JPH0825145B2 - インキ・ジェット・プリンターのプリントヘッドの製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はインキ・ジェット・プリンターのプリントヘ
ッドの製造法に関する。

（従来の技術） 欧州特許出願第88300144.8号および第88300146.3号に
は予め極性を備えたピエゾ電気セラミック中に多数の線
状の平行なインキ溝を形成させたインキ・ジェット・プ
リントヘッドが記載されている。所望の操作特性とプリ
ント解像をもつプリントヘッドを製造するためには、イ
ンキ溝の寸法はきわめて小さく、それらの許容性は正確
に制御されなければならない。たとえば、代表的なプリ
ントヘッドは幅が約30〜200ミクロン、深さが150〜1000
ミクロン、ピッチが約75〜500ミクロンのインキ溝をも
つことができる。以下に述べる「高密度」なる用語は溝
のピッチに等しいか又はそれより大きい溝をもつプリン
トヘッドに関して及びその製造用のマルチ・ディスク・
カッター工具に関して使用される。到達しうる線状カッ
ティング速度、溝の深さの輪郭の可能性および必要とす
る製造許容度により、ダイヤモンド・カッター・ディス
クが現在のところインキ溝の製造が好ましい。

薄いダイヤモンド含浸研磨カッター・ディスクはセラ
ミック・ウェフアーたとえばシリコン・チップのウェフ
アー、ピエゾ電気および磁気フェライト作動器を細かく
切るために、及び多層コンデンサを切るために広く使用
されている。１つの形体の刃は樹脂結合研磨用ダイヤモ
ンド粒子ディスクである。マルチ・ディスク形体は欧州
特許第88308515.1号に記載されている。

ダイヤモンド含浸金属ディスクは高い疲労耐性のため
に、およびすぐれた機械的および熱的性質のために、す
ぐれていることが知られている。１つの技術において、
これらの歯車は平らな電導性表面上にダイヤモンド・ス
ラリ中のNiの電着によって製造される。この方法は厚さ
についてすぐれた均一性を与えるが、これらのディスク
はメッキの歪みならびに最初と最後の電着面のダイヤモ
ンド構造の相違に起因しうる、一面上で速く摩耗する傾
向をもつ。プラズマ噴霧した金属とダイヤモンドは別の
製造技術を提供する。これらの方法はそれ自体ではマル
チ・ディスク・カッターの製造に導かない。

多重の単一ディスクのカッターを共通軸のスペーサ間
に組立てることは知られているが、必要とする許容度に
より及び脆い要素を信頼性良く取り扱うことの困難のた
めに、数個以上の配列を正確に共通軸に取り付けること
は困難であることがわかった。また、多重ディスク・カ
ッターの有効寿命を約束する向かい合ったそれぞれの刃
の横方向に不均一な摩耗から生ずる困難性も数個以上の
配列を正確に共通軸に取り付けることを困難にしている
もう１つの理由である。このことは非常に微細な寸法
で、及びワン・パスで数百回の量でプリントヘッドのイ
ンキ溝を生成させる目的にとって特に真実である。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的はインキ・ジェット・プリントヘッドの
大量生産に特に適する改良された研磨カッター工具を提
供することにある。本発明の更に別の目的はピエゾ電気
セラミック・インキ・ジェット・プリントヘッド基材の
形体および寸法の多数の線状平行インキ・ジェット・イ
ンキ溝を有効に切るための非常に均一で正確な研磨カッ
ター工具を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は（ａ）研磨剤粉末を金属中に分散させて作っ
た少なくとも１つの外周淵コーティングをもつ円筒マン
ドレルを製造し、 （ｂ）このマンドレルをその縦軸のまわりに流体浴中で
回転させ； （ｃ）ディスク間の間隔によってえらばれた直径をもつ
長いワイヤをそれぞれのディスク間隔において上記コー
ティングと接線方向に整列させ； （ｄ）このワイヤとコーティングとの間に電圧パルスを
加えて該コーティングの電気腐食を行いながらワイヤを
その長手方向に供給してワイヤの電気腐食の場合の直径
を実質的に一定に保つことによってワイヤの放電機械加
工を行い； そして （ｅ）このワイヤを該コーティングに対して径方向に移
動させて該コーティング中に電気腐食による溝を形成さ
せ、それによってこのようにして生成させた順次の溝の
間に研磨カッター・ディスクを生成させる； ことにより制御された寸法をもつ多数の等間隔平行共軸
の研磨カッター・ディスクを備える一体の研磨カッター
工具を製造し、この研磨カッター工具を用いてインキ・
ジェット・プリンターのプリンター用基質に切込みを入
れる事によって基質中に平行インキ溝を形成することを
特徴とするインキ・ジェット・プリンターのプリントヘ
ッドの製造方法にある。

