JP2002538989A - 融蝕されたインクジェット・ノズルプレートを形状補償するためのシステム及びその方法 - Google Patents

融蝕されたインクジェット・ノズルプレートを形状補償するためのシステム及びその方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 【解決手段】 ワークピースを融蝕するのに用いられるレーザビームのエネルギー出力の変則性を補償するように、マスク形状の大きさを調整するシステム及び方法。この方法は、レーザビームプロファイルの幾つかの点においける、レーザビームのエネルギー出力変化の影響を測定することを含む。これは、均一な孔サイズを有する標準マスクを用いて融蝕された試験部分を測定することによって達成される。ワークピースがノズルプレートである実施態様においては、マスクにおける適合形状は、マスク孔の直径である。次いで、図に示すように、レーザビーム点間のエネルギー出力の影響における差異が、レーザビームの点に対応するマスク形状を調整することによって補償される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 発明の背景１．発明の分野 本発明は、レーザのエネルギー出力変化を補償するシステム及び方法に関する
。更に詳細には、本発明は、インクジェット・ノズルプレートを融蝕するのに用
いられるエキシマレーザのエネルギー出力変化を補償するように、マスクの大き
さを調整するシステム及び方法に関する。
【０００２】２．関連分野の説明 エキシマレーザは、その高い−エネルギー出力と精度のために、物体に小文字
構造を形成するのに工業において広く用いられている。レーザによって非常に複
雑な構造を融蝕できるように、レーザ融蝕プロセスにおいては、マスクがしばし
ば用いられる。エキシマレーザは、インクジェット・ノズルプレートの製造にお
いてその地位を見出された。インクジェット・プリンタのノズルプレートを製造
する際には、精密なノズル孔、ファイアリングチャンバ及びチャネルを形成する
必要がある。最終的な印刷品質は、エキシマレーザによるノズルプレートの融蝕
精度によって直接的に影響を受ける。
【０００３】 近年において、カラー・インクジェット・プリンタのユーザは、これらのプリ
ンタによって形成される画像の解像度がかなり改善されていることに気づいた。
現在では、４色のカラー・インクジェット・プリンタを用いて写真画像に近い品
質が可能である。これらの高解像度カラー画像は、インチ当たり６００以上のド
ット（“ｄｐｉ”）により一部可能となっている。印刷媒体上に単一インク滴を
形成するのに単一のノズルが用いられるので、６００ｄｐｉを達成するためには
、プリント・ヘッドはインチ当たり６００のノズル開口のノズル濃度を有してい
なければならない。このノズル濃度では、ノズル直径が１６ミクロンのオーダー
でなければならない。
【０００４】 この直径のノズル開口を形成するために、下記で議論される従来技術において
開示するように、ノズル開口、ファイアリングチャンバ及びインクチャネルを形
成するのに様々なタイプのレーザが良好に用いられていた。
【０００５】 チャンツ(Schantz)らの米国特許第５，３０５，０１５号は、ポリマーベース
の可撓性テープから作られたインクジェット・プリント・ヘッドを開示し、この
可撓性テープは、インクジェット・オリフィス、蒸発チャネル及びインクチャネ
ルを形成するためにレーザ融蝕される。プリント・ヘッドに求められる形状を形
成するために、融蝕プロセスにおいてマスクが用いられる。
【０００６】 アサカワ(Asakawa)らの米国特許第５，３７８，１３７号は、ＹＡＧ又はエキ
シマレーザビームがマスク孔を通るのが示されるときに、孔の縁部におけるレー
ザビームのエネルギー強度が減少するように、マスク孔の縁部の周囲に配置され
た不明瞭なドットを有するマスクを使用することを開示する。レーザの最大エネ
ルギーが孔の中央のワークピースに当たり、かつ、一部のエネルギーのみが縁部
を通るようにすることによって、修正された先細りした孔がワークピース中に形
成されるものである。この特許の開示事項を用いることにより、構造体の孔のテ
ーパ角度が調整される。
【０００７】 ヤマザキ(Yamazaki)らの米国特許第４，７８６，３５８号は、フィルムがコー
ティングされた基材上にパターンを形成するための改善された方法を開示する。
この基材はマスクを通った形状のレーザビームで照射され、所望のパターンを形
成するために、フィルムの一部がレーザビームのエネルギーによって除去される
。
【０００８】 ディニ(Dini) の米国特許第４，１０８，６５９号は、エネルギービーム源と
印刷面の間に反射力可変型マスクを介在させることによって、変調されていない
エネルギービームで印刷面を彫るプロセスを開示する。マスクの局所的な反射力
は印刷されるべき原物の色調変化に対応して変化し、エネルギービームが通るキ
ャリアを印刷面又は基材に従来の写真技術によって形成してもよい。
【０００９】 しかしながら、レンズ製造及びレーザシステムにおいて用いられる光学伝送シ
ステムにおける変則性のために、レーザビームの幅と長さ全体にわたってエネル
ギー出力は調和していない。これにより、ノズルプレートを融蝕するのに用いら
れるエキシマレーザが、ビームプロフィ−ルに沿ったエネルギー分布であって、
出口孔直径の変化及びビームの端から中間への融蝕深さの変化を引起こす特有の
