JP2002192733A - 液体噴射ヘッドの製造方法および該製造方法により製造された液体噴射ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吐出口や液流路の位置精度が良好でかつ信頼
性の高い液体噴射ヘッドを作製することができる液体噴
射ヘッドの製造方法を提供する。 【解決手段】 液体噴射ヘッドを構成する天板１の加工
領域１０にレーザビーム１５を照射して液流路溝２や吐
出口３をレーザ加工により形成する際に、液体噴射ヘッ
ドに組み立てられた際に天板１と素子基板４を密着する
ように付勢する付勢部材により天板１に付勢される力関
係（Ｆ）にほぼ等しい力関係（Ｆａ）を与えるように構
成されたステージ部１１と固定部材１２により天板１を
固定した状態でレーザ加工を行なうようにし、天板１は
レーザ加工時にすでにヘッドに組み立てられた状態と同
じ状態であり、この状態のまま加工を行なうことで加工
時の液流路や吐出口の位置精度がそのままヘッドに組み
立てられた状態の時にも再現でき、吐出口や液流路の位
置精度が良好な液体噴射ヘッドが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インク等の液体を
微細な吐出口から吐出させる液体噴射ヘッドおよびその
製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液体噴射装置等に使用される液体噴射ヘ
ッドは、インク等の液体を吐出する複数の微細な吐出口
（オリフィス）、各吐出口にそれぞれ連通する複数の液
流路および各液流路内に位置付けられた複数の吐出エネ
ルギー発生素子を備え、吐出情報に対応した駆動信号を
吐出エネルギー発生素子に印加し、該吐出エネルギー発
生素子の位置する液流路内の液体に吐出エネルギーを付
与することによって、液体を吐出口から飛翔液滴として
吐出させて記録を行なうように構成されている。

【０００３】この種の一般的な液体噴射ヘッドは、図５
に図示するように、レーザ加工等により高精度に形成さ
れた複数の吐出口１０１ａや複数の液流路溝を有する天
板１０１と、表面に成膜技術等により吐出エネルギー発
生素子１０４ａが形成された素子基板１０４とから構成
され、配線基板１０７とともにベースプレート１０５に
固定された素子基板１０４に対して、天板１０１の吐出
口１０１ａや液流路溝が素子基板１０４の吐出エネルギ
ー発生素子１０４ａにそれぞれ対応するように位置決め
した状態で天板１０１を接合し、ばね等の付勢部材１０
６により天板１０１に機械的付勢力を与えて素子基板１
０４に押し付けて、両者の接合面を密着させて固定して
いる。

【０００４】ところで、液体を吐出するための液流路溝
や吐出口は、レーザ加工により加工されており、このよ
うな液流路溝や吐出口のレーザ加工方法は、特開平１−
２９４０４７号公報や特開平２−１２１８４２号公報等
に詳細に記載されている。そして、液流路溝や吐出口を
レーザ加工により加工形成する際には、図４に図示する
ように、天板１０を加工装置上に治具のステージ部１１
１および固定部材１１２により固定し、所望のレーザマ
スク１１６を介したレーザビーム１１５と天板１０１の
加工すべき位置を合わせ込んで、レーザビーム１１５を
所定のパワーでかつ所定のパルス数を印加することによ
り加工を行なっている。ここで、天板１０１を治具のス
テージ部１１１および固定部材１１２により固定する場
合、一連の加工が終了するまで天板１０１が動いてしま
うことのないようにそしてレーザ加工領域１１０が変形
することのない力ｆでレーザ加工領域１１０から外れた
部位を固定部材１１２により適当な力で固定していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レーザ
加工により液流路溝や吐出口を加工形成する場合、天板
としては樹脂が使用されており、また、天板を素子基板
と接合させて両者を密着させる方向の力を付勢させる部
材としては一般的にばね部材が用いられている。ここ
で、天板の液流路溝と素子基板の密着状態を安定的にか
つ確実に行なう目的で、ばね部材のばね力を強くする
と、樹脂製の天板は素子基板とばね部材の間で強い力で
挟まれることになり、押さえていない他の方向、つま
り、液流路溝の並び方向および液流路溝の前後方向に伸
びようとする。すなわち、図３に模式的に示すように、
樹脂製の天板１０１は、上下方向の力Ｆで挟み込まれた
場合、力Ｆを受けていない方向である前後および左右の
横方向に破線で示すように変形することとなり、天板１
０１に精度良く加工形成された吐出口１０１ａもそれに
伴ない変位してしまう。

