JPH08192517A - Nozzle plate manufacturing method - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 インクジェットヘッドに用いられ、印字品質
に優れ、且つ大量生産性に優れたノズルプレートの製造
方法を提示すること。
【構成】 ノズルが形成される部分が凸形状となったノ
ズルプレート本体10をポリサルホンで射出成形する。
次に、ノズルプレート本体10の凸形状部5の少なくと
もバリ200が形成された領域をエッチング液210に
浸漬する。すると、エッチング液210に浸漬された領
域のみが選択的に除去される。これにより、ノズルの内
面及び開口部にバリ200のないノズルプレートが得ら
れる。
(57) [Abstract] [Purpose] To provide a method for manufacturing a nozzle plate used for an inkjet head, which has excellent printing quality and mass productivity. [Structure] A nozzle plate body 10 in which a portion where a nozzle is formed has a convex shape is injection-molded with polysulfone.
Next, at least the region of the convex portion 5 of the nozzle plate body 10 where the burr 200 is formed is immersed in the etching liquid 210. Then, only the region immersed in the etching solution 210 is selectively removed. As a result, a nozzle plate having no burr 200 on the inner surface and the opening of the nozzle can be obtained.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットヘッド
に用いられ、インクが噴射される複数のノズルが形成さ
れたノズルプレートの製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a nozzle plate used in an ink jet head and having a plurality of nozzles for ejecting ink.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、ドロップオンデマンド方式のイン
クジェットヘッドとして、例えば、圧電セラミックスの
変形によってインク流路の容積を変化させ、その容積減
少時にインク流路内のインクをノズルから液滴として噴
射し、容積増大時にインク導入口からインク流路内にイ
ンクを導入するようにしたものがある。そして、所要の
印字データに従って所要の位置のノズルからインク滴を
噴射させることにより、インクジェットヘッドと対向す
る紙面上等に所望する文字や画像を形成するものであ
る。2. Description of the Related Art Conventionally, as a drop-on-demand type ink jet head, for example, the volume of an ink flow path is changed by deformation of piezoelectric ceramics, and when the volume is reduced, the ink in the ink flow path is ejected as a droplet from a nozzle. In some cases, ink is introduced into the ink flow path from the ink introduction port when the volume is increased. Then, ink droplets are ejected from a nozzle at a required position in accordance with required print data to form a desired character or image on a paper surface facing the inkjet head.
【0003】この種のインクジェットヘッドとしては、
例えば特開昭63−247051号公報に記載されてい
るものがある。このインクジェットヘッドは、圧電セラ
ミックスの隔壁によって隔てられた複数の平行なインク
流路を形成し、前記インク流路の一端をノズルプレート
の前記ノズルに連通し、他の一端にインクを供給するイ
ンク供給手段を接続し、前記隔壁の変形によってインク
流路の容積を変化させて前記ノズルからインクを噴射す
る。As an ink jet head of this type,
For example, there is one described in JP-A-63-247051. This ink jet head forms a plurality of parallel ink flow paths separated by piezoelectric ceramic partitions, one end of the ink flow path communicates with the nozzle of the nozzle plate, and ink is supplied to the other end. By connecting the means, the volume of the ink flow path is changed by the deformation of the partition wall, and the ink is ejected from the nozzle.
【0004】上記のようなインクジェットヘッドのノズ
ルプレートの製造方法としては、例えば、特開昭61−
32761号公報に開示されているように、フィルム状
のノズルプレートにエキシマレーザビームによりノズル
を形成する方法が知られている。また、特開平3−29
7651号公報に開示されているように、高分子樹脂材
料の射出成形法によりノズルが形成されたノズルプレー
トを成形する方法が知られている。As a method for manufacturing the nozzle plate of the ink jet head as described above, for example, JP-A-61-161
As disclosed in Japanese Patent No. 32761, there is known a method of forming nozzles on a film-shaped nozzle plate by an excimer laser beam. In addition, JP-A-3-29
As disclosed in Japanese Patent No. 7651, there is known a method of molding a nozzle plate having nozzles formed by an injection molding method of a polymer resin material.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】元来、インクジェット
ヘッドのノズルは、ノズル内の容積が小さいと、インク
流路内にエアーを巻き込み、良好なインク噴射が行え
ず、印字品質が低下するという問題があった。Originally, in the case of a nozzle of an ink jet head, if the volume in the nozzle is small, air is entrained in the ink flow path, good ink ejection cannot be performed, and the printing quality deteriorates. was there.
【0006】上述した特開昭61−32761号公報に
開示されたエキシマレーザビームによりノズルを形成す
る方法では、直線的な孔加工しかできず、ノズル内面の
テーパ角を大きくとれない。よって、形成するノズルの
オリフィス径が決まれば、その径を有する直線的な孔が
形成されるのみであり、ノズル容積を大きくすることが
できない。In the method of forming a nozzle by an excimer laser beam disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 61-32761, only linear holes can be processed, and the taper angle of the inner surface of the nozzle cannot be made large. Therefore, once the orifice diameter of the nozzle to be formed is determined, only a linear hole having that diameter is formed, and the nozzle volume cannot be increased.
【0007】そこで、特開平3−297651号公報に
開示されたノズルプレートを射出成形で製造する方法に
よれば、ノズル内の容積を大きくし、エアーの巻き込み
を防止するなど、インク噴射に対して良好なノズル形状
にすることが容易に可能となる。しかしながら、射出成
形では金型の組合せ部分にバリが生じ易く、特に、ノズ
ルプレートの射出成形時にノズル孔が貫通したものを製
造すると、ノズル孔近傍やノズル孔内にバリが生じ、イ
ンクの吐出方向が曲げられ、印字品質が悪くなるという
問題があった。Therefore, according to the method of manufacturing a nozzle plate by injection molding disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-297651, the volume inside the nozzle is increased and the entrainment of air is prevented. A good nozzle shape can be easily obtained. However, in injection molding, burrs are apt to be generated in the combined portion of the molds. Especially, when a nozzle plate having a nozzle hole penetrating at the time of injection molding is manufactured, burrs are generated in the vicinity of the nozzle hole and in the nozzle hole, and the ink ejection direction However, there was a problem that the print quality was deteriorated.
