JP3109011B2 - インクジェット記録ヘッド、及びその製造方法 - Google Patents

インクジェット記録ヘッド、及びその製造方法

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JP3109011B2
JP3109011B2 JP04159431A JP15943192A JP3109011B2 JP 3109011 B2 JP3109011 B2 JP 3109011B2 JP 04159431 A JP04159431 A JP 04159431A JP 15943192 A JP15943192 A JP 15943192A JP 3109011 B2 JP3109011 B2 JP 3109011B2
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  • Laser Beam Processing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録ヘ
ッド、詳しくは、インク滴を吐出するノズル、及び圧力
室にインクを供給するインク供給路の形成技術に関す
る。
【0002】
【従来の技術】インクジェット記録方式に適用されるイ
ンクジェット記録ヘッドは、一般に、インク吐出路、イ
ンクを吐出するためのエネルギー発生体である能動素子
を備えたキャビテイー部、インク供給路からなるインク
流路より構成されている。さらに、複数のインク流路を
持つマルチノズルタイプの記録ヘッドにおいては、共通
インク室が設けられており、これらは微細加工の下で精
密かつ正確に加工製造されている。
【0003】従来、このような記録ヘッドを製造する方
法としては、図8に示すように、基板1上に、前記イン
ク流路2を構成するインク吐出路3、キャビテイー部
4、インク供給路5となる溝を、射出成形およびエッチ
ングなどにより形成する。この後、ガラス等よりなる振
動板6を接着剤による接着または溶着により積層して、
上記インク流路2を閉溝とし、さらに、前記インク流路
内のキャビテイー部4に対応する振動板6上に、インク
滴を吐出するためのエネルギー発生体である能動素子7
を設けている。
【0004】また、特開平3−207657における、
前記インク吐出路3を形成する別の方法を図9に示す。
上記記載の方法は、前記インク吐出路3をエキシマレー
ザーによるオリフィス加工により形成するものである。
まず、前記インク吐出路3が形成されていない基板1に
振動板6を積層したのち、インク吐出路を形成するA部
の厚みL1をダイヤモンドブレードなどによる切断によ
り、所定の長さに設定する。次に、インク滴の吐出面側
から、レーザー発生装置21より発生したレーザー光2
2により、インク流路の先端側より前記A部を貫通する
前記インク吐出路3を形成するものである。
【0005】また、特開平2−198857号に見られるよう
に、圧力室となる凹部を備えた基板にノズル開口面とな
る壁を一体に形成し、圧力室側からエキシマレーザを照
射して先端側が先細りとなるノズル開口を形成した記録
ヘッドが提案されている。
【0006】しかしながら、かかる従来法によって作成
されたインクジェット記録ヘッドは、以前として圧力室
と共通のインク室とを接続するインク流路が、振動板側
が開口した凹部により構成されているため、基板1と振
動板6の接着または溶着の際、前記インク流路深さにバ
ラツキが生じやすく特にインク供給路の断面積が変化し
てインク吐出特性の重要なパラメーターであるインク供
給路のインピーダンスがばらつき、各々のインク流路に
おけるインク吐出特性が変動して印字品質が低下すると
いう問題があった。
【0007】また、図10に示すように、前記キャビテ
イー部4に対して、インク供給路5が振動板6側に位置
するため、インク供給路5よりキャビテイー部4にイン
クが流れこむ際、キャビテイー下部に、インク内の気泡
が停滞してしまい、そのため、上記インク供給路深さお
よびキャビテイー深さに制約が生じる欠点を有してい
る。
【0008】また、前記インクジェット記録ヘッドにお
いては、能動素子7により生じたエネルギーにより、前
記キャビテイー部4内の圧力が増大すると、インクはイ
ンク吐出路3の方向に向かうと同時に、インク供給路5
の方向にも逆流する。そのため、前記インク吐出路3か
ら吐出したインク量が、共通インク室8よりインク供給
路5を隔てて、キャビテイー部4にインクが補充される
際、前記キャビテイー部4からの逆流により、前記、イ
ンク補充のためのインクの流れが拘束され、次のインク
吐出可能状態まで、時間がかかり、高応答性が得られな
いという欠点も有している。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】このような問題を解消
するため、特開平4-161338号公報にみられるように、基
板の一方の面にインクタンクとな凹部を、また他方の面
にキャビティとなる凹部を形成し、インクタンクとなる
凹部とキャビテイとを仕切る壁にインク供給路となる貫
通孔を、またキャビティから基板の一方の面にノズル連
通孔をそれぞれレーザーにより形成することが提案され
ているが、予めノズル開口が形成されたノズルプレート
を固定するなどの工程が必要となり、製造工程が複雑化
するという問題がある。本発明は、これらの事情に鑑み
てなされたものであって、その目的とするところはイン
ク滴の吐出性能を大きく左右するノズル、及びインク供
給路を、簡単かつ精密に形成できるインクジェット記録
ヘッドを提供することである。
【0010】また、本発明の他の目的は、上記インクジ
ェット記録ヘッドの製造方法を提案することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】このような課題を達成す
るために本発明の記録ヘッドは、レーザー加工可能な基
板に、前記基板の端部に壁を残すように圧力室、及び前
記圧力室と壁を隔てて共通のインク室となる凹部を形成
し、前記各壁に前記圧力室、共通のインク室側から前記
基板の表面に略平行にエキシマレーザーを照射して貫通
孔を形成してノズル開口、及びインク供給路が形成され
ている。
【0012】
【実施例】そこで以下、本発明の詳細を図示した実施例
に基づいて説明する。図1は、一次加工段階での平面
図、図2はその断面図である。基板1に、インク流路に
対応する複数本のキャビテイー部4とその全インク流路
に連結される共通インク室8となる凹部を、射出成形も
しくはエッチングによって形成する。このとき、基板の
端面にはレーザーにより貫通孔が形成できる壁10と、
またインク流路と共通インク室8とを仕切る壁11が形
成されている。
【0013】その後、2次加工として、図3に示したよ
うにキャビテイー部4と基板1の端面とを仕切る壁10
を貫通するようにA部にレーザー光を照射して貫通穴
を、またキャビテイー部4と共通インク室8とを仕切る
壁11をレーザー光を照射してB部に貫通穴を形成し、
