JP4113383B2 - インクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

【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の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、いわゆるピエゾ方式やバブル方式によって、ノズルからインクを吐出させて記録媒体上に画像を形成するインクジェットヘッド及び記録装置が知られている。
【０００３】
こうしたインクジェットヘッドは、所定の均一なピッチで並んで設けられた複数のインク流路と、該各インク流路に対応して設けられかつ、該インク流路内のインクに圧力を印加する複数の圧力印加手段（ピエゾ方式では圧電素子であり、バブル方式ではヒータである）と、上記各インク流路に連通して設けられかつ、上記圧力印加手段によって圧力が印加されたインクを吐出する複数のノズルとを備えている。従って、インクジェットヘッドでは、インク流路、圧力印加手段、及びノズルはそれぞれ、互いに同じ均一なピッチで並んで設けられることとなる。
【０００４】
そして、例えば特開平１１−７８００９号公報には、ピエゾ方式のインクジェットヘッドの製造方法として次のような方法が開示されている。
【０００５】
すなわち、ノズル板に所定ピッチとなるようにノズルを貫通形成する一方で、インク流路部品に、例えばエッチング等によってインク流路を所定ピッチとなるように形成する。そして、このインク流路部品に対して成膜した圧電膜等のパターニングを行うことによって、上記所定ピッチとなるように圧電素子を形成する。
【０００６】
こうして、ノズルが形成されたノズル板と、インク流路及び圧電素子が形成されたインク流路部品とを、上記ノズル及びインク流路のアライメント調整を行った上で、互いに接合することによりインクジェットヘッドが完成する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記ノズル板にノズルを貫通形成する方法として、エッチング、パンチング、及びレーザ加工等が知られている。
【０００８】
また、レーザ加工法の一つとして、レーザ光を回析光学素子によって分岐して、その複数の回析レーザ光を被加工物に照射することにより、被加工物の複数箇所を一度に加工するいわゆるレーザ分岐加工法が知られており、このレーザ分岐加工法を、ノズルの形成に適用することが考えられる。つまり、回析光学素子によって分岐した複数の回析レーザ光をノズル板に照射することにより、このノズル板に複数のノズルを一度に形成することが考えられる。
【０００９】
ところが、レーザ分岐加工法によってノズルを形成した場合には、各ノズルの中心軸と、インク流路及び／又は圧電素子の中心軸とがずれてしまい、その結果、インクジェットヘッドのインクの吐出不良を招く場合がある。つまり、ずれが小さいときには、ノズル間でインクの吐出速度及び吐出量のばらつきが生じ、ずれが大きいときには、インクが不吐出となる。
【００１０】
これは、レーザ分岐加工法では、上述したように、回析光学素子によってレーザ光を分岐させているが、その加工に用いる回析光学素子の特性（例えば回析光学素子の製造誤差等に起因するもので、その回析光学素子に特有の性質）によって、ノズル板に対する回析レーザ光の照射位置にずれが生じ、これにより、ノズル板に貫通形成したノズルのピッチが均一にならない場合があるためである。
【００１１】
つまり、例えば図９に示すように、レーザ分岐加工法によりノズル板８３に形成した各ノズル１４の位置の誤差は許容範囲内であったとしても、ノズルピッチＰ２が均一でなければその誤差が累積するため、アライメント調整を行ったとしても、均一な所定ピッチＰ１で形成したインク流路１２の中心軸と、ノズル１４の中心軸とのずれが生じてしまうのである（特に、同図に示すノズル板８３の両端部を参照）。
【００１２】
また、ノズルとインク流路との相互位置だけに限らず、インク流路の中心軸と圧力印加手段の中心軸とがずれた場合には、インクへの圧力の印加が所期通りに行われず、この場合も、インクジェットヘッドのインクの吐出不良を招く場合がある。
【００１３】
このように、インクジェットヘッドの製造において、レーザ分岐加工法を採用した場合には、ノズル、インク流路及び圧力印加手段の相互位置の精度が低下してしまうという問題がある。
【００１４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、いわゆるレーザ分岐加工法を採用したインクジェットヘッドの製造方法において、ノズル、インク流路及び圧力印加手段の相互位置の精度を向上させることにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、レーザ分岐加工法において加工精度を高めることは、極めて困難である上にコストも高くなることから、ノズル、インク流路及び圧力印加手段の内、いずれか１つの要素をレーザ分岐加工法を利用して形成したときには、その形成した要素のピッチ特性と同じピッチ特性となるように、その他の要素を形成することとした。
【００１６】
具体的に、第１の発明は、所定ピッチで並んで設けられた複数のインク流路と、該各インク流路に対応して設けられかつ、該インク流路内のインクに圧力を印加する複数の圧力印加手段と、上記各インク流路に連通して設けられかつ、上記圧力印加手段によって圧力が印加されたインクを吐出する複数のノズルとを備えたインクジェットヘッドの製造方法に係る。
【００１７】
そして、第１の発明に係る製造方法は、上記各ノズルを、ノズル板に貫通形成するノズル形成工程と、上記各インク流路を、所定のパターンが形成された第１マスクを用いて形成するインク流路形成工程と、上記各圧力印加手段を、所定のパターンが形成された第２マスクを用いて形成する圧力印加手段形成工程とを含み、上記ノズル形成工程は、回析光学素子によって分岐させた複数の回析レーザ光を上記ノズル板に照射することにより、該ノズル板に、上記所定ピッチとなるように複数のノズルを一度に形成する工程とし、上記第１及び第２マスクの内の少なくとも一方のマスクは、上記ノズル形成工程で上記ノズル板に形成したノズルのピッチ特性と同じピッチ特性のパターンを形成したものとする。