【0008】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、大量生産性に優れ、且つ印字品
質に優れたノズルプレートを製造するノズルプレートの
製造方法を提示することを目的とするものである。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a nozzle plate that is excellent in mass productivity and that is excellent in printing quality. It is what
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のノズルプレートの製造方法は、インクが噴射
される複数のノズルが形成されたノズルプレートを製造
する方法であり、射出工程により前記ノズルを有するプ
レートを成形する工程であって、前記ノズルが形成され
る部位が、前記ノズルがインクを噴射する方向へ突出し
た凸形状となるように形成する工程と、離型後、前記プ
レートの凸形状部の少なくとも頂部を除去する工程とか
らなる。In order to achieve this object, a method of manufacturing a nozzle plate of the present invention is a method of manufacturing a nozzle plate having a plurality of nozzles for ejecting ink. A step of molding a plate having the nozzles, wherein the portion where the nozzles are formed is formed into a convex shape protruding in the direction in which the nozzles eject ink; The step of removing at least the top of the convex-shaped portion.
【0010】尚、前記プレートの凸形状部の少なくとも
頂部を除去する工程は、エッチング法によるものでもよ
い。更に、前記エッチング法は、前記プレートの凸形状
の頂部をエッチング液に浸漬させ、化学的に腐食させて
除去するものであってもよい。The step of removing at least the top of the convex portion of the plate may be performed by an etching method. Further, in the etching method, the convex top of the plate may be immersed in an etching solution and chemically corroded to remove it.
【0011】尚、前記プレートの凸形状部の少なくとも
頂部を除去する工程は、ダイシング法によるものであっ
てもよい。The step of removing at least the top of the convex portion of the plate may be a dicing method.
【0012】尚、前記プレートの凸形状部の少なくとも
頂部を除去する工程は、研削加工によるものであっても
よい。The step of removing at least the top of the convex portion of the plate may be performed by grinding.
【0013】また、前記プレートの材質として樹脂材料
を用いてもよい。A resin material may be used as the material of the plate.
【0014】また、前記プレートの材質として金属材料
を用いてもよい。A metal material may be used as the material of the plate.
【0015】[0015]
【作用】上記の構成を有する本発明の請求項1に係るノ
ズルプレートの製造方法においては、ノズルプレートを
射出成形する際には、ノズルが形成される部位が凸形状
となるように成形する。そして、離型後、この凸形状の
少なくとも頂部を除去することで、前記射出成形時にノ
ズル内及び近傍に生じたバリも除去される。In the nozzle plate manufacturing method according to the first aspect of the present invention having the above-described structure, when the nozzle plate is injection-molded, the nozzle is formed in a convex shape. After releasing the mold, by removing at least the top of the convex shape, burrs formed in and near the nozzle during the injection molding are also removed.
【0016】請求項2に係るノズルプレートの製造方法
においては、大量生産性が良く、且つ製造装置のコスト
がかからないエッチング法を用いて、前記プレートの凸
部形状の少なくとも頂部を腐食させて除去する。In the method of manufacturing the nozzle plate according to the second aspect, an etching method which has good mass productivity and does not require a manufacturing apparatus is used to corrode and remove at least the top of the convex shape of the plate. .
【0017】請求項3に係るノズルプレートの製造方法
においては、前記プレートの凸形状の頂部をエッチング
液に浸漬させ、化学的に腐食させて除去する。In the method for manufacturing a nozzle plate according to a third aspect, the convex top portion of the plate is immersed in an etching solution and chemically corroded to remove it.
【0018】請求項4に係るノズルプレートの製造方法
においては、ダイシング法を用いて、前記プレートの凸
部形状の少なくとも頂部を切り取って除去する。In the method of manufacturing a nozzle plate according to a fourth aspect, at least the top of the convex shape of the plate is cut off and removed by using a dicing method.
【0019】請求項5に係るノズルプレートの製造方法
においては、研削加工によって、前記プレートの凸部形
状の少なくとも頂部を摩耗させて除去する。In the method for manufacturing a nozzle plate according to the fifth aspect, at least the top of the convex shape of the plate is abraded and removed by grinding.
【0020】請求項6に係るノズルプレートの製造方法
においては、材質として加工性に富んだ樹脂材料を用い
てノズルプレートを成形する。In the method of manufacturing a nozzle plate according to the sixth aspect, the nozzle plate is molded by using a resin material having high workability as a material.
【0021】請求項7に係るノズルプレートの製造方法
においては、材質として加工性に富んだ金属材料を用い
てノズルプレートを成形する。In the method for manufacturing a nozzle plate according to the seventh aspect, the nozzle plate is formed by using a metal material having a high workability as a material.
【0022】[0022]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0023】図3、図4及び図5に示すように、インク
ジェットヘッド300は、圧電セラミックスプレート3
02とカバープレート320とノズルプレート1とマニ
ホールド部材301とから構成されている。As shown in FIGS. 3, 4 and 5, the ink jet head 300 includes a piezoelectric ceramic plate 3
02, the cover plate 320, the nozzle plate 1, and the manifold member 301.
【0024】その圧電セラミックスプレート302は、
チタン酸ジルコン酸鉛系(PZT)等のセラミックス材
料で形成され、圧電セラミックスプレート302には、
ダイヤモンドブレード等により切削加工された複数の横
溝303が形成されている。また、その横溝303の側
面となる隔壁306は矢印305の方向に分極されてい
る。それらの横溝303は同じ深さであり、かつ平行で
あり、圧電セラミックスプレート302の対向する端面
302a,302bに開口して加工されている。The piezoelectric ceramic plate 302 is
The piezoelectric ceramic plate 302 is made of a ceramic material such as lead zirconate titanate (PZT).
