JP3364685B2 - ノズル及びノズル形成の方法と装置 - Google Patents
ノズル及びノズル形成の方法と装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はインクジェットプリントヘッドとりわけドロ
ップ・オン・デマンド型インクジェットプリントヘッド
のノズルを形成する方法と装置に関する。
ップ・オン・デマンド型インクジェットプリントヘッド
のノズルを形成する方法と装置に関する。
特には本方法はノズルプレートをプリントヘッドに取
り付けた後で、ノズル流れ方向にテーパー（先細り）を
もつ一般には円錐形状のノズルを形成することを含む。
本方法は高エネルギービーム、好ましくはノズルの出口
面に入射するUVアブレーション（切削）パルス化エキシ
マレーザーを用いる。
り付けた後で、ノズル流れ方向にテーパー（先細り）を
もつ一般には円錐形状のノズルを形成することを含む。
本方法は高エネルギービーム、好ましくはノズルの出口
面に入射するUVアブレーション（切削）パルス化エキシ
マレーザーを用いる。
ドロップ・オン・デマンド型インクジェットプリンタ
ーに対する初期の提案例えばUS−Ａ−3,946,398（Kyser
＆ Sears）以来、ノズル出口に向かってテーパーを
もつ一般的には円錐台形状のノズルを用いることは周知
である。射出されたインク滴による印刷を均質にするた
めにはノズルの幾何形状がそれらの位置、出口面積及び
ノズルプレート中の円錐軸方向について精密に作製され
るべきである。典型的には１つのノズルプレートには50
−5000のノズルがあって単色インク又は多数の独立した
カラーインクを塗用する。ノズルプレート上の色彩設計
内又はその間に均一にノズルを正確に配置することもま
た印刷の品質を左右する。さらに円錐の幾何形状はとり
わけ射出サイクル中ノズル内にあるインクの動的音響イ
ンピーダンスの点から選択されて、滴射出のエネルギー
を最小にすると同時にさらなる操作サイクルの準備とし
て流路内の残留音響エネルギーを減衰させる。
ーに対する初期の提案例えばUS−Ａ−3,946,398（Kyser
＆ Sears）以来、ノズル出口に向かってテーパーを
もつ一般的には円錐台形状のノズルを用いることは周知
である。射出されたインク滴による印刷を均質にするた
めにはノズルの幾何形状がそれらの位置、出口面積及び
ノズルプレート中の円錐軸方向について精密に作製され
るべきである。典型的には１つのノズルプレートには50
−5000のノズルがあって単色インク又は多数の独立した
カラーインクを塗用する。ノズルプレート上の色彩設計
内又はその間に均一にノズルを正確に配置することもま
た印刷の品質を左右する。さらに円錐の幾何形状はとり
わけ射出サイクル中ノズル内にあるインクの動的音響イ
ンピーダンスの点から選択されて、滴射出のエネルギー
を最小にすると同時にさらなる操作サイクルの準備とし
て流路内の残留音響エネルギーを減衰させる。
またノズルの入口断面は可能な限り背後の作動器のイ
ンク流路断面と合致させて、プリンター動作の中断を起
こすかもしれないノズルプレート背後の気泡の捕捉を回
避する。さらに一般的に受け入れられている、という必
要なことであるがインクはノズル内径を濡らし、ノズル
プレート出口面の材料は濡らさない。
ンク流路断面と合致させて、プリンター動作の中断を起
こすかもしれないノズルプレート背後の気泡の捕捉を回
避する。さらに一般的に受け入れられている、という必
要なことであるがインクはノズル内径を濡らし、ノズル
プレート出口面の材料は濡らさない。
従ってよく定義されて正確に複製される形状でノズル
を形成する、そしてノズルのノズルプレート内の位置が
光学的に正確に配置されるノズル製造法の開発が要求さ
れている。方法にさらなる要求としては製造が連続的で
素早く、著しく低コストで１日当り数千のプリントヘッ
ドを作製可能であることである。
を形成する、そしてノズルのノズルプレート内の位置が
光学的に正確に配置されるノズル製造法の開発が要求さ
れている。方法にさらなる要求としては製造が連続的で
素早く、著しく低コストで１日当り数千のプリントヘッ
ドを作製可能であることである。
親出願のEP−Ａ−0,309,146において、とりわけ、ノ
ズルプレートの出口面を開口マスクを通してUV又は高エ
ネルギー照射の一般的に平行ビームに露光し、同時に照
射方向に垂直な軸の回りにノズルプレートを揺動させて
ノズル出口に向かってテーパーをもつノズルを形成する
ことによりインクジェットプリントヘッドのノズルプレ
ートにノズルを形成し、次いでノズルプレートを取り付
けることが提案されている。
ズルプレートの出口面を開口マスクを通してUV又は高エ
ネルギー照射の一般的に平行ビームに露光し、同時に照
射方向に垂直な軸の回りにノズルプレートを揺動させて
ノズル出口に向かってテーパーをもつノズルを形成する
ことによりインクジェットプリントヘッドのノズルプレ
ートにノズルを形成し、次いでノズルプレートを取り付
けることが提案されている。
揺動法の欠点の１つとして、通常はアブレーションの
ためにノズルプレートに適用されるのはマスクに露光さ
れる照射光のほんの小部分のみであって、大部分はマス
クに反射されるか又は吸収されてしまう。従って製造に
用いられる高エネルギービームの出力は有効に用いられ
てはおらず、生産効率は従って全体としての生産処理を
低めている。
ためにノズルプレートに適用されるのはマスクに露光さ
れる照射光のほんの小部分のみであって、大部分はマス
クに反射されるか又は吸収されてしまう。従って製造に
用いられる高エネルギービームの出力は有効に用いられ
てはおらず、生産効率は従って全体としての生産処理を
低めている。
別の欠点としてノズルの内部作業面をアブレーション
しながらビームが出口開口に入るとき、入射してくる平
行照射光は、揺動運動のために作業領域の極一部分のみ
に露光される。従って作業領域全体にアブレーションエ
ネルギーの閾値以上で均一にアブレーションを適用する
ときよりも、ノズルをアブレーションするには典型的に
はマグニチュード又はそれ以上の程度でより数多くのエ
ネルギーパルスが必要とされる。
しながらビームが出口開口に入るとき、入射してくる平
行照射光は、揺動運動のために作業領域の極一部分のみ
に露光される。従って作業領域全体にアブレーションエ
ネルギーの閾値以上で均一にアブレーションを適用する
ときよりも、ノズルをアブレーションするには典型的に
はマグニチュード又はそれ以上の程度でより数多くのエ
ネルギーパルスが必要とされる。
本発明の目的はインクジェットプリンターのノズルプ
レートに１以上のノズルを形成する改良された方法及び
装置を提供することである。別の目的は新規な種類のノ
ズルを形成することである。
レートに１以上のノズルを形成する改良された方法及び
装置を提供することである。別の目的は新規な種類のノ
ズルを形成することである。
本発明はある１面においてはノズルプレートのそれぞ
れ反対の面に入口と出口、該プレートを通って伸びる内
腔及び該出口方向に向けて直径が減少したテーパー形状
（以下単に「出口方向のテーパーをもつ」と称する場合
がある）をもつノズルをインクジェットプリンターのノ
ズルプレートに形成する方法であって、ノズル出口を形
成されるべき該プレートの面に向けて高エネルギービー
ムを向け、そして該ビームを集束させて該プレートに所
望のテーパーをもつノズル内腔を生じさせることを含む
方法である。
れ反対の面に入口と出口、該プレートを通って伸びる内
腔及び該出口方向に向けて直径が減少したテーパー形状
（以下単に「出口方向のテーパーをもつ」と称する場合
がある）をもつノズルをインクジェットプリンターのノ
ズルプレートに形成する方法であって、ノズル出口を形
成されるべき該プレートの面に向けて高エネルギービー
ムを向け、そして該ビームを集束させて該プレートに所
望のテーパーをもつノズル内腔を生じさせることを含む
方法である。
本方法はノズル内腔が集束して向かう点にビームエネ
ルギーの少なくとも一部を集束させることを含む。
ルギーの少なくとも一部を集束させることを含む。
本発明はある態様においてはさらに、該プレートに関
係して配置されるそれぞれの位置に向かうビーム軸をそ
れぞれ含む２つの相互に傾いた平面に該ビームを集束さ
せて、該ビームを該それぞれの位置から異なる角度で発
散させて且つ該プレートを通る光学経路をもたせて、ビ
ームが所望のテーパーをもつノズル内径を生じさせるこ
とを含む。
係して配置されるそれぞれの位置に向かうビーム軸をそ
れぞれ含む２つの相互に傾いた平面に該ビームを集束さ
せて、該ビームを該それぞれの位置から異なる角度で発
散させて且つ該プレートを通る光学経路をもたせて、ビ
ームが所望のテーパーをもつノズル内径を生じさせるこ
とを含む。
本発明は別の１面においてはノズルプレートに向けて
高エネルギービームを向け、それらがノズルプレート上
に突き当たる前に、ビーム収束手段にビームを通過させ
ることを含むインクジェットプリンターのノズルプレー
トにノズルを形成する方法であって、該収束手段より前
の該ビームは第１及び第２の離れた開口マスクを順次通
過し、それらのそれぞれの開口はビームにより形成され
るノズルの出口及び入口と収束手段を介して対応してい
る上記方法である。
高エネルギービームを向け、それらがノズルプレート上
に突き当たる前に、ビーム収束手段にビームを通過させ
ることを含むインクジェットプリンターのノズルプレー
トにノズルを形成する方法であって、該収束手段より前
の該ビームは第１及び第２の離れた開口マスクを順次通
過し、それらのそれぞれの開口はビームにより形成され
るノズルの出口及び入口と収束手段を介して対応してい
る上記方法である。
該ビームはノズル出口を含むノズルプレートの面に向
けられて、それぞれノズルは入口から出口へテーパーを
もつ。
けられて、それぞれノズルは入口から出口へテーパーを
もつ。
好ましくは、マスク開口は形状が同じであっても又は
異なってもよい。ある態様においては第１のマスクの開
口は円型であり、第２のマスクのそれは矩型であって、
ノズルを接続するプリンターのインク流路の断面と対応
するノズル入口を付与する。
異なってもよい。ある態様においては第１のマスクの開
