JP2946754B2 - インクジェット記録ヘッドの製造方法 - Google Patents

インクジェット記録ヘッドの製造方法

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JP2946754B2 JP40326890A JP40326890A JP2946754B2 JP 2946754 B2 JP2946754 B2 JP 2946754B2 JP 40326890 A JP40326890 A JP 40326890A JP 40326890 A JP40326890 A JP 40326890A JP 2946754 B2 JP2946754 B2 JP 2946754B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はインクジェット記録装置
に用いられるインクジェット記録ヘッドの製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】オンデマンド型インクジェット記録装置
に要求されている高印字品質化に応えるためにはノズル
密度をより高めることが必要である。このために、例え
ば特開昭56ー172号公報に見られるように、共通の
ヘッド基板上に形成したノズル列に対して複数のインク
室をその両側に交互に配置させて高密度化したインクジ
ェット記録ヘッドが提案されている。そして、この種の
記録ヘッドを低コストで形成するために、ヘッド基板を
高分子樹脂材の射出成形法により形成する手段が採られ
るようになってきた。
【0003】すなわち従来のインクジェット記録ヘッド
の製造方法は、高分子樹脂材の射出成形法により、一面
に圧力室と、この圧力室の一端部に位置し且つ面と直交
する向きの貫通穴とを備え、他面にインク室を備え、且
つ圧力室とインク室とを連結する供給路を備えたヘッド
基板を形成する第1の工程と、電鋳やエッチング等によ
り加工したばらつきのないノズル穴を形成した金属製の
ノズル板を、エポキシ樹脂等の接着剤により、ヘッド基
板に接着する第2の工程よりなっていた。
【0004】尚、微細寸法を高精度に成形するために、
特開平1ー294047号に見られるように、インク
室、圧力室、供給路、ノズル穴全てをレーザービームで
加工する方法があるが、これは工数がかかり、非現実的
である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、高密度化し
たインクジェット記録ヘッドにより高印字品質を得るた
めには、インク室から供給路を経て圧力室に入り、圧力
室内で加圧され、圧力室の一端に連通したノズル穴より
噴射される、一連のインク挙動、即ちインク飛行速度や
飛行方向そして1ドット当りのインク量等が、個別にば
らつきがないことが求められる。インク挙動のばらつき
に大きな影響を与える要因は、圧力室の入口に相当する
供給路の断面積と、出口に相当するノズル穴の断面積の
ばらつきである。供給路とノズル穴の断面積のばらつき
がそれぞれ±15%以下であれば、たとえ他の部分がば
らついても印字品質が確保されることが実験的に確認さ
れている。
【0006】これを各部の寸法精度に置き換えると、円
形断面の供給路及びノズル穴で直径約40μmに対し±
2.5μmになる。しかし現実的には、高分子樹脂材の
射出成形法で、このような微細寸法を高精度に成形する
ことは困難である。
【0007】供給路については、従来は形状的及びコス
ト的な制約からインク室と圧力室を成形するときに同時
に射出成形法で成形する以外に適当な方法がなく、ノズ
ル穴の断面積のばらつきは±50%以上にもなり、結果
的に高印字品質を得ることができないという問題が発生
している。
【0008】ノズル穴については、電鋳やエッチング等
により加工したばらつきのないノズル穴を形成したノズ
ル板を、ヘッド基板に接着する方法で対応がとられてい
るが、接着剤によるノズル穴の目詰まりや、位置ずれに
よるインクの飛行曲がり等が生じて、信頼性の面におい
て問題が発生している。
【0009】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、高印字品質が得られ
るインクジェット記録ヘッドを効率的に製造することが
できる、新たな製造方法を提案することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するためのインクジェット記録ヘッドの製造方法とし
て、一方の面に圧力室、他方の面にインク室、前記圧力
室の一端と連通する前記面と直交する方向の貫通穴とを
備えるヘッド基板を高分子樹脂材の射出成形法により形
成する第1の工程と、前記圧力室とインク室を連結する
供給路をレーザービームの照射により形成する第2の工
程と、前記インク室が形成された面に前記貫通穴を塞ぐ
ように高分子樹脂フィルムを溶剤接着法により貼り付け
る第3の工程と、前記圧力室側から前記貫通穴にレーザ
ービームを照射して前記高分子樹脂フィルムにノズル穴
