JPH06206313A

JPH06206313A - インクジェット記録装置におけるノズルプレートの製造方法

Info

Publication number: JPH06206313A
Application number: JP5019600A
Authority: JP
Inventors: Toshihito Kamei; 稔人亀井; Toshio Inada; 俊生稲田; Tsutomu Sasaki; 勉佐々木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1993-01-12
Filing date: 1993-01-12
Publication date: 1994-07-26

Abstract

(57)【要約】【目的】ノズル穴開け後、ノズル穴端の面取りを行っ
て、インク流路とノズルとの接合部における段差をなく
し、同時にバリ、ゴミ等を除去する。【構成】インク流路５を有する流路板１の端面に、ノ
ズル３を有するノズルプレート２を接合した場合、図
（ａ）に示すように、接合部に段差Ａを生じ、気泡抜き
がしにくい。ノズルプレートに紫外レーザ光を照射する
ことによってノズル穴開け加工を行ない、穴開け後の後
加工として、ノズルプレート２の接合面側にレーザ加工
を施し、面取りＢを行い、前述の段差をなくし、同時に
この面取り加工によりノズル穴端部のバリやゴミを除去
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録装
置におけるノズルプレートの製造方法、より詳細には、
インク中において圧力波を発生させ、ノズル開口よりイ
ンクを吐出させて印字を行なうインクジェット記録装置
におけるノズルプレートのノズル穴後加工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は、本発明が適用される液体噴射記
録装置の一例を説明するための要部構成図で、図（ａ）
は、流路方向の断面図、図（ｂ）は、図（ａ）のＢ−Ｂ
線断面の一部を示す図で、図中、１は流路基板、２はノ
ズルプレート、３はノズル、４は隔壁、５は加圧室、６
はインク室、７はインク供給口、８は圧電体、９は仕切
スリット、１０は圧電体の歪部、１１は充填剤、１２は
基板である。

【０００３】図６において、流路基板１には、インク供
給口７よりインクの供給を受けてインクを収容するイン
ク室６が裏面に凹部として設けられており、更に、該イ
ンク室６に連通して隔壁４により区画されてインクの流
路となり、加圧によりインク内に圧力波を発生させる加
圧室５が複数平行して設けられている。流路基板１に
は、圧電体８と基板１２とが順に接合され、圧電体８に
は加圧室５に対応して加圧する歪部１０が設けられてい
る。歪部１０は仕切スリット９により区画され、該仕切
スリット９内には弾性のある軟質な充填剤１１が充填さ
れている。流路基板１の加圧室５のノズル側には、加圧
室５に対応したノズル３を有するノズル板２が接合さ
れ、一体構成される。歪部１０に画像情報に基づく信号
が印加されると、加圧室５内は体積変化して圧力波を発
生し、ノズル３よりインク滴を噴射する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】高集積ノズルのオンデ
マンド型インクジェット記録装置の実用化が進んでいる
が、特に、高画質を達成するためには、各ノズルの特性
が一様でばらつきの少ないことが要求される。そこで、
ノズル穴面積とインク滴の吐出速度が特に相関があり、
ノズル穴近傍にバりがあると、ノズル面積が変化し、そ
のばらつきに応じて、インク滴の噴射速度が変化し、マ
ルチノズルを同じタイミング信号で駆動した場合、印字
面に到達する時間がばらつき、結果的に、記録紙上での
ドット位置が変動することになり、画質低下を招くこと
になる。そこで、ノズル穴に発生するバリを取り後加工
が必要となる。