口は円型であり、第２のマスクのそれは矩型であって、
ノズルを接続するプリンターのインク流路の断面と対応
するノズル入口を付与する。
好ましくは本発明の方法はある程度の発散を第１のマ
スクの前のビームに導入して、ビームにより形成される
ノズル内腔のテーパー角度を大きくすることを含む。さ
らにビームの発散角度は第１のマスク開口から第２のマ
スク開口により範囲を定められた角度に等しい。
スクの前のビームに導入して、ビームにより形成される
ノズル内腔のテーパー角度を大きくすることを含む。さ
らにビームの発散角度は第１のマスク開口から第２のマ
スク開口により範囲を定められた角度に等しい。
好ましくは方法はさらに、焦点距離がマスク開口同士
の間の距離に等しいさらなるビーム収束手段により、第
１のマスクを通るビームを収束させることを含む。
の間の距離に等しいさらなるビーム収束手段により、第
１のマスクを通るビームを収束させることを含む。
また本発明はノズルプレートのそれぞれ反対の面に入
口と出口、該プレートを通って伸びる内腔及び該出口方
向のテーパーをもつノズルをインクジェットプリンター
のノズルプレートに形成する装置であって、該装置は高
エネルギービーム源、該源から出口を形成されるべき該
プレートの面へビームを向ける手段、及び該プレートに
所望のテーパーをもつ該ノズル内腔を生じるよう適合し
たビーム収束手段を含む装置である。
口と出口、該プレートを通って伸びる内腔及び該出口方
向のテーパーをもつノズルをインクジェットプリンター
のノズルプレートに形成する装置であって、該装置は高
エネルギービーム源、該源から出口を形成されるべき該
プレートの面へビームを向ける手段、及び該プレートに
所望のテーパーをもつ該ノズル内腔を生じるよう適合し
たビーム収束手段を含む装置である。
好ましくは該ビーム収束手段は、該ノズル内腔が収束
して向かう位置に該ビームのエネルギーの少なくとも部
分を集束させるよう適合している。
して向かう位置に該ビームのエネルギーの少なくとも部
分を集束させるよう適合している。
ある態様においては、該ビーム集束手段は、該プレー
トに関係していて配置されるそれぞれの位置に向かうビ
ーム軸を含む２つの相互に傾いた平面のそれぞれに該ビ
ームを集束させて、該ビームを該それぞれの位置から発
散させて且つ該プレートを通る光学経路をもたせて、ビ
ームが所望のテーパーをもつノズル内腔を生じさせるよ
う適合している。
トに関係していて配置されるそれぞれの位置に向かうビ
ーム軸を含む２つの相互に傾いた平面のそれぞれに該ビ
ームを集束させて、該ビームを該それぞれの位置から発
散させて且つ該プレートを通る光学経路をもたせて、ビ
ームが所望のテーパーをもつノズル内腔を生じさせるよ
う適合している。
好ましくは該プレートに一連のノズルを形成させる手
段が、各ノズルを形成してからビームに対してプレート
を形成されるべき次のノズルの位置まで移動させること
を反復する手段を含む。
段が、各ノズルを形成してからビームに対してプレート
を形成されるべき次のノズルの位置まで移動させること
を反復する手段を含む。
また本発明はインクジェットプリンター用のノズルプ
レートにノズルを形成する装置であって、高エネルギー
ビーム源、該源から該プレートの面にビームを向ける手
段、ビーム収束手段、及び該ノズルプレートに突き当た
る前に該ビームが通過するそれぞれの開口と共に形成さ
れた第１と第２のマスク手段を含み、該開口は相互に離
れて該収束手段と関係して配置されており、該開口はそ
れぞれノズルの出口及び入口と、収束手段を介して対応
している上記装置である。
レートにノズルを形成する装置であって、高エネルギー
ビーム源、該源から該プレートの面にビームを向ける手
段、ビーム収束手段、及び該ノズルプレートに突き当た
る前に該ビームが通過するそれぞれの開口と共に形成さ
れた第１と第２のマスク手段を含み、該開口は相互に離
れて該収束手段と関係して配置されており、該開口はそ
れぞれノズルの出口及び入口と、収束手段を介して対応
している上記装置である。
好ましくはマスク開口は形状が同じであっても又は異
なってもよい。
なってもよい。
好ましくはある程度の発散をそれぞれの平行光学系の
第１のマスクの前のビームに導入して、ビームにより形
成されるノズルのテーパー角度を大きくする手段をも
つ。
第１のマスクの前のビームに導入して、ビームにより形
成されるノズルのテーパー角度を大きくする手段をも
つ。
好ましくはビーム発散の角度は、第１のマスク開口か
ら第２のマスク開口により範囲を定められた角度に等し
い。好ましくは第１マスク手段に隣接するさらなる収束
手段があって、該ビームが該手段を通り、該手段上に該
ビーム発散手段が配置され、該さらなる収束手段の焦点
距離がマスク開口同士の間の距離に等しい。
ら第２のマスク開口により範囲を定められた角度に等し
い。好ましくは第１マスク手段に隣接するさらなる収束
手段があって、該ビームが該手段を通り、該手段上に該
ビーム発散手段が配置され、該さらなる収束手段の焦点
距離がマスク開口同士の間の距離に等しい。
本発明の別の目的はインクジェットプリンタ用の改良
されたノズルを提供することである。
されたノズルを提供することである。
インク滴の形成及び射出においては滴はかなりの時
間、液体の索によってノズルの残留メニスカスに付着し
続けることはよく知られる。これは前進して伸び、同時
に最後は滴破断として知られるよう破断する。特別な予
防策のないときのようにインクメニスカスが滴破断時に
ノズルへ引き込まれるならば滴の尾部はノズル壁上へ凹
メイスカス表面をはね上げる。破断時、滴尾部のノズル
壁へのそうした付着の効果は射出された滴に横向きの
「蹴り」を与え、結果として滴の着陸位置に誤差を生む
危険性がある。
間、液体の索によってノズルの残留メニスカスに付着し
続けることはよく知られる。これは前進して伸び、同時
に最後は滴破断として知られるよう破断する。特別な予
防策のないときのようにインクメニスカスが滴破断時に
ノズルへ引き込まれるならば滴の尾部はノズル壁上へ凹
メイスカス表面をはね上げる。破断時、滴尾部のノズル
壁へのそうした付着の効果は射出された滴に横向きの
「蹴り」を与え、結果として滴の着陸位置に誤差を生む
危険性がある。
本発明のこの面におけるより特殊な目的はこの問題に
関して改良されたノズルを提供することである。
関して改良されたノズルを提供することである。
従って本発明は別の面において、ノズル本体；ノズル
本体を通って伸びるノズル内腔、及び内腔の中でノズル
インクメニスカスを制御するのに役立つ構造物を含むイ
ンクジェットプリンター用ノズルである。
本体を通って伸びるノズル内腔、及び内腔の中でノズル
インクメニスカスを制御するのに役立つ構造物を含むイ
ンクジェットプリンター用ノズルである。
好ましくは該構造物は軸方向に置かれる起伏を含み、
これらは滴破断時に、射出インク滴尾部のインクメニス
カス内位置を制御するよう配置される。
これらは滴破断時に、射出インク滴尾部のインクメニス
カス内位置を制御するよう配置される。
好ましくは該構造物はさらに、ノズル内腔内の該起伏
から放射状に外向きに伸びる支持体を含み、該支持体は
インク滴射出の軸方向に起伏から全体に後退して位置す
る。
から放射状に外向きに伸びる支持体を含み、該支持体は
インク滴射出の軸方向に起伏から全体に後退して位置す
る。
好ましくはノズル入口の面積がノズル出口より大き
く、該構造物がノズル入口を分離した入口部分に分割し
てそれぞれの入口部分の最大寸法がノズル出口の最小寸
法より小さい。
く、該構造物がノズル入口を分離した入口部分に分割し
てそれぞれの入口部分の最大寸法がノズル出口の最小寸
法より小さい。
本発明のある態様においては構造物が内腔を横切って
伸び、ボア内の放射状のインクの運動を阻止する。
伸び、ボア内の放射状のインクの運動を阻止する。
本発明について以下の図面を参照しながら実施例を用
いて詳細を説明する。
いて詳細を説明する。
図１（ａ）及び（ｂ）はそれぞれノズル軸の平面図及
び立面断面図である。接触マスクを用い、ノズルプレー
トを揺動させてノズル出口に向かうテーパーをノズルに
付与するUVレーザーアブレーションを用いる従来のノズ
ル製造法を示す。
び立面断面図である。接触マスクを用い、ノズルプレー
トを揺動させてノズル出口に向かうテーパーをノズルに
付与するUVレーザーアブレーションを用いる従来のノズ
ル製造法を示す。
図２はマスクの平面図である。開口はノズルプレート
に等しく間隔をおくノズル部分（図では12個で１つ）の
軸と同心に形成されている。
に等しく間隔をおくノズル部分（図では12個で１つ）の
軸と同心に形成されている。
図３は本発明の態様に従い、アブレーションにより形
成されるノズルの２つの直交する断面Ｘ−Ｘ及びＹ−Ｙ
と、及びノズル形成に用いられるUVエキシマ照射の入射
ビームの光学経路を示す。
成されるノズルの２つの直交する断面Ｘ−Ｘ及びＹ−Ｙ
と、及びノズル形成に用いられるUVエキシマ照射の入射
ビームの光学経路を示す。
図４は組み合わさった図３の照射光学経路及びノズル
ヲ等角投影法で示す。
ヲ等角投影法で示す。
図５（ａ）はアブレーションにより形成したノズル及
びノズル形成に用いられるUVエキシマレーザー照射の入
射ビームの改良された光学投影系を通る光学経路の軸方
向断面図である（縮釈は比例しない）。
びノズル形成に用いられるUVエキシマレーザー照射の入
射ビームの改良された光学投影系を通る光学経路の軸方
向断面図である（縮釈は比例しない）。
図５（ｂ）は図（ａ）の部分拡大図である。
図５（ｃ）は図５（ａ）の部分拡大図である。光学幾
何の詳細を示す。
何の詳細を示す。
図６（ａ）及び（ｂ）は、図５（ａ）に示される個々
のレンズ系を配列したものを用いて１のプリントヘッド
に平行ノズルを形成させるための一体型光学レンズ系を
示す互いに直角な断面図である。
のレンズ系を配列したものを用いて１のプリントヘッド
に平行ノズルを形成させるための一体型光学レンズ系を
示す互いに直角な断面図である。
図７は本発明に従いノズルを形成するのに用いるマス
クの平面図である。
クの平面図である。
図８及び９はそれぞれ本発明によるノズルの断面図及
び平面図である。
