(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク貯留室を備えたヘッド本体に取り付けられ、前記インク貯留室からインク吐出先端部にかけて所定長の直管部を有する複数のノズル孔を備え、少なくとも研磨加工工程を経て形成されるノズルプレートと、
前記各インク貯留室の容積をそれぞれ変化させる複数の圧電素子とを備え、
前記ノズルプレートには、前記研磨加工工程において、前記インク吐出先端部側の表面に形成されていた深さを異にする２種類の加工量表示凹部のうち、深さの深い方の前記加工量表示凹部が残存しているインクジェットプリンタヘッドにおいて、
前記ノズルプレートは、前記インク吐出先端部側の表面に、前記複数のノズルを包囲する四隅であって、いずれか一方の対角の位置にそれぞれ配置された２つの前記残存する加工量表示凹部を有していることを特徴とするインクジェットプリンタヘッド。
【請求項２】
前記残存する加工量表示凹部は、前記直管部の所定長に対応して当該直管部が許容する公差範囲内の深さを有していることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンタヘッド。
【請求項３】
インク貯留室を備えたヘッド本体に取り付けられ、前記インク貯留室からインク吐出先端部にかけて所定長の直管部を有する複数のノズル孔を備えたノズルプレートを有するインクジェットプリンタヘッドの加工及び検査方法であって、
前記インク吐出先端部側の表面に、所要の研磨加工量より大なる深さを有する２つの第１の加工量表示凹部と、前記所要の研磨加工量以下の深さを有する２つの第２の加工量表示凹部とを設けて前記ノズルプレートを成型加工する工程と、
前記成型加工する工程の後に前記ノズルプレートの前記インク吐出先端部側の表面を研磨加工しつつ、前記第１の加工量表示凹部のみが残ることを確認することにより、研磨加工量の検査を行う検査工程とを備え、
前記成型加工する工程において、前記複数のノズル孔を包囲する前記ノズルプレートの四隅であって、一方の対角位置にそれぞれ前記第１の加工量表示凹部が配置され、他方の対角位置にそれぞれ前記第２の加工量表示凹部が配置されることを特徴とするインクジェットプリンタヘッドの加工及び検査方法。
【請求項４】
前記第１の加工量表示凹部と前記第２の加工量表示凹部とは、前記直管部の所定長に対応して、当該直管部が許容する公差範囲内の深さの差を有していることを特徴とする請求項３に記載のインクジェットプリンタヘッドの加工及び検査方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインクジエットプリンタヘッド並びにインクジェットプリンタヘッドの加工及び検査方法の技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の抜術】
従来から、インクジェットプリンタに搭載されるヘッドのアクチュエータとして、アクチュエータ内に形成された多数のインク貯留室の容積を、各インク貯留室にそれぞれ対応するように設けられた圧電素子により膨張・収縮させ、インク貯留室内のインクを加圧して、インク貯留室と連通するインク吐出孔から外部へ吐出させるものが知られている。
【０００３】
このようなアクチュエータは、従来から種々のものが提案され、実用化されており、一例として、インク貯留室及び該インク貯留室にインクを供給するためのインク流路が形成されたキャビティプレートと、該キャビティプレートに取り付けられ、微細なインク吐出孔が形成されたノズルプレートとを備えたものが挙げられる。
【０００４】
前記キャビティプレートは、圧電素子にダイアフラムを介して接着される部材であるために所定の剛性が要求され、ある程度の厚みが必要となる。また、前記のようにインク貯留室あるいはインク流路等のある程度の大きさを有した空洞部を形成する必要がある。
【０００５】
従って、キャビティプレートの成型時に、前記空洞部と共に、微細な径のインク吐出孔を形成することは困難である。
【０００６】
そこで、前記キャビティプレートとは別体で、薄肉の前記ノズルプレートを備えることにより、インク吐出孔の径の微細加工が可能となるだけでなく、ノズル部分の吐出方向先端部をストレート形状に加工することが可能となり、インク吐出方向の直進性を向上させることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のキャビティプレート及びノズルプレートは、アルミナ等のセラミックを射出成型後に焼結させた部材であり、成型後には前記インク吐出孔が塞がっていたり、バリが形成されている場合がある。