【０００６】これは、レーザ加工時にどのように加工精
度を向上させて加工を行なっても、実際の液体噴射ヘッ
ドに組み立てられたときの液流路や吐出口の位置精度を
悪化させる方向に働く。このような液流路や吐出口の位
置の変位は一般的な液体噴射装置の用途ではあまり問題
とならないとしても、液体噴射ヘッドを用いて微細なパ
ターンを精度良く形成させて高精細でかつ高画質な画像
を形成させるような用途では問題となってくる。特に、
長尺化された高精度マルチノズルタイプの液体噴射ヘッ
ドを必要とするような用途においては、大きな問題とな
り、是非解決すべき問題点であり、このような問題点が
解決された液体噴射ヘッドが求められている。

【０００７】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
や液流路の位置精度が良好でかつ信頼性の高い液体噴射
ヘッドを作製することができる液体噴射ヘッドの製造方
法および該製造方法により製造された液体噴射ヘッドを
提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、液体に吐出
エネルギーを与える吐出エネルギー発生素子が液流路に
対応して設けられた素子基板と、前記液流路に対応する
溝と該溝の一端に連通して液体を吐出する吐出口が配列
して設けられる天板とを有し、前記素子基板と前記天板
とを接合させかつ両者を付勢部材により密着させる方向
に付勢力を与えることで、前記液流路が形成される液体
噴射ヘッドの製造方法において、前記天板に前記溝およ
び吐出口をレーザ加工により形成する際に、液体噴射ヘ
ッドに組み立てられた状態で前記天板に付勢される力関
係とほぼ等しい力関係を前記天板に与えた状態でレーザ
加工を行なうことを特徴とする。

【０００９】本発明の液体噴射ヘッドの製造方法におい
て、前記天板に前記溝および吐出口をレーザ加工により
形成する際に、前記天板は治具ステージ部と固定部材に
より固定されていることが好ましい。

【００１０】本発明の液体噴射ヘッドは、液体に吐出エ
ネルギーを与える吐出エネルギー発生素子が液流路に対
応して設けられた素子基板と、前記液流路に対応する溝
と該溝の一端に連通して液体を吐出する吐出口が配列し
て設けられる天板とを有し、前記素子基板と前記天板と
を接合させかつ両者を付勢部材により密着させる方向に
付勢力を与えることで、前記液流路が形成される液体噴
射ヘッドにおいて、液体噴射ヘッドに組み立てられた状
態で前記天板に付勢される力関係とほぼ等しい力関係を
前記天板に与えた状態で前記溝および吐出口がレーザ加
工により形成されていることを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明によれば、液体噴射ヘッドを構成する天
板に液流路溝や吐出口をレーザ加工により加工形成する
際に、液体噴射ヘッドに組み立てられた際に付勢部材に
より天板に付勢される力関係にほぼ等しい力関係を与え
た状態でレーザ加工を行なうことによって、天板は、レ
ーザ加工時にすでに液体噴射ヘッドに組み立てられた状
態と同じ状態であるので、この状態のまま加工を行なう
ことで加工時の精度がそのまま液体噴射ヘッドの状態に
した時にも再現され、これにより、液流路および吐出口
の位置精度を良好に維持することができる。

【００１２】そして、吐出口や液流路の位置精度が良好
でかつ信頼性が高く、高精細でかつ高画質な画像を形成
することができる液体噴射ヘッドを作製できる。

【００１３】

【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。

【００１４】図１は、本発明の液体噴射ヘッドの製造方
法におけるレーザ加工時の天板の固定状態を示す概略図
であり、図２は、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法に
基づいて加工された天板を組み込んだ液体噴射ヘッドの
部分的な断面図である。

