(57)【要約】【課題】本発明は圧電式インクジェットヘッドのノズル板に関し、インク粒の飛翔特性の向上を図ることを課題とする。【解決手段】ノズル孔２１は、先端がインク吐出孔２４である円柱孔部２５と、環状の曲面部２６と、後端がインク室に対向するテーパ孔部２２とよりなる。環状の曲面部２６は、円柱孔部２５とテーパ孔部２２との間に存在しており、０．０３ｍｍの半径を有する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェットヘッドのノズル板において、
ノズル孔が、円柱孔部とテーパ孔部との間に、環状の曲面部を有し、該円柱孔部と該テーパ孔部とが上記曲面部を介してつながっている形状を有し、
上記環状の曲面部は、半径が０．０３ｍｍであり、
上記テーパ孔部は、テーパ角が４０度以下である構成としたことを特徴とするノズル板。
【請求項２】
請求項１記載のノズル板を有する構成としたことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項３】
請求項２記載のインクジェットヘッドを有する構成としたことを特徴とするプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧電式インクジェットヘッドのノズル板に関する。
【０００２】
圧電式インクジェットヘッドの特性、例えば、インクの飛翔特性は、用紙への印刷品質と密に関連している。また、ノズル板のノズル孔の形状等が、圧電式インクジェットヘッドの特性を決定する大きな要因となっている。よって、ノズル板のノズル孔の形状等は、用紙への印刷品質の向上を図るのに重要である。
【０００３】
また、圧電式インクジェットヘッドのノズル板は径が０．０３ｍｍ程度の小さいノズル孔が０．３ｍｍ程度のピッチで数十個程度並んで形成されているものであり、製造が難しいものであり、コストも高くなりやすい。よって、製造し易い製造方法が望まれている。
【０００４】
【従来の技術】
図２３は、特開平７−６０９７１号の特許公報に開示されている従来の圧電式インクジェットヘッドのノズル板１０を示す。ノズル板１０のノズル孔１１は、後端がインク室に対向するテーパ孔部１２と、テーパ孔部１２に続いており、先端がインク吐出口１３である円柱孔部１４とよりなり、テーパ孔部１２の先端と円柱孔部１４の後端とのつなぎ目は角部１５となっている。
【０００５】
このノズル孔１１は、図２４に示すように、プレス加工によってテーパ孔部１２を成形→研磨加工によってダボ部１６を除去→リーマ加工によって円柱孔部１４を形成→研磨加工によってバリを除去、の工程を経て製造されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ノズル板１０を使用している圧電式インクジェットヘッドにあっては、インクの飛翔が安定しなかった。このため、特に、画数の多い小さい文字を印字するときに、文字が踊った状態となって、印刷品質が問題となる虞れがあった。
【０００７】
また、ノズル孔１１を形成するには、プレス加工とリーマ加工とが必要となり、即ち、二段階の加工が必要となり、しかも、リーマ加工はプレス加工した個所に正確に行う必要があり、よって、加工工数がかかってしまっていた。
そこで、本発明は、上記課題を解決したノズル板、インクジェットヘッド、プリンタ、ノズル板の製造方法、及びノズル板の製造装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、インクジェットヘッドのノズル板において、
ノズル孔が、円柱孔部とテーパ孔部との間に、環状の曲面部を有し、該円柱孔部と該テーパ孔部とが上記曲面部を介してつながっている形状を有する構成としたものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１において、環状の曲面部は、半径が０．０３〜０．０６ｍｍである構成としたものである。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１において、テーパ孔部は、テーパ角が４０度以下である構成としたものである。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１乃至３のうちいずれか一項記載のノズル板を有する構成としたものである。
【００１２】
請求項５の発明は、請求項４記載のインクジェットヘッドを有する構成としたものである。
【００１３】
請求項６の発明は、先端の円柱部と円錐部と両者を繋ぐ曲面部とを有するパンチと該パンチの円柱部の径より大きい径のダイ孔を有する金型とを使用して、テーパ孔部と有底の円柱孔部とよりなるノズルめくら孔と、上記ダイ孔内に押し出されたダボを成形するノズルめくら孔成形工程と、
上記ダボを除去してノズルめくら孔を貫通したノズル孔とするダボ除去工程と、
上記ノズル孔の開口の縁のバリを取るバリ取り工程とよりなる構成としたものである。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項６において、該ノズルめくら孔成形工程は、板材にノズル板のノズル孔のピッチの２倍のピッチで該ノズル板のノズル孔の数の半分の数のノズルめくら孔を成形する１回目のノズルめくら孔成形工程と、該板材をノズル板のノズル孔のピッチ分ずらして行う２回目のノズルめくら孔成形工程とよりなる構成としたものである。
【００１５】
請求項８の発明は、先端の円柱部と円錐部と両者を繋ぐ曲面部とを有するパンチと該パンチの円柱部の径より大きい径のダイ孔を有する金型とを使用して、テーパ孔部と有底の円柱孔部とよりなるノズルめくら孔と、上記ダイ孔内に押し出されたダボを成形するプレス機と、