A plurality of lateral grooves 303 are formed by cutting with a diamond blade or the like. The partition wall 306, which is the side surface of the lateral groove 303, is polarized in the direction of arrow 305. The lateral grooves 303 have the same depth and are parallel to each other, and are machined so as to open on the end surfaces 302a and 302b of the piezoelectric ceramic plate 302 facing each other.
【0025】また、圧電セラミックスプレート302の
端面302aには、縦溝311aが横溝303に連通す
るように1つ置きに形成されている。圧電セラミックス
プレート302の端面302bには、縦溝311bが横
溝303に連通するように1つ置きに形成されている。
そして、縦溝311a,311bは交互に形成されてお
り、縦溝311aと縦溝311bとは、隣合う横溝30
3に形成されている。尚、縦溝311aは、両外側の横
溝303に設けられている。また、圧電セラミックプレ
ート302の横溝303加工側に対して反対側の面30
2cには、導電材料によるパターン324,325が形
成されている。Further, on the end surface 302a of the piezoelectric ceramic plate 302, vertical grooves 311a are formed every other one so as to communicate with the horizontal grooves 303. On the end surface 302b of the piezoelectric ceramic plate 302, vertical grooves 311b are formed every other one so as to communicate with the horizontal grooves 303.
The vertical grooves 311a and 311b are formed alternately, and the vertical groove 311a and the vertical groove 311b are adjacent to each other.
3 is formed. The vertical grooves 311a are provided in the lateral grooves 303 on both outer sides. In addition, the surface 30 of the piezoelectric ceramic plate 302 opposite to the side on which the lateral groove 303 is processed
Patterns 324 and 325 made of a conductive material are formed on 2c.
【0026】そして、圧電セラミックスプレート302
の溝加工面、且つ端面302aに対して斜め上方の位置
に配置されたスパッタリング等の蒸着源(図示せず)か
ら金属電極308,309,310が形成される(図3
における矢印330a,330bの方向から蒸着され
る)。尚、その際、圧電セラミックスプレート302の
端面302a及び隔壁306の天頂部には金属電極が形
成されないようにマスクしておく。すると、図3に示す
ように、金属電極308は、横溝303の両側面の上半
分の領域に形成され、金属電極309は、縦溝311a
が形成されていない横溝303の端面302a側の側面
の一部及び底面の一部に形成され、金属電極310は、
縦溝311aの側面のうち端面302a側に形成され
る。尚、金属電極308と金属電極309とは電気的に
接続され、金属電極308と金属電極310とは電気的
に接続されている。The piezoelectric ceramic plate 302
Metal electrodes 308, 309, and 310 are formed from a vapor deposition source (not shown) such as sputtering, which is disposed in a groove processed surface of FIG.
Is vapor-deposited from the directions of arrows 330a and 330b in FIG. At this time, the end face 302a of the piezoelectric ceramic plate 302 and the zenith of the partition wall 306 are masked so that metal electrodes are not formed. Then, as shown in FIG. 3, the metal electrode 308 is formed in the upper half regions of both side surfaces of the lateral groove 303, and the metal electrode 309 is formed in the vertical groove 311a.
The metal electrode 310 is formed on a part of the side surface and a part of the bottom surface of the lateral groove 303 on which the end surface 302a is not formed.
It is formed on the end surface 302a side of the side surfaces of the vertical groove 311a. The metal electrode 308 and the metal electrode 309 are electrically connected, and the metal electrode 308 and the metal electrode 310 are electrically connected.
【0027】次に、圧電セラミックスプレート302の
面302c、且つ端面302bに対して斜め上方の位置
に配置されたスパッタリング等の蒸着源(図示せず)か
ら金属電極316,317が形成される(図5における
矢印331a,331bの方向から蒸着される)。尚、
圧電セラミックスプレート302の端面302b及び面
302cのパターン324,325が形成された領域に
金属電極が形成されないようにマスクしておく。する
と、図5に示すように、その金属電極316は、圧電セ
ラミックスプレート302の面302cにおいて縦溝3
11aの底面より端面302a側の領域及び縦溝311
a内面の側面の一部に形成される。このとき、縦溝31
1aに形成された金属電極310上にも金属電極316
が形成されて、縦溝311aの側面に形成された金属電
極316が金属電極310を介して金属電極308と電
気的に接続される。このため、縦溝311aが形成され
た横溝303aの片側の隔壁306に形成された金属電
極308が、その隔壁306によって構成される横溝3
03bを挟む他の横溝303aにおいて、前記横溝30
3bを構成するもう一つの隔壁306に形成された金属
電極308と電気的に接続される。また、金属電極31
6はパターン324に電気的に接続される。Next, metal electrodes 316 and 317 are formed from a vapor deposition source (not shown) such as sputtering, which is arranged obliquely above the surface 302c of the piezoelectric ceramic plate 302 and the end surface 302b (see FIG. 5 is vapor-deposited from the direction of arrows 331a and 331b). still,
Masking is performed so that metal electrodes are not formed in the regions of the end faces 302b and 302c of the piezoelectric ceramic plate 302 where the patterns 324 and 325 are formed. Then, as shown in FIG. 5, the metal electrode 316 is formed on the surface 302 c of the piezoelectric ceramics plate 302 in the vertical groove 3.
A region on the end face 302a side of the bottom surface of 11a and the vertical groove 311
a is formed on a part of the side surface of the inner surface. At this time, the vertical groove 31
The metal electrode 316 is formed on the metal electrode 310 formed on the first electrode 1a.
Is formed, and the metal electrode 316 formed on the side surface of the vertical groove 311a is electrically connected to the metal electrode 308 via the metal electrode 310. Therefore, the metal electrode 308 formed on the partition 306 on one side of the lateral groove 303a in which the vertical groove 311a is formed has the lateral groove 3 formed by the partition 306.
