JP4474167B2 - Ink jet printer head unit and method of manufacturing ink jet printer head unit - Google Patents
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Description
本発明は、インクジェットプリンタヘッドユニット及びインクジェットプリンタヘッドユニットの製造方法に関する。 The present invention relates to an inkjet printer head unit and a method for manufacturing an inkjet printer head unit.
インクジェットプリンタ等のインクジェット記録装置は、ノズル孔からインクをインク滴として吐出させるインクジェットプリンタヘッドを備え、このインクジェットプリンタヘッドにより用紙等の記録媒体にインク滴を付着させることで画像形成を行う。 2. Description of the Related Art An ink jet recording apparatus such as an ink jet printer includes an ink jet printer head that ejects ink as ink droplets from nozzle holes, and forms an image by attaching ink droplets to a recording medium such as paper using the ink jet printer head.
インクジェットプリンタヘッドは、基本的に、インクを収容するインク室(圧力室)、このインク室に連通するノズル孔(オリフィス)を有するノズルプレート(オリフィスプレート)、インク室内のインクをノズル孔からインク滴として吐出させる駆動手段等から構成されている。このようなインクジェットプリンタヘッドは、インクジェットプリンタヘッドを駆動制御する駆動回路を有する駆動回路基板と共にベースプレートに設けられ、インクジェットプリンタヘッドユニットとしてユニット化されている。 The ink jet printer head basically includes an ink chamber (pressure chamber) for containing ink, a nozzle plate (orifice plate) having nozzle holes (orifices) communicating with the ink chamber, and ink droplets from the nozzle holes into ink droplets. It is comprised from the drive means etc. which are discharged as. Such an ink jet printer head is provided on a base plate together with a drive circuit substrate having a drive circuit for driving and controlling the ink jet printer head, and is unitized as an ink jet printer head unit.
高速印字や高解像度等の印字を行うためには、インクジェットプリンタヘッドユニットの解像度を高める必要がある。そこで、インクジェットプリンタヘッドのノズルプレートのノズル孔及びインク室を2列に形成することでインクジェットプリンタヘッドユニットの解像度を高める方法(特許文献1参照)や2つのインクジェットプリンタヘッドを貼り合わせることによってインクジェットプリンタヘッドユニットの解像度を高める方法(特許文献2参照)等が提案されている。 In order to perform high-speed printing or high-resolution printing, it is necessary to increase the resolution of the inkjet printer head unit. Therefore, a method of increasing the resolution of the ink jet printer head unit by forming the nozzle holes and the ink chambers of the nozzle plate of the ink jet printer head in two rows (see Patent Document 1), or by bonding the two ink jet printer heads together. A method of increasing the resolution of the head unit (see Patent Document 2) has been proposed.
通常、インクジェットプリンタヘッドユニットは、ノズルプレートにノズル孔を形成し、そのノズルプレートをインクジェットプリンタヘッド本体に取り付けてインクジェットプリンタヘッドを製造し、その後、製造した2つのインクジェットプリンタヘッドを貼り合わせることによって形成されている。 Usually, an ink jet printer head unit is formed by forming nozzle holes in a nozzle plate, attaching the nozzle plate to the ink jet printer head body to manufacture an ink jet printer head, and then bonding the two manufactured ink jet printer heads together. Has been.
しかしながら、レーザ加工やプレス加工等によるノズル孔形成時には、ノズル孔がノズルプレートの板面に対して垂直ではなく、わずかに傾いて形成されることがある。これにより、ノズル孔から吐出したインク滴は、ノズルプレート面に対して垂直ではなく、わずかに傾いて進行することになる。この傾きの発生は、例えば、ノズル形成時に使用したレーザ加工装置におけるレーザパワーの分布の偏りやレーザ入射角の傾き等に依存している。なお、複数のノズル孔はノズルプレートの板面に対して一様に傾いているため、インク滴の吐出方向は一様に傾いてしまう。図11に示すように、このようなインクジェットプリンタヘッド100が複数のノズル孔からインク滴を吐出すると、各インク滴は一様に傾いて平行に進行することになる。
However, when nozzle holes are formed by laser processing, press processing, or the like, the nozzle holes may be formed slightly inclined rather than perpendicular to the plate surface of the nozzle plate. As a result, the ink droplets ejected from the nozzle holes are not perpendicular to the nozzle plate surface but are slightly inclined. The occurrence of this inclination depends on, for example, the deviation of the distribution of laser power in the laser processing apparatus used at the time of nozzle formation, the inclination of the laser incident angle, and the like. Since the plurality of nozzle holes are uniformly inclined with respect to the plate surface of the nozzle plate, the ink droplet ejection direction is uniformly inclined. As shown in FIG. 11, when such an ink
このように吐出方向が一様に傾いている2つのインクジェットプリンタヘッド100を貼り合わせて積層すると、それらのインクジェットプリンタヘッド100毎に吐出方向が異なる場合がある。図12に示すように、このようなインクジェットプリンタヘッドユニット101が複数のノズル孔からインク滴を吐出すると、2つのインクジェットプリンタヘッド100から吐出された各インク滴は、互いに平行に進行することなく用紙等の記録媒体に着弾することになり、理想の着弾位置からずれてしまい、着弾位置間の距離である印字ピッチも本来の印字ピッチからずれてしまう。
When the two ink
本発明の目的は、高解像度で印字精度が高いインクジェットプリンタヘッドユニットを提供することである。 An object of the present invention is to provide an ink jet printer head unit having high resolution and high printing accuracy.
