JPH0999560A - Manufacture of a long array high density nozzle plate - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はインクジェットプリ
ンタの分野に関し、特に、インクジェットプリンタの印
字ヘッドのための長アレイ高密度ノズル板を製造する方
法に関する。FIELD OF THE INVENTION This invention relates to the field of ink jet printers, and more particularly to a method of making a long array high density nozzle plate for a print head of an ink jet printer.
【０００２】[0002]
【従来の技術】連続インジェットプリンタにおいては、
導電性インクを加圧状態でマニホルド領域に供給し、そ
こからリニアアレイとして配列した複数個のオリフィス
へインクを分配する。インクはオリフィスからフィラメ
ントとなって吐き出され、このフィラメントを分断して
液滴ストリームを形成する。ストリーム内の個々の液滴
はフィラメントの分断領域において選択的にチャージさ
れ、チャージされた液滴はその正規の軌跡から逸れる。
逸れた液滴は捕獲されて再利用されるが、逸れなかった
（チャージされなかった）液滴は印字媒体に付着する。2. Description of the Related Art In a continuous ink jet printer,
Conductive ink is supplied under pressure to the manifold region, from which the ink is distributed to a plurality of orifices arranged in a linear array. The ink is expelled as a filament from the orifice and breaks the filament to form a droplet stream. Individual droplets in the stream are selectively charged in the filament break region, and the charged droplets deviate from their normal trajectory.
Escaped drops are captured and reused, while non-escaped (uncharged) drops adhere to the print medium.
【０００３】液滴はチャージ板によりチャージされ、チ
ャージ板はその一縁に沿って位置した複数個のチャージ
電極と、一面に沿って位置した対応する数の接続リード
とを有する。チャージ電極を備えたチャージ板の縁部は
インクジェットフィラメントの分断地点の近傍に位置
し、リードに電流を印加して、液滴をフィラメントから
分断するときに液滴にチャージを生じさせる。The droplets are charged by a charge plate, which has a plurality of charge electrodes located along one edge thereof and a corresponding number of connection leads located along one surface. The edge of the charge plate with the charge electrode is located near the break point of the inkjet filament and a current is applied to the lead to cause the drop to be charged when it is broken from the filament.
【０００４】従来、長アレイ高密度のオリフィス板即ち
ノズル板は、複数の短いノズルアレイを一緒に電鋳又は
突合せして長いアレイ（即ち、１インチ（約２５．４ｍ
ｍ）より長いアレイ）を形成することにより製造してい
た。Conventionally, a long array high density orifice plate or nozzle plate is formed by electroforming or abutting a plurality of short nozzle arrays together to form a long array (ie, 1 inch (about 25.4 m).
m) longer array).
【０００５】[0005]
【発明が解決使用とする課題】高密度ノズルアレイとし
てノズル板を製造する際に２つの問題が生じる。第１の
問題は、ノズル板を固形液滴発生器に剛直に取り付けね
ばならず、また、必要な寸法公差の関係上、固形液滴発
生器は金属又はセラミックで形成しなければならない。
このような材料の熱膨張係数は小さい。従って、ノズル
板の熱膨張係数も同様に小さくしなければならない。こ
れは第２の問題、即ち製造上の問題を生じさせる。つま
り、ノズル板は小さな熱膨張係数の材料でしか形成でき
ず、しかも、液滴発生器の熱膨張基準（要求）を満たさ
ねばならない。Two problems arise in the manufacture of nozzle plates as high density nozzle arrays. The first problem is that the nozzle plate must be rigidly attached to the solid drop generator and, due to the required dimensional tolerances, the solid drop generator must be made of metal or ceramic.
The coefficient of thermal expansion of such materials is low. Therefore, the coefficient of thermal expansion of the nozzle plate must also be reduced. This creates a second problem, a manufacturing problem. That is, the nozzle plate can be formed only from a material having a small coefficient of thermal expansion, and must satisfy the thermal expansion standard (requirement) of the droplet generator.