【０００８】
そこで、従来は、成型後にノズルプレートのインク吐出孔側の表面を研磨加工することにより、所定の径のインク吐出孔を形成すると共に、前記ストレート部の必要な長さを確保していた。
【０００９】
しかし、インク吐出孔の径及びストレート部の長さは非常に微細な大きさであり、これらの大きさが所望の値になっているか否かを計測する方法がないため、各ノズル毎にばらつきを生じる場合があった。
【００１０】
そこで、本発明は、前記問題点を解決し、前記ストレート部を容易に所定の長さに加工することのできるインクジェットプリンタヘッド及びインクジェットプリンタヘッドの加工及び検査方法を提供することを課題としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のインクジェットプリンタヘッドは、前記課題を解決するために、インク貯留室を備えたヘッド本体に取り付けられ、前記インク貯留室からインク吐出先端部にかけて所定長の直管部を有する複数のノズル孔を備え、少なくとも研磨加工工程を経て形成されるノズルプレートと、前記各インク貯留室の容積をそれぞれ変化させる複数の圧電素子とを備え、前記ノズルプレートには、前記研磨加工工程において、前記インク吐出先端部側の表面に形成されていた深さを異にする２種類の加工量表示凹部のうち、深さの深い方の前記加工量表示凹部が残存しているインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記ノズルプレートは、前記インク吐出先端部側の表面に、前記複数のノズルを包囲する四隅であって、いずれか一方の対角の位置にそれぞれ配置された２つの前記残存する加工量表示凹部を有していることを特徴とする。
【００１２】
請求項１に記載のインクジェットプリンタヘッドによれば、前記ノズルプレートを形成する際には、成型後に研磨加工工程を行うことになるが、前記ノズルプレートには、前記研磨加工工程において、前記インク吐出先端部側の表面に形成されていた深さを異にする２種類の加工量表示凹部のうち、深さの深い方の前記加工量表示凹部が残存しており、前記ノズルプレートは、前記インク吐出先端部側の表面に、前記複数のノズルを包囲する四隅であって、いずれか一方の対角の位置にそれぞれ配置された２つの前記残存する加工量表示凹部を有しているので、前記研磨加工工程において、深さの深い方の前記加工量表示凹部が残存している場合においては、その時点で所要の研磨加工量の研磨加工が行われたことになり、前記加工量表示凹部の深さを測定することなく、前記研磨加工量が正確に検知され、ノズル孔の寸法精度を向上させる。
【００１３】
請求項２に記載のインクジェットプリンタヘッドは、前記請求項１に記載のインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記残存する加工量表示凹部は、前記直管部の所定長に対応して当該直管部が許容する公差範囲内の深さを有していることを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載のインクジェットプリンタヘッドによれば、前記残存する加工量表示凹部は、前記直管部の所定長に対応して当該直管部が許容する公差範囲内の深さを有しているので、前記直管部の長さが公差範囲内に収められる。
【００１５】
請求項３に記載のインクジェットプリンタヘッドの加工及び検査方法は、前記課題を解決するために、インク貯留室を備えたヘッド本体に取り付けられ、前記インク貯留室からインク吐出先端部にかけて所定長の直管部を有する複数のノズル孔を備えたノズルプレートを有するインクジェットプリンタヘッドの加工及び検査方法であって、前記インク吐出先端部側の表面に、所要の研磨加工量より大なる深さを有する２つの第１の加工量表示凹部と、前記所要の研磨加工量以下の深さを有する２つの第２の加工量表示凹部とを設けて前記ノズルプレートを成型加工する工程と、前記成型加工する工程の後に前記ノズルプレートの前記インク吐出先端部側の表面を研磨加工しつつ、前記第１の加工量表示凹部のみが残ることを確認することにより、研磨加工量の検査を行う検査工程とを備え、前記成型加工する工程において、前記複数のノズル孔を包囲する前記ノズルプレートの四隅であって、一方の対角位置にそれぞれ前記第１の加工量表示凹部が配置され、他方の対角位置にそれぞれ前記第２の加工量表示凹部が配置されることを特徴とする。