本発明では、複数のインク室が形成されたヘッド基板の一面に前記インク室の一部を形成する蓋部材を設けて前記インク室をノズルプレートで覆い、当該ノズルプレートに形成されて前記インク室に連通する複数のノズル孔から選択的にインクをインク滴として吐出させる一対のインクジェットプリンタヘッドは、前記ノズルプレートに対する垂直な軸線からのインク滴の吐出方向の傾きをX(rad)とすると、相対的に2X(rad)の傾きを持って互いの前記一面と反対側の面を接合させて積層されている。 In the present invention, provided with a lid member forming a part of the ink chamber on one side of the head substrate having a plurality of ink chambers are formed to cover the ink chamber with a nozzle plate, the ink chamber is formed in the nozzle plate A pair of ink jet printer heads that selectively eject ink as ink droplets from a plurality of nozzle holes communicating with the nozzle plate are relative to each other when the inclination of the ink droplet ejection direction from the axis perpendicular to the nozzle plate is X (rad). In other words, the surfaces opposite to each other are bonded to each other with an inclination of 2X (rad) .
本発明では、複数のインク室が形成されたヘッド基板の一面に前記インク室の一部を形成する蓋部材を設けて前記インク室をノズルプレートで覆い、当該ノズルプレートに形成されて前記インク室に連通する複数のノズル孔から選択的にインクをインク滴として吐出させる一対のインクジェットプリンタヘッドは、前記ノズルプレートに対する垂直な軸線からのインク滴の吐出方向の傾きをX(rad)とし、前記ノズルプレートから着弾位置までの距離をYとし、ずらし量をdとすると、相対的にd=2XYだけずらされて互いの前記一面と反対側の面を接合させて積層されている。
In the present invention, provided with a lid member forming a part of the ink chamber on one side of the head substrate having a plurality of ink chambers are formed to cover the ink chamber with a nozzle plate, the ink chamber is formed in the nozzle plate A pair of inkjet printer heads that selectively eject ink as ink droplets from a plurality of nozzle holes communicating with the nozzle plate , wherein an inclination of an ink droplet ejection direction from an axis perpendicular to the nozzle plate is X (rad), and the nozzle When the distance from the plate to the landing position is Y and the shift amount is d, the surfaces are laminated with the surfaces opposite to each other being bonded by a relative shift of d = 2XY .
本発明によれば、インク滴は理想の着弾位置に着弾し、着弾位置間の距離である印字ピッチを一定に維持することができる。これにより、高解像度で印字精度が高いインクジェットプリンタヘッドユニットを提供することができる。 According to the present invention, ink droplets land at ideal landing positions, and the printing pitch, which is the distance between the landing positions, can be maintained constant. Thereby, it is possible to provide an ink jet printer head unit having high resolution and high printing accuracy.
本発明の第一の実施の形態を図1ないし図7に基づいて説明する。 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
<インクジェットプリンタヘッドユニット>
図1はインクジェットプリンタヘッドユニット1を概略的に示す斜視図、図2はインクジェットプリンタヘッドユニット1が備えるノズルプレート部分を概略的に示す平面図、図3はそのA−A線断面を拡大して示す断面図である。
<Inkjet printer head unit>
1 is a perspective view schematically showing an ink jet
図1に示すように、インクジェットプリンタヘッドユニット1は、ベースプレート2、このベースプレート2の表裏に設けられた2つの駆動回路基板3、ベースプレート2の表裏に設けられた2つのインクジェットプリンタヘッド4A,4B等から構成されている。
As shown in FIG. 1, an ink jet
駆動回路基板3は、その表面に複数のIC回路チップ5を備えている。このIC回路チップ5は、駆動回路基板3に形成された回路(図示せず)にリード端子6により接続されている。また、駆動回路基板3に形成された回路には、制御部や電源(いずれも図示せず)に接続されたフレキシブルケーブル7が接続されている。このフレキシブルケーブル7を介して、駆動パルス電圧や印字信号等が駆動回路基板3に入力される。なお、本実施の形態では、2つのインクジェットプリンタヘッド4A,4Bに対応させて2つの駆動回路基板3を設けているが、これに限るものではなく、例えば、2つのインクジェットプリンタヘッド4A,4Bに対応させて駆動回路基板3を1つだけ設けても良い。この場合、2つのインクジェットプリンタヘッドを駆動させるために必要とするIC回路チップ5は、1つの駆動回路基板3に設けられる。
The drive circuit board 3 includes a plurality of