【００１８】
この構成によると、ノズル形成工程においては、回析光学素子によって分岐させた複数の回析レーザ光を上記ノズル板に照射することで、該ノズル板に、所定ピッチとなるように複数のノズルを同時に形成する。つまり、レーザ分岐加工法によってノズルの形成を行う。これにより、ノズル板に形成された各ノズルの位置の誤差は許容範囲内であったとしても、そのノズルピッチは、加工に用いた回析光学素子の特性により均一でない場合がある。つまり、ノズルピッチは、加工に用いた回析光学素子の特性を反映したピッチ特性を有するようになる。
【００１９】
インク流路形成工程では、各インク流路を、所定のパターンが形成された第１マスクを用いて形成する。具体的には、例えばエッチングや電鋳等によってインク流路を形成すればよい。
【００２０】
尚、ここでいう「インク流路」には、圧力印加手段によってインクに圧力を印加するための圧力室、及びこの圧力室とノズルとを連通させる吐出用インク流路が含まれる。
【００２１】
また、圧力印加手段形成工程では、所定のパターンが形成された第２マスクを用いて各圧力印加手段を形成する。これは、例えばエッチング等によって圧力印加手段を形成すればよい。
【００２２】
そして、上記インク流路形成工程及び圧力印加手段形成工程で用いる第１及び第２マスクの内の少なくとも一方のマスクは、上記ノズル形成工程で上記ノズル板に形成したノズルのピッチ特性と同じピッチ特性のパターンを形成したものとする。
【００２３】
こうすることで、このマスクパターンのピッチは、均一のピッチとは限らないが、ノズル板に形成したノズルピッチと同じピッチとなる。このため、このマスクを用いて形成したインク流路及び／又は圧力印加手段のピッチ特性は、ノズルのピッチ特性と同じになり、仮にノズルピッチが均一でなくても、ノズルと、インク流路及び／又は圧力印加手段との相互位置の精度は向上する。その結果、インクジェットヘッドのインクの吐出不良を防止することができる。
【００２４】
上記第１の発明においては、上記第１及び第２マスクの内の少なくとも一方のマスクは、ノズル形成工程で用いた回析光学素子と同じ回析光学素子によって分岐させた複数の回析レーザ光をマスク材に照射することにより、該マスク材に所定のパターンを形成して作製される。
【００２５】
こうすることで、第１及び／又は第２マスクのパターンピッチの特性を、ノズル板に形成したノズルのピッチ特性と同じにすることが容易に可能になる。
【００２６】
すなわち、上述したように、レーザ分岐加工法によってノズル板に形成したノズルのピッチには、加工に用いた回析光学素子の特性が反映するため、その回析光学素子の特性によっては、形成したノズルのピッチが均一にならない場合がある。ここで、上記回析光学素子の特性は再現性を有しているため、同じ回析光学素子を用いて加工を行えば、その加工物のピッチ特性は常に同じになる。そこで、ノズルを形成する際に用いた回析光学素子と同じ回析光学素子を用いて、レーザ分岐加工法によりマスクのパターンを形成するようにすれば、形成されたマスクパターンのピッチには、回析光学素子の特性が反映されるため、マスクパターンのピッチ特性は、ノズル板に形成したノズルのピッチ特性と同じになる。
【００２７】
こうして作製したマスクを用いて、インク流路及び／又は圧力印加手段を形成することにより、そのインク流路及び／又は圧力印加手段のピッチ特性を、ノズルのピッチ特性と同じにすることができる。
【００２８】
尚、「ノズル形成工程において用いた回析光学素子と同じ回析光学素子」とは、ノズル形成工程において用いた回析光学素子と全く同一の回析光学素子のほか、ノズル形成工程において用いた回析光学素子と同じロットの回析光学素子であってもよい。
【００２９】
つまり、回析光学素子は、例えば一枚のウエハに、多数のチップがエッチング等によって同時に形成されると共に、その１つのチップサイズの回析光学素子毎に分割されて製造されるが、回析光学素子の特性は、同一の条件下で製造された場合には同じになると考えられる。従って、同じウエハから製造された回析光学素子（同じロットの回析光学素子）は、互いに同じ特性を有すると考えられることから、ノズル形成工程において用いた回析光学素子と同じロットの回析光学素子を用いてマスクのパターンを形成しても、そのパターンのピッチ特性は、ノズルのピッチ特性と同じになる。
【００３０】
第２の発明に係るインクジェットヘッドの製造方法は、各ノズルを、ノズル板に貫通形成するノズル形成工程と、各インク流路を、所定のパターンが形成された第１マスクを用いて形成するインク流路形成工程と、各圧力印加手段を、所定のパターンが形成された第２マスクを用いて形成する圧力印加手段形成工程とを含み、上記第１マスクは、回析光学素子によって分岐させた複数の回析レーザ光をマスク材に照射することにより、該マスク材に、上記所定ピッチとなるようにパターンを形成したものとして、上記ノズル形成工程は、上記インク流路形成工程で形成したインク流路のピッチ特性と同じピッチ特性で上記ノズル板にノズルを形成する工程とする。
【００３１】
この構成によると、インク流路形成工程においては、第１マスクを用いてインク流路が形成される。この第１マスクは、レーザ分岐加工法により所定のパターンが形成されたものであるため、マスクパターンのピッチは、加工に用いた回析光学素子の特性が反映されたピッチ特性を有する。また、形成されたインク流路のピッチも、マスクと同様に、加工に用いた回析光学素子の特性が反映されたピッチ特性を有する。
【００３２】
そして、ノズル形成工程では、上記インク流路形成工程において形成したインク流路のピッチ特性と同じピッチ特性でノズル板にノズルを形成する。
【００３３】
これにより、ノズルのピッチは均一とは限らないが、インク流路のピッチ特性と同じピッチ特性となる。このため、ノズルとインク流路との相互位置の精度は向上し、その結果、インクジェットヘッドのインクの吐出不良を防止することができる。
【００３４】
