JP2002205388A - インクジェットヘッド及びノズルプレートの製造方法 - Google Patents

インクジェットヘッド及びノズルプレートの製造方法

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JP2002205388A
JP2002205388A JP2001002817A JP2001002817A JP2002205388A JP 2002205388 A JP2002205388 A JP 2002205388A JP 2001002817 A JP2001002817 A JP 2001002817A JP 2001002817 A JP2001002817 A JP 2001002817A JP 2002205388 A JP2002205388 A JP 2002205388A
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nozzle plate
ink jet
jet head
glass
molding
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Masashi Mashige
雅志 真重
Junichi Horikawa
順一 堀川
Takeshi Nomura
剛 野村
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱、湿度及び外的負荷による変形が少なく、
インクと殆ど反応しないインクジェットヘッドを供給す
ること。 【構成】 ノズルプレート7とガラス製の天板部材1を
備えるインクジェットヘッドにおいて、前記ノズルプレ
ート7をガラスで構成する。本発明によれば、 完全なガ
ラス化によって、インクジェットヘッドの熱、 湿度及び
外的負荷による変形及びインクとの反応を抑えることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、 インクジェットプ
リンタに備えられるインクジェットヘッドとこれを構成
するノズルプレートの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、 プリンタの印字精度に対する要求
が高まり、更なる高解像度化と高画質化が求められてい
る。そのため、 インクヘッド部材の熱、 湿度、更には外
的負荷による変形が問題となっている。又、高画質化の
ために種々の成分のインクが開発されているが、 金属材
料と化学反応を起こすものも多く、インクヘッドに金属
材料の使用は好ましくない状況にある。
【0003】そこで、 熱や湿度変化による変形が少な
く、 高強度でインクとの反応性の悪い材料としてガラス
が注目されている。
【0004】しかし、ガラスの加工は、 その極めて脆性
的な材料物性から非常に困難であることが知られてい
る。特に、ノズル穴の加工は困難を極めている。そのた
め、加工が容易な樹脂材料でノズル穴が連続して形成さ
れているノズルプレートを製作し、このノズルプレート
をガラス製の天板部材に接着してインクジェットヘッド
を構成する製造方法が知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、 上記従
来のインクジェットヘッドでは、天板部材とノズルプレ
ートとの熱膨張率差から、使用中に両部材が剥れてしま
うトラブルがしばしば発生する。又、 ノズルプレートに
レーザーを用いて穴加工する製造方法が提案されている
が、 この製造方法には非常にコストが掛かるという問題
がある。
【0006】従って、本発明の第1の目的は、 熱、湿度
及び外的負荷による変形が少なく、インクと殆ど反応し
ないインクジェットヘッドを供給することにある。
【0007】又、本発明の第2の目的は、天板部材とノ
ズルプレートとの剥れのない安定したインクジェットヘ
ッドを供給することにある。
【0008】更に、本発明の第3の目的は、インクジェ
ットヘッドを低コストで得ることができるノズルプレー
トの製造方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、 請求項1記載の発明は、ノズルプレートとガラス製
の天板部材を備えるインクジェットヘッドにおいて、前
記ノズルプレートをガラスで構成したことを特徴とす
る。
【0010】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、複数の微細溝が連続して形成されたガラス
