JPH0624874B2 - インクジェットプリンタ用ノズル - Google Patents
インクジェットプリンタ用ノズルInfo
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- JPH0624874B2 JPH0624874B2 JP63232732A JP23273288A JPH0624874B2 JP H0624874 B2 JPH0624874 B2 JP H0624874B2 JP 63232732 A JP63232732 A JP 63232732A JP 23273288 A JP23273288 A JP 23273288A JP H0624874 B2 JPH0624874 B2 JP H0624874B2
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はインクジエツトプリンタ用ノズル及びその製法
に関し、特に多くの独立ノズルをもつノズル板に関す
る。
に関し、特に多くの独立ノズルをもつノズル板に関す
る。
(従来の技術とその課題) ある種のプラスチツク、特にポリチレン、ポリプロピレ
ン又はフツ素化ポリマー等の低表面エネルギーのプラス
チツクをインクジエツトプリンタ用ノズルの製造に用い
ることは知られている。たとえば1983.1,8付の
IBMテクニカル・デイスクロージヤー・ブレチン2
5.8、4371頁参照。かかるプラスチツクを用いる
利点はこれらの表面が比較的低い表面エネルギーをもち
特に水性インクの拡がりを示すことによる。しかしこれ
はインクの接触角が悪くノズル孔の表面を湿らさないと
いう欠点をもつ。プリンタの操作中ノズルの外表面にイ
ンクを吸引することができない。この吸引は滴出要求
(ドロツプ−オン−デマンド)プリンタのインク滴の噴
射の間インク滴下を促進しまた印刷后ノズルにインクを
再充填するインク置換プロセスを補助する。これらの理
由から低エネルギーのポリマーでつくつたノズルは滴出
要求プリンタでの使用には適していない。
ン又はフツ素化ポリマー等の低表面エネルギーのプラス
チツクをインクジエツトプリンタ用ノズルの製造に用い
ることは知られている。たとえば1983.1,8付の
IBMテクニカル・デイスクロージヤー・ブレチン2
5.8、4371頁参照。かかるプラスチツクを用いる
利点はこれらの表面が比較的低い表面エネルギーをもち
特に水性インクの拡がりを示すことによる。しかしこれ
はインクの接触角が悪くノズル孔の表面を湿らさないと
いう欠点をもつ。プリンタの操作中ノズルの外表面にイ
ンクを吸引することができない。この吸引は滴出要求
(ドロツプ−オン−デマンド)プリンタのインク滴の噴
射の間インク滴下を促進しまた印刷后ノズルにインクを
再充填するインク置換プロセスを補助する。これらの理
由から低エネルギーのポリマーでつくつたノズルは滴出
要求プリンタでの使用には適していない。
しかし、ここに、この目的のために従来提案されたこと
のない他のプラスチツクがインクジエツトプリンタ、特
に「滴出要求」(ドロツプ−オン−デマンド)インクジ
エツトプリンタ用ノズルの製造に顕著に適していること
を見出した。適した材料の選択に加えて、その材料のノ
ズルをつくるに適した技術も開発する必要がある。この
技術はインク射出プリンタのプリントヘツドのインク射
出チャンネルと正確に合つた複数ノズルをノズル板等の
中に同時につくることができるものが好ましい。この目
的に特に適しているのはレーザーによる切除である。パ
ルスUレーザーを用いる固体材料の制御された切除は周
知である。たとえば特開昭59−154826ではレー
ザー等の高エネルギービームを用いて樹脂フイルムにノ
ズルをつくることが開示されている。この開示にもかか
わらず、プリントヘツドノズルの形成にはレーザーは未
だほとんど用いられていない。これは適切な構造のイン
クジエツトノズルをつくる技術が従来例では開示されて
いないことに少くとも1部の原因があるものと思う。
のない他のプラスチツクがインクジエツトプリンタ、特
に「滴出要求」(ドロツプ−オン−デマンド)インクジ
エツトプリンタ用ノズルの製造に顕著に適していること
を見出した。適した材料の選択に加えて、その材料のノ
ズルをつくるに適した技術も開発する必要がある。この
技術はインク射出プリンタのプリントヘツドのインク射
出チャンネルと正確に合つた複数ノズルをノズル板等の
中に同時につくることができるものが好ましい。この目
的に特に適しているのはレーザーによる切除である。パ
ルスUレーザーを用いる固体材料の制御された切除は周
知である。たとえば特開昭59−154826ではレー
ザー等の高エネルギービームを用いて樹脂フイルムにノ
ズルをつくることが開示されている。この開示にもかか
わらず、プリントヘツドノズルの形成にはレーザーは未
だほとんど用いられていない。これは適切な構造のイン
クジエツトノズルをつくる技術が従来例では開示されて
いないことに少くとも1部の原因があるものと思う。
また滴出要求インクジエツトプリンタのノズルを通し、
印刷中に、連続した正のインク流を与えることは極めて
好ましいことである。出願人はかかる正の流水系を開示
