JP2001010066A - 液体噴射記録ヘッドの吐出ノズル加工方法および液体噴射記録ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オリフィスプレートの液吐出側にマスクプレ
ートを密着させ、該マスクプレート側からのレーザビー
ムの照射によって、液吐出側に先細りのテーパ形状の吐
出ノズルを加工する際に、マスクプレートの耐久破損ダ
メージを回避することができる液体噴射記録ヘッドの吐
出ノズル加工方法を提供する。 【解決手段】 石英製の基板における吐出ノズル加工時
に照射される紫外線レーザビームが入射する反対面に該
紫外線レーザの波長に合わせた全反射ミラーコーティン
グを施し、該全反射ミラーコーティング層を吐出口形状
にあわせてエッチング除去してパターン１１を形成した
マスクプレート１を、オリフィスプレート２の液吐出側
に密着させ、マスクプレート１側から複数の紫外線レー
ザの平行ビームを照射し、オリフィスプレート２に液吐
出側に先細りのテーパ形状の吐出ノズル２１を高精度に
加工する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録液等の液滴を
飛翔させて記録媒体上に液滴を付着させる液体噴射記録
ヘッドにおける吐出ノズルを紫外線レーザにより昇華加
工する吐出ノズル加工方法に関するものであり、さら
に、液体噴射記録ヘッドの製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】インク等の記録液の液滴を飛翔させて記
録媒体上に液滴を付着させる液体噴射記録装置（インク
ジェットプリンタ）において、印刷品質は記録液を吐出
する部分であるノズル部分の特性に大きく依存してお
り、このノズル部分の特性は、ノズル径のばらつきやノ
ズルの形状によってほぼ決定される。このノズルを形成
する方法としては、大きくは２つの方法が用いられてお
り、金属プレートを用いる電鋳法もしくは放電加工法に
より形成する方法と、有機高分子樹脂材料をエキシマレ
ーザに代表される紫外線レーザ等の高エネルギーレーザ
で昇華（アブレーション）加工する方法が提案されてい
るが、現在では、後者の紫外線レーザ加工方法を用いて
微細加工する方法が一般的となっている。

【０００３】この紫外線レーザ加工方法においては、有
機高分子樹脂材料を昇華加工する好適なレーザのエネル
ギー密度で加工を行なうと、レーザの入射側からレーザ
の出射側にかけて加工面積が徐々に減少するいわゆるテ
ーパ形状の加工特性となる。また、液体噴射記録ヘッド
の印刷品質を上げるために要求されるノズル形状が記録
液の吐出側に先細りのテーパ形状であるため、レーザの
加工方法としては、記録液の供給側からのレーザ照射に
よって行なわれ、すなわち、吐出ノズルを形成するプレ
ートは、吐出ノズルを加工形成した後に、記録液を供給
する部材に結合する工程が取られてきた。

【０００４】しかしながら、吐出ノズル長は、印刷品質
上、約数１０μｍから約１００μｍの長さが要求され、
このノズルを形成するプレートの厚みも当然のことなが
ら同様の厚みを有するため、この吐出口形成プレートは
非常に薄く変形しやすい部材であり、吐出口形成プレー
トに対し液供給側からレーザ加工しなければならず、そ
して、吐出ノズルを加工形成した後に記録液を供給する
部材に結合しなければならないために、結合後、吐出口
形成プレートがストレス変形を起こし、同一方向に整列
した複数の吐出ノズルが形成できず、記録液の吐出方向
がばらばらになってしまい、印刷品質を劣化させてしま
うという問題点があった。

【０００５】そこで、このような問題点を解決するため
に、液体噴射記録ヘッドを組み立てた後に、吐出ノズル
を加工形成する方法が提案されている。

【０００６】その一つは、特表平６−５１０９５８号公
報（コンパック・コンピュータ・コーポレイション）に
提案されている方法で、吐出口形成プレートに対して、
マスクパターンで制限された光ビームを２つの方向から
斜入射させる方法であり、光ビームを斜入射させること
によって光ビームの進行方向に吐出口形成プレートが加
工され、結果的に、吐出ノズルは外側より内側の加工幅
の広いテーパ形状が形成される。

【０００７】他の一つは、特公平６−２４８７４号公報
（ザールリミテッド）に提案されている方法で、ノズル
パターンが形成されたマスクプレートを吐出口形成プレ
ートに密着させた形で光ビームを照射し、密着させたマ
スクプレートと吐出口形成プレートに光ビームが斜入射
するように、揺動またはピボット回転運動をさせて、光
ビームの入射方向に加工が進行することによって、吐出
口形成プレートの液吐出側に先細りのテーパ形状のノズ
ルを形成するものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た特表平６−５１０９５８号公報に記載された方法にお
いては、２つの方向のみの光ビーム加工のため、光ビー
ムの斜入射方向に対しては、吐出口形成プレートの液吐
出側に先細りのテーパ形状が形成されるが、これと直角
方向では液吐出側に口広がりのテーパ形状が形成され
る。このように、液吐出方向に対して対称なコーン形状
のテーパが形成されないため、液吐出側に口広がりのテ
ーパ形状の方向では、記録液の吐出流体抵抗となって、
液吐出の周期が遅くなり、高速な印刷ができなくなり、
さらに、口広がりなノズル形状の場合、液吐出時にミス
トが発生してしまうという問題点が生じる。