【００１６】
請求項３に記載のインクジェットプリンタヘッドの加工及び検査方法によれば、前記ノズルプレートを成型加工することにより、前記ノズル孔が塞がり、またはノズル孔開口部にバリが生じることが考えられるが、当該成型加工後に研磨加工工程を行い、ノズル孔は開口され、また、バリは除去されることになる。そして、前記ノズルプレートの前記インク吐出先端部側の表面には、所要の研磨加工量より大なる深さを有する第１の加工量表示凹部と、前記所要の研磨加工量以下の深さを有する第２の加工量表示凹部とが設けられているので、前記所要の研磨加工量の加工が行われた場合には、まず前記第２の加工量表示凹部が消失し、前記第１の加工量表示凹部が残ることになり、その時点で前記所要の研磨加工量の検査が行われることになる。その結果、前記加工量表示凹部の深さを測定することなく、前記研磨加工量が正確に検知される。
【００１７】
請求項４に記載のインクジェットプリンタヘッドの加工及び検査方法は、請求項２に記載のインクジェットプリンタヘッドの加工及び検査方法において、前記第１の加工量表示凹部と前記第２の加工量表示凹部とは、前記直管部の所定長に対応して、当該直管部が許容する公差範囲内の深さの差を有していることを特徴とする。
【００１８】
請求項４に記載のインクジェットプリンタヘッドの加工及び検査方法によれば、前記第１の加工量表示凹部と前記第２の加工量表示凹部とは、前記直管部の所定長に対応して、当該直管部が許容する公差範囲内の深さの差を有しているので、前記直管部の長さが公差範囲内に収められる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、本発明を具体化した一実施形態のインクジェットプリンタ（単にプリンタと呼ぶこともある）１の内部を示す斜視図である。
【００２１】
図１において、プリンタ１は、その筐体３内に、搬送モータ６により駆動され、被記録媒体としての記録紙Ｒをプリンタ１上方へ搬送する搬送ローラ５を備え、記録紙Ｒの搬送経路には、キャリッジ７に支承されたヘッド２０が設けられている。また、キャリッジ７は、筐体３に固定された支持部材９に、記録紙Ｒの搬送方向に対して矢印Ａに示すような直交方向に往復動自在に支持されると共に、キャリッジモータ１０により駆動されるタイミングベルト１１に固定され、矢印Ａに示すように往復自在になっている。
【００２２】
ヘッド２０は、４色のインク（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）毎に設けられたインクタンク２１と、各色毎に備えられ、インクを吐出するアクチュエータ４０と、各インクタンク２１から各アクチュエータ４０へインクを搬送するためのフロントパネル２３とを少なくとも備えたものである。
【００２３】
アクチュエータ４０は、図２に示すように、ベース４１と、圧電素子部材４２と、ダイアフラム４３と、キャビティプレート４４と、ノズルプレート４５とを備えている。
【００２４】
ベース４１は、アクチュエータ４０の上記各部を支持するものである。
【００２５】
圧電素子部材４２は、後述するキャビティプレート４４のインク貯留室４４ｂの各々を個別に膨張・収縮させることができるように、多数（例えば、１２８個）の圧電素子４２ａを備えたものである。圧電素子４２ａは駆動電圧を印加されると、アクチュエータ４０の縦断面図である図３に示すように矢印Ｘ方向に膨張し、インク貯留室４４ｂの容積を点線Ｙに示すように、収縮させるようになっており、圧電素子４２ａは印加された駆動電圧が開放されると収縮し、初期の状態に戻るようになっている。
【００２６】
ダイアフラム４３は、圧電素子部材４２及びキャビティプレート４４の間を隔てるもので、弾性を有する。
【００２７】
キャビティプレート４４は、二組のＬ字型のインク流路４４ａと、インク流路４４ａから直角に分岐し、インク吐出孔４５ａの数だけ形成されたインク貯留室４４ｂとを備えるもので、インク貯留室４４ｂの各々は、それぞれ対応したインク吐出孔４５ａの一つに通じている。また、図３に示すように、キャビティプレート４４に形成されたインク貯留室４４ｂは、インク流路４４ａに連通路４４ｃを通じて連通されており、下部には、インク吐出孔４５ａに通じるオリフィス４４ｄが形成されている。
【００２８】
