the electrode is connected to the closed container wall 7 1 , 7 2 of the formed substrate, by bonding or crimping, the manufacture of the head becomes easy.

密閉容器壁71,72は、ポリイミド、ポリアミド、ポリ
フッ化エチレンなどのフィルムを、エキシマ・レーザー
や炭酸ガス・レーザーなどによるエッチングによって穿
孔又は溝切加工する方法、感光性ポリマーを用い、マス
クをかけて露光した後エッチングする方法、ガラス、金
属等の部材を用い、器壁層の上に更に感光性ポリマー層
を塗布した後、マスクをかけて露光し、感光性ポリマー
層及び部材をエッチングする方法、ポリイミド、ポリア
ミド、ポリフッ化エチレン、ガラス、金属等の層を設け
た後、ダイシング・ソー等により切削加工する方法等に
よって形成することができる。
The closed container walls 7 1 and 7 2 are made of a method of perforating or grooving a film of polyimide, polyamide, polyfluoroethylene, or the like by etching with an excimer laser, a carbon dioxide gas laser, or the like. A method of etching after exposure, using a member such as glass or metal, further applying a photosensitive polymer layer on the vessel wall layer, exposing with a mask, and etching the photosensitive polymer layer and the member After forming a layer of polyimide, polyamide, polyfluorinated ethylene, glass, metal, or the like, it can be formed by a cutting method using a dicing saw or the like.

弾性壁8は、ポリイミド、ポリアミド、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリ
デン等のポリマーや、ステンレス、ニッケル、金、等の
金属で形成することができる。弾性壁を設ける方法とし
ては、上記の材料でできたフィルムを接着する方法、充
填材13を充填した後、塗布、又は真空蒸着、スパッター
リングする方法などがある。
The elastic wall 8 can be formed of a polymer such as polyimide, polyamide, polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, or polyvinylidene chloride, or a metal such as stainless steel, nickel, or gold. As a method of providing the elastic wall, there are a method of bonding a film made of the above material, a method of filling the filler 13, and then applying, vacuum depositing, or sputtering.

インク室形成壁10は、密閉容器壁71,72と同様な加工
方法及び材料によって作製することができる。
Ink chamber forming wall 10 can be produced by processing methods and materials similar to the closed container wall 7 1, 7 2.

71,72及び3,4により形成される密閉された容器に、
加熱により相変化を生じ体積変化する物質を含む電気導
電性の充填材13が充填されている。
In the closed container formed by 7 1 , 7 2 and 3, 4
An electrically conductive filler 13 containing a substance that undergoes a phase change by heating and changes in volume is filled.

