JPH11300962A

JPH11300962A - 印字ヘッドおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH11300962A
Application number: JP11183998A
Authority: JP
Inventors: Satoru Takahashi; 哲高橋; Kouta Ariyama; 航太有山; Tetsuya Teramachi; 哲也寺町; Takayuki Fujii; 貴之藤井; Shuji Koike; 修司小池; Tomohisa Mikami; 知久三上
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1998-04-22
Filing date: 1998-04-22
Publication date: 1999-11-02
Anticipated expiration: 2018-04-22
Also published as: JP4516636B2

Abstract

(57)【要約】【課題】印字ヘッドに関し、製造歩留まり、および製造
作業性を良好にすることを目的とする。【解決手段】圧力室１０とインク流路１１を備えたヘッ
ドユニット１と、各ヘッドユニット１のインク流路終
端１２に対応する複数のノズル開口２０を備えたノズル
プレート２とを有する印字ヘッドであって、前記ノズル
プレート２の背面にはヘッドユニット１を嵌合して該ヘ
ッドユニット１の位置決めを行う位置決め用貫通穴３０
が開設された補強プレート３が接合される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は印字ヘッドおよびそ
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】複数のヘッドユニットを並べて例えばラ
インプリンタを構成する場合のマルチユニット型のイン
クジェット式ヘッドとしては特開平６−１９８８７６号
公報記載のものが知られている。この従来例は、複数の
ベース板ユニットをインク流路板に固定したインク流路
板ユニットに薄板状の振動板、隔壁板、およびノズルプ
レートを積層状に接着して形成される。各ベース板ユニ
ットは複数の圧力室、および圧力室に連通するインク流
路を備えており、振動板、隔壁板、およびノズルプレー
トにはベース板ユニットのインク流路終端に対応する小
孔が予め穿孔される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
例には以下の問題がある。すなわち、振動板、隔壁板、
およびノズルプレートへの小孔の穿孔作業はインク流路
板を覆う程度の大きさの薄板材に対して各々行われるも
のであるから、穿孔作業時に変形しやすい。とりわけ、
ノズルプレートには狭ピッチで多数の小孔（ノズル開
口）が穿孔されるために、変形しやすく、製造歩留まり
が悪い。また、単体状態で穿孔された小孔はインク流路
板に接着された状態で各ベース板ユニットのインク流路
終端に対応している必要があるために穿孔作業時におけ
る加工精度に加え、インク流路板ユニットへの接着作業
時の位置精度も求められるために、作業性が悪い。

【０００４】本発明は以上の欠点を解消すべくなされた
もので、製造歩留まり、および製造作業性の良好な印字
ヘッド、およびその製造方法の提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば上記目的
は、圧力室１０とインク流路１１を備えた複数のヘッド
ユニット１と、各ヘッドユニット１のインク流路終端１
２に対応するノズル開口２０を備えたノズルプレート２
とを有する印字ヘッドであって、前記ノズルプレート２
の背面にはヘッドユニット１を嵌合して該ヘッドユニッ
ト１の位置決めを行う位置決め用貫通穴３０が開設され
た補強プレート３が接合される印字ヘッドを提供するこ
とにより達成される。

【０００６】ヘッドユニット１には圧力室１０とインク
流路１１の複数組が形成されており、インク流路１１に
導入されたインクは圧力室１０内で圧縮されてインク流
路終端１２から放出される。インクの吐出方向を規制す
るためにインク流路終端１２に固定されるノズル開口２
０は長尺状のノズルプレート２に形成されており、並設
された複数のヘッドユニット１に固定される。

