JPH03277554A - インクジェット記録ヘッド用基板の製造方法 - 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】 （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録装置に要請されてい
る高印字品質化に応える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１ま特開昭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Ｍｌ数のインク室をその両側に交互に位Ｉ
ｔさせて高密度化したインクジェット記録ヘッドが提案
されてあり、ざらにこの種の記録ヘッドを低コストで成
形するために、基板を高分子樹脂材により成形する手法
か採られるようになってきた。

ところが、集積化されたノズル密度に適したようなノズ
ル孔を形成するには、その内径をきわめて小さなものに
しなければならず、現在の射出成形技術をもっでしては
成形がきわめて困難となるため、現状では同公報に見ら
れるように、ノズル孔を設けた別のノズルプレートを用
意して、これをヘツｌ’基板の土に重ね合わせるような
手法が採られている。

しかしながら、このように二体構造となした場合には、
成形及び組付けの工数が増えるばかりでなく、接着剤に
よるノズル孔の目詰まりや、位置ズレによるインクの飛
行曲がり等が生して、製造コストの面あるいは装置の信
頼性の面において多くの問題が派生する。

（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、単一の素材をもって信頼性の高い
インクジェット記録ヘッド用の基板を成形することので
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達成するためのインク
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、一面に、インク室とこれに連
通する圧力室及び、該圧力室の一端部に位置しかつ面と
直交する向きのめくら穴を備えたヘッド基板を形成し、
ついで、このようにして形成した基板のめくら穴側から
その内奥面に、レーザービームを照射して、内奥面から
他面に達するノズル孔を形成するようにしたものである
。

（実施例） そこで以下に図示した実施例について説明する。

第１図は本発明の一実施例をなすヘッド基板の製造工程
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２ｏと
の闇に注入されたポリサルフォン、ポリエーテルサルフ
ィン 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］０には、そのキャビ
ティ部に、成形すべきヘッド基板］上のインク室２、供
給口３、圧力室４に対応した各部の成形用凸部１２、１
３、１４が形成され、また、圧力室成形用凸部１４の一
端部には、ヘッド基板１の厚みより若干短い高さを有す
るめくら孔形成用のビン１５か一体的（こ設けられてい
る．そして、これに対する可動側型板２ｏには、上記し
た通孔形成用のビン１５に対向する部分に、Ｏ．Ｉｍｍ
乃至０．５画程度の深さをなす同心円状の凸部成形用の
凹部２］が設けられるが、第５図に示したようにヘッド
基板１の他面７にめくら孔５と同心円状の凹部１１を形
成する場合（こは、可動側型板２０のキャビティ部に凹
部形成用の凸部が設けられる．なお、図中符号２２はラ
ンナ一部、２３はゲート部を示しており、また２４はエ
ジェクトどンを示している。

このよう（こ構成された両型板１０、２０ｒｍｔこラン
ナ一部２２及びゲートｇＥ２３を介して上述した高分子
樹脂素材が注入されると、一面にインク室２、供給口３
、圧力室４を有し、かつ圧力室４の一端には、第２図に
示したように、他面７との間に５０乃至５００ｕｍ程度
の残存肉厚部ａを設ゆた内径ｄが１００乃至３００ｕｍ
程度のめくら穴５を有するヘッド基板１が形成される。

第１図（ｂ）はこのようにして形成されたヘッド基板１
へのノズル孔形成工程を示したもので、上述した工程に
より形成されたヘッド基板］は、めくら穴形成面を表に
して治具３０に固定された上、めくら穴５の内端面５ａ
に照射したレーザービームにより所要径のノズル孔６が
形成される。

これに用いるレーザービーム発生装Ｍ４０としては、レ
ーザー媒質としてＡｒＦ、ＫｒＦ、ＸｅＣβ、Ｘｅ　Ｆ
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（こ必要な紫外光領域の高エネルギ
ーのフォントを高強度で発振できるエキシマ−レーザー
装置が好ましく、この装置４０から出力したノズル孔６
の３倍乃至８倍程度の径を有するレーザーど〜ム、もし
くはイメージマスク４１（第２図）を通してノズル孔６
の３倍乃至８倍程度の径を有するレーザービームを、集
光レンズ４２を用いてノズル孔径に相当する例えば径が
３０乃至３００ｕｍのレーザービームとして収束させ、
これをめくら穴５の内奥面５ａに繰返し照射して、その
部分の樹＃Ｉを分解して所要のノズル孔６を穿つ、この
際、ヘッド基板１を治具３ｏにより支持し、この治具３
０もしくはレーザービーム発生装＠４０のいずれか一方
をノズル孔６のピッチに相当する距離だけ順次相対的に
移動させなから、ヘッド基板１上の各めくら穴５の内奥
面５ａに所要のノズル孔６を形成するようにする。

ノズル孔６の形成には、レーザービームの繰返しシヨ・
ントの過程でビーム径を徐々に縮小し、第３図に示した
ように、めくら穴５の内奥面５ａから他面７に向けて段
階的に径が小さくなるような同心円状の数段の孔６ａ−
ｃを順次形成し、インク滴の吐出効率及び液滴の均一化
を得る上で理想的な軸線との間の角度θが２°乃至１０
°のテーパー状ノズル孔６を形成する。