ここに用いられる加熱による相変化で体積変化をする
物質としては、密ロウ、カルナウバ・ワックス、ライス
・ワックス、木ロウ、ホホバ油、鯨ロウ、カンデリラワ
ックスなどの天然ワックス、パラフィン・ワックス及び
その誘導体、オレイン酸アミド、ラウリル酸アミド、ス
テアリン酸アミド、リシノール酸アミド、パルミチン酸
アミド、テトラヒドロフラン酸アミド、エルカ酸アミ
ド、N−ステアリルエルカ酸アミド、N−オレイルステ
アリン酸アミド、エルカ酸アミド、ミリスチン酸アミ
ド、フェナセチン、トルアミド、アセトアミド等のアミ
ド類、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、チグリ
ン酸、ヘキサデシルマロン酸、ジドコシルマロン酸、デ
シルマロン酸、エイコシルマロン酸、ドコシルマロン
酸、テトラデシルマロン酸、エイコシルチオグリコール
酸、ヘキサデシルチオリンゴ酸、ドデシルチオリンゴ
酸、ソルビン酸、ケトグルタル酸、ステアリルアシルグ
ルタミン酸、2−アセトナフトンベヘン酸、テレフタル
酸モノラウリル、テレフタル酸モノステアリル、12−ヒ
ドロキシステアリン酸、16−ヒドロキシヘキサデカン酸
等の有機酸及びこれらの酸の金属塩、ドデカノール、テ
トラデカノール、ヘキサデカノール、エイコサノール、
ドコサノール、テトラコサノール、ヘキサコサノール、
オクタコサノール、9−ドデセン−1−オール、ミリシ
ルアルコール、9−テトラセン−1−オール、9−ヘキ
サデセン−1−オール、9−エイコセン−1−オール、
13−ドコセン−1−オール、ピネングリコール、ヒノキ
オール、ブチンジオール、ノナンジオール、イソフタリ
ルアルコール、メシセリン、テレアフタリルアルコー
ル、ヘキサンジオール、デカンジオール、ドデカンジオ
ール、テトラデカンジオール、ヘキサデカンジオール、
ドコサンジオール、テトラコサンジオール、テレビネオ
ール、フェニルグリセリン、エイコサンジオール、オク
タンジオール、フェニルプロピレングリコール等のアル
コール類、ベンゾイルアセトン、ジアセトベンゼン、ベ
ンゾフェノン、トリコサノン、ヘプタコサノン、ヘプタ
トリアコンタノン、ヘントリアコンタノン、ステアロ
ン、ラウロン、ジアニソール等のケトン類、上記の酸類
とグリセリン、ジエチレングリコール、エチレングリコ
ール等のアルコール類とのエステル類、等の化合物を用
いることができる。
The substances used here that change volume by phase change by heating include natural waxes such as beeswax, carnauba wax, rice wax, wood wax, jojoba oil, whale wax, candelilla wax, paraffin wax and the like. Derivatives, oleic amide, lauric amide, stearic amide, ricinoleic amide, palmitic amide, tetrahydrofuran amide, erucamide, N-stearyl erucamide, N-oleyl stearamide, erucamide, myristic acid Amides such as amide, phenacetin, toluamide, acetamide, palmitic acid, stearic acid, behenic acid, tiglic acid, hexadecylmalonic acid, didocosylmalonic acid, decylmalonic acid, eicosylmalonic acid, docosylmalonic acid, tetradecylmalonic acid Eicosylthioglycolic acid, hexadecylthiomalic acid, dodecylthiomalic acid, sorbic acid, ketoglutaric acid, stearylacylglutamic acid, 2-acetonaphthonebehenic acid, monolauryl terephthalate, monostearyl terephthalate, 12-hydroxystearic acid , Organic acids such as 16-hydroxyhexadecanoic acid and metal salts of these acids, dodecanol, tetradecanol, hexadecanol, eicosanol,
Docosanol, tetracosanol, hexacosanol,
Octacosanol, 9-dodecene-1-ol, myricyl alcohol, 9-tetracene-1-ol, 9-hexadecene-1-ol, 9-eicosen-1-ol,
13-docosen-1-ol, pinene glycol, hinokiol, butynediol, nonanediol, isophthalyl alcohol, mesicerin, terephthalyl alcohol, hexanediol, decanediol, dodecanediol, tetradecanediol, hexadecanediol,
Alcohols such as docosanediol, tetracosanediol, tvneol, phenylglycerin, eicosanediol, octanediol, phenylpropylene glycol, benzoylacetone, diacetbenzene, benzophenone, tricosanone, heptacosanone, heptatriacontanone, and hentria Compounds such as ketones such as contanone, stearone, lauron, and dianisole, and esters of the above acids with alcohols such as glycerin, diethylene glycol, and ethylene glycol can be used.

これらの一連の化合物の中でなにを使用するかは、所
望の相変化温度、体積変化率、熱安定性、ヘッド部材に
対する侵食性、ヘッド作製工程での作業性等を考慮して
適宜選択されるべきものであり、その目的を達成するた
めには2種以上の化合物を混合することも有効である。
通常の使用条件で用いるには、相転移点が、40〜200℃
にあることが好ましい。
What to use in these series of compounds is appropriately selected in consideration of desired phase change temperature, volume change rate, thermal stability, erosion property to the head member, workability in the head manufacturing process, and the like. It is also effective to mix two or more compounds to achieve the purpose.
For use under normal operating conditions, the phase transition point should be 40-200 ° C.
Is preferred.

ここに用いられる、加熱による相変化で体積変化をす
る物質の大半は絶縁性の高い材料である。従って充填材
を電気伝導性とするために、アルミニウム、マグネシウ
ム、金、銀、銅、亜鉛、スズ、ニッケル、タングステ
ン、ベリリウム、モリブデン、インジウム、鉄、クロ
ム、チタン等の金属粉、酸化スズ、酸化インジウム、酸
化亜鉛等導電性の金属酸化物、カーボンブラック、フタ
ロシアニン、ナフタロシアニン等の導電性の顔料、長鎖
アルキルを有する4級アンモニウム化合物、長鎖アルキ
ルを有するスルホン酸の金属塩等の解離性有機塩化合
物、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポ
リアセチレン等の導電性高分子化合物、等を充填材に添
加することができる。又、上記のような電気伝導性の物
質を表面にコーティングしたポリエチレン、シリカゲ
ル、セルロース、架橋ポリアクリル酸エステル、架橋ポ
リスチレン等の粒子を充填材に添加することも電気伝導
性を上げるために好ましい。
Most of substances used here that change in volume by a phase change due to heating are highly insulating materials. Therefore, in order to make the filler electrically conductive, metal powder such as aluminum, magnesium, gold, silver, copper, zinc, tin, nickel, tungsten, beryllium, molybdenum, indium, iron, chromium, titanium, tin oxide, oxide Dissociation of conductive metal oxides such as indium and zinc oxide, conductive pigments such as carbon black, phthalocyanine and naphthalocyanine, quaternary ammonium compounds having long-chain alkyls, and metal salts of sulfonic acids having long-chain alkyls An organic salt compound, a conductive high molecular compound such as polypyrrole, polyaniline, polythiophene, polyacetylene, or the like can be added to the filler. It is also preferable to add particles such as polyethylene, silica gel, cellulose, cross-linked polyacrylate, cross-linked polystyrene, etc., to the filler, on the surface of which the above-mentioned electric conductive substance is coated, in order to increase the electric conductivity.