エネルギー分布を有することとなる。このような変則性により、形成されるノズ
ル孔はノズルプレートの一部分において大きく、他の部分において小さくなるで
あろう。また、ノズルプレート又はプリント・ヘッドのほかの形状も、ファイア
リングチャンバのサイズ及びチャネル深さのように変化するであろう。したがっ
て、印刷品質は形状サイズの変化により悪影響を受けるであろう。
【００１０】 さらに、ノズルとプリント・ヘッドの形状の変化は、インクジェット・プリン
タの性能に更に影響する。例えば、ノズルとチャネルのサイズが変化すると、フ
ァイアリング（蒸発）チャンバの再充填時間もまた変化するであろう。再び着火
される前に全てのファイアリングチャンバが確実に充填されるようにするために
、この時間変化は、インクジェット・プリンタの設計者に印刷速度を遅くするこ
とを強いる。さらに、ノズルとプリント・ヘッドの形状の変化は、印刷媒体上に
付着するインク滴量とインクが付着する速度に直接的な悪影響を及ぼす。これら
滴量と速度は、ユーザが見る画像品質に直接影響する。
【００１１】 したがって、ワークピースにわたって均一構造が形成されるように、レーザシ
ステムのエネルギー出力における変則性を補償することができるシステムと方法
が必要とされている。１，２００又は２，４００ｄｐｉという更に高解像度を達
成するために、形状において構造がより小さくなると、ノズルプレートとプリン
ト・ヘッドにおける調和構造に対する必要性がより一層重大になってくる。これ
らの高解像度では、ノズル直径における１又は２ミクロンの変化によって、ノズ
ルプレートの構造の大きさにおいて２５％以上の変化が引起され、ユーザによっ
て認識可能な印刷品質に変化をもたらす。
【００１２】 発明の概要 本発明の目的は、ワークピースにわたって均一構造が形成されるように、レー
ザシステムのエネルギー出力の変則性を補償するシステムと方法を提供すること
である。
【００１３】 本発明の目的と利点は、実施態様にしたがって、ワークピースを融蝕するのに
用いられるレーザシステムのエネルギー出力における変化を補償するように、マ
スク形状の大きさを調整する方法によって達成される。この方法は、コヒーレン
ト光ビームの複数点に対応する複数のマスク形状の大きさを調整することによっ
て、コヒーレント光ビームにおける複数点間のエネルギー出力における変化の影
響を補償する。
【００１４】 本発明の実施態様にしたがって、コヒーレント光ビームの点がノズルプレート
の幾つかのノズル孔に対応する。また、レーザシステムのエネルギー出力におけ
る変化の影響は、ノズルプレートにおいてサンプリングされたノズル孔の直径を
測定することによって間接的に決定される。さらに、マスクの大きさとはマスク
孔の直径である。
【００１５】 本発明の目的と利点は、実施態様にしたがって、ワークピースを融蝕する際に
見られるレーザシステムのエネルギー出力における変化を補償するように、マス
ク形状の大きさを調整する方法によって達成される。この方法は、レーザシステ
ムによって生成するコヒーレント光ビームの幾つかの点において、レーザシステ
ムのエネルギー出力における変化の影響を測定することによって始まる。次いで
この方法は、コヒーレント光ビームの点に対応するマスク形状の大きさを調整す
ることによって、コヒーレント光ビーム点間のエネルギー出力における変化の影
響を補償する。
【００１６】 本発明の目的と利点は、実施態様にしたがって、ワークピースを融蝕するレー
ザシステムによって達成される。このレーザシステムは、コヒーレント光ビーム
の幾つかの測定点で生じるコヒーレント光ビーム内における、測定されたエネル
ギー出力における測定可能な不調和を有するレーザを用いる。次に、幾つかのオ
リフィスを有するマスクが使用され、測定点の対応点において光ビームの測定可
能な不調和を補償するように、オリフィスの大きさが調整される
【００１７】 本発明の目的と利点は、実施態様にしたがって、ノズルプレートを融蝕するの
に用いられるレーザシステムによって生成するレーザビームのエネルギー出力に
おける変化を補償するように、マスク形状の大きさを調整することによって達成
される。この方法は、既知の直径を有するマスク孔を備えたマスクにレーザシス
テムを用いてレーザビームを透過させることによって、幾つかのノズル孔を形成
するためにノズルプレートを融蝕する。サンプリングされたノズル孔の直径を測
定することによって、レーザビームのエネルギー出力が幾つかの点において測定
される。この方法は次に、ノズル孔の直径とノズル孔の所望直径との間に差異が
存在することを決定する。この方法は次いで、この差異に基づいてレーザビーム
のエネルギー出力における変化を補償するように、マスクにおけるマスク孔の直
径を調整する。
【００１８】 本発明の実施態様にしたがって、ノズル孔の測定直径におけるランダムな変化
を除去することによって、ノズル孔の直径と所望の直径との間に差異が存在する
ことの決定がなされる。また、この差異は測定された直径に対してカーブフィッ
ティングを行なうことによって決定される。
【００１９】 本発明の実施態様にしたがって、カーブの最良のフィッティングとサンプリン
グされたノズル孔の直径間における最良の補間とを決定するために、最小二乗カ
ーブフィッティングアルゴリズムを用いて、測定された直径に対するカーブフィ
ッティングが行なわれる。
