JP2000176974A - 液体吐出ヘッド成形用金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金型を加熱して昇温させた場合の温度変化お
よび溶融状態の成形樹脂を射出した場合の温度変化によ
って、これら２つの成形駒の熱膨張率の相違に基づく寸
法変化が生じ、得られる溝付き部材が要求される加工精
度に達しないおそれがあった。 【解決手段】 液滴を吐出するための吐出エネルギー発
生部が設けられた基板に接合されて液体吐出ヘッドを構
成し、吐出エネルギー発生部に臨む液路となる溝部と、
この溝部の一端に連通して液体が供給される液室となる
凹部とを有し、溝部の他端に連通する吐出口が設けられ
る溝付き部材を成形するための金型であって、少なくと
も凹部を成形するための可動側金型３２と、この可動側
金型３２に隣接して設けられ、溝部を成形する溝部成形
駒３６とを具え、この溝部成形駒３６を可動側金型３２
を構成する材料とほぼ同一の熱伝導率を持った材料にて
形成すると共にその表面をニッケル層４０で被覆した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液滴を吐出するた
めの吐出エネルギー発生部が設けられた基板に接合され
て液体吐出ヘッドを構成し、吐出エネルギー発生部に臨
む液路となる溝部と、この溝部の一端に連通して液体が
供給される液室となる凹部とを有し、溝部の他端に連通
する吐出口が設けられる溝付き部材を成形するための金
型に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリント法は、インクジ
ェットヘッドに配設された吐出口からインクやこのイン
クの特性を調整するための処理液を吐出させ、これを紙
や布帛などのプリント媒体に付着させることにより、プ
リントを行う方法であり、騒音の発生が極めて少なく、
かつ高速プリントが可能である。なかでも、熱エネルギ
ーを液体に作用させ、液体を急激に加熱することによっ
て気泡を発生させ、この気泡の体積膨張によって液路内
の液体を吐出口から液滴として噴射し、気泡の消滅時に
液室から液路内に液体を導入するようにした形態のイン
クジェットヘッドは、プリント信号に対する応答性が良
いこと、および高マルチヘッド化が容易であることなど
の利点を有する。

【０００３】従来のインクジェットヘッドの分解構造を
図６に示し、その溝付き部材を抽出拡大して図７に示
す。すなわち、図示しない液体貯溜タンクに接続する液
体供給部材１１と、この液体供給部材１１に接続して液
体供給部材１１から供給されるインクや処理液などの液
体を貯留するための凹部１２を有する溝付き部材１３
と、この溝付き部材１３に形成されて液路となる溝部１
４に対応して配列する図示しない電気熱変換体を有し、
この電気熱変換体が溝部１４に臨むように溝付き部材１
３の接合面１５, １６に接合される基板、すなわちヒー
タボード１７と、このヒータボード１７の各電気熱変換
体に制御信号を供給するプリント配線板１８と、液体供
給部材１１と溝付き部材１３との間に配されて溝付き部
材１３をヒータボード１７側に付勢するばねクリップ１
９とで構成されている。

【０００４】液体供給部材１１には、プリント配線板１
８に形成された複数の係止孔２０に対して嵌合されるピ
ン２１が下向きに突設されており、これによって液体供
給部材１１はプリント配線板１８に支持された状態とな
る。また、ヒータボード１５は、プリント配線板１８に
形成されたボード取り付け面２２に載置され、ばねクリ
ップ１９および溝付き部材１３と共に液体供給部材１１
とプリント配線板１８との間に狭持された状態となって
いる。

【０００５】溝付き部材１３は、例えば、ポリウレタン
樹脂, ポリアミド樹脂, メラミン樹脂, 液晶ポリマなど
を用いて射出成形される。この溝付き部材１３には、そ
の前面、つまり吐出口面２３に液体を吐出するための微
小な吐出口２４が一直線状に配列した状態で開口してお
り、これら吐出口２４はそれぞれ液路を介して溝付き部
材１３とヒータボード１５との間に形成される共通液室
に連通する。流路および共通液室となる溝付き部材１３
の溝部１４および凹部１２は、その射出成形時に溝付き
部材１３の他の部分と同時に成形される。

