JPS6358095B2 - - Google Patents

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JPS6358095B2
JPS6358095B2 JP55026460A JP2646080A JPS6358095B2 JP S6358095 B2 JPS6358095 B2 JP S6358095B2 JP 55026460 A JP55026460 A JP 55026460A JP 2646080 A JP2646080 A JP 2646080A JP S6358095 B2 JPS6358095 B2 JP S6358095B2
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JP
Japan
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ink
printing
print head
sides
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JP55026460A
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Haruhiko Koto
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1621Manufacturing processes
    • B41J2/1631Manufacturing processes photolithography
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1607Production of print heads with piezoelectric elements
    • B41J2/1617Production of print heads with piezoelectric elements of disc type
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1621Manufacturing processes
    • B41J2/1626Manufacturing processes etching
    • B41J2/1629Manufacturing processes etching wet etching

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はインクオンデマンド型インクジエツト
プリンタの印字ヘツドの製造方法に関し、特に高
集積マルチノズルの印字ヘツドの製造方法に関す
る。
従来平面基板にインク供給路、加圧室、インク
射出路をエツチング等で形成し、振動板を接着
し、加圧室に相当する部分に圧電素子を接着した
マルチノズルヘツドは公知である。そして、従
来、印字ヘツドを小型化するとともに射出路、加
圧室等の高集積化を図るため中間基板の両側に射
出路等を形成した両面型マルチノズルヘツドを製
造する提案がなされている。
しかしながら、従来の方法は、基本的には基板
両面にそれぞれ流路を形成するものであるため、
従来の方法であると、両面の射出路等の相対的な
位置が多少なりともずれてしまい、射出路を高密
度に形成しようとするとこのずれが無視できなく
なり、印字ヘツドずれのない高精度の印字は非常
に困難であつた。また、位置ずれを解消しようと
すると、両面の射出路等を高精度に位置合わせし
なければならないが、射出路等を高密度化しよう
とすると非常に製造が困難であり、また、このよ
うにしても多少なりとも位置ずれが生じてしまつ
た。
本願発明はかかる欠点を除去し、基板両面の射
出路等の位置ずれがなく、かつ製造がきわめて容
易な印字ヘツドの製造方法を提供することを目的
とする。
以下第1図〜第10図により説明する。
第1図は本発明による中間基板の製造工程を説
明する図である。1は所定のパターンが作られた
マスク、2は中間基板となる感光性ガラスで
ClO2,Ag2Oを含むSiO2―Al2O3―Li2O系ガラス
である。3は波長280〜350mmの紫外光である。a
図のように配置して露光を行なうと、よく知られ
ているように熱処理前の感光性ガラスは透明なた
め、中間基板2の両面にわたつて紫外光3のあた
つた部分4に Ce3++Ag++hv→Ce4++Ag0 なる反応がおこる。これに第1次熱処理を施し、
Agの金属コロイドを発生させ、さらに第2次熱
処理により、この金属コロイドが核になつて
Li2O―SiO2結晶が発生する。このLi2O―SiO2
晶はきわめて酸に溶解しやすい。したがつて沸酸
水溶液によつて容易に第1図bに示すように中間
基板2の露光部分4は両面からエツチングされ
る。エツチング部5が所定の深さになつた時エツ