【００２０】 本発明の実施態様にしたがって、マスク形状の大きさを調整する方法はまた、
レーザビームのエネルギー出力における変化を補償するように調整されたマスク
孔を有するマスクを形成する。さらに、この方法はこのマスクを用いて幾つかの
ノズルプレートを融蝕し、このノズルプレートがプリンタ・ヘッドの使用に適し
ているかどうかを決定する。
【００２１】 本発明の目的と利点は、実施態様にしたがって、ノズルプレートを融蝕するの
に用いられるレーザシステムによって生成するレーザビームのエネルギー出力の
影響における変化を補償するように、マスク形状の大きさを調整する方法によっ
て達成される。この方法は、幾つかのマスク孔を有するマスクを形成することに
よって始まり、この幾つかのマスク孔は既知の直径を有する。次いで、レーザシ
ステムを用いてマスクにレーザビームを通すことによって、幾つかのノズル孔を
形成するためにノズルプレートが融蝕される。さらに、この方法は、サンプリン
グされたノズル孔の直径を測定する。サンプリングされたノズル孔は、ノズルプ
レートにわたって均一に分布する。サンプリングされたノズル孔の測定直径は、
グラフに表わされる。サンプリングされたノズル孔のサンプリング直径間の差異
が決定される。サンプリング直径を示すグラフに対してカーブフィッティングが
行なわれる。次いで、サンプリングされた幾つかのノズル孔のサンプリング直径
の差異を補償するように、マスク孔の調整が決定される。最後に、このマスク孔
の調整に基づいて、補償されたマスクが形成される。
【００２２】 本発明の実施態様にしたがって、マスク形状の大きさを調整する方法は、レー
ザシステムを用いて調整されたマスクにレーザビームを通すことによって、各ノ
ズルプレートのノズル孔を形成するために幾つかのノズルプレートを融蝕する。
この方法はまた、各ノズル孔が所定の許容度内にある直径を有することを決定し
、プリンタ・ヘッド内に組立てられるノズルプレートを製造するために補償され
たマスクを使用する。
【００２３】 本発明の目的と利点は、実施態様にしたがって、インクジェット・プリンタの
性能特性を変えるために、ノズルプレートを融蝕するのに用いられるマスク形状
の大きさを調整する方法によって達成される。この方法は、インクジェット・プ
リンタの作動性能を改善するために、幾つかの重要なマスク形状を変えるべく第
１のマスクを調整することによって始まる。この方法は次いで、この第１のマス
クを用いてレーザシステムの使用により幾つかのノズルプレートを融蝕する。こ
の方法は次いで、これらのノズルプレートをを用いて幾つかのプリンタ・ヘッド
の組立てを行なう。プリンタ・ヘッドの試験が行なわれる。インクジェット・プ
リンタの作動性能の改善を達成する最適なマスク形状が決定される。最適なマス
ク形状のみを組入れるように、第２のマスクが調整される。最後に、レーザシス
テムと第２のマスクを用いて、幾つかのノズルプレートが融蝕される。これらの
ノズルプレートはプリンタ・ヘッド内に設けられ、かつ、インクジェット・プリ
ンタにおいて用いられる。
【００２４】 本発明の実施態様にしたがって、マスク形状の大きさを調整する方法は、レー
ザのエネルギー出力の影響における変化に対して第２のマスクも調整する。
【００２５】 添付図面とともに好適な実施態様の下記の説明により、本発明におけるこれら
及び他の目的、利点が明らかになり、かつ、より容易に認識されるであろう。
【００２６】 好適な実施態様の説明 本発明の好適な実施態様であって、その実施例が添付の図面に示される実施態
様の詳細に言及するが、図面を通して同様の参照番号は同様の要素を示す。
【００２７】 図１は、本発明の実施態様に係るマスク６０を備えるレーザシステムのハード
ウエアの外形を示す図である。エキシマレーザ１０が、テレスコープ２０を通る
コヒーレント光ビームを生成する。テレスコープ２０内には、コヒーレント光ビ
ームの形状と焦点を変える二つのレンズ（不図示）が存在する。次いで、このコ
ヒーレント光ビームは個々の光ビームに拡張され、次に、ホモジナイザ３０によ
って再結合する。次いで、コヒーレント光ビームは集光レンズ４０とフィールド
レンズ５０によって更に集束させられ、マスク６０に向けられてこれを通る。マ
スク６０は石英（不図示）のような透明材料から作られ、その一方側がクロムの
ような光反射材料又は誘電層（不図示）でコーティングされる。後で議論される
ように、エキシマレーザ１０のエネルギー変化を補償するように反射コーティン
グの孔が調整される。レーザ１０によって放射されるコヒーレント光は、マスク
６０の反射材料中の孔を通る。次いで、このコヒーレント光は縮小レンズ７０に
よって５倍のファクタに縮小される。この分野の通常の知識を有する者によって
認識されるように、縮小レンズ７０による縮小量を、所望形状のサイズ及び利用
可能なレンズの質に依存して変化させてもよい。コヒーレント光ビームは次いで
、ノズルプレート８０を融蝕し、所望のサイズと形状をもった構造体が形成され
る。
【００２８】 図２は、サンプルとしたノズルに対して均一な孔サイズを有するマスク６０を
用いてノズルプレート８０に形成された単一のノズル列中のノズル番号に対する
測定ノズル直径を示す二次元グラフである。例示の目的のために、均一孔３００
、３１０及び３２０を有するマスク６０の例（標準又は未補償マスクとも言われ
る）が、図６Ａに示される。
【００２９】 図２において、未補償のマスクによって形成されるノズル孔の直径が１６．３
