JPH05338186A

JPH05338186A - インクジェットヘッドの製造方法

Info

Publication number: JPH05338186A
Application number: JP4152403A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Furuta; 達雄古田; Mari Sakai; 真理酒井
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1992-06-11
Filing date: 1992-06-11
Publication date: 1993-12-21

Abstract

(57)【要約】【目的】流路抵抗を持った供給口を精度良く配設す
る。更に、ノズル開口部も一体とした共通流路基板を紫
外線レーザーで製造することで、工程の簡略化する。【構成】レーザー装置から発せられたレーザー光１１
は、マスク２０により、遮光される。マスクパターンの
透明部分２１を通過したレーザー光１１は、凸レンズ３
０により収光、縮小され、焦点位置にある被加工物４０
に照射される。マスク２０はマスク２２と交換が可能に
なっており、加工中にマスクを変更することで、圧力
室、供給口、共通室、ないしはノズル開口部までを、一
体の共通流路基板上に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インク滴を飛翔させ、
紙等に印字記録を行なうインクジェットヘッドに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術は、ガラスや金属の基板にエ
ッチングで溝形成を行う製造方法が公知である。この場
合は、ノズル開口部は基板端面に露出した溝部である。

【０００３】また、従来の技術として、特開平２−１２
１８４５が開示されている。これは、等倍の密着マスク
を用い、成形樹脂に対しレーザー加工を行うものであっ
た。これを、図９に示す。

【０００４】被加工物５２０は、成形により共通室を形
成された樹脂材料である。被加工物５２０にマスク５０
３を位置決めし、レーザー光５１２を照射する。マスク
５０３の透明部分５１３を通過したレーザー光５１２に
より、被加工物５２０表面が加工され、インク流路用の
微細な溝が加工される。この発案の場合では、ノズル開
口部の形成は、別部材を接合した後、改めて別工程でな
されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の従来技
術では、インク流路として必要な要件を満たす事ができ
ない。これについて説明する。

【０００６】インクジェットヘッドとしては、圧電素子
の変形により圧力室内の圧力を高め、ノズル開口部から
インク滴を吐出させるもの、或は、圧力室内の発熱素子
を急激に発熱させることで、気泡を生じさせその圧力で
ノズル開口部からインク滴を吐出させるもの、等々が発
案されている。

【０００７】また、近年、インクジェットプリンターの
高印字品質、高速度化への要求に対応するため、インク
ジェットヘッドのノズル開口部配置の高密度化が望まれ
ている。

【０００８】図１０に圧電素子を用いたインクジェット
ヘッドの一例を示すが、発熱素子を用いた場合でも、基
本的な構造は同一である。

【０００９】インクは、待機状態の間に、共通室１１３
より、供給口１１２を通じ、圧力室１１１へ供給され
る。圧電素子２０８の変形により、圧力室１１１内に満
たされたインク圧力が高まる。ノズル開口部１１０周辺
のインク圧力によりインク滴がノズル開口部１１０より
吐出される。しかし、同時に、一部のインクは供給口１
１２より、共通室１１３へ押し出される。

【００１０】圧電素子２０８により発生するインク圧力
を、効率良くインク滴の吐出に活用するためには、ノズ
ル開口部１１０の流路抵抗を低くすることが良い。しか
し、同時に供給口１１２の流路抵抗を、ノズル開口部１
１０に相関させた値に狙い込むことも重要である。

【００１１】以上述べたように、効率の良いインクジェ
ットヘッドを得る為には、供給口１１２に、流路抵抗を
持たせなくてはならない。また、ノズル開口部１１０の
寸法精度と同様に、高精度に管理される必要がある。

【００１２】ガラス、金属の基板に対しエッチングで溝
加工を行う場合、エッチングは等方的に進行する。この
ため、加工出来る溝の形状は、幅対深さ比率が１対１に
限定される。このため、高密度な圧力室の製造が困難で
あった。また、供給口に流路抵抗を持たせるため、遮蔽
壁を設けたりするため、やはり、高密度化には限界があ
った。

【００１３】特開平２−１２１８４５に開示されている
方法は、成形された樹脂へエキシマレーザーにより流路
を形成するものであり、高密度化に対応している。しか
しながら、供給口に流路抵抗を持たせ、精度を管理する
ことができなかった。