チングを止め、次に全体を再び紫外線照射する。
一方中間基板2と同材質の振動板6を紫外線照
射し、第1図cのように重ねて密着し、第3次熱
処理を施せば、Li2O―2SiO2結晶が発生する。こ
の結果感光しない、酸、熱に強い結晶化ガラスと
なると同時に、中間基板2と振動板6は固着一体
化する。
さらに振動板6上に電極7をCr,Au蒸着ある
いはネサ膜吹付等で作製する。その後振動板上
の、加圧室に相当する部分に表面に電極8の形成
された圧電素子9を接着する。
以上述べたように、1枚のマスクを使い、1回
露光することで、中間基板の両面に同一形状のイ
ンク供給路、加圧室(インク射出圧力を形成する
加圧部)、射出路が容易に形成される。
第2図に第1図の実施例で述べたように製作し
た高密度ヘツドを使つた印字について説明する。
ヘツド11を図のように tanθ=P/2C ……式1 たゞしC:ノズル91の列J,Kの距離、P:各
ノズル列のノズルピツチとなる角度θだけ傾けて
印字を行なえば、上下方向に H=C sinθ ……式2 離れたドツトが印字できる。
式1、式2から P=2H/Cosθ>2H ……式3 となり片面に必要ノズルを作る場合にくらべ、両
面にノズルを作り、傾けて印字することで半分以
下の集積度で同等の高密度印字が得られる。
なお距離Cは余り長いと制御回路上の問題が大
きくなり、小さいと両面の相対する加圧室が影響
を及ぼしあうため0.5〜2.5mm程度が望ましい。
第3図に第2図のヘツド11で印字する場合の
印字パターンを示す。縦方向のノズルは各々同時
にインク射出するようにすれば、図のようにイタ
リツク体の印字が行なわれる。先行のノズル列K
は、矢印Kの列を印字し、後のノズル列Jは矢印
Jの列を印字し、次の印字タイミングで各々黒丸
で示す印字を行なう。このようにしてヘツドの移
動につれX印の印字を行なつて“E”を完成す
る。
次に第4図に第2図のヘツド11で印字する別
の印字パターンを説明する。
この例では縦方向のノズルを同時に射出せず、
記録紙上の同一垂直位置に来たノズルだけインク
射出を行なう。これは電気的に各ノズルの射出タ
イミングを遅延させるなどで容易に可能である。
このようにすれば、ヘツド11を傾けてもイタリ
ツク体でない普通の印字が得られる。また印字時
期が重ならないため、ピーク電流が押えられた
り、マルチプレクス駆動が可能となり、配線数、
ドライバ数等を減らすこともできる。
第5図に第1図マスク1のパターン図の例を示
す。21はインク供給路、22はインク溜、23
は個別供給路、24,25は島、26は加圧室、
27はインク路、28は射出路である。
島24によりインク流が加圧室26内を平均し
て流れ、気泡を除去する場合、気泡がインク流と
ともに容易に排出される効果がある。島25は加
圧室26に加わる圧力が逃げないように、また不
規則な高周波振動が発生することを防ぐ。加圧室
26は図のように射出路28から不等間隔に配置
され、ヘツド小型化に役立つている。一方このよ
うな配置は各ノズルからの射出インク滴を不ぞろ
いにするため、個別供給路23、インク路27は
各々長さ、巾等を変えてインク滴の不ぞろいを補
正してある。
以上述べた本発明の実施例でわかるように、射
出路、加圧室等を中間基板の両面に容易に製作で
き、小型ヘツドにもかかわらず高密度の印字が可
能となる。
第6図に本発明の他の実施例を示す。第1図の
例と異り、紫外光3をマスク1に対して斜めに照
射することで中間基板2の両面にずらした配置に
射出路が形成できる。このようにすれば、第3図
の印字例とは傾きの異る、あるいは第4図の例と
は印字タイミングの異る印字ができる。
第7図に本発明の他の実施例を示す。説明の都
合上、マスク1は中間基板2と同じ大きさで厚さ
は無視して図示してある。本実施例の特徴は、中
間基板2が頂角αのクサビ形である点で、ヘツド
前面61に平行で、ヘツド上面62とは第6図の
ような傾きを持つ平行光3で露光する。このよう
にして第8図に示すようなノズル配置のクサビ形
ヘツドをつくる。中間基板2の両面に振動板6、
圧電素子9を配置し、第9図のように印字すれ
ば、記録紙71とノズル面61の距離yを適当に
選べば、各ノズル列から射出されたインク滴72
は記録紙71上に同時に到達し、印字制御の点で
容易さが増す。
第10図に、上述した第1図〜第9図の実施例
におけるノズルの望ましい断面形状の一列を示
す。ここでノズル91の深さDは100μm、巾W
は30μmである。
第5図にマスクパターン図として示したインク
供給路21、インク溜22、加圧室26、インク
路27に相当する部分は、射出速度、印字応答性
向上などの点でなるべく深くエツチングされるこ
とが望ましい。我々の実験によれば60μmないし
150μm以上であると流路部分の抵抗が低くなり
性能が向上する。しかしながらノズル91の大き
さはインク滴の大きさ、インク射出速度の確保の
