JP2001287368A - インクジェットヘッド加工装置およびインクジェットヘッド加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工飛散物の付着量低減が可能で、インクの
吐出むらが少ない、性能の良いインクジェットヘッドを
供給すると同時に、その後の工程の簡素化による製造コ
ストの低減、材料選択範囲の拡大を可能とすることを目
的とする。 【解決手段】 レーザ１からのレーザ光２をインクジェ
ットヘッド材料に照射することによりインクジェットヘ
ッドの加工を行う際、同時に超音波モジュール９から、
例えばステージ８を介して超音波を被加工物に照射す
る。これにより、加工部周囲に加工飛散物が付着するの
を低減し、インクの吐出むらが少ない、性能の良いイン
クジェットヘッドが供給可能となり、その後の工程を簡
素化することができるため製造コストも低減され、更に
材料選択範囲も拡大される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットヘ
ッドを加工する加工装置及び加工方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット式プリンタは、年々印刷
の高精細化が進んでいる。高精細化の重要な要素はイン
クを吐出するヘッドであり、そのヘッドに設けられた微
細穴の加工精度である。

【０００３】現在、この微細穴は直径１００ミクロン以
下のサイズで、プリンタの印字分解能で規定されたピッ
チで等間隔に加工されており、その加工位置精度は、現
状製品では１０ミクロンのオーダーが要求される。ま
た、ヘッドの材料は、加工性やインクに対するぬれ性を
考慮し、通常、樹脂材料が使われている。

【０００４】一般に、このような樹脂材料に対する微細
穴の加工には、レーザ加工装置が用いられている。ただ
し、レーザ加工においては、レーザの波長に対する吸収
率が高い物質ほど加工されやすく、逆に、その波長の光
を吸収しない物質は加工されない。したがって、使用で
きる材料はレーザの波長によって制限される。

【０００５】また、材料が複数の物質の混合物である場
合、その均一性が悪いと加工のむらにつながる。こうし
たことから、インクジェットヘッドとしての性能だけで
なく、レーザによる加工性も考慮して材料を選択しなけ
ればならない。

【０００６】また、加工方法としては、所望の形状の拡
大パターンを描いたマスクをレーザ光で照射し、マスク
を透過した光を加工物上に縮小投影する縮小投影法や、
レーザ光を被加工物上に集光し、集光スポットを所望の
加工形状に合わせてスキャンすることにより加工するビ
ームスキャン方式などがある。

【０００７】従来のインクジェットヘッドの加工の例と
して、特開平１−２９４０４７号に記載されたものなど
が知られている。以下、図４を用いて簡単に従来の構成
を説明する。

【０００８】レーザ１から出射したレーザ光２が、均一
化およびビーム整形光学系３、ミラー４、集光光学系１
２などを透過した後に、移動量を精密に制御することが
可能なステージ８に載せられているインクジェットヘッ
ド材料７に照射され、所望の加工が行われる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
レーザによる加工装置の構成では、加工による飛散物が
被加工物のレーザ入射面および出射面両面の加工穴周囲
に付着する。この付着物は、各穴のインク吐出むらにつ
ながるため、通常はレーザ加工工程後、ブラッシングや
強度の弱いレーザを付着物に当てて除去するなどの除去
工程か、化学処理による洗浄工程が必要となり、その分
インクジェットヘッド製造工程が複雑になり、ひいては
コスト高にもつながってしまう。また、材料の選択につ
いては、レーザによる加工性を考慮しなければならない
ために選択の範囲がより制限されてしまう。

【００１０】本発明は、レーザ加工によって被加工物の
レーザ入射側および出射側表面の加工部周囲にレーザ加
工飛散物の付着防止又は付着量低減が可能となり、イン
クの吐出むらが少ない、性能のよいインクジェットヘッ
ドを供給すると同時に、その後の工程を簡素化しインク
ジェットヘッドの製造コストの低減を図ることを目的と
する。

【００１１】また、インクジェットヘッド設計時に材料
を選択するに当たって、レーザに対する加工性により制
限されている材料の選択範囲を広げることも目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、レーザによりインクジェットヘッドの加工
を行う際、同時に超音波モジュールを用いて超音波を被
加工物に照射するものである。