び平面図である。
図10（ｃ）から10（ｅ）は、図８及び９に示したノズ
ルからの滴形成及び射出の様子を示す図である。
ルからの滴形成及び射出の様子を示す図である。
図11、12及び13はそれぞれ本発明による別のノズルの
平面図、断面図及び底面図である。
平面図、断面図及び底面図である。
図１はUVエキシマレーザー等の平行（collimated）高
エネルギービーム10を用いる従来のノズルアブレーショ
ン法の１形態を示す。平行ビーム10が開口18（ａ、ｂ、
ｃ）を形成されたマスク12に向けられ、プリントヘッド
16に取り付けられているノズルプレート14のノズル領域
20（ａ、ｂ、ｃ、他）を露光する。
エネルギービーム10を用いる従来のノズルアブレーショ
ン法の１形態を示す。平行ビーム10が開口18（ａ、ｂ、
ｃ）を形成されたマスク12に向けられ、プリントヘッド
16に取り付けられているノズルプレート14のノズル領域
20（ａ、ｂ、ｃ、他）を露光する。
平行ビーム10はノズル時の方向に向けられ、そしてノ
ズルプレート材料のアブレーション閾値を超えるエネル
ギー密度の高エネルギーUV照射パルスを伝える。典型的
にはプレート材料はエネルギー密度閾値が0.2−0.5mJcm
-2の範囲のポリエステル又はポリイミド等化学的に不活
性なポリマーである。
ズルプレート材料のアブレーション閾値を超えるエネル
ギー密度の高エネルギーUV照射パルスを伝える。典型的
にはプレート材料はエネルギー密度閾値が0.2−0.5mJcm
-2の範囲のポリエステル又はポリイミド等化学的に不活
性なポリマーである。
エネルギーパルスの露光によりノズル20（ａ、ｂ、
ｃ）の激しいアブレーションが引き起こされ、プリント
ヘッド16及びノズルプレート14をマスク12と一緒に矢印
13のように揺動させて、ノズルの内腔がアンダーカット
すなわちノズルの出口方向にテーパーをもつよう製造す
る。２つの直交軸に不均等にノズルプレートを揺動させ
ることによりノズル内腔の断面はプリントヘッド16の作
動流路17の断面と合致し、そして必要なノズル出口及び
出口円錐軸方向をもつよう好適に調節される。
ｃ）の激しいアブレーションが引き起こされ、プリント
ヘッド16及びノズルプレート14をマスク12と一緒に矢印
13のように揺動させて、ノズルの内腔がアンダーカット
すなわちノズルの出口方向にテーパーをもつよう製造す
る。２つの直交軸に不均等にノズルプレートを揺動させ
ることによりノズル内腔の断面はプリントヘッド16の作
動流路17の断面と合致し、そして必要なノズル出口及び
出口円錐軸方向をもつよう好適に調節される。
前記したように、揺動を用いるこのノズルアブレーシ
ョン法はマスクに照射される照射光の小部分のみを用い
るものであって、アブレーションされるべき表面全体に
適用される直接アブレーションと較べて、各ノズルをア
ブレーションする余計は数のアブレーションパルスが必
要である。
ョン法はマスクに照射される照射光の小部分のみを用い
るものであって、アブレーションされるべき表面全体に
適用される直接アブレーションと較べて、各ノズルをア
ブレーションする余計は数のアブレーションパルスが必
要である。
図２は１列のノズル開口26（ａ−ｚ）をもつノズルプ
レート24を示す。ノズル開口の面積はUVエキシマ照射を
照らされる細片27の（典型的には揺動動作を用いてこれ
らのノズルをアブレーションするためにマスク12に露光
される）面積と較べてかなり小さい。
レート24を示す。ノズル開口の面積はUVエキシマ照射を
照らされる細片27の（典型的には揺動動作を用いてこれ
らのノズルをアブレーションするためにマスク12に露光
される）面積と較べてかなり小さい。
本発明の原則に従えば、より低いエネルギー密度の照
射がノズルプレートの領域に適用される。これまでノズ
ル26（ａ、ｍ、ｚ）に適用されたパルス当りエネルギー
を今や領域28（ａ、ｍ、ｚ）のみに適用するようにし、
これらの領域のエネルギーはこれら３つのノズル軸のそ
れぞれに好適なレンズ系によって集束させ、揺動させる
ことなしに好適なビーム形態を用いる直接アブレーショ
ンによってそれぞれのノズル26（ａ、m,z）を形成す
る。
射がノズルプレートの領域に適用される。これまでノズ
ル26（ａ、ｍ、ｚ）に適用されたパルス当りエネルギー
を今や領域28（ａ、ｍ、ｚ）のみに適用するようにし、
これらの領域のエネルギーはこれら３つのノズル軸のそ
れぞれに好適なレンズ系によって集束させ、揺動させる
ことなしに好適なビーム形態を用いる直接アブレーショ
ンによってそれぞれのノズル26（ａ、m,z）を形成す
る。
この配置においてノズル当りのエネルギーは典型的に
は100の係数で減少される。また同時に、揺動によるア
ブレーションでノズル例えば26（ｍ）を形成するのに必
要なパルスの数は、ノズル26（ｍ）を生じさせるたけで
なくさらに、連続的な各組のノズルが形成される毎にそ
の後ノズルプレートを水平方向に連続的に移動させるこ
とによって、26（ｎ）−26（ｙ）の間にはさまれるノズ
ルまで直接アブレーションにより連続的に形成可能であ
る。
は100の係数で減少される。また同時に、揺動によるア
ブレーションでノズル例えば26（ｍ）を形成するのに必
要なパルスの数は、ノズル26（ｍ）を生じさせるたけで
なくさらに、連続的な各組のノズルが形成される毎にそ
の後ノズルプレートを水平方向に連続的に移動させるこ
とによって、26（ｎ）−26（ｙ）の間にはさまれるノズ
ルまで直接アブレーションにより連続的に形成可能であ
る。
従ってアブレーションされる各ノズル毎に開口もつマ
スクとレンズ系を用いることにより、同じUVエキシマレ
ーザー装置から生じる単位時間当りのノズルの数を典型
的に100の係数で増加させることが可能となる。追加の
レンズ光学装置コストが原価償却した後にはノズル製造
のコストは100の係数で減少されよう。
スクとレンズ系を用いることにより、同じUVエキシマレ
ーザー装置から生じる単位時間当りのノズルの数を典型
的に100の係数で増加させることが可能となる。追加の
レンズ光学装置コストが原価償却した後にはノズル製造
のコストは100の係数で減少されよう。
図３及び４を参照しながらある１つのノズルについて
直接アブレーションの方法を説明する。この方法におい
て各ノズルは、典型的にはUVエキシマレーザーから誘導
される高エネルギー照射ビームにより形成される。ここ
でビームはアブレーションされるノズル輪郭を生じせし
めるに必要な形状をもつ。円錐の高強度照射として形成
される。各円錐の高エネルギー照射はノズル毎の分離し
たマスクとレンズ系によって形成され、そしてノズルプ
レートの材料に対するアブレーションエネルギー密度の
閾値と同じか又はより大きい各ノズル部分エネルギー密
度を有する。
直接アブレーションの方法を説明する。この方法におい
て各ノズルは、典型的にはUVエキシマレーザーから誘導
される高エネルギー照射ビームにより形成される。ここ
でビームはアブレーションされるノズル輪郭を生じせし
めるに必要な形状をもつ。円錐の高強度照射として形成
される。各円錐の高エネルギー照射はノズル毎の分離し
たマスクとレンズ系によって形成され、そしてノズルプ
レートの材料に対するアブレーションエネルギー密度の
閾値と同じか又はより大きい各ノズル部分エネルギー密
度を有する。
典型的にはノズルプレート材料はポリイミド又はポリ
エステル等の不活性なポリマー材料であり、そのアブレ
ーション閾値は別法でインクジェットノズル製造に通常
用いられるセラミック又は金属よりも比較的低い。
エステル等の不活性なポリマー材料であり、そのアブレ
ーション閾値は別法でインクジェットノズル製造に通常
用いられるセラミック又は金属よりも比較的低い。
図３はノズル40及び直接アブレーション装置の光学軸
50を示す。図４は組み合わせた等角投影図による同一部
分を示す。
50を示す。図４は組み合わせた等角投影図による同一部
分を示す。
これらの図において入射してくる平行高エネルギー照
射は開口54を形成されているマスク52に適用される。開
口54は図２の開口28（ａ）、28（ｍ）又は28（ｚ）に対
応する。図では円型のマスクとして描かれているが、ノ
ズルの出口領域が円型であることは必須ではないのでだ
円型は矩型のような他の形状であってよい。
射は開口54を形成されているマスク52に適用される。開
口54は図２の開口28（ａ）、28（ｍ）又は28（ｚ）に対
応する。図では円型のマスクとして描かれているが、ノ
ズルの出口領域が円型であることは必須ではないのでだ
円型は矩型のような他の形状であってよい。
レンズ系は図３及び４にノズルプレートの出口平面42
に対する好ましい高さに位置された円筒型レンズ56及び
58で示される。ノズルプレート材料44にアブレーション
されるノズルの寸法を制御する目的で精密光学的フィー
ドバック装置（図示せず）を用いてレンズ56、58に対す
る平面42の高さを制御する。
に対する好ましい高さに位置された円筒型レンズ56及び
58で示される。ノズルプレート材料44にアブレーション
されるノズルの寸法を制御する目的で精密光学的フィー
ドバック装置（図示せず）を用いてレンズ56、58に対す
る平面42の高さを制御する。
レンズ56はその位置、寸法及び焦点距離に関して選ば
れて図３に示すように高さ62で軸50上に光を集束させ
る。結果としてマスク開口54とレンズ56を通る入射光は
図３の断面Ｘ−Ｘに示されるノズル40の断面に対応する
円錐を形成する。
れて図３に示すように高さ62で軸50上に光を集束させ
る。結果としてマスク開口54とレンズ56を通る入射光は
図３の断面Ｘ−Ｘに示されるノズル40の断面に対応する
円錐を形成する。
また同時に、レンズ58はその位置、寸法及び焦点距離
に関して選ばれて図３の断面Ｙ−Ｙに示されるように高
さ64で軸50上に光を集束させる。従ってこの断面でマス
ク開口54とレンズ58を通る入射光は図３の断面Ｙ−Ｙに
示されるノズル40の断面に対応する円錐を形成する。
に関して選ばれて図３の断面Ｙ−Ｙに示されるように高
さ64で軸50上に光を集束させる。従ってこの断面でマス
ク開口54とレンズ58を通る入射光は図３の断面Ｙ−Ｙに
示されるノズル40の断面に対応する円錐を形成する。