それぞれをインク吐出路3、インク供給路5とする。こ
れらインク吐出路3およびインク供給路5となる貫通穴
は、貫通穴の断面形状がパターニングされたマスクを介
してエキシマレーザーを照射して形成されている。
【0014】3次加工として、図4に示すように、前記
基板1上に振動板6を接着剤による接着または溶着によ
り積層して、上記インク流路2を閉溝とし、さらに、前
記インク流路内のキャビテイー部4に対応する振動板6
上に、インク滴を吐出するためのエネルギー発生体であ
る能動素子7を設ける。
【0015】図5は、前記エキシマレーザーによる前記
貫通穴の加工方法を示す図である。基板1は、1次加工
の段階の状態である。21は貫通穴の形状を定めるため
のマスクで、貫通穴と相似形の穴がパターニングされて
いる。20は、上記エキシマレーザーを発生する装置で
ある。エキシマレーザー発生装置20より発生したエキ
シマレーザー22は、マスク21によって照射範囲が規
制され、マスクパターンにならったエキシマレーザー2
2がレンズ23によって集光され、基板1に照射され
る。これによりインク吐出路3およびインク供給路5と
なる前記貫通穴が形成される。このとき、前記インク吐
出路3およびインク供給路5は、前記エキシマレーザー
照射装置(20〜23)をY方向に平行移動することに
より別工程で形成される。
【0016】なお、インク吐出路3は、インク供給路5
が形成される壁11と対向する壁10に形成する必要
上、図5に見れれるように基板1の面に対して若干の角
度、つまり壁11の外側から見通せる角度θで照射する
ことが必要である。同様にインク供給路5は、共通イン
ク室8を区画する図示しない壁から見通せるように角度
θ’で照射する必要がある。これに伴い、インク吐出路
3及びインク供給路5は、ともに基板1の面に対してそ
れぞれ角度θ、θ’を有することになる。
【0017】以上のようにして形成されたインク流路に
おいては、3次加工における振動板の接着工程に影響さ
れないインク吐出路およびインク供給路の形成が可能で
ある。また、前記インク吐出路およびインク供給路を別
工程で形成する際、前記エキシマレーザー照射装置をY
方向に移動するだけで可能なため、インク吐出路とイン
ク供給路のキャビテイー深さ方向(X方向)の位置合わ
せを精度良く管理することができる。 また、上記精度
を高め、かつ製造工程を簡略化する目的として、前記イ
ンク吐出路およびインク供給路を形成する時、同一のマ
スク21と集光レンズ23を使用することが望ましい。
この時、インク吐出路とインク供給路のインピーダンス
(流路抵抗RおよびイナータンスM)のバランスを調整
する方法として、上記A部の厚みL1および上記B部の
厚みL2を所定の長さに設定することにより制御する事
が可能である。
【0018】図6に、本発明における別の実施例を示
す。前記実施例におけるインク吐出路3とインク供給路
5を、同一のマスクを用いて同時加工するものである。
マスク21上に、インク吐出路パターンとインク供給路
パターンを設置し、エキシマレーザー発生装置20より
同時に射出された光を、集光レンズ23を介して、それ
ぞれ基板上のA,B部に照射し、同時にインク吐出路お
よびインク供給路となる貫通穴を形成する。この時、上
記基板1上のA,B部の焦点距離が異なるため、集光レ
ンズ23の縮小率と所望の貫通穴径に合わせたパターン
径をマスク21に設置しておく必要がある。
【0019】なお、上述の実施例において、前記貫通穴
は断面積が一様なストレート穴として述べてきたが、前
記集光レンズの縮小率、ハロゲンガス種、および、発信
エネルギー、パルス繰り返し周波数を調整することによ
り、前記貫通穴の入射側から出射側に向けてテーパーを
付けることも可能である。
【0020】図7に、本発明における別の実施例を示
す。前記インク供給路5をエキシマレーザー22を用い
て加工する際、前記実施例のように共通インク室8から
キャビテイー部4にむけて貫通穴を形成し、かつ、同方
向に向けて貫通穴が絞られるように10°以下のテーパ
ーを設けている。従来のインクジェット記録ヘッドにお
いては、能動素子7により生じたエネルギーにより、前
記キャビテイー部4内の圧力が増大すると、インクはイ
ンク吐出路3の方向に向かうと同時に、インク供給路5
の方向にも逆流する。そのため、前記インク吐出路3か
ら吐出したインク量が、共通インク室8よりインク供給
路5を隔てて、キャビテイー部4にインクが補充される
際、前記キャビテイー部4からの逆流により、前記、イ
ンク補充のためのインクの流れが拘束され、次のインク
吐出可能状態まで、時間がかかり、高応答性が得られな
い。前記実施例によるインク供給路5においては、イン
ク供給路5のキャビテイー側の穴径が絞られていること
により、前記キャビテイー部4からの逆流がインク供給
路を形成しているB部により流れが制約される。このた
め、インク供給時にはインクの供給がスムーズに行なわ
れ、次のインク吐出のための復帰時間が短縮され、ヘッ
ドの高速化が実現できる。
【0021】
【発明の効果】以上に説明したように本発明において
は、レーザー加工可能な基板に、基板の端部に壁を残す
ように圧力室、及び圧力室と壁を隔てて共通のインク室
となる凹部を形成し、各壁に圧力室、共通のインク室側
から基板の表面に略平行にエキシマレーザーを照射して
貫通孔を形成してノズル開口、及びインク供給路を形成
したので、インク吐出性能を大きく左右するノズル開
口、及びインク供給路を簡単かつ精密に形成することが
できる。また、インク供給路が貫通孔として構成されて
いるため、振動板による流路抵抗の変動がなく、インク
滴の吐出性能を一定化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のインクジェットヘッドを構成する基板
の凹部の構造を示す上面図である。
【図2】同上基板の1つの圧力室についての断面構造を
示す図である。
【図3】同上基板に貫通孔を形成して構成した基板の断
面構造を、1つの圧力室について示す図である。
【図4】同上基板により構成されたインクジェットヘッ
ドの断面構造を示す図である。
【図5】同上基板に貫通孔を形成する方法の一実施例を
示す図である。
【図6】同上基板に貫通孔を形成する他の実施例を示す
図である。
【図7】貫通孔の一実施例を示す断面図である。
【図8】インクジェットヘッドの製造工程を示す図であ
る。
【図9】インクジェットヘッドにノズルを形成する従来
技術を示す図である。
【図10】同上インクジェットヘッドでのインクの流れ
を示す説明図である。
【符号の説明】
1 基板 2 インク流路 3 インク吐出路 4 キャビテイー部 5 インク供給路 6 振動板 7 能動素子 8 共通インク室 10、11 壁 20 エキシマレーザー発生装置 21 マスク 22 エキシマレーザー 23 集光レンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/045 B41J 2/055 B41J 2/16