【００１３】また、超音波を被加工物まで伝達させる媒
質は、被加工物を載せるステージや、空気、液体を用い
る。

【００１４】これにより、レーザ加工により被加工物の
レーザ入射側および出射側表面の加工部周囲にレーザ加
工飛散物が付着するのを防止するか又は付着量を低減さ
せることができ、インクの吐出むらが少ない、性能の良
いインクジェットヘッドを供給することが可能になる。

【００１５】また、レーザ加工後、加工により生成した
飛散物を除去する工程を簡素化することができ、インク
ジェットヘッドの製造コストの低減を図ることができ
る。

【００１６】さらに、レーザのみによる加工では比較的
加工しにくい材料に対しても、加工性を向上させること
ができるため、材料の選択範囲も広げることが可能とな
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、被加工物を加工するレーザ光を出力するレーザと、
前記被加工物に超音波を送信する超音波モジュールと、
を備えたインクジェットヘッド加工装置であり、レーザ
加工により被加工物のレーザ入射側および出射側表面の
加工部周囲にレーザ加工飛散物が付着するのを防止又は
低減させ、インクの吐出むらが少ない性能のよいインク
ジェットヘッドを作製することが可能となり、また同時
に、その後の加工により生成した飛散物を除去する工程
を簡素化し、インクジェットヘッドの製造コストの低減
を図ることができ、また、被加工物を構成する分子・原
子が超音波により振動されて活性化するために、レーザ
のエネルギー照射により、より一層加工が容易となり、
レーザのエネルギーのみでは比較的加工されにくい材料
に対しても加工性が向上し、ひいては材料の選択範囲も
広げることが可能となるという作用を有する。

【００１８】請求項２に記載の発明は、更に、被加工物
を配置するステージとを有し、超音波モジュールから送
信された超音波が、前記ステージを介して前記被加工物
に伝達されることを特徴とする請求項１記載のインクジ
ェットヘッド加工装置であり、被加工物に対して超音波
をより伝達しやすくするという作用を有する。

【００１９】請求項３に記載の発明は、超音波モジュー
ルから送信された超音波が、空中を伝搬して被加工物に
照射されることを特徴とする請求項１記載のインクジェ
ットヘッド加工装置であり、加工の作業に都合の良い方
向から超音波を照射することができるという作用を有す
る。

【００２０】請求項４に記載の発明は、被加工物が、液
体面上に配置され、且つ、超音波モジュールから送信さ
れた超音波が、前記液体を伝搬して前記被加工物に伝達
されることを特徴とする請求項１記載のインクジェット
ヘッド加工装置であり、加工により発生する熱を、液体
側に逃がすことができるため、被加工物に対する熱影響
を軽減することができるという作用を有する。

【００２１】請求項５に記載の発明は、レーザが、紫外
レーザであることを特徴とする請求項１から４のいずれ
かに記載のインクジェットヘッド加工装置であり、一般
的にインクジェットヘッド材料として用いられることの
多い樹脂材料に対して、紫外レーザを用いることで、非
常に加工性が高まるという作用を有する。

【００２２】請求項６に記載の発明は、レーザが紫外レ
ーザであり、被加工物が紫外線を透過する材料であると
ともに加工される箇所が液体と接触するように配置さ
れ、且つ、液体が紫外線を吸収する物質であることを特
徴とする請求項４記載のインクジェットヘッド加工装置
であり、紫外レーザを用いながらインクジェットヘッド
材料が紫外線を透過する場合でも、被加工物と液体との
界面で発生した熱を利用して加工することができるとい
う作用を有する。

【００２３】請求項７に記載の発明は、請求項１から６
のいずれかに記載のインクジェットヘッド加工装置を用
いて作製したインクジェットヘッドであり、インクの吐
出むらが少ない性能のよいインクジェットヘッドを得る
ことができるとともに、製造コストの低いインクジェッ
トヘッドを得ることができるという作用を有する。

