JP2940121B2 - インクジェット記録ヘッド用基板の製造方法 - Google Patents

インクジェット記録ヘッド用基板の製造方法

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JP2940121B2 JP25477390A JP25477390A JP2940121B2 JP 2940121 B2 JP2940121 B2 JP 2940121B2 JP 25477390 A JP25477390 A JP 25477390A JP 25477390 A JP25477390 A JP 25477390A JP 2940121 B2 JP2940121 B2 JP 2940121B2
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はインクジェット記録装置に用いられるヘッド
基板の製造方法に関する。
(従来技術) オンデマンド型インクジェット記憶装置に要求されて
いる高印字品質化に応えるためにはノズル密度をより高
めることが必要で、このために、例えば特開昭56−172
号公報に見られるように、共通の基板上に形成したノズ
ル列に対して複数のインク室をその両側に交互に配置さ
せて高密度化したインクジェット記録ヘッドが提案され
ており、さらにこの種の記録ヘッドを低コストで形成す
るために、基板を高分子樹脂材により形成する手段が採
られるようになってきた。
ところで、高密度化したインクジェット記録ヘッドに
より高印字品質を得るためには、インク室から供給路を
経て圧力室に入り、圧力室内で加圧され、圧力室の一端
に連通したノズルより噴射される、一連のインク挙動、
即ちインク飛行速度や飛行方向そして1ドット当りのイ
ンク量等が、個別にばらつきがないことが求められる。
インク挙動のばらつきに大きな影響を与える要因は、圧
力室の入口に相当する供給路の断面積と、出口に相当す
るノズルの断面積のばらつきである。実験的に、供給路
とノズルの断面積のばらつきがそれぞれ±15%以下であ
れば、例え他の部分がばらついても印字品質は確保され
る。
これを各部の寸法精度に置き換えると、短形断面の供
給路で幅、深さ各々約40μmに対し±2.5μm、円形断
面の供給路及びノズルで直径約40μmに対し±2.5μm
になる。しかし現実的には、高分子樹脂材の射出成形法
で、このような微細寸法を高精度に成形することは困難
である。
また、微細寸法を高精度に成形するために、特開平1
−294047号に見られるように、インク室、圧力室、供給
路、ノズル全てをレーザービームで加工する方法がある
が、これは工数がかかり、非現実的である。
ノズルについては、電鋳やエッチング等により加工し
たばらつきのないノズルを形成したノズル板を、ヘッド
基板とは別部品として用意し、ヘッド基板に添着する方
法で対応がとられている。
しかしながら、供給路については、従来は形状的な及
びコスト的な制約からインク室と圧力室を成形するとき
に同時に射出成形法で成形する以外に適当な方法がな
く、ノズルの断面積のばらつきは±50%以上にもなり、
結果的に高印字品質を得ることができないという問題が
派生している。
(発明が解決しようとする課題) 本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、高印字品質が得られるインクジ
ェット記録ヘッド基板を製造することができる、新たな
製造方法を提案することにある。
(課題を解決するための手段) すなわち、本発明はかかる課題を解決するためのイン
クジェット記録ヘッド用基板の製造方法として、高分子
樹脂材の射出成形法によりインク室と圧力室を成形し、
ついで、該インク室と該圧力室の連結部にレーザービー
ムを照射して、供給路を形成するようにしたものであ
る。
(実施例1) 第1図は、本発明の一実施例をなす、矩形断面の供給
路をもったヘッド基板の製造方法を示したものである。
第1図(a)は、ヘッド基板の射出成形工程を示した
もので、ヘッド基板1は固定側型板10と可動側型板20と
の間に射出注入されたポリサルフォン、ポリエーテルサ
ルフォンあるいはポリカーボネート等の高分子樹脂素材
により一体的に成形される。
この成形に使用される固定側型板10には、そのキャビ
ティ部に、成形すべきヘッド基板1上のインク室2、圧
力室4に対応した各部の成形用凸部12、14が形成され、
また、圧力室成形用凸部14の一端部には、ノズル6と連
通するための通孔5を形成するためのピン15が設けら
れ、他方、これに対する可動側型板20には、上記の通孔