加熱による相変化で体積変化をする物質と上記の導電
性付与材料との混合比は、相変化で体積変化をする物質
自体の電気伝導度、相変化をする物質の体積変化比率、
導電性付与材料の電気伝導度、充填材層の厚み、電極間
の距離、電極間に印加することのできる電圧等の要因を
考慮して決定されるべきであるが、一般には5〜80体積
%であり、好ましくは20〜50体積%の範囲で用いられ
る。
The mixing ratio between the substance that changes in volume due to the phase change due to heating and the above-described conductivity-imparting material is the electric conductivity of the substance that changes in volume by the phase change, the volume change ratio of the substance that changes in phase,
It should be determined in consideration of factors such as the electrical conductivity of the conductivity-imparting material, the thickness of the filler layer, the distance between the electrodes, and the voltage that can be applied between the electrodes, but is generally 5 to 80 volumes. %, Preferably in the range of 20 to 50% by volume.

加熱による相変化で体積変化をする物質と導電性付与
材料との混合は、加熱時の撹拌溶解、ボール・ミル等に
よる分散、ロール・ミル等による混練等の方法により行
うことができる。導電性付与材料が粉体の場合には、粉
体の沈降や凝集を防止する目的で、充填材に、界面活性
剤や高分子分散材を添加することができる。
Mixing of the substance which changes in volume due to the phase change by heating and the conductivity-imparting material can be performed by a method such as stirring and melting at the time of heating, dispersion by a ball mill or the like, or kneading by a roll mill or the like. When the conductivity-imparting material is a powder, a surfactant or a polymer dispersant can be added to the filler for the purpose of preventing the powder from settling or agglomerating.

充填材層の厚みは、密閉容器の形状、充填材の相変化
による体積の変化率等の要因により適宜決定されるもの
であるが、相変化による密閉容器の体積変化が、目的と
するインク滴の体積の1〜3倍になるように密閉容器の
形状を決定することが、適正なインク滴の大きさや速度
を得るのに好ましい。
The thickness of the filler layer is appropriately determined by factors such as the shape of the closed container, the rate of change in volume due to the phase change of the filler, and the like. It is preferable to determine the shape of the closed container so as to be 1 to 3 times the volume of the ink droplet in order to obtain an appropriate size and speed of the ink droplet.

絶縁体151,152はホトポリマー、酸化シリコン、酸化
マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化タンタル、窒化
シリコン、酸化ジルコニウム等を用いて形成することが
できる。
Insulator 15 1, 15 2 photopolymer, silicon oxide, magnesium oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, silicon nitride, can be formed using a zirconium oxide.

[実施例] 以下により具体的なヘッドの作製例を挙げることによ
り、より詳細に本発明を説明する。
[Examples] The present invention will be described in more detail by giving more specific examples of head production.