【００１４】更に、ノズル開口部は、別部材を接合した
後形成するため、圧力室との相対位置を管理すること
が、困難であり、工程が複雑となる。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
ヘッドの製造方法は、同一の流路基板上に、ノズル開口
部に対応した圧力室と、圧力室にインクを供給する供給
口と、供給口へインクを導く流路を、紫外線レーザー光
により製造する。

【００１６】更に好ましくは、ノズル開口部と、ノズル
開口部に対応した圧力室と、圧力室にインクを供給する
供給口と、供給口へインクを導く流路を、紫外線レーザ
ー光により製造する。

【００１７】

【実施例】図１に本発明のインクジェットヘッドの製造
方法の概念図を示す。なお、紫外線レーザー発生装置と
して、エキシマレーザー装置を用い、ＫｒＦガスによ
り、波長２４８ｎｍのレーザー光を発振させた。

【００１８】レーザー装置から発せられたレーザー光１
１は、合成石英上に金属薄膜をパターニングして作られ
たマスク２０により、遮光される。マスクパターンの透
明部分２１を通過したレーザー光１１は、凸レンズ３０
により収光、縮小される。凸レンズ３０により結像され
たレーザー光１１は、焦点位置にある被加工物４０に照
射される。

【００１９】このとき、マスク２０〜レンズ３０間距離
Ａと、レンズ３０〜被加工物４０間距離Ｂの関係は、次
式で示される。

【００２０】１／Ａ＋１／Ｂ＝１／ｆここで、ｆはレンズ３０の焦点距離である。本実施例に
おいては、ｆ＝７５．６ｍｍＡ＝３００ｍｍに設定した。従って上式から距離Ｂが計算され、Ｂ＝１０１ｍｍであり、縮小倍率は３倍である。

【００２１】マスク２０はマスク２２と交換が可能にな
っている。また、交換の際マスク２０が投影する像と、
マスク２２が投影する像の相対的位置が一致するよう
に、治具により調整されている。

【００２２】被加工物４０は、光軸に対し平行方向と、
垂直な平面方向の合計３軸に移動することができるステ
ージに固定されている。

【００２３】被加工物４０は、耐インク性に優れ、また
エキシマレーザー光で加工性の良いポリサルフォンフィ
ルムを用いた。

【００２４】図２、図３に従い、本発明の一実施例の加
工手順を説明する。この実施例で用いた被加工物４０
は、厚み０．１ｍｍである。

【００２５】まず、図２において、被加工物４０に圧力
室、供給口、共通室の形状を兼ねる形状１０１を加工す
る。ここでの加工深さが、最終的に供給口の深さとな
る。本実施例では、深さ４２μの加工を行った。エキシ
マレーザーのパルス数にして、７０パルスである。

【００２６】ここで、図１で説明したマスク交換機能を
用い、マスクを変更し図３に示す加工を行った。即ち、
形状１０１内に圧力室１１１、共通室１１３の形状にレ
ーザー光を照射した。圧力室１１１と共通室１１３の加
工深さは、いずれも被加工物４０を貫通する。照射パル
ス数は１００パルスである。

【００２７】図３の加工により、圧力室１１１と共通室
１１３との間が加工されずに残り、これが流路抵抗を持
った供給口１１２となる。即ち、図２、図３の加工で圧
力室１１１、供給口１１２、共通室１１３が形成され
た。

【００２８】供給口１１２の形状は、深さ、幅と長さ、
及び圧力室１１１との位置で決定される。このうち、深
さはレーザー光の照射パルス数で容易に管理される。幅
と長さはマスクのパターンで決定され、この管理は既存
の技術で容易である。また、圧力室１１１との位置は、
図１でマスクを交換する際に調整でき、簡便な治具で高
精度に管理できる。

【００２９】図４に本実施例により製造された流路基板
１００を用いたインクジェットヘッドの一例の概念図を
示す。

【００３０】固定板２０９に圧電素子２０８が固定して
ある。圧電素子は本実施例においては、積層圧電素子を
用いている。

【００３１】圧電素子２０８の先端は、フィルム２０７
に接合されている。フィルム２０７上には流路基板１０
０が接合され、更に、流路基板１００にはノズル形成部
材３００が接合されている。