上記ダボを研磨除去してノズルめくら孔を貫通したノズル孔とする研磨機と、
上記ノズル孔の開口の縁のバリを取る超音波洗浄装置とよりなる構成としたものである。
【００１６】
請求項９の発明は、請求項８において、プレス機は、該金型の該パンチの数が形成すべきノズル孔の半分の数であり、該パンチのピッチが形成すべきノズル孔のピッチの２倍のピッチであり、且つ、板材を該パンチのピッチの半分の距離移動させるノズル孔形成用送り機構を備えた構成であり、プレス機は、プレス動作を、間で該ノズル孔形成用送り機構を動作させて、２回に分けて行う構成としたものである。
【００１７】
請求項１０の発明は、請求項８又は請求項９において、パンチは、超硬合金製であり、チタンナイトライド保護膜を有する構成としたものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下の順序で説明する。
【００１９】
１．プリンタ
２．圧電式インクジェットヘッド
３．ノズル板
４．圧電式インクジェットヘッドのインクの飛翔特性
５．ノズル板（ノズル孔）の製造
図１は、本発明の一実施例になるノズル板２０の一のノズル孔２１を拡大して示す。
【００２０】
説明の便宜上、先ず、プリンタ及び圧電式インクジェットヘッドについて説明する。
【００２１】
〔１．プリンタ〕
図２はプリンタ４０を示す。プリンタ４０は、内部に、圧電式インクジェットヘッド４１が、ガイドロッド４２に沿ってＺ１，Ｚ２方向（紙面に垂直の方向）に往復移動可能に設けてある。圧電式インクジェットヘッド４１は、本発明の一実施例になるノズル板２０を備えた構成である。圧電式インクジェットヘッド４１にはインクタンク４３が装着してある。用紙４５は、圧電式インクジェットヘッド４１の下側をＸ１方向に通過し、Ｙ１，Ｙ２方向に往復走査する圧電式インクジェットヘッド４１によって印刷され、その後、排紙トレイ４７上に排紙される。
【００２２】
〔２．圧電式インクジェットヘッド〕
図３は圧電式インクジェットヘッド４１の要部を拡大して示す。圧電式インクジェットヘッド４１は、第１の本体５１と、第２の本体５２と、第１の本体５１と第２の本体５２とで挟まれて固定された振動板５３と、第１の本体５１の下面に固定されたノズル板２０と、圧電素子５５とを有する。第１の本体５１には、インク供給通路５６と、インク室５７が形成してある。一のインク室５７に対して一のノズル孔２１が対向している。圧電素子５５は、一のインク室５７に対して一つづつ、基部側を第２の本体５２に固定して、先端側を振動板５３に固定して設けてある。インクタンク内のインクがインク供給通路５６に供給されている。
【００２３】
圧電素子５５に所定の波形の駆動電圧が印加されると、それまで伸びていた圧電素子５５が縮んでもとの状態に戻るように歪み、振動板５３が変形して、供給通路５６内のインクがインク室５７に吸引され、続いて、圧電素子５５が伸びるように歪み、振動板５３が圧電素子５５によって押されて変形する。このときに、インク室５７内のインクのうち数１０ピコリットル（ｐｌ）のインクが、ノズル孔２１より、符号５８で示す粒状に吐出され、用紙４５に付着される。
【００２４】
〔３．ノズル板〕
次に、ノズル板２０について説明する。
【００２５】
図４に示すように、ノズル板２０には、２つの基準孔６０、６１と、例えば約２００個と多数のノズル孔２１とが形成してある。ノズル孔２１は、圧電式インクジェットヘッド４１の走査方向（Ｙ１，Ｙ２方向）にピッチｐ１で４列で、各列について５４個のノズル孔２１がピッチｐ２で用紙送り方向（Ｘ１方向）に整列している。ピッチｐ１は約３．７ｍｍであり、ピッチｐ２は約０．３ｍｍである。
【００２６】
図１に示すように、ノズル板２０は厚さｔ１が約０．０８ｍｍのステンレス板である。インク粒が吐出される方向（Ｚ２方向）を先端と言い、インク室側を後端と言う。
【００２７】
ノズル孔２１の形状は、後述する本発明者がインクの飛翔特性について行った実験の結果にもとづいて、以下に述べる形状としてある。
【００２８】
ノズル孔２１は、後端（Ｚ１方向端）の開口２８が大きい径を有するテーパ孔部２２と、先端（Ｚ２方向端）がインク吐出口２４である円柱孔部２５と、テーパ孔部２２の先端と円柱孔部２５の後端とをつなぐ環状の曲面部２６とよりなる。テーパ孔部２２の後端の開口２８は、ノズル板２０が圧電式インクジェットヘッド４１に組み込まれた状態で、インク室に対向する。
【００２９】
円柱孔部２５は、径ｄ１が約０．０３ｍｍであり、深さａは約０．０１ｍｍであり、ノズル板２０の厚さｔ１の約８分の１である。
【００３０】
テーパ孔部２２は、テーパ角αが約４０度であり、深さｂは約０．０６ｍｍであり、ノズル板２０の厚さｔ１の約４分の３を占める。テーパ孔部２２は、図１の断面図に表れる線２７が直線である形状を有する。
【００３１】
環状の曲面部２６は、半径ｒ１が約０．０３ｍｍである。環状の曲面部２６が占める角度βは約２０度であり、Ｚ１、Ｚ２方向の長さｃは約０．０２ｍｍである。
【００３２】
また、テーパの孔部２２、円柱孔部２５、及び曲面部２６の面は粗さが１Ｓ以下となるように仕上げられている。よって、ノズル孔２１内でのインクの動きが良く、これだけでも、インクの飛翔特性は良好となっている。
【００３３】
〔４．圧電式インクジェットヘッドのインクの飛翔特性〕
次に、実験によって得た、圧電式インクジェットヘッド４１のインクの飛翔特性について説明する。
【００３４】
図５（Ａ），（Ｂ）は、図３の圧電式インクジェットヘッド４１のインクの飛翔特性を示す。図６（Ａ），（Ｂ）は、図２２に示すノズル孔１１（図１中の環状の曲面部２６を有しない）を有する圧電式インクジェットヘッドのインクの飛翔特性を示す。