インクジェットプリンタヘッド4A,4Bは、供給されたインクを内部に収容し、内部に連通する複数のノズル孔8からインクをインク滴として吐出させように構成されている。このようなインクジェットプリンタヘッド4A,4Bは、インクを収容する複数のインク室9(図3参照)を有する吐出ユニット10及び複数のノズル孔8が形成されたノズルプレート11等を備えている。ノズルプレート11は接着剤等により吐出ユニット10に設けられており、複数のインク室9の一部を形成している。
The
吐出ユニット10は、複数のインク室9が形成されたヘッド基板12及びそのヘッド基板12に設けられインク室9の一部を形成する蓋部材13から構成されている。蓋部材13には、各インク室9にインクを供給するためのインク供給路(図示せず)が形成されており、このインク供給路には、インクタンク(図示せず)に連通するインク供給管14が接続されている。
The discharge unit 10 includes a head substrate 12 in which a plurality of
複数のインク室9はそれぞれ隔壁15(図3参照)によって仕切られている。インク室9の内面及びヘッド基板12の表面には、リード端子16を介して対応するIC回路チップ5に接続されている複数の電極17(図3参照)が設けられている。複数の電極17は、例えば無電解メッキ方法の一つである無電解ニッケルメッキ法により形成されている。ここでは、ヘッド基板12は圧電素子により形成されており、圧電部材として機能している。
Each of the plurality of
なお、本実施の形態においては、圧電素子(例えばピエゾ素子)を利用する圧電方式のインクジェットプリンタヘッド4A,4Bが用いられているが、これに限るものではなく、例えば、発熱体を利用するサーマルインクジェット方式のインクジェットプリンタヘッドが用いられても良い。
In the present embodiment, piezoelectric ink
図2に示すように、インクジェットプリンタヘッド4A,4Bのノズルプレート11には、複数のノズル孔8が所定のピッチで一列に並ぶように形成されている。そして、2つのインクジェットプリンタヘッド4A,4Bは、各ノズルプレート11のノズル孔8がその配列方向に半ピッチずれるように設けられている。また、図3に示すように、ノズル孔8はインクの吐出方向に向かって徐々に径が小さくなるテーパ形状に形成されている。すなわち、ノズル孔8は、インク吐出側が狭く、インク室9側が広く形成されている。これにより、インク滴の吐出に圧力を有効に利用することが可能になり、インクジェットプリンタヘッド4A,4Bは効率良くインクをインク滴として吐出させることができる。なお、ノズルプレート11は、例えばポリイミドフィルム等の高分子材料で形成されており、ノズルプレート11の板面には、撥インク特性を有するようにフッ素含有膜等の薄膜が形成されていても良い。
As shown in FIG. 2, the
2つのインクジェットプリンタヘッド4A,4Bの位置関係について図4を参照して説明する。図4は2つのインクジェットプリンタヘッド4A,4Bの位置関係を説明するための説明図である。なお、図4中の矢印はインク滴の吐出方向を示す。
The positional relationship between the two
図4に示すように、2つのインクジェットプリンタヘッド4A,4Bは、基準となるインクジェットプリンタヘッド4Aに対してもう一方のインクジェットプリンタヘッド4Bを傾けることで、それらの複数のノズル孔8から吐出するインク滴の吐出方向が全て同じになるように積層されている。ここで、ノズルプレート11の板面に対する垂直な軸線からのインク滴の吐出方向の傾きをXmradとすると、2つのインクジェットプリンタヘッドは、相対的に2Xmradの傾きを持って積層されている。
As shown in FIG. 4, the two ink
例えば、ノズル孔8の形成方向の傾き、すなわちノズルプレート11に対する垂直な軸線からのインク滴の吐出方向の傾きがX=5mradである場合には、ノズルプレート11と用紙等の記録媒体の着弾位置との離反距離を1mmとすると、ノズル孔8から吐出したインク滴は、理想の着弾位置から5μmずれて着弾する。この場合には、2つのインクジェットプリンタヘッド4A,4Bは、相対的に2X=10mradの傾きを持って積層されている。これにより、複数のノズル孔8から吐出するインク滴の吐出方向が全て同じになる。
For example, when the inclination of the
このような構成において、インクジェットプリンタヘッドユニット1は、インクジェットプリンタヘッド4A,4Bの各電極17へ駆動電圧を印加し、隔壁15を変形させることによりインク室9に圧力を発生させて、ノズル孔8からインクをインク滴として吐出させる。詳述すると、印字に際して、インク室9内にインクを供給した状態で所定の電極17に電圧が印加される。電圧が印加された電極17に対応する隔壁15は、インク室9の容積を大きくする方向へ変形する。この電極17に印加する電圧の極性を逆転させると、隔壁15が急激に初期位置に復帰する。そして、隔壁15が初期位置に復帰した際に、インク室9内のインクが加圧されて、インク室9内のインクの一部がインク滴となってノズル孔8から吐出する。
In such a configuration, the ink jet
このとき、図4に示すように、複数のノズル孔8から吐出するインク滴の吐出方向は同じになり、すなわち、吐出した複数のインク滴は同一方向に平行に進行するため、インク滴は理想の着弾位置に着弾し、着弾位置間の距離である印字ピッチを一定に維持することができる。これにより、高解像度で印字精度が高いインクジェットプリンタヘッドユニット1を得ることができる。
At this time, as shown in FIG. 4, the ejection direction of the ink droplets ejected from the plurality of
<レーザ加工装置>
インクジェットプリンタヘッド4A,4Bの製造に用いられるレーザ加工装置30について図5を参照して説明する。図5はレーザ加工装置の構成を概略的に示す説明図である。
<Laser processing equipment>
A
図5に示すように、レーザ加工装置30は、エキシマレーザ発振器31、バリアブルアッテネータ32、アップコリメータ33、イメージローテータ34、ミラー35、アレイレンズ照明系36、リレーレンズ37、マスク38、投影レンズ(結像レンズ)39、xステージ40a、yステージ40b及びzステージ40c等を備えている。
As shown in FIG. 5, the
エキシマレーザ発振器31は、波長400nm以下の紫外域でパルス状のレーザ光(エキシマレーザ光)LBを出力する。バリアブルアッテネータ32、アップコリメータ33、イメージローテータ34及びミラー35は、エキシマレーザ発振器31から出力されるレーザ光LBの光路上に配置されている。そして、アレイレンズ照明系36、リレーレンズ37、マスク38及び投影レンズ39は、ミラー35の反射光路上に配置されている。また、xステージ40a、yステージ40b及びzステージ40cは、投影レンズ39の光軸方向に設けられ、zステージ40c上に被加工物として載置されるインクジェットプリンタヘッド4A,4Bのノズルプレート11をそれぞれX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向に移動可能に構成している。なお、インクジェットプリンタヘッド4A,4Bは、ノズルプレート11が吐出ユニット10に接着固定された状態でzステージ40c上に被加工物として載置される。また、ノズルプレート11だけがzステージ40c上に被加工物として載置されても良い。xステージ40a及びyステージ40bが位置移動装置を実現し、zステージ40cがフォーカス位置可変装置を実現する。