【００２４】請求項８に記載の発明は、被加工物に超音
波を送信する工程と、レーザ光を用いて前記被加工物を
加工する工程と、を有するインクジェットヘッド加工方
法であり、レーザ加工により被加工物のレーザ入射側お
よび出射側表面の加工部周囲にレーザ加工飛散物が付着
するのを防止又は低減させ、インクの吐出むらが少ない
性能のよいインクジェットヘッドを作製することが可能
となり、また同時に、その後の加工により生成した飛散
物を除去する工程を簡素化し、インクジェットヘッドの
製造コストの低減を図ることができ、また、被加工物を
構成する分子・原子が超音波により振動されて活性化す
るために、レーザのエネルギー照射により、より一層加
工が容易となり、レーザのエネルギーのみでは比較的加
工されにくい材料に対しても加工性が向上し、ひいては
材料の選択範囲も広げることが可能となるという作用を
有する。

【００２５】請求項９に記載の発明は、被加工物が予め
ステージに配置され、超音波が前記ステージを介して前
記被加工物に伝達されることを特徴とする請求項８記載
のインクジェットヘッド加工方法であり、被加工物に対
して超音波をより伝達しやすくするという作用を有す
る。

【００２６】請求項１０に記載の発明は、超音波が、空
中を伝搬して被加工物に照射されることを特徴とする請
求項８記載のインクジェットヘッド加工方法であり、加
工の作業に都合の良い方向から超音波を照射することが
できるという作用を有する。

【００２７】請求項１１に記載の発明は、被加工物が、
液体面上に配置され、且つ、超音波モジュールから送信
された超音波が、前記液体を伝搬して前記被加工物に伝
達されることを特徴とする請求項８記載のインクジェッ
トヘッド加工方法であり、加工により発生する熱を、液
体側に逃がすことができるため、被加工物に対する熱影
響を軽減することができるという作用を有する。

【００２８】請求項１２に記載の発明は、レーザが、紫
外レーザであることを特徴とする請求項８から１１のい
ずれかに記載のインクジェットヘッド加工方法であり、
一般的にインクジェットヘッド材料として用いられるこ
との多い樹脂材料に対して、紫外レーザを用いること
で、非常に加工性が高まるという作用を有する。

【００２９】請求項１３に記載の発明は、レーザが紫外
レーザであり、被加工物が紫外線を透過する材料である
とともに加工される箇所が液体と接触するように配置さ
れ、且つ、液体が紫外線を吸収する物質であることを特
徴とする請求項１１記載のインクジェットヘッド加工方
法であり、紫外レーザを用いながらインクジェットヘッ
ド材料が紫外線を透過する場合でも、被加工物と液体と
の界面で発生した熱を利用して加工することができると
いう作用を有する。

【００３０】請求項１４に記載の発明は、請求項８から
１３のいずれかに記載のインクジェットヘッド加工方法
を用いて作製したインクジェットヘッドであり、インク
の吐出むらが少ない性能のよいインクジェットヘッドを
得ることができるとともに、製造コストの低いインクジ
ェットヘッドを得ることができるという作用を有する。

【００３１】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図３を用いて説明する。

【００３２】（実施の形態１）図１は本実施の形態にお
けるインクジェットヘッド加工装置の概略構成図であ
る。以下、簡単にこの構成を説明する。１は加工用のレ
ーザ光２を出力するレーザ、３はレーザ光２の強度を均
一化してビーム径を調整する均一化およびビーム整形光
学系、４はミラー、５はレーザの照射形状を決定するマ
スク、６はインクジェットヘッド材料７上にレーザ光を
投影する投影レンズ、８は移動量を精密に制御すること
が可能なステージ、９は超音波を発生して出力する超音
波モジュールである。

【００３３】レーザ１から出射したレーザ光２は、均一
化およびビーム整形光学系３、ミラー４、マスク５、そ
して投影レンズ６を透過した後、ステージ８に保持され
ているインクジェットヘッド材料７上に照射され、所望
の加工を行う。

【００３４】同時に、ステージ８に固定された超音波モ
ジュール９から送信された超音波がステージ８を伝搬
し、インクジェットヘッド材料７に伝達される。その
際、超音波モジュール８が直接、ステージ８に超音波を
出力するように配置すれば、超音波がインクジェットヘ
ッド材料７に対して、より伝達しやすくなる。