した従来例は知らない。
印刷中に、連続した正のインク流を与えることは極めて
好ましいことである。出願人はかかる正の流水系を開示
した従来例は知らない。
(発明の課題) 本発明の目的は改良されたインクジエツトプリンタノズ
ル及びその製法の提供にある。
ル及びその製法の提供にある。
本発明の更なる目的は改良されたインクジエツトプリン
タノズルアセンブリとその製法、特にプリンタの操作特
性に悪影響を及ぼさない材料、好ましくはプラスチツク
を用いたノズルを用いてなるアセンブリとその製法の提
供にある。
タノズルアセンブリとその製法、特にプリンタの操作特
性に悪影響を及ぼさない材料、好ましくはプラスチツク
を用いたノズルを用いてなるアセンブリとその製法の提
供にある。
本発明の更なる目的はインクジエツトプリンタ、特に滴
出要求プリンタのプリントヘツドに用いるに適するテー
パー状構造をもつノズルからなる特規ノズルアセンブリ
とその製法の提供にある。
出要求プリンタのプリントヘツドに用いるに適するテー
パー状構造をもつノズルからなる特規ノズルアセンブリ
とその製法の提供にある。
本発明の更なる目的はインクジエツトプリントヘツドの
インク噴射流路と正しく適合する複数の独立のノズルを
もつノズル板の製法提供にある。
インク噴射流路と正しく適合する複数の独立のノズルを
もつノズル板の製法提供にある。
本発明の更なる目的はプリンタノズル中に正のインク流
が維持される滴出要求インクジエツトプリンタ用のイン
ク供給系の提供にある。
が維持される滴出要求インクジエツトプリンタ用のイン
ク供給系の提供にある。
(好ましい態様の開示) 第1図において、番号16は滴出要求インクジエツトプ
リントヘツド(その具体例は出願人の同日出願に例示さ
れている)等のインクジエツトプリントヘツドを示す。
リントヘツド(その具体例は出願人の同日出願に例示さ
れている)等のインクジエツトプリントヘツドを示す。
本発明はかかるプリントヘツドに関し特に有効だが、勿
論他の構造や操作を伴なうプリントヘツドにとつても本
発明は有効である。プリントヘツド16は複数の長い動
作壁18で分離された複数の長いインク流路20からな
る。動作壁18は流路20中のインクに圧力パルスを付
与するために印加された電気信号に応答して剪断モード
で動作し、それぞれが各インク流路20と連絡している
複数のノズルを通してインク液滴の射出をする。
論他の構造や操作を伴なうプリントヘツドにとつても本
発明は有効である。プリントヘツド16は複数の長い動
作壁18で分離された複数の長いインク流路20からな
る。動作壁18は流路20中のインクに圧力パルスを付
与するために印加された電気信号に応答して剪断モード
で動作し、それぞれが各インク流路20と連絡している
複数のノズルを通してインク液滴の射出をする。
本発明によれば、ノズル13はプリントヘツド16に接
合している固体ノズル板14中に形成される。ノズルの
形成はノズル板14をプリントヘツドに接合する前又は
接合した後に行なわれる。いづれの場合も複数の開口1
5をもつ接触マスク12をノズル板14の外表面に固着
する。開口15のそれぞれはノズル板14の外表面上の
各ノズル出口の周囲を定めており、源10からの紫外線
(UV)照射をノズル板14上に導びきノズル13を形
成するように配される。より具体的には源10は好まし
くはパルス当り適切なエルギー密度をもつUV光の均一
平行ビーム11を生ずるエキシマーレーザーからなる。
接触マスク12の開口はノズル板14をUV照射にさら
してノズル板の開口下にある領域を除去しノズル板14
を通してノズル13を形成する。このように接触マスク
12は暴露とノズル線列の形成を同時に可能とする。ノ
ズル13の形成により、ノズル板14をプリントヘツド
16に接合後、各ノズル13とプリントヘツド16の各
インク流路20との並びを適正に制御しうる。
合している固体ノズル板14中に形成される。ノズルの
形成はノズル板14をプリントヘツドに接合する前又は
接合した後に行なわれる。いづれの場合も複数の開口1
5をもつ接触マスク12をノズル板14の外表面に固着
する。開口15のそれぞれはノズル板14の外表面上の
各ノズル出口の周囲を定めており、源10からの紫外線
(UV)照射をノズル板14上に導びきノズル13を形
成するように配される。より具体的には源10は好まし
くはパルス当り適切なエルギー密度をもつUV光の均一
平行ビーム11を生ずるエキシマーレーザーからなる。
接触マスク12の開口はノズル板14をUV照射にさら
してノズル板の開口下にある領域を除去しノズル板14
を通してノズル13を形成する。このように接触マスク
12は暴露とノズル線列の形成を同時に可能とする。ノ
ズル13の形成により、ノズル板14をプリントヘツド
16に接合後、各ノズル13とプリントヘツド16の各
インク流路20との並びを適正に制御しうる。
ノズル板14用の材料は除去後の表面エネルギーが高い
接触角をもつていてインク射出流路20から供給される
インク溶媒でぬれるようなプラスチツク(即ちポリマ
ー)が好ましい。特に、ノズル板14の材料は除去后の
表面エネルギーがインク溶媒のそれをこえるものが好ま