【００３５】
実験したところ、図２２に示すノズル孔１１を有する圧電式インクジェットヘッドの場合には、図６（Ａ）に示すように、各回のインク粒の吐出が完了した（インクを引いた）直後のインクのメニスカス面は、ノズル孔１１内において線７０と線７１との範囲７２内の不特定の位置に形成され、インクのメニスカス面が形成される位置はばらついている。吐出されたインク粒が用紙上に付着した点を×マークでプロットすると、図６（Ｂ）に示すようになった。図６（Ｂ）より、吐出されたインク粒が飛翔する拡がり角度θ２は、±１．３度と大きいことがわかる。吐出されたインク粒が飛翔する拡がり角度θ２が大きい原因の一つは、インクのメニスカス面が形成される位置のばらつきにあると考えられる。また、吐出されたインク粒が飛翔する拡がり角度θ２が大きい別の原因は、インクを吐出する場合に、ノズル孔内をメニスカス面が吐出口の方向に移動する際に屈曲部でメニスカス面が乱れて非対称になり、飛翔方向のばらつきが大きくなるためと考えられる。
【００３６】
また、図７（Ａ）は、実験の結果である、テーパ孔部１２Ａのテーパ角αが５０度のノズル孔１１Ａを有する圧電式インクジェットヘッドのインクの飛翔特性を示す。
【００３７】
吐出されたインク粒が用紙上に付着した点を×マークでプロットすると、図７（Ｂ）に示すようになった。図７（Ｂ）より、吐出されたインク粒が飛翔する拡がり角度θ３は、上記の角度θ２よりも大きいことがわかる。
【００３８】
吐出されたインク粒が飛翔する拡がり角度θ３が大きい原因の一つは、インクを吐出する場合に、ノズル孔内を吐出口の方向に移動するインクの指向性がα＝４０度の場合より悪いためと考えられる。
【００３９】
これに対して、図３の圧電式インクジェットヘッド４１の場合には、図５（Ａ）に示すように、各回のインク粒の吐出が完了した（インクを引いた）直後のインクのメニスカス面は、符号７５で示すように、ノズル孔２１内において、略、同じ位置に形成される。吐出されたインク粒が用紙上に付着した点を×マークでプロットすると、図５（Ｂ）に示すようになった。図５（Ｂ）より、吐出されたインク粒が飛翔する拡がり角度θ１は、約０．４度と従来に比べて相当に小さくなっていることがわかる。このため、画数の多い小さい文字も良好に印字出来る。
【００４０】
吐出されたインク粒が飛翔する拡がり角度θ１が、約０．４度と従来に比べて相当に小さいのは、インクのメニスカス面が形成される位置が一定であること、及び、インクを吐出する場合に、ノズル孔内を吐出口の方向に移動するインクの指向性がα＝４０度と小さいことで良くなったためであると考えられる。
【００４１】
〔５．ノズル板２０の製造〕
次に、上記のノズル板２０の製造について説明する。
【００４２】
図８はノズル板２０の製造工程と製造設備を示す。ステンレス製のフープ材１００が、レベラ１０１を使用して行う平坦化工程１２１、プレス機１０２を使用して行う基準孔抜き工程１２２、プレス機１０３を使用して行ってノズルめくら孔１４０を形成するとともにダボ１４１を出すノズルめくら孔成形工程１２３（図９（Ａ）参照）、超音波洗浄機１０４を使用して行って加工油を除去する洗浄工程１２４、テープ研磨機１０５を使用して行ってダボ１４１を研磨して除去すると共にテーパ孔部の周囲の盛り上がり部１４２を除去するダボ取り工程１２５（図９（Ｂ）参照）、バフ研磨機１０６を使用して行ってフープ材１００の表面面粗度を向上させる両面研磨工程１２６（図９（Ｃ）参照）、アルミナ砥粒入り超音波洗浄機１０７を使用して行ってノズル孔２１の開口の縁のバリ１４３、１４４を除去するバリ取り工程１２７（図９（Ｄ）参照）、バフ研磨機１０８を使用して行ってフープ材１００の表面面粗度を向上させる両面研磨工程１２８、レベラ１０９を使用して行う平坦化工程１２９、プレス機１１０を使用して行ってノズル孔２１が形成されたフープ材１００をノズル板の大きさの小片に切断する小片切断工程１３０、超音波洗浄機１１１を使用して行って加工油を除去する洗浄工程１３１、最後の検査工程１３２を経て製造される。
【００４３】
次に、上記の製造設備と製造工程のうち主要な製造設備及び製造工程について説明する。
【００４４】
〔ノズルめくら孔成形工程１２３及びこの工程に使用するプレス機１０３〕
図１０は、基準孔抜き工程１２２に使用するプレス機１０２と、ノズルめくら孔成形工程１２３に使用するプレス機１０３とを示す。
【００４５】
フープ材１００は送り機構１５０によってＡ方向に送られる。プレス機１０２は、パンチを有する上金型１５１と、下金型１５２と、上金型１５１を上下動させる上下動駆動ユニット１５３とよりなり、フープ材１００に基準孔６０、６１をあける。
【００４６】
プレス機１０３は、図１１に併せて示すように、上金型１５５と、下金型１５６と、フープ材保持板１５７と、上金型１５５を上下動させる上下動駆動ユニット１５８と、後述するノズル孔成形用送り機構２５０とを有する。
【００４７】
上金型１５５は、図１２に示すように、基台１５８に、多数のパンチ１６０が植設されており、前記のノズル孔２１の配置に対応して７列に整列している構成である。各列の間のピッチは、前記のピッチｐ１と同じであるピッチｐ１であり、約３．７ｍｍである。各列のパンチ１６０のピッチは、ｐ３である。ピッチｐ３は、前記のピッチｐ２の２倍であり、約０．６ｍｍである。ノズル孔２１のｐ１基台１５８の四隅には、下金型１５６の四隅に固定してあるガイド柱に嵌合するガイド孔１６１が形成してある。
【００４８】
図１１に示すように、フープ材保持板１５７には、上金型１５５のパンチ１６０の配列に対応して、多数のガイド孔１６２が形成してある。
【００４９】