レンズの位置、寸法及び高さの好適な選択によって本
手法で広く種々の円錐型ノズル形状が形成できることは
明らかであろう。さらにビームの集束が球面レンズ又は
レンズ系によりなされる場合には円錐台（frusto−coni
cally）形状のノズルが形成されうることも明らかであ
ろう。
手法で広く種々の円錐型ノズル形状が形成できることは
明らかであろう。さらにビームの集束が球面レンズ又は
レンズ系によりなされる場合には円錐台（frusto−coni
cally）形状のノズルが形成されうることも明らかであ
ろう。
さらには広く種々のレンズ系を用いて技術に応じて光
学ビーム輪郭を生じさせてよい。レンズ58はレンズ56か
らの集束ビームの経路中に位置し、その結果レンズ56よ
り高エネルギー密度の照射を受けることは明白であろ
う。従って必要な照射エネルギー密度を通過させる能力
のある材料がレンズ58用に選ばれる。
学ビーム輪郭を生じさせてよい。レンズ58はレンズ56か
らの集束ビームの経路中に位置し、その結果レンズ56よ
り高エネルギー密度の照射を受けることは明白であろ
う。従って必要な照射エネルギー密度を通過させる能力
のある材料がレンズ58用に選ばれる。
さらにはレンズ56及び58は図３と４に示されるように
それぞれ一枚レンズの形態をとる場合、それらはかなり
の球面収差をもつことが理解されよう。そうした収差を
避けるために普通の解決法は各レンズを２又はそれ以上
の部材からなる１連の複合レンズ系から形成することで
ある。そうしたレンズはレンズ系の設計に従って球面又
は円筒型のいずれでもよい。さらには双曲レンズ表面曲
面を球面収差を補償するよう適合させてもよい。
それぞれ一枚レンズの形態をとる場合、それらはかなり
の球面収差をもつことが理解されよう。そうした収差を
避けるために普通の解決法は各レンズを２又はそれ以上
の部材からなる１連の複合レンズ系から形成することで
ある。そうしたレンズはレンズ系の設計に従って球面又
は円筒型のいずれでもよい。さらには双曲レンズ表面曲
面を球面収差を補償するよう適合させてもよい。
示されたレンズは単純な連続カーブ成分型であり、ガ
ラス製のみならずシリカ、サファイヤ、フッ化カルシウ
ムその他のUV光学系に好適に用いられる材料から形成さ
れてよい。
ラス製のみならずシリカ、サファイヤ、フッ化カルシウ
ムその他のUV光学系に好適に用いられる材料から形成さ
れてよい。
さらに回折格子レンズ、ゾーンプレートレンズ又はグ
ラジエントインデックスレンズ又はレンズ系のような種
々のレンズを用いてよい。
ラジエントインデックスレンズ又はレンズ系のような種
々のレンズを用いてよい。
UVエキシマレーザーからの高エネルギー照射は通常そ
の特徴としてビーム発散が±1mラジアンから±5mラジア
ンの範囲にあり、これにより図３及び４の系の開口54へ
の照射は実際には完全な平行にはならない。従って図３
及び４の断面Ｘ−ＸとＹ−Ｙにより示される円錐型の集
中した照射は、入射ビームが平行であると仮定して光線
光学から予想した円錐の寸法より大きく広がる。広がり
の程度は開口54とノズル40との距離に依存する。さらに
小さな程度の広がりビーム回折により生じる。
の特徴としてビーム発散が±1mラジアンから±5mラジア
ンの範囲にあり、これにより図３及び４の系の開口54へ
の照射は実際には完全な平行にはならない。従って図３
及び４の断面Ｘ−ＸとＹ−Ｙにより示される円錐型の集
中した照射は、入射ビームが平行であると仮定して光線
光学から予想した円錐の寸法より大きく広がる。広がり
の程度は開口54とノズル40との距離に依存する。さらに
小さな程度の広がりビーム回折により生じる。
図３及び４の態様のビーム発散による広がりは図５
（ａ）−（ｃ）に示される共役配置では回避されてい
る。
（ａ）−（ｃ）に示される共役配置では回避されてい
る。
図３に参照した系はノズルの壁がアブレーションされ
るに従って入射光の幾何的形状を追従するという仮定に
基づいている。しかし実際にはノズル壁は入射ビームの
縁で光線に対してある角度で形成され、壁は所望のテー
パーを付与するには不適当なアンダーカットとなる。周
知の通り、プレートに向けられた平行な高エネルギービ
ームはビームの方向にテーパーをもつノズルを形成す
る。
るに従って入射光の幾何的形状を追従するという仮定に
基づいている。しかし実際にはノズル壁は入射ビームの
縁で光線に対してある角度で形成され、壁は所望のテー
パーを付与するには不適当なアンダーカットとなる。周
知の通り、プレートに向けられた平行な高エネルギービ
ームはビームの方向にテーパーをもつノズルを形成す
る。
しかしそのノズルのテーパー角度は一定ではない。そ
れはノズルプレート材料及び照射密度の両方に依存して
いる。従って壁と光線の間の角度はアブレーション閾値
付近の低エネルギー密度では比較的大きく、そして高エ
ネルギー密度では小さい。
れはノズルプレート材料及び照射密度の両方に依存して
いる。従って壁と光線の間の角度はアブレーション閾値
付近の低エネルギー密度では比較的大きく、そして高エ
ネルギー密度では小さい。
アブレーションの際のテーパー角度形成の理由は１つ
には、かすめて入る入射角の光のかなりの部分は吸収さ
れる代わりに反射されて、その縁はノズルとなる穴の深
さが増す程、低い割合で腐食される。極端に高影響エネ
ルギー密度でさえ減少したアンダーカット（平行ビーム
の場合と同じ）は約２〜３度である。
には、かすめて入る入射角の光のかなりの部分は吸収さ
れる代わりに反射されて、その縁はノズルとなる穴の深
さが増す程、低い割合で腐食される。極端に高影響エネ
ルギー密度でさえ減少したアンダーカット（平行ビーム
の場合と同じ）は約２〜３度である。
減少したアンダーカットのテーパー角度が形成される
別の理由はノズル穴の深さの（とりわけ低及び中影響で
の）増加と共に照射パルス当りの腐食深さが減少するこ
とである。除去される材料の減少が腐食された穴の底部
に到達するフォトン密度の低下と関係があるならば減少
したアンダーカットは同時に起こる。腐食された穴の底
部に到達するフォトンのパルス当りの減少分は穴の中で
のアブレーション生成物の煙に吸収または屈折されると
考えられる。さらに平行ビームによりテーパーをもつノ
ズルでは煙は濃縮され、これがさらに入射高エネルギー
の煙への吸収を増加させてテーパー角度の減少をもたら
す。
別の理由はノズル穴の深さの（とりわけ低及び中影響で
の）増加と共に照射パルス当りの腐食深さが減少するこ
とである。除去される材料の減少が腐食された穴の底部
に到達するフォトン密度の低下と関係があるならば減少
したアンダーカットは同時に起こる。腐食された穴の底
部に到達するフォトンのパルス当りの減少分は穴の中で
のアブレーション生成物の煙に吸収または屈折されると
考えられる。さらに平行ビームによりテーパーをもつノ
ズルでは煙は濃縮され、これがさらに入射高エネルギー
の煙への吸収を増加させてテーパー角度の減少をもたら
す。
図３（ａ）及び（ｂ）の装置の場合、入射ビームの幾
何学的角度と較べてノズルのテーパー角度は高入射エネ
ルギーでは２から３度、またさらに低いエネルギーでは
10、15までのノズルプレートの材料及びノズルの縦横比
に依存して減少する。
何学的角度と較べてノズルのテーパー角度は高入射エネ
ルギーでは２から３度、またさらに低いエネルギーでは
10、15までのノズルプレートの材料及びノズルの縦横比
に依存して減少する。
図５においては照射ビーム10はマスク74の円型開口75
を通り、開口を占有して図では平凸レンズとして示され
る収束レンズ88によって放射される。実際にはレンズ88
は球面収差を回避するよう設計された複合レンズであっ
てよく、多大な吸収なく照射光を放射する材料から形成
されてよい。
を通り、開口を占有して図では平凸レンズとして示され
る収束レンズ88によって放射される。実際にはレンズ88
は球面収差を回避するよう設計された複合レンズであっ
てよく、多大な吸収なく照射光を放射する材料から形成
されてよい。
レンズ88で収束されたビーム10は始めにマスク72の開
口71を通過し、該開口はレンズ88の光軸80の中央にあ
り、そしてその後でレンズ88と同軸上に配置される収束
レンズ79を通る。これは図では平凸レンズであるが実際
にはレンズ88に対する理由と同じ理由から複合収束レン
ズであってよく、また照射光低吸収性材料からなってよ
い。収束したビームはノズルプレート70の表面84に入射
する。
口71を通過し、該開口はレンズ88の光軸80の中央にあ
り、そしてその後でレンズ88と同軸上に配置される収束
レンズ79を通る。これは図では平凸レンズであるが実際
にはレンズ88に対する理由と同じ理由から複合収束レン
ズであってよく、また照射光低吸収性材料からなってよ
い。収束したビームはノズルプレート70の表面84に入射
する。
UVエキシマレーザーによる入射ビームは発散性である
が、これは一般的には必要な角度αよりはるかに小さ
い。従って層86はレンズ88に向かって置かれて開口への
入射ビームの発散性を角度αまで増加させる。この層は
すった又は腐食した表面、又はコロイドや乳白物質等の
好適な光散乱特性をもつ媒質を含む薄膜であってよい。
が、これは一般的には必要な角度αよりはるかに小さ
い。従って層86はレンズ88に向かって置かれて開口への
入射ビームの発散性を角度αまで増加させる。この層は
すった又は腐食した表面、又はコロイドや乳白物質等の
好適な光散乱特性をもつ媒質を含む薄膜であってよい。
アブレーション用に投射光を付与する直接アブレーシ
ョン装置の目的の１つは可能な限り有効に入射フォトン
エネルギーを利用することである。従ってビームエネル
ギーはマスク開口75により放射されて、そしてレンズ88
により集束されてマスク開口71に均等に分布することが
好ましい。この末端での発散αの程度は好ましくはマス
ク74からマスク開口71により範囲を定められる角度とし
て定義されうる。
ョン装置の目的の１つは可能な限り有効に入射フォトン
エネルギーを利用することである。従ってビームエネル
ギーはマスク開口75により放射されて、そしてレンズ88
により集束されてマスク開口71に均等に分布することが
好ましい。この末端での発散αの程度は好ましくはマス