【００３５】このように超音波を受けることでインクジ
ェットヘッド材料７が振動するため、レーザ加工の際に
生成されてしまう加工飛散物は付着し難くなる。したが
って、レーザ加工により被加工物のレーザ入射側および
出射側表面の加工部周囲に加工飛散物が付着するのを防
止あるいは低減することが可能となる。また、このよう
な加工飛散物の付着が防止または低減されると、インク
吐出部分の加工状態が良好になるため、インクの吐出む
らが少ない、性能の良いインクジェットヘッドを作製す
ることが可能となる。

【００３６】更に、飛散物の付着が防止または低減され
るため、レーザ加工後に、加工部付近に付着した飛散物
を除去する作業が不要となるかあるいは簡素化されるた
め、製造コストの点でも有利となり、コスト低減を図る
ことができる。

【００３７】また、超音波を受けることでインクジェッ
トヘッド材料７を構成する分子あるいは原子が振動して
活性化されるため、レーザ光を受けるとそのエネルギー
により、分子や原子の間の結合が切れやすくなる。この
ことはすなわち、加工がより一層容易となることを意味
し、従来のようなレーザのみによる加工では加工しにく
い材料に対しても加工性が向上し、結果として材料の選
択範囲も広げることが可能となる。

【００３８】なお、インクジェットヘッド材料７として
樹脂材料が用いられることも多いが、このような場合に
はレーザとしてエキシマレーザなどの紫外レーザを用い
れば、加工性を高めることができ、明確な効果が得られ
る。

【００３９】（実施の形態２）図２は本実施の形態にお
けるインクジェットヘッド加工装置の概略構成図であ
る。図１で用いた符号と同じ符号を有するものは、図１
と同様の機能を有する構成要素である。

【００４０】図２の構成と（実施の形態１）の図１で示
した構成との違いは、超音波モジュール９の位置であ
る。すなわち、超音波モジュール９をステージ８から離
れた位置に設置し、超音波を空中を伝搬させてインクジ
ェットヘッド材料７に照射する。

【００４１】これにより、（実施の形態１）と同様に、
加工飛散物付着の防止あるいは低減、インクの吐出むら
が少ない性能の良いインクジェットヘッドの作製、製造
コスト低減、加工の容易さ向上、及び、材料の選択範囲
の拡大という有利な効果が得られるとともに、超音波の
照射方向を制御してレーザ照射位置に選択的に当てるこ
とが可能となり、加工の作業に都合の良い方向から超音
波を照射することができるようになる。

【００４２】また、超音波モジュール９とステージ８は
独立に配置可能となるため、ステージ８のレイアウトの
自由度が高まるという利点もある。

【００４３】なお、（実施の形態１）と同様に、インク
ジェットヘッド材料７として樹脂材料が用いられる場合
には、エキシマレーザなどの紫外レーザを用いることに
より、加工性を高めることができる。

【００４４】（実施の形態３）図３は本実施の形態にお
けるインクジェットヘッド加工装置の概略構成図であ
る。図１で用いた符号と同じ符号を有するものは、図１
と同様の機能を有する構成要素である。

【００４５】図２の構成と（実施の形態１）の図１で示
した構成との違いは、インクジェット材料７が、容器１
１中に満たされた液体１０上に配置され、更に超音波モ
ジュール９は直接または容器１１を介して液体１０に超
音波を送信するようになっている点である。

【００４６】これにより、（実施の形態１）と同様に、
加工飛散物付着の防止あるいは低減、インクの吐出むら
が少ない性能の良いインクジェットヘッドの作製、製造
コスト低減、加工の容易さ向上、及び、材料の選択範囲
の拡大という有利な効果が得られるとともに、加工によ
り発生する熱を液体の側に逃がすことができるため、イ
ンクジェットヘッド材料７内に熱が閉じこめられること
がなく、インクジェットヘッド材料７に対する熱影響を
軽減することができる。

【００４７】また、レーザとして紫外レーザを用い、イ
ンクジェットヘッド材料７として紫外線を透過しやすい
材料を用いた場合には、液体として紫外線を吸収しやす
い物質を用い、加工される箇所が液体と接触するように
インクジェットヘッド材料７を配置する。この場合に
は、レーザ光はインクジェットヘッド材料７を透過する
が、透過した光は、インクジェットヘッド材料７と液体
１０との界面で吸収され、界面付近の液体が発熱する。
この時、発生した熱を用いてインクジェットヘッド材料
７を加工することが可能となる。