ノズルプレート４５は、多数（例えば、１２８個）のインク吐出孔４５ａを２列に配した平板である。
【００２９】
なお、ベース４１、圧電素子部材４２及びダイアフラム４３には、図１に示すインクタンク２１とインク流路４４ａとにおいて、インクを循環させるための往路４１ａ及び復路４１ｂが二箇所ずつ貫通している。
【００３０】
以上のように構成されたへッド２０のアクチュエータ４０からインクを吐出させる動作について説明する。
【００３１】
インクは、インクタンク２１から一対の往路４１ａを通して一対のインク流路４４ａに圧送され、インク流路４４ａを満たす。そして、圧電素子４２ａの駆動電圧を開放することで、圧電素子４２ａを収縮させて、インクをインク流路４４ａから連通路４４ｃを通してインク貯留室４４ｂに引き込み、インク貯留室４４ｂにインクを充填させる。
【００３２】
次に、圧電素子４２ａに駆動電圧を印加して、インク貯留室４４ｂの容積を収縮させることで、インクをオリフィス４４ｄを通して、外部へ吐出させる。
【００３３】
従って、オリフィス４４ｄ内のインクは、ノズルプレート４５に形成された微細な径のノズル孔４５ａを通じて、精度良く吐出されることになる。
【００３４】
このノズルプレート４５を図４を用いて詳しく説明する。図４（Ａ）はノズルプレート４５の平面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）におけるＡ−Ｂ断面図である。
【００３５】
図４（Ａ）に示すように、ノズルプレート４５のインク吐出面側には、複数の微細な径のインク吐出孔４５ａが形成されている。このインク吐出孔４５ａは、図４（Ｂ）に示すように、ノズル孔４５ｂの先端部に形成されており、その径ｄ１は、キャビティプレート４４のオリフィス４４ｄとの接続側の径ｄ２よりも、極端に小さくなっている。
【００３６】
従って、ノズル孔４５ｂは、前記オリフィス４４ｄとの接続側から前記インク吐出孔４５ａ側にかけて徐々に小さくなる部分４５ｃを有しており、更に該部分４５ｃの前方には、ストレート部４５ｄを有している。
【００３７】
このストレート部４５ｄは、インク吐出孔４５ａから吐出されるインクの直進性を向上させるためのもので、高精細な印字を行うためには不可欠な部分である。そして、その長さは設計値に保つことが重要である。
【００３８】
しかしながら、ノズルプレート４５は、アルミナ等のセラミックを射出成型した後に焼結させて形成した部材であるので、成型後にはバリや孔の目詰まりを生じるために、研磨加工を行うことが必要になる。
【００３９】
従って、前記ストレート部４５ｄの長さを設計値に近づけるためには、研磨加工量を見込んで、予めノズルプレート４５の厚さを厚く設定し、研磨加工後に前記ストレート部４５ｄの長さが所定の設計値になるようにしていた。
【００４０】
しかしながら、このノズルプレート４５自体が薄く、また、インク吐出孔４５ａも微細な径を有しているため、前記ストレート部４５ｄの長さを測定する方法がなく、前記ストレート部４５ｄの正確な長さを保つことは困難であった。
【００４１】
そこで、本実施形態では、図５（Ａ）に示すように、研磨加工前のノズルプレート４５の四隅近傍に、所定の研磨加工量よりも大きな深さを有する第１の加工量表示凹部としての加工マーク４６を設けており、研磨加工量の判断を容易に行えるようにした。
【００４２】
本実施形態では、加工マーク４６は、ノズルプレート４５のインク吐出面側の四箇所ａ〜ｄに設けられており、位置ａ，ｄの加工マーク４６の深さは、図５（Ｂ）に示すように、所定の加工量よりも深くなるように形成されており、加工後においても、目視可能な所定の深さを有するようになっている。また、加工マーク４６の径はインク吐出孔４５ａに比して十分に大きく形成されているので、研磨加工後において、加工マーク４６の深さを計測することにより、加工量を知ることができる。
【００４３】
また、本実施形態では、第２の加工量表示凹部としての位置ｃ，ｂの加工マーク４６の深さは、前記加工量よりも浅く形成されており、適正な加工が行われた後には、図４（Ａ）に示すように、位置ｃ，ｂの加工マーク４６は消失する。
【００４４】
従って、位置ａ，ｄの加工マーク４６と、位置ｂ，ｃの加工マーク４６との深さの差を、ストレート部４５ｄの長さの公差の範囲内に設定しておくことにより、研磨加工工程において位置ｂ，ｃの加工マーク４６が消失した時に、適切な加工量の加工が行われたことを知ることができ、この時のストレート部４５ｄの長さは公差範囲内に収められる。