The
このようなレーザ加工装置30は、コンピュータ等の微細加工コントローラ41によって制御される。微細加工コントローラ41は、エキシマレーザ発振器31に対してレーザ制御信号(トリガ信号)を送出し、エキシマレーザ発振器31の動作制御を行う。また、微細加工コントローラ41は、イメージローテータ34に対して回転速度制御信号を送出し、例えばノズルプレート11の孔開け加工に必要な約200〜500パルスのレーザ光LBの照射の間にイメージローテータ34を連続して回転させる制御を行う。さらに、微細加工コントローラ41は、バリアブルアッテネータ32に対してフルエンス制御信号を送出し、エキシマレーザ発振器31から出力されるレーザ光LBのパルス数に応じてレーザ光LBの出力強度を調整する制御を行う。加えて、微細加工コントローラ41は、オートフォーカスユニット42に対してフォーカス制御信号を送出し、マスク像をノズルプレート11に結像させる制御を行う。
Such a
オートフォーカスユニット42にはカメラ43が接続されており、微細加工コントローラ41は、カメラ43により撮像されるノズルプレート11上のマスク像に基づいてフォーカスのずれを求め、このフォーカスのずれを無くす駆動信号をオートフォーカスユニット42に送出し、zドライバ44を介してzステージ40cを動作させてフォーカス位置を調整する制御を行う。また、微細加工コントローラ41は、xyドライバ45に対して位置制御信号を送出し、マスク像をノズルプレート11上に投影させるようにxステージ40a及びyステージ40bを動作させる制御を行う。
A
ここで、アレイレンズ照明系36、リレーレンズ37、マスク38及び投影レンズ39からなる光学系の具体的構成について図6を参照して説明する。図6はレーザ加工装置30の光学系を展開して示す説明図である。
Here, a specific configuration of the optical system including the array
図6に示すように、レーザ光LBの光路上には、アレイレンズ照明系36、リレーレンズ37、マスク38及び投影レンズ39が配置されている。アレイレンズ照明系36は、2つのシリンドリカルレンズ36a,36bを互いに垂直に交わる方向に間隔L0だけ離して配置されて構成されている。これらのシリンドリカルレンズ36a,36bの各集光面50(集光点を含む面)は、シリンドリカルレンズ36bから距離L1の同一面に一致するようになっている。また、これらシリンドリカルレンズ36a,36bの集光面50をリレーレンズ37により投影レンズ39の入射瞳(絞り)51の面に結像し、これにより投影レンズ39に対して、テレセントリックな条件が成立するようにアレイレンズ照明系36、リレーレンズ37、入射瞳51及び投影レンズ39に対してマスク38が配置されている。
As shown in FIG. 6, an array
このようなテレセントリックな光学系を通してレーザ光LBをインク吐出側から照射することにより、ノズルプレート11の板面に対して略垂直な軸線を有してレーザ光LBの入射方向(ノズル孔8の形成方向)に向かって徐々に径が大きくなる逆テーパ形状のノズル孔8が形成される。なお、マスク38は、細長い長方形状に形成され、その長手方向にノズル孔8を形成するための複数の開口部(図示せず)が所定のピッチ間隔で設けられている。また、加工条件を変えることによって、ノズルプレート11の板面に対して略垂直な軸線を有してレーザ光LBの入射方向(ノズル孔8の形成方向)に向かって徐々に径が小さくなる順テーパ形状のノズル孔8も形成される。
By irradiating the laser beam LB from the ink ejection side through such a telecentric optical system, the incident direction of the laser beam LB (formation of the nozzle holes 8) has an axis substantially perpendicular to the plate surface of the
ここで、図7はレーザ加工装置30による加工後のノズルプレート11を拡大して示し、(a)は順テーパ加工によるノズルプレート11を示す断面図、(b)逆テーパ加工によるノズルプレート11を示す断面図である。図7(a)に示すように、順テーパ加工では、ノズル孔8はノズルプレート11の板面に対して略垂直な軸線を有してレーザ光LBの入射方向に向かって徐々に径が小さくなる順テーパ形状に形成される。また、図7(b)に示すように、逆テーパ加工では、ノズル孔8はノズルプレート11の板面に対して略垂直な軸線を有してレーザ光LBの入射方向に向かって徐々に径が大きくなる逆テーパ形状に形成される。なお、実際には、ノズル孔8は、レーザ加工装置30におけるレーザパワー分布の偏りやレーザ入射角の傾き等によって、ノズルプレート11の板面に対して傾いて形成される。すなわち、複数のノズル孔8の形成方向は、レーザ加工装置30におけるレーザパワー分布の偏りやレーザ入射角の傾きに依存して変化する。
Here, FIG. 7 shows an enlarged view of the
<インクジェットプリンタヘッドユニットの製造方法>
インクジェットプリンタヘッドユニット1の製造方法について図4を参照して説明する。
<Inkjet printer head unit manufacturing method>
A method of manufacturing the ink jet
インクジェットプリンタヘッドユニット1の製造方法は、2つのインクジェットプリンタヘッド4A,4Bの各吐出ユニット10に2枚のノズルプレート11をそれぞれ取り付ける取付工程と、2枚のノズルプレート11に複数のノズル孔8を複数のインク室9にそれぞれ対応させて形成する形成工程と、複数のノズル孔8を有するノズルプレートが吐出ユニット10に取り付けられた2つのインクジェットプリンタヘッド4A,4Bを積層する積層工程と、から構成されている。
The manufacturing method of the ink jet
まず、取付工程では、複数のノズル孔8が形成されていないノズルプレート11が、インクジェットプリンタヘッド4A,4Bの吐出ユニット10に接着されて取り付けられる。次に、形成工程では、取付工程でノズルプレート11が取り付けられたインクジェットプリンタヘッド4A,4Bがレーザ加工装置30のzステージ40cに載置され、レーザ加工装置30による逆テーパ加工によって複数のノズル孔8がインクジェットプリンタヘッド4A,4Bのノズルプレート11に形成される。ここで、インクジェットプリンタヘッド4A,4Bが完成する。
First, in the attaching step, the