点で制限され、大きくできない。上述の条件を満
足するには第10図に示すようにエツチング巾W
にくらべエツチング深さDを長くとれば印字応答
性、インク射出速度向上などがはかれる。ノズル
91の巾は30μmないし50μm程度が適当であり、
D/Wの値は1.2以上であれば良い。このように
深さ方向へ深くエツチングできるのは感光性ガラ
スの特徴のひとつであり、この特性を有効に利用
してヘツド性能向上をはかるものである。
なお第10図と同様の性能向上をはかるため、
露光およびエツチングを2度にわけて行なうなど
の方法でノズル91の深さDを、他の加圧室等の
深さよりも浅くすることも考えられる。このよう
にすれば、製造工程は増加するが、ノズル91が
正方形に近くなりインク滴の射出安定性は増す。
以上の各実施例の説明で判るように、本発明に
よれば、感光性ガラスの特性を有効に活用して、
中間基板の両面に流路を形成し、ヘツドを小型に
するとともにノズルの高集積化をはかり印字品質
を向上することができる。
またノズルなど流路の形状を最適化することで
印字応答性、インク滴射出速度の向上がはかれ
る。
なお本発明の別の応用として両面のインクの色
をかえ、たとえば赤黒2色印字用のヘツドとして
使うことも可能である。また実施例で述べた両面
ヘツドを複数枚並べ、さらに高密度化、あるいは
高速化、あるいは多色化することも可能である。
本発明はシリマルプリンタだけでなくラインプ
リンタ、コピア、フアクスなど各種インクジエツ
ト印刷装置に広く応用できるものである。以上述
べたように、本発明の印字ヘツドの製造方法によ
れば、紫外光による露光で物性が変化し更に熱処
理を受けることによりエツチングを可能にする感
光性ガラスを基材とし、その片面に、インク射出
路等に対応した透光パターンを有するマスクを備
え、マスクを介して第1の基板を紫外光にて露光
し、熱処理を施した後、露光部分を基板の両面側
からエツチングすることにより、基板の片面側か
らの露光で基板の両面に同時にインク射出路等を
形成することが可能となるため、本質的に両面の
インクの射出路等の相対的位置の位置ずれが生ぜ
ず、射出路等の形成密度を非常に高くしても印字
ドツトずれ等が生じない。また、それぞれの面に
別個に流路等を形成する場合に比べて位置精度が
高精度である印字ヘツドをきわめて容易に製造で
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による印字ヘツドの製造工程の
実施例を説明する前面図、第2図は第1図の実施
例による印字ヘツドの印字を説明する前面図、第
3図は第2図のようにして印字した場合の印字パ
ターンを示す図、第4図は第3図と異なる印字パ
ターン図、第5図は第1図の実施例における流路
パターンを示す平面図、第6図は本発明の他の実
施例を示す図、第7図は本発明のさらに他の実施
例を示す図、第8図は第7図の実施例で製作した
印字ヘツドの前面図、第9図は第8図の印字ヘツ
ドによる印字を説明する上面図、第10図は本発
明の実施例における射出路の形状の一例を示す前
面図である。 1……マスク、2……中間基板、3……紫外
光、5……エツチング部、6……振動板、9……
圧電素子、91……ノズル。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 第1の基板の両面にそれぞれ第2及び第3の
    基板を接合し、前記第1の基板と前記第2の基
    板、及び前記第1の基板と前記第3の基板の間に
    それぞれ複数のインク射出路、該射出路に連通し
    た加圧部、該加圧部に連通したインク供給路を形
    成する印字ヘツドの製造方法において、 該印字ヘツドが少なくとも、 紫外光による露光で物性が変化し、更に熱処理
    を受けることによりエツチングを可能にする感光
    性ガラスを基材とする前記第1の基板の一方の基
    板面側に、前記インク射出路、前記加圧部及び前
    記インク供給路に対応した透光パターンを有する
    マスクを備え、該マスクを介して前記第1の基板
    を前記紫外光にて露光する工程、 前記第1の基板に熱処理を施す工程、 前記熱処理を施された前記第1の基板の前記露
    光部分を基板の両面側からエツチングし、前記第
    1の基板の両面に前記透光パターンに対応した凹
    凸部を形成する工程、 前記第1の基板の両面に前記第2の基板及び前
    記第3の基板を接合し、その間隙にそれぞれ前記
    インク噴射路、加圧部、及びインク噴射路を形成
    する工程 により製造されることを特徴とする印字ヘツドの
    製造方法。
JP2646080A 1980-03-03 1980-03-03 Printing head Granted JPS56121775A (en)

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