【００４８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、レーザ加
工により被加工物のレーザ入射側および出射側表面の加
工部周囲にレーザ加工飛散物が付着するのを防止又は付
着量を低減することができ、インクの吐出むらが少な
い、性能の良いインクジェットヘッドを供給することが
可能になる。

【００４９】また、レーザ加工後、加工により生成した
飛散物を除去する工程を簡素化することができ、インク
ジェットヘッドの製造コストの低減を図ることができ
る。

【００５０】さらに、レーザのみによる加工では比較的
加工しにくい材料に対しても、加工性を向上させること
ができるため、材料の選択範囲も広げることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態によるインクジェットヘ
ッド加工装置の構成概略図

【図２】本発明の一実施の形態によるインクジェットヘ
ッド加工装置の構成概略図

【図３】本発明の一実施の形態によるインクジェットヘ
ッド加工装置の構成概略図

【図４】従来のインクジェットヘッド加工装置の構成概
略図

【符号の説明】

１ レーザ ２ レーザ光 ３ 均一化及びビーム整形光学系 ４ ミラー ５ マスク ６ 投影レンズ ７ インクジェットヘッド材料 ８ ステージ ９ 超音波モジュール １０ 液体 １１ 容器

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物を加工するレーザ光を出力する
   レーザと、前記被加工物に超音波を送信する超音波モジ
   ュールと、を備えたインクジェットヘッド加工装置。
2. 【請求項２】 更に、被加工物を配置するステージとを
   有し、超音波モジュールから送信された超音波は、前記
   ステージを介して前記被加工物に伝達されることを特徴
   とする請求項１記載のインクジェットヘッド加工装置。
3. 【請求項３】 超音波モジュールから送信された超音波
   は、空中を伝搬して被加工物に照射されることを特徴と
   する請求項１記載のインクジェットヘッド加工装置。
4. 【請求項４】 被加工物は、液体面上に配置され、且
   つ、超音波モジュールから送信された超音波は、前記液
   体を伝搬して前記被加工物に伝達されることを特徴とす
   る請求項１記載のインクジェットヘッド加工装置。
5. 【請求項５】 レーザは、紫外レーザであることを特徴
   とする請求項１から４のいずれかに記載のインクジェッ
   トヘッド加工装置。
6. 【請求項６】 レーザは紫外レーザであり、被加工物は
   紫外線を透過する材料であるとともに加工される箇所が
   液体と接触するように配置され、且つ、液体は紫外線を
   吸収する物質であることを特徴とする請求項４記載のイ
   ンクジェットヘッド加工装置。
7. 【請求項７】 請求項１から６のいずれかに記載のイン
   クジェットヘッド加工装置を用いて作製したインクジェ
   ットヘッド。
8. 【請求項８】 被加工物に超音波を送信する工程と、レ
   ーザ光を用いて前記被加工物を加工する工程と、を有す
   るインクジェットヘッド加工方法。
9. 【請求項９】 被加工物は予めステージに配置され、超
   音波は前記ステージを介して前記被加工物に伝達される
   ことを特徴とする請求項８記載のインクジェットヘッド
   加工方法。
10. 【請求項１０】 超音波は、空中を伝搬して被加工物に
    照射されることを特徴とする請求項８記載のインクジェ
    ットヘッド加工方法。
11. 【請求項１１】 被加工物は、液体面上に配置され、且
    つ、超音波モジュールから送信された超音波は、前記液
    体を伝搬して前記被加工物に伝達されることを特徴とす
    る請求項８記載のインクジェットヘッド加工方法。
12. 【請求項１２】 レーザは、紫外レーザであることを特
    徴とする請求項８から１１のいずれかに記載のインクジ
    ェットヘッド加工方法。
13. 【請求項１３】 レーザは紫外レーザであり、被加工物
    は紫外線を透過する材料であるとともに加工される箇所
    が液体と接触するように配置され、且つ、液体は紫外線
    を吸収する物質であることを特徴とする請求項１１記載
    のインクジェットヘッド加工方法。
14. 【請求項１４】 請求項８から１３のいずれかに記載の
    インクジェットヘッド加工方法を用いて作製したインク
    ジェットヘッド。