【０００９】さらに、マスクパターンの投影結像系では
ないため、吐出ノズルの加工は一つずつ個別に加工しな
ければならないため、非常に多くの吐出ノズル配列を形
成しなければならない場合には、加工時間が長くなり、
生産性として非常に不利となるという問題点があり、さ
らに、光ビームのエネルギー強度の振れに対して敏感に
ノズルの加工サイズが変化してしまうため、加工精度の
安定性の面で困難という問題点もある。

【００１０】また、前述した特公平６−２４８７４号公
報に記載された方法においては、マスクプレートと吐出
口形成プレートを経時的に光ビームに対して傾ける運動
をさせるため、加工開始状態と加工終了状態によって、
つまり、加工の経時的動作過程によって、液吐出方向軸
に対して対称なテーパ形状を加工することが困難とな
り、結果的に、個々の液体噴射記録ヘッドにおいて、記
録液の吐出を安定して一定均一な方向に飛翔させること
が難しいという問題点がある。

【００１１】また、マスクパターンの全体（配列された
多数の吐出口）を一括で加工することができるが、マス
クプレートと吐出口形成プレートを経時的に光ビームに
対して傾ける運動をさせるため、加工時間が運動動作の
時間によって制限され、加工時間が長くかかり、生産性
として不利となるという問題点もある。

【００１２】そこで、前述した問題点を解決すべく、本
出願人は、先に、特願平１０−１８２４０７号出願にお
いて、液体噴射記録ヘッドの吐出口が一次元配列で複数
個または複数個の配列が複数列形成される吐出口形成プ
レートの外面に、吐出口の形状がパターニングされたマ
スクプレートを密着させ、マスクプレート面の垂直軸に
対して所定角度傾いた方向でかつ回転対称な方向から複
数の高エネルギー紫外線平行ビームを同時照射すること
によって、吐出口形成プレートに吐出ノズルを昇華加工
形成する方法を提案した。

【００１３】この方法によって形成される吐出ノズルは
液吐出方向軸に対して対称な形状であって、吐出口形成
プレートの液吐出側に部分的にまた全体が先細りのテー
パ形状が形成でき、そして、短時間で多数配列される吐
出ノズルを一括加工することができる。

【００１４】しかしながら、この方法においても、マス
クプレートを吐出口形成プレートに密着させて紫外線レ
ーザビームの照射を行なうため、マスクプレート自体も
加工を受け、ダメージを受けやすく、耐久的に長くもた
ないという問題点があった。

【００１５】そこで、本発明は、上記の従来技術の有す
る未解決の課題に鑑みてなされたものであって、吐出口
形成プレートの液吐出側からのレーザビームの照射によ
るレーザ加工によって、液吐出側に先細りのテーパ形状
の吐出ノズルを形成し、かつ短時間に多数の吐出ノズル
を一括加工することができる液体噴射記録ヘッドの吐出
ノズル加工方法において、マスクプレートの耐久破損ダ
メージを回避することができる吐出ノズル加工方法を提
供するとともに液体噴射記録ヘッドの製造方法を提供す
ることを目的とするものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の液体噴射記録ヘッドの吐出ノズル加工方法
は、液体噴射記録ヘッドの吐出口形成プレートの液吐出
側に、形成しようとする吐出口の形状がパターニングさ
れたマスクプレートを密着させ、該マスクプレート側か
ら高エネルギー紫外線レーザビームを照射することによ
って、前記吐出口形成プレートに吐出ノズルを昇華加工
形成する液体噴射記録ヘッドの吐出ノズル加工方法にお
いて、前記マスクプレートは、

【００１７】(1) 石英を基板材質として、該石英基板の
高エネルギー紫外線レーザビームが入射する反対面に、
該紫外線レーザビームの波長にあわせた全反射ミラーコ
ーティングを施し、該全反射ミラーコーティング層を前
記吐出口の形状にあわせてエッチング除去したものであ
ること、あるいは、

【００１８】(2) 石英を基板材質として、該石英基板の
高エネルギー紫外線レーザビームが入射する反対面に、
該紫外線レーザビームの波長にあわせた全反射ミラーコ
ーティングを施し、該全反射ミラーコーティング層を前
記吐出口の形状にあわせてエッチング除去し、その後、
このエッチング面を含む全反射ミラーコーティング層全
域を紫外線透過性の無機材料でオーバーコーティングし
たものであること、あるいは、