上記第２の発明においては、上記ノズル形成工程は、第１マスクを作製する際に用いた回析光学素子と同じ回析光学素子によってレーザ光を分岐させて、ノズル板に複数の回析レーザ光を照射することで、該ノズル板に複数のノズルを一度に形成する工程とする。
【００３５】
こうすることで、ノズルは、レーザ分岐加工法によりノズル板に形成されるが、そのときに用いる回析光学素子が、第１マスクのパターンを形成する際に用いた回析光学素子と同じであるため、ノズルピッチに、その回析光学素子の特性が反映され、これにより、形成されたノズルのピッチ特性は、第１マスクのパターンのピッチ特性と同じになり、ひいてはインク流路のピッチ特性と同じになる。
【００３６】
上記第２の発明においては、ノズルが形成される前のノズル板に対してインク流路形成工程によるインク流路の形成を行った後に、上記ノズル板にノズルを貫通形成するノズル形成工程を行うようにしてもよい。
【００３７】
こうすることで、ノズルの目詰まりが防止される。つまり、インクジェットヘッドの製造の際には、通常、ノズルを形成したノズル板とインク流路を形成したインク流路部品とを積層して接合するが、この接着の際に接着剤のはみ出しによって、ノズル板に形成したノズルの目詰まりが生じることがある。
【００３８】
これに対し、ノズルが形成される前のノズル板に対してインク流路形成工程によるインク流路の形成を行った後に、ノズル形成工程を行うことによって、仮に接着剤のはみ出しが生じたとしても、その後に、ノズル板に対してノズルを貫通形成するためノズルの目詰まりは生じない。
【００３９】
尚、ここでのインク流路形成工程としては、具体的には、エッチング等によりインク流路が形成されたインク流路部品を、ノズル板に対して積層することにより行ってもよいし、インク流路部品（インク流路を形成していないインク流路部品）をノズル板に積層した後に、このインク流路部品に、エッチング等によりインク流路を形成してもよい。また、ノズル板に対して電鋳によってインク流路を形成するようにしてもよい。
【００４０】
上記圧力印加手段は、各インク流路に対し振動層を介して設けられた、少なくとも圧電層と電極層とが積層されてなる圧電素子とすればよい。こうした圧電素子は、インク流路が形成されるインク流路部品上に積層して成膜した圧電膜と電極膜とに対して第２マスクを用いたエッチング等を行うことにより形成すればよい。
【００４１】
第３，４の発明は、所定ピッチで並んで設けられた複数のインク流路と、該各インク流路に対応して設けられかつ、圧電効果により該インク流路内のインクに圧力を印加する複数の圧電素子と、上記各インク流路に連通して設けられかつ、上記圧電素子によって圧力が印加されたインクを吐出する複数のノズルとを備えたインクジェットヘッドの製造方法に係る。
【００４２】
そして、第３，４の発明に係る製造方法は、上記各ノズルを、ノズル板に貫通形成するノズル形成工程と、上記各インク流路を、所定のパターンが形成されたマスクを用いて形成するインク流路形成工程と、上記インク流路に対して振動層を介して積層された少なくとも圧電膜と電極膜とに対するパターニングを行うことで、上記各圧電素子を形成する圧電素子形成工程とを含み、上記圧電素子形成工程は、回析光学素子によって分岐した複数の回析レーザ光を上記圧電膜及び電極膜に照射することにより、上記所定ピッチとなるように複数の圧電素子を一度に形成する工程として、上記マスクは、上記圧電素子形成工程で形成した圧電素子のピッチ特性と同じピッチ特性のパターンを形成したものとする。
【００４３】
この構成により、圧電素子形成工程では、レーザ分岐加工法で圧電膜及び電極膜のパターニングを行うことによって、複数の圧電素子を、所定ピッチとなるように一度に形成する。このように、レーザ分岐加工法により圧電素子を形成するため、形成された圧電素子の位置の誤差は許容範囲内であったとしても、そのピッチは、加工に用いた回析光学素子の特性により均一でない場合があり、圧電素子のピッチは、加工に用いた回析光学素子の特性を反映したピッチ特性を有するようになる。
【００４４】
そして、インク流路形成工程では、所定のパターンが形成されたマスクを用いてインク流路を形成する。このとき加工に用いるマスクは、上記圧電素子形成工程で形成した圧電素子のピッチ特性と同じピッチ特性のパターンを形成したものとする。こうすることで、このマスクパターンのピッチは、均一のピッチとは限らないが、圧電素子のピッチと同じピッチとなるため、このマスクを用いて形成したインク流路のピッチ特性は、圧電素子のピッチ特性と同じになり、仮に圧電素子のピッチが均一でなくても、圧電素子とインク流路との相互位置の精度は向上する。その結果、インクジェットヘッドのインクの吐出不良を防止することができる。
【００４５】
上記第３の発明においては、上記マスクは、圧電素子形成工程で用いた回析光学素子と同じ回析光学素子によって分岐させた複数の回析レーザ光をマスク材に照射することにより、該マスク材に所定のパターンを形成して作製する。
【００４６】
こうすることで、上述したように、形成されたマスクパターンのピッチには、回析光学素子の特性が反映されるため、マスクパターンのピッチ特性は、圧電素子のピッチ特性と同じになる。これにより、そのマスクを用いてインク流路を形成することにより、そのインク流路のピッチ特性を圧電素子のピッチ特性と同じにすることができ、圧電素子とインク流路との相互位置の精度は向上する。
【００４７】
また、上記第４の発明においては、ノズル形成工程は、圧電素子形成工程で用いた回析光学素子と同じ回析光学素子によって分岐させた複数の回析レーザ光をノズル板に照射することにより、該ノズル板に複数のノズルを一度に貫通形成する工程とする。
【００４８】
こうすることで、ノズル板に形成したノズルのピッチには、圧電素子形成工程で用いた回析光学素子の特性が反映されるため、ノズルのピッチ特性と圧電素子及びインク流路それぞれのピッチ特性とが同じになる。こうして、ノズル、インク流路及び圧電素子の相互位置の精度が向上する。
【００４９】
上記第１〜第４の発明においては、レーザ光は、超短パルスレーザ光とするのがよい。
【００５０】