【０００５】また、加圧液室からノズルに至る流路に段
差があると、インク中に溶存したエアーが気泡となって
発生した場合、吐出性能が悪化する。そこで、ノズル穴
端の段差部分の角を面取りする必要が生じる。インク滴
吐出の繰り返し状態で、吐出側ノズル穴端の角が鋭角で
あればあるほどインクのスムーズな流れが確保できず、
メニスカス面からの気泡を引き込む。そこで、吐出側ノ
ズル穴端の面取りが必要となる。紫外レーザ光による穴
開け加工は、素材の抜け落ち等のゴミが発生するため、
ゴミを取り除く必要がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、（１）インク加圧室の端面に接合さ
れ、該インク加圧室内において加圧されたインクを吐出
するノズルを有するインクジェット記録装置におけるノ
ズプレートの製造方法において、前記ノズルを有するノ
ズルプレートを樹脂材料とし、該ノズルプレートに紫外
レーザ光を照射することによってノズル穴開け加工を行
ない、穴開け後の後加工として、ノズル穴と同軸上のノ
ズル穴端に紫外レーザ光を照射して面取り及びバリ、ゴ
ミの除去を行なうことを特徴としたものであり、更に
は、（２）前記（１）において、前記ノズルプレート及
び該ノズルプレートを取り付けたヘッドを縦横、高さ方
向に移動可能なステージ上に固定し、マスクイメージ法
により紫外レーザ光を照射することによって、ノズル穴
開け加工を行い、穴開け後の後加工として、前記ステー
ジを動かし、あるいは、そのままの位置で、マスク形状
を変えることでレーザ光の照射面形状を変え、ノズル穴
端またはその近傍の局所に紫外レーザ光を照射し、面取
り及びバリ、ゴミの除去を行なうことを特徴としたもの
であり、更には、（３）前記（２）において、前記マス
ク形状を、穴開け加工マスクの面積より小さくすること
によりレーザ光の照射面を小さくし、ノズル穴端または
その近傍の局所に紫外レーザを照射して、バリ、ゴミの
除去を行なうことを特徴としたものであり、更には、
（４）前記（１）乃至（３）において、前記後加工に加
えて、紫外レーザ光の縮小率、エネルギー密度、高さ方
向の距離、すなわち、マスクと結像レンズ間及び結像レ
ンズとノズルプレート間の距離を変えて、ノズル穴端ま
たはその近傍の局所に紫外レーザを照射して、バリ、ゴ
ミの除去を行なうことを特徴としたものであり、更に
は、（５）前記（１）乃至（４）において、前記後加工
をノズルプレートを裏返した面の穴に対して行なうこと
を特徴としたものであり、更には、（６）前記（１）乃
至（５）において、前記後加工に用いる紫外レーザ光を
エキシマレーザ光とすることを特徴としたものである。

【０００７】

【実施例】図１（ａ）,（ｂ）は、流路板の接合面でノ
ズルプレートを切断した断面図で、図１（ａ）は、Ｋｒ
Ｆ波長２４８ｎｍのエキシマレーザ光をマスク縮小率
２.８、エネルギー密度１.２Ｊ／ｃｍ²，周波数２００
ｐｐｓで６００パルスを厚さｔ＝１００μｍの樹脂材料
ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）に照射することに
より、照射側穴径４９μｍ、照射反対側穴径３２μｍの
ノズル３を有するノズルプレート２を流路板１に接合し
た図である。この時、流路板１の穴径がφ８０μｍなの
で、図１（ａ）にＡにて示すように、流路板１とノズル
プレート２の接合部に段差が生じる。そのため、ノズル
プレート２のノズル３と同軸上の穴端に直径φ８０μｍ
の領域にわたってエキシマレーザ光を照射して面取り
（図１（ｂ）のＢ）を行ない、図１（ｂ）に示すように
段差をなくし、噴射特性を向上させた。

【０００８】図２は、ノズルプレート２と流路板１の接
合面におけるノズル３と流路５の関係の一例を示す図
で、図２に示すように、流路板１の穴５が三角形の場合
には、図２の斜線部分が段差になる。したがって、この
場合には、流路板の穴５と図形上相似であるマスク穴を
用いて、流路板穴形状と同寸法の領域にエキシマレーザ
光を照射し、面取りを行ない、段差をなくす。