【００１９】(3) 石英を基板材質として、該石英基板の
高エネルギー紫外線レーザビームが入射する反対面に、
該紫外線レーザビームの波長にあわせた全反射ミラーコ
ーティングを施し、該全反射ミラーコーティング層全域
を無機材料または有機材料でオーバーコーティングした
後に、前記全反射ミラーコーティング層および前記オー
バーコーティング層を前記吐出口の形状にあわせてエッ
チング除去したものであることを特徴とする。

【００２０】本発明の液体噴射記録ヘッドの吐出ノズル
加工方法においては、前記マスクプレートの全反射ミラ
ーコーティング層は、紫外線レーザビームの波長にあわ
せた誘電体多層干渉膜を蒸着またはスパッタリング工程
によって形成されることが好ましい。

【００２１】さらに、本発明の液体噴射記録ヘッドの製
造方法は、液体噴射記録ヘッドの吐出口形成プレートの
液吐出側に、形成しようとする吐出口の形状がパターニ
ングされたマスクプレートを密着させ、該マスクプレー
ト側から高エネルギー紫外線レーザビームを照射し、前
記吐出口形成プレートに吐出ノズルを昇華加工形成する
液体噴射記録ヘッドの製造方法において、前記マスクプ
レートは、

【００２２】(1) 石英を基板材質として、該石英基板の
高エネルギー紫外線レーザビームが入射する反対面に、
該紫外線レーザビームの波長にあわせた全反射ミラーコ
ーティングを施し、該全反射ミラーコーティング層を前
記吐出口の形状にあわせてエッチング除去したものであ
ること、あるいは、

【００２３】(2) 石英を基板材質として、該石英基板の
高エネルギー紫外線レーザビームが入射する反対面に、
該紫外線レーザビームの波長にあわせた全反射ミラーコ
ーティングを施し、該全反射ミラーコーティング層を前
記吐出口の形状にあわせてエッチング除去し、その後、
このエッチング面を含む全反射ミラーコーティング層全
域を紫外線透過性の無機材料でオーバーコーティングし
たものであること、あるいは、

【００２４】(3) 石英を基板材質として、該石英基板の
高エネルギー紫外線レーザビームが入射する反対面に、
該紫外線レーザビームの波長にあわせた全反射ミラーコ
ーティングを施し、該全反射ミラーコーティング層全域
を無機材料または有機材料でオーバーコーティングした
後に、前記全反射ミラーコーティング層および前記オー
バーコーティング層を前記吐出口の形状にあわせてエッ
チング除去したものであることを特徴とする。

【００２５】本発明の液体噴射記録ヘッドの製造方法に
おいては、前記マスクプレートの全反射ミラーコーティ
ング層は、紫外線レーザビームの波長にあわせた誘電体
多層干渉膜を蒸着またはスパッタリング工程によって形
成されることが好ましい。

【００２６】

【作用】本発明によれば、液体噴射記録ヘッドの吐出口
形成プレートの液吐出側に、形成しようとする吐出口の
形状がパターニングされたマスクプレートを密着させ、
該マスクプレート側から高エネルギー紫外線レーザビー
ムを照射することによって、前記吐出口形成プレートに
吐出ノズルを昇華加工形成する液体噴射記録ヘッドの吐
出ノズル加工方法において、マスクプレートを、

【００２７】(1) 石英を基板材質として、該石英基板の
高エネルギー紫外線レーザビームが入射する反対面に、
該紫外線レーザビームの波長にあわせた全反射ミラーコ
ーティングを施し、該全反射ミラーコーティング層を吐
出口形状にあわせてエッチング除去したもの、あるい
は、

【００２８】(2) 石英を基板材質として、該石英基板の
高エネルギー紫外線レーザビームが入射する反対面に、
該紫外線レーザビームの波長にあわせた全反射ミラーコ
ーティングを施し、該全反射ミラーコーティング層を吐
出口形状にあわせてエッチング除去し、その後、このエ
ッチング面を含む全反射ミラーコーティング層全域を紫
外線透過性の無機材料でオーバーコーティングしたも
の、あるいは、

【００２９】(3) 石英を基板材質として、該石英基板の
高エネルギー紫外線レーザビームが入射する反対面に、
該紫外線レーザビームの波長にあわせた全反射ミラーコ
ーティングを施し、該全反射ミラーコーティング層全域
を無機材料または有機材料でオーバーコーティングした
後に、全反射ミラーコーティング層およびオーバーコー
ティング層を吐出口形状にあわせてエッチング除去した
もののいずれかを用いることにより、マスクプレートの
耐久破損ダメージを回避することができ、さらに、マス
クプレートに熱膨張や熱変形が生じないことから高精度
の加工が可能となり、吐出口形成プレートの液吐出側に
部分的にまたは全体が先細りのテーパ形状で液吐出側の
開口径が均一な吐出ノズルが形成でき、かつ、短時間で
多数の吐出ノズルを一括加工することができる。