しい。これによりノズル13の孔中にインク流路20か
らインク溶媒が効果的に移動する。またプラスチツクの
除去に要する限界エネルギー密度は比較的小さいのでプ
ラスチツクからノズル板14をつくることが容易である
という利点ももつ。インク溶媒に影響されない好ましい
プラスチツク材料はたとえばポリアルキレン(たとえば
エチレン)テレフタレート、ポリイミド、ポリエーテル
イミド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、
ポリカーボネート、酢酸セルロース等から選ばれる。ノ
ズル板は要求される除去(ablation)エネルギー密度が
より大きいガラスや金属等のかたい材料からなる。ここ
でプラスチツクの除去は真空で行なうことが好ましい。
接触角をもつていてインク射出流路20から供給される
インク溶媒でぬれるようなプラスチツク(即ちポリマ
ー)が好ましい。特に、ノズル板14の材料は除去后の
表面エネルギーがインク溶媒のそれをこえるものが好ま
しい。これによりノズル13の孔中にインク流路20か
らインク溶媒が効果的に移動する。またプラスチツクの
除去に要する限界エネルギー密度は比較的小さいのでプ
ラスチツクからノズル板14をつくることが容易である
という利点ももつ。インク溶媒に影響されない好ましい
プラスチツク材料はたとえばポリアルキレン(たとえば
エチレン)テレフタレート、ポリイミド、ポリエーテル
イミド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、
ポリカーボネート、酢酸セルロース等から選ばれる。ノ
ズル板は要求される除去(ablation)エネルギー密度が
より大きいガラスや金属等のかたい材料からなる。ここ
でプラスチツクの除去は真空で行なうことが好ましい。
前記したように、第1図に示すノズル板14はインクジ
エツトプリントヘツド16、特に好ましくは滴出要求プ
リントヘツドに接合している。図に示したノズル板14
を組立ててプリントヘツド16に接合した後マルチノズ
ル13を形成する方法は多くの利点をもつ。まず、各イ
ンクジエツトの相対的な方向を制御する各ノズル13の
軸17が極めて正確に制御され、マスク12の配置と光
学ビームの強度の均一性と人射軸方向を正確に制御す
る。本発明によれば、ノズル板14は組立て前に別の部
品として形成しうるが、これを配置してプリントヘツド
16に接合するその後のプロセスでノズル13によつて
生ずるジエツト間の軸方向に幾分の幾何学的バリエーシ
ヨンが生じうる。またノズル板の接合中にノズル破壊を
起こす危険をノズル板の組立てと接合の後にノズル13
を切除することによつて実質上排除される。プラスチツ
クをエキシマーレーザーで除去(切除)することによ
り、プラスチツク中での除去される構造の壁部が入射光
ビームに平行ではなくむしろ向側に向けたテーパー状で
あるという特徴を示す。典型的には、プラスチツクノズ
ル板14を切除するに適するエネルギー濃度で処理する
と約5度のテーパーが得られる。作用面から徐々に切除
された断面が減少した構造となる。しかし、反対方向に
テーパー化し入口端より出口における面積が小さいとい
うことはインクジエツトノズルにとつて好ましいことで
ある。レーザー切除によつて自然に生じたような外表面
に向かつてその面積が増加しているテーパー状のノズル
は望ましくない。この欠点は本発明に従つて、プリント
ヘツド16、それに接合し隣接した接触マスク12(又
はノズル板14と接触マスク12を保持する適当な固定
材)からなるアセンブリーを切除操作中揺り動かすこと
によつて解消する。かくして拡大したインク入口と拡大
しないノズル出口とを同時にもたせたノズル13が形成
される。
エツトプリントヘツド16、特に好ましくは滴出要求プ
リントヘツドに接合している。図に示したノズル板14
を組立ててプリントヘツド16に接合した後マルチノズ
ル13を形成する方法は多くの利点をもつ。まず、各イ
ンクジエツトの相対的な方向を制御する各ノズル13の
軸17が極めて正確に制御され、マスク12の配置と光
学ビームの強度の均一性と人射軸方向を正確に制御す
る。本発明によれば、ノズル板14は組立て前に別の部
品として形成しうるが、これを配置してプリントヘツド
16に接合するその後のプロセスでノズル13によつて
生ずるジエツト間の軸方向に幾分の幾何学的バリエーシ
ヨンが生じうる。またノズル板の接合中にノズル破壊を
起こす危険をノズル板の組立てと接合の後にノズル13
を切除することによつて実質上排除される。プラスチツ
クをエキシマーレーザーで除去(切除)することによ
り、プラスチツク中での除去される構造の壁部が入射光
ビームに平行ではなくむしろ向側に向けたテーパー状で
あるという特徴を示す。典型的には、プラスチツクノズ
ル板14を切除するに適するエネルギー濃度で処理する
と約5度のテーパーが得られる。作用面から徐々に切除
された断面が減少した構造となる。しかし、反対方向に
テーパー化し入口端より出口における面積が小さいとい
うことはインクジエツトノズルにとつて好ましいことで
ある。レーザー切除によつて自然に生じたような外表面
