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JPH0433863A - Ink jet recording head - Google Patents

Ink jet recording head

Info

Publication number
JPH0433863A
JPH0433863A JP13845590A JP13845590A JPH0433863A JP H0433863 A JPH0433863 A JP H0433863A JP 13845590 A JP13845590 A JP 13845590A JP 13845590 A JP13845590 A JP 13845590A JP H0433863 A JPH0433863 A JP H0433863A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
ink
filler
sealed container
wall
Prior art date
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Granted
Application number
JP13845590A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2915494B2 (en
Inventor
Kakuji Murakami
格二 村上
Kiyofumi Nagai
希世文 永井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP13845590A priority Critical patent/JP2915494B2/en
Publication of JPH0433863A publication Critical patent/JPH0433863A/en
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable recording to be performed with low energy, at high speed, at high density, and at low cost by a method wherein a container of which at least a part wall is formed by an elastic wall and which seals substantially hermetically an electroconductive filler containing a substance which generates variation in phase and shows variation in volume due to variation in temperature, and an electrode for heating the filler by electrifying them are provided. CONSTITUTION:A manufacturing method which is favorable for installing an electrode 4 on an elastic wall 8 side is that the electrode is preliminarily provided onto the elastic wall 8. Manufacture of a head becomes easy by adhering or by fixing by pressure of the electrode to a substrate to which hermetically sealed container walls 71, 72 are formed There are a method of adhering a film and a method in which after filling by a filler 13, application, vacuum deposition, or sputtering is performed as a method for installing the elastic wall. For an ink chamber forming wall 10, the hermetically sealed container to be formed with the hermetically sealed container walls 71, 72 and the electrodes 3, 4 is filled by a electroconductive filler 13 containing a substance which generates variation in phase to vary its volume by heating.

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
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an inkjet 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
リンターか市販されている。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] The inkjet recording method, in which images are recorded by ejecting liquid ink from nozzles, has the following advantages: it can print on plain paper, it is easily compatible with color printing, and it has a high printing speed. Due to these advantages, printers based on various ejection principles have been commercially available in recent years. A specific method of the conventionally used inkjet method is described in, for example, the Journal of the Society of Television Engineers 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・オンデイマント方式、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 methods include applying a pulse voltage according to the image to a piezoelectric element such as PZT, or applying heat to the ink in the ink chamber to form bubbles, thereby injecting the ink into the ink chamber. The pulse-on-demand method uses pressure to force the ink out of the nozzle, the electrostatic suction method applies a pulsed voltage according to the image to the electrodes to induce charges in the ink, and draws the ink from the nozzle toward the recording paper. Examples include a method in which ink droplets are continuously formed and the ink droplets are selectively ejected toward the recording paper by controlling the amount of charge.

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300℃以上の高温となるためにヒータ一部分の破壊
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。
A drawback of these conventional technologies is that, for example, heads using piezoelectric elements are described in Japanese Utility Model Application Publication No. 56-14305, but such heads cannot be manufactured by mechanical processing such as cutting or bonding. However, the disadvantages are that the desired resolution cannot be obtained and the cost is high. In addition, in the method using bubbles caused by heat,
High-resolution, low-cost heads are easy to obtain, but the applied temperature is over 300°C, which tends to cause part of the heater to break.Due to direct heating of the ink, the dye in the ink may decompose. However, there are drawbacks such as the inability to use highly water-resistant dyes and the difficulty in ejecting hot-melt inks, which limits the types of inks that can be used.

静電吸引方式は、例えば、U S P 3060429
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。
The electrostatic attraction method is described in USP 3060429, for example.
Although this method is disclosed in Japanese Patent Publication No. 2003-122014, it is easy to obtain a high-resolution, low-cost head, but only special ink can be used because the ink needs to have a specific electrical conductivity.

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。
There are drawbacks such as the high voltage required for driving, which increases the cost of the driving circuit.

連続的にインク滴を吐出せしめる方法は、例えば、U 
S P 3598275号公報、U S P 3298
030号公報などに開示されている方法であるか、イン
ク供給系にポンプが必要であり、装置か大型なものとな
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 of continuously ejecting ink droplets is, for example, U
Publication S P 3598275, US P 3298
The method disclosed in Publication No. 030 requires a pump in the ink supply system, which tends to result in a large device, and although the response frequency per nozzle can be increased, it is difficult to arrange the nozzles in a high density. It is difficult to record with the arranged heads, 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 aims to provide an inkjet recording head based on a new ejection method that can solve the problems of conventionally used inkjet recording methods as described above. This is the purpose. In other words, it is possible to implement a recording method that enables low-cost, high-density, high-speed recording, and low-energy recording, has fewer restrictions on the types of ink that can be used, and can print on plain paper. The 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 portion of the wall that substantially seals the electrically conductive filler containing a substance that undergoes a phase change and exhibits a volume change due to temperature change is made elastic. An inkjet recording head is used that has a container formed of walls and an electrode for applying electricity to and heating the filler.