【００３０】さらに、液体噴射記録ヘッドを組立てた後
の最終工程で吐出ノズルを加工形成することが可能とな
ることで、吐出口形成プレートの組立て結合による変形
に起因する液吐出方向の非等方向性が解消され、かつ、
吐出口形成プレートの液吐出側に先細りのテーパ形状の
吐出ノズルが形成できることによって、液滴の吐出方向
が一定方向に安定し、吐出する記録液の飛翔スピードが
向上する。したがって、液体噴射記録ヘッドの印刷品質
が格段に向上するとともに高速印刷が可能となる。

【００３１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。

【００３２】図１は、本発明の液体噴射記録ヘッドの吐
出ノズル加工方法を示す概略図であり、以下に、本発明
の吐出ノズル加工方法を詳細に説明する。

【００３３】図１において、１は形成しようとする吐出
口の形状に対応するパターン１１が形成されたマスクプ
レート、２は吐出ノズル２１が形成される吐出口形成プ
レート（以下、オリフィスプレートともいう。）、３は
オリフィスプレート２を結合する液体噴射記録ヘッド本
体である。吐出ノズル２１は、液体噴射記録ヘッド本体
３にオリフィスプレート２を組み立て結合した状態の液
体噴射記録ヘッドのオリフィスプレート２に対して、液
吐出側から高エネルギー紫外線レーザの平行ビームＡ，
Ｂ，Ｃ，Ｄが照射されることにより加工形成される。こ
れらのレーザビームＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、あらかじめオリ
フィスプレート２に密着されたマスクプレート１の垂線
に対してそれぞれ異なる方向に傾いており、レーザ光
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの重ね合わせ位置はマスクプレート１の
パターン部分に定められている。

【００３４】ここで、各レーザビームＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの
マスクプレート１への照射方向を詳細に述べると、図２
に示すようなｘｙｚ座標系を設定した場合、図３に示す
方向、すなわち、各レーザビームは、ｙｚ平面への射影
においては、ｙ軸（吐出ノズル２１の配列方向）に対し
て、各４５度の角度（各レーザビーム同士の角度が９０
度）を基準状態とし、ｘ軸（マスクプレート１の垂直方
向）に対して、同一の傾斜角度θをなすような方向から
照射される。なお、角度θは加工するオリフィスプレー
ト２の厚さやレーザビームのエネルギー密度によって設
計角度が設定されるが、おおよそ５度から２０度の角度
に設定されるものであり、本実施例では１５度としてい
る。

【００３５】マスクプレート１を用いオリフィスプレー
ト２に対して吐出ノズル加工を行なう際に、液体噴射記
録ヘッド本体３に結合されたオリフィスプレート２とこ
のオリフィスプレート２に密着されたマスクプレート１
を、一体として、加工開始から終了までの間に、紫外線
レーザビームの照射領域に対して吐出ノズルを形成する
配列方向（図１に示す矢印方向Ｈ）に１往復以上の往復
移動させることによって、吐出ノズルを加工する紫外線
レーザビームの照射分布のむらを積分効果により、加工
形成される各吐出ノズルに対して同一条件で同等に照射
することが可能となり、吐出ノズルは全て均一な形状で
加工される。

【００３６】次に、本発明の吐出ノズル加工方法に用い
るマスクプレートの構成と製造工程について説明する。
マスクプレートについて、３種類の形態を図６、図７お
よび図８にそれぞれ示し、以下、順に説明する。

【００３７】図６に図示するマスクプレートの第１の形
態においては、同図（ａ）に示すように、マスクプレー
ト１の基材には、合成石英板材を所定大きさに切断した
石英基板１５を用い、この石英基板１５においてオリフ
ィスプレートの吐出ノズル加工時にオリフィスプレート
に密着させる側（すなわち、紫外線レーザが入射する側
の反対面）（同図（ａ）において上面）に、オリフィス
プレートの吐出ノズル加工時に照射される紫外線レーザ
の波長に合わせた誘電体多層干渉膜ミラーコーティング
層１６を蒸着またはスパッタリング工程によって形成し
（同図（ｂ））、その後、全反射ミラーコーティング層
１６に不図示のレジストパターニングを施した後、全反
射ミラーコーティング層１６の厚み分を除去するプラズ
マ照射によるエッチングを施して吐出口形状に対応する
パターン１１を形成し、レジストを除去することによ
り、同図（ｃ）に示すようなマスクプレート１ａを製作
する。

【００３８】図７に図示するマスクプレートの第２の形
態においては、同図（ａ）に示すように、マスクプレー
ト１の基材には、合成石英板材を所定大きさに切断した
石英基板１５を用い、この石英基板１５においてオリフ
ィスプレートの吐出ノズル加工時にオリフィスプレート
に密着させる側（すなわち、紫外線レーザが入射する側
の反対面）（同図（ａ）において上面）に、オリフィス
プレートの吐出ノズル加工時に照射される紫外線レーザ
の波長に合わせた誘電体多層干渉膜ミラーコーティング
層１６を蒸着またはスパッタリング工程によって形成し
（同図（ｂ））、その後、全反射ミラーコーティング層
１６に不図示のレジストパターニングを施した後、全反
射ミラーコーティング層１６の厚み分を除去するプラズ
マ照射によるエッチングを施して吐出口形状に対応する
パターン１１を形成し（同図（ｃ））、その後、レジス
トを除去して、このエッチング面を含む全反射ミラーコ
ーティング層１６の表面全域を紫外線透過性のＳｉＯ₂
層等の無機材料でオーバーコーティング層１７を付し
て、同図（ｄ）のようなマスクプレート１ｂを作製す
る。

