WO2003053699A1 - Diaphragme pour tete de pulverisation de gouttelettes liquides, procede de fabrication correspondant et perforateur - Google Patents

Description

明 液滴噴射ヘッド用ノズルプレート、 その製造方法、 及びポンチ 技術分野

この発明は、例えば圧力発生室で加圧されたィンクを印刷に適したィン ク滴等の液滴としてターゲットである記録媒体に飛翔させるインクジェ 糸

ット記録ヘッド等の液滴噴射へッドに田用いるノズルプレート、 より詳細に はノズル開口の構造、 このノズル開口を形成するのに適した製造方法、 及 ぴポンチに関する。

背景技術 '

液滴噴射装置に用いる液滴噴射へッド、例えば印刷の分野に例を採ると、 インクジエツト式記録へッドは、圧電振動子や発熱素子のエネルギを受け て記録液を加圧する圧力発生室にノズル開口を連通させて、記録液を液滴 として吐出させるもので、 ノズル開口は圧力発生室で加圧されたインクを 効果的に液の流れに変換するテーパ部と、ィンク滴を所定の方向に吐出さ せるストレート部とにより構成され、特に液滴の吐出性能に影響を与える ノズル開口は、 その開口径が数十 β mと極めて微小であるばかりでなく、 その上、 液滴の液量や、 飛行速度を確保する上から同一のノズルプレート 内では均一であることが求められる。

このようなノズルプレートのノズル開口は、 プレス加工可能な金属、 例 えば不鲭鋼の薄板の一方の面からポンチによりテーパ部を備えた貫通孔 を形成し、他方の面のバリをラッビングして除去する方法で形成されてい る。 また、特公平 1-26837号公報に見られるようにポンチにより一方の面に 凹部を、 また他方の面に凸部を形成し、 研磨により凸部を除去する方法が 採用されている。

このようなポンチは、加工の容易性を考慮してノズル開口の細孔部とな る領域を、先端側が若干先細りとなる順テーパ部として構成されているた め、第 4図に示したようにノズル開口 Aの細孔部 Bも角度 0 1をもつ順テ ーパ状に形成されている。

つまり、 順テーパ、 すなわち先端側が先細りのポンチにより一方の面に 凹部を、 また他方の面に凸部を形成するか、 または貫通孔を穿設し、 凸部 を研磨により除去するか、貫通孔のバリを除去するためにラッビング工程 に付されるが、 凹部、 または貫通孔のテーパ角が 2度程度あるため、 研磨 量が 1 0 μ m程度変化すると、 ノズル先端の孔径 φ 1 (通常、 3 0 μ ιη)が 0 . 7 μ πιも変化し、 これによりインク滴の吐出特性、 特に飛行速度に大 きな影響を及ぼすという問題がある。

なお、 実開平 6- 29724号公報には、 先端側に逆テーパ部を形成したボン チにより貫通孔を形成することが開示されているが、 この公報に記載され た発明はポンチの打ち抜き過程における被加工物との接触圧を低減を目 的とするもので、貫通孔の形状をストレートにすることを目的としたもの ではない。 すなわち、 打ち抜き中、 及び打ち抜き後の被加工材の貫通孔の 弾性変形によってもポンチに触れないように極めて大きな逆テーパ角が 設定されている。

したがつてこの発明は、ポンチ加工後の研磨量の如何に関わりなく規定 の大きさの径を有する細孔部を持つノズル開口を備えた液滴噴射装置用 の液滴噴射へッドに最適になノズルプレートを提供することを目的とす る。

また、 この発明の他の目的は、 上記ノズルプレートの製造方法を提案す ることである。

さらに、 この発明の他の目的は、 上記ノ トを製造するのに適 したポンチを提供することである。 発明の開示

この発明は、 圧力発生室の液体を誘導するテーパ部と、 該テーパ部に連 続して形成された細孔部とからなるノズル開口を備えた液滴噴射へッド 用ノズルプレートにおいて、前記細孔部がストレート状に形成されている。 細孔部がストレート形状となっているから、ポンチ加工後の研磨工程に おける研磨量に関わり無くノズル開口の細孔部先端の径を一定にするこ とができる。 図面の簡単な説明

第 1図は、 この発明の液滴噴射装置のノズルプレートの一実施例を、 ノ ズル開口の近傍を拡大して示す図である。 第 2図 （I) 乃至 （IV) は、 そ れぞれ同上ノズルプレートの製造方法を示す図である。

第 3図（a )、 （b )は、 それぞれノズルプレートの加工に使用するポンチ の一実施例を示す断面図と、ポンチ先端の逆テーパ部を示す模式図である 第 4図は、従来の液滴噴射装置であるインクジエツト記録装置用ノズル プレートの一例を、 ノズル開口の近傍を拡大して示す図である。 発明を実施するための最良の形態

第 1図は、 この発明のノズルプレートの一実施例を示すものであって、 ノズルプレート 1のノズル開口は、圧力発生室で加圧された液を誘導する テ パ部 2と、 液滴の吐出量や、 飛行方向を支配する細孔部 3とを備えて いる。 この細孔部 3は、 ノズルプレートの表面に垂直な壁 3 aを備えた貫 通孔として形成されているため、最大で細孔部 3の深さ D程度の厚みに関 わりなく、 ノズル開口の吐出口の径 Φが一定となる。