【００１５】図１において、１は液流路溝（２）および
吐出口（３）が加工形成される天板であり、１０で示す
部分がレーザビーム１５を照射してレーザ加工を行なう
加工領域であり、液流路溝（２）および吐出口（３）が
加工形成される。１１はレーザ加工に際して天板１を取
り付けるための治具のステージ部であり、１２は天板１
を治具のステージ部１１に固定するための固定部材であ
る。レーザビーム１５は図示しないレーザ発振器から発
せられ、レーザマスク１６を介して天板１の加工部位に
対して所望の形状に加工を施す。

【００１６】固定部材１２は、レーザ加工領域１０の近
傍部１３（例えば、天板１の液流路溝形成部に隣接する
部位あるいはその両端部）を天板１が液体噴射ヘッドに
組み込まれるときに天板１にかかる力Ｆと同等の力Ｆａ
で、天板１を固定できるように構成されている。したが
って、天板１を治具のステージ部１１上に固定部材１２
により固定して天板１をレーザ加工する際に、天板１
は、液体噴射ヘッドに組み込まれたときとほとんど同じ
変形が生じるようになる。

【００１７】このように天板１を治具のステージ１１お
よび固定部材１２により固定し、所望のレーザマスク１
６を介したレーザビーム１５と天板１の加工すべき位置
を合わせ込んで、レーザビーム１５を所定のパワーでか
つ所定のパルス数をもってレーザマスク１６を介して照
射することによって、液流路溝２および吐出口３を高精
度に加工することができ、さらに、天板１を液体噴射ヘ
ッドに組み込んだ状態においても、同様に高精度な液流
路位置精度および吐出口位置精度を達成することができ
る。

【００１８】図２には、上記のように加工された天板１
を組み込んだ液体噴射ヘッドを図示し、液流路溝２およ
び吐出口３がレーザ加工により加工形成された天板１
は、ベースプレート５の上に配置された素子基板４上に
ばね部材等の付勢部材６によりＦの力で密着するように
接合され、天板１の液流路溝２は素子基板４の表面とと
もに液流路を形成し、各液流路には素子基板４に設けら
れた吐出エネルギー発生素子（不図示）が位置付けられ
ている。ここで、天板１は、付勢部材６による力Ｆとこ
の力Ｆに対する素子基板４側からの反力Ｆとによって挟
み込まれた状態にあり、このとき、天板１は実際には力
Ｆを受けていない方向にわずかに変形している。しか
し、この変形は、天板のレーザ加工時における天板の変
形とほぼ同様であり、レーザ加工時の精度がそのまま液
体噴射ヘッド状態にした時にも再現されるので、液流路
や吐出口の位置精度を非常に良好にすることができる。