【００３９】図８に図示するマスクプレートの第３の形
態においては、同図（ａ）に示すように、マスクプレー
ト１の基材には、合成石英板材を所定大きさに切断した
石英基板１５を用い、この石英基板１５においてオリフ
ィスプレートの吐出ノズル加工時にオリフィスプレート
に密着させる側（すなわち、紫外線レーザが入射する側
の反対面）（同図（ａ）において上面）に、オリフィス
プレートの吐出ノズル加工時に照射される紫外線レーザ
の波長に合わせた誘電体多層干渉膜全反射ミラーコーテ
ィング層１６を蒸着またはスパッタリング工程によって
形成し（同図（ｂ））、そして、全反射ミラーコーティ
ング層全域に紫外線透過性のＳｉＯ₂ 等の無機材料また
は有機材料でオーバーコーティング層１８を付し（同図
（ｃ））、その後に、全反射ミラーコーティング層１６
およびオーバーコーティング層１８に不図示のレジスト
パターニングを施した後、全反射ミラーコーティング層
１６とオーバーコーティング層１８の厚み分を除去する
プラズマ照射によるエッチングを施して吐出口形状に対
応するパターン１１を形成し（同図（ｄ））、その後、
レジストを除去して、同図（ｄ）のようなマスクプレー
ト１ｃを作製する。

【００４０】以上説明した製造工程によって製作された
いずれかのマスクプレート１（１ａ〜１ｃ）を用いて、
吐出ノズルのレーザ加工を行なう際に、マスクプレート
に照射される紫外線レーザは、吐出口形状に対応するパ
ターン１１を反射せずに透過した部分だけが、吐出ノズ
ルの加工に用いられ、その他はほとんどが反射されるた
めに、マスクプレート自体にレーザ光の吸収が起こら
ず、熱膨張や熱変形を起こさないで済み、すなわち、マ
スクプレート１の変形が起らないため、高精度の加工が
行なわれ、かつ、マスクプレート自体の耐久時間が長持
ちすることとなる。

【００４１】また、全反射ミラーコーティング層１６の
コート層厚が薄い場合、オリフィスプレートを加工する
際に発生するプラズマのアタックによってミラーコーテ
ィング層が破壊されてしまう場合がある。この場合に
は、前述した第２あるいは第３の形態のマスクプレート
１ｂ，１ｃのように全反射ミラーコーティング層１６に
オーバーコーティング層１７または１８を付したマスク
プレートを用いることによって解決できる。

【００４２】以上のように、マスクプレート１を用いオ
リフィスプレート２に対して吐出ノズル加工を行なう際
に、液体噴射記録ヘッド本体３に結合されたオリフィス
プレート２にマスクプレート１を密着させて一体とし、
これに対して４つの方向から紫外線レーザの平行ビーム
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを同時に照射させるとともに、密着され
たマスクプレート１とオリフィスプレート２をレーザ照
射領域に対して往復移動させることによって、オリフィ
スプレート２の厚み方向において各レーザビームの進行
方向に昇華加工されることにより、吐出ノズルは全て均
一な形状であって、液吐出方向（マスクプレート側）に
先細りなテーパ形状を有した複数の吐出ノズルが形成さ
れる。

【００４３】こうして加工された吐出ノズル２１の形状
は、図５に示すごとく、回転対称な切断円錐形状となる
のではなく、４つのｘ軸に対する軸対称方向からのレー
ザビームの照射による加工であるため、液吐出側におい
ては円錐状であって、記録液の供給側においては４つの
円が放射状に重なった略四角形の形状で、オリフィスプ
レート２の厚み方向において、徐々に円形から略四角形
に変化する形状が形成される。

【００４４】次に、上述の吐出ノズル加工方法が適用さ
れる液体噴射記録ヘッドについて、図４を参照して説明
する。

【００４５】図４において、３３は基板であり、この基
板３３上には記録液を吐出するための電気熱変換素子や
電気機械変換素子等の液吐出圧発生素子３４が設けられ
ている。この液吐出圧発生素子３４は吐出ノズル２１に
連通する液流路３１内に配されており、個々の液流路３
１は共通液室３２に連通している。この共通液室３２に
は液供給管（不図示）が接続され、記録液タンクより液
供給管を介して記録液が供給される。また、３５は液流
路３１および共通液室３２を形成するための凹部を有す
る天板であり、この天板３５は、基板３３と接合される
ことで、液流路３１、共通液室３２を形成する液体噴射
記録ヘッド本体３を構成する。さらに、液体噴射記録ヘ
ッド本体３の液流路端部側には吐出ノズル２１を備える
オリフィスプレート２が設けられている。また、オリフ
ィスプレート２に形成される吐出ノズル２１の配置は、
一次元配列で複数個または複数個の配列が複数列という
ように適宜設定することができる。