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。
The present applicant first provided an airtight container with at least a portion of the wall formed of an elastic wall and filled with paraffin, and a means for heating paraffin in this airtight container to heat the paraffin. The application was filed for an inkjet recording head that changes the volume of an ink chamber by thermal expansion accompanying a phase change from a solid state to a liquid state, increases the pressure of ink, and ejects ink from a nozzle.

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、
−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&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
フィンの熱伝導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。
It has been confirmed that by using the inkjet recording head configured in this way, it is possible to achieve low cost, high density, and an expanded range of usable ink tolerances. However, in this inkjet recording head, in order to eject ink droplets of the desired size,
- It is necessary to change the volume of the ink chamber by more than a fixed value,
For this reason, it is necessary to make the paraffin layer thick by about 2 μm or more. The present inventor discovered that the low thermal conductivity of the paraffin filled in the sealed container of such an inkjet recording head was a major obstacle to increasing the recording speed, and found that it was possible to compensate by heating. The present invention was achieved by confirming that it is possible to improve the driving frequency and droplet velocity by using an electrically conductive material as a filler containing a changeable substance and directly heating the filler by applying electricity. It is.

以下、本発明の実施例に基づいて説明する。Hereinafter, the present invention will be explained based on examples.

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、7
1.72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。1
4はインク入口であり、インクタンクと連通し、インク
か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。
FIG. 1 is a diagram illustrating a main part of an embodiment of an inkjet recording head according to the present invention. In the figure, 1
is a head substrate, 2 is an intermediate insulating layer, 3 and 4 are electrodes, and 7
Reference numeral 1.72 indicates a wall of the sealed container, 8 an elastic wall of the sealed container, 10 an ink chamber forming wall, and 16 a nozzle plate, which has an ejection port 11 for ejecting ink toward a recording material. 1
4 is an ink inlet, which communicates with the ink tank, and ink is supplied through this port. 71, 72. The sealed container formed by 3 and 4 contains an electrically conductive filler 13 containing a substance that undergoes a phase change and volume change when heated.
is filled.

15+ 、 152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
15+ and 152 are insulators for preventing the electrode 3 and the electrode 4 from coming into contact and short-circuiting when voltage is applied.

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ェファ〜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 materials and manufacturing methods used in the inkjet recording head of the present invention include, for example, as the substrate 1, ceramics such as alumina, glass, plastics such as phenol resin, single crystal wafers such as silicon, stainless steel, etc. Metals such as brass, aluminum, duralumin, etc. can be used. In the present invention, it is particularly preferable to use a material with high thermal conductivity as the substrate in order to improve heat dissipation efficiency. Furthermore, protrusions such as fins can be provided on the outside of the substrate to improve heat dissipation efficiency.

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
ことかできる。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。
As the intermediate insulating layer 2, silicon oxide, nitride,
Carbide, glazed glass, epoxy resin, etc. can be used. The purpose of this intermediate layer is to prevent destruction of the electrode due to heating caused by the difference in thermal expansion coefficient between the substrate and the electrode layer, and to improve the adhesion of the electrode material to the substrate.

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。
Therefore, the middle layer is not an essential component of the present invention;
For example, if a metal is used for the substrate and the metal is directly used as an electrode for supplying electricity to the filler, it is clear that the intermediate layer is not necessarily necessary.

電極3,4としては、AI、Ag、Au。The electrodes 3 and 4 are made of AI, Ag, or Au.

Pt、CLI、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、
メツキ、接着法、ラミネート、エツチング等の方法によ
り設けたり、バ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
ドの製造か容品となる。
Pt, CLI, Ni and alloys of these metals can be used. Electrodes can be made by vacuum evaporation, sputtering,
It can be provided by plating, adhesion, laminating, etching, etc., or it can be buttered. A preferred manufacturing method for providing the electrode 4 on the elastic wall 8 side is to provide the electrode on the elastic wall 8 in advance by the method described above, and then move the elastic wall provided with the electrode to the closed container wall 71, 72. By adhering or press-bonding the head to the substrate on which the head is formed, the head is manufactured or the product is manufactured.