【００３２】なお、固定板２０９と、フィルム２０７は
ケース２１０により位置決め、固定、ケーシングがされ
ている。

【００３３】インクは、インクタンクより、パイプ２５
５を通じ流路基板１００の共通室１１３に導かれ、供給
口１１２を通り、圧力室１１１に充填される。

【００３４】駆動回路２２０により駆動信号が与えられ
ると、圧力発生素子２０８は、フィルム２０７を振動さ
せ、インク圧力を高める。これにより、ノズル開口部１
１０よりインク滴が吐出される。

【００３５】図５、図６、図７に本発明の別の実施例の
加工手順を示す。被加工物４１として、ポリエーテルイ
ミドフィルムを用いている。厚みは０．２ｍｍである。

【００３６】図５において、被加工物４１に、圧力室、
供給口、共通室の形状を兼ねる形状１０１を加工する。
ここでの加工深さが、最終的に供給口の深さとなる。本
実施例では、深さ４２μの加工を行った。エキシマレー
ザーのパルス数にして、７０パルスである。

【００３７】次に、図６において、マスクを交換し、形
状１０１内に圧力室１１１、共通室１１３の形状にレー
ザー光を照射した。圧力室１１１と共通室１１３の加工
深さは、６０μである。これは、レーザー光のパルス数
にして１００パルスである。更に、図７において、再度
マスクを交換し、圧力室１１１内にノズル開口部１１０
を加工した。圧力室１１１内の残り厚み９８μを十分に
貫通させるため、照射パルス数は２００パルスに設定し
た。

【００３８】以上の工程でノズル開口部１１０と、圧力
室１１１、供給口１１２、共通室１１３を備えた共通流
路基板１５０を得た。

【００３９】図８に本実施例により製造された共通流路
基板１５０を用いたインクジェットヘッドの一例の概念
図を示す。

【００４０】固定板２０９に圧電素子２０８が固定して
ある。圧電素子２０８の先端は、フィルム２０７に接合
されている。フィルム２０７上には共通流路基板１５０
が接合されている。

【００４１】図８に示したインクジェットヘッドの動作
は、図４に示したヘッドと同じである。

【００４２】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、イン
クジェットヘッドの構成要件として不可欠な流路抵抗を
持った供給口を、精度良く配設することができる。ま
た、同じ工程でノズル開口部を製造することができ、工
程が短縮、簡易にできる、と言う効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェットヘッドの流路基板の製
造方法の概念図。

【図２】本発明の実施例の加工途中を示す被加工物の斜
視図。

【図３】本発明の実施例による流路基板の加工上がりを
示す斜視図。

【図４】本発明の製造方法による流路基板を用いた、イ
ンクジェットヘッドの構成を示す概念図。

【図５】本発明の他の実施例の加工途中を示す被加工物
の斜視図。

【図６】本発明の他の実施例の加工途中を示す被加工物
の斜視図。

【図７】本発明の他の実施例による共通流路基板の加工
上がりを示す斜視図。

【図８】本発明の製造方法による共通流路基板を用い
た、インクジェットヘッドの構成を示す概念図。

【図９】従来のインクジェットヘッドの流路基板の製造
方法の概念図。

【図１０】圧電素子を用いたインクジェットヘッドの一
例の構造図。

【符号の説明】

１１レーザー光２０マスク２２２０とはパターン形状の異なるマスク２１マスクの透明部分３０凸レンズ４０被加工物４１他の実施例の被加工物１００流路基板１０１圧力室、供給口、共通室の形状を兼ねる加工途
中の形状１１０ノズル開口部１１１圧力室１１２供給口１１３共通室１５０共通流路基板２０７フィルム２０８圧電素子２０９固定板２１０ケース２２０駆動回路３００ノズル形成部材５０３従来技術のマスク５１２従来技術のレーザー光５１３従来技術のマスク透明部分５１４従来技術のマスク不透明部分５２０従来技術の被加工物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のノズル開口部に対応させて対向し
た圧力発生器を動作させる事で、ノズル開口部と圧力発
生器の間に満たしたインクの圧力を高め、ノズル開口部
から吐出させるインクジェットヘッドにおいて、同一の
流路基板上に、ノズル開口部に対応した圧力室と、圧力
室にインクを供給する供給口と、供給口へインクを導く
流路を、紫外線レーザー光により製造することを特徴と
する、インクジェットヘッドの製造方法。