【００４６】このような液体噴射記録ヘッドは以下のよ
うに作製することができる。

【００４７】液吐出圧発生用の発熱抵抗素子であるヒー
タ３４と不図示のシフトレジスタ等の集積回路や電気配
線をシリコン基板にパターニングして基板３３を作製す
るとともに、液流路３１および共通液室３２となる凹部
と不図示の液供給口をシリコンプレートにケミカルエッ
チングすることにより形成して天板３５を作製する。そ
の後、基板３３と天板３５とを、液吐出側端面および液
流路３１となる凹部とヒータ３４の配列が一致するよう
にアライメント接合して液体噴射記録ヘッド本体３を形
成した後、吐出ノズルが未形成状態のオリフィスプレー
ト２を、液体噴射記録ヘッド本体３の液吐出側端面に接
着する。この状態で上述した吐出ノズル加工方法を用い
て吐出ノズル２１を加工形成し、以後、不図示のヒータ
駆動用の端子をパターニングした電気基板を結合すると
ともに、アルミ製のベースプレートを基板３３に接合
し、次いで、各部材を保持するホルダおよび記録液供給
のための記録液タンクを結合することによって、液体噴
射記録ヘッドを組み立てることができる。

【００４８】また、液流路３１および共通液室３２とな
る凹部と液供給口が形成される天板３５と、吐出ノズル
が未形成状態のオリフィスプレート２とをポリサルフォ
ン等の樹脂の射出成形により一体に形成した構造体を、
ヒータ３４等をパターニングした集積回路シリコンチッ
プをマウントした基板３３にアライメント接合した後
に、上述した吐出ノズル加工方法を用いて吐出ノズル２
１を形成し、以後、不図示のヒータ駆動用の端子をパタ
ーニングした電気基板を結合するとともに、アルミ製の
ベースプレートを基板３３に接合し、次いで、各部材を
保持するホルダおよび記録液供給のための記録液タンク
を結合することによって、液体噴射記録ヘッドを組み立
てることもできる。

【００４９】以上のように、本発明における吐出ノズル
の加工は、液体噴射記録ヘッドの構成がいかなるもので
あっても、吐出ノズルを形成するオリフィスプレート
が、これを保持する部材に接合された後の工程で行なう
ことができる。このように液体噴射記録ヘッドを製造す
ることで、オリフィスプレートが、この保持部材と結合
されるときに生じるひずみに伴なって、吐出ノズルの配
列が変形したり、吐出ノズルの向きが不均一方向に変形
することによる記録液の吐出方向位置変動が生じること
を防ぐことが可能となる。

【００５０】また、上述のように加工形成される吐出ノ
ズル２１においては、オリフィスプレート２における吐
出ノズル２１の液供給側の形状が略四角形であり、液流
路３１の液流動方向の切断面が四角形に形成されている
ことから、各々の形状がフィットするように吐出ノズル
２１がレーザ加工形成されるため、吐出ノズル形状と液
流路形状が滑らかに連続するようにでき、記録液の流動
抵抗が軽減され、記録液飛翔スピードが高まり、液体噴
射記録ヘッド品質として、印刷スピードが向上するとい
う効果も発生する。

【００５１】本発明の具体的な実施例において、液体噴
射記録ヘッド本体に５０μｍ厚のポリサルフォンからな
るオリフィスプレートを接合した後、このオリフィスプ
レート２に、照射レーザの波長において光反射率が９８
％以上で、φ２０μｍの開口を６００ｄｐｉの配列密度
で３００個の吐出口形状のパターンを有するマスクプレ
ート１を密着させ、レーザパワー密度が１Ｊ／ｃｍ² で
マスクプレート１に４つの平行ビームを照射する。そし
て、密着されたマスクプレート１とオリフィスプレート
２および液体噴射記録ヘッド本体３を加工開始と加工終
了で照射されるレーザビーム光束に対して２回の往復走
査を行なわせて、吐出ノズルを加工形成した。また、こ
のときの各平行ビームの傾斜角は液吐出方向軸に対して
１５度となるようにした。このように液体噴射記録ヘッ
ドを５０個作製し、吐出ノズルの形状を観察したとこ
ろ、いずれの吐出ノズルにおいても液吐出側に先細りの
テーパ形状が形成されており、また、各吐出ノズルにお
ける形状のばらつきも従来のものに比べ格段に低減され
ていた。