に向かつてその面積が増加しているテーパー状のノズル
は望ましくない。この欠点は本発明に従つて、プリント
ヘツド16、それに接合し隣接した接触マスク12(又
はノズル板14と接触マスク12を保持する適当な固定
材)からなるアセンブリーを切除操作中揺り動かすこと
によつて解消する。かくして拡大したインク入口と拡大
しないノズル出口とを同時にもたせたノズル13が形成
される。
ノズルをアンダーカツトするためにアセンブリー(組立
体)を揺り動かす方法を第2図に示す。図示するよう
に、プリントヘツド6とノズル板14と接触マスク12
からなるアセンブリーを相互に直角なX又はY軸のいづ
れかを通して揺り動かす又は両軸のまわりを同時に揺り
動かす。特に、板14の面にビーム11に向いて配した
各軸のまわりを単一調和運動でピホツト状にアセンブリ
ーを動かすことが好ましい。本発明の一態様において、
アセンブリーをX及びY軸のまわりに不均一に揺り動か
して、マスクの環状開口17によつて暴露された実質上
環状の出口孔25(第3図)が、主軸がプリントヘツド
16の動作壁18と並んだ関係にある、楕円形、扁円形
又は四角形の入口形状27が得られる。一列のノズル1
3をつくる時は、ノズル13の列と合つたX軸のまわり
にナノー約30〜40度といつた大きな角度でアセンブ
リーを回転させ、ノズル13の列に直角のY軸のまわり
をナノー約−0〜20といつた小さな角度でアセンブリ
ーを回転させることが好ましい。これによりノズル出口
25よりも面積が実質上大きな入口形状27をもつノズ
ル13が得られまたノズル入口形状27をプリントヘツ
ド16の流路プロフイルに合わせることにより隣接ノズ
ル13の間隙をより接近させることができるという利点
を示す。
体)を揺り動かす方法を第2図に示す。図示するよう
に、プリントヘツド6とノズル板14と接触マスク12
からなるアセンブリーを相互に直角なX又はY軸のいづ
れかを通して揺り動かす又は両軸のまわりを同時に揺り
動かす。特に、板14の面にビーム11に向いて配した
各軸のまわりを単一調和運動でピホツト状にアセンブリ
ーを動かすことが好ましい。本発明の一態様において、
アセンブリーをX及びY軸のまわりに不均一に揺り動か
して、マスクの環状開口17によつて暴露された実質上
環状の出口孔25(第3図)が、主軸がプリントヘツド
16の動作壁18と並んだ関係にある、楕円形、扁円形
又は四角形の入口形状27が得られる。一列のノズル1
3をつくる時は、ノズル13の列と合つたX軸のまわり
にナノー約30〜40度といつた大きな角度でアセンブ
リーを回転させ、ノズル13の列に直角のY軸のまわり
をナノー約−0〜20といつた小さな角度でアセンブリ
ーを回転させることが好ましい。これによりノズル出口
25よりも面積が実質上大きな入口形状27をもつノズ
ル13が得られまたノズル入口形状27をプリントヘツ
ド16の流路プロフイルに合わせることにより隣接ノズ
ル13の間隙をより接近させることができるという利点
を示す。
ノズル13(縛に滴出要求プリンタ用の)を揺り動かし
て出口面方向にテーパー状にアンダーカツトする他の利
点として、製造中揺り動かしてテーパー状にしなかつた
ノズル又は平行な孔をもつノズルに比しノズル容積が増
大することを挙げることができる。比較的薄いノズル板
をもつ滴出要求プリンタによつてつくられる液滴サイズ
の1つの滴の容積より大きなノズル容積をつくることに
より、ノズル板の外からノズル板のうしろにあるインク
キヤビテイ20に空気を吸引する可能性がプリンタの操
作中かなり低下する。
て出口面方向にテーパー状にアンダーカツトする他の利
点として、製造中揺り動かしてテーパー状にしなかつた
ノズル又は平行な孔をもつノズルに比しノズル容積が増
大することを挙げることができる。比較的薄いノズル板
をもつ滴出要求プリンタによつてつくられる液滴サイズ
の1つの滴の容積より大きなノズル容積をつくることに
より、ノズル板の外からノズル板のうしろにあるインク
キヤビテイ20に空気を吸引する可能性がプリンタの操
作中かなり低下する。
出口方向にテーパー化したノズルをつくる更なる利点と
して、圧力パルスに応答してインクジエツト速度の上昇
時間を制御する因子であるノズル中の流体マスのイナー
タンスを減少することがあげられる。インク流速を減少
する傾のあるノズルの粘性インピーダンス又はリアクタ
ンスが入口面積の増加によつて同様に減少する。その結
果、より粘性のあるインクを過剰のノズルインピーダン
スなしに用いうる。
して、圧力パルスに応答してインクジエツト速度の上昇
時間を制御する因子であるノズル中の流体マスのイナー
タンスを減少することがあげられる。インク流速を減少
する傾のあるノズルの粘性インピーダンス又はリアクタ
ンスが入口面積の増加によつて同様に減少する。その結
果、より粘性のあるインクを過剰のノズルインピーダン
スなしに用いうる。
上記したように、Yのノズル軸よりX軸のまわりをより
大きな角度でプリントヘツドアセンブリーを揺動する利
点の一つはプリントヘツド流路を、ノズルのうしろの隣
接するインク流路間の動作壁8を薄くしたままで、より
密に配置することができることである。適当な振動数で