In the other lateral groove 303a sandwiching 03b, the lateral groove 30
It is electrically connected to a metal electrode 308 formed on another partition wall 306 forming 3b. In addition, the metal electrode 31
6 is electrically connected to the pattern 324.
【0028】そして、図4及び図5に示すように、金属
電極317は、圧電セラミックスプレート302の面3
02cにおいて縦溝311bの底面より圧電セラミック
スプレート302の中央側から端面302b側の領域、
縦溝311b内面の側面の全部及び縦溝311bの端面
302b側に形成される。このとき、縦溝311bと連
通する横溝303bの金属電極308上にも金属電極3
17が形成されて、縦溝311bの側面に形成された金
属電極317と電気的に接続される。このため、縦溝3
11bが形成された横溝303bの全ての金属電極30
8が金属電極317によって電気的に接続される。ま
た、金属電極317はパターン325に電気的に接続さ
れる。Then, as shown in FIGS. 4 and 5, the metal electrode 317 is formed on the surface 3 of the piezoelectric ceramic plate 302.
02c, a region from the center side of the piezoelectric ceramic plate 302 to the end face 302b side of the bottom surface of the vertical groove 311b,
It is formed on the entire inner side surface of the vertical groove 311b and on the end surface 302b side of the vertical groove 311b. At this time, the metal electrode 3 is also formed on the metal electrode 308 of the lateral groove 303b communicating with the vertical groove 311b.
17 is formed and is electrically connected to the metal electrode 317 formed on the side surface of the vertical groove 311b. Therefore, the vertical groove 3
All metal electrodes 30 of the lateral groove 303b in which 11b is formed
8 are electrically connected by the metal electrode 317. In addition, the metal electrode 317 is electrically connected to the pattern 325.
【0029】次に、前記圧電セラミックスプレート30
2の少なくとも金属電極308、309、317をスピ
ンコート法によりエポキシ樹脂の保護膜77(図7)で
被覆する。さらに、この保護膜77は絶縁膜としての機
能も有する。Next, the piezoelectric ceramic plate 30
At least the second metal electrodes 308, 309, and 317 are covered with an epoxy resin protective film 77 (FIG. 7) by a spin coating method. Further, the protective film 77 also has a function as an insulating film.
【0030】尚、スピンコート法によるエポキシ樹脂膜
のほか、ディッピング法、CVD法、などによりアクリ
ル樹脂などの他の有機材質或はSiO2などの無機材質
の保護膜77で被覆してもよい。In addition to the epoxy resin film formed by spin coating, a protective film 77 formed of another organic material such as acrylic resin or an inorganic material such as SiO 2 may be formed by dipping, CVD, or the like.
【0031】尚、金属電極310及び後述する空気室3
27を形成する横溝303aに形成されている金属電極
308はインクに接しないので、保護膜77により必ず
しも被覆する必要はない。Incidentally, the metal electrode 310 and the air chamber 3 described later.
Since the metal electrode 308 formed in the lateral groove 303a forming 27 is not in contact with the ink, it is not always necessary to cover it with the protective film 77.
【0032】次に、カバープレート320は、セラミッ
クス材料、ガラス材料または樹脂材料等から形成されて
おり、圧電セラミックスプレート302の横溝303加
工側の面と、カバープレート320とをエポキシ系接着
剤120(図7)によって接着する。従って、インクジ
ェットヘッド300には、横溝303の上面が覆われ
て、縦溝311bと連通するインク室304(図7参
照)及び縦溝311aと連通する非噴射領域としての空
気室327(図7参照)が構成される。尚、インク室3
04は横溝303bに対応しており、空気室327は横
溝303aに対応している。インク室304及び空気室
327は長方形断面の細長い形状であり、全てのインク
室304はインクが充填され、空気室327は空気が充
填される領域である。Next, the cover plate 320 is made of a ceramic material, a glass material, a resin material, or the like, and the surface of the piezoelectric ceramic plate 302 on the side where the lateral groove 303 is processed and the cover plate 320 are bonded with the epoxy adhesive 120 ( Adhere according to FIG. 7). Therefore, in the inkjet head 300, the upper surface of the lateral groove 303 is covered and the ink chamber 304 (see FIG. 7) communicating with the vertical groove 311b and the air chamber 327 as a non-ejection region communicating with the vertical groove 311a (see FIG. 7). ) Is configured. Ink chamber 3
Reference numeral 04 corresponds to the lateral groove 303b, and air chamber 327 corresponds to the lateral groove 303a. The ink chamber 304 and the air chamber 327 have an elongated shape with a rectangular cross section, all the ink chambers 304 are filled with ink, and the air chambers 327 are regions filled with air.
【0033】そして、圧電セラミックスプレート302
の端面302a及びカバープレート320の端面に、各
インク室304の位置に対応した位置にノズル2が設け
られたノズルプレート1を接着する。このノズルプレー
ト1に形成されているノズル2は、図8に示すようにテ
ーパ部3及びオリフィス部4から成る。The piezoelectric ceramic plate 302
The nozzle plate 1 in which the nozzles 2 are provided at the positions corresponding to the positions of the ink chambers 304 is adhered to the end surface 302a and the end surface of the cover plate 320. The nozzle 2 formed on the nozzle plate 1 comprises a taper portion 3 and an orifice portion 4 as shown in FIG.
【0034】そして、図5に示すように、マニホールド
部材301が、圧電セラミックスプレート302の端面
302b及び圧電セラミックスプレート302の面30
2cにおける縦溝311b側に接着される。マニホール
ド部材301にはマニホールド322が形成されてお
り、そのマニホールド322は縦溝311bを包囲して
いる。Then, as shown in FIG. 5, the manifold member 301 has an end surface 302b of the piezoelectric ceramic plate 302 and a surface 30 of the piezoelectric ceramic plate 302.
2c is bonded to the vertical groove 311b side. A manifold 322 is formed on the manifold member 301, and the manifold 322 surrounds the vertical groove 311b.