【００５２】また、このようにして作製した液体噴射記
録ヘッドにて実際に印刷を行なったところ、ミストが極
端に少なく、このため印刷ドットの形状がきれいな円形
を呈しており、優れた印刷品位の画像が得られた。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液体噴射記録ヘッドの吐出口が複数形成される吐出口形
成プレートの液吐出側に、形成しようとする吐出口形状
がパターニングされたマスクプレートを密着させ、マス
クプレート側から高エネルギー紫外線レーザビームを照
射することによって、吐出口形成プレートに吐出ノズル
を昇華加工形成する液体噴射記録ヘッドの吐出ノズル加
工方法において、マスクプレートは、石英を基板とし、
該石英基材に対して高エネルギー紫外線レーザビームが
入射する反対面に、この紫外線の波長にあわせた全反射
ミラーコーティングを施し、この全反射ミラーコーティ
ング層を吐出口形状にあわせてエッチング除去してマス
クパターンを形成したものや全反射ミラーコーティング
層にさらにオーバーコーティング層を付したもの等を用
いることによって、マスクプレートの耐久破損ダメージ
を回避することができ、さらに、マスクプレートに熱膨
張や熱変形が生じないことから高精度の加工が可能とな
り、吐出口形成プレートの液吐出側に部分的にまたは全
体が先細りのテーパ形状で液吐出側の開口径が均一な吐
出ノズルが形成でき、かつ、短時間で多数の吐出ノズル
を一括加工することができる。

【００５４】さらに、液体噴射記録ヘッドを組立てた後
の最終工程で吐出ノズルを加工形成することが可能とな
ることで、吐出口形成プレートの組立て結合による変形
に起因する液吐出方向の非等方向性が解消され、かつ、
吐出口形成プレートの液吐出側に先細りのテーパー形状
が形成できることによって、液滴の吐出方向が一定方向
に安定し、吐出する記録液の飛翔スピードが向上する。
したがって、液体噴射記録ヘッドの印刷品質が格段に向
上するとともに高速印刷が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液体噴射記録ヘッドの吐出ノズル加工
方法を示す概略図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側
面図、（ｃ）は下面図である。

【図２】本発明の液体噴射記録ヘッドの座標系を示す斜
視図である。

【図３】本発明の液体噴射記録ヘッドの吐出ノズル加工
方法におけるレーザ照射方向を説明する説明図である。

【図４】本発明の液体噴射記録ヘッドの製造方法によっ
て製造される液体噴射記録ヘッドを示す概略図であり、
（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図であ
る。

【図５】本発明の液体噴射記録ヘッドの吐出ノズル加工
方法に基づいて加工された吐出ノズルの傾斜図である。

【図６】本発明の液体噴射記録ヘッドの吐出ノズル加工
方法に用いるマスクプレートの第１の形態の製造工程を
説明する概略図である。

【図７】本発明の液体噴射記録ヘッドの吐出ノズル加工
方法に用いるマスクプレートの第２の形態の製造工程を
説明する概略図である。

【図８】本発明の液体噴射記録ヘッドの吐出ノズル加工
方法に用いるマスクプレートの第３の形態の製造工程を
説明する概略図である。

【符号の説明】

１ マスクプレート １１ （吐出口）パターン １５ 石英基板 １６ 全反射ミラーコーティング層 １７、１８ オーバーコーティング層 ２ オリフィスプレート（吐出口形成プレート） ２１ 吐出ノズル ３ 液体噴射記録ヘッド本体 ３１ 液流路 ３２ 共通液室 ３３ 基板 ３４ 液吐出圧発生素子 ３５ 天板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 賢二 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2C057 AF02 AF43 AF93 AG05 AG12 AG14 AP02 AP13 AP23 AP24 AP31 AP32 AP46 AP52 AP54 AQ02 AQ03 4E068 AF01 CF01 CF03 CF04 DA00