各軸を揺動することによつてリサジユー封筒から誘導さ
れる長方形の入口プロフイルが生ずる。扁円形の入口プ
ロフイルはノズル出口方向へインクを移動させるより高
い表面張力をもたらしインクの再充填を促進する。
大きな角度でプリントヘツドアセンブリーを揺動する利
点の一つはプリントヘツド流路を、ノズルのうしろの隣
接するインク流路間の動作壁8を薄くしたままで、より
密に配置することができることである。適当な振動数で
各軸を揺動することによつてリサジユー封筒から誘導さ
れる長方形の入口プロフイルが生ずる。扁円形の入口プ
ロフイルはノズル出口方向へインクを移動させるより高
い表面張力をもたらしインクの再充填を促進する。
上記したようにつくられたアンダカツトノズル13のア
センブリーを第3図に示す。ノズル孔の表面、特にプラ
スチツク材料、上にレーザービームを当てる切削プロセ
スの作用は孔の表面により高い表面エネルギーを付与し
またはノズル13中のインクに対しよりぬれやすくする
ことである。高い表面エネルギーはノズル出口面25方
向へのインクメニスカスを促進しもつてインク滴下とイ
ンク再充填を促進する。ノズル板14はその出口面を、
切除の前に、フルオロポリマー等の低表面エネルギーの
材料からなるフイルム又は層31で被覆してもよい。低
表面エネルギーのフイルムはノズル板の外面にインクが
拡がるのを防ぎ、異なる液滴形成速度と周波数において
インク滴のサイズを一定に保つ。
センブリーを第3図に示す。ノズル孔の表面、特にプラ
スチツク材料、上にレーザービームを当てる切削プロセ
スの作用は孔の表面により高い表面エネルギーを付与し
またはノズル13中のインクに対しよりぬれやすくする
ことである。高い表面エネルギーはノズル出口面25方
向へのインクメニスカスを促進しもつてインク滴下とイ
ンク再充填を促進する。ノズル板14はその出口面を、
切除の前に、フルオロポリマー等の低表面エネルギーの
材料からなるフイルム又は層31で被覆してもよい。低
表面エネルギーのフイルムはノズル板の外面にインクが
拡がるのを防ぎ、異なる液滴形成速度と周波数において
インク滴のサイズを一定に保つ。
ノズル13の線列を単一の操作で光学ビームに暴露し、
プリントヘツド16中に平均につくることができる。ま
た一群のアレイプリントヘツド16を通常のノズル板1
6に接合してもよい。ノズル13はマスク12によつて
マスクの正確性に依存しそれぞぞれの一群のアレイプリ
ントヘツド16のアセンブリーの正確性には依存しない
位置に形成される。1のアレイ中のノズル板14中に形
成されたノズル13は必ずしも共線的ではない。たとえ
ばノズル13Xを−X軸の上と下に交互にして液滴噴射
時間の遅れを補償することができる。これは剪断動作ア
レイプリントヘツドの隣接インク流路20から液滴を交
互に噴射する場合に有効である。
プリントヘツド16中に平均につくることができる。ま
た一群のアレイプリントヘツド16を通常のノズル板1
6に接合してもよい。ノズル13はマスク12によつて
マスクの正確性に依存しそれぞぞれの一群のアレイプリ
ントヘツド16のアセンブリーの正確性には依存しない
位置に形成される。1のアレイ中のノズル板14中に形
成されたノズル13は必ずしも共線的ではない。たとえ
ばノズル13Xを−X軸の上と下に交互にして液滴噴射
時間の遅れを補償することができる。これは剪断動作ア
レイプリントヘツドの隣接インク流路20から液滴を交
互に噴射する場合に有効である。
レーザービームによつて、ノズル板14の外面上にイン
クを保持する切除動を設ける更なる例を第4〜6図に示
す。浅いトラフ(溝)22をノズル板14の外表面26
のノズル24を覆う領域にレーザービームを当てて切除
してつくる。接触マスク31(第4図に分解図として示
す)がレーザー切除プロセスで好ましく用いられる。こ
れは揺動は用いないが、他はノズル13の形成に用いる
プロセスと同様である。またノズル板14の外表面26
は非親水性フイルム、28で被覆することが好ましい。
しかし出口表面26を切除した后のトラフ22内のノズ
ル板材料はインクと親和してノズル24を覆うトラフ領
域上にメニスカス30を形成するよう親水性であること
が好ましい。インクはインク供給部32からトラフに供
給される。供給されるインクの圧力がトラフ22中のイ
ンクメニスカス30のレベルを制御する。好ましくは、
メニスカスはトラフ22中のインクの深さがノズル直径
の1〜2倍になるように制御される。
クを保持する切除動を設ける更なる例を第4〜6図に示
す。浅いトラフ(溝)22をノズル板14の外表面26
のノズル24を覆う領域にレーザービームを当てて切除
してつくる。接触マスク31(第4図に分解図として示
す)がレーザー切除プロセスで好ましく用いられる。こ
れは揺動は用いないが、他はノズル13の形成に用いる
プロセスと同様である。またノズル板14の外表面26
は非親水性フイルム、28で被覆することが好ましい。
しかし出口表面26を切除した后のトラフ22内のノズ
ル板材料はインクと親和してノズル24を覆うトラフ領
域上にメニスカス30を形成するよう親水性であること
が好ましい。インクはインク供給部32からトラフに供