【０００６】上述した溝付き部材１３とヒータボード１
５との密着を確実にするため、溝部１４の接合面１５に
隣接して凹部１２を囲む溝付き部材１３の接合面１６
は、溝部１４の接合面１５に対して例えば、５μm 程度
の段差を有する。この段差は、接合面１６とヒータボー
ド１５の表面との間に接着剤を毛細管現象を利用して塗
布するためのものである。

【０００７】このような溝付き部材１３を樹脂の射出成
形によって製造する方法が例えば特開平５−３１７６４
号公報に開示されており、加工コストの低減および金型
の保守を容易にするため、溝部１４を成形するための成
形駒と凹部１２などを成形するための成形駒とを別体で
構成し、さらに凹部１２などを成形するための成形駒を
熱伝導率の高い材料にて構成して溶融樹脂の冷却効率を
向上させるように配慮している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】特開平５−３１７６４
号公報に開示された従来の液体吐出ヘッド成形用金型の
場合、溝付き部材１２の溝部１４を成形するための成形
駒と、これに隣接して凹部１２などを成形するための成
形駒とを異なる熱伝導率の部材で構成した場合、金型を
加熱して昇温させた場合の温度変化および溶融状態の成
形樹脂を射出した場合の温度変化によって、これら２つ
の成形駒の熱膨張率の相違に基づく寸法変化が生じ、得
られる溝付き部材１２が要求される加工精度に達しない
おそれがあった。

【０００９】

【発明の目的】本発明の目的は、微細形状部分を持った
射出成形品、特に液滴を吐出するための吐出エネルギー
発生部が設けられた基板に接合されて液体吐出ヘッドを
構成し、吐出エネルギー発生部に臨む液路となる溝部
と、この溝部の一端に連通して液体が供給される液室と
なる凹部とを有し、溝部の他端に連通する吐出口が設け
られる溝付き部材を高精度に歩留りよく成形し得る液体
吐出ヘッド成形用金型を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による液体吐出ヘ
ッド成形用金型は、液滴を吐出するための吐出エネルギ
ー発生部が設けられた基板に接合されて液体吐出ヘッド
を構成し、前記吐出エネルギー発生部に臨む液路となる
溝部と、この溝部の一端に連通して液体が供給される液
室となる凹部とを有し、前記溝部の他端に連通する吐出
口が設けられる溝付き部材を成形するための金型であっ
て、少なくとも前記凹部を成形するための凹部成形駒
と、この凹部成形駒に隣接して設けられ、前記溝部を成
形する溝部成形駒とを具え、この溝部成形駒は前記凹部
成形駒を構成する材料とほぼ同一の熱伝導率を持った材
料にて形成されると共にその表面が硬質層で被覆されて
いることを特徴とするものである。

【００１１】本発明によると、凹部成形駒と溝部成形駒
とがほぼ同一の熱伝導率を持った材料にて形成されてお
り、金型を加熱して昇温させた場合の温度変化および溶
融状態の成形樹脂を射出した場合の温度変化によって、
これら２つの成形駒の寸法変化がほぼ同一となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明による液体吐出ヘッド成形
用金型において、硬質層がニッケルめっき層であっても
よい。また、金型昇温時および成形時の温度変化による
２つの成形駒の熱膨張率の差によって生じる寸法変化を
極力抑える観点から、凹部成形駒と溝部成形駒との熱伝
導率差が０. ０５cal/cm・sec ・℃以内であることが望
ましい。

【００１３】

【実施例】本発明による液体吐出ヘッド成形用金型を図
６および図７に示したインクジェットヘッドに応用した
一実施例について、図１〜図５を参照しながら詳細に説
明するが、本発明はこのような実施例に限らず、同様な
課題を内包する他の分野の技術にも応用することができ
る。

【００１４】本実施例におけるインクジェットヘッドの
溝付き部材の断面構造を図１に示すが、その基本的な構
造は図６および図７に示した従来のインクジェットヘッ
ドの溝付き部材１３とほぼ同一であるので、これと同一
機能の部材にはこれと同一符号を記してその説明を省略
する。すなわち、本実施例における溝付き部材１３は、
図示しない液体供給部材（図６中の符号１１に対応す
る）に連結される液体供給管部２５と、この液体供給管
部２５に連通する凹部１２と、それぞれ液体を吐出する
ための複数の吐出口２４が所定間隔で吐出口面２３に開
口する吐出口板部２６と、この吐出口板部２６の吐出口
２４と凹部１２とを連通するように所定間隔で形成され
る複数の溝部１４とを具えている。