レーザービームの段階的縮小手段としては、可変の絞り
機構を備えたマスク４１を使用するか、光軸上にビーム
透過率の異なるレンズを組込んでレーザーエネルギー密
度を変えるようにするか、集光レンズ４２の位雪を軸線
方向に段階的にズラせてデフォーカスするか、あるいは
ヘッド基板１を集光レンズ４２側に段階的に近づけでゆ
くような手段が選ばれる。

またレーザービームの縮小は必ずしも段階的に行う必要
はなく、孔の穿設過程で連続的に縮小させるようにして
もよい。

このようにしてへ・ンド基板］の形成工程及びノズル孔
６の形成工程を終えたヘッド基板１には、第４図（ｂ）
に示したようにインク室２と圧力室４を覆うように！部
材８が添設され、ついでその上に、どニジ振動子８ａを
添着しざらにその上にインクタンクと連通するインク供
給用の部材９を添設してインクジェット記録ヘッドとし
て構成される。

［実験例１］ ポリカーボネートを素材として、記録面との間の残存肉
厚が＋５０ｇｍで、内径ｄが２００ｕｍのめくら穴を有
するヘッド基板を射出成形法により形成し、このめくら
穴の内奥面に、縮小率が３の集光レンズを用いてエネル
ギー記度か約１．ＯＪ／ｃｍ２のレーザービームを照射
したところ、繰返し周波数１５０Ｈｚで約３００回のシ
ョツト数により孔径が４０ｕｍでテーパー角度θが約４
°のノズル孔を１孔当り２秒で穿設することができた。

一般に、レーザービームの外来部はある角度をもって絞
られており、このためビームの中央部で直射される面と
、ビームの外来部で斜射される面では単位面積当のレー
ザーエネルギー密度が異なって高分子の開裂比率の差に
相当する分先細り状のテーパー面が生じる。この現象を
利用したのがこの寅験であり、エネルギー密度を高分子
が開裂されるに必要な最小限に抑えるとともに、レザー
ショツト数をも穴貫通に必要な最小限に抑えることによ
り、開裂比率を大きくして上記したようなテーパー角の
大きなノズル孔を形成することができた。

［実験例２］ 実験例］で形成したノズル基板のめくら穴内奥面に、縮
小率か８の集光レンズを用いてエネルギーと度が約６．
５Ｊ／ｃｍ２のレーザービームを照射したところ、繰返
し周波数１５０Ｈｚで約６００回のショツト数により孔
径が４０μｍ、テーパー角度ｅが約２°のノズル孔を１
孔当り４秒で穿設することができた。

このことから、レーザーエネルギー密度とショツト数を
高分子開裂に必要な最小値より大きくすればするほどテ
ーパー角が小さくなることかわかった。

［実験例３］ 実験例１による孔明けの工程を５段階に分け、最初の２
工程では、テーパー角度θが１０°になるように孔径と
深さを調整し、つぎの３工程では、テーパー角度θが５
°になるように孔径と深さを調整したところ、１つのノ
ズル孔に２つのテーパー角度を有する孔を穿設すること
ができた。

［実験例４］ 実験例１における孔明は工程の際に、自動絞り機構を用
いてど−ム径を約２秒の間に２４０ｕｍ力ら９０ｕｍま
で連続的に減少させつつ、ノズル孔々穿設したところ、
めくら穴の通孔内奏面から２１面にかけで、孔径か８０
日ｍから３０ｕｍに連射的に変化するテーパー状のノズ
ル孔を形成することができた。

（効果） 以上述べたように本発明によれば、射出成形性によって
、インク室及び圧力室の形成面に、面と直交する向きの
めくら穴を有するヘッド基板を元成し、その内端面にレ
ーザービームを照射してノズル孔を形成するようにした
ので、インク室、圧力室からノズル孔までの全てを単一
のヘッド基板上に形成することができで、ノズルプレー
トを必要としないインクジェット記録用ヘッドを構成可
能にするとともに、インク滴吐出上有利な断面形状を有
するノズル孔を、他面にパリ等を作ることなく正確に形
成して、印字品質のより向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａＸｂ）は本発明の一実施例をなすヘッド基板
の各成形工程を示した図、第２図はノズル孔成形工程を
示した模式図、第３図（ａ）乃至（ＣＩ）はノズル孔の
各成形段階ヲ示した図、第４図（ａＸｂ）は本発明方法
により形成したヘッド基板をもとに組付けたインクジェ
ット記録ヘッドの一例を示す正面図と側面図、第５図は
ヘッド基板についての他の例を示した断面図である。 １・・・ヘッド基板　　　　　　２・・・インク室４・
・・圧力室　　　　　　　　５・・・めくら穴６・・・
ノズル孔　　　　　　　１０・・・固定側型板２０−・
・可動側型板　　　　　３０・・・治具４０−・・レー
ザーヒーム発生装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高分子樹脂材の射出成形法により、一面に、インク
   室とこれに連通する圧力室及び、該圧力室の一端部に位
   置しかつ面と直交する向きのめくら穴を備えたヘッド基
   板を形成する第１の工程と、 上記めくら穴側から該穴の内奥面に、レーザービームを
   照射して該内奥面から他面に達するノズル孔を形成する
   第２の工程と、 よりなるインクジェット記録ヘッド用基板の製造方法。 ２、上記第２の工程として、レーザー加工の過程でビー
   ム径を徐々に縮小させつつ、上記内奥面から他面にかけ
   てテーパー状のノズル孔を形成するようにしたことを特
   徴とする請求項１記載のインクジェット記録ヘッド用基
   板の製造方法。