給される。供給されるインクの圧力がトラフ22中のイ
ンクメニスカス30のレベルを制御する。好ましくは、
メニスカスはトラフ22中のインクの深さがノズル直径
の1〜2倍になるように制御される。
ノズル24の外にインクメニスカス30を形成すること
により多くの利点がもたらされる。第一に、ノズル24
の外にインクを保持することによりノズルの下にあるイ
ンク流路20に空気泡が入ることが防止される。第二
に、トラフ22の構造がノズル24の外のインクフイル
ムの厚さを制御する。かかるフイルムはノズル24から
フイルムを通つて噴射されるインク滴の加速度を最高に
するために薄いことが好ましい。インク供給部32は連
続したインク滴がプリントヘツド26によつて噴射され
るときトラフ22中のインク量を一定に保つことを可能
とする。一の態様(第4図)において、インクはノズル
板14の前の供給源32からのみ与えられ、ノズル24
を通しての又はうしろのインク再充填源からノズルのあ
とのインク流路20へのインクの流れは起こらない。
により多くの利点がもたらされる。第一に、ノズル24
の外にインクを保持することによりノズルの下にあるイ
ンク流路20に空気泡が入ることが防止される。第二
に、トラフ22の構造がノズル24の外のインクフイル
ムの厚さを制御する。かかるフイルムはノズル24から
フイルムを通つて噴射されるインク滴の加速度を最高に
するために薄いことが好ましい。インク供給部32は連
続したインク滴がプリントヘツド26によつて噴射され
るときトラフ22中のインク量を一定に保つことを可能
とする。一の態様(第4図)において、インクはノズル
板14の前の供給源32からのみ与えられ、ノズル24
を通しての又はうしろのインク再充填源からノズルのあ
とのインク流路20へのインクの流れは起こらない。
更なる態様(第5及び6図)において、インクはインク
供給部42に接続するポンプ40によりライン44によ
つてノズル24のうしろのインク流路20に徐々に供給
される。インクはノズルをとおり、ノズル板の前表面に
つくられたトラフ22中へゆるやかな速度、好ましくは
2.5〜4.0m/秒で流れる。次いでインクはトラフ
と共通のインク収集室46に導びかれライン48によつ
て供給部にもどされる。ノズル24を通つてカンのイン
クの確かな流れは多くの利点をもたらす。第1にインク
がより容易に噴射される。この型のインク流をもつプリ
ンタは滴の噴射を伴なうのに比較的低い電力で操作され
る励振(excitation)源50を用いることができる。ま
たインクがノズル24の前で常に新になりその結果乾い
たフイルムがつくられる可能性が小さくなる。
供給部42に接続するポンプ40によりライン44によ
つてノズル24のうしろのインク流路20に徐々に供給
される。インクはノズルをとおり、ノズル板の前表面に
つくられたトラフ22中へゆるやかな速度、好ましくは
2.5〜4.0m/秒で流れる。次いでインクはトラフ
と共通のインク収集室46に導びかれライン48によつ
て供給部にもどされる。ノズル24を通つてカンのイン
クの確かな流れは多くの利点をもたらす。第1にインク
がより容易に噴射される。この型のインク流をもつプリ
ンタは滴の噴射を伴なうのに比較的低い電力で操作され
る励振(excitation)源50を用いることができる。ま
たインクがノズル24の前で常に新になりその結果乾い
たフイルムがつくられる可能性が小さくなる。
上記した型のノズル板はレーザー切除によつてプラスチ
ツク材料中に容易に形成しうる。かかる構造をつくるに
は二重マスクが用いられる。第1のマスクは各ノズルの
外のトラフを暴露するために設計され、ここではノズル
直径の約0.2〜2倍の深さがレーザービームで除去さ
れる。次に第2のマスクが挿入され、次いで前記したよ
うにノズルが切除される。ノズルプロフイルをアンダー
カツトするのにも組立体の揺動は有効である。
ツク材料中に容易に形成しうる。かかる構造をつくるに
は二重マスクが用いられる。第1のマスクは各ノズルの
外のトラフを暴露するために設計され、ここではノズル
直径の約0.2〜2倍の深さがレーザービームで除去さ
れる。次に第2のマスクが挿入され、次いで前記したよ
うにノズルが切除される。ノズルプロフイルをアンダー
カツトするのにも組立体の揺動は有効である。
トラフの切除された表面の親水特性とトラフの外の切除
されない領域の非親水特性はインクをノズルの外に制御
された様式で保持するのに役立つ。
されない領域の非親水特性はインクをノズルの外に制御
された様式で保持するのに役立つ。
本発明により極めて効率よく且つ正確にインクジエツト
プリンタ用ノズルがつくられる。
プリンタ用ノズルがつくられる。
上記した本発明の態様の多くの変形が本発明の技術思想
内で可能である。
内で可能である。
第1図は本発明によるインクジエツトプリントヘツド用
ノズル板の製造法を示す。第2図は第1図の部分拡大図
であり、特に第1図の板中に形成されたノズルを本発明
に従つてアンダーカツトする方法を示す。第3図は第2
図に類似の拡大図でありノズル板中に形成されたノズル
のアンダーカツトの方法を示す。第4図は外表面にイン