ミクロン〜１７ミクロンに変化していることに留意すべきである。図６Ａに示さ
れる未補償マスクを用いて融蝕された異なるサイズのノズル孔３３０、３４０及
び３５０を備えたノズルプレート８０の実施例を、例示の目的のために図６Ｂに
示す。図２に図示するように、図６Ｂの異なるサイズのノズル孔３３０、３４０
及び３５０の直径の測定は、ノズル孔を形成するために用いられるレーザシステ
ムにおけるエネルギー変化の影響を測定する間接的な方法として役立つことが更
に留意されるべきである。これは、レーザシステムのエネルギー出力がより大き
ければ、より多くの材料が融蝕され、その結果、孔の直径がより大きくなり、か
つ、先細り形状がより小さな孔が形成されるという事実によるものである。しか
しながら、この分野の通常の知識を有する者によって認識されるように、コヒー
レント光ビームにおける様々な点でのエネルギー出力又はエネルギー出力の影響
の直接測定を用いてもよい。レーザシステムのエネルギー出力のこのような測定
方法の一つは、非常に狭い範囲のために困難であるが、商業的に入手可能な標準
的なレーザパワーメータを単に用いるものである。したがって、融蝕により得ら
れる形状を測定し、それに応じて補償することが、より簡単でかつ容易である。
【００３０】 図２に示されるように、ノズル番号０〜３０と１５０〜１７０では、ノズル番
号５０〜１２０よりかなり大きくなっている。これは図６Ｂにおいて更に示され
ており、異なるサイズのノズルプレート孔３３０と３５０が異なるサイズのノズ
ルプレート孔３４０よりかなり大きくなっている。約６ｍｍ×７０ｍｍの大きさ
を有する方形状の単一コヒーレント光ビームが、ノズルプレート８０を融蝕する
のに用いられる。ノズル番号０〜３０と１５０〜１７０は、コヒーレント光ビー
ムによって融蝕された方形の両端に対応し、ノズル番号が５０〜１２０は方形の
中央部分に対応する。図２から分かるように、レーザシステムのエネルギー出力
は中間部分に比べて方形の両端で高く、図６Ｂに示す異なるサイズのノズル孔３
３０、３４０及び３５０の直径が異なる結果となる。
【００３１】 我々の議論の限りでは簡略の目的のため、マスク６０とノズルプレート８０は
ノズル孔の単一列のみを有するものとしている。しかしながら、典型的なインク
ジェット・プリント・ヘッドのノズルプレートでは、少なくとも二つの、多くの
場合にはさらに多くのノズル孔の列が存在する。ノズル孔の複数列が同時に融蝕
される際には、一つの列と他の列とのノズル孔の直径サイズの変化が考慮されな
ければならない。この分野の通常の知識を有する者によって認識されるように、
上記において議論された長さと同様に、方形コヒーレント光ビームの幅に沿って
も同様の変化が予想される。しかしながら、この分野の通常の知識を有する者に
よって認識されるように、本発明の実施態様において議論されるエネルギー出力
のこれらの変化を補正する方法は、あらゆる数のノズル孔列に対して用いられる
。ノズル孔の変化を補償するために本発明の実施態様にしたがって用いられる方
法は、以下において議論される。
【００３２】好適な実施態様 図４は、図２及び図６Ｂに示すノズル直径の変化を補償するマスク６０を形成
するための、本発明の実施態様にしたがって用いた方法のフローチャートである
。
【００３３】 図４のステップＳ１００に示されるように、レーザシステムのパワー出力の変
化を補償するためのマスク６０への調整が不要であるとの仮定の下に、ノズルプ
レート８０を融蝕するためにレーザシステムがセットアップされる。このセット
アップ手順は、ノズルプレート８０から所望量の材料を融蝕するのに必要なレー
ザ１０のパワーセッティングと反復速度の決定を含む。
【００３４】 図４のステップＳ１１０に示されるように、次にステップ１００で決定された
パワーセッティングと反復速度を用いてノズルプレート８０が融蝕される。用い
られるマスク６０は、パワー出力の変化に対して形状サイズの未補償の標準マス
クである。しかしながら、選択された形状が補償されたマスク６０を用いてもよ
い。統計的に十分な試料を提供するのに十分な量において、幾つかのノズルプレ
ート８０又は試験部分が融蝕される。
【００３５】 簡略と明瞭の目的のために以下の説明では、均一なノズル孔と形状のみについ
て述べる。しかしながら、この分野の通常の知識を有する者によって認識される
ように、マスクを用いて融蝕されるあらゆる形状が用いられ、かつ、本発明の他
の実施態様にしたがって補償される。
【００３６】 図６Ａに示されるように、マスク６０中において同じ直径の開口を有する均一
なマスク孔３００、３１０及び３２０が、図４のステップ１１０で要求されるよ
うに描写される。一度融蝕されて得られるノズルプレート８０が、図６Ｂに示さ
れる。異なるサイズのノズル孔３３０と３５０が、異なるサイズのノズル孔３４
０よりかなり大きいことが留意されるべきである。このことは、融蝕領域の中央
にあるノズル孔が両端部のノズル孔より小さいという図２のデータと一致する。
【００３７】 図４のステップＳ１２０に示されるように、次ぎに各ノズルプレート８０に対
して重要な形状が測定、記録される。ノズルプレート８０の場合には、典型的な
ノズルプレートは幾百ものノズルを有するので、全ての単一ノズルが測定される
必要はない。この分野の通常の知識を有する者によって認識されるように、統計
的に相当数の重要な形状のみが測定される必要があり、これらの測定は融蝕され