製天板部材に、加熱軟化したガラス素材の金型によるプ
レス成形で得られるノズル穴が連続して形成されたガラ
ス製ノズルプレートを接着することによってインクジェ
ットヘッドを構成したことを特徴とする。
【0011】請求項3記載の発明は、ノズル穴が連続し
て形成されたノズルプレートを、加熱軟化したガラス素
材の金型によるプレス成形によって製造することを特徴
とする。
【0012】従って、請求項1記載の発明によれば、 完
全なガラス化によって、インクジェットヘッドの熱、 湿
度及び外的負荷による変形及びインクとの反応を抑える
ことができる。
【0013】請求項2記載の発明によれば、 ガラス製天
板部材に、ガラス製ノズルプレートを接着してインクジ
ェットヘッドを構成するため、 天板部材とノズルプレー
トとの剥れのない安定したインクジェットヘッドを得る
ことができる。
【0014】請求項3記載の発明によれば、加熱軟化し
たガラス素材の金型によるプレス成形でガラス製ノズル
プレートを製造するようにしたため、完全にガラス化さ
れたインクジェットヘッドを低コストで得ることができ
る。
【0015】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。
【0016】<実施の形態1>図1は本発明に係るイン
クジェットヘッドの構成図であり、該インクジェットヘ
ッドの製造においては、ヒーター2が予め形成されてい
るヒーターボード3とガラス製の天板部材1とを不図示
のバネによる組み込み荷重4を負荷することによって組
み合わせ、これによってインク室5を形成する。その
後、 直径30μmのインクの吐出口6が形成されたノズ
ルプレート7を接着してインク室5に蓋をすることにに
よってインクジェットヘッドを構成している。
【0017】而して、本実施の形態では、加熱軟化した
ガラス素材の金型によるプレス成形によって前記ノズル
プレート7を製造している。ここで、ガラス素材には重
クラウンガラス(SK12)を使用した。
【0018】ノズルプレート7の構成の詳細を図2に示
す。
【0019】ノズルプレート7全体の形状は高さlm
m、厚さ0.2mm、長さ20mmの長方形であって、
その厚さ方向に、後に天板部材1との組み合わせによっ
てインク室5を形成する吐出口(微細穴)6が形成され
ている。吐出口6は直径φ30μmの円孔であって、こ
れらはヒーターボード3と接する側から20μmの位置
に穴間ピッチ70μm間隔で計24個形成されている。
【0020】次に、 ノズルプレート7を製造するプレス
装置及び製造方法を図3に基づいて説明する。
【0021】図3はノズルプレート7を成形加工するた
めの成形用胴型8の構成を示しており、概略成形が完了
した状態を示している。図3において、 成形用胴型8を
上下に貫通した状態で貫通穴が形成されており、上側の
貫通穴には円柱状に成形された上型部材9が嵌合した状
態で上下方向に沿って摺動可能に挿入されている。そし
て、この上型部材9の下面には、 ガラス素材10を押圧
してその表面に所望の形状を転写して吐出口(微細穴)
6を形成するための微細な突起9b(図4参照)が形成
された成形面が形成されている。
【0022】一方、下側の貫通穴には、上型部材9と同
様に円柱状に成形された下型部材11が嵌合した状態で
挿入されている。そして、この下型部材11の上端面に
は、ガラス素材10が入る凹溝11a(図4参照)が形
成されており、更にその凹溝11aの底面には上型部材
9に設けられた微細な突起9bが挿入されるための微細
穴11bが形成されている。
【0023】ここで、上型部材9と下型部材11の成形
部の概略を図4に示す。
【0024】図4に示すように、1つの上型部材9に対
してノズルプレート7の吐出口(微細穴)7を成形する
成形面を4つ有している。これらの4つの成形面は並ん
で配置されており、上型部材9の成形面には凸部9a、
下型部材11には凹溝11aがそれぞれ形成されてい
る。
【0025】而して、下型部材11の凹溝11aに上型
部材9の成形面に形成された凸部9aが嵌合し、更に下
型部材11の凹溝11aの底面に形成された微細穴11
bに上型部材9の凸部9aに形成された微細突起9bが
嵌合する。
【0026】一方、成形用胴型8の側面には開口穴が形
成されており、この開口穴を介して成形用胴型8の内部
にガラス素材10が供給されるとともに、 成形の完了し
たノズルプレート7が成形用胴型8の内部から取り出さ
れる。尚、本実施の形態では、図4に示すようにノズル
