JPS6348714B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はインクジエツトノズル、詳しくはコン
ピユータに連動するインクジエツトプリンタにお
けるインクジエツトノズルの新規かつ改良された
製作方法に関するものである。

一般に、インクジエツトプリンタのヘツドにお
けるインクジエツトノズルは、その孔径が数10ミ
クロン程度の微細孔をもつて構成されている。こ
のインクジエツトノズルから噴出されるインクジ
エツトは乱流しない層流状態とすることが望まし
く、そのためこのインクジエツトノズルは、ノズ
ル先端部に一定直径のストレート部を有し、後方
に向つて単葉双曲面的な広がりをもつ形状が理想
的なものと考えられている。

従来、このようなインクジエツトノズルを製作
する方法として、たとえば第１図ａに示すよう
に、ルビー、サフアイヤ等を基材として、これに
まず研摩加工などによつて曲率半径数100ミクロ
ン程度の球面ａを設け、ついでレーザービーム等
を用いて数10ミクロンの微細孔ｂを形成し、最後
にこの微細孔に細いワイヤを挿通しダイヤモンド
砥粒等の存在下に微細孔ｂの内面を仕上げ加工す
る方法が知られているが、この方法ではレーザー
ビームによる微細孔ｂの形成に当り、その中心軸
か球面ａの中心軸に対し振れ易く、また微細孔ｂ
の内面仕上げに際してその周縁部がカケ落ち易い
という難点があつた。

また、エレクトロフオーミング（電鋳）法によ
り微細孔を形成する方法が知られているが、この
方法による場合は、第１図ｂに示すように微細孔
の内周面に放射状に延びる細かい凹溝ｃからなる
縞模様が形成され易いと共に、層流状のインクジ
エツトを形成するための一定直径領域（ストレー
ト部）をほとんど形成することができず、できて
も極めて短いという問題があつた。

さらに、このインクジエツトノズルを製作する
他の方法として、第１図ｃに示すように、金属材
料からなる基材の片面にまずエツチング法によつ
て凹陥部ｄを形成し、ついでバイトを用いて微細
孔ｅを設ける方法とか、同図ｄに示すように基材
の両面からエツチングして微細孔を形成する方法
が知られているが、この場合にはノズル形状の再
現性に乏しく生産性に劣るという難点があつた。

そのうえ上記した従来のノズル製作方法により
得られる微細孔の形状は、いずれにしても前記し
たインクジエツトノズルとしての理想的な形状に
は程遠いものであり、そのために定常的なインク
ジエツトを創り出しにくいものであつた。

本発明は上記した従来公知の方法ではなし得な
かつた望ましい形状を有するインクジエツトノズ
ルの新規かつ改通された製作方法を提供するもの
であつて、これはａ、パンチプレス法により、金
属シートにその深さが少なくとも該シートの厚み
に達しその底から上方に向つて単葉双曲面的広が
りをもつ凹部を形成し、ついで該シートの裏側に
突出した凸部を研削除去して微細孔を有するオリ
フイスバツクシートを得る工程、ｂ、パンチプレ
ス法により、金属シートに上記バツクシートの微
細孔の最小直径に等しいかそれよりやゝ小さい一
定直径の微細孔を形成し、ついで該シートの裏側
に突出したバリを研削除去してオリフイスシート
を得る工程、およびｃ、上記両シートの微細孔を
位置合せして両シートを拡散溶接により積層一体
化する工程とからなることを特徴とするものであ
る。

以下第２図〜第４図に基づいて本発明を詳細に
説明する。

本発明のインクジエツトノズルの製作方法は、
前記したようにオリフイスバツクシートを得る工
程、オリフイスシートを得る工程、および上記両
シートを積層一体化する工程とからなるものであ
り、従来法のように単一プレートにノズルを形成
するのではなく２枚の金属シートを積層一体化す
ることによつて所望の形状を有するインクジエツ
トノズルを形成しようとするものである。

