JPS63214452A - インクジェット記録装置用ガラスノズルアレイの製造方法 - 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】 皮良立災 本発明は、グラスノズルアレイとその製造方法。

特にインクジェット記録装置用のオリフィスプレート又
は荷電々極板組立体として使用されるグラスノズルアレ
イに関する。

灸來技生 本発明が適用されるインクジェット記録装置は。

互いに平行に、かつ、記録が行なわれる用紙又は他の材
料の移動方向に直角方向に整列された複数の滴を作り出
す、記録は容器の一面に配列された複数のオリフィスを
有する記録液、すなわちインクの容器を使用して行なわ
れる。インクは所定の速度でこれらのオリフィスから噴
射され、均一なインク滴がオリフィスから噴出されたイ
ンクのフィラメントの先端に均一な滴が形成されるよう
に刺戟される。

荷電々横列が滴形成位置に隣接して配置され。

それらは荷電制御電圧源に結合されており、それによっ
て各滴には夫々の形成の時期に対応して荷電される１次
いで滴は偏向電場を通過し、滴は荷電された電荷に応じ
て偏向される。

非荷電滴は適切な位置に設けられたガターの方に向う、
その代りに、ある一定値以上のレベルに荷電された滴が
ガターに向うようにすることも可能である。残余の滴は
記録媒体上に到達し記録の用に供せられる。

オリフィスプレート中に設けるオリフィス、又は荷電々
極板中に設ける孔は、このシステムの性質上、極めて小
さくする必要があるので、これらの孔を経済的に形成す
ることはむつかしい。例えば、典型的なオリフィスプレ
ート中のオリフィスは一般的に直径がｏ、ｏｏｏｓイン
チ乃至ｏ、ｏｏｔｓインチの範囲であり、典型的な荷電
々極板の孔の直径は一般的に０．００５インチ乃至０．
０１０インチの範囲である。

インクジェット記録装置のオリフィスプレートをオリフ
ィスノズルの均一なアレイを形成するように整列された
ガラスチューブを組立て５作ることができることは例え
ば、Ｃｏｎｅによる米国特許第４．１１２，４３６号又
はｌｌｕｍａｎｉｋによる米国特許第４，１２２，４６
０号により認められている。しかしながら、この組立て
方法の実施に際しての大きな間麗点はガラスチューブを
所定の位置に整列させ、支持し、接着することにある１
例えば。

Ｃｏｎｅには、シリコンウェファに平行なＶ溝をエツチ
ングし１次いでこれを１対の支持ウェファを形成するよ
うに切断することが開示されている。これらのウェファ
はガラス板基礎を有するフレームに一定の位置関係で水
平面内に固定され、ガラス繊維が上記の溝中に配設され
る０次いでガラス繊維上に樹脂が注がれ、繊維と基礎ガ
ラス板の間の空間に充填される。第２のガラス板がエポ
キシ樹脂上に置かれ、そしてこの組立て体はサンドイッ
チを形成する如くガラス板とともに締め付けられる。エ
ポキシ樹脂は凝固され１組立体は薄いノズルアレイの切
片を形成するように重ね合せ面に直角に薄切りにされる
。しかしながら、この方法の場合、ガラス繊維を支持す
るのに■溝が使用されているので、ガラス繊維は基板と
限られた数点でしか接触しないと云う難点がある。さら
に、繊維の表面にエポキシ樹脂が不均一に付着し、その
結果組立体が弱くなる欠点を有する。