る領域全体にわたって均等に分布すべきである。
【００３８】 図４のステップＳ１３０に示されるように、図４のステップ１２０において記
録された測定形状に基づいて、重要な形状サイズの調整に関する決定が行なわれ
る。これは、測定された形状の大きさと所望の形状の大きさとの間の変化又は差
異を決定することによって達成される。しかしながら、まず第１に、測定された
各ノズル番号に対するデータにおいてランダムな変化（ノイズ）を除去すること
が必要である。これは、平均化、線形モデル、ｎ次多項式、二次モデル及び非線
形モデルを含む幾つかの数学的及び統計的なアルゴリズムの一つ又はそれ以上を
用いることにより達成される。二次モデル法は、二次の最小二乗カーブフィッテ
ィングのような手法を含む。好適な実施態様では、アウトライヤーを無視できる
優れた特性及び測定点間の補間の有用性のために、二次モデルが好ましい。しか
しながら、二次モデル法は、実質的に融蝕される部分以上の試験部分を必要とす
るとともに、より多くの測定を必要とする欠点を有している。
【００３９】 測定データのランダム変化（ノイズ）の除去と、各測定形状に対する単一のデ
ータセットの決定が一度行なわれると、図２に示すように、得られたデータがプ
ロットされる。一度プロットされると、この分野の通常の知識を有する者の考え
しだいで、データのセグメントを別個に処理し、かつ、各セグメントに対してカ
ーブフィッティングすることが決定される。
【００４０】 図２に示されるデータの場合には、ノズル番号０〜１６０に対して測定された
直径のデータに適合する単一式は容易に決定できなかった。しかしながら、デー
タを３つのセグメントに分割し、各セグメントに対してカーブフィッティングす
ることによって、これらのセグメントを正確に表わすより単純な代数式が得られ
る。例えば、図２の場合には、第１の線セグメントはノズル番号０〜４０に対す
る測定を含むことができ、第２の線セグメントはノズル番号４１〜１１０に対す
る測定を含むことができ、第３の線セグメントはノズル番号１１１〜１６０に対
する測定を含むことができる。
【００４１】 ノズル孔のセグメントを表わす曲線が一度決定されると、与えられたセグメン
トに対する測定形状(ノズル直径)への調整を決定するのにこれらの代数式が用い
られる。例えば、全てのノズル直径に対する目標値が１６．５ミクロンであると
すれば、ノズル番号０〜４０を表わすセグメントに対する代数式はノズル番号１
及びこれに近いノズル番号を約０．５ミクロン縮小する。縮小レンズ７０がマス
ク６０から放射されるコヒーレント光ビームを５倍のファクタで縮小するので、
マスク６０においてノズル番号１に近接するマスク孔の直径は、所望の結果を達
成するために２．５ミクロン縮小されることになる。
【００４２】 図４のステップＳ１４０に示されるように、調整されたノズルの大きさを有す
るマスク６０が、ステップ１３０において決定された調整形状に基づいて形成さ
れる。得られるマスク６０は、図７Ａに示される。異なるマスク孔４００と４２
０は異なるマスク孔４１０より小さいことが留意されるべきである。
【００４３】 図４のステップＳ１５０に示されるように、ノズルプレート８０は、図７Ａに
示すように調整された異なるマスク孔４００、４１０及び４２０を有するマスク
６０を用いて融蝕される。得られるノズルプレート８０は、図７Ｂにおいて描写
される。図７Ｂにおいて、得られる均一なノズル孔４３０、４４０及び４５０は
、ほぼ同じ直径であることが留意されるべきである。ノズルプレート８０のノズ
ル孔のサンプリング測定が、図４のステップＳ１２０で行なわれるのと同様の仕
方で行なわれる。図４のステップＳ１２０で行なわれるように、統計的に十分な
サンプリングとなる幾つかの融蝕されたノズルプレート８０が処理され、各ノズ
ル孔番号に対する単一平均値が決定される。
【００４４】 ノズル番号に対して得られるノズル直径の測定値は、図３に示すようなグラフ
となる。ノズル直径間の差異がかなり低減されていることが、図３において留意
されるべきである。
【００４５】 図４のステップＳ１６０に示されるように、異なるマスク孔４００、４１０及
び４２０を有するマスク６０（図７Ａに示される）を用いて形成される均一なノ
ズル孔４３０、４４０及び４５０を有するノズルプレート８０（図７Ｂに示され
る）が所定の許容度内にあるかどうかの決定が行なわれる。得られる均一なノズ
ル孔４３０、４４０及び４５０が所定の許容度を満たさないならば、ステップＳ
１４０を通るステップＳ１４０が繰返される。さもなければ、マスク６０は良好
な部材を製造することができるものと判断され、図４のステップ１７０に示され
るように製造セッティングに用いられる。
【００４６】他の実施態様 本発明の好適な実施態様の説明のこの点までは、ノズル孔の直径の調整のみに
ついて議論してきた。しかしながら、本発明は均一なノズル孔直径をもったノズ
ルの形成のみに限定されるものではない。レーザシステムのエネルギー出力にお
ける変化を補償するための、マスクにおいて調整可能な多くの項目がある。これ
らの項目は、出口孔の直径の変化、直線間距離の変化、ならびに、融蝕深さの変
化に基づく流れ形状を補償するポテンシャルの変化を含む。
【００４７】 ノズル構造を融蝕するためのエキシマレーザシステムにおいて用いられるマス
ク６０は、所望のノズルプレートの５倍のサイズである。ファイアリング（蒸発
