JPH01253453A - インクジェットヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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ヘッドおよびその製造方法に関
し、特にインクを微細ノズルから噴射して記録紙に印字
するインクジェットプリンタに用いるインクジェットヘ
ッドおよびその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

インクジェットヘッドは、管路溝の外側部の上部プレー
ト上に取付けられた圧電素子の微少機械変位によって、
管路構内部のインクを加圧し、微細ノズルからインクを
噴射する構造になっている。

インクジェットヘッドの製造方法はエツチングにより複
数の微細ノズルと微細ノズルそれぞれに連結する管路溝
等を形成したノズルプレートとサブプレート及び薄板を
重ね合わせ、拡散接合技術によりインクジェットヘッド
の基体を形成している。接合された基体の微細ノズル端
面ば、各プレートの外形寸法精度のばらつき、及び、接
合時の微少な位置ずれにより段差が生じる。従って、イ
ンク噴射特性の向上、インクだれを防止するために、微
細ノズル端面の段差を除去し、平坦化のための端面加工
が必要である。

端面化工は微細ノズル内部にワックス等の充填剤を充填
し、研磨フィルムによる乾式研磨、又はラップ板による
湿式のラップ研磨を行っていた。

研磨後は微細ノズル内部の充填剤と、研磨により発生す
る金属加工粉等を除去するために有機溶剤を用いて超音
波洗浄を行っていた。その後、基体を形成するために洗
浄された基板両面にそれぞれの位置決め穴を有するプレ
ートを重ね合わせ、再び拡散接合して基体を一体化して
いた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしなから、基体の端面研磨は極めて難しく、加工時
に微細ノズル内部にばつが発生し、ノズルの目詰りが生
じやすくなる。又、拡散接合後の基体端面の段差量は研
磨時のぼりの発生を大きく左右する。

即ち、段差が多い場合には研磨量が多くなり、ばつの発
生する可能性が大きくなる。又、段差が多いと基体端面
の微細ノズル内部への充填剤の充填が難しくなり、不十
分な充填の場合は微細ノズル内部にばつが発生する。洗
浄時間も研磨量に比例して増大し、ばつの残留率が多く
なる。従って、ばつが完全に除去できない場合はインク
滴噴射の方向性が極めて悪くなり、微細ノズル内部のぼ
りの残留は、ヘッド本体の良、不良を大きく左右する。

段差量が多い場合は、研磨フィルムによる乾式の端面研
磨では、面だれ量が多くなる。

又、ダイヤモンドのａ離砥粒による湿式の端面加工では
、面だれを防ぐことは可能であるが、加工速度が遅く膨
大な加工時間が必要である。

他の加工方法としては放電加工があるが、微細ノズル内
部へのタール付着、電極の製作工数及び磨耗、面あらさ
等の問題がある。

又、従来のインクジェットヘッドの製造方法においては
、基体を２度に分割して一体化しているため、製作］二
数が増大し生産性に劣る欠点がある。

次に、微細ノズルの端面状態に関しては、ラップ研磨な
どを用いて端面加工すれば鏡面状態に近づく。一般に、
金属表面の状態は破水性と親水性に大別され、材質によ
り異なるが、鏡面の場合は破水性となる。破水性の場合
は、インク噴射時に微細ノズル内部に気泡を巻込みやす
くなるという欠点がある。

従って、気泡の巻込み問題では親水性が有利である。し
かし、親水性の場合もインクの膜厚という問題点がある
。微細ノズル端面に生じるインクの膜厚が厚い場合、イ
ンク噴射のエネルギが増大し、噴射速度が低下する原因
となる。又、膜厚が不均一な場合はインク噴射の方向性
が悪化するため、微細ノズルの位置を中心として左右及
び上下のノズル端面の幅を均一にする必要がある。

本発明の目的は、微細ノズルの内部にばつの残留がなく
、均一な加工面を得、ワックスにより洗浄工数を短縮し
、ヘッド製作後の噴射特性を同上でき、かつ、ヘッドの
接合を一回接合にして、生産性を向上し、歩留りが高い
インクジェットヘッドおよびその製造方法を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