つまり、超短パルスレーザ光は、ＣＷレーザとは異なり、フェムト秒からナノ秒程度までの極めて短いパルス幅を有し、１パルス当りのエネルギが極めて大きいレーザ光である。このため、被加工物に熱を与えることなく、被加工物の表層だけを切削するコールドマシーニングが可能になる（アブレーション加工）。また、特にピコ秒レーザ光とした場合には、圧電体（ピエゾ）の加工が可能である上に、レーザ光を分岐した際に、フェムト秒レーザ光よりも光学収差が良く、ノズル、マスク及び／又は圧電素子の加工を精度良く行い得る。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明におけるインクジェットヘッドの製造方法によれば、ノズル、インク流路及び圧力印加手段（圧電素子）の内のいずれか１の要素をレーザ分岐加工法を利用して形成したときには、その形成した要素のピッチ特性と同じピッチ特性となるように他の要素を形成するため、上記ノズル、圧力室及び圧力印加手段の相互位置の精度を向上させることができる。その結果、インクジェットヘッドのインクの吐出不良を防止することができ、ひいてはインクジェット式記録装置の高画質化を図ることができる。
【００５２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基いて説明する。
【００５３】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の実施形態に係るインクジェット式記録装置Ａの概略を示し、この記録装置Ａは、上面にインクを有するインクカートリッジ４５が装着されかつ該インクを後述の如く記録媒体としての記録紙４１に吐出するインクジェットヘッド１を備えている。このインクジェットヘッド１はキャリッジ４３に支持固定され、このキャリッジ４３には、図示を省略するキャリッジモータが設けられ、このキャリッジモータにより上記インクジェットヘッド１及びキャリッジ４３が主走査方向（図１及び図２に示すＸ方向）に延びるキャリッジ軸４４にガイドされてその方向に往復動するようになっている。
【００５４】
上記記録紙４１は、図示を省略する搬送モータによって回転駆動される２つの搬送ローラ４２に挟まれていて、この搬送モータ及び各搬送ローラ４２により、上記インクジェットヘッド１の下側において上記主走査方向と垂直な副走査方向（図１及び図２に示すＹ方向）に搬送されるようになっている。
【００５５】
このように、上記キャリッジ４３、キャリッジ軸４４及びキャリッジモータ、並びに各搬送ローラ４２及び搬送モータにより、インクジェットヘッド１と記録紙４１とを相対移動させる相対移動手段４が構成される。
【００５６】
上記インクジェットヘッド１は、図２〜図４に示すように、インクを供給するための供給口３ａ及びインクを吐出するための吐出口３ｂを有する複数の圧力室用凹部３が形成されたヘッド本体１１を備えている。このヘッド本体１１の各凹部３は、該ヘッド本体１１の上面に上記主走査方向に延びるように開口されていて、互いに上記副走査方向に所定ピッチで並設されている。上記各凹部３の開口の全長は約１２５０μｍに、幅は約１３０μｍにそれぞれ設定されている。尚、上記各凹部３の開口の両端部は、略半円形状をなしている。
【００５７】
上記ヘッド本体１１の各凹部３の側壁部は約２００μｍ厚の圧力室部品８１で構成され、各凹部３の底壁部はインク流路部品８２で構成されている。上記圧力室部品８１は、例えば感光性ガラスにより形成すればよい。また、インク流路部品８２は、この圧力室部品８１の下面に接着固定された複数枚（図例では６枚）の薄板を積層して構成すればよく、例えばステンレス鋼製とすればよい。そして、このインク流路部品８２内には、上記各凹部３の供給口３ａとそれぞれ接続された複数のオリフィス１３ａと、この各オリフィス１３ａと接続されかつ上記副走査方向に延びる１つの供給用インク流路１３と、上記吐出口３ｂと接続された複数の吐出用インク流路１２とが形成されている。
【００５８】
上記各オリフィス１３ａは、インク流路部品８２において板厚が他よりも小さい上から２番目の薄板に形成されており、その径は約３８μｍに設定されている。また、上記供給用インク流路１３は上記インクカートリッジ４５と接続されており、このインクカートリッジ４５より供給用インク流路１３内にインクが供給されるようになっている。
【００５９】
上記インク流路部品８２の下面には、インク滴を上記記録紙４１に向けて吐出するための複数のノズル１４が形成されたノズル板８３が接着固定されている。このノズル板８３は、例えばステンレス鋼製とすればよい。また、上記各ノズル１４は、上記吐出用インク流路１２とそれぞれ接続されていて、この吐出用インク流路１２を介して上記各凹部３の吐出口３ｂにそれぞれ連通されており、インクジェットヘッド１の下面において、上記副走査方向に所定のピッチで列状に並ぶように設けられている。尚、上記各ノズル１４は、ノズル径がノズル先端側に向かって小さくなるテーパ状に形成されており、ノズル１４の開口径は約２０μｍに設定されている。
【００６０】
上記ヘッド本体１１の上側には、アクチュエータ部２が設けられている。このアクチュエータ部２は、上記ヘッド本体１１の各凹部３に対応して設けられた圧電素子２１を有している。この各圧電素子２１は、上記ヘッド本体１１の上面に接着固定された状態で該ヘッド本体１１の各凹部３を塞いで該凹部３と共に圧力室３１（インク流路）を構成するＣｒ製振動層２２を有している。この振動層２２は、全ての圧電素子２１に共通の１つのものからなっていて、後述の全圧電層２３に共通の共通電極としての役割をも果たしている。
【００６１】
また、上記各圧電素子２１は、上記振動層２２の上記圧力室３１と反対側面（上面）において圧力室３１に対応する部分（凹部３開口に対向する部分）にＣｕ製の中間層２５を介してそれぞれ設けられかつチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電層２３と、この各圧電層２３の上記振動層２２と反対側面（上面）にそれぞれ接合され、該振動層２２と共に各圧電層２３に電圧（駆動電圧）をそれぞれ印加するためのＰｔ製個別電極層２４とを有している。
【００６２】