プレート7を成形する成形面を4つ備えているため、1
回の成形で4つのノズルプレート7が得られる。
【0027】又、成形用胴型8内には、 その四隅に位置
した状態で、この成形用胴型8、上型部材9、下型部材
11を加熱するとともに、これらの成形用胴型8、上型
部材9及び下型部材11を介してガラス素材10を加熱
するためのヒーター12が配置されている。
【0028】上記の型構成を用いて本発明による成形プ
ロセスを経てノズルプレート7を成形するが、成形の温
度と加重のプロセス線図を図5に示す。
【0029】先ず、上型部材9を成形用胴型8に対して
上方にスライドさせておく。この状態で、 オートハンド
等により所定温度に加熱されたガラス素材10を下型部
材11の成形面上に供給する。又、成形用胴型8と上型
部材9及び下型部材11は、所定の成形条件に対応した
温度に加熱されている。尚、本実施の形態では、ガラス
素材10の粘度で109.5 dPa・sに相当する温度
(620℃)であった。
【0030】次に、ガラス素材10に対して、本実施の
形態では2000Nの荷重を負荷してプレス加工を行
い、ガラス素材10は最終的には、図2に示したような
状態となる。この状態でガラス素材10を上型部材9の
成形面の微細突起9bが貫通して下型部材11の凹溝1
1aの底面の微細穴11bに嵌合している。その後、成
形されたノズルプレート7(ガラス素材10)は冷却さ
れる。
【0031】以上の工程の後、所定の温度まで温度が低
下したときに、オートハンド等によりノズルプレート7
(ガラス素材10)を外部に取り出す。尚、本実施の形
態では、ガラス素材10の粘度が1014dPa・sに相
当する温度(500℃)で凹レンズを取り出すことで吐
出口(微細穴)6が形成されたノズルプレート7を型部
材9,11と融着することなく、又、プレート7自体が
割れることなく得ることに成功した。
【0032】以上によって成形したノズルプレート7の
吐出口(微細穴)6は測定の結果、直径はφ30μm±
0.2μm、ノズル穴中心の高さは20μm±0.2μ
m、ノズル間ピッチは70μm±0.3μmで転写して
おり、外形寸法も長さ方向20mm±5μm、高さ方向
lmm±10μm、幅方向0.2mm±5μmの高精度
に成形されていた。
【0033】又、本発明方法によって連続的にノズルプ
レート7を成形した結果、全ての成形において問題のな
い吐出口(微細穴)6及び外形寸法が実現された。
【0034】<実施の形態2>次に、本発明の実施の形
態2を図6〜図8に基づいて説明する。
【0035】本実施の形態では、産業用インクジェット
プリンタのインクジェットヘッドに使用されるノズルプ
レートを成形した例を示す。
【0036】成形するノズルプレート7の形状を図6に
示す。本実施の形態に係るノズルプレート7は吐出口
(微細穴)6の形状については前記実施の形態1と同じ
である。外形形状は実施の形態1の20mmに対して1
00mmと長くなり、それに伴い吐出口(微細穴)6の
数が120個と多くなっている。又、成形に用いた硝種
も重クラウンガラス(SK12)で同じである。
【0037】次に成形するノズルプレート7の形状が実
施の形態1と異なるため、使用した成形用型部材は、図
7に示すように、上型部材9と下型部材11の外形成形
用の各凹凸形状が違っているが、1ショットで4個得ら
れる構造は同じである。
【0038】上記の型構造によって成形を行った場合の
温度と荷重のプロセス線図を図8に示す。
【0039】前記実施の形態1と同様に620℃でプレ
ス加工を行ったが、ノズルプレート7が大きくなってい
るために荷重は10000Nでプレス加工した。プレス
加工が終了した時点から冷却に入るが、570℃まで冷
却を行ったところで、その温度で1分間の保持した。こ
れは、やはり形状が大きくなっているため、実施の形態
1に比較してガラス素材の反りが生じ易くなっているた
めである。このため、570℃で定温保持することによ
って、ガラス素材10の内部の熱応力の緩和を行った後
に再度冷却を開始した。
【0040】以上の工程の後、所定の温度まで温度が低
下したときに、オートハンド等によりノズルプレート7
を外部に取り出した。
【0041】以上によって成形したノズルプレート7の
吐出口(微細穴)6は測定の結果、直径はφ30μm±
0.2μm、ノズル穴中心の高さは20μm±0.2μ
m、ノズル間ピッチは70μm±0.3μmで転写して
おり、外形寸法も長さ方向100mm±5μm、高さ方
向lmm±10μm、幅方向0.2mm±5μmの高精
度に成形されていた。