同じく、図１１に示すように、下金型１５６には、上金型１５５のパンチ１６０の配列に対応して、パンチ１６０のピッチｐ３の２分の１のピッチ、即ち、形成すべきノズル孔のピッチと同じピッチｐ２で、多数のダイ孔１６３が形成してある。一つおきのダイ孔１６３とガイド孔１６２とが整列している。ガイド孔１６２と整列しているダイ孔１６３は、ダボが形成されるためのものであり、ガイド孔１６２とずれているダイ孔１６３ａは、後述する２回目のプレスのときに、１回目のプレスで形成されたダボを受け入れるためのものである。
【００５０】
上金型１５５は、図１２に示す姿勢から上下反転した姿勢で、ガイド孔１６１をガイド柱に嵌合させて組み込んであり、各パンチ１６０がフープ材保持板１５７の対応するガイド孔１６２に嵌合している。
【００５１】
パンチ１６０は、図１３に示すように、径ｄ１０が約０．４ｍｍである本体部１７０と、先端の円柱部１７１と、本体部１７０の先端側の円錐部１７２と、円柱部１７１と円錐部１７２の間の曲面部１７３とを有する。
【００５２】
円柱部１７１は、径ｄ１１が、約０．０３ｍｍであり、長さｌ１０は約０．０２ｍｍである。
【００５３】
円錐部１７２は、テーパ角α１０が約４０度である。
【００５４】
曲面部１７３は積極的に形成されているものであり、半径ｒ１０が約０．０３ｍｍである。曲面部１７３が占める角度β１０は約２０度であり、Ｚ１、Ｚ２方向の長さｌ１１は約０．０２ｍｍである。曲面部１７３を積極的に形成しない場合には、円錐部１７２と円柱部１７１とがつながっている部分は角となる。角を形成しようとしても、この角の個所に機械加工上自然に出来てしまう丸みの半径は０．０１ｍｍ程度である。よって、曲面部１７３の半径ｒ１０である約０．０３ｍｍは、機械加工上自然に出来てしまう丸みの半径である０．０１ｍｍ程度より相当に大きい。半径ｒ１０が約０．０３ｍｍの曲面部１７３が存在することによって、パンチ１６０の先端側部の強度が向上している。
【００５５】
パンチ１６０の材質は、超微粒子超硬合金である。パンチ１６０はセンタレス研削で加工されて製造されたものである。
【００５６】
円柱部１７１と、円錐部１７２と、曲面部１７３との表面には、チタンナイトライド（ＴｉＮ）保護膜１７４が形成してある。図１３においては、図示の便宜上、チタンナイトライド（ＴｉＮ）保護膜１７４の厚みは誇張して示してある。チタンナイトライド（ＴｉＮ）保護膜１７４は、イオンプレーティングによって形成されたものである。
【００５７】
チタンナイトライド（ＴｉＮ）保護膜１７４を形成することによって、チタンナイトライド（ＴｉＮ）保護膜を形成しない場合に比べて、パンチ１６０とフープ材１００との間の摩擦係数が低下する。
【００５８】
また、パンチ１６０の先端側はラップ仕上げ等がされており、円柱部１７１と、円錐部１７２と、曲面部１７３との表面は粗さが１Ｓ以下となるように仕上げられている。
【００５９】
下金型１５６のダイ孔１６３の径ｄ１２は、約０．２ｍｍである。この径ｄ１２は、上記の円柱部１７１の径ｄ１１（約０．０３ｍｍ）より相当に大きい。円柱部１７１の径ｄ１１とダイ孔１６３の径ｄ１２とは、後述するようにダボが形成されるように、且つ、パンチ１６０の先端がフープ材を押し退ける体積と形成されるダボの体積とが同じになるように定めてある。円柱部１７１の径ｄ１１が０．０２〜０．０５ｍｍである場合に、ダイ孔１６３の径ｄ１２は、０．０７〜０．２ｍｍであることがよい。
【００６０】
また、プレス機１０３は、上金型１５５が、パンチ１６０の先端が、図１１中二点鎖線で示すように、ダイ孔１６３に下金型１５６の上面１５６ａより下方に図１中の円柱孔部２５の深さａが確保できる寸法ｉだけ入り込んだ最終位置まで降下して止まるようにしてある。寸法ｉは約０．０１ｍｍである。
【００６１】
次に、上記構成のプレス機１０３の動作、及びプレス機１０３によるノズルめくら孔の成形について説明する。
【００６２】
上下動駆動ユニット１５８が動作すると、図１１に示す状態から上金型１５５とフープ材保持板１５７とが同時に一定の速度で降下し、先ず、図１４（Ａ）に示すように、フープ材保持板１５７が下金型１５６との間でフープ材１００をクランプする。
【００６３】
続いて、上金型１５５が更に降下し最終位置まで降下する。この過程で、図１４（Ｂ）に示すように、パンチ１６０の先端がフープ材１００に食い込み、フープ材１００の一部がダイ孔１６３内に押し出される。
【００６４】
続いて、上金型１５５が上動して、図１４（Ｃ）に示すように、パンチ１６０の先端が、フープ材保持板１５７と下金型１５６との間でクランプされているフープ材１００から離れる。この後、フープ材保持板１５７が上動し、図１１に示す元の状態に戻る。
【００６５】
図１４（Ｃ）に示すように、フープ材１００には、ノズルめくら孔１４０とダボ１４１が成形される。ノズルめくら孔１４０は、パンチ１６０の先端の形状に対応した形状を有し、大略、テーパ孔部２２Ａと、有底の円柱孔部２５Ａと、テーパ孔部２２Ａと有底の円柱孔部２５Ａとをつなぐ環状の曲面部２６とよりなる。
【００６６】
ダボ１４１は、フープ材１００のうちノズルめくら孔１４０の体積に相当する体積分がダイ孔１６３内に押し出されて、フープ材１００の下面１００ｂに突き出ている。
【００６７】
フープ材１００の上面１００ａには、テーパ孔部２２Ａの周囲に盛り上がり部１４２が形成される。盛り上がり部１４２は、パンチ１６０の先端がフープ材１００に食い込むときに、パンチ１６０の先端によって押し退けられたフープ材１００の材料の一部が、図１３（Ｂ）中、矢印Ｑで示すように、パンチ１６０の円錐部１７２を擦りつつ流れて、フープ材１００の上面１００ａに盛り上がることによって形成される。
【００６８】