【０００６】エッチングにより金属に穴を明ける製造技
術が存在するが、この技術は粗い表面を生じさせ、これ
がノズルにおける局部乱流を発生させ、不安定なインク
吐き出しの原因となる。電鋳で形成したノズル板は、ノ
イズの大きいインク吐出しを生じるアスペクト比に関す
る問題を有し、また、高価な製造工程を必要とする。There are manufacturing techniques for punching metal through etching, but this technique creates a rough surface that causes local turbulence at the nozzles, which causes unstable ink ejection. The nozzle plate formed by electroforming has a problem with respect to the aspect ratio that causes ejection of ink with a large amount of noise, and also requires an expensive manufacturing process.
【０００７】従って、インクジェットプリンタの製造に
使用できる改善したノズル板が要求される。Accordingly, there is a need for improved nozzle plates that can be used in the manufacture of ink jet printers.
【０００８】本発明の目的は、インクジェット印字ヘッ
ドに使用する長アレイ高密度ノズル板を提供することで
ある。本発明の別の目的は、レーザーを用いて、化学的
なエッチングによって板の寸法が変化しないような長ア
レイ高密度ノズル板を提供することである。It is an object of the present invention to provide a long array high density nozzle plate for use in an inkjet printhead. Another object of the present invention is to provide a long array high density nozzle plate in which the size of the plate is not changed by chemical etching using a laser.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段並びに作用効果】本発明に
係る長アレイ高密度ノズル板を提供することにより、上
述の要求を満たすことができる。By providing the long array high-density nozzle plate according to the present invention, it is possible to satisfy the above-mentioned requirements.
【００１０】本発明の一形態によれば、単一の金属ラミ
ネート（積層体）上にポリマーを保持させるか、又は、
金属ラミネート間でポリマーを拘束することにより、ノ
ズル板に機械的及び熱的な安定性を与える。化学的なエ
ッチングにより、金属ラミネートに開口を形成する。次
いで、ラミネートの開口穴に対応するポリマー層の部分
をレーザー融除（溶けて消失すること）して、軸方向の
穴即ちノズルを形成する。According to one aspect of the invention, the polymer is retained on a single metal laminate, or
Constraining the polymer between the metal laminates provides the nozzle plate with mechanical and thermal stability. Openings are formed in the metal laminate by chemical etching. The portions of the polymer layer corresponding to the apertures in the laminate are then laser ablated (melted and disappeared) to form axial holes or nozzles.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】長アレイ高密度ノズル板の製造は
インクジェット印字ヘッドにとって極めて望ましい。従
来、レーザー融除技術やレーザーアシスト化学エッチン
グ技術は板の寸法を変化させる傾向を有する。これは長
アレイノズル板にとっては特に問題となる。本発明によ
れば、厳密でない窓（開口）をエッチングで形成し、次
いでレーザー融除を用いる方法により、明確に限定され
たパラメータでしかも極めて平滑な表面で、種々のポリ
マーに極めて小さな穴を明けることが可能になる。それ
故、ノズルに関して、金属（の種類）は無関係になる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The manufacture of long array high density nozzle plates is highly desirable for inkjet printheads. Traditionally, laser ablation and laser assisted chemical etching techniques tend to change the dimensions of the plate. This is a particular problem for long array nozzle plates. According to the present invention, a method of etching a non-rigid window (aperture) and then using laser ablation makes very small holes in various polymers with well-defined parameters and a very smooth surface. It will be possible. Therefore, with respect to the nozzle, the metal (type) becomes irrelevant.
【００１２】図面を参照すると、図１にはラミネート構
造体即ちノズル板１０を示す。このノズル板１０はポリ
マー又はポリアミド（金属にラミネートされたポリマー
フィラー）１２を有する。金属ラミネートは１以上の金
属ラミネート層を有することができる。しかし、単一の
金属ラミネート層でも、応力によるポリマーの寸法の変
化を阻止することができる。Referring to the drawings, FIG. 1 illustrates a laminated structure or nozzle plate 10. The nozzle plate 10 has a polymer or polyamide (polymer filler laminated to metal) 12. The metal laminate can have one or more metal laminate layers. However, even a single layer of metal laminate can prevent stress from changing the dimension of the polymer.