なお、ここでは、ノズルプレート11に複数のノズル孔8を形成する前にそのノズルプレート11をインクジェットプリンタヘッド4A,4Bの吐出ユニット10に取り付けているが、これに限るものではなく、例えば、ノズルプレート11に複数のノズル孔8を形成した後にそのノズルプレート11をインクジェットプリンタヘッド4A,4Bの吐出ユニット10に取り付けるようにしても良い。すなわち、形成工程及び取付工程のどちらを先に行っても良い。なお、取付工程の前に形成工程を行う場合には、レーザ加工装置30によるレーザ加工方法としては、順テーパ加工及び逆テーパ加工のどちらを用いても良い。ここで、1枚のノズルプレート11における複数のノズル孔8は、レーザ加工装置30から出射されたレーザ光LBの傾きに依存するため一様に同一方向に傾くことになる。
Here, before forming the plurality of
最後に、積層工程では、2つのインクジェットプリンタヘッド4A,4Bは、ベースプレート2を介して対向する位置に位置付けられてベースプレート2に貼り合わされる。さらに、2つのインクジェットプリンタヘッド4A,4Bは、各ノズルプレート11のノズル孔8がその配列方向に半ピッチずれるように貼り合わされる。このとき、図4に示すように、2つのインクジェットプリンタヘッド4A,4Bは、基準となるインクジェットプリンタヘッド4Aに対して他のインクジェットプリンタヘッド4Bを傾けることで、それらの複数のノズル孔8から吐出するインク滴の吐出方向が全て同じになるように積層される。例えば、ノズルプレート11の板面に対する垂直な軸線からのインク滴の吐出方向の傾きをXmradとすると、2つのインクジェットプリンタヘッドは、相対的に2Xmradの傾きを持って積層される。
Finally, in the laminating process, the two inkjet printer heads 4A and 4B are positioned at positions facing each other via the base plate 2 and are bonded to the base plate 2. Further, the two inkjet printer heads 4A and 4B are bonded so that the nozzle holes 8 of the
インク滴の吐出方向の傾きは、2つのインクジェットプリンタヘッド4A,4Bを仮にベースプレート2に貼り合わせて、そのインクジェットプリンタヘッドユニット1に実際にインク滴を吐出させることで、その着弾位置と理想の着弾位置とのずれ量から求められる。そして、2つのインクジェットプリンタヘッド4A,4Bは、ずれ量から求められた傾き値に基づいて、基準となるインクジェットプリンタヘッド4Aに対して他のインクジェットプリンタヘッド4Bを傾けて貼り合わされる。なお、インク滴の吐出方向の傾きは、レーザ加工装置30のレーザ光LBの傾き等から理論的に求められる場合もある。
The inclination of the ejection direction of the ink droplets is such that the two ink jet printer heads 4A and 4B are temporarily bonded to the base plate 2 and the ink jet
このようにインクジェットプリンタヘッドユニット1を製造することによって、図4に示すように、複数のノズル孔8から吐出するインク滴の吐出方向は同じになり、すなわち、吐出した複数のインク滴は同一方向に平行に進行するため、インク滴は理想の着弾位置に着弾し、着弾位置間の距離である印字ピッチを一定に維持することができる。これにより、高解像度で印字精度が高いインクジェットプリンタヘッドユニット1を得ることができる。
By manufacturing the inkjet
また、本実施の形態においては、2つのインクジェットプリンタヘッド4A,4Bを仮に積層し、その状態でノズル孔8からインク滴を吐出させ、ノズルプレート11に対する垂直な軸線からのインク滴の吐出方向の傾きを求め、求めたインク滴の吐出方向の傾きに基づいて、基準となるインクジェットプリンタヘッド4Aに対して他のインクジェットプリンタヘッド4Bを傾けるようにしたことから、正確に着弾位置間の距離である印字ピッチを一定に維持することができる。
Further, in the present embodiment, two inkjet printer heads 4A and 4B are temporarily stacked, and ink droplets are ejected from the nozzle holes 8 in this state, and the ink droplet ejection direction from the axis perpendicular to the
本発明の第二の実施の形態を図8に基づいて説明する。 A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
<インクジェットプリンタヘッドユニット>
本実施の形態のインクジェットプリンタヘッドユニット1Aは、第一の実施の形態のインクジェットプリンタヘッドユニット1と基本的に同じ構造であり、それらの相違点は、2つのインクジェットプリンタヘッド4A,4Bの位置関係が異なることである。また、2つのインクジェットプリンタヘッド4A,4Bの位置関係が異なるため、インクジェットプリンタヘッドユニット1Aの製造方法も、第一の実施の形態のインクジェットプリンタヘッドユニット1の製造方法とは部分的に異なる。なお、第一の実施の形態と同一部分は、同一符号で示し、その説明も省略する。
<Inkjet printer head unit>
The ink jet printer head unit 1A of the present embodiment has basically the same structure as the ink jet
2つのインクジェットプリンタヘッド4A,4Bの位置関係について図8を参照して説明する。図8は2つのインクジェットプリンタヘッド4A,4Bの位置関係を説明するための説明図である。なお、図8中の矢印はインク滴の吐出方向を示し、Rは理想の着弾位置を示し、Zは実際の着弾位置(2つのインクジェットプリンタヘッド4A,4Bをずらす前の着弾位置)を示す。 The positional relationship between the two inkjet printer heads 4A and 4B will be described with reference to FIG. FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining the positional relationship between the two inkjet printer heads 4A and 4B. 8 indicates the ink droplet ejection direction, R indicates the ideal landing position, and Z indicates the actual landing position (the landing position before the two inkjet printer heads 4A and 4B are shifted).