を形成する第4の工程と、を備えたことを特徴とするも
のである。
【0011】
【実施例】図1〜図4は、本発明の一実施例をなすイン
クジェット記録ヘッドの製造方法の第1〜第4工程を示
したものである。
【0012】図1は、第1の工程すなわちヘッド基板の
射出成形工程を示したものである。ヘッド基板1は可動
側型板10と固定側型板20との間に射出注入されたポ
リサルフォン、ポリエーテルサルフォン、あるいはポリ
カーボネート等の高分子樹脂素材により一体的に成形さ
れる。
【0013】この成形に使用される可動側型板10に
は、そのキャビティ部に、成形すべきヘッド基板1上の
圧力室4に対応した各部の成形用凸部14が形成され、
また、圧力室成形用凸部14の一端部には、ノズル穴6
と連通するための貫通穴5を形成するためのピン15が
設けられている。
【0014】他方、これに対する固定側型板20には、
そのキャビティ部に、成形すべきヘッド基板1上のイン
ク室2に対応した各部の成形用凸部12が形成され、ま
た、上記の貫通穴5を形成するためのピン15に対向す
る部分に、ピン15の先端部の支持穴21が形成されて
いる。なお、図中の符号22はランナー部、23はゲー
ト部を示しており、24はイジェクタピンを示してい
る。
【0015】このように構成された両型板10、20間
にランナー部22及びゲート部23を介して上述した高
分子樹脂素材が射出注入されると、一面に圧力室4を有
し、圧力室の一端に図8に示す高分子樹脂フィルム7に
設けたノズル穴6と連通するための貫通穴5を有し、他
面にインク室2を有するヘッド基板1が成形される。図
2は、第2の工程すなわち上述のようにして成形された
ヘッド基板1への供給路3の形成工程を示したものであ
る。上述した第1の工程により成形されたヘッド基板1
は、圧力室4の形成面を表にして固定され、インク室2
及び圧力室4の連結部にレーザービームを照射すること
により、所要の供給路3が形成される。図5は、形成さ
れた供給路3の斜視図である。図6は、形成された供給
路3の断面図である。
【0016】これに用いるレーザービーム発生装置40
は、レーザー触媒として、ArF、KrF、XeCl、
XeF等を用いた発振波長が193乃至351nmの、
化学結合を直接開裂されるに必要な紫外光領域の高エネ
ルギーのフォトンを高強度で発振できるエキシマレーザ
ー装置が好ましい。装置40から出力したレーザービー
ムをイメージマスク41と集光レンズ42を用いて、ヘ
ッド基板1上のインク室2と圧力室4の連結部に収束さ
せて、所要の供給路3を形成する。
【0017】実際にポリカーボネートを素材として、ヘ
ッド基板1を射出成形法により形成し、インク室2及び
圧力室4の連結部に縮小率が8の集光レンズ42を用い
てエネルギー密度が6.0J/cm2のレーザービーム
を照射したところ、繰り返し周波数200Hzで約60
0回のショット数により穴径40μm、深さ120μm
でテーパー角度θが約2度の供給路3を1供給路当り3
秒で形成することができた。
【0018】必要に応じて、ヘッド基板1とレーザービ
ーム装置40のいずれか一方を供給路3の配置に合わせ
て順次相対的に移動させながら、ヘッド基板1上に所要
数の供給路3を形成する。
【0019】図3は、第3の工程すなわち供給路3が形
成されたヘッド基板1に高分子樹脂フィルム7を接着す
る工程を示したものである。
【0020】高分子樹脂フィルム7は、インク室2を閉
じ、且つインク室2側の貫通穴5を塞ぐように、溶剤接
着法によって貼り付ける。
【0021】溶剤接着法では、まず高分子樹脂フィルム
7或はヘッド基板1に溶剤を均一に塗布し、次に高分子
樹脂フィルム7とヘッド基板1を張り合わせ、一定荷重
下において数時間放置した後、荷重を取り去り一定温度
下にて数時間放置することによって完全に張り付けられ
る。
【0022】溶剤を均一に塗布するためには、高分子樹
脂フィルム7に溶剤をスピンコートするか或は、溶剤を
吸着したローラーを用いてヘッド基板1上に塗布する方
法がよい。
【0023】図4は、第4の工程すなわちヘッド基板1
に張り付けられた高分子樹脂フィルム7へのノズル穴の
形成工程を示したものである。上述した第3の工程によ
り形成されたヘッド基板1は、圧力室4の形成面を表に
して固定され、圧力室側から貫通穴5内奥面に、レーザ
ービームを照射して内奥面から他面に達するノズル穴6
を形成するようにレーザービームを照射することによ
り、所要のノズル穴6が形成される。図7は、形成され
たノズル穴6の断面図である。
【0024】これに用いるレーザービーム発生装置40
は、図2に示した第2工程の場合と同一である。装置4
0から出力したレーザービームをイメージマスク41と
集光レンズ42を用いて、ヘッド基板1上の圧力室側か
貫通穴5内奥面に、レーザービームを収束させて、所
要のノズル穴6を形成する。
【0025】実際にポリカーボネートを素材として、板
厚80μmの高分子樹脂フィルム7とヘッド基板1を溶