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザー加工可能な基板に、前記基板の
    端部に壁を残すように圧力室、及び前記圧力室と壁を隔
    てて共通のインク室となる凹部を形成し、前記各壁に前
    記圧力室、共通のインク室側から前記基板の表面に略平
    行にエキシマレーザーを照射して貫通孔を形成してノズ
    ル開口、及びインク供給路を形成したインクジェット記
    録ヘッド。
  2. 【請求項2】 レーザー加工可能な基板に、前記基板の
    端部に壁を残すように圧力室、及び前記圧力室と壁を隔
    てて共通のインク室となる凹部を形成する工程と、 前記各壁に前記圧力室、共通のインク室側から前記壁を
    避けて略平行にエキシマレーザーを照射して貫通孔を形
    成する工程とからなるインクジェット記録ヘッドの製造
    方法。
JP04159431A 1992-06-18 1992-06-18 インクジェット記録ヘッド、及びその製造方法 Expired - Lifetime JP3109011B2 (ja)

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JP4000571B2 (ja) * 2004-09-28 2007-10-31 富士フイルム株式会社 液体吐出ヘッド、液体吐出装置、画像形成装置、及び液体吐出ヘッドの製造方法
US7503644B2 (en) 2004-09-28 2009-03-17 Fujifilm Corporation Liquid ejection head, liquid ejection apparatus and image forming apparatus

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