図8に示すように、2つのインクジェットプリンタヘッド4A,4Bは、基準となるインクジェットプリンタヘッド4Aに対してもう一方のインクジェットプリンタヘッド4Bを複数のノズル孔8の配列方向に沿ってずらすことで複数のノズル孔8から吐出するインク滴の着弾位置が所定位置、すなわち理想の着弾位置になるように積層されている。ここで、2つのインクジェットプリンタヘッド4A,4Bは、ノズル孔8の形成方向の傾き、すなわちノズルプレート11に対する垂直な軸線からのインク滴の吐出方向の傾きをXmradとし、ノズルプレート11から着弾位置までの距離をYmmとし、ずらし量をdμmとすると、相対的にd=2XYだけ複数のノズル孔8の配列方向に沿ってずらされている。ここでは、図8に示すように、2つのインクジェットプリンタヘッド4A,4Bをそれぞれ逆方向にXYだけずらすことで、インクジェットプリンタヘッド4Bは、基準となるインクジェットプリンタヘッド4Aに対して2XYだけずらされている。
As shown in FIG. 8, two ink jet printer heads 4A and 4B are provided by shifting the other ink
例えば、ノズル孔8の形成方向の傾き、すなわちノズルプレート11に対する垂直な軸線からのインク滴の吐出方向の傾きがX=5mradである場合には、ノズルプレート11から着弾位置までの距離、すなわちノズルプレート11と用紙等の記録媒体の着弾位置との離反距離をY=1mmとすると、ノズル孔8から吐出したインク滴は、理想の着弾位置からXY=5μmずれて着弾する。この場合には、2つのインクジェットプリンタヘッド4A,4Bは、基準となるインクジェットプリンタヘッド4Aに対して他のインクジェットプリンタヘッド4Bを複数のノズル孔8の配列方向に沿ってd=10μmだけずらされる。また、同じ条件で、離反距離をY=2mmとすると、ずらし量はd=20μmとなる。
For example, when the inclination of the
このような構成において、インクジェットプリンタヘッドユニット1は、インクジェットプリンタヘッド4A,4Bの各電極17へ駆動電圧を印加し、隔壁15を変形させることによりインク室9に圧力を発生させて、ノズル孔8からインク滴を吐出させる。このとき、インク滴は理想の着弾位置に着弾するため、着弾位置間の距離である印字ピッチを一定に維持することができる。これにより、高解像度で印字精度が高いインクジェットプリンタヘッドユニット1を得ることができる。
In such a configuration, the ink jet
<レーザ加工装置>
本実施の形態のレーザ加工装置30は、第一の実施の形態のレーザ加工装置30と同じ装置である。なお、第一の実施の形態と同一部分は、同一符号で示し、その説明も省略する。
<Laser processing equipment>
The
<インクジェットプリンタヘッドユニットの製造方法>
インクジェットプリンタヘッドユニット1Aの製造方法について図8を参照して説明する。
<Inkjet printer head unit manufacturing method>
A method of manufacturing the ink jet printer head unit 1A will be described with reference to FIG.
インクジェットプリンタヘッドユニット1Aの製造方法は、2つのインクジェットプリンタヘッド4A,4Bの吐出ユニット10に2枚のノズルプレート11をそれぞれ取り付ける取付工程と、2枚のノズルプレート11に複数のノズル孔8を複数のインク室9にそれぞれ対応させて形成する形成工程と、複数のノズル孔8を有するノズルプレート11が吐出ユニット10に取り付けられた2つのインクジェットプリンタヘッド4A,4Bを積層する積層工程と、から構成されている。
The manufacturing method of the ink jet printer head unit 1A includes an attaching step of attaching the two
まず、取付工程では、複数のノズル孔8が形成されていないノズルプレート11が、インクジェットプリンタヘッド4A,4Bの吐出ユニット10に接着されて取り付けられる。次に、形成工程では、取付工程でノズルプレート11が取り付けられたインクジェットプリンタヘッド4A,4Bがレーザ加工装置30のzステージ40cに載置され、レーザ加工装置30による逆テーパ加工によって複数のノズル孔8がインクジェットプリンタヘッド4A,4Bのノズルプレート11に形成される。ここで、インクジェットプリンタヘッド4A,4Bが完成する。
First, in the attaching step, the
なお、ここでは、ノズルプレート11に複数のノズル孔8を形成する前にそのノズルプレート11をインクジェットプリンタヘッド4A,4Bの吐出ユニット10に取り付けているが、これに限るものではなく、例えば、ノズルプレート11に複数のノズル孔8を形成した後にそのノズルプレート11をインクジェットプリンタヘッド4A,4Bの吐出ユニット10に取り付けるようにしても良い。すなわち、形成工程及び取付工程のどちらを先に行っても良い。なお、取付工程の前に形成工程を行う場合には、レーザ加工装置30によるレーザ加工方法としては、順テーパ加工及び逆テーパ加工のどちらを用いても良い。ここで、1枚のノズルプレート11における複数のノズル孔8は、レーザ加工装置30から出射されたレーザ光LBの傾きに依存するため一様に同一方向に傾くことになる。
Here, before forming the plurality of
最後に、積層工程では、2つのインクジェットプリンタヘッド4A,4Bは、ベースプレート2を介して対向する位置に位置付けられてベースプレート2に貼り合わされる。さらに、2つのインクジェットプリンタヘッド4A,4Bは、各ノズルプレート11の面が同一面内に位置するように貼り合わされる。このとき、図8に示すように、2つのインクジェットプリンタヘッド4A,4Bは、基準となるインクジェットプリンタヘッド4Aに対して他のインクジェットプリンタヘッド4Bを複数のノズル孔8の配列方向に沿ってずらすことで複数のノズル孔8から吐出するインク滴の着弾位置が所定位置、すなわち理想の着弾位置になるように積層されている。2つのインクジェットプリンタヘッド4A,4Bは、ノズル孔8の形成方向の傾き、すなわちノズルプレート11に対する垂直な軸線からのインク滴の吐出方向の傾きをXmradとし、ノズルプレート11から着弾位置までの距離をYmmとし、ずらし量をdμmとすると、相対的にd=2XYだけ複数のノズル孔8の配列方向に沿ってずらされる。ここでは、図8に示すように、2つのインクジェットプリンタヘッド4A,4Bをそれぞれ逆方向にXYだけずらすことで、インクジェットプリンタヘッド4Bは、基準となるインクジェットプリンタヘッド4Aに対して2XYだけずらされる。
Finally, in the laminating process, the two inkjet printer heads 4A and 4B are positioned at positions facing each other via the base plate 2 and are bonded to the base plate 2. Further, the two ink jet printer heads 4A and 4B are bonded so that the surfaces of the
インク滴の吐出方向の傾きは、レーザ加工装置30のレーザ光LBの傾き等から理論的に求められる。そして、d=2XYの関係式から、ずらし量が求められる。また、ずらし量は、2つのインクジェットプリンタヘッド4A,4Bを仮にベースプレート2に貼り合わせて、そのインクジェットプリンタヘッドユニット1Aに実際にインク滴を吐出させることで、その着弾位置と理想の着弾位置とのずれ量から求める場合もある。
The inclination of the ink droplet ejection direction is theoretically obtained from the inclination of the laser beam LB of the
このようにインクジェットプリンタヘッドユニット1Aを製造することによって、インク滴は理想の着弾位置に着弾し、着弾位置間の距離である印字ピッチを一定に維持することができる。これにより、高解像度で印字精度が高いインクジェットプリンタヘッドユニット1Aを得ることができる。 By manufacturing the ink jet printer head unit 1A in this way, the ink droplets land at ideal landing positions, and the printing pitch, which is the distance between the landing positions, can be maintained constant. Thereby, the inkjet printer head unit 1A having high resolution and high printing accuracy can be obtained.