【0035】圧電セラミックスプレート302の面30
2cに形成されたパターン324、325は、図示しな
いフレキシブルプリント基板の配線パターンと接続され
る。そのフレキシブルプリント基板の配線パターンは、
後述する制御部に接続された図示しないリジット基板に
接続されている。The surface 30 of the piezoelectric ceramic plate 302
The patterns 324 and 325 formed on 2c are connected to a wiring pattern of a flexible printed board (not shown). The wiring pattern of the flexible printed circuit board is
It is connected to a rigid board (not shown) connected to a control unit described later.
【0036】次に、ノズルプレート1の製造方法を説明
する。Next, a method of manufacturing the nozzle plate 1 will be described.
【0037】まず、図1に示すようなノズル2の形成さ
れる部分が凸形状となった凸形状部5を有するノズルプ
レート本体10を、樹脂材料であるポリサルホンで射出
成形する。このときの金型構造の概略図を図9(a),
図9(b)に示す。図9(b)は図9(a)のA−A断
面を示す。図9中、テーパ部3を形成する山部103は
ノズル2に対応する。山部103はコア110に形成さ
れている。尚、ノズル2のオリフィス部4に対応する山
部103の先端部は、後述する凸形状部5の除去処理を
見越して、その分伸長されている。そして、射出成形
時、射出成形材料はゲート100から導入され、金型の
空間に充填される。この時の金型温度は150℃であ
り、材料温度は370℃であり、樹脂材料を充填する圧
力は1200〜1500kg/cm2である。これによ
って、ノズル2の近傍に凸形状部5が形成されたノズル
プレート本体10が射出成形される。そして、材料、金
型温度、材料温度、充填圧力等にもよるが、通常、イン
クが噴射される側の面を成形する型板104と各山部1
03との空隙によりバリ200が形成される。First, as shown in FIG. 1, a nozzle plate body 10 having a convex portion 5 in which a portion where the nozzle 2 is formed is convex is injection-molded with polysulfone which is a resin material. A schematic view of the mold structure at this time is shown in FIG.
It shows in FIG.9 (b). FIG. 9B shows a cross section taken along the line AA of FIG. In FIG. 9, the mountain portion 103 forming the tapered portion 3 corresponds to the nozzle 2. The mountain portion 103 is formed on the core 110. The tip portion of the mountain portion 103 corresponding to the orifice portion 4 of the nozzle 2 is extended by that amount in anticipation of the removal processing of the convex portion 5 described later. Then, at the time of injection molding, the injection molding material is introduced from the gate 100 and filled in the space of the mold. At this time, the mold temperature is 150 ° C., the material temperature is 370 ° C., and the pressure for filling the resin material is 1200 to 1500 kg / cm 2 . As a result, the nozzle plate body 10 having the convex portion 5 formed near the nozzle 2 is injection-molded. Then, depending on the material, the mold temperature, the material temperature, the filling pressure, etc., normally, the mold plate 104 and each mountain portion 1 for molding the surface on the side where the ink is ejected.
The burr 200 is formed by the gap with 03.
【0038】次に、凸形状部5の少なくともバリ200
が形成された部分を除去する。図2にエッチング液によ
り除去する方法を示す。ポリサルホンをエッチングする
エッチング液210に、凸形状部5のバリ200が形成
された部分を浸漬する。すると、エッチング液210に
浸漬された凸形状部5のバリ200が形成された部分が
化学的に腐食することで除去されて、ノズルプレート1
が製造される。このとき、凸形状部5のみが選択的に除
去されるので、信頼性が高い。尚、バリ200の大部分
はノズル内面のオリフィズ部4先端部に生ずるので、凸
形状部5の頂部のみエッチング液に浸漬し、除去しても
よい。Next, at least the burr 200 of the convex portion 5 is formed.
The portion where the is formed is removed. FIG. 2 shows a method of removing with an etching solution. The portion of the convex portion 5 on which the burr 200 is formed is immersed in an etching solution 210 for etching polysulfone. Then, the portion of the convex portion 5 in which the burr 200 is formed, which is dipped in the etching liquid 210, is chemically corroded and removed, so that the nozzle plate 1 is removed.
Is manufactured. At this time, since only the convex portion 5 is selectively removed, the reliability is high. Since most of the burr 200 occurs on the tip of the orifice portion 4 on the inner surface of the nozzle, only the top of the convex portion 5 may be removed by immersing it in an etching solution.
【0039】ノズルプレート1の材質としては、ポリサ
ルホンのほか、液晶ポリマー、ポリアセタール、ポリフ
ェニルサルホン、ポリフタルアミド、ポリフェニレンオ
キサイド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルホ
ン、ポリカーボネートなどの樹脂材料を用いることがで
きる。As the material of the nozzle plate 1, in addition to polysulfone, a resin material such as liquid crystal polymer, polyacetal, polyphenylsulfone, polyphthalamide, polyphenylene oxide, polyetherimide, polyethersulfone or polycarbonate can be used. it can.
【0040】また、セラミックス粉末、或いは金属粉末
の射出成形技術を用いてノズルプレート1を作製するこ
ともできる。すなわち、セラミックス粉末、或いは金属
粉末を樹脂材料などのバインダーと混合混練し、金型に
射出成形し、射出成形体を得た後、脱脂処理し樹脂材料
を射出成形体より除去し、脱脂体を得る。そして、さら
に脱脂体を焼結炉に挿入して焼結処理を行うことで作成
される。この焼結処理により脱脂体は収縮し、金型寸法
よりも約10〜30%程度小さくなる。このため、金型
側のノズル寸法及びピッチは製品よりも収縮分を見込ん
で大きくしておく必要がある。The nozzle plate 1 can also be manufactured by using an injection molding technique of ceramic powder or metal powder. That is, ceramic powder or metal powder is mixed and kneaded with a binder such as a resin material, injection-molded in a mold to obtain an injection-molded body, and then degreasing treatment is performed to remove the resin material from the injection-molded body and remove the degreased body. obtain. Then, the degreased body is further inserted into a sintering furnace and is subjected to a sintering process. By this sintering treatment, the degreased body shrinks and becomes smaller than the mold size by about 10 to 30%. For this reason, it is necessary to make the nozzle size and pitch on the die side larger in consideration of shrinkage than the product.