本発明の一態様において、コーティングの生成工程は
ニッケルまたはニッケル合金中のダイヤモンド粉末もし
くは他の研磨剤粉末の電着から成る。

本発明のもう１つの態様において、コーティングの生
成工程は金属マトリックス中のダイヤモンドもしくは他
の研磨剤粉末のプラズマ電着から成る。

本発明の更にもう１つの態様において、コーティング
の生成工程は円筒マンドレル上に金属マトリックス中の
ダイヤモンドもしくは他の研磨剤粉末を焼結させること
から成る。

本発明の別の態様において、周縁コーティングの生成
工程は該コーティングを装飾して回転軸に対して共心の
マンドレルの円筒面を作ることを含む。

本発明は更に、多数の共軸円筒マンドレルを浴中で共
通縦軸のまわりに回転させることによって多数の研磨カ
ッター工具を作り、そして多数のワイヤをそれぞれのマ
ンドレルに対してそれぞれ接線方向に配列させ、それぞ
れのワイヤをその長手方向に供給しながらワイヤとこれ
にそれぞれ整列し対応するマンドレルとの間に電気腐食
電圧を加え且つワイヤを対応するマンドレルの径方向に
移動させて対応するマンドレルのコーティング中に溝を
作り、それによってこのようにして作った順次の溝の間
に別個の研磨カッター・ディスクを生成させる方法を含
む。

本発明の更に別の面によれば、ワイヤを径方向に移動
させて溝の電気腐食の径方向の深さを制御する工程は、
マンドレル上のダイヤモンド・マトリックスのコーティ
ングの厚さを越える深さにワイヤを移動させることを含
む。

更なる面による本発明は、多数の等間隔平行共軸研磨
カッター・ディスクをもち、且つ金属中に研磨剤粉末を
分散させたマトリックスを被覆したほぼ円筒状のカッタ
ー・ヘッドを備え、このカッター・ヘッドが等間隔の平
行共軸溝をもち、順次の溝がそれぞれの環状カッター・
ディスクの間に形成されている、一体の研磨カッター工
具から成る。

更に本発明は、上記の一体の研磨カッター工具を用い
て基質に切込みを入れることによって基質中に平行イン
キ溝を形成する工程を含むことを特徴とするインキ・ジ
ェット・プリンターの製造方法、をも包含する。

（実施例） 本発明の実施例を添付の図面を参照して具体的に説明
する。

第１（ａ）図〜第１（ｅ）図は円筒状マンドレル体
（10）を示す。このマンドレル体は代表的には軸（12）
に取り付けた工具鋼から成る。このマンドレルは多数の
研磨剤粒子ディスクをもち、前記欧州特許出願に記載さ
れているようなマルチ溝インキ・ジェット・プリントヘ
ッド用の比較的少数から千個の溝を一工程において好適
にカットするように本発明において使用される。

超薄型のカッティング刃は従来、金属マトリックス中
２〜20μｍの寸法のダイヤモンドまたは窒化ボロン粒子
から成る単一のディスクとして製造された。金属マトリ
ックスは良好な機械的および熱的性質のためにすぐれた
性能を提供するけれども、疲労に対する長い寿命を確保
するために高い均一性が必要である。これは多数の刃が
１つの工具に組合せられる場合に特に必要である。

本発明を実施するために、マンドレル（10）は金属中
に分散させた研磨剤粒子で被覆される。第１（ｂ）図に
示すコーティング（14）は、たとば電着またはプラズマ
噴霧によって適用される。別の方法は金属焼結による方
法である。ニッケル・マトリックス中のダイヤモンド粒
子が好ましいが、他の研磨用粒子（立方体の窒化ホウ
素）および異なった金属（ニッケルコバルト合金）を使
用することもできる。コーティング後に、工具ヘッドが
装着されてマンドレル軸に対して真の円筒が生成され、
工具ヘッドは均衡化されて研磨カッターとして使用しつ
つある際の振動を消滅させる。

工具ヘッドが生成された後、多数の研磨ディスク（1
6）が円筒状マンドレル中に共軸に生成される。その方
法は後記のとおり第３図を参照して具体的に説明する。
生成時に、これらは代表的に30〜75mmの仕上げ直径をも
ち、プリントヘッド溝を研磨によりカットする輪郭をも
つ。１つの配列において、ディスクはワン・パスで同時
にすべての溝を研磨する。別の形体において、交互の溝
が２つの順次のパスにおいてカットされる。ディスク
（16）間の溝は好ましくはダイヤモンド金属コーティン
グ（14）の厚さにカットされ、ディスクの側面ならびに
先端は研磨剤粒子によって生成されるが、溝はコーティ
ング（14）よりも深くカットすることもでき、それによ
って径方向外部のみが又はディスク（16）の先端のみが
研磨性であるようにすることができる。