）チャンバのような他の形状もまた、所望の当初サイズに対してマスクにおける
５倍のサイズである。融蝕深さが増加すると、形状サイズは減少し、与えられる
形状に対して壁角度が形成される。融蝕端部における壁角度と形状サイズは、融
蝕される材料、パルスのエネルギーレベル、焦点位置及び用いられるレーザシス
テムのパルス数に依存する。このように、マスク６０への調整を介して壁角度と
融蝕深さが補償される。
【００４８】 マスク６０はまた、レーザシステムの光学的歪みによって引起される位置的直
線性の変化を補償するように調整されてもよい。ノズル線長さのサイズが増加す
ると位置的直線性が重要となり、この直線性は印刷媒体上における最終的な噴出
滴の位置に直接的に影響する。
【００４９】 流れ形状の深さと幅の変化によって引起される立ち上がり時間の特定の変化を
補償するために、実際の深さ変化に対して適当な幅を与えるようにマスクが補償
される。
【００５０】 プリント・ヘッドの一定性能を可能にする最も矛盾のないノズル構造を達成す
べく、レーザプロファイルのエネルギー分布によって引起される本質的な変化に
対して調整が図られる。ビームの長軸に沿ったパワー変化の議論が議論の主な焦
点ではあるが、最初に議論したように、短軸方向の変化を補償することも可能で
ある。
【００５１】 ノズルプレートとプリント・ヘッドについて上記において議論した前述の形状
は、幾つかの重要な項目に対する直接的な影響を有する。これらの項目は、ノズ
ルによって噴出されるインク滴の量、ノズルからインクが噴出される速度（滴速
度）、ファイアリングチャンバの再充填速度、ならびに、プリンタの最終的な印
刷品質を含む。
【００５２】 図５は、上記において議論された所望の項目を達成するためにノズルプレート
とプリント・ヘッドにおける形状サイズを調整する補償されたマスクを形成する
ための、本発明の実施態様にしたがって用いられる方法のフローチャートである
。図５における議論では、図４のステップと類似のステップの詳細は議論しない
。
【００５３】 図５のステップＳ２００に示されるように、一定のプリンタ特性が分析される
べき試験部分を融蝕するために、マスク６０を用いて実験が計画される。このよ
うな特性の一例は、ファイアリングチャンバの再充填速度、ならびに、ファイア
リングチャンバ、インクチャネル及びノズルのサイズと形状が再充填速度とプリ
ンタ速度にどのように影響を及ぼすかということである。マスク６０は次に、上
述の特性又はこれら特性の組合せに対して調整される。
【００５４】 図５のステップＳ２１０に示されるように、図５のステップＳ２００に従って
調整されたマスク６０を用いて試験部分が融蝕される。このステップＳ２１０に
おいて、統計的に十分な数の試験部分が形成されなければならない。
【００５５】 図５のステップＳ２２０に示されるように、試験部分がプリンタ・ヘッド内で
組立てられ、印刷性能に対する上記調整による影響を決定するために試験される
。図４のステップＳ１３０で行なったように、同様の統計的なデータ分析がここ
で行なわれる。さらに、どの形状変化が、ノズルプレート８０の幅と長さ全体に
わたる印刷に対して最も望ましい影響を有するかが決定される。
【００５６】 図５のステップＳ２３０に示されるように、マスク６０における最適な所望の
調整が決定され、ノズルプレート８０の長さ全体にわたるこれらの調整を組込ん
だマスク６０が形成される。
【００５７】 図５のステップＳ２４０に示されるように、図５のステップＳ２３０において
形成されたマスク６０を用いて、ノズルプレート８０のような新たな部材が形成
される。この新たな部材は次いで組立てられ、予想されるように性能を発揮する
かを決定するために試験される。
【００５８】 図５のステップＳ２５０に示されるように、形成された新たな部材が所望の性
能を発揮するかどうかが決定される。新たな部材が予想を満たせば、次にマスク
６０は図５のステップＳ２７０における製造使用に供せられる。新たな部材が予
想を満たさなければ、マスク６０は図５のステップＳ２６０において再び調整さ
れ、ステップＳ２４０を介してステップＳ２３０が繰返される。
【００５９】 本発明の幾つかの好適な実施態様が示され説明されたが、本発明の原理と精神
、請求の範囲に規定される本発明の範囲、ならびに、それと同等のものから逸脱
することなくこれらの実施態様を変更することが当業者によって認識されるであ
ろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、ノズルプレートを融蝕するのに用いられる本発明の好適な実施態様に
係るレーザシステムのハードウエアの外形を示す図である。
【図２】 図２は、本発明の実施態様に係る均一なマスク孔サイズを有するマスクを用い
て形成されたノズルプレート中の単一ノズル列のノズル番号に対する測定ノズル
直径のサイズを示す二次元グラフである。
【図３】 図３は、本発明の実施態様に係る全ノズルに対して補償された孔サイズを有す
るマスクを用いて形成されたノズルプレート中の単一ノズル列のノズル番号に対
する測定ノズル直径のサイズを示す二次元グラフである。
【図４】 図４は、図２に示すノズル直径の変化を補償する補償されたマスクを形成する
ための、本発明の実施態様にしたがって用いられる方法のフローチャートである
。
【図５】 図５は、ノズルプレートとプリント・ヘッドにおける形状サイズを補償する補