ク74からマスク開口71により範囲を定められる角度とし
て定義されうる。
入射照射光ビームの光線は層86により生じるレンズ88
での発散角度αをもつ、ビームの周辺及び中央を示し
た。ビーム中央の光線はレンズから角度αで開口71全体
を占め、この場合後者は円型である。一方ビーム周辺の
光線はレンズにより集束角度θ（図５（ｃ）参照）だけ
曲げられる。その値は図５（ｂ）から明らかなように次
式で与えられる： 式中β１は（層86により発散し、レンズ88により集束し
た後の）発散する周辺光線の外側極点（outer extremi
ty）と光軸がなす角度であり、β２はその内側極点と光
軸がなす角度である。この様にして発散する周辺光線は
通過しマスク72の開口71全体を占める。
での発散角度αをもつ、ビームの周辺及び中央を示し
た。ビーム中央の光線はレンズから角度αで開口71全体
を占め、この場合後者は円型である。一方ビーム周辺の
光線はレンズにより集束角度θ（図５（ｃ）参照）だけ
曲げられる。その値は図５（ｂ）から明らかなように次
式で与えられる： 式中β１は（層86により発散し、レンズ88により集束し
た後の）発散する周辺光線の外側極点（outer extremi
ty）と光軸がなす角度であり、β２はその内側極点と光
軸がなす角度である。この様にして発散する周辺光線は
通過しマスク72の開口71全体を占める。
開口71を通った後に照射ビーム10の光線はレンズ79に
より収束される。図５（ａ）に見られるようにレンズ88
に入射した照射ビームの発散する周辺光線の外側極点の
光線は、レンズ79により集束した後、光軸上の点100
（図５（ｂ））を通過する。点100からは発散してノズ
ルプレート70の表面82と交差して、プレートに形成され
るノズルの入口を形成する。位置100で交差するのに先
駆けてこれらの光線はノズルプレートの表面84と交差し
て、ノズルの出口を形成する。さらにレンズ88に入射し
た発散周辺光線の内側極点の光線は、レンズ79により集
束した後、光軸上の点102を通り、ここから発散してノ
ズルプレートの表面84及び82と交差してそれぞれまたノ
ズルの出口と入口を形成する。さらに光線はプレート70
を通るそれらの経路にノズルの内腔を形成する。レンズ
88にその光軸から入射する光線はレンズ88から発散し、
次いで開口71から発散し、そしてレンズ79に入射して集
束されて点100のノズル出口側に位置し、ノズル内腔の
中の点でプレート70を通過する。
より収束される。図５（ａ）に見られるようにレンズ88
に入射した照射ビームの発散する周辺光線の外側極点の
光線は、レンズ79により集束した後、光軸上の点100
（図５（ｂ））を通過する。点100からは発散してノズ
ルプレート70の表面82と交差して、プレートに形成され
るノズルの入口を形成する。位置100で交差するのに先
駆けてこれらの光線はノズルプレートの表面84と交差し
て、ノズルの出口を形成する。さらにレンズ88に入射し
た発散周辺光線の内側極点の光線は、レンズ79により集
束した後、光軸上の点102を通り、ここから発散してノ
ズルプレートの表面84及び82と交差してそれぞれまたノ
ズルの出口と入口を形成する。さらに光線はプレート70
を通るそれらの経路にノズルの内腔を形成する。レンズ
88にその光軸から入射する光線はレンズ88から発散し、
次いで開口71から発散し、そしてレンズ79に入射して集
束されて点100のノズル出口側に位置し、ノズル内腔の
中の点でプレート70を通過する。
マスク74及び72の開口75及び71の間に広がる円錐台の
内にある光線によりプレート70のノズルがアブレーショ
ンされうることは明らかである。円錐台はそれ由にノズ
ルと共役するレンズ79と通り、開口75及び71は従ってそ
れぞれ表面84及び82のノズル出口及び入口と共役する。
実際にはノズル入口は好ましくは矩形でノズルが連通す
る流路の形状と合致するよう形成される。一方ノズル出
口は好ましくは円型である。すなわち開口75は円型、開
口71は矩形である。
内にある光線によりプレート70のノズルがアブレーショ
ンされうることは明らかである。円錐台はそれ由にノズ
ルと共役するレンズ79と通り、開口75及び71は従ってそ
れぞれ表面84及び82のノズル出口及び入口と共役する。
実際にはノズル入口は好ましくは矩形でノズルが連通す
る流路の形状と合致するよう形成される。一方ノズル出
口は好ましくは円型である。すなわち開口75は円型、開
口71は矩形である。
既に述べたようにアブレーション用に投射光を付与す
る直接アブレーション装置の目的の１つは可能な限り有
効に入射フォトンエネルギーを利用することである。従
って層86は後方散乱が最小であることが好ましく、実際
には入射照射エネルギーは可能な限り均一に、角度αで
決められる発散の範囲に拡がり、且つ照射光が集束レン
ズ79に集束しない角度αを超える発散角度で拡がること
は避ける。角度αがノズル円錐形状及びレンズ78の焦点
距離によって決定されることは明らかであろう。開口75
及び71の距離はレンズ88の焦点距離に等しい。
る直接アブレーション装置の目的の１つは可能な限り有
効に入射フォトンエネルギーを利用することである。従
って層86は後方散乱が最小であることが好ましく、実際
には入射照射エネルギーは可能な限り均一に、角度αで
決められる発散の範囲に拡がり、且つ照射光が集束レン
ズ79に集束しない角度αを超える発散角度で拡がること
は避ける。角度αがノズル円錐形状及びレンズ78の焦点
距離によって決定されることは明らかであろう。開口75
及び71の距離はレンズ88の焦点距離に等しい。
通常の場合流路17の断面と合致するようにもしノズル
が２つの断面で異なる寸法をもつ場合、ノズルの直交断
面Ｘ−ＸとＹ−Ｙで発散角度αを変えられよう。層86が
好ましく異方性の場合、ビームの発散を２つの断面で異
ならせることのみが通常は可能であろう。しかし実際に
は層88は普通、異なる方向でも均一な特性をもつだろ
う。層86に用いられる実際の材料の発散特性のため（そ
の理想的発散特性と較べて、また前記した他の損失源と
あいまって）、図５（ａ）から（ｃ）の態様を用いるア
ブレーションにより付与されるノズル輪部の改良された
幾何学的正確さの代わりに入射エネルギーの損失が生じ
るだろう。
が２つの断面で異なる寸法をもつ場合、ノズルの直交断
面Ｘ−ＸとＹ−Ｙで発散角度αを変えられよう。層86が
好ましく異方性の場合、ビームの発散を２つの断面で異
ならせることのみが通常は可能であろう。しかし実際に
は層88は普通、異なる方向でも均一な特性をもつだろ
う。層86に用いられる実際の材料の発散特性のため（そ
の理想的発散特性と較べて、また前記した他の損失源と
あいまって）、図５（ａ）から（ｃ）の態様を用いるア
ブレーションにより付与されるノズル輪部の改良された
幾何学的正確さの代わりに入射エネルギーの損失が生じ
るだろう。
図６（ａ）及び６（ｂ）はインクジェットプリンター
のシリアル（すなわちシャトル型）プリントヘッド92の
長さの上に均一な間をあけた５つのノズルを形成するた
めの一体型光学レンズ装置90である。示されるようにノ
ズル軸上に５つのノズルを形成してからプリントヘッド
92をノズル１つ分のピッチだけスライドさせて、別の５
つのノズルを形成する。この操作はプリントヘッドの全
てのノズルを形成するまで繰り返される。レンズ系の光
軸はノズルプレートに形成される必要のあるノズルの間
隔の整数倍で間隔をあけられており、そしてノズルはそ
の倍数に等しい多段で形成され、その間で１ノズルピッ
チのプリントヘッドのスライドが起きる。
のシリアル（すなわちシャトル型）プリントヘッド92の
長さの上に均一な間をあけた５つのノズルを形成するた
めの一体型光学レンズ装置90である。示されるようにノ
ズル軸上に５つのノズルを形成してからプリントヘッド
92をノズル１つ分のピッチだけスライドさせて、別の５
つのノズルを形成する。この操作はプリントヘッドの全
てのノズルを形成するまで繰り返される。レンズ系の光
軸はノズルプレートに形成される必要のあるノズルの間
隔の整数倍で間隔をあけられており、そしてノズルはそ
の倍数に等しい多段で形成され、その間で１ノズルピッ
チのプリントヘッドのスライドが起きる。
プリントヘッドがシリアルプリントヘッド92よりも比
較的幅の広いアレイ型構想である場合、一体型光学アレ
イ90は応じてより幅広く、応じてより多数のノズル軸を
取り込んでよい。或いは製造装置が多数のシリアルプリ
ントヘッド90が端から端までノズルアブレーション装置
中を横切るものである場合、５つ（又は別の適当な数）
のノズル軸とそれぞれに並ぶかなりの数の一体型光学ア
レイであってよく、各一体型光学アレイは対応するプリ
ントヘッドをアブレーションするのに用いられ、その後
でプリントヘッドは除去されてさらなるバッチが提供さ
れる。そのような配置では高エネルギー照射は多数のノ
ズルに平行に出されうる。
較的幅の広いアレイ型構想である場合、一体型光学アレ
イ90は応じてより幅広く、応じてより多数のノズル軸を
取り込んでよい。或いは製造装置が多数のシリアルプリ
ントヘッド90が端から端までノズルアブレーション装置
中を横切るものである場合、５つ（又は別の適当な数）
のノズル軸とそれぞれに並ぶかなりの数の一体型光学ア
レイであってよく、各一体型光学アレイは対応するプリ
ントヘッドをアブレーションするのに用いられ、その後
でプリントヘッドは除去されてさらなるバッチが提供さ
れる。そのような配置では高エネルギー照射は多数のノ
ズルに平行に出されうる。
出願人らのWO91/17051にはノズル形成マスクが開示さ
れている。図６（ａ）及び（ｂ）の一体型光学アレイは
前記マスクに可能な１形態である。アレイの基体はシリ
コン又は水晶等の熱膨張係数の小さい物質からなり、プ
リントヘッド92を形成する圧電物質（好ましくはPZT）
のそれと実質的に合致する。基体はまたアレイプリント
ヘッドの構成部品組立用の整列マスクが同じ物質から見
当を合わせて製造できるような物質からなる。
れている。図６（ａ）及び（ｂ）の一体型光学アレイは
前記マスクに可能な１形態である。アレイの基体はシリ
コン又は水晶等の熱膨張係数の小さい物質からなり、プ