厚みが1mmのステンレス板に、厚みが約4μmとなる
ようにホトポリマー層を塗布した後、パターン露光、エ
ッチングを行い、ステンレス板上に直接、128本の、幅
約40μm、長さ12mm、間隔約20μmの溝が形成されるよ
うに密閉容器壁71,72を形成した。これとは別に、約10
0Åのアルミニウムの蒸着層を設けた厚みが約5μmの
ポリイミドのフィルムのアルミニウム層を、パターン状
にエッチングすることにより幅約40μm、間隔約20μm
の128本の電極を形成した、感光性樹脂にパターン状の
露光、エッチングを行い、密閉容器と対応する形状のイ
ンク液室を形成した。先に作製した密閉容器壁内に、9
−テトラセン−1−オールに40Vo1%のアルミニウム粉
末を分散したものを充填した。充填後の密閉容器に、パ
ターン状電極を形成したポリイミド・フィルム、インク
液室形成部材を位置を合わせて重ね合わせて圧着するこ
とにより本発明のインクジェット記録用ヘッドを作製し
た。
After applying a photopolymer layer to a stainless steel plate with a thickness of 1 mm so as to have a thickness of about 4 μm, pattern exposure and etching are performed, and 128 directly, a width of about 40 μm, a length of 12 mm and a spacing of about 20μm grooves were formed closed container wall 7 1, 7 2 as being formed of. Apart from this, about 10
An aluminum layer of a polyimide film having a thickness of about 5 μm provided with an aluminum vapor deposition layer of 0 ° is etched in a pattern to obtain a width of about 40 μm and a spacing of about 20 μm.
The photosensitive resin having 128 electrodes formed thereon was subjected to patternwise exposure and etching to form a liquid container having a shape corresponding to the closed container. 9 in the wall of the sealed container made earlier
-Tetracene-1-ol in which 40% aluminum powder of 1% was dispersed was filled. The polyimide film on which the patterned electrodes were formed and the ink liquid chamber forming member were superposed and pressure-bonded to the filled closed container to form an ink jet recording head of the present invention.

粘度1.5cpの水性インクジェット用インクを使用し
て、上記のヘッドで吐出試験を行ったところ、1KHz以上
の周波数でも安定した液滴が得られた。
When a discharge test was performed with the above head using an aqueous inkjet ink having a viscosity of 1.5 cp, stable droplets were obtained even at a frequency of 1 KHz or more.

[発明の効果] 以上の説明から明らかなように、本発明においては、
(1)インクの吐出に加熱による固体−液体の相変化を
利用しているので、インクの蒸気を形成する場合のよう
に高い温度を必要とせず、ヘッドの寿命が長くすること
ができる。(2)加熱部が直接インクと接触しないた
め、耐水性の高い染料を用いたインク、常温で固体のイ
ンクなど多種のインクが使用でき、プリンターの用途を
拡大できる。(3)温度の変化により相変化する密閉容
器内に充填される充填材が電気導電性であり、充填剤自
体が発熱するので、効率良くエネルギーを使えるため、
冷却装置が簡略になる、消費電力が小さくなり、応答周
波数を高くすることができる、又、充填剤が均一に加熱
され、別に加熱部を設けたヘッドのように熱伝導による
加熱が必要となることがなく、応答周波数、インク吐出
速度を高くすることができる。
[Effects of the Invention] As is clear from the above description, in the present invention,
(1) Since the solid-liquid phase change due to heating is used for discharging the ink, a high temperature is not required unlike the case of forming the vapor of the ink, and the life of the head can be extended. (2) Since the heating section does not come into direct contact with the ink, various kinds of inks such as an ink using a dye having high water resistance and an ink which is solid at normal temperature can be used, and the use of the printer can be expanded. (3) Since the filler filled in the closed container, which changes in phase due to a change in temperature, is electrically conductive, and the filler itself generates heat, energy can be efficiently used.
The cooling device is simplified, the power consumption is reduced, and the response frequency can be increased. In addition, the filler is uniformly heated, and heating by heat conduction is required as in a head provided with a separate heating unit. Therefore, the response frequency and the ink discharge speed can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明によるインクジェット記録用ヘッドの一
実施例を説明する要部構成図。 1:基板、2:中間絶縁層、3,4:電極、71,72:密閉容器
壁、8:密閉容器弾性壁、10:インク室形成壁、11:吐出
口、12:インク(インク室)、13:充填材、14:インク入
口、151,152:絶縁体、16:ノズルプレート。
FIG. 1 is a main part configuration diagram illustrating an embodiment of an ink jet recording head according to the present invention. 1: substrate, 2: intermediate insulating layer, 3, 4: electrode, 7 1 , 7 2 : closed container wall, 8: closed container elastic wall, 10: ink chamber forming wall, 11: discharge port, 12: ink (ink chamber), 13: filler, 14: ink inlets, 15 1, 15 2: insulator, 16: nozzle plate.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】温度変化によって相変化を生じ体積変化を
示す物質を含む電気導電性の充填材を実質的に密閉す
る、少なくとも一部の壁を弾性壁で形成された容器と、
該充填材に通電し該充填材を加熱するための電極とを有
することを特徴とするインクジェット記録用ヘッド。
1. A container having an elastic wall at least a part of which substantially seals an electrically conductive filler containing a substance which undergoes a phase change due to a temperature change and shows a volume change,
An electrode for supplying electricity to the filler and heating the filler.
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