【０００９】図３（ａ）は、ノズル穴３を開けた時に、
レーザ光照射面側のノズル穴３の端部にあるバリ２０や
ゴミ２１を示す図で、これらバリ２０やゴミ２１は、図
３（ｂ）に２３にて示すように、ノズル穴３の端部を同
軸に面取りすることにより除去することができるが、更
に、図３（ｃ）に示すように、マスク寸法を小さくし
て、ノズル穴端の局部にレーザ光を照射したり、マスク
寸法、縮小率、エネルギー密度、高さ方向の位置を変え
ノズル穴端の局部に照射したり、また、図３（ｄ）に示
すように、マスクの形状を変えて、例えば、２４にて示
すように（レーザ光照射領域を示す）ノズル穴端の局部
にレーザ光を照射することで、バリ２０やゴミ２１を除
去することが可能である。

【００１０】図４は、ノズル３の吐出口側におけるイン
ク２５の状態を示す図で、インク２５を吐出後、インク
２５をノズル３内に引き込む時、図４（ａ）に示す従来
の吐出側断面においては、インク２５がノズル穴端で途
切れ、気泡を引き込み易いが、図４（ｂ）に２６にて示
すように、ノズル穴の吐出口端面をエキシマレーザによ
り面取りをしておくと、この面取り部２６によりノズル
穴の角がとれ、インクが途切れにくくなり、従って、気
泡がノズル内に引き込まれることがない。

【００１１】また、図５（ａ）に示すように、ノズル穴
開け時、エキシマレーザ照射反対面は、素材の抜け落ち
によるバリ２０の発生やゴミ２１等が付着する場合が多
く、これらのバりやゴミは、噴射方向を曲げたり、ノズ
ル穴面積を変え、噴射効率を悪化させたりする。そのた
め、図５（ｂ）に示すように、ノズル穴のインク吐出側
の端面を面取り２６することにより、これらの問題を解
決することができる。この面取り２６は、例えば、図５
（ｃ）に示すように、マスク寸法を小さくして、ノズル
穴端の局部にレーザ光２４を照射したり、マスク寸法、
縮小率、エネルギー密度、高さ方向の位置を変えノズル
穴端の局部に照射したり、更には、図５（ｄ）に示すよ
うに、マスクの形状を変えてノズル穴端の局部２４（レ
ーザ光照射領域）にレーザ光を照射することで、バリ２
０やゴミ２１を除去することが可能である。

【００１２】なお、ノズルプレートに使用する材料は、
照射する紫外レーザ光に対する透過率が１０％以下の材
料が好ましく、例えば、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレ
ート）、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）、ＰＩ（ポリ
ィミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等が
好ましい。また、エキシマレーザは、Ｆ₂，ＡｒＦ，Ａ
ｒＣ１，ＫｒＦ，ＫｒＣ１，ＸｅＦ，ＸｅＣ１，ＸｅＢ
ｒが好ましい。

【００１３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によると、以下のような効果がある。構成（１）に対応する効果：加圧液室とノズルの段差を
面とりでなくし、また、穴形状のばらつきをバリ取り、
ゴミ取りでなくすことができる。特に、ノズル穴端にノ
ズル穴と同軸上に面取り、及び、バリ、ゴミの除去を行
なうため、段差がなくなり、インクの流れがスムースに
なるので、噴射効率が向上する。構成（２）,（３）に対応する効果：マスクの形状を変
えたり、寸法を小さくするだけで、バリ、ゴミの除去を
行なうことができ、噴射効率が向上し、穴によるばらつ
きがなくなるため噴射特性のばらつきがなくなる。構成（４）に対応する効果：マスクの寸法、縮小率を変
えることにより、エネルギー密度、高さ方向の位置（焦
点距離）が変動するので、付着力が強いバリ、ゴミに対
しては、強いエネルギー密度の紫外レーザ光を照射し、
また、バリ、ゴミ近傍に悪影響を与えてはならないよう
な場合には、弱いエネルギー密度の紫外レーザ光を照射
するというように、エネルギー密度をコントロールで
き、更には、前記（２）,（３）と同等な効果を有す
る。構成（５）に対応する効果：インク吐出側のノズル穴端
を同軸上に面取りすることにより、インク引き込み時、
気泡を引き込みにくくなるので、噴射安定性が向上す
る。また、面取りと同時にバリ、ゴミの除去をおこなう
ことにより、インク溶の噴射方向の曲がりがなくなり、
穴形状にばらつきがなくなることから、噴射特性のばら
つきも少なくなる。構成（６）に対応する効果：エキシマレーザ加工は非熱
加工が実現でき、周辺部への熱伝達がほとんど生じな
い。また、高精度な加工が可能となる。そのため、他の
レーザ光、例えば、ヘリウムネオンレーザ、アルゴン及
びクリプトンイオンレーザやＮｄ＋ＹＡＧレーザ、ルビ
ーレーザ、半導体レーザ、ＣＯ₂レーザを使用した場合
と比較してビーム形が大きく大面積に照射が可能であ
り、非熱的な化学反応により、熱的損傷を周囲に与えな
いため、ねらったノズルの寸法形状や特性を保持できる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のノズルプレート（ａ）と本発明による
ノズルプレート（ｂ）を比較して示す図である。