水弟１の発明のインクジェットヘッドは、複数の微細ノ
ズルと該微細ノズルそれぞれに連結する管路溝とを打抜
いた少くとも１枚のノズルプレートと、該ノズルプレー
トを挟んで積層される１対の基板と、該基板のうち少く
とも一方に接して積層される前記微細ノズルの先端の端
面から先端面が所定の長さ短かい補助基板とを含んで構
成される。

水弟２の発明のインクジェットヘッドの製造方法は、複
数の微細ノズルと該微細ノズルそれぞれに連結する管路
溝とを打抜いた少くとも１枚のノズルプレートを中心に
両側に１対の基板を積層し、前記基板のうち少くとも一
方の基板に接して先端面が前記微細ノズルの先端の端面
から所定の長さ短かい補助基板を積層し、前記ノズルプ
レートと前記基板と前記補助基板とを一体に接合するよ
うに構成される。

〔作用〕

複数枚のプレートを接合したインクジェットヘッドの基
体の微細ノズルの端面加工において、各プレート相互の
段差が大きい場合には、従来の研磨フィルムによる乾式
のベーパ研磨や、遊離砥粒による湿式のラップ研磨では
、非常に多くの加工時間が必要になり、又、その加工に
より、微細ノズルの内部にばつの発生する確率が高くな
る。更に、加工された微細ノズルの基体端面は鏡面状態
に近づき、金属表面は破水状態となる。従って、インク
噴射時に気泡を巻込みやすくなる。

本発明のインクジェットヘッドおよびその製造方法では
、微細ノズル端面にノズル端面より先端面が短かい補助
基板を用いてノズル端面に溝を形成することにより、微
細ノズルの位置を中心として左右の幅を均一にし、イン
ク膜厚を薄くした。

その結果、気泡の巻込みを防止してインクの噴射特性を
向上させ、かつ、−回接合で一体化することにより生産
性を高めて歩留りを向上した。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は水弟１の発明の一実施例の分解斜視図である。

ただし、第１図の実施例はノズルプレートが２枚あり、
従って、２列の微細ノズル列が形成されるインフジエラ
ヘッドの場合である。

第１−図に示すように、上部プレート１１．及び】］ｂ
、複数の微細ノズル２と微細ノズルそれぞれに連結する
管路溝３を打抜いたノズルプレート１２、及び１２ｂと
、サブプレート１３、及び１３ｂと、ノズル端面４に溝
５を形成するために先端が他のプレートより短かい補助
基板としてのベースプレート１４．及び１４ｂと、ミド
ルプレート１５から構成されており、それぞれのプレー
トはフォトエツチング加工により形成されていて、接合
により一体化して基体１を構成している。

ベースプレート１４．及び１４ｂの微細ノズル２が開口
する側の先端面は、他のプレートと同形状の場合は２次
加工する必要がある。その加工法としては、ワイヤ放電
加工機やその他の工作機械を用いて所定の寸法に切断又
は切削する方法や、最初から所定の寸法にエツチング加
工する方法がある。しかし、いずれの場合においても、
ベースプレート１４．及び１４　ｂに変形が生じた場合
は、次工程の基体１の一体化のための拡散接合において
、プレート相互間の接合力が低下し、接合不良の原因と
なる。従って、ベースプレート１４、及び１４ｂの２次
加工においては、微細ノズル２の開口側の先端加工部分
に変形が生じない方法にしなければならない。

このように形成された基体】には、上部プレート１１ａ
及びｌｌｂ上に管路溝３に対向して圧電素子（図示せず
）が取付けられ、インクジェットヘッドが構成される。

第２図は第１図の実施例の基体先端部の斜視図である。

第２図に示すように、各プレートが積層され、拡散接合
により一体化され、かつ、ベースプレート１４ａ及び１
４ｂによる溝５が同時に形成された基体１は、位置決め
六６を介して固定油臭く図示せず）に固定され、ワイヤ
放電加工機（図示せず）のワイヤ電極１６により、微細
ノズル２が開口される開口１７を有する先端部の切削加
工が行われノズル端面４が形成される。