【００１３】好ましい発明の実施の形態においては、ポ
リマー１２は２つの金属シート（第１金属ラミネート１
４及び第２金属ラミネート１６）間に挟まれている。積
層（ラミネーション）は機械的及び熱的な安定性を提供
する。ポリマーは、金属シートにより保持され、その熱
膨張係数が金属の熱膨張係数に極めて近似するようにな
る傾向を有する。ポリマーはカプトン(Kapton)や容易に
融除できるその他の材料の如き任意の適当な材料とする
ことができる。金属及びポリマーの厚さを変えることに
より、ポリマーの大きな熱膨張係数と、金属の小さな熱
膨張限界値との間の範囲内で、熱膨張係数を任意の値に
調整できる。In the preferred embodiment of the invention, the polymer 12 comprises two metal sheets (first metal laminate 1).
4 and a second metal laminate 16). Lamination provides mechanical and thermal stability. The polymer is held by the metal sheet and tends to have its coefficient of thermal expansion very close to that of the metal. The polymer can be any suitable material such as Kapton or other material that is easily ablated. By varying the thickness of the metal and polymer, the coefficient of thermal expansion can be adjusted to any value within the range between the large coefficient of thermal expansion of the polymer and the small thermal expansion limit of the metal.
【００１４】本発明の方法によれば、厳密でない窓即ち
開口１８は例えば化学的なエッチングにより形成され
る。次いで、ノズル板１０のポリマー層をレーザー融除
２０することにより、ノズル板の寸法を変化させること
なく、種々のポリマーに極めて小さな穴を形成すること
ができる。従って、ノズルに関しては、金属（の種類）
は無関係になる。金属はポリマーのための拘束素子とし
て作用するので、上方の金属層１４及び下方の金属層１
６を貫通してエッチングされた開口１８は、アスペクト
比、表面仕上げ、円形性、穴寸法等の吐き出しパラメー
タを厳格に満たす必要がなく、ポリマーが露出するよう
にすればよい。本発明によれば、融除されたノズルは吐
き出しパラメータを満たす。すなわち、ポリマー部分に
ついて実際のノズルをレーザー加工し、１より大きなア
スペクト比（ノズル径に対する軸方向長さの比）を達成
でき、層流効果（laminar flow advantage)を与える。According to the method of the present invention, the non-rigid window or opening 18 is formed, for example, by chemical etching. The polymer layer of nozzle plate 10 is then laser ablated 20 to form very small holes in various polymers without changing the dimensions of the nozzle plate. Therefore, regarding nozzle, metal (type)
Becomes irrelevant. Since the metal acts as a restraining element for the polymer, the upper metal layer 14 and the lower metal layer 1
The openings 18 etched through 6 do not need to strictly meet spit parameters such as aspect ratio, surface finish, circularity, hole size, etc., but only expose the polymer. According to the invention, the ablated nozzle meets the ejection parameters. That is, an actual nozzle is laser-processed for the polymer portion, and an aspect ratio (ratio of axial length to nozzle diameter) of more than 1 can be achieved, giving a laminar flow advantage.
【００１５】本発明に係るレーザー融除は、各ノズルの
位置が明確に限定されるようにレーザーの前面でノズル
板を極めて正確に移動させることにより達成できる。本
発明によれば、電鋳加工中のマンドレルにおける寸法変
化を回避できる。Laser ablation according to the present invention can be accomplished by moving the nozzle plate very accurately in front of the laser so that the position of each nozzle is clearly defined. According to the present invention, dimensional changes in the mandrel during electroforming can be avoided.
【００１６】[0016]
【産業上の利用可能性及び効果】本発明はインクジェッ
ト印刷の分野において有用であり、長アレイ高密度ノズ
ル板を提供するという効果を奏する。本発明は更に、比
較的変化の生じにくいノズルを提供し、製造が簡単であ
り、軸方向の形状を選択できるという効果を奏する。本
発明はまた、ノズル板に機械的及び熱的な安定性を与え
るという効果を奏する。本発明の方法による効果は、ノ
ズル板の寸法変化を生じさせずにレーザー融除を行うこ
とができることである。更に、本発明は、ノズルに関し
て、金属（の種類）を無関係にすることができるという
効果を奏する。INDUSTRIAL APPLICABILITY AND EFFECTS The present invention is useful in the field of ink jet printing and has an effect of providing a long array high density nozzle plate. The present invention further provides a nozzle that is relatively resistant to change, has the effects of being easy to manufacture and of selecting the axial shape. The present invention also has the effect of providing mechanical and thermal stability to the nozzle plate. The effect of the method of the present invention is that laser ablation can be performed without causing dimensional change of the nozzle plate. Furthermore, the present invention has the effect of making the metal (type) irrelevant with respect to the nozzle.