ノズルめくら孔１４０の内面はパンチ１６０の先端側の表面の状態がそのまま転写された状態となる。ここで、パンチ１６０の先端側は表面粗さが１Ｓ以下となるように仕上げられているため、ノズルめくら孔１４０の内面の表面粗さも１Ｓ以下となっている。
【００６９】
また、パンチ１６０の先端側は表面粗さが１Ｓ以下となるように仕上げられているため、及び、チタンナイトライド（ＴｉＮ）保護膜１７４を有するため、パンチ１６０の先端がフープ材１００に食い込む動作は滑らかに行われる。このことが、約１００個と多くのノズルめくら孔が精度良く同時に形成可能である理由の一つである。
【００７０】
図１２に示す上金型１５５の構造から分かるように、一回のプレス動作で、図４中、黒塗りの円で示すノズル孔２１に対応する約１００個のノズルめくら孔が同時に形成される。上下動駆動ユニット１５８の一回の動作が完了したのちに、図２２（Ａ），（Ｂ）に示すノズル孔成形用送り機構２５０によって、フープ材１００がその長手方向にパンチ１６０のピッチｐ３の半分の距離送られ、その位置に位置決めされ、この状態で上下動駆動ユニット１５８が動作する。上下動駆動ユニット１５８の二回目の動作で、一回目の動作で形成されたノズルめくら孔の隣合うノズルめくら孔の間の位置に、図４中、白抜きの円で示すノズル孔２１に対応する約１００個のノズルめくら孔が同時に形成される。一回目の動作で形成されたダボは、ガイド孔１６２とずれているダイ孔１６３ａ（図１１参照）内に収まり、二回目の動作で一回目の動作で形成されたノズルめくら孔が潰されることはない。
【００７１】
このように、約２００個のノズルめくら孔がたった二回のプレス動作で形成される。よって、ノズル孔を一個づつ加工している従来に比べて、格段に少ない加工工数で、ノズル板２０を製造出来る。
【００７２】
また、プレス動作は、ノズルめくら孔が形成された場所には行わないため、パンチする位置の芯ずれの問題は起きず、芯ずれが原因でのパンチ１６０の先端の破損は起きない。
【００７３】
また、プレス動作によって形成されるのはダボ１４１（ノズルめくら孔１４０）であるため、抜きかすは発生せず、よって、抜きかすが原因でのトラブルは起きない。
【００７４】
ここで、図２２を参照して、ノズル孔成形用送り機構２５０について説明する。ノズル孔成形用送り機構２５０は、プレス機１０３に関連して設けてあり、フープ材クランプ機構２５１と、フープ材クランプ機構２５１を往復移動させるアクチュエータ２５２とを有する構成である。フープ材クランプ機構２５１は、下側クランパ２５３と上側クランパ２５４とよりなり、プレス機１０３が動作するときには、フープ材１００をクランプする。下側クランパ２５３は、下金型１５６より大きい枠形状を有し、下金型１５６を囲んでおり、ガイドレール２５５上に載っており、アクチュエータ２５２により移動される。下側クランパ２５３の内側と下金型１５６との間には、寸法ｓの隙間２５５がある。この隙間２５５の寸法ｓは、上記ピッチｐ２と等しい寸法に定めてある。よって、アクチュエータ２５２が駆動されると、フープ材クランプ機構２５１が上記隙間２５５の範囲内でＹ２方向、次いでＹ１方向に、ピッチｐ３の半分の距離（ピッチｐ２の距離）往復移動される。
【００７５】
一回目のプレス動作時には、フープ材クランプ機構２５１は、図２２（Ａ）に示すように、Ｙ２方向に移動しており、面２５３ａが面１５６ａに突き当たった状態にある。一回目のプレス動作が完了すると、図２２（Ｂ）に示すように、アクチュエータ２５２が駆動され、フープ材クランプ機構２５１がＹ１方向に、面２５３ｂが面１５６ｂに突き当たるまで移動される。即ち、ピッチｐ３の半分の距離移動される。フープ材１００はフープ材クランプ機構２５１と共にピッチｐ３の半分の距離移動される。二回目のプレス動作が完了と、上側クランパ２５４が上動し、フープ材１００のクランプが解除され、アクチュエータ２５２が駆動され、フープ材クランプ機構２５１がＹ１方向に移動され、図２２（Ａ）に示す元の状態となる。
【００７６】
次に、パンチ１６０の寿命について説明する。
【００７７】
本発明者は、先端の形状を少しづつ変えた複数種類のパンチを用意し、これを使用してプレス動作を行って、パンチ１６０の寿命についての実験を行った。この結果、以下の結果を得た。ここで、パンチの寿命とは、所望の表面粗さのノズルめくら孔が形成出来なくなったとき、又は、パンチが欠けたときまでのプレス動作の回数をいう。
【００７８】
▲１▼　円錐部１７２のテーパ角α１０について。
【００７９】
円錐部のテーパ角α１０を、２０度、３０度、４０度、５０度、６０度としたパンチを使用してプレス動作を繰り返し行なう実験を行った。ダイ孔１６３は径が０．２ｍｍである。この実験の結果、図１５に示す結果を得た。
【００８０】
図１５より、円錐部のテーパ角α１０が２０度であるパンチは使用後間もなく寿命となってしまい、円錐部のテーパ角α１０が３０度であるパンチの寿命は大幅に増えて約６，０００回、円錐部のテーパ角α１０が４０度であるパンチの寿命は更に増えて約１０，０００回、円錐部のテーパ角α１０が５０度であるパンチの寿命は更に増えて約１２，０００回であり、円錐部のテーパ角α１０が更に大きくなって６０度であるパンチの寿命は少し減って約７，５００であることが分かる。これより、パンチの寿命の点から、円錐部のテーパ角α１０は、３０度〜６０度の範囲内の角度が良好な角度であることが分かる。
【００８１】
本実施例では、パンチ１６０の円錐部１７２のテーパ角α１０が４０度であるため、パンチ１６０は十分に長い寿命を有する。
【００８２】
▲２▼　曲面部１７３の半径ｒ１０について。
【００８３】