Ｄｒｅｓｓｌｅｒの米国特許第４，４２９，３２２号に
よる異る提案では、ガラス繊維はモールド中に整列され
、モールＦ剤は繊維の上から繊維の回りに注がれ凝固さ
れる。この特許中に開示された他の方法では、ガラス繊
維はガラス又はセラミックの基板上に平行に間隔を保っ
て整列され両面粘着テープで所定の位置に保持された状
態でセラミックペーストが塗布される。加熱によりセラ
ミックペーストを凝固させた後ハンダガラスうわぐすり
が繊維上に撒布され超音波振動で固められる。ガラス又
はセラミックのカバープレートが被せられ、組立体は繊
維を密封するために加熱される。この場合も、基板と繊
維との間の接触支持の不充分さ及びガラスノズルとして
非常に小径の繊維が使用されるためテープエポキシ又は
うねぐすりが流れない部分に隙間や気泡ができる可能性
があり、そのことから１組立体が弱くなる。

他の試みがＨｏｆｆｍａｎの米国特許第４，０１９，８
８６号に開示されている。この方法では、複数のガラス
ノズルは、直径にはゾ等しい間隔で固定された溝内に整
列される。この場合も、繊維間の整列の欠如と繊維上へ
のエポキシ又は他の密封材料の均一な流れが得にくいこ
とから、難しい問題が発生する。

１−蝮 したがって、インクジェット記録装置に使用されるガラ
スオリフィスノズルアレイの組立には、ノズルの整列と
支持に関して上記の問題点を解決する技術が必要とされ
る。さらに詳しく云えば。

本発明は１組立てに当ってガラス繊維の補助的支持を備
えたインクジェットプリンタ用のガラスノズルアレイの
製造方法を提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、寿命が長く、ノズルの長さとノズ
ルの直径との比が最小のガラスノズルアレイを提供する
ことにある。このような最小比率は精度の高い滴の形成
と分離にとって強く要望されるものである。

盪−處 本発明のこれら及び他の目的は、２組の平行なｔ円形溝
を適切な基板材料のブロックに切る工程を有するノズル
アレイ製造方法によって達成される。ブロックは互いに
接合する面を有する対応する一対のウェファ−ハーフを
形成するように裁断される。＃Ｘ！１合面の半円形溝は
等しい深さと間隔にされている１円形断面のガラス繊維
はこれらの平行な溝内に配設される。溝は対応する１対
のウェファハーフどうしを互いに重ね合せたとき円形の
孔になるようにされている６一対のウェアハーフは互い
に接着されブロックにされる０次いでブロックはガラス
繊維の長手方向の軸に対して直角方向に切断されてノズ
ルアレイに形成され、ラップ仕上げをされ、みがかれる
。この方法の採用により、かつ半円溝の半径を溝内に装
着するガラス繊維の直径と同じ直径にすることにより、
溝とガラス繊維との間に非常に緊密な適合が得られ、支
持ブロックはノズルの直径に対する長さの比率が最小に
なるように形成され、ノズルの周りからの洩れ及び高い
ノズルの寿命の間のメンテナンスの必要がなくなる。

ブロック中の溝の接合方法は、まずガラス繊維を溝中に
配置し、１対のウェファ−ハーフの溝ヲ形成した面どう
しを合せ、しかる後に繊維が延びて出る面の一方にエポ
キシ樹脂をコーティングする工程を含むことが望ましい
、ブロックを真空中に置くことにより、ブロックのウェ
ファ−ハーフの間及び繊維の周囲から空気が引かれ、毛
管現象及び真空により発生する負圧によりエポキシはブ
ロックの間及び繊維の周囲に行きわたり、繊維は所定の
位置に確実に不変に密封される。加熱してエポキシを固
化した後、ブロックは繊維に直角方向にスライスされる
。エポキシが研摩により落された後、得られた薄いノズ
ルアレイは記録装置に取付けられ１次いでガラスの孔に
エツチング剤が充填され、ガラス繊維の芯材を除去し、
インクの流れに必要な開口が作られる。

叉蒼應立晟匪 本発明の方法では、ガラスノズルアレイの形成のために
中実有芯ガラス繊維が使用される０本発明により形成さ
れた最終的ガラスノズルアレイを第１図に示す、ガラス
ノズルアレイ８は本質的には一対の平行に配置されたガ
ラス板１０．１２及びそれらにより所定の位置に保持さ
れた複数のガラス管状ノズル１４より成る。ガラス板１
０゜１２及びノズルＬ４は、ノズル１４を囲繞し、ノズ
ルｔ４とガラス板ｔｏ、１２とを堅固に接着するエポキ
シ１６により一体的に結合される。