剤接着法により接着し、貫通穴5内奥面に、縮小率が8
の集光レンズ42を用いてエネルギー密度が6.0J/
cm2 レーザービームを照射したところ、繰り返し周波
数200Hzで約400回のショット数により穴径40
μm、深さ80μmでテーパー角度θが約2度のノズル
穴6を1ノズル穴当り2秒で形成することができた。
【0026】必要に応じて、ヘッド基板1とレーザービ
ーム装置40のいずれか一方をノズル穴6の配置に合わ
せて順次相対的に移動させながら、所要数のノズル穴6
を形成する。
【0027】このようにして上記第1〜第4の工程を終
えたヘッド基板1には、図8に示すように、圧力室4を
覆うように壁部材8が添設され、ついでその上に、ピエ
ゾ振動子8aを添着し、その上にインクタンクと連通す
るインク供給部材9を添着して、インクジェット記録ヘ
ッドを構成する。
【0028】この方法により、供給路数とノズル穴数共
に48のヘッド基板を100個加工したときに、円形断
面供給路とノズル穴の全寸法は直径の平均値で40μ
m、標準偏差値0.5μmに分布し、テーパー角度θは
均一性を保っていた。これは、断面積ばらつきで±7.
5%であり、実印字においても高印字品質を確保するこ
とができた。
【0029】上記実施例以外にも、ヘッド基板1とイン
ク室2及び圧力室4の形状や位置を工夫することによ
り、同様の効果が得られるインクジェット記録ヘッドを
製造することが可能である。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、基板の圧力室、貫通穴
及びインク室など寸法精度が印字品質に直接影響しない
部分は、射出成形法により能率良く形成し、寸法精度が
印字品質に大きく影響する供給路は、射出成形で形成さ
れた圧力室とインク室との連結部にレーザービームを照
射して形成することにより、加工寸法ばらつきを極く少
なくすることが可能となった。同様に、寸法精度が印字
品質に大きく影響するノズル穴は、基板の貫通穴の一方
を一定厚の高分子樹脂フィルムを溶剤接着法により張り
付けて塞いだあと、圧力室側から貫通穴内奥面にレーザ
ービームを照射して形成することにより、接着剤による
ノズル穴の目詰まりや位置ずれがなく、且つ加工寸法ば
らつきを極く少なくすることが可能となった。以上によ
り、高印字品質が得られるインクジェット記録ヘッドを
効率的に製造することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるインクジェットヘッドの製造工程
を示した図である。
【図2】本発明によるインクジェットヘッドの製造工程
を示した図である。
【図3】本発明によるインクジェットヘッドの製造工程
を示した図である。
【図4】本発明によるインクジェットヘッドの製造工程
を示した図である。
【図5】形成された供給路3の斜視図である。
【図6】形成された供給路3の断面図である。
【図7】形成されたノズル穴6の断面図である。
【図8】ヘッド基板をもとに組み付けたインクジェット
ヘッドを示す断面図である。
【符号の説明】
1 ヘッド基板 2 インク室 3 供給路 4 圧力室 5 貫通穴 6 ノズル穴 7 高分子樹脂フィルム 40 レーザービーム発生装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B41J 2/16 B41J 2/045 B41J 2/055

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一方の面に圧力室、他方の面にインク室、
    前記圧力室の一端と連通する前記面と直交する方向の貫
    通穴とを備えるヘッド基板を高分子樹脂材の射出成形法
    により形成する第1の工程と、 前記圧力室とインク室を連結する供給路をレーザービー
    ムの照射により形成する第2の工程と、 前記インク室が形成された面に前記貫通穴を塞ぐように
    高分子樹脂フィルムを溶剤接着法により貼り付ける第3
    の工程と、 前記圧力室側から前記貫通穴にレーザービームを照射し
    て前記高分子樹脂フィルムにノズル穴を形成する第4の
    工程と、 を備えたインクジェット記録ヘッドの製造方法。
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US6158843A (en) * 1997-03-28 2000-12-12 Lexmark International, Inc. Ink jet printer nozzle plates with ink filtering projections
US6668454B2 (en) * 1997-12-10 2003-12-30 Canon Kabushiki Kaisha Method for manufacturing a liquid-discharging recording head

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