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ツチングによって
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ツチングする方法、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
ー層及び部材をエツチングする方法、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 walls 71 and 72 of the sealed container are formed by drilling or grooving a film made of polyimide, polyamide, polyfluoroethylene, etc. by etching with an excimer laser or carbon dioxide laser, or by using a photosensitive polymer and masking it. Method of etching after exposure, glass,
A method of applying a photosensitive polymer layer on the vessel wall layer using a member such as metal, exposing it to light using a mask, and etching the photosensitive polymer layer and the member, polyimide, polyamide, polyfluoroethylene, glass It can be formed by, for example, a method in which a layer of metal or the like is provided and then cut 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 is made of polyimide, polyamide, polyethylene,
It can be formed from polymers such as polypropylene, polyvinyl chloride, and polyvinylidene chloride, or metals such as stainless steel, nickel, and gold. Methods for providing the elastic wall include a method of adhering a film made of the above-mentioned material, a method of filling the filler 13 and then applying it, vacuum evaporation, and 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。
The ink chamber forming wall 10 can be manufactured using the same processing method and material as the sealed container walls 71 and 72.

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か充填されている。
A sealed container formed by 71, 72, 3, and 4 is filled with an electrically conductive filler 13 containing a substance that undergoes a phase change and volume change when heated.

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、バルミチン酸ア
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、ツ
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、トコシルマロン酸、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
サデシルマロン酸。
Substances that change volume due to phase change due to heating used here include beeswax, carnauba wax, and rice wax.
Natural waxes such as wax, wood wax, jojoba oil, spermaceti wax, candelilla wax, paraffin wax and its derivatives, oleic acid amide, lauric acid amide, stearic acid amide, ricinoleic acid amide, valmitic acid amide, tetrahydrofuran amide, erucic acid amide,
Amides such as N-stearyl erucamide, N-oleyl stearamide, erucic acid amide, myristic acid amide, zenacetin, toluamide, acetamide,
palmitic acid, stearic acid, behenic acid, tiglic acid,
Hexadecylmalonic acid, didocosylmalonic acid, decylmalonic acid, eicosylmalonic acid, tocosylmalonic acid, tetradecylmalonic acid, eicosylthioglycolic acid, hexadecylmalonic acid.

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
−ヒト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−へキサデセン−1−オール、9
−エイコセン−1−オール、13−トコセン−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、メジセリ
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、トコサンジオール、テトラ
コサンジオール、テレピネオール、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、シアニソール
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。
Acid, dodecylthiomalic acid, sorbic acid, ketoglutaric acid, stearylacylglutamic acid, 2-acetonaphthonebehenic acid, monolauryl terephthalate, monostearyl terephthalate, 12-hydroxystearic acid, 16
-Organic acids such as hydroxyhexadecanoic acid and metal salts of these acids, dodecanol, tetradecanol, hexadecanol, eicosanol, docosanol, tetracosanol, hexacosanol, octacosanol, 9-dodecen-1-ol, mili sil alcohol, 9-tetracen-1-ol, 9-hexadecen-1-ol, 9
- eicosen-1-ol, 13-tocosen-1-ol, pinene glycol, hinokiol, butynediol, nonanediol, isophthalyl alcohol, medicerin, terephthalyl alcohol, hexanediol, decanediol, dodecanediol, tetradecanediol, Alcohols such as hexadecanediol, tocosandiol, tetracosandiol, terpineol, phenylglycerin, eicosandiol, octanediol, phenylpropylene glycol, benzoylacetone, diacetobenzene, benzophenone, tricosanone, heptacanosanone, heptatriacontanone, hemp Compounds such as ketones such as triacontanone, stearone, lauron, and cyanisole, and esters of the above acids and 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、相転移点か、40〜200
℃にあることが好ましい。
The compound to be used from among these series of compounds is selected appropriately by considering the desired phase change temperature, volume change rate, thermal stability, corrosivity to the head member, workability in the head manufacturing process, etc. In order to achieve this purpose, it is also effective to mix two or more types of compounds. For use under normal usage conditions, the phase transition point or 40 to 200
Preferably it is at °C.

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 the substances used here that change volume due to phase change due to heating are highly insulating materials. Therefore, in order to make the filler electrically conductive, aluminum, magnesium, gold, silver, copper, zinc, tin, nickel, tungsten,
Metal powders such as beryllium, molybdenum, indium, iron, chromium, and titanium, conductive metal oxides such as tin oxide, indium oxide, and zinc oxide, conductive pigments such as carbon black, phthalocyanine, and naphthalocyanine, and long-chain alkyl. A dissociative organic salt compound such as a metal salt of sulfonic acid having a long-chain alkyl, a conductive polymer compound such as polypyrrole, polyaniline, polythiophene, or polyacetylene, etc. can be added to the filler. It is also preferable to add particles of polyethylene, silica gel, cellulose, crosslinked polyacrylic acid ester, crosslinked polystyrene, etc. whose surfaces are coated with the above-mentioned electrically conductive substances to the filler in order to increase electrical 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
%てあり、好ましくは20〜50体積9oの範囲で用い
られる。
The mixing ratio of a substance that changes volume due to a phase change due to heating and the above-mentioned conductivity imparting material is determined by the electrical conductivity of the substance itself that changes volume due to a phase change, the volume change ratio of the phase change substance, and the conductivity imparting material. It should be determined by considering factors such as the electrical conductivity of the material, the thickness of the filler layer, the distance between the electrodes, and the voltage that can be applied between the electrodes, but it is generally 5 to 80% by volume. , preferably in a range of 20 to 50 volumes 9o.