リントヘッド92を形成する圧電物質（好ましくはPZT）
のそれと実質的に合致する。基体はまたアレイプリント
ヘッドの構成部品組立用の整列マスクが同じ物質から見
当を合わせて製造できるような物質からなる。
図６（ａ）及び６（ｂ）の一体型光学アレイ90はレー
ザー86に露光されるUVレーザービーム10と共に示されて
おり、これは入力ビームの発散を大きくする。入力照射
は次いで収束レンズ88、マスク74、72の開口75、71及び
収束手段79によってそれぞれ独立した光学系を通って放
射される。好ましくは、この手段79はゾーンプレート形
態をとり、相対向する表面上に付着したマスク78を有す
る。それにより収束手段79は照射光をプリントヘッドの
ノズルプレート70の表面に集束させる。好ましくは手段
79及びマスク78はそれらがアレイを形成する全ての平行
光学系に共通となる形態に製造されうる。
ザー86に露光されるUVレーザービーム10と共に示されて
おり、これは入力ビームの発散を大きくする。入力照射
は次いで収束レンズ88、マスク74、72の開口75、71及び
収束手段79によってそれぞれ独立した光学系を通って放
射される。好ましくは、この手段79はゾーンプレート形
態をとり、相対向する表面上に付着したマスク78を有す
る。それにより収束手段79は照射光をプリントヘッドの
ノズルプレート70の表面に集束させる。好ましくは手段
79及びマスク78はそれらがアレイを形成する全ての平行
光学系に共通となる形態に製造されうる。
集束した照射光が確実に正しい高さと姿勢にするため
に、一体型アレイ90は垂直及び水平及び回転運動用の位
置制御作動器94及び96の上に設置される。典型的にはこ
れらの制御装置は操作時のインク滴の速度と体積が規定
範囲内に確実にあるようにするために必要とされるノズ
ル交差を保つ。
に、一体型アレイ90は垂直及び水平及び回転運動用の位
置制御作動器94及び96の上に設置される。典型的にはこ
れらの制御装置は操作時のインク滴の速度と体積が規定
範囲内に確実にあるようにするために必要とされるノズ
ル交差を保つ。
ここで本発明の方法又は別の方法を用いて製造するこ
とのできる新規なノズル構造を開示する。
とのできる新規なノズル構造を開示する。
図７には、例えば図５（ａ）の配置のマスク72と置換
することのできる改良マスク200が示される。マスク200
は３つの放射状翼204及び中央板206をもつ円型の開口20
2である。光がこの形態のマスクを通過してノズルアブ
レーションに好適な放射エネルギーの円錐を生じせしめ
るのに用いられると図８及び９に示されるような構造が
生じる。ノズル内腔208は軸ピン212を支持する３つの放
射状ウェブ210をもつ。ウェブ210とピン212は横ディメ
ンジョンに、一般にはノズル内腔でノズル入口214から
ノズル出口216へのテーパーをもつ。図５（ａ）のもの
も可能であるがテーパーの角度はＢ１及びＢ２
等のマスクを通って変化するだろう。
することのできる改良マスク200が示される。マスク200
は３つの放射状翼204及び中央板206をもつ円型の開口20
2である。光がこの形態のマスクを通過してノズルアブ
レーションに好適な放射エネルギーの円錐を生じせしめ
るのに用いられると図８及び９に示されるような構造が
生じる。ノズル内腔208は軸ピン212を支持する３つの放
射状ウェブ210をもつ。ウェブ210とピン212は横ディメ
ンジョンに、一般にはノズル内腔でノズル入口214から
ノズル出口216へのテーパーをもつ。図５（ａ）のもの
も可能であるがテーパーの角度はＢ１及びＢ２
等のマスクを通って変化するだろう。
またアブレーションされるノズルの形状はとりわけ回
折の結果マスクの投影と同一にはらならいことは理解し
ておく必要がある。
折の結果マスクの投影と同一にはらならいことは理解し
ておく必要がある。
テーパー状のピン212及びウェブ210はノズル出口の平
面まで全体に及んではいない。図８に示されるようにピ
ン212はノズル出口216に足りずに終点をもち、ノズル出
口平面から離れたノズル出口直径より小さい中央起伏を
形成する。ウェブ210は同様に短く摘み込まれており、
重要なことは起伏218は矢印220滴射出方向の形成に最も
主要な部分である。
面まで全体に及んではいない。図８に示されるようにピ
ン212はノズル出口216に足りずに終点をもち、ノズル出
口平面から離れたノズル出口直径より小さい中央起伏を
形成する。ウェブ210は同様に短く摘み込まれており、
重要なことは起伏218は矢印220滴射出方向の形成に最も
主要な部分である。
起伏218はインク滴がノズルから発射されるときのイ
ンク滴の尾部を制御する重要な機能をなす。
ンク滴の尾部を制御する重要な機能をなす。
インク滴の形成及び射出においては滴はかなりの時
間、液体の索によってノズルの残留メニスカスに付着し
続けることはよく知られる。これは前進して伸び、同時
に最後は滴破断として知られるよう破断する。特別な予
防策のないときのようにインクメニスカスが滴破断時に
ノズルへ引き込まれるならば滴の尾部はノズル壁上に凹
メニスカス表面をはね上げる。破断時、滴尾部のノズル
壁へのそうした付着降下は射出された滴に横向き「蹴
り」を与えて結果として滴の着陸位置に誤差を生む危険
性がある。この問題を図10（ｅ）に示す。
間、液体の索によってノズルの残留メニスカスに付着し
続けることはよく知られる。これは前進して伸び、同時
に最後は滴破断として知られるよう破断する。特別な予
防策のないときのようにインクメニスカスが滴破断時に
ノズルへ引き込まれるならば滴の尾部はノズル壁上に凹
メニスカス表面をはね上げる。破断時、滴尾部のノズル
壁へのそうした付着降下は射出された滴に横向き「蹴
り」を与えて結果として滴の着陸位置に誤差を生む危険
性がある。この問題を図10（ｅ）に示す。
本発明のこの面に従えば起伏218は滴尾部を破断時に
ノズルの中央に位置するようにしてインクメニスカスを
制御する。一連の図９（ａ）から９（ｄ）を参照すれば
インクメニスカスはノズルに残っているインク体が尾部
によって滴に接続し完全な滴が形成されるまで伸びるこ
とがわかる。インクメニスカスの周辺部がノズル内腔へ
引き込まれると、尾部は起伏218上に捕獲される。連続
する伸び及び滴の究極の破断により、ノズルプレートと
の接触による横の「蹴り」を滴が受ける危険性が減少す
る。
ノズルの中央に位置するようにしてインクメニスカスを
制御する。一連の図９（ａ）から９（ｄ）を参照すれば
インクメニスカスはノズルに残っているインク体が尾部
によって滴に接続し完全な滴が形成されるまで伸びるこ
とがわかる。インクメニスカスの周辺部がノズル内腔へ
引き込まれると、尾部は起伏218上に捕獲される。連続
する伸び及び滴の究極の破断により、ノズルプレートと
の接触による横の「蹴り」を滴が受ける危険性が減少す
る。
本発明の別の利点は射出された滴の尾部制御にある。
すなわちインクの小さな小滴がノズルプレートの前表面
に残される可能性を小さくする。滴尾部が破断時にノズ
ルと接触しているならば少量のインクが射出滴に尾部に
よりはね上げられずにノズルプレートの前表面に残り、
そして乾燥するかもしれない。そうした乾燥したインク
がノズルプレート上に蓄積することは滴の配置誤差及び
結果としてノズルの詰まりを起こしうる。
すなわちインクの小さな小滴がノズルプレートの前表面
に残される可能性を小さくする。滴尾部が破断時にノズ
ルと接触しているならば少量のインクが射出滴に尾部に
よりはね上げられずにノズルプレートの前表面に残り、
そして乾燥するかもしれない。そうした乾燥したインク
がノズルプレート上に蓄積することは滴の配置誤差及び
結果としてノズルの詰まりを起こしうる。
本発明によれば滴尾部は破断時に中央に寄せられるの
で、尾部によりはね上げられない少量のインクは中央起
伏上にとどまって次のインクメニスカス前進運動時にノ
ズル内のインク体と再結合するだろう。
で、尾部によりはね上げられない少量のインクは中央起
伏上にとどまって次のインクメニスカス前進運動時にノ
ズル内のインク体と再結合するだろう。
別の効果は、ウェブ210は放射方向のインクの動きを
阻止する有用な機能を提供する。ノズル内でインクメニ
スカスが不用の横振動することはある操作条件下に観察
されている。ノズルを超えて移動するこれらの波は空気
溜りを捕捉してインク内に気泡の問題を起こす。放射又
は横のインクの動きを阻止することによって本発明は気
泡による問題の可能性を小さくする。
阻止する有用な機能を提供する。ノズル内でインクメニ
スカスが不用の横振動することはある操作条件下に観察
されている。ノズルを超えて移動するこれらの波は空気
溜りを捕捉してインク内に気泡の問題を起こす。放射又
は横のインクの動きを阻止することによって本発明は気
泡による問題の可能性を小さくする。
ノズル径を又はノズル出口から後退させた中央起伏と
なるピン及び３つの角度をもって間をあけた支持ウェブ
について記載した配置は勿論、ノズルのインクメニスカ
スを制御しうるノズル内腔の構成の１つの例である。比
較的小さな改良では、ウェブの数、厚み及び角度配置を
変えて特定のノズル又はノズルアレイの性能を最大限に
することができる。投射幾何を変えることにより中央起
伏がノズルから後退する距離を調節してもよい。後退の
量はノズル直径の約２倍を超えないことが好ましいと考
えられる。
なるピン及び３つの角度をもって間をあけた支持ウェブ
について記載した配置は勿論、ノズルのインクメニスカ
スを制御しうるノズル内腔の構成の１つの例である。比
較的小さな改良では、ウェブの数、厚み及び角度配置を
変えて特定のノズル又はノズルアレイの性能を最大限に
することができる。投射幾何を変えることにより中央起
伏がノズルから後退する距離を調節してもよい。後退の
量はノズル直径の約２倍を超えないことが好ましいと考
えられる。
記述したノズル構造（及び上記変更を伴う）はこれま
でに記述及び議論してきた方法を用いて好都合に製造さ
れうる一方で、代替的には種々の周知のノズル製造技術
も用いうる。先行技術としてEP−Ａ−Ｏ 306のレーザ
ーアブレーション及び揺動技術を図７のマスク使用に適
合させて本発明のこの面に従うノズルを製造させてよ