平行インキ溝を作るために使用する際のマルチ・ディ
スク・カッター（20）が第２図に示してある。ここでは
カッター（20）は好適な研磨機（22）中に取り付けら
れ、代表的には50〜150m/secの高速で回転せしめられ
る。ピエゾ電気セラミック基材シート（23）が研磨機ベ
ッド（24）上に取り付けられ、コントローラ（26）の方
向に長手方向に予め定めた速度で径方向に移動せしめら
れる。これは刃の寿命を最適にするように、及び研磨し
た面の品質が電極メッキ用の十分な平滑さをもつことを
確保するようにえらばれる。研磨操作中のディスク・カ
ッターは冷却剤でみたされる。また、カッター・ディス
クはセラミック基材（23）に対する配置を保つために及
びカッター・ディスクの摩耗または破壊を確かめるため
にカッティング操作期間中ときどき光学的に検査するこ
ともできる。

ディスクの１つの製造法は第３図を参照して説明され
る。コーティング（14）をもつマルチ・ディスク・カッ
ター（20）はシャフト（32）の軸に取り付けられ、絶縁
油（35）または他の好適な流体を含む浴（34）中に浸漬
され該浴中で回転される。ワイヤ（36）がカッター（2
0）に対して接線方向に配置され、その長さにそって逐
次に供給される。同時に、ワイヤ（36）とカッター（2
0）との間に電圧パルスを加える。カッター（20）は接
地ポテンシャルに保持され、これによって電気腐食が行
われる。これはそれぞれのパルスにおいてキャビテーシ
ョン泡を生成し、これがつぶれて腐食加工を行う。電気
腐食は研磨工具を装備し輪郭づけするために従来行われ
ていたが、マルチ・ディスク・カッターおよび特に比較
的少数から千個までの共軸ディスクを与えるそのような
カッターには適用されていなかった。

電気腐食加工の期間中、ワイヤ（36）は電気腐食にも
かかわらず実質的に一定のワイヤ直径が保存されるよう
にえらばれた速度でその長さにそって逐次に供給され
る。同時に、ワイヤはマンドレルの径方向にマンドレル
（10）に対して移動せしめられて溝を形成する。それぞ
れの溝の完成時に、ワイヤはその溝から抜き出されて次
のディスク間隔の位置に軸方向に移動せしめられ、その
位置において更に１つの溝がもとの溝と同様にして生成
される。この操作をくりかえして、順次の溝の間のそれ
ぞれに研磨ディスクが生成される。これらのディスクは
マンドレルのコーティング中に全部を生成させることも
でき、あるいはターティングを越えて径方向内側にのば
してディスクの径方向外側部分のみが研磨材料から成る
ようにすることもできる。これらのディスクは所望の溝
ピッチにおいて（あるいは多数のピッチにおいて）均一
の間隙をもつのが好ましい。これらの溝が一連のパス中
でカットされる場合、ワイヤ（36）のそれぞれの寸法は
カッターのディスクとディスクとの間に正しい間隔を与
えるようにえらばれる。

多重研磨ヘッドを製造するための機械加工において、
シフト（32）上に共軸に多重マンドレルを取り付け、そ
して多重ワイヤ（36）を与えるのが便利である。これら
のワイヤのそれぞれは同時に径方向に一緒に移動せしめ
られて多数の溝を形成し、そしてマンドレル軸方向にワ
イヤをそれぞれ新しいディスク間隔位置に並びに長手方
向に移動させながら電気パルスを加える。多重ワイヤは
単一カッティング工具の製造にも使用することができ
る。この場合には軸方向の移動は数を減少させるか又は
完全に除くことができる。

カッターに高密度でディスクを装備させようとする場
合、交互の溝をまずカットし、次いでこれらの溝にワッ
クスを充填してから残余のディスク溝をカットするのが
望ましい。このようにして、それぞれのディスクの一面
が支持されながらそれらの他面がカットされる。後者の
カットが行われた後に、ワックスを除く。

本発明による一体のマルチ・ディスク・カッターの製
造は、個々のディスクとスペーサがスタック中に共軸に
組み立てられるマルチ・ディスク・カッターに使用され
るディスクの価格よりも遥かに安価な、恐らくは１桁も
価格が安い、ディスク当たりの価格がきわめて安いカッ
ターをもたらす。