まず、第２図に基づいてオリフイスバツクシー
トを得る工程を説明すると、第２図ａ〜ｄはその
厚さがt₁が150〜500μｍのたとえばステンレスス
チールからなるシート１に、最小直径d₁が30〜
60μｍで厚み方向に向つて単葉双曲面的広がりを
もつ微細孔２を穿設する工程を例示してなるもの
であつて、図中３はダイス、４はポンチ、５は押
え板である。

シート１に微細孔２を形成するには、まず同図
ａに示すように、所定のシート１をダイス３上に
載置し、押え板５をもつて穿孔位置を固定する。
なお、ここで使用するダイス３は、通常のダイス
のように単なる開口を有するものでもよいが、図
面に示すようにシート１の塑性加工に際してシー
トが膨出変形するのに見合つた内面形状の凹所６
を設けたダイス３を用いれば、目的とする微細孔
の寸法精度を高めるのに有効である。

シート１をダイス３上に固定したら、ついで同
図ｂに示すようにして、押え板５の開口７を通し
てポンチ４を打込みシート１の塑性加工を行な
う。ここで用いるポンチ４の先端形状は、目的と
する微細孔２の内面形状に合致するものとする必
要があり、また、この塑性加工により形成される
シート１の表側の凹部８については、その深さが
シート１の厚みt₁と同じかそれよりやゝ深いもの
とする必要がある。

上記塑性加工の結果、同図ｃに示すように、シ
ート１にはその裏側に凸部９が形成されるから、
ついでこのシート１をたとえば従来公知のラツプ
盤などを用いて研削加工し、上記凸部９を除去す
ることによつて目的とする寸法精度の高い微細孔
２が形成されるのである。

なお、上記したオリフイスバツクシートの製作
に当り、バイトを用いて微細孔を穿設する方法、
あるいはエレクトロフオーミングによる方法等が
考えられるが、前者の場合には最小直径の制御が
きわめてむつかしく、またバリ／カエリの加工が
むつかしく、そのために微細孔先端部分の形状な
らびに寸法管理が困難であつて実用的でなく、一
方後者の場合には微細孔の内周面に放射状に延び
る縞模様ができ易いほか、その材質がニツケル、
銅等に限定されてしまうので、これも実用的でな
いのである。しかるに、上記した本発明の方法に
よるときは、パンチプレスによる塑性加工と研削
加工の２工程を経て特に熟練を要することなく、
高い寸法精度の微細孔を極めて容易に形成するこ
とができるのである。

つぎに第３図に基づいてオリフイスシートを得
る工程を説明すると、第３図ａ〜ｄはその厚さt₂
が50〜100μｍのステンレススチールからなるシ
ート１１に30〜60μｍの一定直径d₃を有する微細
孔１２を形成する工程を例示してなるものであ
る。

すなわち、シート１１に一定直径を有する微細
孔１２を形成するには、まず同図ａに示すように
シート１１をダイス１３上に載置し、押え板１５
をもつて位置固定する。ついで、同図ｂに示すよ
うにポンチ１４を打込んでこれを引抜くと、同図
ｃに示すようにシート１１には微細孔１２が形成
されるから、最後にこの微細孔１２の先端に突出
したバリ１９をラツプ盤などを用いて研削加工す
ることによつて、同図ｄに示すように目的とする
寸法精度の高い一定直径を有する微細孔１２が形
成されるのである。この際、上記微細孔１２の末
端周縁部には、シート１１の材質とかパンチプレ
スの条件等により、わずかなダレ２０が生じその
直径d₄がd₃よりわずかに大きなものとされるが、
このダレ２０の存在は後述するように有効に利用
できるものである。

上記したオリフイスプレートの製作について
も、たとえばドリル法、レーザービーム法、放電
加工法、電子ビーム法、エツチング法等種々の方
法が考えられるが、ドリル法は非生産的であるう
えに微細孔の周縁にカケ落ちが生じ易く、その他
の方法ではいずれも微細孔の内面形状を一定直径
を有する円滑なものとし難いのである。しかし、
上記した本発明の方法によるときは、ここでもパ
ンチプレス法による打抜き加工と研削加工の２工
程で、特に熟練を要することなく、高い寸法精度
の微細孔を容易に形成できるのである。