クトラフをもつノズル板の斜視図を示す。第5図は第4
図に示した外面インクトラフをもつノズル板を有する滴
出要求インクジエツトプリンタの操作を示す図である。
第6図は第5図の部分拡大図である。
ノズル板の製造法を示す。第2図は第1図の部分拡大図
であり、特に第1図の板中に形成されたノズルを本発明
に従つてアンダーカツトする方法を示す。第3図は第2
図に類似の拡大図でありノズル板中に形成されたノズル
のアンダーカツトの方法を示す。第4図は外表面にイン
クトラフをもつノズル板の斜視図を示す。第5図は第4
図に示した外面インクトラフをもつノズル板を有する滴
出要求インクジエツトプリンタの操作を示す図である。
第6図は第5図の部分拡大図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アラン ジヨン マイケルズ アメリカ合衆国イリノイ州60143 アイタ スカ ブルニング ドライブ ウエスト 1800 (56)参考文献 特開 昭56−157375(JP,A) 特開 昭61−32761(JP,A) 特開 昭55−130782(JP,A) 特開 昭60−213390(JP,A) 特開 昭60−131251(JP,A) 特開 昭62−142370(JP,A) 特開 昭61−259891(JP,A)
Claims (35)
- 【請求項1】高エネルギービームを板に向け、該板と該
ビームの間に相対的な揺れ運動を行ないそれによって該
板に該ビームと反対方向に先細りのノズルを形成するこ
とを特徴とするインクジェットプリントヘッド用ノズル
板の製造法。 - 【請求項2】該揺れ工程が、より大きな断面の一端と予
め定めた形状をもつノズルを形成するように2つの互に
傾斜した軸のまわりで相対的な揺れ運動を行なうことか
らなる請求項1の方法。 - 【請求項3】該軸が互に直角に配されている請求項2の
方法。 - 【請求項4】該揺れ工程が該ビームを静置状態に保持
し、該ビームに向かって面している該板の平らな表面に
配したそれぞれの軸のまわりで該板をピボット状に単純
調和運動させる請求項3の方法。 - 【請求項5】該板をポリマー材料でつくることを含む請
求項4の方法。 - 【請求項6】該高エネルギービームとしてエキシマーレ
ーザーを用いることを含む請求項5の方法。 - 【請求項7】該板上該ノズルが形成される位置に該ビー
ムの入射角を制限するよう該板と接してその上にマスク
部材を固着することを含む請求項4の方法。 - 【請求項8】ポリマー材料からなる該板を用意し、該ノ
ズルを形成する前に、インクジェットプリントヘッド体
上に該板を該プリントヘッド体中のインク流路の端を止
じるように置き、該ノズルを該流路を連絡するように形
成することを含む請求項1の方法。 - 【請求項9】該インク流路が直線状流路であり、該流路
の軸に沿って該ビームを該板に向けて該ノズルを形成す
ることを含む請求項8の方法。 - 【請求項10】それぞれの位置にそれぞれのノズルが形
成されるように該板の複数の位置に該ビームの入射角を
制限し且つテーパー状の複数のノズルを同時に形成する
ように該板と該ビームの間に相対的な揺れ運動を行なう
請求項8の方法。 - 【請求項11】該位置を一列に間隔をおいて配し、ノズ
ルがより大きな断面積をもつノズル板の側部において該
ノズルが該ノズル軸の空間方向に第1のディメンション
をもち第1のディメンションと直角方向に第1のディメ
ンションより大きな第2のディメンションを持つように
該相対的揺れ運動を行なう請求項10の方法。 - 【請求項12】該ノズルがより大きな断面積の実質上長
方形の端部をもつように該板を揺動する請求項11の方
法。 - 【請求項13】高エネルギービームを板に向けて該板に
トラフを形成し、次いで該トラフ内の位置に該高エネル
ギービームを向け、そして該板と該ビームの間に相互的
揺れ運動を行ない、それにより該トラフ内に該ビームと
反対方向に先細りのノズルを形成し、該トラフ中の該ノ
ズルの開口端がノズルの他端より小さい断面積をもつよ
うにしてなるインクジェットプリントヘッド用ノズル板
の製造法。 - 【請求項14】該トラフを形成する際に該板上に該ビー
ムの入射角を制限するための第1マスクを用い、そして
該ノズルを形成する際に該ビームの入射角を制限する第
2マスクを用いる請求項13の方法。 - 【請求項15】該揺れ工程が該ビームを静置状態に保持
し、該ビームに向かって面している該板の平らな表面に
配したそれぞれの軸のまわりで該板をピボット状に単純
調和運動させる請求項14の方法。 - 【請求項16】ポリマー材料からなる該板を用意し、該
ノズルを形成する前に、インクジェットプリントヘッド
体上に該板を該プリントヘッド体中のインク流路の端を
止じるように置き、該ノズルを該流路と連絡するように
形成することを含む請求項15の方法。 - 【請求項17】インクジェットプリントヘッド体の一群
のインク流路の端に固着したポリマー材料からなる板に
高エネルギービームを向け、該流路のそれぞれと連絡し
た各ノズルを同時に形成するように該板上の複数の位置
に該ビームの入射角を制限し、該ノズルの各々が該ビー
ムの方向と反対方向に内側に先細りになるよう該ビーム