【０００７】ノズルプレート２の背面（以下、本明細書
においてノズルプレート２の背面とは、ヘッドユニット
１対向面をさすものとする。）には予め補強プレート３
が貼着されて剛性が高められる。補強プレート３により
剛性が高められたノズルプレート２は多数のノズル開口
２０を狭ピッチで穿孔する際にも変形することがなく、
製造歩留まりが向上する。また、補強プレート３はノズ
ルプレート２の背面に貼着され、かつ、ヘッドユニット
１は補強プレート３の位置決め用貫通穴３０に嵌合する
ために、補強プレート３の厚さに制限はなく、ノズル開
口２０の穿孔作業に必要な剛性を確保するために必要な
厚さの板材を使用することができる。さらに、ヘッドユ
ニット１は位置決め用貫通穴３０により位置決めされる
ために、長尺のノズルプレート２を並設された複数のヘ
ッドユニット１に対して別途固定する場合に比して、ノ
ズル開口２０とインク流路１１の開放端との位置合わせ
の精度が高くなり、かつ、作業性も向上する。

【０００８】ヘッドユニット１の固定には接着剤等を使
用することも可能であるが、請求項２に係る発明のよう
に、ヘッドユニット１を着脱自在に構成することも可能
である。ヘッドユニット１を着脱可能に補強プレート３
あるいはノズルプレート２に固定するためには、例えば
ヘッドユニット１と補強プレート３に相互に係合する係
合部を形成することにより達成可能である。

【０００９】請求項３に係る発明は、ノズルプレート２
の背面に所定ピッチで位置決め用貫通穴３０が開設され
た補強プレート３を積層、貼着し、次いで位置決め用貫
通穴３０側からノズルプレート２にインク流路１１を備
えたヘッドユニット１のインク流路終端１２に対応する
ノズル開口２０を穿孔し、この後、位置決め用貫通穴３
０により位置決めしながらヘッドユニット１を嵌合、固
定する印字ヘッドの製造方法である。

【００１０】本発明において、ノズルプレート２へのノ
ズル開口２０の穿孔作業に際して、まずノズルプレート
２の背面に補強プレート３が貼着される。補強プレート
３はノズルプレート２に所定のノズルプレート２に多数
のノズル開口２０を穿孔する際にノズルプレート２に撓
み等の変形が生じない程度の厚さに形成される。印字ヘ
ッドの製造は、以上のようにして形成されたノズルプレ
ート２と補強プレート３との積層接合体にヘッドユニッ
ト１を固定することにより行われ、補強プレート３に開
設された位置決め用貫通穴３０によりヘッドユニット１
の固定位置は位置決めされ、インク流路終端１２とノズ
ル開口２０が確実に一致する。

【００１１】

【発明の実施の形態】マルチユニット型インクジェット
式印字ヘッドは図１に示すように、複数のヘッドユニッ
ト１、１・・・と、ノズルプレート２の補強プレート３
を接合させた積層接合体４から構成される。ヘッドユニ
ット１の装着個数は適宜決定することができ、用紙幅に
対応するだけ並べることによりフルライン型インクジェ
ットを構成してもよい。

【００１２】ヘッドユニット１は図２に示すように、共
同インク室１３から平行に分岐する複数のインク流路１
１、１１・・・を備え、ヘッドユニット１の下端近傍に
は、各インク流路１１に対応して圧力室１０、１０・・
・が配置される。圧力室１０にはピエゾ素子１０ａとピ
エゾ素子１０ａの駆動により圧力室１０の容積を変化さ
せるための圧力板１０ｂが配置される。インクは図示し
ない予備タンクからインク供給パイプ５を経由して共同
インク室１３内に供給され、その後、各インク流路１１
に供給される。圧力室１０内にインクが充填されている
状態で駆動信号線６によりプリンタ本体よりピエゾ駆動
回路１０ｃに印字指令されピエゾ素子１０ａを駆動する
と、圧力室１０の隔壁面を構成する圧力板１０ｂは圧力
室１０内方に移動して圧力室１０の容積を小さくし、圧
力室１０、およびその下方に形成されるインク溜まり部
１４内のインクはインク流路終端１２からヘッドユニッ
ト１外に吐出される。なお、インク供給パイプ５、およ
び駆動信号線６をヘッドユニット１に対して着脱可能に
形成した場合には、ヘッドユニット１の交換等が可能に
なる。

