JPH10138495A - ノズルプレート及びその製造方法並びに成形用金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノズルを射出成形時に成形でき、エキシマレ
ーザ装置等による後加工の手間を軽減できるノズルプレ
ート及びその製造方法並びに成形用金型を提供する。 【解決手段】 ノズルを形成する複数個の凸状コア１０
４ａ，・・の両側に、該凸状コアよりも幅広の凸部１０
４ｂ，１０４ｂを設ける。凸部１０４ｂは、凸状コア１
０４ａとは反対側の面が湾曲面となり、下側になるほど
ノズル列方向に幅広である。射出成形時に、凸状コア１
０４ａ，・・がノズルを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットヘ
ッドに用いられるノズルプレート及びその製造方法並び
に成形金型に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ドロップオンデマンド方式の
インクジェットヘッドとして、例えば、圧電セラミック
スの変形によってインク流路の容積を変化させ、その容
積減少時にインク流路内のインクをノズルから液滴とし
て噴射し、容積増大時にインク導入口からインク流路内
にインクを導入するようにしたものが知られている。か
かるインクジェットヘッドは、印字データに従って、記
録媒体に対しインクの液滴を噴射することにより、文
字、図形等を印字するものである。

【０００３】この種のインクジェットヘッドとしては、
例えば特開昭６３−２４７０５１号公報に記載されるよ
うに、圧電セラミックスの隔壁によって隔てられた複数
の平行なインク流路を形成し、他端をインクを供給する
インク供給手段に接続し、前記隔壁の変形によってイン
ク流路の容積を変化させて前記ノズルからインクを噴射
するものである。

【０００４】ところで、そのようなノズルを有するノズ
ルプレートの製造方法として、例えば特開平３−２９７
５１号公報に記載されるように、高分子樹脂材料を射出
成形した後、ノズルを、エキシマレーザ装置等によりレ
ーザ加工することにより形成する方法が知られている。
しかしながら、エキシマレーザ装置等は非常に高価な装
置であり、ノズルの加工時間、即ちノズルを加工する部
分の肉厚に比例して、ノズルプレートの生産コストか高
くなる。

【０００５】そこで、発明者は、射出成形時に、ノズル
プレートの成形と同時にノズルも成形することができれ
ば、後加工としてのエキシマレーザ装置等による加工を
行う必要がなくなり、生産コストの低減を図れることに
着想した。少なくとも、ノズルとなる部位に凹状のノズ
ル概形を射出成形時に成しておけば、上記後加工にかか
る時間や手間を軽減でき、生産コストの低減を図ること
ができる。即ち、成形用金型にノズルを形成する凸状コ
アを設け、ノズルプレートの成形と同時にノズルも成形
すれば、後加工としてのエキシマレーザ装置等による加
工を行う必要がなくなるか、少なくとも、後加工にかか
る負担を軽減でき、生産コストの低減を図る上で有利と
なる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
凸状コアを有する射出成形用成形金型を用いてノズルプ
レートの成形と同時にノズルを成形するようにすると、
ノズルを形成する複数個の凸状コアの両側に位置する凸
状コアが、溶融樹脂材料が充填される際に、その充填圧
力を受けて折れるので、うまく成形できないという課題
があった。

【０００７】本発明は、ノズルを射出成形時に成形で
き、エキシマレーザ装置等による後加工の手間を軽減し
たノズルプレート及びその製造方法並びに成形用金型を
提供するものであり、特にその生産性及び信頼性を向上
させることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る製造方法
は、記録媒体に対しインクを噴射する列状のノズルが形
成されるノズルプレートを、射出成形による成形用金型
のキャビティ内に溶融樹脂材料を充填して形成するノズ
ルプレートを製造するノズルプレートの製造方法であっ
て、前記成形用金型に設けられノズルを形成する複数個
の凸状コアの両側に、該凸状コアよりも幅広の凸部が設
けられている。