【0041】尚、使用するセラミックス粉末及び金属粉
末としては、例えば、アルミナ、ジルコニア、窒化珪
素、炭化珪素、ステンレスなどを用いることができる。As the ceramic powder and the metal powder to be used, for example, alumina, zirconia, silicon nitride, silicon carbide, stainless steel, etc. can be used.
【0042】なお、凸形状部5のバリ200が形成され
た部分のみを選択的に除去する方法としては、上記した
エッチング法のほか、切断加工(例えば、ダイシング
法)、研削加工などの機械的な加工法を用いることがで
きるが、製造装置のコスト、大量生産性の観点からエッ
チング法がより好ましい。Incidentally, as a method of selectively removing only the portion of the convex portion 5 where the burr 200 is formed, in addition to the etching method described above, mechanical processing such as cutting processing (for example, dicing method) and grinding processing is performed. Although various processing methods can be used, the etching method is more preferable from the viewpoint of the cost of the manufacturing apparatus and mass productivity.
【0043】また、エッチング法に関しては、樹脂材
料、セラミックス材料、金属材料の各材料に適したエッ
チング液210を選定することが肝要であるが、通常、
セラミックス材料のエッチングは所定の量だけ除去する
のに時間がかかり、大量生産性に劣るので、樹脂材料、
金属材料がより好ましい。尚、各々の材料に適切なエッ
チング液210を例示すると、樹脂材料にはメチルエチ
ルケトン(MEK)が、セラミック材料にはフッ酸,硝
酸及び水酸化ナトリウムの混合溶液が、金属材料には塩
酸、硝酸または塩化第二鉄の溶液がよく用いられる。ま
た、金属材料としては、加工性において有利なニッケル
が好ましく、その際に用いられるエッチング液210と
しては塩化第二鉄の溶液が好ましい。Regarding the etching method, it is important to select an etching solution 210 suitable for each material such as resin material, ceramics material, and metal material.
It takes a long time to remove a predetermined amount of ceramic material from etching, which is inferior in mass productivity.
A metal material is more preferable. As an example of an etching solution 210 suitable for each material, a resin material is methyl ethyl ketone (MEK), a ceramic material is a mixed solution of hydrofluoric acid, nitric acid and sodium hydroxide, and a metal material is hydrochloric acid, nitric acid or A solution of ferric chloride is often used. Further, as the metal material, nickel, which is advantageous in workability, is preferable, and as the etching solution 210 used at that time, a solution of ferric chloride is preferable.
【0044】同様に、機械的な除去加工の場合にも、ノ
ズルプレート1の材料としては、セラミック材料より加
工性の良好な樹脂材料、金属材料を用いるのがより好ま
しい。Similarly, also in the case of mechanical removal processing, it is more preferable to use a resin material or a metal material having better workability than a ceramic material as the material of the nozzle plate 1.
【0045】次に、制御部のブロック図を示す図6によ
って、制御部の構成を説明する。圧電セラミックスプレ
ート302の面302cに形成されたパターン324,
325は、前記フレキシブルプリント基板、前記リジッ
ト基板を介して各々個々にLSIチップ151に接続さ
れ、クロックライン152、データライン153、電圧
ライン154及びアースライン155もLSIチップ1
51に接続されている。LSIチップ151は、クロッ
クライン152から供給された連続するクロックパルス
に基づいて、データライン153上に現れるデータか
ら、どのノズル2からインク滴の噴射を行うべきかを判
断し、噴射するインク室304の両側の空気室327の
金属電極308に導通するパターン324に、電圧ライ
ン154の電圧Vを印加する。また、他のパターン32
4及びインク室304の金属電極308に導通するパタ
ーン325をアースライン155に接続する。Next, the configuration of the control unit will be described with reference to FIG. 6 showing a block diagram of the control unit. The pattern 324 formed on the surface 302c of the piezoelectric ceramic plate 302
325 is individually connected to the LSI chip 151 via the flexible printed board and the rigid board, and the clock line 152, the data line 153, the voltage line 154, and the ground line 155 are also connected to the LSI chip 1.
It is connected to 51. The LSI chip 151 determines which nozzle 2 should eject an ink drop from the data appearing on the data line 153 based on the continuous clock pulse supplied from the clock line 152, and ejects the ink chamber 304. The voltage V of the voltage line 154 is applied to the patterns 324 that are electrically connected to the metal electrodes 308 of the air chambers 327 on both sides of. In addition, another pattern 32
4 and the pattern 325 electrically connected to the metal electrode 308 of the ink chamber 304 is connected to the earth line 155.
【0046】次に、本実施例のインクジェットヘッド3
00の動作を説明する。図7(b)のインク室304b
からインク滴を噴射するために、当該インク室304b
の両側の空気室327b、327cのインク室304b
側の金属電極308c、308fに対し電圧パルスをパ
ターン324を介して与え、他の金属電極308には、
他のパターン324、パターン325を介して接地す
る。すると、隔壁306bには矢印113b方向の電界
が発生し、隔壁306cには矢印113c方向の電界が
発生して、隔壁306bと306cとが互いに離れるよ
うに動く。インク室304bの容積が増えて、ノズル2
付近を含むインク室304b内の圧力が減少する。この
状態をL/aで示される時間だけ維持する。すると、そ
の間縦溝311bを介してマニホールド322からイン
クがインク室304bに供給される。なお、上記L/a
は、インク室304内の圧力波が、インク室304の長
手方向(縦溝311bからノズルプレート14まで、ま
たはその逆)に対して、片道伝播するに必要な時間であ
り、インク室304の長さLとインク中での音速aによ
って決まる。Next, the ink jet head 3 of this embodiment.