曲面部の半径ｒ１０を、０．０１ｍｍ（曲面部１７３を積極的に形成していないもの）、０．０３ｍｍ、０．０６ｍｍとしたパンチを使用してプレス動作を繰り返し行なう実験を行った。ダイ孔１６３は径が０．２ｍｍである。この実験の結果、図１６に示す結果を得た。　図１６より、曲面部の半径ｒ１０が０．０１ｍｍであるパンチは使用後間もなく寿命となってしまい、曲面部の半径ｒ１０が０．０２ｍｍであるパンチの寿命は大幅に増えて約５０，０００回、曲面部の半径ｒ１０が０．０６ｍｍであるパンチの寿命は更に増えて約１００，０００回であることが分かる。これより、パンチの寿命の点から、曲面部の半径ｒ１０は、０．０２〜０．０６ｍｍ程度あれば良好であることが分かる。
【００８４】
本実施例では、パンチ１６０の曲面部１７３の半径ｒ１０が約０．０２ｍｍであるため、パンチ１６０は十分に長い寿命を有する。
【００８５】
▲３▼　ダイ孔１６３の径ｄ１２について。
【００８６】
ダイ孔の径ｄ１２を０．０７ｍｍ、０．１０ｍｍ、０．１３ｍｍ、０．２０ｍｍとした下金型を使用し、円錐部のテーパ角α１０が３０度であるパンチを使用してプレス動作を繰り返し行なう実験を行った。この実験の結果、図１７に示す結果を得た。
【００８７】
図１７より、ダイ孔の径ｄ１２が０．０７ｍｍの下金型、ダイ孔の径ｄ１２が０．１０ｍｍの下金型を使用した場合には、パンチは使用後間もなく寿命となってしまい、ダイ孔の径ｄ１２が０．１３ｍｍの下金型を使用した場合には、パンチの寿命は５００回程度となり、ダイ孔の径ｄ１２が０．２０ｍｍの下金型を使用した場合には、パンチの寿命は更に増えて１，０００回程度であることが分かる。これより、パンチの寿命の点から、下金型のダイ孔の径ｄ１２は０．１３〜０．２０ｍｍ程度は必要であることが分かる。
【００８８】
本実施例では、下金型１５６のダイ孔１６３の径ｄ１２は、０．１３〜０．２０ｍｍであり、パンチ１６０は長い寿命を有する。
【００８９】
▲４▼　チタンナイトライド（ＴｉＮ）保護膜１７４について。
【００９０】
チタンナイトライド（ＴｉＮ）保護膜を有しないパンチとチタンナイトライド（ＴｉＮ）保護膜をイオンプレーティングによって形成したパンチとを比較した結果、チタンナイトライド（ＴｉＮ）保護膜を有するパンチの寿命が、チタンナイトライド（ＴｉＮ）保護膜を有しないパンチの寿命より長いことが分かった。
本実施例では、パンチ１６０は、チタンナイトライド（ＴｉＮ）保護膜１７４を有しており、長い寿命を有する。
【００９１】
〔ダボ取り工程１２５及びこの工程に使用するテープ研磨機１０５〕
図１８（Ａ），（Ｂ）は、ダボ取り工程１２５のためのテープ研磨機１０５を示す。
【００９２】
テープ研磨機１０５は、垂直中心軸１８０を中心にＢ方向に回転する回転テーブル組立体１８１と、研磨テープ１８２と、フープ材押さえ板１８３とを有する。
【００９３】
回転テーブル組立体１８１は、正方形の回転テーブル１８５と、回転テーブル１８５の両側より張り出ている二つのフランジ対１８６、１８７と、その一のフランジ対１８６の間に取り付けてあり、回転テーブル１８５の一の辺側に配してある研磨テープ供給リール１８８、ガイドロール１８９、１９０と、別のフランジ対１８７の間に取り付けてあり、回転テーブル１８５の反対側の辺側に配してある研磨テープ巻取リール１９１、ガイドロール１９２、１９３と、フランジ対１８７に固定してあり、研磨テープ巻取リール１９１を研磨テープを巻き取る方向に回転させる研磨テープ巻取機構１９４と、回転テーブル１８５の幅と同じ幅の研磨テープ１８２とを有する。
【００９４】
上記研磨テープ１８２は、研磨テープ供給リール１８８より出てガイドロール１８９、１９０によって案内されたのち、回転テーブル１８５の上面に出て、回転テーブル１８５の上面を横切り、ガイドロール１９３、１９２によって案内され、研磨テープ巻取リール１９１に到っている。
【００９５】
フープ材押さえ板１８３は、フープ材の長手方向に長い長方形を有し、図１８（Ｂ）に示すように、平面図上、垂直中心軸１８０よりずれた位置に設けてある。フープ材押さえ板１８３は、通常は、図１８（Ａ）に示すように、回転テーブル１８５より上方に離れており、ダボ取り動作時に下降する。フープ材押さえ板１８３は、３枚のノズル板が打ち抜かれる部分に対向する大きさを有する。また、フープ材押さえ板１８３の両側の位置には、テンションローラ１９５、１９６が配設してある。
【００９６】
ダボ１４１（ノズルめくら孔１４０）が形成されたフープ材１００Ａは、図１８（Ａ）に示すように、テンションローラ１９５とテンションローラ１９６とに案内されており、フープ材押さえ板１８３の下側を通っている。ダボ１４１は、フープ材１００Ａの下面側にある。
【００９７】
ダボを除去するときには、フープ材押さえ板１８３が下降し、回転テーブル組立体１８１がＢ方向に回転し、研磨テープ巻取機構１９４が動作する。研磨テープ１８２は、回転テーブル１８５の上面を矢印Ｃ方向に微速で送られつつ、回転テーブル１８５と共にＢ方向に回転している。フープ材押さえ板１８３がフープ材１００Ａを回転テーブル１８５上に押さえつける。これによって、３枚のノズル板分のダボ１４１が回転している研磨テープ１８２によって、図９（Ｂ）に示すように、一度に研磨除去される。また、図９（Ｂ）に示すように、テーパ孔部の周囲の盛り上がり部１４２が除去される。ここで、研磨テープ１８２については、研磨テープ供給リール１８８より引き出された未使用の部分が使用されるため、ダボ取りは効率良く行われる。研磨テープ１８２に代えて、研磨布でもよい。
【００９８】
〔両面研磨工程１２６及びこの工程に使用するバフ研磨機１０６〕
図１９（Ａ），（Ｂ）は、両面研磨工程１２６に使用するバフ研磨機１０６を示す。
【００９９】