【００１５】この溝付き部材１３には、図示しない電気
熱変換体を所定間隔で配設した図示しない基板（図６中
の符号１７に対応する）の先端面が吐出口板部２６の裏
面に突き当てられた状態で位置決めされ、この状態にて
基板と溝付き部材１３とが相互に重ね合わされる。基板
の電気熱変換体は、吐出口２４から液体を吐出するため
の吐出エネルギーを発生させるためのものであり、この
ようにして基板と溝付き部材１３とを重ね合わせること
によって、上述した溝付き部材１３の凹部１２および各
溝部１４が基板で塞がれて共通液室および液路をそれぞ
れ構成し、各液路に対して電気熱変換体が臨んだ状態と
なる。

【００１６】このような溝付き部材１３を射出成形する
ための本発明による射出成形金型の一実施例の断面構造
を図２に示し、その主要部を抽出拡大して図３に示す。
すなわち、固定側金型３１との対向方向に移動可能な可
動側金型３２は、固定側金型３１に対してパーティング
ラインＰＬを境に型開き可能となっており、ランナ３３
およびゲート３４を介してこれら金型３１, ３２の間に
形成されたキャビティ３５内に溶融状態の成形樹脂、例
えばポリサルフォン樹脂が充填されるようになってい
る。溝付き部材１３の輪郭に対応した形状のキャビティ
３５は、主として液体供給管部２５および凹部１２を成
形するための固定側金型３１および可動側金型３２の他
に、可動側金型３２に取り付けられて溝部１４を形成す
るための板状をなす溝部成形駒３６と、吐出口板部２６
の表面側を成形するための吐出口面成形駒３７とで囲ま
れており、さらに溝付き部材１３の液体供給管部２５を
成形するための中子３８がキャビティ３５を貫通して固
定側金型３１に挿通された状態となる。

【００１７】本実施例における溝部成形駒３６の外観を
破断状態で図４に示し、図３中のＶ−Ｖ矢視断面構造を
破断状態で図５に示す。すなわち、本実施例における溝
部成形駒３６は、溝付き部材１３の溝部１４に対応した
ラック状の山部３９が所定間隔、例えば４０. ５μm ピ
ッチで形成されている。本実施例における隣接する山部
３９の高さは４０μm であり、隣接する山部３９の最大
間隔は３１. ５μm ,最小間隔（谷幅寸法）は８μm に
設定されている。

【００１８】この溝部成形駒３６の表面は、ニッケル層
４０で被覆されており、例えばその基材４１としてＳＫ
３を用い、電解めっき法によって基材４１の表面に所定
厚さのニッケル層４０を形成した後、これを専用の切削
装置を用いて溝部１４などを所定形状に機械加工するこ
とにより得られる。ニッケルは、溶融状態の成形樹脂か
ら発生するガスなどに対する耐蝕性に優れている上、加
工性、特に切削性ならびに表面硬度が他の材料と比較し
て優れているため、高価ではあるけれども溝部１４を高
精度に成形するために最適な材料であり、本実施例のよ
うなニッケル層４０とすることにより、材料コストを最
小限に抑えることができる。従って、本実施例では硬質
層としてニッケル層４０を採用しているが、同等の機能
を有するものであれば、他のもので被覆することも可能
である。

【００１９】溝部成形駒３６の基材４１であるＳＫ３の
熱伝導率は０. １０７cal/cm・sec・℃であり、本実施
例ではこれとほぼ同等の熱伝導率を有する可動側金型３
２の材料として、ＮＡＫ５５（熱伝導率が０. ０９５ca
l/cm・sec ・℃）を使用した。相互に隣接するこれら可
動側金型３２と溝部成形駒３６との熱伝導率差は、０.
０５cal/cm・sec ・℃以内であることが好ましい。

【００２０】特に、成形樹脂として溶融温度が高い樹
脂、例えばポリサルフォン樹脂（溶融温度が約４００
℃）を用いた場合、毎ショット毎に４００℃の溶融状態
の成形樹脂がキャビティ３５に射出され、その熱が金型
側へ伝達して行くため、上述したように可動側金型３２
および溝部成形駒３６の熱伝導率差を０. ０５cal/cm・
sec ・℃以内に設定することにより、溝付き部材１３の
溝部１４の接合面１５を成形する図３中の溝部成形駒３
６の山部３９の先端４２と、凹部１２を囲む溝付き部材
１３の接合面１６を形成する可動側金型３２の接合面成
形面４３との段差Ｓを５μm 程度に確保することができ
る。