い。この方法ではマスクは投射マスクではなく接触マス
クとして用いられよう。利点として、ノズル形成はノズ
ルプレートのノズル出口側から行われて、ノズルはノズ
ルプレートをプリンター本体に結合させた後で形成する
ことができる。これを必要条件としないならば、他のレ
ーザーアブレーション又はフォトレジスト主体の製造方
法を好適なマスクと共に用いうる。
でに記述及び議論してきた方法を用いて好都合に製造さ
れうる一方で、代替的には種々の周知のノズル製造技術
も用いうる。先行技術としてEP−Ａ−Ｏ 306のレーザ
ーアブレーション及び揺動技術を図７のマスク使用に適
合させて本発明のこの面に従うノズルを製造させてよ
い。この方法ではマスクは投射マスクではなく接触マス
クとして用いられよう。利点として、ノズル形成はノズ
ルプレートのノズル出口側から行われて、ノズルはノズ
ルプレートをプリンター本体に結合させた後で形成する
ことができる。これを必要条件としないならば、他のレ
ーザーアブレーション又はフォトレジスト主体の製造方
法を好適なマスクと共に用いうる。
ノズル内抗にかなり異なる構造を得るさらに別のノズ
ル製造方法を図11及び12を参照しながら記述する。
ル製造方法を図11及び12を参照しながら記述する。
適当な方法例えばレーザーアブレーション又はイオン
ビーム穿孔を用いて６つの傾斜内腔300をノズルプレー
ト302に形成させる。ノズルプレートの入口表面304で内
腔300は共通半径上に等間隔である。出口面306で内腔は
癒合してノズル出口308を形成する。これは６つのだ円
の包絡線である。ノズルプレート本体内で中央起伏310
は支持ウェブの複合体により画定される。こうして形成
されたノズルの操作時、起伏310及びウェブ312は前記態
様の起伏218及びウェブ210と同様に機能する。
ビーム穿孔を用いて６つの傾斜内腔300をノズルプレー
ト302に形成させる。ノズルプレートの入口表面304で内
腔300は共通半径上に等間隔である。出口面306で内腔は
癒合してノズル出口308を形成する。これは６つのだ円
の包絡線である。ノズルプレート本体内で中央起伏310
は支持ウェブの複合体により画定される。こうして形成
されたノズルの操作時、起伏310及びウェブ312は前記態
様の起伏218及びウェブ210と同様に機能する。
組み合わさったノズル入口の面積はノズル入口面へ投
射された内腔300の合計面積であり、ノズル出口の面積
より大きく、テーパーをもつノズルの機能的必要条件を
満たす。しかしそれぞれの内腔は共通出口よりも小さい
入口をもつ。これによりノズル出口を詰まらせる程の大
きさのインク中の粒子はノズルに入ることができない。
こうしてこのノズル構造はテーパーをもつノズルと粒子
フィルターの特性を合わせもつ。
射された内腔300の合計面積であり、ノズル出口の面積
より大きく、テーパーをもつノズルの機能的必要条件を
満たす。しかしそれぞれの内腔は共通出口よりも小さい
入口をもつ。これによりノズル出口を詰まらせる程の大
きさのインク中の粒子はノズルに入ることができない。
こうしてこのノズル構造はテーパーをもつノズルと粒子
フィルターの特性を合わせもつ。
事実、ノズル出口を詰まらせるようなインク中粒子を
濾過する特性を適当なマスク寸法の選択による図８及び
９に示されるようなノズルに付与することもできる。
濾過する特性を適当なマスク寸法の選択による図８及び
９に示されるようなノズルに付与することもできる。
記述した多腔ノズルはノズルプレートの角度と位置を
経路間で増加させて、６つの経路に高エネルギービーム
を用いて製造することが可能である。ある場合にはそう
した方法を図３又は図５に関する上記のような方法と組
み合わせることは利点となろう。代替法としては図７の
投射マスクの代わりに一連の、例えば共通半径上に等角
度で間をおいた６つの穴をもつ投射マスクを用いる。当
業者にはさらに別の代替法が見つけられよう。
経路間で増加させて、６つの経路に高エネルギービーム
を用いて製造することが可能である。ある場合にはそう
した方法を図３又は図５に関する上記のような方法と組
み合わせることは利点となろう。代替法としては図７の
投射マスクの代わりに一連の、例えば共通半径上に等角
度で間をおいた６つの穴をもつ投射マスクを用いる。当
業者にはさらに別の代替法が見つけられよう。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平２−198857（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−273287（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B41J 2/045
B41J 2/135
B23K 26/00
Claims (50)
- 【請求項１】ノズルプレートのそれぞれ反対の面に入口
と出口、該プレートを通って伸びる内腔及び該出口方向
に向けて直径が減少したテーパー形状をもつノズルをイ
ンクジェットプリンターのノズルプレートに形成する方
法において、ノズル出口が形成されるべき該プレートの
面に向けて高エネルギービームを向け、そしてノズル内
腔のテーパー形状が収束する点に該ビームのエネルギー
の少なくとも一部を収束させて該プレートに前記のテー
パーをもつノズル内腔を生じさせることを特徴とするイ
ンクジェットプリンターのノズルプレートにノズルを形
成する方法。 - 【請求項２】ビーム軸に沿った該ビームを該プレートに
関係して定めたそれぞれの位置に向け、それにより該ビ
ームが該それぞれの位置から異なる角度で発散し且つ該
プレートを通る光学通路が該ビームによって前記のテー
パー形状をもつノズル内腔が形成される請求項１記載の
方法。 - 【請求項３】第１のノズルを形成してからビームに対し
てノズルプレートを移動させて該プレートに複数の同様
なノズルを形成して、相互にビーム及びプレートを位置
決めしてビームによってさらなるノズルを形成可能にす
る請求項１又は２記載の方法。 - 【請求項４】第１のノズルを形成してからビームに対し
てノズルプレートを反復的に移動させて、相互にビーム
及びプレートを位置決めして、第１のノズルの軸と平行
な軸をもつさらなるノズルを形成可能にする請求項３記
載の方法。 - 【請求項５】それぞれのノズルを形成してからビームに
対してプレートを、形成されるべき次のノズルの位置に
反復的に移動させて、一連のノズルを形成する請求項３
又は４記載の方法。 - 【請求項６】該ビームを開口マスクに通過させてから収
束させて、形成されるべきノズルの寸法にまでビームの
断面を小さくする請求項１−５のいずれか１項記載の方
法。 - 【請求項７】高エネルギービームとしてパルス化UVエキ
シマレーザーを用いる請求項１−６のいずれか１項記載
の方法。 - 【請求項８】ノズルを形成する前のノズルプレートをプ
リンターに取りつける請求項１−７のいずれか１項記載
の方法。 - 【請求項９】ノズルプレートに向けて高エネルギービー
ムを向け、該ビームがノズルプレート上に達する前に該
ビームを第１の開口マスク、第１のビーム収束手段、第
２の開口マスク及び第２のビーム収束手段を介して順次
通過させて収束したビームをノズルプレートに入射させ
ることを特徴とするインクジェットプリンターのノズル
プレートにノズルの形成方法。 - 【請求項１０】該ビームをノズル出口を含むノズルプレ
ートの面に向け、そしてノズルが入口から出口へ向けて
直径が減少したテーパー形状をもつ請求項９記載の方
法。 - 【請求項１１】該マスク開口及び該収束手段をビームに
より形成されるべきノズル内腔と同時に配置する請求項
９又は10記載の方法。 - 【請求項１２】マスクの該開口がそれぞれ円型である請
求項９−11のいずれか１項記載の方法。 - 【請求項１３】該第２のマスクの該開口が第１のマスク
の開口の形状とは異なる形状である請求項９−11のいず
れか１項記載の方法。 - 【請求項１４】第１のマスクの開口を円型に、そして第
２のマイクの開口を矩型に形成する請求項９−11のいず
れか１項記載の方法。 - 【請求項１５】第２のマスクの開口を矩型に且つノズル
が形成されるべきプリンターのインク流路の末端の断面
と合致させる請求項13又は14記載の方法。 - 【請求項１６】該ビームを該第１のマスクの前に発散さ
せて、ビームにより形成されるノズル内腔のテーパー角
度を増加させる請求項９−15のいずれか１項記載の方
法。 - 【請求項１７】ビーム散乱手段を用いて該発散をビーム
に付与する請求項16記載の方法。 - 【請求項１８】第１のマスク開口から第２のマスク開口
により範囲を定められた角度に等しいビーム発散角度を
作る請求項16又は17記載の方法。 - 【請求項１９】焦点距離がマスク開口同士の間の距離に
等しいさらなるビーム収束手段により、第１のマスクを
通るビームを収束させる請求項９−18のいずれか１項記
載の方法。 - 【請求項２０】ノズルプレートのそれぞれ反対の面に入
口と出口、該プレートを通って伸びる内腔及び該出口方
向に向けて直径が減少してテーパー形状をそれぞれにも
つ一連の同様なノズルをインクジェットプリンターのノ
ズルプレートに形成する方法であって、ノズル出口が形
成されるべき該プレートの面に向けて高エネルギービー
ムを向け、形成されるノズルの間隔をおいて配置される
光軸をもつ複数の平行光学系装置を該ビームの経路中に
挿入し、而して該光学系装置は該ビームの経路中の第１
のビーム収束手段；該第１のビーム収束手段により収束
した後の該ビームの少なくとも実質的部分を通過させる
開口と共に形成されたマスク手段；及び該ビームを収束
して該プレートに前記のテーパー形状を生じさせる、該
マスク手段と該プレートの間の第２の収束手段をそれぞ
れもつ光学系装置であり、そして該装置を用いて該ノズ
ルを形成することを特徴とするインクジェットプリンタ
ーのノズルプレートにノズルを形成する方法。 - 【請求項２１】それぞれの該光学系装置で、第１のビー
ム収束手段を通って収束した後のビームが該マスク手段
の開口全体を占めるように、該マスク手段より前に該ビ
ームを発散させる請求項20記載の方法。 - 【請求項２２】それぞれの該平行光学系装置で、開口を
形成したさらなるマスク手段を該第１のビーム収束手段