バフ研磨機１０６は、回転テーブル２００と一体に回転するポリッシングシート２０１と、下動するフープ材押さえ板２０２と、フープ材１００Ｂを案内するテンションローラ２０３、２０４とを有する。フープ材押さえ板２０２が下動し、移動しつつあるフープ材１００Ｂが、研磨材２０５を供給されて回転しているポリッシングシート２０１上に押しつけられ、研磨される。これによって、フープ材１００Ｂの上面及び下面の面粗度が向上される。
【０１００】
〔バリ取り工程１２７及びこの工程に使用するアルミナ砥粒入り超音波洗浄機１０７〕
図２０及び図２１は、バリ取り工程１２７に使用するアルミナ砥粒入り超音波洗浄機１０７を示す。
【０１０１】
アルミナ砥粒入り超音波洗浄機１０７は、外側槽２１０と、外側槽２１０の底板上に設けてある超音波発振子２１１と、外側槽２１０より一回り小さいサイズであり、外側槽２１０の内側に設けてある内側槽２１２と、内側槽２１１内のガイドロール２１３、２１４と、外側槽２１０内の水２１５と、内側槽２１２内の純水２１６とを有する。内側槽２１２は、水２１５がはられた外側槽２１０内に浮いた状態にある。内側槽２１２内の純水２１６には、無数の（図２１では、図示の便宜上、数個が示してある）アルミナ砥粒２１７が分散されている。
【０１０２】
超音波発振子２１１が駆動されている状態で、テーパ孔部の周囲の盛り上がり部１４２が除去されたフープ材１００Ｃが、ガイドロール２１３、２１４に案内されて内側槽２１２内を移動される。超音波発振子２１１の駆動によって発生した超音波振動が水２１５を介して内側槽２１２に伝わって内側槽２１２が超音波振動し、内側槽２１２が超音波振動することによって、アルミナ砥粒２１７が純水２１６と共に超音波振動し、超音波振動しているアルミナ砥粒２１７によって、図９（Ｃ）に示すバリ１４３、１４４が図９（Ｄ）に示すように除去される。
【０１０３】
アルミナ砥粒２１７の超音波振動を利用することによって、バリ１４３、１４４は良好に除去される。
【０１０４】
バリが除去されたフープ材１００Ｄは、次のシャワーリンスエアーブロウ槽２２０に入って、洗浄される。
【０１０５】
〔両面研磨１２８〕
両面研磨１２６と同じで、前工程にて傷が付いた場合に行う。
【０１０６】
なお、ノズル板２０は、圧電式でない方式のインクジェットヘッドにも適用可能である。
【０１０７】
また、上記の各部の寸法は一つの例であって、インクジェットヘッドの仕様の変更等に伴って適宜変更されるものである。
【０１０８】
また、例えばノズル孔のピッチが広い場合には、上金型１５５を全部のノズル孔に対応する数のパンチを有する構成とすることによって、一度のパンチ動作で、全部のノズルめくら孔を形成するようにすることも可能である。
【０１０９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、ノズル孔が、円柱孔部とテーパ孔部との間に、環状の曲面部を有し、円柱孔部とテーパ孔部とが曲面部を介してつながっている構成としたため、インク粒が吐出する方向のバラツキを０．４度程度と従来に比べて小さく抑えることが出来、インク粒の飛翔特性を向上させることが出来、よって、例えば、画数の多い小さい文字も良好に印字出来、印字品質の向上を図ることが出来る。また、プレス加工で円柱孔部とテーパ孔部とを同時に成形する場合に、パンチは先端側に上記の曲面部に対応する曲面部を有することになり、強度が向上してパンチの寿命を長くすることが出来る。
【０１１０】
請求項２の発明によれば、環状の曲面部は、半径が０．０２〜０．０６ｍｍである構成であるため、インク粒が吐出する方向のバラツキを０．４度程度と従来に比べて小さく抑えることが出来、インク粒の飛翔特性を向上させることが出来、よって、例えば、画数の多い小さい文字も良好に印字出来、印字品質の向上を図ることが出来る。また、プレス加工で円柱孔部とテーパ孔部とを同時に成形する場合に、パンチは先端側に上記の曲面部に対応する曲面部を有することになり、強度が向上してパンチの寿命を長くすることが出来る。
【０１１１】
請求項３の発明によれば、テーパ孔部は、テーパ角が４０度以下である構成であるため、インク粒が吐出する方向のバラツキを０．４度程度と従来に比べて小さく抑えることが出来、インク粒の飛翔特性を向上させることが出来、よって、例えば、画数の多い小さい文字も良好に印字出来、印字品質の向上を図ることが出来る。また、プレス加工で円柱孔部とテーパ孔部とを同時に成形する場合に、パンチの先端側の円錐部はテーパ角が４０度以下であるものとなり、パンチの寿命を長くすることが出来る。
【０１１２】
請求項４の発明によれば、請求項１乃至３のうちいずれか一項記載のノズル板を有する構成としたため、優れたインク粒の飛翔特性を有し、よって、例えば、画数の多い小さい文字も良好に印字出来るインクジェットヘッドを実現出来る。
請求項５の発明によれば、請求項４記載のインクジェットヘッドを有する構成としたため、例えば、画数の多い小さい文字も良好に印字出来るプリンタを実現出来る。
【０１１３】
請求項６の発明によれば、先端の円柱部と円錐部と両者を繋ぐ曲面部とを有するパンチと該パンチの円柱部の径より大きい径のダイ孔を有する金型とを使用して、テーパ孔部と有底の円柱孔部とよりなるノズルめくら孔と、上記ダイ孔内に押し出されたダボを成形するノズルめくら孔成形工程と、上記ダボを除去してノズルめくら孔を貫通したノズル孔とするダボ除去工程と、上記ノズル孔の開口の縁のバリを取るバリ取り工程とよりなる構成としたため、一度パンチした個所にもう一度加工を行う必要は無く、よって、ノズル板を従来に比べて少ない加工工数で、即ち、従来に比べて安い製造コストで製造することが出来、しかも、円柱孔部とテーパ孔部とが曲面部を介してつながっており優れたインク粒の飛翔特性を有するノズル孔を精度良く形成出来る。
【０１１４】