【０００９】成形用金型により構成されたキャビティ内
に溶融樹脂材料が射出圧力によって流れ込む際には、溶
融樹脂材料の流動抵抗の影響により、流れ込みやすいと
ころから流れ込む。即ち、複数個の凸状コアが形成され
ている部分のコアとコアとの狭い隙間に流れ込むより
も、コア列の両端の外側に存在する広い空間の方に先に
流れ込む。そして、両側より徐々に圧力を低下させなが
ら、コアの隙間に溶融樹脂材料が充填されて行く。その
ため、凸状コアは、射出成形時に、前記溶融樹脂材料に
よりコア列の内側へ向かう圧力が加えられ、特に、列の
両端に位置する凸状コアには多大の圧力が加えられる。
そのため、本発明では、溶融樹脂材料の充填圧力の影響
を強く受け易い凸状コアの両側に、凸状コアより幅広で
凸状コアより強度的に優れる凸部を設け、その内側に位
置する凸状コアを保護している。よって、ノズルを形成
する凸状コアは、溶融樹脂材料が充填される際に、折れ
ることが極めて少なくなる。

【００１０】請求項２に係る製造方法においては、前記
凸部は、凸状コアとは反対側の面が湾曲面となり、下側
になるほどノズル列方向に幅広とされ、強度が高められ
ている。

【００１１】請求項３に係る製造方法においては、前記
凸状コア及び凸部は、高さが略同等とされている。その
ため、溶融樹脂材料の流入を妨げないと共に、溶融樹脂
材料よりの圧力を効果的に受けて凸状コアが保護され
る。また、成型用金型に凸状コア及び凸部を加工する際
に、それらの加工を同じ工程内で行うことができ、それ
らの加工が容易になされる。

【００１２】請求項４に係る成形用金型は、前述した製
造方法に用いられる金型であって、凸状コアとなる凸状
コア部材が、金型本体に対し着脱可能に嵌着され、ノズ
ルの寸法、ピッチ等を広範囲に設定できると共に、特
に、平面的に高集積化されたノズルの形成にも対応でき
る。

【００１３】請求項５に係るノズルプレートは、前述し
た製造方法によって製造されるもので、後加工としての
エキシマレーザ装置等による加工を行う必要がなく、短
時間で簡単に製造される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１５】かかるインクジェットヘッド１は、図１に
示すように、一体的に立設され分極された圧電部で少な
くとも一部が構成されたチャンネル壁１１（圧力発生素
子）を有する圧電素子基板２と、該圧電素子基板２の上
側に接着層（図示せず）を介して固定されるカバープレ
ート３とを備え、圧電素子基板２、液室上壁となるカバ
ープレート３及び左右のチャンネル壁１１，１１によっ
て区画されて、印字のための噴射されるインクが供給さ
れるチャンネル８が多数溝状に形成されている。

【００１６】各チャンネル８は、圧電素子基板２の後端
部に近いところで浅くなっている。カバープレート３に
は、インク導入口２１、それに接続したマニホールド２
２が形成されている。そして、各チャンネル８の上面が
カバープレート３で覆われることにより、各チャンネル
８の後端部がマニホールド２２、インク導入口２１を介
して、インク供給源であるインクカートリッジ（図示せ
ず）に接続される。

【００１７】前記圧電素子基板２及びカバープレート３
の前面にはノズルプレート３１が接着固定され、該ノズ
ルプレート３１には各チャンネル８に対応してノズル３
２が形成されている。

【００１８】前記圧電素子基板２及びカバープレート３
の端面には、図２に示すように、各チャンネル８の位置
に対応してノズル３２が接続されるように、ノズルプレ
ート３１が接着されている。また、ノズルプレート３１
に形成されているノズル３２は、テーパ部３２ａ及びノ
ズル孔３２ｂからなり、特に各ノズル３２のノズル孔３
２ｂの立体的な形状、口径及びピッチはインクジエット
ヘッド１の印字品質を決定する要因となる。

【００１９】また、各チャンネル８のチャンネル壁１１
には、該チャンネル壁１１の圧電部に分極方向とほぼ直
交する駆動電界を発生させるために電極１３，１３が設
けられている。基板４１には、各チャンネル８に対応し
た導電パターン４２が形成され、該導電パターン４２と
電極１３，１３とはワイヤボンディングによって導線４
３で接続されている。そして、導電パターン４２は、イ
ンク噴射を駆動制御するヘッドドライバ（図示せず）が
連係されている。