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かできる。
The substance whose volume changes due to phase change due to heating and the conductivity imparting material can be mixed by stirring and dissolving during heating, dispersion using a ball mill or the like, kneading using a roll mill or the like. When the conductivity-imparting material is a powder, a surfactant or a polymer dispersion material may be added to the filler for the purpose of preventing sedimentation or aggregation of the powder.

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 depending on factors such as the shape of the sealed container and the rate of change in volume due to phase change of the filler. It is preferable to determine the shape of the closed container so that the volume is 1 to 3 times the volume of the ink droplet in order to obtain an appropriate ink droplet size and velocity.

絶縁体15+ 、 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。
The insulators 15+ and 152 can be formed using photopolymer, silicon oxide, magnesium oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, silicon nitride, zirconium oxide, or the like.

〔実施例コ 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。
[Example] The present invention will be explained in more detail by giving more specific examples of producing a head.

厚みが1mmのステンレス板に、厚みか約4μW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
ツチングを行い、ステンレス板上に直接、128本の、
幅約40μm、長さ12IIII111間隔約20ti
m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100人のアルミニウムの蒸着
層を設けた厚みが約5μ町のポリイミドのフィルムのア
ルミニウム層を、パターン状にエツチングすることによ
り幅約40μm1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、エツチングを
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 thickness of approximately 4 μW on a stainless steel plate with a thickness of 1 mm, pattern exposure and etching were performed to directly form 128 lines on the stainless steel plate.
Width approximately 40μm, length 12III111 interval approximately 20ti
The closed container walls 71 and 72 were formed so that m grooves were formed. Separately, 128 electrodes with a width of about 40 μm and an interval of about 20 μm were formed by etching the aluminum layer of a polyimide film with a thickness of about 5 μm on which about 100 aluminum evaporated layers were provided. did. The photosensitive resin was exposed and etched in a pattern to form an ink chamber with a shape corresponding to the sealed container. 9-Tetracene-1- is placed inside the wall of the previously prepared sealed container.
The oar was filled with 40Vo1% aluminum powder dispersed therein. The inkjet recording head of the present invention was fabricated by aligning and overlapping and press-bonding a polyimide film on which patterned electrodes were formed and an ink chamber forming member to the sealed container after filling.

粘度1.5ep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、IKHz
以上の周波数でも安定した液滴か得られた。
When an ejection test was conducted with the above head using a water-based inkjet ink with a viscosity of 1.5 ep, IKHz
Stable droplets were obtained even at higher frequencies.

「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か
できる。
"Effects of the Invention" As is clear from the above explanation, in the present invention, (
1) Since a solid-liquid phase change due to heating is used to eject ink, high temperatures are not required as in the case of forming ink vapor, and the life of the head can be extended.

(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。
(2) Since the heating section does not come into direct contact with the ink, a wide variety of inks can be used, including inks that use highly water-resistant dyes and inks that are solid at room temperature, expanding the range of uses for the printer.

(3)温度の変化により相変化する密閉容器内に充填さ
れる充填材か電気導電性であり、充填剤自体か発熱する
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、消費電力か小さくなり、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熱伝導か必要
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。
(3) The filling material filled in the sealed container that changes phase with temperature changes is electrically conductive, and the filling material itself generates heat, so energy can be used efficiently, simplifying the cooling device and power consumption. This makes it possible to increase the response frequency. In addition, the filler is heated uniformly, and there is no need for heat conduction, unlike in a head provided with a separate heating section, and the response frequency and ink ejection speed can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of 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)、1
3: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 diagram illustrating an embodiment of an inkjet recording head according to the present invention. 1: Substrate, 2: Intermediate insulating layer, 3, 4: Electrode, 71.72
: Sealed container wall, 8: Sealed container elastic wall, 10: Ink chamber forming wall, 11: Discharge port, 12: Ink (ink chamber), 1
3: filler, 14: ink inlet, 151, 152: insulator, 16: nozzle plate.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 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。
A container having at least a portion of the wall formed of an elastic wall and substantially sealing an electrically conductive filling material containing a substance that undergoes a phase change and a volume change due to a temperature change; An inkjet recording head characterized by having an electrode for heating a material.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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