【００１３】積層接合体４は、複数のヘッドユニット１
間に張り渡すことができる程度の長さの長尺体であり、
ノズルプレート２と補強プレート３とを積層して接合す
ることにより形成される。上記各ヘッドユニット１は補
強プレート３に開設された位置決め用貫通穴３０に嵌合
された状態で保持されており、固定状態においてノズル
プレート２に開設されたノズル開口２０とヘッドユニッ
ト１のインク流路終端１２が合致する。

【００１４】印字ヘッドの製造方法を図３、４に基づい
て説明する。まず、所定長さのノズルプレート２と補強
プレート３を用意する。ノズルプレート２はノズル開口
２０からインクが吐出される際の抵抗を少なくするため
に可及的に薄い肉厚のものを使用するのが望ましく、２
０μｍ程度の板厚の合成樹脂シート、例えば株式会社帝
人製のＰＥＮ（テオネックス（商品名））が使用でき
る。

【００１５】一方、補強プレート３は適宜の剛性を有す
る板材であり、金属板材、セラミック、あるいは合成樹
脂材を使用できる。金属板材を使用する場合には、イン
ク等の付着に対して長期に渡って錆等の腐食が生じない
ように、板厚１ｍｍ程度のステンレス板（ＳＵＳ３１
６、あるいはＳＵＳ４３０）を使用するのが望ましい。
また、補強プレート３にセラミックを使用する場合に
は、形状安定性、硬度、熱膨張係数を考慮してアルミナ
の使用が望ましいが、本実施例では加工性を考慮し、株
式会社住金ホトンセラミック製ホトベール（商品名）を
使用した。さらに、補強プレート３は剛性をより向上さ
せるために、例えば金属板を用いた場合には辺縁を長手
方向に沿って曲げ加工を施してもよい。さらに、補強プ
レート３には所定ピッチで位置決め用貫通穴３０が形成
される。位置決め用貫通穴３０は上記ヘッドユニット１
が嵌合可能な大きさを有する矩形形状をなし、隣接する
２辺が寸法基準辺とされる。ヘッドユニット１を連接し
た際にヘッドユニット１の連結部位においてもインク流
路終端１２のピッチが変わらないように、補強プレート
３の位置決め用貫通穴３０は千鳥状に配列される。な
お、位置決め用貫通穴３０は機械加工の他に、エッチン
グを利用して形成することもできる。

【００１６】上記ノズルプレート２と補強プレート３と
は図３（ｂ）に示すように、適宜の接着剤を使用して接
合された後、ノズルプレート２にノズル開口２０が穿孔
される。接着剤にはエポキシ系の熱硬化性接着剤が使用
され、例えば株式会社ステイクティック社製のステイス
ティック３８３（商品名）を使用する場合には、ノズル
プレート２と補強プレート３の接合面に塗布した後、１
５０℃で７分の仮硬化を行った後、２ｋｇｆ／ｃｍ²の
加圧条件下で２００℃、３０分の本接着を行う。

【００１７】ノズルプレート２へのノズル開口２０の穿
孔作業にはパンチング等の機械加工のほかに、エキシマ
レーザ等を使用できる。各ノズル開口２０は直径２０μ
ｍ程度に形成され、ノズル開口２０間のピッチは上記ヘ
ッドユニット１のインク流路終端１２間のピッチに合致
するように管理される。加工方向、すなわちパンチング
刃物、あるいはレーザ照射方向を図４（ａ）で矢印で示
すように、ノズルプレート２の背面側に設定することに
より、表面側に行くに従ってテーパ角度６．２°程度で
徐々に縮径されるテーパ穴とするのが望ましい（図４
（ｂ）参照）。積層接合体４はノズルプレート２の背面
に補強板が裏打ちされた状態となっており、ノズルプレ
ート２は位置決め用貫通穴３０領域のみが変形可能であ
るために、該位置決め用貫通穴３０領域への穿孔加工に
よる変形が確実に防止される。