と該プリントヘッドとの間に相対的な揺れ運動を行なう
ことを特徴とするインクジェットプリントヘッド用ノズ
ル板の製造法。 - 【請求項18】入口とそれより小さい断面積の出口とを
もつテーパー状ノズルをもつ板、および該板の出口配置
面に高エネルギービームを向け該板と該ビームとの間に
相対的な揺れ運動を行なって形成した該入口と該出口の
間にあるノズル孔を有することを特徴とするインクジェ
ットプリントヘッド用ノズル板。 - 【請求項19】該ノズル入口が、実質上長方形の断面を
有し、且つ2つの互いに直角な軸のまわりを該ビームに
対し該板を単純調和揺れ運動させて形成したものである
請求項18のノズル板。 - 【請求項20】該板が該ノズル孔の出口端に、該ノズル
孔がその中に開放していて、且つ該ノズル孔の形成前
に、該板に該高エネルギービームを向けることによって
形成されたトラフを有する請求項18のノズル板。 - 【請求項21】インク流路をもつプリントヘッド体と、
該プリントヘッド体に固着し且つ該流路と連絡したノズ
ルをもつポリマー製ノズル板とからなり、該ノズルが該
流路と連絡した入口と、該プリントヘッド体からはなれ
該板の表面にあり該入口より小さい断面積をもつ出口
と、該入口と該出口の間にあるノズル孔をもち、これら
が該板に高エネルギービームを向け該プリントヘッドと
該ビームの間に相体的揺れ運動を行なって形成されたも
のである滴出要求インクジェットプリントヘッド。 - 【請求項22】ノズル入口が実質上長方形の断面をもち
2つの互に直交する軸のまわりを該ビームに対し該板を
単純調和揺れ運動することによって形成される請求項2
1のプリントヘッド。 - 【請求項23】該ノズル入口が実質上長方形の断面をも
ち且つ2つの互いに垂直な軸のまわりを該ビームに関し
該板を単純調和揺れ動かしてつくられたものである請求
項22のプリントヘッド。 - 【請求項24】該ノズル孔がレーザービームによって形
成される請求項23のプリントヘッド。 - 【請求項25】該孔がエキシマーレーザービームによっ
て形成される請求項24のプリントヘッド。 - 【請求項26】該板が、該ノズル孔の出口端にありノズ
ル孔がその中に開放され、該ノズル孔の形成前に該高エ
ネルギービームを該板に向けることによって形成された
トラフを有する請求項21のプリントヘッド。 - 【請求項27】該トラフと該ノズル孔がレーザービーム
によって形成される請求項26のプリントヘッド。 - 【請求項28】該トラフと該ノズル孔がエキシマーレー
ザービームで形成される請求項27のプリントヘッド。 - 【請求項29】プリントヘッドのインク流路とそれぞれ
連絡するノズル列を有するノズル板を持つと共に、該ノ
ズルの各々が該流路の対応する1つと連絡する入口と該
板の該入口から離れた面にある出口と該入口と該出口の
間にあるノズル孔をもち且つ該ノズル板と該ビームの間
に相対的な揺れ運動を行ないながら高エネルギービーム
を該板の出口配置面に向けて形成されたものである滴出
要求インクジェットプリントヘッド用ノズル板。 - 【請求項30】該ノズルの各々の入口が実質上長方形の
断面を有し、且つ2つの互に直角な軸のまわりを該ビー
ムに対し該板を単純調和揺れ運動させて形成されたもの
であり、ノズル列の方向の該断面の各々の第1ディメン
ションが該列に直角な第2ディメンションよりも小さい
請求項29のプリントヘッド。 - 【請求項31】該板が該ノズル孔の各々の出口端にそれ
ぞれトラフを有し、且つ該ノズル孔の形成前に、該板に
高エネルギービームを向けることによって形成されたも
のある請求項29のプリントヘッド。 - 【請求項32】一列のインク流路と該流路とそれぞれ連
絡しているノズル列を有するポリマー材料からなるノズ
ル板からなる該ノズルの各々が該流路の対応する1つと
連絡している入口、該入口からはなれた該板の表面にあ
る出口及び該入口と該出口をつなぐノズル孔をもち、そ
れが高エネルギービームを該板に向け該板と該ビームの
間に相対的な揺れ運動を行なって形成されてなる滴出要
求プリントヘッドであって、該ノズルの各々の入口が実
質上長方形の断面をもち2つの互に直交する軸のまわり
を該ビームに対し該板を単純調和揺れ運動を行なって形
成され、ノズル列の方向の該断面の各々の第1ディメン
ションが該列に直角な第2ディメンションより小さいプ
リントヘッド。 - 【請求項33】該ノズルの孔がレーザービームによって
形成される請求項32のプリントヘッド。 - 【請求項34】該ノズルの孔がエキサマーレーザービー
ムによって形成される請求項33のプリントヘッド。 - 【請求項35】該板が該ノズルの各々出口端に、ノズル
孔がその中に開放されそして該ノズル孔の形成前に、該
板に高エネルギービームに向けることによって形成され
たトラフをそれぞれ有する請求項32のプリントヘッ
ド。
Applications Claiming Priority (2)
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---|---|---|---|
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