上記振動層２２，各圧電層２３、各個別電極層２４及び各中間層２５は、全て薄膜で形成されてなっており、振動層２２の厚みは約６μｍに、各圧電層２３の厚みは８μｍ以下（例えば約３μｍ）に、各個別電極層２４の厚みは約０．２μｍに、各中間層２５の厚みは約３μｍにそれぞれ設定されている。
【００６３】
上記各圧電素子２１は、その振動層２２と各個別電極層２４とを介して各圧電層２３に駆動電圧を印加することにより該振動層２２の圧力室３１に対応する部分（凹部３開口部分）を変形させることで、該圧力室３１内のインクを吐出口３ｂないしノズル１４から吐出させるようになっている。すなわち、振動層２２と個別電極層２４との間にパルス状の電圧を印加すると、そのパルス電圧の立ち上がりにより圧電層２３が圧電効果によりその厚み方向と垂直な幅方向に収縮するのに対し、振動層２２、個別電極層２４及び中間層２５は収縮しないので、いわゆるバイメタル効果により振動層２２の圧力室３１に対応する部分が圧力室３１側へ凸状に撓んで変形する。この撓み変形により圧力室３１内の圧力が高まり、この圧力で圧力室３１内のインクが吐出口３ｂ及び吐出用インク流路１２を経由してノズル１４から押し出される。そして、上記パルス電圧の立ち下がりにより圧電層２３が伸長して振動層２２の圧力室３１に対応する部分が元の状態に復帰し、このとき、上記ノズル１４から押し出されていたインクがインク流路１２内のインクから引きちぎられて、インク滴（例えば３ｐｌ）として記録紙４１へ吐出され、該記録紙４１面にドット状に付着することとなる。また、上記振動層２２が凸状に撓んで変形した状態から元の状態に復帰する際に、圧力室３１内には上記インクカートリッジ４５より供給用インク流路１３及び供給口３ａを介してインクが充填される。尚、各圧電層２３に印加するパルス電圧としては、上記のように押し引きタイプのものでなくても、第１の電圧から該第１の電圧よりも低い第２の電圧まで立ち下がった後に上記第１の電圧まで立ち上がる引き押しタイプのものであってもよい。
【００６４】
上記各圧電層２３への駆動電圧の印加は、インクジェットヘッド１及びキャリッジ４３を主走査方向において記録紙４１の一端から他端まで略一定速度で移動させているときに所定時間（例えば５０μｓ程度：駆動周波数２０ｋＨｚ）毎に行われ（但し、インクジェットヘッド１が記録紙４１におけるインク滴を着弾させない箇所に達したときには電圧が印加されない）、このことで、記録紙４１の所定位置にインク滴を着弾させる。そして、１走査分の記録が終了すると、搬送モータ及び各搬送ローラ４２により記録紙４１を副走査方向に所定量搬送し、再度、インクジェットヘッド１及びキャリッジ４３を主走査方向に移動させながらインク滴を吐出させて、新たな１走査分の記録を行う。この動作を繰り返すことによって、記録紙４１全体に所望の画像が形成される。
【００６５】
次に、第１実施形態に係る上記インクジェットヘッド１の製造方法について、図５を参照しながら説明する。
【００６６】
上記インクジェットヘッド１は、ノズル板８３と、インク流路部品８２と、圧力室部品８１と、アクチュエータ部２とを、互いに積層して接合することにより製造される。
【００６７】
先ず、第１工程Ｐ１１では、ノズル板８３にノズル１４を形成する。このノズル１４の形成は、図６に示すレーザ加工装置６を用いたレーザ分岐加工法により行う。
【００６８】
上記レーザ加工装置６は、所定の超短パルスレーザ（フェムト秒〜ナノ秒レーザ）を発生させるパルスレーザ発生装置６１と、このレーザ発生装置６１から出力されたレーザ光を反射してビーム方向を変更させるスキャンミラー６２と、スキャンミラー６２により反射されたレーザ光を分岐させる回析光学素子６３と、この回析光学素子６３によって分岐された複数の回析レーザ光をそれぞれ集光させて、被加工物（ここではノズル板８３）に照射するテレセントリックレンズ６４とから構成されている。
【００６９】
上記スキャンミラー６２は揺動可能に構成されており、このスキャンミラー６２を揺動させることによって、被加工物における各回析レーザ光の照射位置を変更し、これにより、被加工物を厚み方向に層状に削りながら、所定の三次元形状（ここではノズル１４のテーパ形状）を形成する。
【００７０】
尚、本実施形態では、加工精度の観点から、パルスレーザ発生装置６１はピコ秒レーザを出力するものとし、ピコ秒レーザを用いたレーザ分岐加工を行うこととする。また、回析光学素子６３としては、ＤＯＥ（Diffractive Optical Element）が好ましく用いられる。
【００７１】
こうして、第１工程Ｐ１１では、複数の回析レーザ光をノズル板８３に照射することによって、このノズル板８３に所定ピッチで並んだ複数のノズル１４を一度に貫通形成する。但し、レーザ分岐加工法によりノズル１４を形成することで、この各ノズル１４の位置は、許容される誤差範囲で形成されるものの、加工に用いた回析光学素子６３の特性により、そのピッチは均一にならない場合がある。つまり、形成されたノズル１４のピッチは、加工に用いた回析光学素子６３の特性が反映されたピッチ特性を有する。
【００７２】
次に、第２工程Ｐ１２では、インク流路部品８２を構成する各薄板に所定形状の貫通孔（インク流路１２等を構成するもの）を形成すると共に、これらの薄板をノズル板８３に対して積層して接着する。こうして、ノズル１４が形成されたノズル板８３と、インク流路１２が形成されたインク流路部品８２とを一体化する。
【００７３】
ここで、上記の各薄板の加工はエッチングにより行い、その際に用いるマスク（図示省略）は、上記レーザ加工装置６を用いたレーザ分岐加工法により作製する。また、加工に用いる回析光学素子６３は、上記第１工程Ｐ１１において、ノズル板８３に対するノズルの形成の際に用いた回析光学素子６３と同じ回析光学素子６３とする。つまり、レーザ加工装置６に、第１工程Ｐ１１において用いた回析光学素子６３をセットすると共に、被加工物としてのマスク材７をセットする（図６参照）。そして、このマスク材７に回析光学素子６３によって分岐された複数の回析レーザ光を照射しながら、スキャンミラー６２を揺動させることにより、上記マスク材７に所定パターンを形成する。こうすることで、マスクパターンのピッチには、加工に用いた回析光学素子６３の特性が反映されるため、そのマスクパターンのピッチ特性を、第１工程Ｐ１１で形成したノズル１４のピッチ特性と同じにすることができる。つまり、ノズルピッチが均一でないときには、マスクパターンのピッチはその均一でないピッチと同じピッチとなる。