この組立体はノズルの開口の直径及びノズルアレイの厚
さに応じてインクジェットプリンタの荷電々極板又はオ
リフィスプレートのノズルアレイとして使用することが
できる。

第１図に示すアレイの製造方法を第２図及び第３図に示
す、又、そのフローチャートを第４図に示す。

まず、第１工程として、単一のガラス支持材料。

例えばシリコーンが図示しないジグに２組の半円形溝２
２Ａ、２２Ｂをブロックの同じ面に切削することが出来
るように搭載される１回転軸２４に取付けられた鋸刃２
０の縁２５は溝を角形ではなく半円形に切削できるよう
な形状に整えられている。これにより、ブロック１０の
面に５ミルの半円形溝２２Ａの一群が切削される。ブロ
ックを後で半分に切断してウェファ−ハーフ１ｏとなる
部分の幅だけ前進させた後、第２の溝２２Ｂの一群が切
削される。その後、ブロックは溝２２Ａ。

２２Ｂの各セットが夫々ウェファ−ハーフ１０゜１２上
で中心が合うように、直線２７で半分に截断される。こ
のことは２つの部分１０．１２を面を合せて接着するの
を容易にする。繊維１４が一方のウェファ−ハーフ１０
又は１２上の溝中に載置され、そして２つの部分は再び
重ね合せて強く押圧される。溝は非常に細い直径を有す
るにもかへねらず、繊維がウェファ−ハーフ１０に装着
さνたとき、各繊維１４の半分が露出することにより整
列プロセスは著しく容易かつ確実になる。

第２図を参照して説明した切削工程の代替案として、能
率は若干劣るが、ブロックを２つの部分に截断すること
なく、ブロックの一端をマスクし、公知のエツチング材
料でシリコンをエツチングすることも可能である。こ−
に述べた方法により形成された溝は、外径、００５″の
繊維を用いる場合縁から縁・までの間隔で、０１６’と
比較的近接させて配置することが可能となる。

ブロックが第３図に示す如く組立てられると。

次に取組むべき問題は、２つの部分を一体に接着し、繊
維をブロック内の所定の位置に強固に接着することであ
る０強固な接着は本発明の成功に非常に重要である０円
形断面の光学繊維を使用して支持ブロックの円形溝に固
着するのに本発明の方法による強固な接着によって、ア
レイ８の仕」−り厚さ１、（第１図）を極めて薄くする
ことができた。

アレイ８の厚さ■４を繊維１４の直径り迄短かくするこ
とは精度の高いノズルアレイの形成に対して最も重要な
パラメータの１つである。

本発明の方法の工程を使用することにより、ガラス繊維
の全外周面と溝の内周面との間の強固な接着が達成され
る。これら各要素間の接着にはエポキシの適用が信頼性
が大きい（第４図の工程４０）。次いでブロックサンド
ウィッチを真空中に置く（工程４２）、その結果、２つ
のブロックの接着面の間から空気が抽き出される。真空
引きと毛管現象によりブロックの接合面間及び繊維の金
縁の回りからエポキシが引き込まれる。その結果、繊維
の全周面とそれを支持する溝の面の間及びブロックの接
合面の間の間隙はエポキシで充満される。そこでサンド
ウィッチ全体を炉に入れて加熱する（工程４４）、上記
の工Ｐ１１４０，４２゜４４に続いて、サンドウィッチ
の端面に効果的なエポキシを塗布し、それに対する真空
引き及び加熱を行なって、エポキシ中に気泡が発生する
のを防止し、ガラス繊維と円形溝との間の強固な接着を
達成する。