00 will be described. Ink chamber 304b in FIG. 7B
To eject ink drops from the ink chamber 304b.
Ink chambers 304b of air chambers 327b and 327c on both sides of
A voltage pulse is applied to the metal electrodes 308c and 308f on the side through the pattern 324, and to the other metal electrodes 308,
It is grounded through the other patterns 324 and 325. Then, an electric field in the direction of arrow 113b is generated in the partition wall 306b, an electric field in the direction of arrow 113c is generated in the partition wall 306c, and the partition walls 306b and 306c move away from each other. The volume of the ink chamber 304b increases and the nozzle 2
The pressure in the ink chamber 304b including the vicinity decreases. This state is maintained for the time indicated by L / a. Then, during that time, ink is supplied from the manifold 322 to the ink chamber 304b through the vertical groove 311b. The above L / a
Is the time required for the pressure wave in the ink chamber 304 to propagate one way in the longitudinal direction of the ink chamber 304 (from the vertical groove 311b to the nozzle plate 14 or vice versa). S and the sound velocity a in the ink.
【0047】圧力波の伝播理論によると、前記の立ち上
げからちょうどL/aの時間経つとインク室304b内
の圧力が逆転し、正の圧力に転じるが、このタイミング
に合わせて電極308c、308fに印加されている電
圧を0Vに戻す。すると、隔壁306bと306cは変
形前の状態(図7(a))に戻り、インクに圧力が加え
られる。その時、前記正に転じた圧力と隔壁306b、
306cが変形前の状態に戻って、発生した圧力とがた
し合わされ、比較的高い圧力がインク室304b内のイ
ンクに与えられて、インク滴がノズル2から噴出され
る。According to the propagation theory of the pressure wave, the pressure in the ink chamber 304b reverses and changes to a positive pressure just after a lapse of L / a from the above-mentioned rise. The voltage applied to is returned to 0V. Then, the partition walls 306b and 306c return to the state before deformation (FIG. 7A), and pressure is applied to the ink. At that time, the positive pressure and the partition wall 306b,
306c returns to the state before the deformation, and the generated pressure is added, and a relatively high pressure is applied to the ink in the ink chamber 304b, and an ink droplet is ejected from the nozzle 2.
【0048】以上説明したように、本実施例のノズルプ
レート1の製造方法では、前記ノズル2が形成される部
分が凸形状部5のノズルプレート本体10が射出成形に
より成形され、前記ノズルプレート本体10の凸形状部
5の少なくとも一部を除去するので、ノズル2の開口部
にバリ200がない。従って、インクの噴射方向が良好
で、印字品質に優れる。As described above, in the method of manufacturing the nozzle plate 1 of the present embodiment, the nozzle plate body 10 having the convex portion 5 at the portion where the nozzle 2 is formed is formed by injection molding, Since at least a part of the convex portion 5 of 10 is removed, there is no burr 200 in the opening of the nozzle 2. Therefore, the ink ejection direction is good, and the printing quality is excellent.
【0049】尚、前記実施例においては、まず駆動電圧
をインク室304bの容積が増加する方向に印加し、次
に駆動電圧の印加を停止しインク室304bの容積を自
然状態に減少してインク室304bからインク滴を噴射
していたが、まず駆動電圧をインク室304bの容積が
減少するように印加してインク室304bからインク滴
を噴射し、次に駆動電圧の印加を停止してインク室30
4bの容積を前記減少状態から自然状態へと増加させて
インク室304b内にインクを供給してもよい。In the above embodiment, the drive voltage is first applied in the direction in which the volume of the ink chamber 304b increases, and then the application of the drive voltage is stopped to reduce the volume of the ink chamber 304b to the natural state. The ink droplets were ejected from the chamber 304b. First, the driving voltage was applied so that the volume of the ink chamber 304b was decreased to eject the ink droplets from the ink chamber 304b, and then the application of the driving voltage was stopped to eject the ink. Room 30
Ink may be supplied into the ink chamber 304b by increasing the volume of 4b from the reduced state to the natural state.
【0050】また、本実施例では、隔壁306は、圧電
セラミックスで形成されていたが、隔壁の上半分の領域
を圧電セラミックスで形成し、下半分をアルミナ等の圧
電セラミックスでない材料で形成してもよい。Further, in this embodiment, the partition wall 306 was formed of piezoelectric ceramics, but the upper half region of the partition wall is formed of piezoelectric ceramics, and the lower half is formed of a material other than piezoelectric ceramics such as alumina. Good.
【0051】更に、本実施例では、隔壁306の上半分
の領域による圧電変形によって、インク室304からイ
ンクを噴射していたが、隔壁の上半分の領域の圧電セラ
ミックスの分極方向と反対方向の分極方向である圧電セ
ラミックスで隔壁の下半分の領域を形成し、隔壁の側面
全面に金属電極を形成して、隔壁全体の圧電変形によっ
て、インク室からインクを噴射させてもよい。Further, in this embodiment, the ink is ejected from the ink chamber 304 by the piezoelectric deformation in the upper half region of the partition wall 306, but in the direction opposite to the polarization direction of the piezoelectric ceramics in the upper half region of the partition wall. It is also possible to form a lower half region of the partition wall by using piezoelectric ceramics that is the polarization direction, form a metal electrode on the entire side surface of the partition wall, and eject the ink from the ink chamber by piezoelectric deformation of the entire partition wall.
【0052】また、本実施例では、圧電セラミックスを
用いたインクジェットヘッドであったが、周知のバブル
ジェット式やコンティニュアスジェット式等の様々な印
字方式のインクジェットヘッドに適応可能である。Further, although the ink jet head using piezoelectric ceramics is used in this embodiment, it can be applied to ink jet heads of various printing methods such as the well-known bubble jet type and continuous jet type.