【００１８】この後、図５に示すように、積層接合体４
にヘッドユニット１を固定する。ヘッドユニット１の固
定は、補強プレート３に開設された位置決め用貫通穴３
０にヘッドユニット１の先端部を嵌合させて行われる。
ヘッドユニット１の位置決め用貫通穴３０への嵌合は、
位置決め用貫通穴３０の寸法基準辺に対応する壁面を当
接させて行われ、この状態で積層接合体４のノズル開口
２０とヘッドユニット１のインク流路終端１２が正しく
合致するように、ヘッドユニット１の対応壁面からイン
ク流路終端１２までの間隔、あるいは位置決め用貫通穴
３０の寸法基準辺からノズル開口２０までの間隔は各々
の部品の製造時に所定精度で管理される。

【００１９】積層接合体４へのヘッドユニット１の固定
には接着剤が使用され、例えば株式会社エイブルスティ
ック社製のエイブルフィルム５５０：２５μｍ（商品
名）を使用する場合には、該接着剤を１２０℃のヒータ
上に置いた上からヘッドユニット１の接合面、すなわち
先端面を押し当てた後引き剥してヘッドユニット１の接
合面に接着剤を付着させ、次いで、ヘッドユニット１を
位置決め用貫通穴３０によりアライメントして接合面を
ノズルプレート２に押し付け、この後、１５０℃、１時
間の本接着を行う。なお、ヘッドユニット１の接着後の
剥離を防止するために、上記ヘッドユニット１の接合面
での接着に加え、図１（ｂ）に示すように、ヘッドユニ
ット１と位置決め用貫通穴３０の間隙、および補強プレ
ート３の上面に補強接着部７を形成するのが望ましい。
補強接着部７形成のためには、例えば株式会社エイブル
スティック社製のエイブルスティック３４２−３（商品
名）等の接着剤が使用できる。

【００２０】図６に本発明の第２の実施の形態を示す。
なお、この実施の形態の説明において上述した実施の形
態の説明と本質的に同一の構成要素は図中に同一符号を
付して説明を省略する。この実施の形態において、補強
プレート３は合成樹脂材により形成され、位置決め用貫
通穴３０の周縁には弾性変形可能な係止フック３１が突
設される。

【００２１】また、ノズルプレート２は板厚４０μｍ程
度のステンレス板（ＳＵＳ３１６）により形成され、そ
の背面には補強プレート３の位置決め用貫通穴３０に合
致する位置に弾性層２１が形成される。弾性層２１は弾
性体により形成される薄膜をノズルプレート２の背面に
貼着したり、あるいはシルク印刷することにより形成す
ることができる。弾性体としては、インクによる溶融、
硬化等が発生しにくい耐インク性に優れた材料の使用が
望ましく、シリコンゴムが使用できる。シリコンゴム
は、ジエチレングリコールとエタノールを含有するイン
クに対する耐薬品性が高く、かつ、成形性に優れている
ために、好適な材料である。また、シリコンゴムは後述
するように、常温でのシルク印刷が可能なために、作業
性を考慮しても弾性層２１の形成材料として好適である
が、他にフッ素ゴムの使用も可能である。フッ素ゴムは
高温での成形を要するために、弾性層２１と使用する場
合には、予めシート状に成形したものを接着剤等により
接着して使用する。

【００２２】弾性層２１の形成は、上述した貼着、シル
ク印刷の他に、転写による形成が可能である。シルク印
刷による場合には、例えばシリコンゴムをステンレスメ
ッシュと角スキージを使用し、ギャップ０．２ｍｍ、印
圧２ｋｇｆ／ｃｍ²、スキージ速度３０ｍｍ／ｓｅｃの
条件で厚さ約２０μｍに成膜した後、室温状態で２４時
間放置し、さらに、１００℃で１時間加熱して行われ
る。

【００２３】以上のようにして形成される補強プレート
３とノズルプレート２は上述した実施の形態と同様に接
合された後、図６（ｂ）に示すように、ノズルプレート
２にノズル開口２０が穿孔される。ノズルプレート２に
ステンレス板を使用するこの実施の形態において、ノズ
ル開口２０の穿孔作業は銅レーザが使用され、上述した
実施の形態に比して傾斜角度の小さなテーパ穴か、ある
いはストレート穴に形成される。