【図面の簡単な説明】

第１（ａ）図はカッティング工具の円筒マンドレル体を
示し；第１（ｂ）図は研磨剤粉末をコートして装飾した
マンドレルを示し；第１（ｃ）図は多数の研磨カッティ
ング・ディスクをコーティング中に生成させた後のマン
ドレルを示し；第１（ｄ）図は研磨カッティング・ディ
スクの詳細を拡大して示す断片の断面図および立面図で
ある。 第２図は第１図のカッターを使用してインキ・ジェット
・プリントヘッドのピエゾ電気基質中に多数のインキ溝
を生成させる方法を示す端部立面図である。 第３図は連続ワイヤ・カッター工具により生成した電気
腐食を使用してマルチ・ディスク研磨カッターを製造す
る方法を示す説明図である。 10……マンドレル、12……軸、14……コーティング、16
……ディスク、20……カッター、22……研磨機、23……
ピエゾ電気セラミック基材、24……研磨機のベッド、26
……コントローラ、32……シャフト、34……絶縁流体
浴、35……絶縁油、36……ワイヤー。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）研磨剤粉末を金属中に分散させて作
   った少なくとも１つの外周縁コーティングをもつ円筒マ
   ンドレルを製造し； （ｂ）このマンドレルをその縦軸のまわりに流体浴中で
   回転させ； （ｃ）ディスク間の間隔によってえらばれた直径をもつ
   長いワイヤをそれぞれのディスク間隔において上記コー
   ティングと接線方向に整列させ； （ｄ）このワイヤとコーティングとの間に電圧パルスを
   加えて該コーティングの電気腐食を行いながらワイヤを
   その長手方向に供給してワイヤの電気腐食の場合の直径
   を実質的に一定に保つことによってワイヤの放電機械加
   工を行い； そして （ｅ）このワイヤを該コーティングに対して径方向に移
   動させて該コーティング中に電気腐食による溝を形成さ
   せ、それによってこのようにして生成させた順次の溝の
   間に研磨カッター・ディスクを生成させる； ことにより制御された寸法をもつ多数の等間隔平行共軸
   の研磨カッター・ディスクを備える一体の研磨カッター
   工具を製造し、この研磨カッター工具を用いてインキ・
   ジェット・プリンターのプリンター用基質に切込みを入
   れることによって基質中に平行インキ溝を形成すること
   を特徴とするインキ・ジェット・プリンターのプリント
   ヘッドの製造方法。
2. 【請求項２】溝の生成後にワイヤを別のディスク間隔の
   位置に径方向に移動させる請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】ワイヤをそれぞれディスク間隔の位置に同
   時に整列させる請求項１または２記載の方法。
4. 【請求項４】ワイヤを該コーティングに対して後方向に
   移動させて該コーティングの軸方向に対称の電気腐食を
   行う請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 【請求項５】ニッケルまたはニッケル合金中のダイヤモ
   ンド粉末の電着によってコーティングを生成させる請求
   項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 【請求項６】金属中のダイヤモンド粉末のプラズマ電着
   によってコーティングを生成させる請求項１〜４のいず
   れか１項に記載の方法。
7. 【請求項７】交互のディスクの一面を生成させ、このよ
   うに生成させた間隔にディスク支持用材料を充填し、交
   互ディスクのそれぞれの他面を生成させ、そしてディス
   ク支持用材料を除く請求項１〜６のいずれか１項に記載
   の方法。
8. 【請求項８】マンドレル上に金属中のダイヤモンド粉末
   を焼結させることによってコーティングを生成させる請
   求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
9. 【請求項９】多数の共軸円筒被覆マンドレルを浴中で共
   通縦軸のまわりに回転させることによって多数の研磨カ
   ッター工具を作り、そして多数のワイヤをそれぞれのマ
   ンドレルに対してそれぞれ接線方向に配列させ、それぞ
   れのワイヤをその長手方向に供給しながらワイヤとこれ
   にそれぞれ整列し対応するマンドレルとの間に電気腐食
   電圧を加え且つワイヤを対応するマンドレルの径方向に
   移動させて対応マンドレルのコーティング中に溝を作
   り、それによってこのようにして作った順次の溝の間に
   別個の研磨カッター・ディスクを生成させる請求項１〜
   ８のいずれか１項に記載の方法。
10. 【請求項１０】コーティングの深さよりも大きい深さに
    まで腐食によって溝を生成させる請求項１〜９のいずれ
    か１項に記載の方法。
11. 【請求項１１】多数のディスクを高密度で生成させる請
    求項１〜10のいずれか１項に記載の方法。