【0042】又、本発明方法によって連続的にノズルプ
レート7を成形した結果、全ての成形において問題のな
い吐出口(微細穴)6及び外形寸法が実現された。
【0043】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項1
記載の発明によれば、 完全なガラス化によって、インク
ジェットヘッドの熱、 湿度及び外的負荷による変形及び
インクとの反応を抑えることができる。
【0044】又、請求項2記載の発明によれば、 ガラス
製天板部材に、ガラス製ノズルプレートを接着してイン
クジェットヘッドを構成するため、 天板部材とノズルプ
レートとの剥れのない安定したインクジェットヘッドを
得ることができる。
【0045】更に、請求項3記載の発明によれば、加熱
軟化したガラス素材の金型によるプレス成形でガラス製
ノズルプレートを製造するようにしたため、完全にガラ
ス化されたインクジェットヘッドを低コストで得ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係るインクジェットヘ
ッドの構成図である。
【図2】本発明の実施の形態1に係るインクジェットヘ
ッドのノズルプレートの概略図である。
【図3】本発明の実施の形態1に係るノズルプレート成
形装置の概略図である。
【図4】本発明の実施の形態1に係るノズルプレート成
形用型部材の概略図である。
【図5】本発明の実施の形態1に係るノズルプレート成
形時の温度と荷重のプロセス線図である。
【図6】本発明の実施の形態2に係るインクジェットヘ
ッドの構成図である。
【図7】本発明の実施の形態2に係るノズルプレート成
形用型部材の概略図である。
【図8】本発明の実施の形態2に係るノズルプレート成
形時の温度と荷重のプロセス線図である。
【符号の説明】
1 天板部材 2 ヒーター 3 ヒーターボード 4 組み込み荷重 5 インク室 6 吐出口 7 ノズルプレート 8 成形用胴型 9 上型部材 10 ガラス素材 11 下型部材 12 ヒーター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野村 剛 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤノ ン株式会社内 Fターム(参考) 2C056 EA04 EA21 EA24 FA03 HA16 HA17 2C057 AF21 AF65 AF99 AG12 AG46 AP13 AP25 AP49 AQ01

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ノズルプレートとガラス製の天板部材を
    備えるインクジェットヘッドにおいて、 前記ノズルプレートをガラスで構成したことを特徴とす
    るインクジェットヘッド。
  2. 【請求項2】 複数の微細溝が連続して形成されたガラ
    ス製天板部材に、加熱軟化したガラス素材の金型による
    プレス成形で得られるノズル穴が連続して形成されたガ
    ラス製ノズルプレートを接着することによって構成され
    ることを特徴とする請求項1記載のインクジェットヘッ
    ド。
  3. 【請求項3】 ノズル穴が連続して形成されたノズルプ
    レートの製造方法であって、加熱軟化したガラス素材の
    金型によるプレス成形によってガラス製ノズルプレート
    を得ることを特徴とするノズルプレートの製造方法。
JP2001002817A 2001-01-10 2001-01-10 インクジェットヘッド及びノズルプレートの製造方法 Withdrawn JP2002205388A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8946088B2 (en) 2010-10-01 2015-02-03 Lancaster University Business Enterprises Limited Method of metal deposition

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8946088B2 (en) 2010-10-01 2015-02-03 Lancaster University Business Enterprises Limited Method of metal deposition

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