【００７４】
こうして作製したマスクを用いて、インク流路部品８２を構成する各薄板に貫通孔を形成する。このことにより、そのインク流路１２のピッチ特性と、ノズル１４のピッチ特性とが同じになる。その結果、ノズル１４とインク流路１２との相互位置の精度が向上するようになる。
【００７５】
一方、上記第１及び第２工程Ｐ１１，Ｐ１２と並行して、第３工程Ｐ１３では、基板２９上に個別電極膜２７、圧電膜２６、中間膜２８、振動膜（振動層）２２を、例えばスパッタ法等にて成膜して積層する。ここで、上記基板２９としては、例えば、金属基板、ガラス基板、Ｓｉ基板、又はセラミックス基板とすればよい。
【００７６】
続く第４工程Ｐ１４では、エッチングによって所定形状の圧力室３１を形成した圧力室部品８１を、上記成膜後の基板２９と接着する。
【００７７】
ここで、上記圧力室部品８１のエッチングに用いるマスク（図示省略）も、上記レーザ加工装置６を用いたレーザ分岐加工法により作製する。また、加工に用いる回析光学素子６３は、上記第１工程Ｐ１１において、ノズル板８３に対するノズルの形成の際に用いた回析光学素子６３と同じ回析光学素子６３とする。こうすることで、上述したように、作製したマスクパターンのピッチには、加工に用いた回析光学素子６３の特性が反映されるため、そのマスクパターンのピッチ特性を、ノズル１４のピッチ特性と同じにすることができる。その結果、圧力室部品８１に形成した圧力室３１のピッチ特性と、ノズル１４のピッチ特性とが同じになる。その結果、ノズル１４とインク流路１２と圧力室３１との相互位置の精度が向上するようになる。
【００７８】
そして、第５工程Ｐ１５では、上記基板２９をエッチングにより除去すると共に、上記圧力室部品８１上に位置する個別電極膜２７、圧電膜２６、中間膜２８を、フォトリソグラフィー技術を用いてエッチングして所定形状に形成し、これにより、各圧電素子２１を形成する。
【００７９】
このときに用いるマスク（図示省略）も、上記レーザ加工装置６を用いたレーザ分岐加工法により作製すると共に、加工に用いる回析光学素子６３は、上記第１工程Ｐ１１において、ノズル板８３に対するノズル１４の形成の際に用いた回析光学素子６３と同じ回析光学素子６３とする。これにより、マスクパターンのピッチ特性がノズル１４のピッチ特性と同じになり、圧電素子２１のピッチ特性と、ノズル１４のピッチ特性とが同じになる。その結果、ノズル１４とインク流路１２と圧力室３１と圧電素子２１との相互位置の精度が向上するようになる。
【００８０】
第６工程Ｐ１６では、一体化されたノズル板８３及びインク流路部品８２を、アクチュエータ部２が形成された圧力室部品８１に接着剤によって固定する。このことによって、インクジェットヘッド１が完成する。
【００８１】
このように、第１実施形態に係るインクジェットヘッドの製造方法では、ノズル板８３に対するノズル１４の形成を、レーザ分岐加工法により行う一方で、インク流路１２の形成、圧力室３１の形成、及び圧電素子２１の形成の際に用いるマスクを、それぞれ上記ノズル１４の形成に用いた回析光学素子６３と同じ回析光学素子６３を用いて、レーザ分岐加工法により形成する。
【００８２】
このため、加工に用いた回析光学素子６３の特性によって、ノズルピッチが均一にならないときでも、インク流路１２、圧力室３１及び圧電素子２１を、ノズル１４のピッチ特性と同じピッチ特性で形成することが可能になる。その結果、ノズル１４、インク流路１２、圧力室３１及び圧電素子２１の相互位置の精度を向上させることができ、インクジェットヘッド１におけるインクの吐出不良を防止することができる。
【００８３】
尚、上記第１実施形態では、インク流路１２、圧力室３１及び圧電素子２１の形成に用いるマスクの全てを、ノズル１４の形成に用いた回析光学素子６３と同じ回析光学素子６３を用いてレーザ分岐加工法により作製することとしたが、インク流路１２、圧力室３１及び圧電素子２１の内の少なくとも１つの要素の形成に用いるマスクのみを、ノズル１４の形成に用いた回析光学素子６３と同じ回析光学素子６３を用いてレーザ分岐加工法により作製してもよい。
【００８４】
＜第２実施形態＞
第２実施形態に係るインクジェットヘッドの製造方法は、上記第１実施形態に係るインクジェットヘッドの製造方法に対して、ノズル１４を形成する第１工程Ｐ１１及びインク流路１２を形成する第２工程Ｐ１２が異なる。
【００８５】
第２実施形態に係るインクジェットヘッドの製造方法について、図７を参照しながら説明する。先ず、第１工程Ｐ２１では、ノズル板８３を用意し、このノズル板８３にレジスト層５を形成する（第２工程Ｐ２２）。尚。レジスト層は、ネガタイプ及びポジタイプのいずれであってもよい。
【００８６】
第３工程２３では、マスク７１を用いてレジスト層５にパターン露光をする。ここで用いるマスク７１は、レーザ加工装置６を用いたレーザ分岐加工法によりパターンを形成したものとする。これにより、マスクパターンのピッチは、均一なピッチにならない場合があり、マスク７１のパターンピッチは、加工に用いた回析光学素子６３の特性が反映されたピッチ特性を有するようになる。
【００８７】
そして、第４工程Ｐ２４では現像を行うことで、所定パターンのレジスト膜５１を形成する。続く第５工程Ｐ２５では、上記レジスト膜５１が形成されたノズル板に対しＮｉ電着（電鋳）を行う。これにより、レジスト膜５１で覆われていない部分にＮｉ層（インク流路部品８２に対応するもの）８４が形成される。
【００８８】
第６工程Ｐ２６では、レジスト膜５１を除去することによって、ノズル板８３にインク流路１２が積層されて形成された状態にさせる。
【００８９】