第 2図は、上述のノズルプレートの製造方法の一実施例を示すものであ つて、 ノズルプレート形成材 4となる弾性板材、 例えばステンレス鋼の板 材をポンチ 5によりパンチングすると、 進入方向が大径の順テーパ部 6、 これに連続する小径の逆テーパ部 7からなる貫通孔が形成される。

このポンチ 5は、第 3図（a )に示したように本体側にノズル開口のテー パ部 2を形成する順テーパ部 5 aと、 これに連続するように進入方向じの 先端側 （図中、 下方側） は、 順テーパ部 5 aから逆方向に拡開する逆テー パ部 5 bが形成されている。 この逆テーパ部 5 bのテーパ角 0は、 第 3図 ( b )に示したようにノズルプレート形成材の弹性により若干異なるもの の、 ポンチ 5の進入方向 Cに対して

0 < Θ≤ 1 . 0

の範囲が好適である。 すなち、 逆テーパ角 0が 0度より小さいと細孔部 3が先細りとなり、 また逆テーパ角 0が 1 . 0度よりも大きくなると、 ポ ンチ 5の引き抜きが困難となる。 なお、 図中符号 5 cは、 ポンチ 5の表面 に形成して窒化チタン層を示す。

貫通孔形成後にポンチ 5を引く抜くと、ポンチ 5に対応した小径の逆テ ーパ部 7は、 ノズルプレート形成材 4の弾性によりス トレート形状、 つま りノズルプレート形成材 4に対して垂直な壁面 7 a， を備えた貫通部 7， となる （11)。 ついで、 貫通部 7 ' の先端のバリ 8をラッピングにより除 去すると、 細孔部 3となる （111、 IV)

もとより、 垂直な壁面 7 aを備えた貫通孔 7 ' は、 その径^が深さ方向 に同一であるから、研磨量の若干の変動による細孔部 3の深さ Dの変動に 対しても可及的に同一の径 ψを維持するから、ノズル開口の先端の径が同 一となる。 表 1は、 細孔部 3のテーパ角に対する研磨量、 ノズル開口の細孔部 3の 直径、 及び液滴の飛翔速度との関係を示すもので、 これからも明らかなよ うに、本発明では研磨量が 1 0 μ m程度変動しても液滴の飛翔速度の変化 は、 高々 0 . 2 m/ sであるのに対して、 従来の 2度程度の順テーパとし て形成した場合には液滴の飛翔速度が 1 . O m / s と 5倍程度きくなる。 表 1

産業上の利用可能性

以上のようにこの発明のノズルプレートは、 ノズルプレートの研磨量に 関わりなく、 ノズル開口先端の径が一定となり、 したがって液滴の飛翔速 度を可及的に一定にすることができ、液滴をターゲットの所定の位置に高 い精度で付着させることができる。

これにより、 捺染の分野では染料をターゲットである布に、 またプリン ト基板の製造分野では、 液状の導電材料、 接着剤、 皮膜形成剤を回路パタ ーンに対応して基板に塗布することができる。

そのほか、 液晶ディスプレイ等のカラーフィルタの色剤、 有機エレク ト 口ルミネッセンスディスプレイ、面発光デイスプレイの電極形成剤である 導電性ペース トを塗布、 散布する液滴噴射ヘッドや、 またバイオチップ、 化学や生化学の分野におけるサンプルや試薬を正確に所定量供給、滴下す る精密ピぺットの液滴噴射へッドの分野に応用することができる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 圧力発生室の液体を誘導するテーパ部と、 該テーパ部に連続して形成 された細孔部とからなるノズル開口を備えた液滴噴射へッド用ノズルプ レートにおいて、

前記細孔部がス トレート状に形成されている液滴噴射へッド用ノズル プレート。

2 . 前記細孔部が、 逆テーパ状のポンチにより形成され、 前記貫通孔の表 面側が研磨処理されている請求の範囲 1に記載の液滴噴射へッド用ノズ ルプレート。

3 . 前記逆テーパ状の領域のテーパ角度 0が

0 < Θ≤ 1 . 0

である請求の範囲 1に記載の液滴噴射へッド用ノズルプレート。

4 . ノズルプレート形成材に大径の順テーパ部と、 該テーパ部に連続する 小径の逆テーパ部からなるポンチによりパンチングする工程と、前記ボン チを引く抜いて形成された貫通孔のノズル開口先端となる領域を研磨す る工程と、

からなる液滴噴射へッド用ノズルプレートの製造方法。

5 . 前記逆テーパ状の領域のテーパ角度 0が

0 < Θ≤ 1 . 0

である請求の範囲 4に記載の液滴噴射へッド用ノズルプレートの製造 方法。

6 . ノズル開口の液体誘導部に対応する大径のテーパ部と、 前記テーパ部 と逆テーパ状の小径のテーパ部とからなる液滴噴射へッド用ノズルプレ ート製造用のボンチ。

7 .少なくとも前記大径のテーパ部と小径のテーパ部の表面に窒化チタン 層が形成されている請求の範囲 6に記載の液滴噴射へッ ド用ノズルプレ 一ト製造用のボンチ。

8 . 前記逆テーパ状の領域のテーパ角度 0が

0 < Θ≤ 1 . 0

である請求の範囲 6に記載の液滴噴射へッ ド用ノズルプレート製造用 のポンチ。