請求項７の発明によれば、ノズルめくら孔成形工程は、板材にノズル板のノズル孔のピッチの２倍のピッチで該ノズル板のノズル孔の数の半分の数のノズルめくら孔を成形する１回目のノズルめくら孔成形工程と、該板材をノズル板のノズル孔のピッチ分ずらして行う２回目のノズルめくら孔成形工程とよりなる構成としたため、ピッチの狭いノズルめくら孔の成形を無理なく合理的に行うことが出来る。
【０１１５】
請求項８の発明によれば、先端の円柱部と円錐部と両者を繋ぐ曲面部とを有するパンチと該パンチの円柱部の径より大きい径のダイ孔を有する金型とを使用して、テーパ孔部と有底の円柱孔部とよりなるノズルめくら孔と、上記ダイ孔内に押し出されたダボを成形するプレス機と、上記ダボを研磨除去してノズルめくら孔を貫通したノズル孔とする研磨機と、上記ノズル孔の開口の縁のバリを取る超音波洗浄装置とよりなる構成としたため、一度パンチした個所にもう一度加工を行う必要は無く、よって、ノズル板を従来に比べて少ない加工工数で、即ち、従来に比べて安い製造コストで製造することが出来、しかも、円柱孔部とテーパ孔部とが曲面部を介してつながっており優れたインク粒の飛翔特性を有するノズル孔を精度良く形成出来る。また、パンチは、先端の円柱部と円錐部と両者を繋ぐ曲面部とを有する形状を有するため、パンチの寿命を長くすることが出来る。
【０１１６】
請求項９の発明は、プレス機は、金型のパンチの数が形成すべきノズル孔の半分の数であり、パンチのピッチが形成すべきノズル孔のピッチの２倍のピッチであり、且つ、板材を該パンチのピッチの半分の距離移動させるノズル孔形成用送り機構を備えた構成であり、プレス機は、プレス動作を、間で該ノズル孔形成用送り機構を動作させて、２回に分けて行う構成としたため、パンチのピッチが広くできるため、パンチを十分に太くて強度の大きいものとし得、金型を頑丈であり、寿命が長いものと出来る。また、ピッチの狭いノズルめくら孔をの成形を無理なく合理的に行うことが出来る。
【０１１７】
請求項１０の発明は、パンチは、超硬合金製であり、チタンナイトライド保護膜を有する構成としたため、パンチの寿命を長くすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例になるノズル板の一のノズル孔を拡大して示す図である。
【図２】本発明の一実施例になるプリンタの概略図である。
【図３】本発明の一実施例になる圧電式インクジェットヘッドの要部を拡大して示す図である。
【図４】ノズル板を概略的に示す図である。
【図５】図３の圧電式インクジェットヘッドのインク粒の飛翔特性を示す図である。
【図６】図１中、曲面部を有しないノズル孔のインク粒の飛翔特性を示す図である。
【図７】テーパ角が５０度のテーパ孔部を有するノズル孔のインク粒の飛翔特性を示す図である。
【図８】ノズル板の製造方法を説明する図である。
【図９】図８中の主要な工程を説明する図である。
【図１０】図８中、プレス機１０２、１０３を示す図である。
【図１１】ノズルめくら孔を成形するプレス機の一部を拡大して示す図である。
【図１２】図１１中の上金型を上下反転した状態で示す図である。
【図１３】一つのパンチを示す図である。
【図１４】プレス機によるノズルめくら孔の成形を説明する図である。
【図１５】実験によって得た、パンチの円錐部のテーパ角とパンチの寿命との関係を示す図である。
【図１６】実験によって得た、パンチの曲面部の半径とパンチの寿命との関係を示す図である。
【図１７】実験によって得た、ダイ孔の径とパンチの寿命との関係を示す図である。
【図１８】図８中のテープ研磨機１０５を示す図である。
【図１９】図８中のバフ研磨機１０６を示す図である。
【図２０】図８中のアルミナ砥粒入り超音波洗浄機１０７を示す図である。
【図２１】図２０中のアルミナ砥粒入り超音波洗浄機１０７を概略的に示す図である。
【図２２】ノズル孔成形用送り機構を示す図である。
【図２３】従来の１例のノズル板のノズル孔を拡大して示す図である。
【図２４】従来のノズル孔の形成を説明する図である。
【符号の説明】
２０　ノズル板
２１　ノズル孔
２２　テーパ孔部
２４　インク吐出口
２５　円柱孔部
２６　環状の曲面部
２７　直線
４０　プリンタ
４１　圧電式インクジェットヘッド
４３　インクタンク
５３　振動板
５５　圧電素子
５７　インク室
６０、６１　基準孔
１０３　プレス機
１０５　テープ研磨機
１０６　バフ研磨機
１０７　アルミナ砥粒入り超音波洗浄機
１２３　ノズルめくら孔成形工程
１２５　ダボ取り工程
１２６　両面研磨工程
１２７　バリ取り工程
１４０　ノズルめくら孔
１４１　ダボ
１４２　テーパ孔部の周囲の盛り上がり部
１４３、１４４　バリ
１６０　パンチ
１６３　ダイ孔
１７０　本体部
１７１　円柱部
１７２　円錐部
１７３　曲面部
１７４　チタンナイトライド（ＴｉＮ）保護膜
１８１　回転テーブル組立体
１８２　研磨テープ
１８３　フープ材押さえ板
１９４　研磨テープ巻取機構
２００　回転テーブル
２０１　ポリッシングシート
２０２　フープ材押さえ板
２０３、２０４　テンションローラ
２１０　外側槽
２１１　超音波発振子
２１２　内側槽
２１７　アルミナ砥粒
２５０　ノズル孔成形用送り機構
２５１　フープ材クランプ機構
２５２　アクチュエータ
２５３　下側クランパ
２５４　上側クランパ
２５５　ガイドレール
２５６　隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004001533.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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