【００２１】キャビティ３５に射出された成形樹脂の硬
化後にパーティングラインＰＬから型開きが行われ、図
２中、可動側金型３２に対して上下方向に移動可能なノ
ックピン４４によって、成形された溝付き部材１３が可
動側金型３２から取り出される。このようにして溝付き
部材１３を射出成形した後、エキシマレーザーなどを用
いて溝付き部材１３の各溝部１４に対応した吐出口２４
を吐出口板部２６に穿設する。

【００２２】

【発明の効果】本発明の液体吐出ヘッド成形用金型によ
ると、溝付き部材の少なくとも凹部を成形するための凹
部成形駒を構成する材料と、この凹部成形駒に隣接して
設けられて溝付き部材の溝部を成形する溝部成形駒を構
成する材料の熱伝導率とをほぼ同一に設定し、さらにこ
の溝部成形駒の表面を硬質層で被覆したので、２つの成
形駒の熱膨張差による寸法変化を最小限に抑えることが
可能となり、溝付き部材の溝部に要求されるミクロンオ
ーダの加工精度を満足させることができる上、安定した
品質の溝付き部材を射出成形することができる。

【００２３】特に、硬質層をニッケルめっき層とした
り、あるいは凹部成形駒の熱伝導率と溝部成形駒の熱伝
導率との差を０. ０５cal/cm・sec ・℃以内に収めた場
合には、より安定した高品質かつ高精度の溝付き部材を
歩留りよく射出成形することができる上、溝部成形駒を
構成する材料の選択肢が増え、かつ、溝部成形駒の機械
的特性を向上させて耐久性の向上を企図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の対象となった液体吐出ヘッドの溝付き
部材の概略構造を表す断面図である。

【図２】図１に示した溝付き部材を射出成形するための
本発明による金型の一実施例の主要部の構造を表す断面
図である。

【図３】図２に示した金型の主要部の抽出拡大断面図で
ある。

【図４】図２および図３に示した溝部成形駒の外観を破
断状態で表す表す斜視図である。

【図５】図３中のＶ−Ｖ矢視断面図である。

【図６】本発明の対象となったインクジェットヘッドの
分解斜視図である。

【図７】図６に示したインクジェットヘッドの溝付き部
材の外観を表す拡大斜視図である。

【符号の説明】

１２ 凹部 １３ 溝付き部材 １４ 溝部 ２３ 吐出口面 ２４ 吐出口 ２５ 液体供給管部 ２６ 吐出口板部 ３１ 固定側金型 ３２ 可動側金型 ３３ ランナ ３４ ゲート ３５ キャビティ ３６ 溝部成形駒 ３７ 吐出口面成形駒 ３８ 中子 ３９ 山部 ４０ ニッケル層 ４１ 基材 ４２ 山部の先端 ４３ 接合面成形面 ４４ ノックピン ＰＬ パーティングライン Ｓ 段差

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液滴を吐出するための吐出エネルギー発
   生部が設けられた基板に接合されて液体吐出ヘッドを構
   成し、前記吐出エネルギー発生部に臨む液路となる溝部
   と、この溝部の一端に連通して液体が供給される液室と
   なる凹部とを有し、前記溝部の他端に連通する吐出口が
   設けられる溝付き部材を成形するための金型であって、 少なくとも前記凹部を成形するための凹部成形駒と、 この凹部成形駒に隣接して設けられ、前記溝部を成形す
   る溝部成形駒とを具え、この溝部成形駒は前記凹部成形
   駒を構成する材料とほぼ同一の熱伝導率を持った材料に
   て形成されると共にその表面が硬質層で被覆されている
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド成形用金型。
2. 【請求項２】 前記硬質層がニッケルめっき層であるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド成形用
   金型。
3. 【請求項３】 前記凹部成形駒と前記溝部成形駒との熱
   伝導率差が０. ０５cal/cm・sec ・℃以内であることを
   特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体吐出ヘ
   ッド成形用金型。