JPH08230198A - インクジェットプリントヘッドのヘッド基板とその製造方法、およびインクジェットプリントヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】親水性のインク流路を備えたインクジェットプ
リントヘッドのヘッド基板を、エッチング処理などの煩
雑な作業工程を要することなく、簡易な製造手段によっ
て効率良くかつ安価に製造できるようにする。 【構成】少なくとも一側面に凹溝状のインク流路５が形
成されているインクジェットプリントヘッドのヘッド基
板１であって、このヘッド基板１は、上記凹溝状のイン
ク流路５が同時成形されるように金型により樹脂成形さ
れているとともに、上記インク流路５の内壁面には、親
水性フィルム７が接着されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、プリンタ、ファクシ
ミリ装置、プロッタなどに用いられるインクジェットプ
リントヘッドを構成するヘッド基板を容易かつ安価に製
造するための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、インクジェットプリントヘッド
には、インク流路を備えたヘッド基板が備えられてい
る。このようなヘッド基板では、インクによる浸食を防
止する必要があり、その材質としては耐薬品性（耐イン
ク性）を備えたものにすることが望まれる。そこで、従
来では、ヘッド基板の材料として、耐薬品性に優れるガ
ラス板を使用し、このガラス板にエッチング処理を施す
ことによってインク流路を形成する手段が採用されてい
た。

【０００３】また、上記のようにヘッド基板を耐薬品性
を備えたガラス製にした場合には、ガラス表面が撥水性
を有するために、そのままではインク流路にインクが馴
染み難く、インク流れをスムースに行えなくなる。そこ
で、従来では、ガラス板の表面に形成されたインク流路
に、薬液処理などの方法によって親水処理を施してい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の手段は、ヘッド基板をガラス製とし、そのインク流
路をエッチング処理によって形成しているために、この
エッチング処理が非常に煩雑な作業となっていた。ま
た、ガラス製のヘッド基板を所望の外形寸法に仕上げる
には、サンドブラスト加工などを施す必要もある。した
がって、従来では、ヘッド基板の製造作業がかなり煩雑
となっており、その生産効率が悪く、ヘッド基板の製造
コスト、ひいてはインクジェットプリントヘッド全体の
製造コストが高価になるという難点を生じていた。

【０００５】とくに、従来では、ヘッド基板にインク流
路を成形した後において、このヘッド基板のインク流路
に親水処理を施す必要があり、ヘッド基板を製造するに
は、インク流路の形成工程と、親水処理工程との少なく
とも２つの独立した作業工程が必要である。したがっ
て、従来では、全体の作業工程数も多くなり、その製造
コストが一層高価になるという難点があった。

【０００６】なお、従来では、ヘッド基板をガラス板で
はなく、感光性樹脂によって構成したものもあるが、こ
の従来のものも、結局は、フォトエッチング処理によっ
て感光性樹脂にインク流路を形成するものである。した
がって、やはり上記従来のガラス製のものと同様に、そ
の生産効率は悪く、高コストとなっていた。

【０００７】本願発明は、このような事情のもとで考え
出されたものであって、親水性のインク流路を備えたイ
ンクジェットプリントヘッドのヘッド基板を、エッチン
グ処理などの煩雑な作業工程を要することなく、簡易な
製造手段によって効率良くかつ安価に製造できるように
することをその課題としている。

【０００８】

【発明の開示】本願発明の第１の側面によれば、少なく
とも一側面に凹溝状のインク流路が形成されているイン
クジェットプリントヘッドのヘッド基板であって、この
ヘッド基板は、上記凹溝状のインク流路が同時成形され
るように金型により樹脂成形されているとともに、上記
インク流路の内壁面には、親水性フィルムが接着されて
いることを特徴としている。

【０００９】本願発明の第２の側面によれば、上記ヘッ
ド基板を備えたインクジェットプリントヘッドとして構
成されていることを特徴としている。

【００１０】本願発明の第３の側面によれば、少なくと
も一側面に凹溝状のインク流路が形成されているインク
ジェットプリントヘッドのヘッド基板を製造する方法で
あって、ヘッド基板成形用の金型のキャビティ内面に親
水性フィルムを配置した後に、この金型内に加熱溶融樹
脂を充填することにより、上記インク流路を有するヘッ
ド基板を樹脂成形するとともに、上記親水性フィルムを
このヘッド基板に形成されるインク流路の内壁面に接着
させることを特徴としている。