【００２０】そして、電極１３に電圧を印加すること
で、圧電厚み滑り効果により、前記チャンネル壁１１，
１１が変形して、チャンネル容積が変化し、前記チャン
ネル８のインクに圧力を与えてインクを噴射するように
なっている。

【００２１】そして、前記ノズルプレートは、図３に示
すような射出成形用金型で成形される。すなわち、固定
側金型１０１と、該固定側金型１０１に型組みされてキ
ャビティｌ０２を形成する可動側金型１０３とを有し、
固定側金型１０１には、ノズルを形成する凸状コア１０
４ａ，・・が嵌着されたコア１０４が設けられている。
キャビティ１０２内には、注入通路１０５及び注入口１
０６を通じて溶融樹脂材料（例えばポリフェニレンサル
ファイド）が充填されるようになっている。

【００２２】前記コア１０４は、図４（ｂ）に示すよう
に、基部２０１に対し突部２０２が加工され、それか
ら、突部２０２が、図４（ａ）に示すように、ノズルに
対応する凸状コア１０４ａ，・・及びその両側に位置し
該凸状コア１０４ａよりも幅広の凸部１０４ｂ，１０４
ｂに加工される。また、凸状コア１０４ａ，・・は、凸
部１０４ｂと高さがほぼ等しくなっており、凸状コア１
０４ａ，・・と凸部１０４ｂ，１０４ｂとを同時に加工
することができ、製造加工が容易である。さらに、各凸
部１０４ｂ，１０４ｂは、凸状コア１０４ａ，・・と反
対側の面が湾曲面１０４ｃ，１０４ｃとなり、下側にな
るほどノズル列方向に幅広となっており、溶融樹脂材料
の充填圧力に耐えられるように凸状コア１０４ａよりも
強度が高められている。

【００２３】従って、上記のように構成すれば、複数の
凸状コア１０４ａ，・・の両端部位に位置し溶融樹脂材
料の充填圧力の影響を強く受け易い凸状コア１０４ａ，
１０４ａの両側に、該凸状コア１０４ａより幅広で該凸
状コア１０４ａより強度的に優れる凸部１０４ｂ，１０
４ｂが設けられているので、強度的に優れる凸部１０４
ｂ，１０４ｂが充填圧力を受け、凸状コア１０４ａ，・
・、特に前記両端部位に位置する凸状コア１０４ａ，１
０４ａは充填圧力の影響をあまり受けなくなる。よっ
て、前記両端部位に位置する凸状コア１０４ａ，１０４
ａは、凸部１０４ｂ，１０４ｂによって溶融樹脂材料の
充填圧力より保護され、溶融樹脂材料が充填される際
に、折れることがなくなり、ノズルプレートの成形時に
ノズルを同時に成形することが可能となる。

【００２４】なお、各凸部１０４ｂ，１０４ｂの寸法
は、成形するノズルプレートのノズル寸法やピッチ等、
射出成形時の充填圧力に応じて適宜変更することが可能
であるが、前記凸部１０４ｂ，１０４ｂが溶融樹脂材料
の流入を妨げないと共に、溶融樹脂材料よりの圧力を受
けて効果的に凸状コア１０４ａ，・・を保護するために
は、凸部１０４ｂ，１０４ｂと凸状コア１０４ａ，・・
の高さが同じにされていることが好ましい。

【００２５】上記実施の形態においては、コア１０４
を、凸状コア１０４ａ，・・及び凸部１０４ｂ，１０４
ｂを含めて一休的に形成しているが、図５に示すよう
に、基部２１１に対し、ノズルを形成する凸状コア２１
２ａを有する凸状コア部材２１２のみを別体で成形し、
該凸状コア部材２１２が、金型本体の一部である基部２
１１に着脱可能に嵌着されるようにすることもできる。
このようにすれば、製造されるノズルプレートのノズル
寸法、ピッチ等を広い範囲にわたって任意に設定するこ
とができ、平面的に高集積化されたノズルの成形にも対
応できる。

【００２６】その場合には、図６に示すように、凸状コ
ア部材２１２Ａを、幅広の凸部２２２ａ，２２２ａを有
するベース部２２２と、該ベース部２２２に嵌挿されノ
ズルを形成する部材２２３とでもって形成することもで
きる。また、図７に示すように、ノズルを形成する部材
２３１，・・と、幅広の凸部２３２ａ，２３２ａを有す
る部材２３２，２３２とを積層して凸状コア部材２１２
Ｂを形成することもできる。