【００１９】因みに、従来の治具による天板の固定方法
について図４を参照してさらに説明すると、天板１０１
は治具のステージ部１１１に対して固定部材１１２によ
り固定されているが、固定部材１１２が天板１０１を押
さえている部位は、レーザ加工領域１１０から離れた部
分であり、図４においては、加工領域と反対の天板１０
１の端部を適当な力ｆで押さえている。この力ｆは天板
１０１を固定するには充分でかつ天板１０１の加工領域
を変形させない程度にされている。したがって、この状
態で高精度に液流路溝や吐出口をレーザ加工により加工
形成しても、この天板１０１を図２に図示するような形
態で液体噴射ヘッドに組み込むと、付勢部材により力Ｆ
を受けて、天板１０１は変形してしまい、液流路位置や
吐出口位置は微妙にずれてしまい、本来あるべき位置か
らずれてしまうこととなる。しかしながら、本発明にお
いては、天板に液流路溝および吐出口をレーザ加工によ
り形成する際に、液体噴射ヘッドに組み立てられた状態
で天板に付勢される力関係とほぼ等しい力関係を天板に
与えた状態でレーザ加工を行なうことにより、前述した
ように、レーザ加工時に天板はすでに液体噴射ヘッドに
組み立てられた状態と同じ状態にあるので、この状態の
まま加工を行なうことで加工時の精度がそのまま液体噴
射ヘッドの状態にした時にも再現でき、液体噴射ヘッド
の液流路および吐出口の位置精度を良好に維持すること
ができる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
液体噴射ヘッドを構成する天板に液流路溝や吐出口をレ
ーザ加工により加工形成する際に、液体噴射ヘッドに組
み立てられた際に天板に付勢される力関係にほぼ等しい
力関係を与えた状態でレーザ加工を行なうことによっ
て、天板はレーザ加工時にすでに液体噴射ヘッドに組み
立てられた状態と同じ状態にあるので、この状態のまま
加工を行なうことで加工時の精度がそのまま液体噴射ヘ
ッドの状態にした時にも再現される。これにより、液流
路および吐出口の位置精度を非常に良好にすることがで
きる。そして、液流路および吐出口の位置精度が良好で
かつ信頼性が高く、高精細でかつ高画質な画像を形成す
ることができる液体噴射ヘッドを提供する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液体噴射ヘッドの製造方法におけるレ
ーザ加工時の天板の固定状態を示す概略図である。

【図２】本発明の液体噴射ヘッドの製造方法に基づいて
加工された天板を組み込んだ液体噴射ヘッドの部分的な
断面図である。

【図３】天板が荷重により変形する状態を説明するため
の模式図である。

【図４】従来技術におけるレーザ加工時の天板の固定状
態を示す概略図である。

【図５】一般的な液体噴射ヘッドの構成を図示する分解
斜視図である。

【符号の説明】

１ 天板 ２ 液流路溝 ３ 吐出口 ４ 素子基板 ５ ベースプレート ６ 付勢部材（ばね部材） １０ レーザ加工領域 １１ （治具）ステージ部 １２ 固定部材 １５ レーザビーム １６ レーザマスク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小俣 好一 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 (72)発明者 岡崎 猛史 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 (72)発明者 但馬 裕基 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 (72)発明者 小泉 寛 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 AF21 AF93 AG12 AG99 AP02 AP23 4E068 AF01 DA00

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体に吐出エネルギーを与える吐出エネ
   ルギー発生素子が液流路に対応して設けられた素子基板
   と、前記液流路に対応する溝と該溝の一端に連通して液
   体を吐出する吐出口が配列して設けられる天板とを有
   し、前記素子基板と前記天板とを接合させかつ両者を付
   勢部材により密着させる方向に付勢力を与えることで、
   前記液流路が形成される液体噴射ヘッドの製造方法にお
   いて、 前記天板に前記溝および吐出口をレーザ加工により形成
   する際に、液体噴射ヘッドに組み立てられた状態で前記
   天板に付勢される力関係とほぼ等しい力関係を前記天板
   に与えた状態でレーザ加工を行なうことを特徴とする液
   体噴射ヘッドの製造方法。
2. 【請求項２】 前記天板に前記溝および吐出口をレーザ
   加工により形成する際に、前記天板は治具ステージ部と
   固定部材により固定されていることを特徴とする請求項
   １記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
3. 【請求項３】 液体に吐出エネルギーを与える吐出エネ
   ルギー発生素子が液流路に対応して設けられた素子基板
   と、前記液流路に対応する溝と該溝の一端に連通して液
   体を吐出する吐出口が配列して設けられる天板とを有
   し、前記素子基板と前記天板とを接合させかつ両者を付
   勢部材により密着させる方向に付勢力を与えることで、
   前記液流路が形成される液体噴射ヘッドにおいて、 液体噴射ヘッドに組み立てられた状態で前記天板に付勢
   される力関係とほぼ等しい力関係を前記天板に与えた状
   態で前記溝および吐出口がレーザ加工により形成されて
   いることを特徴とする液体噴射ヘッド。