次に、水弟２の発明の一実施例について第１濶及び第２
図を参照して説明する。

基体１のノズル端面４に所定深さの溝５を形成するため
に、各プレートの接合前に溝５の底面となるベースプレ
ー１へ１４　ａ及び１４ｂの微細ノズル２開口側の先端
面加工を行う。この先端面加工の寸法は、次工程におけ
る拡散接合の接合力の部分的低下につながるため、以下
のように設定される。

即ち、初期寸法はノズル端面４がワイヤ放電加工機を用
いて最終的に仕上げられるノズル端面１１からの深さよ
り長くし、その寸法は最終仕上げ寸法に０．２５ｍｍを
加えた寸法以下とする。逆に、この司法が０．２５ｍｍ
より大きい値となった場きは接合力か低下し、接合不良
の原因となる。

次に、」二部プレー１−１１．　、及び１］ｂ、ノズル
プレート１２１及び］２ｂ、サブプレー１−１３　。

及び１３ｂ、端面加工されたべ・−スプレー１−１４＆
及び１４ｂ、ミドルプレート１５を順次積層し、拡散接
合により一体化する。その後、ワイヤ配電加工機のワイ
ヤ電極１６を矢印の方向Ａに移動して、基体１−の微細
ノズル２が開口１”べき先端部を微細ノズル２の長さ方
向に直交する面で切削し、ノズル端面４を形成する。こ
の場合゛、ノズノ１．端而４からの講５の深さＤ≦０．
２５ｍｍとなっている。

又、（紋細ノスル２の開口１７は上部ブＬ／−１・１１
Ｓとノズルブレー）　１２．とサブプレー１−１３ａ及
び」二部ブレーＩへ１１４．とノズルブレ・−１・１２
７．とサブプレー１・１．３　ｂて形成される端面のほ
ぼ中央部分に位置することになり、上下又は左右の幅を
均一にすることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、予め先端部の長さ
が短かい補助基板を用いて基板を形成しワイヤ放電加工
機を用いて端面加工を行うことにより、基体のノズル端
面、及び微細ノズルの均一な加工が可能となる効果があ
る。

又、端面加工の際には、ワックス等の充填剤を用いない
ので、充填剤の充填時間が不要となり、超音波洗浄器に
よる洗浄時間の短縮、親有機溶剤化による作業環境の向
丘、設備の単純化が可能になる効果がある。

更に、微細ノズルの内部にはばつの残留がないので、端
面研磨のプロセスが省略でき一回の接合で一体化して生
産性を向上できる効果がある。

ノズル端面に溝を形成することにより、微細７ノズル開
口の位置を中心としてノズル端面の上下又は左右の幅を
均一・にすることが可能となり、インク噴ｑ・１時のイ
ンクの膜厚を薄くしがっ均一にできる効果がある。従っ
て、インク噴射時にはノズル端面からの気泡の巻込み防
止が可能となり、印字品質を向上できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は水弟１の発明の一実施例の分解斜視図、第２図
は第１図の実施例の基体先端部の斜視図である。 １・・・基体、２・・・微細ノズル、３・・・管路溝、
４・・・ノズル端面、５・・・溝、６・・・位置決め穴
、１１．。 １１、・・・上部プレート、１１．１．２ｂ・・・ノズ
ルプレート、１３ｍ、１３ｂ・・・サブブし・−ト、１
４ａ、１４ｂ・・・ベースプレート、１５・・・ミドル
プレート、１６・・・ワイヤ電極、１７・・・開［］。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の微細ノズルと該微細ノズルそれぞれに連結
   する管路溝とを打抜いた少くとも１枚のノズルプレート
   と、該ノズルプレートを挟んで積層される１対の基板と
   、該基板のうち少くとも一方に接して積層される前記微
   細ノズルの先端の端面から先端面が所定の長さ短かい補
   助基板とを含むことを特徴とするインクジェットヘッド
   。
2. （２）複数の微細ノズルと該微細ノズルそれぞれに連結
   する管路溝とを打抜いた少くとも１枚のノズルプレート
   を中心に両側に１対の基板を積層し、前記基板のうち少
   くとも一方の基板に接して先端面が前記微細ノズルの先
   端の端面から所定の長さ短かい補助基板を積層し、前記
   ノズルプレートと前記基板と前記補助基板とを一体に接
   合することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方
   法。