上記のようにして得られたオリフイスバツクシ
ート１とオリフイスシート１１とは、第４図に示
すように、それぞれの微細孔２および１２を位置
合せした上で、従来公知の拡散溶接法によつて、
積層一体化して本発明のインクジエツトノズルの
製作方法は完了する。

この拡散溶接に先だつて行なわれる微細孔２お
よび１２の位置合せに関して、この微細孔がオリ
フイスシート１とバツクシート１１にそれぞれ１
個づつ設けられている場合の位置合せは比較的容
易であるが、しかし通常インクジエツトプリンタ
のヘツドにおけるインクジエツトノズルは、複数
個設けられたものであつて、この場合すべての微
細孔について正確に位置合せすることは極めて困
難であるが、しかし±2μｍ程度のズレはインク
ジエツトの層流状態をそれほど乱すものではない
から、したがつて本発明においてはバツクシート
の微細孔２の最小孔径d₁に対して、オリフイスシ
ートの微細孔１２の孔径d₃を１〜2μｍの小さく形
成して上記位置合せを容易なものとすることが望
ましく、この際上記微細孔２および１２の寸法誤
差にもかかわらず、オリフイスシートの微細孔上
端縁のダレ２０の存在により両微細孔２，１２の
継ぎ目を比較的滑らかなものとすることができる
ので、インクジエツトの定常状態は容易に得られ
るのである。

なお、本発明の方法に従つてインクジエツトノ
ズルを製作するに当り、オリフイスバツクシート
およびオリフイスシートに対しパンチプレス法に
よつて微細孔を形成する際に、それぞれの微細孔
の内周面にはポンチの摩擦痕跡が形成され得る
が、このような摩擦痕跡はノズルを通して形成さ
れるインクジエツトの層流状態を維持する上に極
めて有効である。

以上説明した通り、本発明の方法では所望のイ
ンクジエツトノズルを２枚の金属シートのそれぞ
れに設けた微細孔を組合せることによつて形成す
るのであり、各金属シートに対する微細孔の形成
はそれ自体従来公知のそれほど熟練を要しない簡
単な金属加工技術の組合せからなるものであるか
ら、本発明によれば理想形に近いインクジエツト
ノズルを高い寸法精度のもとに再現性よく製作で
き、特にインクジエツトに乱流を生じさせないノ
ズル先端の一定直径を有するストレート部の長さ
管理が金属シートの厚み管理だけで容易に達成で
きるので、したがつてその実用的価値はすこぶる
大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ〜ｄはそれぞれ従来公知の方法によつ
て形成したインクジエツトノズルの形状を例示し
てなる断面図である。第２図ａ〜ｄは、本発明に
したがつてオリフイスバツクシートを形成する過
程を示す断面図、第３図ａ〜ｄはオリフイスシー
トを形成する過程を示す断面図、第４図は本発明
にしたがつて製作されたインクジエツトノズルの
形状を示す断面図である。 １，１１……金属シート、２，１２……微細
孔、３，１３……ダイス、４，１４……ポンチ、
５，１５……押し板、６……凹所、７，１７……
開口、８……凹部、９……凸部、１９……バリ、
２０……ダレ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ａ、パンチプレス法により、金属シートにそ
   の深さが少なくとも該シートの厚みに達し、その
   底から上方に向つて単葉双曲面的広がりをもつ凹
   部を形成し、ついで該シートの裏側に突出した凸
   部を研削除去して微細孔を有するオリフイスバツ
   クシートを得る工程、ｂ、パンチプレス法によ
   り、金属シートに上記バツクシートの微細孔の最
   小直径に等しいかそれよりやゝ小さい一定直径の
   微細孔を形成し、ついで該シートの裏側に突出し
   たバリを研削除去してオリフイスシートを得る工
   程、および、ｃ、上記両シートの微細孔を位置合
   せして両シートを拡散溶接により積層一体化する
   工程とから成ることを特徴とするインクジエツト
   ノズルの製作方法。