と関係して位置決めし、マスク手段の開口とさらなるマ
スク手段の開口の距離を第１のビーム収束手段の焦点距
離に等しくし、それによってマスク手段の開口とさらな
るマスク手段の開口がそれぞれ対応するノズル入口及び
出口と第２のビーム収束手段を介して対応するようにし
てなる請求項21記載の方法。 - 【請求項２３】ノズルピッチの倍数で該光学系装置の光
軸のピッチを配置し、そしてそれぞれの工程毎に、それ
ぞれの装置が１つのノズルを形成し、そしてその間でノ
ズルプレートと光学系装置を１ノズルピッチずつ相対的
にスライドさせる工程で該ノズルを形成し、工程の数は
ノズルピッチを超える該光軸のピッチの該倍数に等しい
請求項20−22のいずれか１項記載の方法。 - 【請求項２４】対応するノズルプレートの対向する両面
に入口と出口及び該入口と出口の間に該出口方向に向け
て直径が減少したテーパー形状の内腔をそれぞれにもつ
一連の同様のノズルを相互に相並んで配置される複数の
同様のノズルプレートのそれぞれに形成する方法であっ
て、ノズル出口を形成されるべき該プレートの面に向け
て高エネルギービームを向け、ノズルプレート上方にそ
れぞれ配置される複数の平行光学系装置を挿入してそれ
らの光軸を形成されるべきノズルの内腔の軸に沿って伸
ばし、而してそれぞれの上記光学系装置は該ビームの経
路中の第１のビーム収束手段；該第１のビーム収束手段
により収束した後の該ビームの少なくとも実質的部分を
通過させる開口と共に形成されたマスク手段；及び該ビ
ームを収束して該対応するプレートに前記のノズルテー
パーを生じさせる、該マスク手段と該対応するノズルプ
レートの間の第２の収束手段をもつ光学系装置であり、
そして該装置を用いて該ノズルを形成することを特徴と
するインクジェットプリンターのノズルプレートにノズ
ルを形成する方法。 - 【請求項２５】それぞれの工程毎にそれぞれのノズルプ
レートに対応する光学系装置によりノズルを形成し、そ
して該工程同士の間にノズルプレートをそれぞれのプレ
ートに形成されたノズルの１ピッチだけスライドさせる
工程でノズルを形成し、工程の数はそれぞれのノズルプ
レートに形成されるノズルの数に等しい請求項24記載の
方法。 - 【請求項２６】それぞれの該光学系装置で、第１のビー
ム収束手段を通って収束した後のビームが該マスク手段
の開口全体を占めるように、該マスク手段より前に該ビ
ームを発散させる請求項24又は25記載の方法。 - 【請求項２７】それぞれの該平行光学系装置で、開口を
形成したさらなるマスク手段を該第１のビーム収束手段
と関係して位置決めし、マスク手段の開口とさらなるマ
スク手段の開口の距離を第１のビーム収束手段の焦点距
離に等しくし、それによってマスク手段の開口とさらな
るマスク手段の開口がそれぞれ対応するノズル入口及び
出口と第２のビーム収束手段を介して対応するようにな
っている請求項26記載の方法。 - 【請求項２８】高エネルギービームとしてパルス化UVエ
キシマレーザーを用いる請求項９−27のいずれか１項記
載の方法。 - 【請求項２９】ノズルプレートのそれぞれ反対の面に入
口と出口、該プレートを通って伸びる内腔及び該出口方
向に向けて直径が減少したテーパー形状をもつノズルを
インクジェットプリンターのノズルプレートに形成する
装置であって、該装置は高エネルギービーム源、該源か
らノズル出口が形成されるべき該プレートの面へビーム
を向ける手段、及び該プレートに前記のテーパーをもつ
該ノズル内腔を生じるよう適合したビーム収束手段から
なることを特徴とするインクジェットプリンターのノズ
ルプレートにノズルを形成する装置。 - 【請求項３０】該ビーム収束手段が適合されて該ノズル
内腔が収束して向かう位置に該ビームのエネルギーの少
なくとも部分を収束させる請求項29記載の装置。 - 【請求項３１】該ビーム収束手段が適合されて、該プレ
ートに関係して配置されるそれぞれの位置に向かうビー
ム軸を含む２つの相互に傾いた平面のそれぞれに該ビー
ムを収束させて、該ビームを該それぞれの位置から発散
させて且つ該プレートを通る光学経路をもたせて、ビー
ムが所望のテーパーをもつノズル内腔を生じさせる請求
項29又は30記載の装置。 - 【請求項３２】該プレートに一連のノズルを形成させる
装置が、各ノズルを形成してからビームに対してプレー
トを形成されるべき次のノズルの位置まで移動させるこ
とを反復する手段を含む請求項29−31のいずれか１項記
載の装置。 - 【請求項３３】ビームにより形成されるべきノズルの寸
法にまで該収束手段が小さくする断面をビームに付与す
るビーム収束手段の前で該ビームが通過する開口が、マ
スク手段に形成されている請求項29−32のいずれか１項
記載の装置。 - 【請求項３４】プリンターに固定されたノズルプレート
に該ノズルを形成するよう適合した請求項29−33のいず
れか１項記載の装置。 - 【請求項３５】インクジェットプリンター用のノズルプ
レートにノズルを形成する装置であって、高エネルギー
ビーム源、該源からノズル出口が形成されるべき該プレ
ートの面にビームを向ける手段、第１のマスク手段、第
１のビーム収束手段、第２のマスク手段及び第２のビー
ム収束手段をその順にもち、該第１及び第２のマスク手
段のそれぞれはビームが該ノズルプレート上に達する前
にビームが通過する開口をもち、収束したビームがノズ
ルプレートに入射するように構成されていることを特徴
とするインクジェットプリンターのノズルプレートにノ
ズルを形成する装置。 - 【請求項３６】マスクの該開口がそれぞれ円型である請
求項35記載の装置。 - 【請求項３７】該第２のマスクの該開口が第１のマスク
の開口の形状とは異なる形状である請求項35記載の装
置。 - 【請求項３８】第１のマスクの開口を円型に、そして第
２のマスクの開口を矩型に形成する請求項37記載の装
置。 - 【請求項３９】ビームにより形成されるノズル内腔のテ
ーパー角度を増加させるために該第１のマスクより前に
ビームを発散させる手段をもつ請求項35−38のいずれか
１項記載の装置。 - 【請求項４０】ビーム発散の角度が第１のマスク開口か
ら第２のマスク開口により範囲を定められた角度に等し
い請求項39記載の装置。 - 【請求項４１】該ビーム発散手段が該第１のビーム収束
手段上に配置されており、該第１のビーム収束手段の焦
点距離がマスク開口同士の間の距離に等しい請求項39又
は40記載の方法。 - 【請求項４２】ノズルプレートのそれぞれ反対の面に入
口と出口、該プレートを通って伸びる内腔及び該出口方
向に向けて直径が減少したテーパー形状をそれぞれにも
つ一連の同様なノズルをインクジェットプリンターのノ
ズルプレートに形成する装置であって、高エネルギービ
ーム源、ノズル出口を形成されるべき該プレートの面に
向けて高エネルギービームを向ける手段、形成されるノ
ズルの間隔をおいて配置される光軸をもち該ビームの経
路中に挿入される複数の平行光学系装置、而して上記光
学系装置は該ビームの経路中の第１のビーム収束手段；
該第１のビーム収束手段により収束した後の該ビームの
少なくとも実質的部分を通過させる開口と共に形成され
たマスク手段；及び該ビームを収束して該プレートに前
記のノズルテーパーを生じさせる、該マスク手段と該プ
レートの間の第２の収束手段をそれぞれにもつことを特
徴とするインクジェットプリンターのノズルプレートに
ノズルを形成する装置。 - 【請求項４３】第１のビーム収束手段を通って収束した
後のビームが該マスク手段の開口全体を占めるように、
該マスク手段より前に該ビームを発散させる請求項42記
載の装置。 - 【請求項４４】それぞれの該平行光学系装置で、開口を
形成したさらなるマスク手段を該第１のビーム収束手段
と関係して位置決めし、マスク手段の開口とさらなるマ
スク手段の開口の距離を第１のビーム収束手段の焦点距
離に等しくし、それによってマスク手段の開口とさらな
るマスク手段の開口がそれぞれ対応するノズル入口及び
出口と第２のビーム収束手段を介して対応するようにな
っている請求項43記載の装置。 - 【請求項４５】該光学系装置の光軸のピッチがノズルピ
ッチの倍数であり、ノズルプレートと該光学系装置を相
対的に１ノズルピッチずつスライドさせて、ノズルピッ
チを超える該光学系装置の該光軸のピッチの倍数に等し
い工程数でノズルを形成しうる請求項42−44のいずれか
１項記載の装置。 - 【請求項４６】対応するノズルプレートの対向する両面
に入口と出口及び該入口と出口の間に該出口方向に向け
て直径が減少したテーパー形状の内腔をそれぞれにもつ
一連の同様のノズルを相互に相並んで配置される複数の
同様のノズルプレートのそれぞれに形成する装置であっ
て、高エネルギービーム源、ノズル出口が形成されるべ
き該プレートの面に向けて該ビームを向ける手段、ノズ
ルプレート上方にそれぞれ配置され、光軸を形成される
べきノズルの内腔の軸に沿って伸ばす複数の平行光学系
装置、而して上記光学系装置は該ビームの経路中の第１
のビーム収束手段；該第１のビーム収束手段により収束
した後の該ビームの少なくとも実質的部分を通過させる
開口と共に形成されたマスク手段；及び該ビームを収束
して該対応するプレートに前記のテーパー形状を生じさ
せる、該マスク手段と該対応するノズルプレートの間の
第２の収束手段をそれぞれもつことを特徴とするインク
ジェットプリンターのノズルプレートにノズルを形成す
る装置。 - 【請求項４７】ノズルプレートと光学系装置を相対的に
１ノズルピッチずつスライドさせるスライド手段をも
ち、それぞれのノズルプレートのノズル数に等しい工程
数でノズルを形成しうる請求項46記載の装置。 - 【請求項４８】該マスク手段より前に該ビームを発散さ
せてビームにより形成させるノズル内腔のテーパー角度
を増加させる手段をもつ請求項46又は47記載の装置。 - 【請求項４９】ビーム発散の角度が第１のマスク開口か
ら第２のマスク開口により範囲を定められた角度に等し
い請求項48記載の装置。 - 【請求項５０】高エネルギービーム源がパルス化エキシ
マレーザービーム源である請求項29−49のいずれか１項
記載の装置。
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