【００４５】
なお、本実施形態においては、加工マーク４６を複数箇所に設ける例について説明したが、本発明はこの態様に限られるものではなく、１箇所に加工マーク４６を設け、この加工マーク４６の深さを測定するようにしても良い。
【００４６】
以上説明したように、本発明によれば、容易に適切な研磨加工量を知ることができ、ノズル孔のストレート部の長さを適切な値にすることができるので、インク吐出の直進性のばらつきを無くすことができ、高精細な印字を行うことができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載のインクジェットプリンタヘッドによれば、ヘッド本体のインク貯留室と連通するノズル孔が設けられたノズルプレートには、研磨加工工程において、インク吐出先端部側の表面に形成されていた深さを異にする２種類の加工量表示凹部のうち、深さの深い方の加工量表示凹部が残存しており、ノズルプレートは、インク吐出先端部側の表面に、複数のノズルを包囲する四隅であって、いずれか一方の対角の位置にそれぞれ配置された２つの残存する加工量表示凹部を有しているので、研磨加工工程において、深さの深い方の加工量表示凹部が残存している場合においては、その時点で所要の研磨加工量の研磨加工が行われたことになり、加工量表示凹部の深さを測定することなく、研磨加工量が正確に検知することができ、ノズル孔の寸法精度を向上させることができる。
【００４８】
また、請求項２に記載のインクジェットプリンタヘッドによれば、残存する加工量表示凹部は、直管部の所定長に対応して当該直管部が許容する公差範囲内の深さを有しているので、直管部の長さを公差範囲内に収めることができる。
【００４９】
更に、請求項３に記載のインクジェットプリンタヘッドの加工及び検査方法によれば、ヘッド本体のインク貯留室と連通するノズル孔が設けられたノズルプレートの、インク吐出先端部側の表面に、所要の研磨加工量より大なる深さを有する第１の加工量表示凹部と、前記所要の研磨加工量以下の深さを有する第２の加工量表示凹部とを設けて前記ノズルプレートを成型加工し、成型加工後に前記ノズルプレートの前記インク吐出先端部側の表面を研磨加工しつつ、前記第１の加工量表示凹部のみが残ることを確認するようにしたので、前記第２の加工量表示凹部が消失した時に、前記所要の研磨加工量の検査を行うことができ、前記加工量表示凹部の深さを測定することなく、前記研磨加工量を正確に検知することができる。
【００５０】
請求項４に記載のインクジェットプリンタヘッドの加工及び検査方法によれば、第１の加工量表示凹部と第２の加工量表示凹部とは、直管部の所定長に対応して、当該直管部が許容する公差範囲内の深さの差を有しているので、直管部の長さを公差範囲内に収めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態におけるプリンタ１の内部を示す斜視図である。
【図２】  本発明の一実施形態におけるプリンタ１のアクチュエータ４０を示す分離斜視図である。
【図３】  本発明の一実施形態におけるプリンタ１のアクュエータ４０の縦断面図である。
【図４】  （Ａ）は本発明の一実施形態における成型加工後及び研磨加工後のノズルプレートの概略構成を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ｂ線断面図である。
【図５】  （Ａ）は本発明の一実施形態における成型加工後及び研磨加工前のノズルプレートの概略構成を示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ｂ線断面図である。
【符号の説明】
１・・・インクジェットプリンタ
２０・・・ヘッド
４０・・・アクチュエータ
４１・・・ベース
４２・・・圧電素子部材
４２ａ・・・圧電素子
４３・・・ダイアフラム
４４・・・キャビティプレート
４４ａ・・・インク流路
４４ｂ・・・インク貯蔵室
４４ｃ・・・連通路
４４ｄ・・・オリフィス
４５・・・ノズルプレート
４５ａ・・・インク吐出孔
４５ｂ・・・ノズル孔
４５ｄ・・・ストレート部
４６・・・加工マーク
【図１】
0003809706.tif 000002
【図２】
0003809706.tif 000003
【図３】
0003809706.tif 000004
【図４】
0003809706.tif 000005
【図５】
0003809706.tif 000006