また、本実施の形態においては、2つのインクジェットプリンタヘッド4A,4Bを仮に積層し、その状態でノズル孔8からインク滴を吐出させ、ノズル孔8から吐出したインク滴の着弾位置と所定位置、すなわち理想の着弾位置とのずれ量を求め、求めたずれ量に基づいて、基準となるインクジェットプリンタヘッド4Aに対して他のインクジェットプリンタヘッド4Bを複数のノズル孔8の配列方向に沿ってずらすようにしたことから、正確に着弾位置間の距離である印字ピッチを一定に維持することができる。
In the present embodiment, two ink jet printer heads 4A and 4B are temporarily stacked, ink droplets are ejected from the nozzle holes 8 in this state, and the landing positions and predetermined positions of the ink droplets ejected from the nozzle holes 8 are as follows: That is, the amount of deviation from the ideal landing position is obtained, and the other
なお、各実施の形態では、複数のノズル孔8はレーザ加工装置30によるレーザ加工によって形成されているが、これに限るものではなく、例えばプレス装置によるプレス加工によって形成されても良い。また、各実施の形態においては、形成工程ではレーザ加工によりノズル孔8を形成することで、簡単に精度良くノズル孔8を形成することができる。また、形成工程では逆テーパ加工によりノズル孔8を形成することで、ノズルプレート11をインクジェットプリンタヘッド4A,4Bに取り付けてから、ノズルプレート11にインク滴の吐出に有効に圧力を利用することが可能なノズル孔8を形成することができる。これにより、インクジェットプリンタヘッド4A,4Bは効率良くインクを吐出することができる。
In each embodiment, the plurality of
第一又は第二の実施の形態のインクジェットプリンタヘッドユニット1,1A(以下、本発明のインクジェットプリンタヘッドユニット1,1Aという)と従来のインクジェットプリンタヘッドユニットとを用いて実際に用紙に印字することによって、印字ピッチずれ量を測定した。ここで、印字ピッチずれ量を測定する測定方法について図9を参照して説明する。図9は印字ピッチずれ量の測定方法を説明するための説明図である。
Actually printing on paper using the ink jet
本発明のインクジェットプリンタヘッドユニット1,1A及び従来のインクジェットプリンタヘッドユニットを用いてライン印字を行う。例えば、1つのインクジェットプリンタヘッド4Aのノズル孔8のピッチが140μmである場合には、インクジェットプリンタヘッドユニット1のノズル孔8のピッチは70μmになる(図2参照)。ここで、図9(a)に示す2つのインクジェットプリンタヘッド4A,4Bにおいて、全てのノズル孔8からインク滴を吐出させた場合には、図9(b)に示すように、ベタ印字となり、印字ピッチを測定することは困難になる。なお、図9(b)では、線間を設けているが、実際には、線間がつぶれてベタ印字となる。そこで、本実施例では、ノズル孔1a,2b,4a,5b・・・のように所定のノズル孔8からだけインク滴を吐出させることで、印字ピッチの測定を可能にする。例えば、インクジェットプリンタヘッド4Aは、1+3N(N=0,1,2・・・)番目のノズル孔8からインク滴を吐出させ、インクジェットプリンタヘッド4Bは、N=2+3N(N=0,1,2・・・)番目のノズル孔8からインク滴を吐出させる。
Line printing is performed using the inkjet
このようにして印字すると、その印字ピッチは、図9(c)に示すように、本来、AB間及びBA間ともに210μmとなる。しかしながら、ノズル孔8に傾きがあり、その傾き方向が各ノズルプレート11で異なっていると、印字ピッチは、例えば、図9(d)に示すように、AB間が195μmとなり、BA間が225μmとなる。この場合、インクジェットプリンタヘッド4A,4Bのノズルプレート11と用紙との離反距離を1mmとすると、ノズル孔8はノズルプレート11の板面に対して垂直な軸線から7.5mradだけ傾いていることになる。
When printing is performed in this manner, the printing pitch is originally 210 μm between AB and BA, as shown in FIG. 9C. However, if the
印字ピッチずれ量は、印字ピッチを測定し、測定した印字ピッチと本来の印字ピッチとから絶対ずれ量を算出することによって求められる。例えば、本来の印字ピッチが210μmである場合、測定した印字ピッチが195μm及び225μmであると、印字ピッチずれ量は15μmとなる。 The print pitch deviation amount is obtained by measuring the print pitch and calculating the absolute deviation amount from the measured print pitch and the original print pitch. For example, when the original print pitch is 210 μm, the print pitch deviation amount is 15 μm when the measured print pitch is 195 μm and 225 μm.