5を形成するためのピン15に対向する部分に、ピン15の
先端部の支持穴21が形成されている。なお、図中の符号
22はランナー部、23はゲート部を示しており、また24は
イジェクタピンを示している。
このように構成された両型板10、12間にランナー部22
及びゲート部23を介して上述した高分子樹脂素材が射出
注入されると、一面にインク室2、圧力室4を有し、圧
力室の一端に第2図に示すノズル板7に設けたノズル6
と連通するための、通孔を有するヘッド基板1が成形さ
れる。
第1図(b)は、このようにして成形されたヘッド基
板1への供給路3の形成工程を示したもので、上述した
工程により成形されたヘッド基板1は、インク室2及び
圧力室4形成面を表にして固定され、インク室2及び圧
力室4の連結部にレーザービームを照射することによ
り、所要の供給路3が形成される。第1図(c)は、形
成された供給路3の断面図である。第1図(d)は、形
成された供給路3の斜視図である。
これに用いるレーザービーム発生装置40は、レーザー
触媒として、ArF、KrF、XeCl、XeF等を用いた発振波長
が193乃至351nmの、化学結合を直接開裂させるに必要な
紫外光領域の高エネルギーのフォトンを高強度で発振で
きるエキシマレーザー装置が好ましい。装置40から出力
したレーザービームをイメージマスク41と集光レンズ42
を用いて、ヘッド基板1上のインク室2と圧力室4の連
結部に収束させて、所要の供給路3を形成する。
実際にポリカーボネートを素材として、ヘッド基板1
を射出成形法により形成し、インク室2及び圧力室4の
連結部に縮小率が8の集光レンズ42を用いてエネルギー
密度6.0J/cm2のレーザービームを照射したところ、繰り
返し周波数200Hzで約200回のショット数により幅40μ
m、深さ40μmでテーパー角度θが約2度の供給路3を
1供給路当り1秒で形成することができた。
必要に応じて、ヘッド基板1とレーザービーム装置40
のいずれか一方を供給路3の配置に合わせて順次相対的
に移動させながら、ヘッド基板1上に所要数の供給路3
を形成する。
このようにしてヘッド基板1の射出成形工程と供給路
3のレーザービーム照射工程を終えたヘッド基板1に
は、第2図に示すように通孔5に対応させてノズル板7
が添着され、さらにインク室2と圧力室4を覆うように
壁部材8が添設され、ついでその上に、ピエゾ振動子8a
を添着し、その上にインクタンクと連通するインク供給
部材9を添着して、インクジェット記録ヘッドとして構
成させる。
この方法により、供給路数48のヘッド基板を100個加
工したときに、矩型断面供給路の全寸法は幅、深さ共に
平均値で40.0μm、標準偏差値0.6μmに分布し、テー
パー角度θは均一性を保っていた。これは、断面積ばら
つきで±9%であり、実印字においても高印字品質を確
保することができた。
(実施例2) 第3図は、本発明の他の実施例をなす、円形断面の供
給路をもったヘッド基板の製造方法を示したものであ
る。
第3図(a)は、ヘッド基板の射出成形工程を示した
もので、ヘッド基板1は固定側型板10と可動側型板20と
の間に射出注入された高分子樹脂素材により一体的に成
形される。
この成形に使用される固定側型板10には、そのキャビ
ティ部に、ヘッド基板1の圧力室4に対応した成形用凸
部14が形成され、また、圧力室成形用凸部14の一端部に
は、ノズル6と連通するための通孔5を形成するための
ピン15が設けられ、他方、これに対する可動側型板20に
は、そのキャビィティ部に、ヘッド基板1のインク室2
に対応した成形用凸部12が形成され、また上記の通孔5
を形成するためのピン15に対向する部分に、ピン15の先
端部の支持穴21が形成されている。なお、図中の符号22
はランナー部、23はゲート部、24はイジェクタピンを示
している。
このように構成された両型板10、12間にランナー部22
及びゲート部23を介して上述した高分子樹脂素材が射出
注入されると、一面にインク室2を有し、他面に圧力室
4を有し、圧力室の一端にノズル板7に設けたノズル6
と連通するための、通孔5を有するヘッド基板1が成形
される。
第3図(b)は、このようにして成形されたヘッド基
板1への供給路の形成工程を示したもので、上述した工
程により成形されたヘッド基板1は、インク室2形成面
を表にして固定され、インク室2の一端から圧力室4に
向かってレーザービームを照射することにより、所要の
供給路3が形成される。第3図(c)は、形成された供
給路3の断面図である。第3図(d)は、形成された供