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体噴射記録ヘッドの吐出口形成プレー
   トの液吐出側に、形成しようとする吐出口の形状がパタ
   ーニングされたマスクプレートを密着させ、該マスクプ
   レート側から高エネルギー紫外線レーザビームを照射す
   ることによって、前記吐出口形成プレートに吐出ノズル
   を昇華加工形成する液体噴射記録ヘッドの吐出ノズル加
   工方法において、 前記マスクプレートは、石英を基板材質として、該石英
   基板の高エネルギー紫外線レーザビームが入射する反対
   面に、該紫外線レーザビームの波長にあわせた全反射ミ
   ラーコーティングを施し、該全反射ミラーコーティング
   層を前記吐出口の形状にあわせてエッチング除去したも
   のであることを特徴とする液体噴射記録ヘッドの吐出ノ
   ズル加工方法。
2. 【請求項２】 液体噴射記録ヘッドの吐出口形成プレー
   トの液吐出側に、形成しようとする吐出口の形状がパタ
   ーニングされたマスクプレートを密着させ、該マスクプ
   レート側から高エネルギー紫外線レーザビームを照射す
   ることによって、前記吐出口形成プレートに吐出ノズル
   を昇華加工形成する液体噴射記録ヘッドの吐出ノズル加
   工方法において、 前記マスクプレートは、石英を基板材質として、該石英
   基板の高エネルギー紫外線レーザビームが入射する反対
   面に、該紫外線レーザビームの波長にあわせた全反射ミ
   ラーコーティングを施し、該全反射ミラーコーティング
   層を前記吐出口の形状にあわせてエッチング除去し、そ
   の後、このエッチング面を含む全反射ミラーコーティン
   グ層全域を紫外線透過性の無機材料でオーバーコーティ
   ングしたものであることを特徴とする液体噴射記録ヘッ
   ドの吐出ノズル加工方法。
3. 【請求項３】 液体噴射記録ヘッドの吐出口形成プレー
   トの液吐出側に、形成しようとする吐出口の形状がパタ
   ーニングされたマスクプレートを密着させ、該マスクプ
   レート側から高エネルギー紫外線レーザビームを照射す
   ることによって、前記吐出口形成プレートに吐出ノズル
   を昇華加工形成する液体噴射記録ヘッドの吐出ノズル加
   工方法において、 前記マスクプレートは、石英を基板材質として、該石英
   基板の高エネルギー紫外線レーザビームが入射する反対
   面に、該紫外線レーザビームの波長にあわせた全反射ミ
   ラーコーティングを施し、該全反射ミラーコーティング
   層全域を無機材料または有機材料でオーバーコーティン
   グした後に、前記全反射ミラーコーティング層および前
   記オーバーコーティング層を前記吐出口の形状にあわせ
   てエッチング除去したものであることを特徴とする液体
   噴射記録ヘッドの吐出ノズル加工方法。
4. 【請求項４】 前記マスクプレートの全反射ミラーコー
   ティング層は、紫外線レーザビームの波長にあわせた誘
   電体多層干渉膜を蒸着またはスパッタリング工程によっ
   て形成されることを特徴とする請求項１、２または３記
   載の液体噴射記録ヘッドの吐出ノズル加工方法。
5. 【請求項５】 液体噴射記録ヘッドの吐出口形成プレー
   トの液吐出側に、形成しようとする吐出口の形状がパタ
   ーニングされたマスクプレートを密着させ、該マスクプ
   レート側から高エネルギー紫外線レーザビームを照射
   し、前記吐出口形成プレートに吐出ノズルを昇華加工形
   成する液体噴射記録ヘッドの製造方法において、 前記マスクプレートは、石英を基板材質として、該石英
   基板の高エネルギー紫外線レーザビームが入射する反対
   面に、該紫外線レーザビームの波長にあわせた全反射ミ
   ラーコーティングを施し、該全反射ミラーコーティング
   層を前記吐出口の形状にあわせてエッチング除去したも
   のであることを特徴とする液体噴射記録ヘッドの製造方
   法。
6. 【請求項６】 液体噴射記録ヘッドの吐出口形成プレー
   トの液吐出側に、形成しようとする吐出口の形状がパタ
   ーニングされたマスクプレートを密着させ、該マスクプ
   レート側から高エネルギー紫外線レーザビームを照射
   し、前記吐出口形成プレートに吐出ノズルを昇華加工形
   成する液体噴射記録ヘッドの製造方法において、 前記マスクプレートは、石英を基板材質として、該石英
   基板の高エネルギー紫外線レーザビームが入射する反対
   面に、該紫外線レーザビームの波長にあわせた全反射ミ
   ラーコーティングを施し、該全反射ミラーコーティング
   層を前記吐出口の形状にあわせてエッチング除去し、そ
   の後、このエッチング面を含む全反射ミラーコーティン
   グ層全域を紫外線透過性の無機材料でオーバーコーティ
   ングしたものであることを特徴とする液体噴射記録ヘッ
   ドの製造方法。
7. 【請求項７】 液体噴射記録ヘッドの吐出口形成プレー
   トの液吐出側に、形成しようとする吐出口の形状がパタ
   ーニングされたマスクプレートを密着させ、該マスクプ
   レート側から高エネルギー紫外線レーザビームを照射
   し、前記吐出口形成プレートに吐出ノズルを昇華加工形
   成する液体噴射記録ヘッドの製造方法において、 前記マスクプレートは、石英を基板材質として、該石英
   基板の高エネルギー紫外線レーザビームが入射する反対
   面に、該紫外線レーザビームの波長にあわせた全反射ミ
   ラーコーティングを施し、該全反射ミラーコーティング
   層全域を無機材料または有機材料でオーバーコーティン
   グした後に、前記全反射ミラーコーティング層および前
   記オーバーコーティング層を前記吐出口の形状にあわせ
   てエッチング除去したものであることを特徴とする液体
   噴射記録ヘッドの製造方法。
8. 【請求項８】 前記マスクプレートの全反射ミラーコー
   ティング層は、紫外線レーザビームの波長にあわせた誘
   電体多層干渉膜を蒸着またはスパッタリング工程によっ
   て形成されることを特徴とする請求項５、６または７記
   載の液体噴射記録ヘッドの製造方法。