【００１１】本願発明においては、ヘッド基板を樹脂成
形する際に、このヘッド基板にインク流路を同時成形す
ることができるとともに、このインク流路の内壁面に親
水性フィルムを接着させることができる。このため、ヘ
ッド基板の成形後に、エッチングなどの煩雑な作業工程
によってインク流路を形成する必要を無くすことができ
るばかりか、樹脂成形されたヘッド基板をその後他の作
業工程へ移してからこのヘッド基板のインク流路に親水
処理を施すような必要もなくなる。したがって、ヘッド
基板の一連の製造作業工程を著しく簡略化し、ヘッド基
板、ひいてはインクジェットプリントヘッド全体の生産
効率を高め、その製造コストを安価にできるという格別
な効果が得られる。

【００１２】また、上記インク流路の内壁面には親水性
フィルムが接着されているために、ヘッド基板を耐薬品
性（耐インク性）の優れた合成樹脂によって成形した場
合において、このヘッド基板に撥水性がみられる場合で
あっても、インクと直接接触するインク流路の内壁面に
は親水性を具備させることができ、インク流路に沿った
インク流れを適切に行わせることができることとなる。
むろん、合成樹脂製のヘッド基板であれば、ガラス製の
場合とは異なり、その外形寸法などを仕上げるときにサ
ンドブラストのような煩雑な作業を行う必要がなく、そ
の製造を一層簡易に行うことができ、しかも容易に破損
するようなこともなくなり、その取扱いが便利になるな
どの利点も得られる。

【００１３】

【実施例の説明】以下、本願発明の好ましい実施例を、
図面を参照しつつ具体的に説明する。

【００１４】図１は、本願発明に係るインクジェットプ
リントヘッドの一例を示す正面図である。図２は、図１
のＸ−Ｘ線断面図。図３は、その分解断面図である。

【００１５】図１ないし図３において、このインクジェ
ットプリントヘッドは、合成樹脂製の平板状のヘッド基
板１、このヘッド基板１の表面（外面）に取付けられた
ノズルプレート２、上記ヘッド基板１の裏面側に取付け
られた振動板３、およびこの振動板３に取付けられた圧
電素子４などを具備して構成されている。

【００１６】上記ヘッド基板１は、熱可塑性合成樹脂製
であり、具体的には、たとえばポリサルホン（ＰＳ
Ｆ）、あるいはポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）などの
耐薬品性に優れた樹脂が採用されている。このヘッド基
板１の裏面側片面には、凹溝状のインク流路５が設けら
れている。このインク流路５は、たとえば図１に示すよ
うに、振動板３に穿設されたインク供給口５０に連通し
た共通インク流路５１と、この共通インク流路５１に連
通した複数条の個別インク流路５２とから構成されてお
り、インクタンク（図示略）からインク供給口５０に送
られてくるインクが、共通インク流路５１を介して各個
別インク流路５２内に流入するようになっている。ま
た、上記各個別インク流路５２の先端部には、ヘッド基
板１の厚み方向に沿ったノズル孔６が連設されている。

【００１７】上記インク流路５およびノズル孔６の各部
の内壁面には、可撓性に富む薄手の親水性フィルム７が
一体的に接着されている。この親水性フィルム７は、ポ
リサルホンまたはポリエーテルサルホンなどの耐薬品性
を備えた合成樹脂製のヘッド基板１が撥水性であるのに
対し、少なくともこれよりも優れた親水性を有するもの
であり、その具体的な材質としては、たとえばポリイミ
ドフィルムをベースフィルムとして接着される面と反対
側に顔料または染料が塗布されているものを用いること
ができる。この親水性フィルム７は、ヘッド基板１の裏
面のうち、インク流路５やノズル孔６の内壁面のみに部
分的に設けてもよいが、本願発明はこれに限定されず、
たとえばヘッド基板１の裏面の全面または略全面にわた
って設けられていてもよい。

【００１８】上記親水性フィルム７を備えたヘッド基板
１は、たとえば図４および図５に示すような製造方法に
よって製造することができる。すなわち、まず図４に示
すように、ヘッド基板１を樹脂成形する以前の段階にお
いて、ヘッド基板成形用の一対の金型８ａ，８ｂのう
ち、一方の金型８ｂの内面に親水性フィルム７を予め配
置する。具体的には、この一方の金型８ｂは、上記ヘッ
ド基板１のインク流路５を形成するための凸部５Ａや、
上記ノズル孔６を形成するための複数本のピン６Ａを有
するものであり、これら金型８ｂの凸部５Ａやピン６Ａ
の表面に沿って上記親水性フィルム７を配置する。この
場合、後述するとおり、親水性フィルム７を必ずしも上
記金型８ｂの凸部５Ａやピン６Ａの表面へ密着させる必
要はなく、要は親水性フィルム７によって上記凸部５Ａ
やピン６Ａの表面が覆われた状態であればよい。