【0053】[0053]
【発明の効果】以上説明したことから明かなように本発
明のインクジェットヘッドのノズルプレート製造方法に
よれば、前記ノズルが形成される部分が凸形状部のプレ
ートが射出成形により成形され、前記プレートの凸形状
部の少なくとも一部を除去するので、ノズルの内部及び
開口部にバリがない。従って、インクの噴射方向が良好
で、印字品質に優れる。また、射出成形によって前記プ
レートを成形しているので、ノズル内部の形状をインク
噴射に対して良好な形状に容易に成形することができ、
大量生産性に優れる。As is apparent from the above description, according to the method of manufacturing a nozzle plate for an ink jet head of the present invention, a plate having a convex portion in a portion where the nozzle is formed is formed by injection molding, Since at least a part of the convex-shaped portion is removed, there is no burr inside the nozzle and the opening. Therefore, the ink ejection direction is good, and the printing quality is excellent. Further, since the plate is molded by injection molding, the shape inside the nozzle can be easily molded into a good shape for ink ejection,
Excellent mass productivity.
【図1】本発明の一実施例のノズルプレート本体を示す
断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a nozzle plate body according to an embodiment of the present invention.
【図2】前記実施例のエッチング法によるノズルプレー
ト本体の凸形状部の除去方法を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory view showing a method for removing the convex portion of the nozzle plate body by the etching method of the above embodiment.
【図3】前記実施例のインクジェットヘッドを示す斜視
図である。FIG. 3 is a perspective view showing the inkjet head of the embodiment.
【図4】前記実施例の圧電セラミックスプレートを示す
斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing the piezoelectric ceramic plate of the above-described embodiment.
【図5】前記実施例のインクジェットヘッドを示す斜視
図である。FIG. 5 is a perspective view showing the inkjet head of the embodiment.
【図6】前記実施例のインクジェットヘッドの制御部を
示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a control unit of the inkjet head of the embodiment.
【図7】前記実施例のインクジェットヘッドの作動状態
を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing an operating state of the inkjet head of the embodiment.
【図8】前記実施例のインクジェットヘッドのノズル部
を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing a nozzle portion of the inkjet head of the embodiment.
【図9】前記実施例のノズルプレート本体を製造するた
めの射出成形金型を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing an injection molding die for manufacturing the nozzle plate body of the embodiment.
1 ノズルプレート 2 ノズル 3 テーパ部 4 オリフィス部 5 凸形状部 10 ノズルプレート本体 200 バリ 210 エッチング液 300 インクジェットヘッド 1 Nozzle Plate 2 Nozzle 3 Tapered Part 4 Orifice Part 5 Convex Shaped Part 10 Nozzle Plate Main Body 200 Burr 210 Etching Liquid 300 Inkjet Head
Claims (7)
クが噴射される複数のノズルが形成されたノズルプレー
トの製造方法において、 射出工程により前記ノズルを有するプレートを成形する
工程であって、前記ノズルが形成される部位が、前記ノ
ズルがインクを噴射する方向へ突出した凸形状となるよ
うに形成する工程と、 離型後、前記プレートの凸形状部の少なくとも頂部を除
去する工程とからなることを特徴とするノズルプレート
の製造方法。1. A method of manufacturing a nozzle plate used in an inkjet head, wherein a plurality of nozzles for ejecting ink are formed, the method comprising the step of molding a plate having the nozzles by an injection step, wherein the nozzles are formed. The part to be formed has a step of forming a convex shape projecting in the direction in which the nozzle ejects ink, and a step of removing at least the top of the convex part of the plate after releasing the mold. And a method for manufacturing a nozzle plate.
部を除去する工程は、エッチング法によるものであるこ
とを特徴とする請求項1に記載のノズルプレートの製造
方法。2. The method of manufacturing a nozzle plate according to claim 1, wherein the step of removing at least the top of the convex portion of the plate is performed by an etching method.
形状の頂部をエッチング液に浸漬させ、化学的に腐食さ
せて除去するものであることを特徴とする請求項2に記
載のノズルプレートの製造方法。3. The manufacturing method of a nozzle plate according to claim 2, wherein in the etching method, the convex tops of the plate are immersed in an etching solution and chemically corroded to remove the tops. Method.
部を除去する工程は、ダイシング法によるものであるこ
とを特徴とする請求項1に記載のノズルプレートの製造
方法。4. The method of manufacturing a nozzle plate according to claim 1, wherein the step of removing at least the top of the convex portion of the plate is performed by a dicing method.
部を除去する工程は、研削加工によるものであることを
特徴とする請求項1に記載のノズルプレートの製造方
法。5. The method of manufacturing a nozzle plate according to claim 1, wherein the step of removing at least the top of the convex portion of the plate is performed by grinding.
いることを特徴とする請求項3乃至5のいずれかに記載
のノズルプレートの製造方法。6. The method of manufacturing a nozzle plate according to claim 3, wherein a resin material is used as a material of the plate.
いることを特徴とする請求項3乃至5のいずれかに記載
のノズルプレートの製造方法。7. The method of manufacturing a nozzle plate according to claim 3, wherein a metal material is used as a material of the plate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP725095A JPH08192517A (en) | 1995-01-20 | 1995-01-20 | Nozzle plate manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP725095A JPH08192517A (en) | 1995-01-20 | 1995-01-20 | Nozzle plate manufacturing method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08192517A true JPH08192517A (en) | 1996-07-30 |
Family
ID=11660786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP725095A Pending JPH08192517A (en) | 1995-01-20 | 1995-01-20 | Nozzle plate manufacturing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08192517A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005199430A (en) * | 2004-01-13 | 2005-07-28 | Hitachi Home & Life Solutions Inc | Inkjet recording device |
-
1995
- 1995-01-20 JP JP725095A patent/JPH08192517A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005199430A (en) * | 2004-01-13 | 2005-07-28 | Hitachi Home & Life Solutions Inc | Inkjet recording device |
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