その後の第７工程Ｐ２７においては、レーザ加工装置６を用いて、上記各インク流路１２の上端開口側から上記ノズル板８３に回析レーザ光を照射することにより、このノズル板８３に複数のノズル１４を一度に形成する。このとき、加工に用いる回析光学素子６３は、上記インク流路１２の形成に用いたマスク７１を作製する際に用いたものと、同じ回析光学素子６３とする。こうすることで、形成したノズル１４のピッチに上記回析光学素子６３の特性が反映されるため、そのノズル１４のピッチ特性は、インク流路１２のピッチ特性と同じになる。その結果、ノズル１４とインク流路１２との相互位置の精度を向上させることができる。
【００９０】
そして、インク流路１２が積層して形成されたノズル板８３を、第１実施形態に係る製造方法における第３工程Ｐ１３〜第５工程Ｐ１５によって作製した圧力室部品８１に対して接着剤により固定することにより、インクジェットヘッド１が完成する。
【００９１】
このように、第２実施形態に係るインクジェットヘッドの製造方法では、インク流路１２の形成に用いるマスク７１をレーザ分岐加工法により作製する一方で、ノズル板８３に対するノズル１４の形成を、上記マスク７１の作製に用いた回析光学素子６３と同じ回析光学素子６３を用いたレーザ分岐加工法により行う。これにより、インク流路１２のピッチ特性と、ノズル１４のピッチ特性とが同じになり、インク流路１２とノズル１４との相互位置の精度が向上する。その結果、インクジェットヘッド１におけるインクの吐出不良を防止することができる。
【００９２】
また、第２実施形態に係る製造方法では、上記第１実施形態に係る製造方法のように、予めノズル１４を形成したノズル板８３に対してインク流路部品８２を接着することを行わないため、接着剤のはみ出しによるノズル１４の目詰まりが生じないという利点がある。
【００９３】
（変形例）
尚、第２実施形態ではインク流路１２を電鋳により形成したが、ノズル１４の目詰まりは、この製法でなくても防止可能である。
【００９４】
例えば、第１実施形態で示したようにインク流路部品８２を構成する各薄板に、エッチングによって貫通孔を形成すると共に、この貫通孔を形成した各薄板を、ノズル１４が形成されていないノズル板８３に積層して接着する。これにより、ノズル板８３にインク流路１２が積層して形成された状態となる。そしてその後に、レーザ加工装置６により各インク流路１２の上端開口側から上記ノズル板８３に回析レーザ光を照射することにより、ノズル板８３にノズル１４を形成するようにしてもよい。
【００９５】
また、ノズル１４が形成されていないノズル板８３に、インク流路部品８２を構成する各薄板（貫通孔が形成されていないもの）を積層して接着した後に、先ず、このインク流路部品８２に、エッチング等でインク流路１２を形成する。これにより、ノズル板８３にインク流路１２が積層して形成された状態となるため、この状態で、レーザ加工装置６により各インク流路１２の上端開口側から上記ノズル板８３に対して回析レーザ光を照射することにより、ノズル板８３ノズル１４を形成するようにしてもよい。
【００９６】
つまり、ノズル１４が形成される前のノズル板８３にインク流路１２を積層して形成した後に、上記ノズル板８３にノズル１４を形成するようにすることで、ノズル１４の目詰まりを防止することが可能である。
【００９７】
＜第３実施形態＞
第３実施形態に係るインクジェットヘッドの製造方法は、上記第１実施形態に係るインクジェットヘッドの製造方法に対して、圧電素子２１の形成方法が異なる。
【００９８】
つまり、上記第１実施形態では、基板２９に成膜して積層させた個別電極膜２７、圧電膜２６、及び中間膜２８をエッチングにより所定形状に形成して各圧電素子２１を形成したが、第３実施形態に係る製造方法では、上記の各膜２６〜２８をレーザ分岐加工法よりパターニングして、複数の圧電素子２１を一度に形成する。
【００９９】
尚、ノズル１４、インク流路１２、圧力室３１の加工は、上記第１又は第２実施形態において示した方法により行えばよく、ここでは、詳細な説明は省略する。
【０１００】
すなわち、第３実施形態に係るインクジェットヘッドの製造方法では、レーザ加工装置６により、上記個別電極膜２７、圧電膜２６、及び中間膜２８のそれぞれに回析光学素子６３により分岐された複数の回析レーザ光を照射することにより、各圧力室３１に対応する部分を、この部分の略全周に亘って周囲から切り離すようにする。こうして、図８に示すように、各圧電素子２１を個別化する。
【０１０１】
この圧電素子２１の形成の際に用いる回析光学素子６３は、ノズル板８３に対するノズル１４の形成の際に用いた回析光学素子６３と同じ回析光学素子６３とする。これにより、圧電素子２１のピッチ特性と、ノズル板８３におけるノズル１４のピッチ特性と同じになる。こうして、ノズル１４と圧電素子２１との相互位置の精度が向上し、ひいてはインク流路１２及び圧力室３１と、圧電素子２１との相互位置の精度が向上する。その結果、インクジェットヘッド１におけるインクの吐出不良を防止することができる。
【０１０２】
＜他の実施形態＞
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。すなわち、上記実施形態では、本発明に係る製造方法を、いわゆるピエゾ式のインクジェットヘッド１の製造に適用したが、本発明に係る製造方法は、バブル式のインクジェットヘッドの製造に適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係るインクジェット式記録装置を示す概略斜視図である。
【図２】 インクジェットヘッドの部分底面図である。
【図３】 図２のIII−III線断面図である。
【図４】 図２のIV−IV線断面図である。
【図５】 第１実施形態に係るインクジェットヘッドの製造手順を示す説明図である。
【図６】 レーザ加工装置の構成を示す概略図である。
【図７】 第２実施形態に係るインクジェットヘッドの製造手順を示す説明図である。
【図８】 第３実施形態に係るインクジェットヘッドの製造方法により製造したインクジェットヘッドを示す図３対応図である。
【図９】 レーザ分岐加工法によりノズルを形成した場合の、ノズルとインク流路との相互位置を示す説明図である。
【符号の説明】
１ インクジェットヘッド
１２ 吐出用インク流路
１３ 供給用インク流路
１４ ノズル
２１ 圧電素子（圧力印加手段）
２２ 振動層
２３ 圧電層
２４ 個別電極層（電極層）
２６ 圧電膜