【００１９】なお、上記ピン６Ａの先端面については親
水性フィルム７を被せる必要はない。図４に示すよう
に、ピン６Ａの先端面に親水性フィルム７を被せた場合
には、ヘッド基板１を樹脂成形する以前または樹脂成形
後の何れかの時期に上記ピン６Ａの先端面から親水性フ
ィルム７を一部除去すればよい。また、この親水性フィ
ルム７の位置ずれなどを防止するために、この親水性フ
ィルム７を金型８ｂに仮着させても無論かまわない。

【００２０】次いで、上記親水性フィルム７を金型８ｂ
上に配置させたまま、図５に示すように、一対の金型８
ａ，８ｂの型締めを行い、その後これら金型８ａ，８ｂ
間に形成されるキャビティ８０内へ加熱溶融樹脂１Ａを
加圧充填する。この際、加熱溶融樹脂１Ａは接着性を示
すために、上記親水性フィルム７はこの加熱溶融樹脂１
Ａに接着されることとなる。しかも、加熱溶融樹脂１Ａ
はキャビティ８０内において加圧されているために、親
水性フィルム７が金型８ｂの凸部５Ａなどの表面予め密
接していない場合であっても、この親水性フィルム７は
上記加熱溶融樹脂１Ａの圧力によって上記凸部５Ａやピ
ン６Ａの表面に密接することとなり、これら凸部５Ａや
ピン６Ａの表面形状と一致した形状となる。むろん、上
記親水性フィルム７は、ヘッド基板１となる加熱溶融樹
脂１Ａよりも高い融点であり、ヘッド基板１の樹脂成形
時の温度（たとえば３００°Ｃ）では溶融しない。

【００２１】上記一連の作業工程によれば、図２および
図３に示したインク流路５やノズル孔６を有するヘッド
基板１を上記金型８ａ，８ｂによって樹脂成形できると
同時に、上記インク流路５やノズル孔６の内壁面には親
水性フィルム７が一体的に接着された構造とすることが
できる。

【００２２】図３において、上記振動板３は、たとえば
ヘッド基板１と同様なポリサルホン、あるいはポリエー
テルサルホンなどの合成樹脂製の可撓性プレートによっ
て形成されている。上記圧電素子４は、電圧印加がなさ
れると変形するものであり、上記振動板３の片面に接着
して取付けられている。この結果、上記振動板３は、圧
電素子４に電圧印加がなされてこの圧電素子４が変形す
ると、それに伴って湾曲変形を生じるようになってい
る。なお、この振動板３についても、インクと接触する
側面部の親水性が劣る場合には、この部分に親水処理を
施すことが好ましい。この親水処理は、この振動板３の
片面に上記親水性フィルム７と同様なフィルムを接着す
ることにより行ってもよい他、いわゆるＵＶ処理（紫外
線照射による表面改質処理）を施した後に、親水性の物
質をコーティングするなどの処理工程により行ってもよ
い。さらには、このような手段に代えて、エチレングリ
コールやジエチレングリコールを用いた薬液処理を施し
てもよい。

【００２３】上記振動板３は、図２および図３に示すよ
うに、上記ヘッド基板１の裏面側に接着されて取付けら
れ、これによりヘッド基板１の凹溝状のインク流路５の
開口面部５ａが閉塞されている。また、振動板３に設け
られている複数の圧電素子４は、複数条の個別インク流
路５２の各々に形成されている幅広状の圧力室５２ａに
個々に対面するように配置される。

【００２４】上記ノズルプレート２は、たとえば金属製
または合成樹脂製などのプレートに、ノズル口となる所
望の寸法径の貫通孔２０が複数箇所穿設されたものであ
る。このノズルプレート２は、各貫通孔２０がヘッド基
板１のノズル孔６と対面して連通するように位置決めさ
れてから、上記ヘッド基板１の表面に接着されている。
なお、このノズルプレート２についても、その親水性が
低い場合には、上記振動板３と同様に、親水処理を施し
ておくことが好ましい。

【００２５】上記構成のインクジェットプリントヘッド
では、インク流路５内にインクが充填された状態におい
て、圧電素子４に電圧印加を行うことにより、振動板３
を個別インク流路５２の圧力室５２ａの内側へ撓み変形
させることができる。そして、この振動板３の撓み変形
によって圧力室５２ａの容積が減少する結果、この圧力
室５２ａ内のインク圧を高め、個別インク流路５２内の
インクを、ノズルプレート２の正確な位置およびノズル
径に設定されたノズル口２０から外部へ吐出させること
が可能である。