給路3の斜視図である。
これに用いるレーザービーム発生装置40は、第1図
(b)の場合と同一である。装置40から出力したレーザ
ービームをイメージマスク41と集光レンズ42を用いて、
ヘッド基板1上のインク室2の一端に収束させて、所要
の供給路3を形成する。
実際にポリカーボネートを素材として、ヘッド基板1
を射出成形法により形成し、インク室2及び圧力室4の
連結部に縮小率が8の集光レンズ42を用いてエネルギー
密度が6.0J/cm2のレーザービームを照射したところ、繰
り返し周波数200Hzで約600回のショット数により穴径40
μm、深さ120μmでテーパー角度θが約2度の供給路
3を1供給路当り3秒で形成することができた。
必要に応じて、ヘッド基板1とレーザービーム装置40
のいずれか一方を供給路3の配置に合わせて順次相対的
に移動させながら、ヘッド基板1上に所要数の供給路3
を形成する。
このようにしてヘッド基板1の射出成形工程と供給路
3のレーザービーム照射工程を終えたヘッド基板1に
は、第4図に示すように通孔5に対応させてノズル板7
が添着される。ノズル板7は同時にインク室2を覆う役
目を果たす。さらに圧力室3を覆うよう壁部材8が添設
され、ついでその上に、ピエゾ振動子8aを添着し、イン
クタンクと連通するインク供給部材9を添着し、インク
ジェット記録ヘッドとして構成させる。
この方法により、供給路数48のヘッド基板を100個加
工したときに、円形断面供給路の全寸法は直径の平均値
で40μm、標準偏差値0.5μmに分布し、テーパー角度
θは均一性を保っていた。これは、断面積ばらつきで±
7.5%であり、実印字においても高印字品質を確保する
ことができた。
上記実施例以外にも、ヘッド基板1とインク室2及び
圧力室3の形状や位置を工夫することにより、同様の効
果が得られるヘッド基板を形成することが可能である。
(発明の効果) 以上述べたように本発明によれば、インク室及び圧力
室など成形精度が印字品質に直接影響しない部分は、射
出成形法により能率良く加工し、成形精度が印字品質に
大きく影響する供給路は、加工寸法ばらつきを極く少な
くすることのできるレーザービーム照射により形成する
ことにより、高印字品質が得られるインクジェット記録
ヘッド基板を効率的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)(b)は本発明の一実施例をなすヘッド基
板の各工程を示した図、第1図(c)は形成された供給
路3の断面図、第1図(d)は形成された供給路3の斜
視図、第2図はそのヘッド基板をもとに組み付けたイン
クジェット記録ヘッドの一例を示す側面図である。 第3図(a)(b)は本発明の他の実施例をなすヘッド
基板の各工程を示した図、第3図(c)は形成された供
給路3の断面図、第3図(d)は形成された供給路3の
斜視図、第4図はそのヘッド基板をもとに組み付けたイ
ンクジェット記録ヘッドの一例を示す側面図である。 1……ヘッド基板、2……インク室 3……供給路、4……圧力室 5……通孔、6……ノズル 7……ノズル板 10……固定側型板、20……可動側型板 40……レーザービーム発生装置 41……マスク、42……集光レンズ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高分子樹脂材の射出成形法により、インク
    室と圧力室を成形する第1の工程と、レーザービームを
    照射して、該インク室と該圧力室を連結する供給路を形
    成する第2の工程と、よりなることを特徴とするインク
    ジェット記録ヘッド用基板の製造方法。
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US6183064B1 (en) 1995-08-28 2001-02-06 Lexmark International, Inc. Method for singulating and attaching nozzle plates to printheads
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US6158843A (en) * 1997-03-28 2000-12-12 Lexmark International, Inc. Ink jet printer nozzle plates with ink filtering projections
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