【００２４】この後、図７に示すように、積層接合体４
にヘッドユニット１を連結する。ヘッドユニット１の連
結のために、ヘッドユニット１には係止爪１５が設けら
れ、ヘッドユニット１の先端を位置決め用貫通穴３０に
嵌合させるようにして押し込むと、係止爪１５が補強プ
レート３の係止フック３１に弾発係止して所定位置に保
持される。ヘッドユニット１の装着状態においてヘッド
ユニット１の先端は弾性層に圧接しており、密着性が確
保される。

【００２５】したがってこの実施の形態において、ヘッ
ドユニット１は積層接合体４に対して個別に取り外しで
きるために、ヘッドユニット１に不良があった場合に
は、当該不良ヘッドユニット１のみを交換できるため
に、製造歩留まりを飛躍的に向上させることができる。
なお、ヘッドユニット１に連結されるインクインク供給
パイプ５、および駆動信号線６をヘッドユニット１に対
して着脱可能に形成した場合には、ヘッドユニット１の
交換作業も簡単になる。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、ノズルプレートへのノズル開口の穿孔作業に
当たって、ノズルプレートには補強プレートが貼着され
ているために、ノズルプレートの変形がなくなり、イン
クの飛翔方向を均一にすることができる。

【００２７】また、補強プレートを貼着することにより
ノズルプレートの平面度が高くなるために、プレス加
工、レーザ加工によるノズル開口の加工性が向上する上
に、ノズル面の清掃等が容易になる。

【００２８】さらにヘッドユニットの装着に際してはヘ
ッドユニットを位置決め用貫通穴の寸法基準辺に押し当
てるだけで寸法出しが可能であるために、組み立て作業
性を向上させることができる上に、寸法精度も高めるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は
側面図である。

【図２】ヘッドユニットを示す図で、（ａ）は断面図、
（ｂ）は（ａ）の１Ｂ−１Ｂ線断面図である。

【図３】積層接合体の製造工程を示す図で、（ａ）は接
合前の状態を示す斜視図、（ｂ）は接合後の状態を示す
斜視図である。

【図４】ノズル開口の穿孔工程を示す図で、（ａ）は全
体斜視図、（ｂ）は（ａ）の４Ｂ−４Ｂ線断面図であ
る。

【図５】ヘッドユニットの固定工程を示す図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態を示す図で、（ａ）
は接合前のノズルプレートと補強プレートを示す図、
（ｂ）は積層接合体を示す図である。

【図７】ヘッドユニットの装着工程を示す図である。

【符号の説明】

１ヘッドユニット１０圧力室１１インク流路１２インク流路終端２ノズルプレート２０ノズル開口３補強プレート３０位置決め用貫通穴

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者寺町哲也神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者藤井貴之神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者小池修司神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内 (72)発明者三上知久神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番１号富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧力室とインク流路を備えた複数のヘッド
ユニットと、各ヘッドユニットのインク流路終端に対応する複数のノ
ズル開口を備えたノズルプレートとを有する印字ヘッド
であって、前記ノズルプレートの背面にはヘッドユニットを嵌合し
て該ヘッドユニットの位置決めを行う位置決め用貫通穴
が開設された補強プレートが接合される印字ヘッド。
【請求項２】前記ヘッドユニットは補強プレート、およ
びノズルプレートに対して着脱自在である請求項１記載
の印字ヘッド。
【請求項３】ノズルプレートの背面に所定ピッチで位置
決め用貫通穴が開設された補強プレートを積層、貼着
し、次いで位置決め用貫通穴側からノズルプレートにインク
流路を備えたヘッドユニットのインク流路終端に対応す
るノズル開口を穿孔し、この後、位置決め用貫通穴により位置決めしながらヘッ
ドユニットを嵌合、固定する印字ヘッドの製造方法。