エポキシは−たん加熱され凝固すると、ブロックサンド
ウィッチは永久的に形成され、出来上つたブロックは第
３図に示すようなものとなる。ブロックは炉から取出さ
れて冷却される。ブロックは切断ジグに取付けられ、ワ
イヤ鋸又は同様なもので公知の方法で切断される。組立
体は、第３図に示すように線５０に沿って切断される（
工程４８）、切断することにより得られる固々のアレイ
は所望の厚さより僅かに厚く切断し、みがいたり、ラッ
ピングして均一な厚さを確保し、使用のため装置に取付
けられる（工程５２）、最後に。

各ノズル１４の芯はエツチング又はリーチングによって
除去され、ノズルを穿孔し使用可能とする（工程５４）
。

羞−禾。

以上の如く１本発明によりアレイは、所望のとおり、ガ
ラス繊維の直径に殆ど等しい、００５’の厚さに仕上げ
られる０本発明による手順により繊維は第３図に示すよ
うなサンドウィッチ構造のアレイ８に堅固に保持される
ので、アレイは極めて薄い厚さにも拘わらず、ガラスノ
ズルは確実に所望の位置に保持される。

なお、以上説明した方法は本発明の望ましい実施例を示
すものであるから、本発明はこの通りの方法に限定され
るものではなく、特許請求の範囲から逸脱しない範囲に
おいて変更は可能である。

なお、上記の説明中にも記載したが本発明の実施態様と
して下記のことが挙げられる。

Ｆ記の半円形溝の直径が上記のガラス繊維の直径に概ね
等しいことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法により形成されたノズルアレイの
ガラス繊維支持部材を示す斜視図、第２図は第１図に示
すウェファブロックハーフの溝を切削する工程を示す説
明図、第３図はガラス繊維と支持ブロックの組立体のノ
ズルウェファアレイの切断前の状態を示す斜視図、第４
図は本発明によるノズルアレイの製造方法の工程を示す
フローチャートである。 ８・・・ノズルアレイ １０．１２・・ブロック（ガラス板） １４・・・ガラス繊維（ノズル） 】６・・・エポキシ樹脂 ２０・・・鋸刃 ２２Ａ、２２Ｂ・・・半円溝

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）インクジェット記録装置用ガラスノズルアレイの
   製造方法において、 互いに適合する１対のウエファーハーフに 等しい直径を有し該１対のウエファーハーフを重ね合せ
   た時円形溝を形成する如く横方向に等しい間隔で半円形
   断面の平行な溝群を形成する工程、 上記の一方のウエファーハーフの各溝にガ ラス繊維を載置する工程、 上記のウエファーハーフに他方のウエファ ーハーフを重ね合せ一対のウエファーハーフを一体に接
   着してブロックとする工程、 上記のブロックをガラス繊維の長手方向の 軸に対して直角に所定の厚さで切断し、少なくとも１個
   のノズルアレイを形成する工程、上記のノズルアレイを
   インクジェット記録 装置のハウジングに装着する工程、及び 上記のガラス繊維の中実芯部をエッチング により除去し上記ノズルアレイにオリフィスを穿設する
   工程 を有することを特徴とする方法。
2. （２）上記の１対のウエファーハーフを一体に接着する
   工程は、上記ブロックの上記ウエファーハーフの端面が
   延びる面にエポキシを塗り拡げ、上記ブロックを真空中
   に置き、それによって毛管現象と上記真空により生ずる
   負圧により上記ブロック内の隙間より空気を抽き出し、
   上記隙間にエポキシを引き入れる工程を含むことを特徴
   とする請求項１に記載の方法。
3. （３）上記の互いに適合する１対のウエファーハーフに
   夫々形成される１対の平行な溝群は１つのブロックの１
   つの面の隣接した部分に夫々切削され、該溝群の切削後
   上記ブロックを両溝群が夫々の中心が合うように上記の
   溝を設けた面に直角に切断して互いに適合する１対のウ
   エファーハーフとすることを特徴とする請求項１に記載
   の方法。