【００２６】このインクジェットプリントヘッドの各部
は、耐薬品性に優れたポリサルホンまたはポリエーテル
サルホンなどで構成されているから、プリントヘッド各
部がインクによって浸食されるようなことを防止でき、
長期使用に耐え得るものとなる。また、耐薬品性を有す
るポリサルホンなどは撥水性を有するものの、ヘッド基
板１のインク流路５やノズル孔６の内壁面などのインク
と直接接触する部分には、親水処理が施されているため
に、これら各部にインクが馴染み易く、いわゆるインク
はじきの現象をなくしてインク吐出を適切に行わせるこ
とができる。

【００２７】上記構成のインクジェットプリントヘッド
は、その製造工程において既述した通り、ヘッド基板１
の全体を樹脂成形した際に、インク流路５やノズル孔６
なども同時成形されている。したがって、ヘッド基板１
の成形後に、別の作業工程によってインク流路５やノズ
ル孔６などを形成する必要はない。また、上記インク流
路５やノズル孔６の内壁面には、ヘッド基板１の樹脂成
形工程において親水性フィルム７を接着させることがで
きるために、やはりこの親水性フィルム７の接着作業を
別作業で行う必要もない。したがって、プリントヘッド
の製造作業が著しく簡略され、その製造コストを安価に
できることとなる。

【００２８】なお、上記実施例では、インク流路５のみ
ならず、ノズル孔６についてもヘッド基板１の樹脂成形
時に同時成形し、しかもこのノズル孔６の内壁面に親水
性フィルム７の一部を接着させているが、本願発明は必
ずしもこのように構成する必要はない。本願発明におい
ては、たとえばノズル孔については、インク流路を備え
たヘッド基板を樹脂成形した後に、エキシマレーザなど
を用いた穿孔作業によって形成してもよい。また、この
ノズル孔の内壁面に対する親水処理は必要に応じて行え
ばよい。

【００２９】また、上記実施例では、インク流路が片面
に形成されたヘッド基板を一例として説明したが、本願
発明にこれに限定されず、本願発明はたとえば表裏両面
にインク流路を形成したタイプのヘッド基板についても
適用できることは言うまでもない。

【００３０】その他、本願発明に係るヘッド基板、この
ヘッド基板を用いたインクジェットプリントヘッドの各
部の具体的な構成は種々に設計変更自在であり、また本
願発明に係るインクジェットプリントヘッドのヘッド基
板の製造方法における各作業工程の具体的内容も種々に
変更自在である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明に係るインクジェットプリントヘッド
の一例を示す正面図。

【図２】図１のＸ−Ｘ線断面図。

【図３】図１および図２に示すインクジェットプリント
ヘッドの分解断面図。

【図４】図１に示すインクジェットプリントヘッドのヘ
ッド基板を製造する場合の作業工程例を示す要部断面
図。

【図５】図１に示すインクジェットプリントヘッドのヘ
ッド基板を製造する場合の作業工程例を示す要部断面
図。

【符号の説明】

１ ヘッド基板 １Ａ 加熱溶融樹脂 ２ ノズルプレート ３ 振動板 ４ 圧電素子 ５ インク流路 ６ ノズル孔 ７ 親水性フィルム ８ａ，８ｂ 金型

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一側面に凹溝状のインク流路
   が形成されているインクジェットプリントヘッドのヘッ
   ド基板であって、 このヘッド基板は、上記凹溝状のインク流路が同時成形
   されるように金型により樹脂成形されているとともに、 上記インク流路の内壁面には、親水性フィルムが接着さ
   れていることを特徴とする、インクジェットプリントヘ
   ッドのヘッド基板。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のヘッド基板を備えてい
   ることを特徴する、インクジェットプリントヘッド。
3. 【請求項３】 少なくとも一側面に凹溝状のインク流路
   が形成されているインクジェットプリントヘッドのヘッ
   ド基板を製造する方法であって、 ヘッド基板成形用の金型のキャビティ内面に親水性フィ
   ルムを配置した後に、この金型内に加熱溶融樹脂を充填
   することにより、上記インク流路を有するヘッド基板を
   樹脂成形するとともに、上記親水性フィルムをこのヘッ
   ド基板に形成されるインク流路の内壁面に接着させるこ
   とを特徴とする、インクジェットプリントヘッドのヘッ
   ド基板の製造方法。