【図２】流路５の形状が三角形の場合の、ノズル３と
の段差（斜線部）を示す図である。

【図３】ノズル端面にバリ、ゴミ等がある従来のノズ
ルプレート（ａ）、面取りを行った本発明によるノズル
プレート（ｂ）、及びバリ、ゴミの除去の仕方（ｃ）,
（ｄ）を示す図である。

【図４】ノズルのインク吐出口におけるインクの状態
を示す図で、（ａ）は従来の吐出口、（ｂ）は本発明に
よる吐出口を示す。

【図５】ノズルのインク吐出側を説明するための図
で、（ａ）は吐出口にバリやゴミがある場合の図、
（ｂ）は面取りを行ってバリやゴミを除去した場合の
例、（ｃ）,（ｄ）は、バリやゴミの除去の仕方を示す
図である。

【図６】本発明が適用されるインクジェットヘッドの
一例を説明するための図である。

【符号の説明】

１…流路基板、２…ノズルプレート、３…ノズル、４…
隔壁、５…加圧室、６…インク室、７…インク供給口、
８…圧電体、９…仕切スリット、１０…圧電体の歪部、
１１…充填剤、１２…基板、２０…バリ、２１…ゴミ、
２３…面取り、２４…レーザ光照射領域、２５…イン
ク、２６…面取り。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インク加圧室の端面に接合され、該イン
ク加圧室内において加圧されたインクを吐出するノズル
を有するインクジェット記録装置におけるノズルプレー
トの製造方法において、前記ノズルを有するノズルプレ
ートを樹脂材料とし、該ノズルプレートに紫外レーザ光
を照射することによってノズル穴開け加工を行ない、穴
開け後の後加工として、ノズル穴と同軸上のノズル穴端
に紫外レーザ光を照射して面取り及びバリ、ゴミの除去
を行なうことを特徴とするノズルプレートの製造方法。
【請求項２】前記ノズルプレート及び該ノズルプレー
トを取り付けたヘッドを縦横、高さ方向に移動可能なス
テージ上に固定し、マスクイメージ法により紫外レーザ
光を照射することによって、ノズル穴開け加工を行い、
穴開け後の後加工として、前記ステージを動かし、ある
いは、そのままの位置で、マスク形状を変えることでレ
ーザ光の照射面形状を変え、ノズル穴端またはその近傍
の局所に紫外レーザ光を照射し、面取り及びバリ、ゴミ
の除去を行なうことを特徴とする請求項１に記載のノズ
ルプレートの製造方法。
【請求項３】前記マスク形状を、穴開け加工マスクの
面積より小さくすることによりレーザ光の照射面を小さ
くし、ノズル穴端またはその近傍の局所に紫外レーザを
照射して、バリ、ゴミの除去を行なうことを特徴とする
請求項２に記載のノズルプレートの製造方法。