償されたマスクを形成するための、本発明の実施態様にしたがって用いられる方
法のフローチャートである。
【図６Ａ】 図６Ａは、本発明の実施態様に係る、図１に示されるレーザシステムのエネル
ギー出力変化を補償しないマスクの図である。
【図６Ｂ】 図６Ｂは、本発明の実施態様に係る、図１に示されるレーザシステムのエネル
ギー出力変化が補償された図６Ａのマスクを用いて形成されたノズルプレートの
図である。
【図７Ａ】 図７Ａは、本発明の実施態様に係る、図４に示された方法を用いて図１に示さ
れたレーザシステムのエネルギー出力変化に対して調整されたマスクの図を示す
。
【図７Ｂ】 図７Ｂは、本発明の実施態様に係る、図１に示されたレーザシステムのエネル
ギー出力変化を補償するように調整された図７Ａに示されるマスクを用いて形成
されたノズルプレートの図を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｕ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ， ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，Ｌ Ｋ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ， ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，Ｔ Ｍ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ ，ＺＷ

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 コヒーレント光ビームの複数の点に対応する複数のマスク形
    状の大きさを調整することによって、前記コヒーレント光ビームの複数の点間に
    おけるエネルギー出力変化の影響を補償することを含む、 ワークピースを融蝕するのに用いられるレーザシステムの前記エネルギー出力
    変化を補償するように、前記マスク形状の大きさを調整する方法。
  2. 【請求項２】 前記コヒーレント光ビームの複数の点が、ノズルプレートの
    複数のノズル孔に対応する、請求項１に記載のマスク形状の大きさを調整する方
    法。
  3. 【請求項３】 前記レーザシステムのエネルギー出力変化の影響が、前記ノ
    ズルプレートにおいてサンプリングされた複数のノズル孔の直径を測定すること
    によって間接的に決定される、請求項２に記載のマスク形状の大きさを調整する
    方法。
  4. 【請求項４】 前記複数のマスクの大きさが複数のマスク孔の直径である、
    請求項３に記載のマスク形状の大きさを調整する方法。
  5. 【請求項５】 レーザシステムによって生成されるコヒーレント光ビームの
    複数の点において、前記レーザシステムのエネルギー出力変化の影響を測定し、 前記コヒーレント光ビームの複数の点に対応する複数のマスク形状の大きさを
    調整することによって、前記コヒーレント光ビームの複数の点間における前記エ
    ネルギー出力変化の影響を補償することを含む、 ワークピースを融蝕するのに用いられる前記レーザシステムのエネルギー出力
    変化を補償するように、前記マスク形状の大きさを調整する方法。
  6. 【請求項６】 前記コヒーレント光ビームの複数の点が、ノズルプレートの
    複数のノズル孔に対応する、請求項５に記載のマスク形状の大きさを調整する方
    法。
  7. 【請求項７】 前記レーザシステムのエネルギー出力変化の影響が、前記ノ
    ズルプレートにおいてサンプリングされた複数のノズル孔の直径を測定すること
    によって測定される、請求項６に記載のマスク形状の大きさを調整する方法。
  8. 【請求項８】 前記複数のマスクの大きさが複数のマスク孔の直径である、
    請求項７に記載のマスク形状の大きさを調整する方法。
  9. 【請求項９】 コヒーレント光ビームの複数の点で生成したコヒーレント
    光ビーム内において測定されたエネルギー出力に測定可能な不調和を有するレー
    ザと、 複数のオリフィスを有するマスクであって、前記コヒーレント光ビームの複数
    測定点の対応点において、前記コヒーレント光ビームの前記測定されたエネルギ
    ー出力における前記測定可能な不調和を補償するように、前記複数オリフィスの
    オリフィスの大きさが調整されるマスクとを含む、 ワークピースを融蝕するためのレーザシステム。
  10. 【請求項１０】 前記コヒーレント光ビームの複数の点が、ノズルプレート
    の複数のノズル孔に対応する、請求項９に記載のワークピースを融蝕するための
    レーザシステム。
  11. 【請求項１１】 前記レーザシステムのエネルギー出力変化の影響が、前記
    ノズルプレートにおいてサンプリングされた複数のノズル孔の直径を測定するこ
    とによって測定される、請求項１０に記載のワークピースを融蝕するためのレー
    ザシステム。
  12. 【請求項１２】 前記複数のマスクの大きさが複数のマスク孔の直径である
    、請求項１１に記載のワークピースを融蝕するためのレーザシステム。
  13. 【請求項１３】 レーザシステムを用いて、既知の直径を有する複数のマス
    ク孔を備えたマスクにレーザビームを透過させることによって、複数のノズル孔