２７ 個別電極膜（電極膜）
３１ 圧力室（インク流路）
４ 相対移動手段
４１ 記録紙（記録媒体）
６３ 回析光学素子
７ マスク材
７１ マスク
８１ 圧力室部品
８２ インク流路部品
８３ ノズル板
８４ Ｎｉ層（インク流路部品）
Ａ インクジェット式記録装置

Claims (4)

1. 所定ピッチで並んで設けられた複数のインク流路と、該各インク流路に対応して設けられかつ、該インク流路内のインクに圧力を印加する複数の圧力印加手段と、上記各インク流路に連通して設けられかつ、上記圧力印加手段によって圧力が印加されたインクを吐出する複数のノズルとを備えたインクジェットヘッドの製造方法であって、
   上記各ノズルを、ノズル板に貫通形成するノズル形成工程と、
   上記各インク流路を、所定のパターンが形成された第１マスクを用いて形成するインク流路形成工程と、
   上記各圧力印加手段を、所定のパターンが形成された第２マスクを用いて形成する圧力印加手段形成工程とを含み、
   上記ノズル形成工程は、回析光学素子によって分岐させた複数の回析レーザ光を上記ノズル板に照射することにより、該ノズル板に、上記所定ピッチとなるように複数のノズルを一度に貫通形成する工程であり、
   上記第１及び第２マスクの内の少なくとも一方のマスクは、上記ノズル形成工程で用いた回析光学素子と同じ回析光学素子によって分岐させた複数の回析レーザ光をマスク材に照射することにより、該マスク材に所定のパターンを形成して作製することで、上記ノズル形成工程で上記ノズル板に形成したノズルのピッチ特性と同じピッチ特性のパターンを形成したものである
   ことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
2. 所定ピッチで並んで設けられた複数のインク流路と、該各インク流路に対応して設けられかつ、該インク流路内のインクに圧力を印加する複数の圧力印加手段と、上記各インク流路に連通して設けられかつ、上記圧力印加手段によって圧力が印加されたインクを吐出する複数のノズルとを備えたインクジェットヘッドの製造方法であって、
   上記各ノズルを、ノズル板に貫通形成するノズル形成工程と、
   上記各インク流路を、所定のパターンが形成された第１マスクを用いて形成するインク流路形成工程と、
   上記各圧力印加手段を、所定のパターンが形成された第２マスクを用いて形成する圧力印加手段形成工程とを含み、
   上記第１マスクは、回析光学素子によって分岐させた複数の回析レーザ光をマスク材に照射することにより、該マスク材に、上記所定ピッチとなるようにパターンを形成したものであり、
   上記ノズル形成工程は、上記第１マスクの作製に用いた回析光学素子と同じ回析光学素子によって分岐させた複数の回析レーザ光をノズル板に照射することにより、該ノズル板に複数のノズルを一度に貫通形成することで、上記インク流路形成工程で形成したインク流路のピッチ特性と同じピッチ特性で上記ノズル板にノズルを形成する工程である
   ことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
3. 所定ピッチで並んで設けられた複数のインク流路と、該各インク流路に対応して設けられかつ、圧電効果により該インク流路内のインクに圧力を印加する複数の圧電素子と、上記各インク流路に連通して設けられかつ、上記圧電素子によって圧力が印加されたインクを吐出する複数のノズルとを備えたインクジェットヘッドの製造方法であって、
   上記各ノズルを、ノズル板に貫通形成するノズル形成工程と、
   上記各インク流路を、所定のパターンが形成されたマスクを用いて形成するインク流路形成工程と、
   上記インク流路に対して振動層を介して積層された少なくとも圧電膜と電極膜とに対するパターニングを行うことで、上記各圧電素子を形成する圧電素子形成工程とを含み、
   上記圧電素子形成工程は、回析光学素子によって分岐した複数の回析レーザ光を上記圧電膜及び電極膜に照射することにより、上記所定ピッチとなるように複数の圧電素子を一度に形成する工程であり、
   上記マスクは、上記圧電素子形成工程で用いた回析光学素子と同じ回析光学素子によって分岐させた複数の回析レーザ光をマスク材に照射することにより、該マスク材に所定のパターンを形成して作製することで、上記圧電素子形成工程で形成した圧電素子のピッチ特性と同じピッチ特性のパターンを形成したものである
   ことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
4. 所定ピッチで並んで設けられた複数のインク流路と、該各インク流路に対応して設けられかつ、圧電効果により該インク流路内のインクに圧力を印加する複数の圧電素子と、上記各インク流路に連通して設けられかつ、上記圧電素子によって圧力が印加されたインクを吐出する複数のノズルとを備えたインクジェットヘッドの製造方法であって、
   上記各ノズルを、ノズル板に貫通形成するノズル形成工程と、
   上記各インク流路を、所定のパターンが形成されたマスクを用いて形成するインク流路形成工程と、
   上記インク流路に対して振動層を介して積層された少なくとも圧電膜と電極膜とに対するパターニングを行うことで、上記各圧電素子を形成する圧電素子形成工程とを含み、
   上記圧電素子形成工程は、回析光学素子によって分岐した複数の回析レーザ光を上記圧電膜及び電極膜に照射することにより、上記所定ピッチとなるように複数の圧電素子を一度に形成する工程であり、
   上記マスクは、上記圧電素子形成工程で形成した圧電素子のピッチ特性と同じピッチ特性のパターンを形成したものであり、
   上記ノズル形成工程は、圧電素子形成工程で用いた回析光学素子と同じ回析光学素子によって分岐させた複数の回析レーザ光をノズル板に照射することにより、該ノズル板に複数のノズルを一度に貫通形成する工程である
   ことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。

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