【００１７】以上、好ましい発明の実施の形態につき本
発明を説明したが、本発明の要旨を逸脱することなく種
々の修正、変形が可能であることは言うまでもない。Although the present invention has been described with reference to the preferred embodiments of the invention, it goes without saying that various modifications and variations can be made without departing from the gist of the present invention.
【図１】レーザー融除で形成した本発明に係るノズル板
の部分拡大断面図である。FIG. 1 is a partially enlarged sectional view of a nozzle plate according to the present invention formed by laser ablation.
１０ ノズル板 １２ ポリマー １４、１６ 金属ラミネート １８ 開口 ２０ レーザー融除 10 Nozzle Plate 12 Polymer 14, 16 Metal Laminate 18 Opening 20 Laser Ablation
Claims (10)
レイ高密度ノズル板の製造方法において、 金属ラミネートを準備する準備工程と；ノズル板に機械
的及び熱的な安定性を与えるために上記金属ラミネート
にポリマーを当接させる工程と；を有することを特徴と
する長アレイ高密度ノズル板の製造方法。1. A method of manufacturing a long array high density nozzle plate for an ink jet print head, comprising the steps of: preparing a metal laminate; and providing the nozzle plate with mechanical and thermal stability. And a step of bringing a polymer into contact with the polymer.
開口を形成する開口形成工程を有することを特徴とする
請求項１の長アレイ高密度ノズル板の製造方法。2. The method for manufacturing a long array high density nozzle plate according to claim 1, further comprising an opening forming step of forming at least one opening in the metal laminate.
により上記金属ラミネートに少なくとも１つの開口を形
成する工程を有することを特徴とする請求項２の長アレ
イ高密度ノズル板の製造方法。3. The method of manufacturing a long array high density nozzle plate according to claim 2, wherein the opening forming step includes a step of forming at least one opening in the metal laminate by chemical etching.
るポリマー部分に、レーザー融除により軸方向の穴を形
成する工程を有することを特徴とする請求項２の長アレ
イ高密度ノズル板の製造方法。4. The method for manufacturing a long array high density nozzle plate according to claim 2, further comprising the step of forming an axial hole by laser ablation in a polymer portion corresponding to the opening of the metal laminate. .
準備する工程と、第２の金属ラミネートを準備する工程
とを有することを特徴とする請求項１の長アレイ高密度
ノズル板の製造方法。5. The method of manufacturing a long array high-density nozzle plate according to claim 1, wherein the preparing step includes a step of preparing a first metal laminate and a step of preparing a second metal laminate. .
金属ラミネートとの間でポリマーを拘束する工程を有す
ることを特徴とする請求項５の長アレイ高密度ノズル板
の製造方法。6. The method of manufacturing a long array high density nozzle plate according to claim 5, further comprising the step of constraining a polymer between the first metal laminate and the second metal laminate.
１つの開口を形成する工程と、上記第２の金属ラミネー
トに少なくとも１つの対応する開口を形成する工程とを
有することを特徴とする請求項６の長アレイ高密度ノズ
ル板の製造方法。7. The method according to claim 6, further comprising forming at least one opening in the first metal laminate and forming at least one corresponding opening in the second metal laminate. Method for manufacturing long array high density nozzle plate.
第２の金属ラミネートに少なくとも１つの開口を形成す
る工程を有することを特徴とする請求項７の長アレイ高
密度ノズル板の製造方法。8. The method of manufacturing a long array high density nozzle plate according to claim 7, further comprising the step of forming at least one opening in the first and second metal laminates by chemical etching.
記開口に対応するポリマー部分に、レーザー融除により
軸方向の穴を形成する工程を有することを特徴とする請
求項７の長アレイ高密度ノズル板の製造方法。9. The long array height according to claim 7, further comprising the step of forming an axial hole by laser ablation in a polymer portion corresponding to the opening of the first and second metal laminates. Method for manufacturing a density nozzle plate.
特徴とする請求項１の長アレイ高密度ノズル板の製造方
法。10. The method for manufacturing a long array high density nozzle plate according to claim 1, wherein the polymer is Kapton.
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