    を形成するためにノズルプレートを融蝕し、 サンプリングされた前記複数のノズル孔の直径を測定することによって、複数
    の点において前記レーザビームのエネルギー出力変化の影響を測定し、 前記サンプリングされた複数のノズル孔の直径と前記ノズル孔の所望直径との
    間に差異が存在することを決定し、 前記差異に基づいて前記レーザビームのエネルギー出力の影響における変化を
    補償するように、前記マスクのマスク孔の直径を調整することを含む、 前記ノズルプレートを融蝕するのに用いられる前記レーザシステムによって生
    成される前記レーザビームのエネルギー出力変化を補償するように、前記マスク
    形状の大きさを調整する方法。
  14. 【請求項１４】 前記サンプリングされた複数のノズル孔の直径と前記ノズ
    ル孔の所望直径との間の差異の存在を決定することが、 前記サンプリングされたノズル孔の測定直径におけるランダムな変化を除去し
    、 前記サンプリングされたノズル孔の測定直径にカーブフィッティングを行なう
    ことを更に含む、請求項１３に記載のマスク形状の大きさを調整する方法。
  15. 【請求項１５】 前記サンプリングされたノズル孔の測定直径にカーブフィ
    ッティングを行なうことが、 カーブの最良のフィッティングと前記サンプリングされたノズル孔の直径間に
    おける最良の補間とを決定するために、最小二乗カーブフィッティングアルゴリ
    ズムを用いることを更に含む、請求項１４に記載のマスク形状の大きさを調整す
    る方法。
  16. 【請求項１６】 前記レーザビームのエネルギー出力変化を補償するように
    調整されたマスク孔を有するマスクを形成し、 前記マスクを用いて複数のノズルプレートを融蝕し、 前記複数のノズルプレートがプリンタ・ヘッドの使用に適合しているかどうか
    を決定することを更に含む、請求項１３に記載のマスク形状の大きさを調整する
    方法。
  17. 【請求項１７】 既知の直径を有する複数のマスク孔を備えたマスクを形成
    し、 レーザシステムを用いて前記マスクにレーザビームを透過させることによって
    、複数のノズル孔を形成するためにノズルプレートを融蝕し、 前記ノズルプレート中に均一に分布するサンプリングされた複数のノズル孔の
    直径を測定し、 前記サンプリングされた複数のノズル孔の直径をグラフに表わし、 前記サンプリングされた複数のノズル孔の直径間に差異が存在することを決定
    し、 前記サンプリングされた複数のノズル孔直径のグラフにカーブフィッティング
    を行ない、 前記サンプリングされた複数のノズル孔の直径における差異を補償するように
    前記マスク孔における調整を決定し、 前記マスク孔における調整に基づいて、補償されたマスクを形成することを含
    む、 前記ノズルプレートを融蝕するのに用いられる前記レーザシステムによって生
    成される前記レーザビームのエネルギー出力変化を補償するように、前記マスク
    形状の大きさを調整する方法。
  18. 【請求項１８】 前記レーザシステムを用いて補償された前記マスクに前記
    レーザビームを透過させることによって、前記各ノズルプレートに複数のノズル
    孔を形成するために前記複数のノズルプレートを融蝕し、 前記複数のノズル孔の各々が所定の許容度内にある直径を有することを決定し
    、 プリンタ・ヘッド内に組立てられるノズルプレートを製造するために前記補償
    されたマスクを用いることを更に含む、請求項１７に記載のマスク形状の大きさ
    を調整する方法。
  19. 【請求項１９】 レーザシステムを用いて、複数の重要なマスク形状を有
    する第１のマスクにより複数のノズルプレートを融蝕し、 前記複数のノズルプレートを用いて複数のプリンタ・ヘッドを組立て、 前記複数のプリンタ・ヘッドを試験し、 前記複数のマスク形状のうち最適なマスク形状を決定し、 前記最適なマスク形状のみを組込むために第２のマスクを調整し、 前記レーザシステムと前記第２のマスクを用いて、複数のノズルプレートを融
    蝕することを含む、 インクジェット・プリンタの性能特性を変えるために、前記ノズルプレートを
    融蝕するのに用いられる前記マスク形状の大きさを調整する方法。
  20. 【請求項２０】 前記複数のマスク形状のうち最適なマスク形状を決定す
    ることが、前記複数のマスク形状のいずれがインクジェット・プリンタの作動性
    能において最大の改善を達成するかの決定に基づく、請求項１９に記載のマスク
    形状の大きさを調整する方法。
  21. 【請求項２１】 前記レーザシステムと第２のマスクとを用いて融蝕され
    る前記複数のノズルプレートが複数のプリンタ・ヘッド内に設けられ、かつ、複
    数のインクジェット・プリンタにおいて用いられる、請求項１９に記載のマスク
    形状の大きさを調整する方法。
  22. 【請求項２２】 前記最適なマスク形状のみを組込むために第２のマスク
    を調整することが、 前記レーザのエネルギー出力の影響における変化に対して前記マスクを調整す
    ることを更に含む、請求項１９に記載のマスク形状の大きさを調整する方法。
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