図10は印字ピッチずれ量の測定結果を示す説明図である。図10に示す値は、印字ピッチずれ量の平均値である。なお、図10において、「ユニット1〜4」は本発明のインクジェットプリンタヘッドユニット1,1Aであり、「従来」は従来のインクジェットプリンタヘッドユニットである。図10に示すように、本発明のインクジェットプリンタヘッドユニットでは、印字ピッチずれ量が1.1〜7.2μmとなっており、従来のインクジェットプリンタヘッドユニットでは、印字ピッチずれ量が15.3μmとなっている。したがって、本発明のインクジェットプリンタヘッドユニット1を用いることによって、印字ピッチずれ量を低減させ、10μm以下に抑えることが可能であることが確認された。これにより、高解像度で良好な印字精度を得ることができる。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing the measurement result of the print pitch deviation amount. The value shown in FIG. 10 is an average value of the print pitch deviation amount. In FIG. 10, “
1 インクジェットプリンタヘッドユニット
1A インクジェットプリンタヘッドユニット
4A インクジェットプリンタヘッド
4B インクジェットプリンタヘッド
8 ノズル孔
11 ノズルプレート
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記一対のインクジェットプリンタヘッドは、前記ノズルプレートに対する垂直な軸線からのインク滴の吐出方向の傾きをX(rad)とすると、相対的に2X(rad)の傾きを持って互いの前記一面と反対側の面を接合させて積層されている、
ことを特徴とするインクジェットプリンタヘッドユニット。 A cover member that forms a part of the ink chamber is provided on one surface of the head substrate on which a plurality of ink chambers are formed, the ink chamber is covered with a nozzle plate, and a plurality of nozzle chambers that are formed on the nozzle plate and communicate with the ink chamber. In an inkjet printer head unit comprising a pair of inkjet printer heads that selectively eject ink as ink droplets from the nozzle holes of
The pair of inkjet printer heads has a relative inclination of 2X (rad) and is opposite to the one surface when the inclination of the ink droplet ejection direction from the axis perpendicular to the nozzle plate is X (rad). It is laminated by joining the side surfaces ,
An ink jet printer head unit.
前記一対のインクジェットプリンタヘッドは、前記ノズルプレートに対する垂直な軸線からのインク滴の吐出方向の傾きをX(rad)とし、前記ノズルプレートから着弾位置までの距離をYとし、ずらし量をdとすると、相対的にd=2XYだけずらされて互いの前記一面と反対側の面を接合させて積層されている、
ことを特徴とするインクジェットプリンタヘッドユニット。 A cover member that forms a part of the ink chamber is provided on one surface of the head substrate on which a plurality of ink chambers are formed, the ink chamber is covered with a nozzle plate, and a plurality of nozzle chambers that are formed on the nozzle plate and communicate with the ink chamber. In an inkjet printer head unit comprising a pair of inkjet printer heads that selectively eject ink as ink droplets from the nozzle holes of
In the pair of inkjet printer heads, an inclination of an ink droplet ejection direction from an axis perpendicular to the nozzle plate is X (rad), a distance from the nozzle plate to the landing position is Y, and a shift amount is d. , And is laminated with the surfaces opposite to each other being bonded to each other by being shifted by d = 2XY .
An ink jet printer head unit.
前記ノズルプレートに対する垂直な軸線からの前記ノズル孔から吐出するインク滴の吐出方向の傾きをX(rad)とすると、前記一対のインクジェットプリンタヘッドが相対的に2X(rad)の傾きを持つように前記一対のインクジェットプリンタヘッドを互いの前記一面と反対側の面を接合させて積層するようにした、
ことを特徴とするインクジェットプリンタヘッドユニットの製造方法。 A cover member that forms a part of the ink chamber is provided on one surface of the head substrate on which a plurality of ink chambers are formed, the ink chamber is covered with a nozzle plate, and a plurality of nozzle chambers that are formed on the nozzle plate and communicate with the ink chamber. In an inkjet printer head unit manufacturing method for manufacturing an inkjet printer head unit comprising a pair of inkjet printer heads that selectively eject ink as ink droplets from the nozzle holes of
When the inclination of the ejection direction of the ink droplet ejected from the nozzle hole from the axis perpendicular to the nozzle plate is X (rad), the pair of inkjet printer heads have a relative inclination of 2X (rad). The pair of inkjet printer heads are laminated by bonding the surfaces opposite to each other .
A method for manufacturing an ink jet printer head unit.
前記ノズルプレートに対する垂直な軸線からのインク滴の吐出方向の傾きをX(rad)とし、前記ノズルプレートから着弾位置までの距離をYとし、ずらし量をdとすると、d=2XYだけ前記一対のインクジェットプリンタヘッドを相対的にずらし互いの前記一面と反対側の面を接合させて積層するようにした、
ことを特徴とするインクジェットプリンタヘッドユニットの製造方法。 A cover member that forms a part of the ink chamber is provided on one surface of the head substrate on which a plurality of ink chambers are formed, the ink chamber is covered with a nozzle plate, and a plurality of nozzle chambers that are formed on the nozzle plate and communicate with the ink chamber. In an inkjet printer head unit manufacturing method for manufacturing an inkjet printer head unit comprising a plurality of inkjet printer heads that selectively eject ink as ink droplets from the nozzle holes of
When the inclination of the ink droplet ejection direction from the axis perpendicular to the nozzle plate is X (rad), the distance from the nozzle plate to the landing position is Y, and the shift amount is d, the pair of pairs is only d = 2XY . The ink jet printer head is relatively shifted and the opposite surface to the other surface is bonded and laminated .
A method for manufacturing an ink jet printer head unit.
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