【００２７】

【発明の効果】本発明は、以上の形態で実施され、以下
に述べる効果を奏する。

【００２８】請求項１に係る製造方法は、成形用金型に
設けられノズルを形成する複数個の凸状コアの両側に、
該凸状コアよりも幅広の凸部を設けているので、凸状コ
アの両側に位置し強度的に優れる凸部によって、溶融樹
脂材料の充填圧力の影響を強く受ける両端に位置する凸
状コアを前記充填圧力より保護して、凸状コアが折れる
のを防止することができる。よって、ノズルプレートの
成形時にノズル若しくはノズルの概形を同時に成形する
ことができるので、エキシマレーザ装置等による後加工
の手間が軽減され、短時間で簡単にノズルプレートを製
造することができ、低コストで、量産性に優れる。

【００２９】また、請求項２に係る製造方法は、前記凸
部が、凸状コアとは反対側の面が湾曲面となり、下側に
なるほどノズル列方向に幅広となるようにしているの
で、凸状コアを保護するための高い強度を確保すること
ができる。

【００３０】請求項３に係る製造方法は、前記凸状コア
及び凸部の高さを略同等に設定しているので、前記凸部
が溶融樹脂材料の流入を妨げないと共に、溶融樹脂材料
よりの圧力を受けて効果的に凸状コアを保護することが
できる。また、金型に上記凸状コア及び凸部を加工する
際には、それらを一緒に加工することができ、加工が容
易である。

【００３１】請求項４に係る金型は、凸状コアとなる凸
状コア部材を、金型本体に対し着脱可能に嵌着している
ので、ノズル寸法、ピッチ等を広い範囲にわたって任意
に設定することができる。また、ノズルの高集積化にも
対応でき、高性能なインクジェットヘッドを提供でき
る。

【００３２】請求項５に係るノズルプレートは、前述し
た製造方法によって製造され、エキシマレーザ装置等に
よる後加工の手間を軽減できるので、短時間で簡単に製
造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るインクジェットヘッドの分解斜視
図である。

【図２】本発明に係るインクジェットヘッドのノズル付
近の断面図である。

【図３】本発明に係るノズルプレートの製造装置の断面
図である。

【図４】ノズルプレートに用いるコアを示し、（ａ）は
加工後の斜視図、（ｂ）は加工前の斜視図である。

【図５】他の実施の形態を示す図３と同様の図である。

【図６】他の実施の形態であるコアの断面図である。

【図７】さらに他の実施の形態であるコアの断面図であ
る。

【符号の説明】

１ インクジェットプリンク ３１ ノズルプレート ３２ ノズル １０４ コア １０４ａ 凸状コア １０４ｂ 凸部 １０４ｃ 湾曲面 ２１２ 凸状コア部材 ２１２Ａ 凸状コア部材 ２１２Ｂ 凸状コア部材

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録媒体に対しインクを噴射する列状の
   ノズルが形成されるノズルプレートを、射出成形による
   成形用金型のキャビティ内に溶融樹脂材料を充填して形
   成するノズルプレートを製造するノズルプレートの製造
   方法であって、 前記成形用金型に設けられノズルを形成する複数個の凸
   状コアの両側に、該凸状コアよりも幅広の凸部が設けら
   れていることを特徴とするノズルプレートの製造方法。
2. 【請求項２】 前記凸部は、凸状コアとは反対側の面が
   湾曲面となり、下側になるほどノズル列方向に幅広であ
   るところの請求項１記載のノズルプレートの製造方法。
3. 【請求項３】 前記凸状コア及び凸部は、高さが略同等
   であるところの請求項１又は２記載のノズルプレートの
   製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の製造方
   法に用いられる金型であって、凸状コアとなる凸状コア
   部材が、金型本体に対し着脱可能に嵌着されていること
   を特徴とする成形用金型。
5. 【請求項５】 請求項１〜３のいずれかに記載の製造方
   法によって製造されたことを特徴とするノズルプレー
   ト。