JPH06210858A - インクジェットヘッドのノズル製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 量産対応可能なノズル穴加工及び吐出口の角
取り加工をレーザ加工により実施する。 【構成】 ノズル穴加工部材１をノズル材設置ステージ
２にエア吸引等を利用して固定する。ノズル穴加工部材
１のノズル穴加工位置の背後には隙間４があり、その間
隔ｄだけ下がった所にレーザ光反射面５がある（図
（ａ））。ノズル穴加工位置にレーザ光３を結像照射
し、アブレーション加工を行い、貫通穴７を形成する
（図（ｂ））。貫通後、レーザ光はレーザ光反射面５に
て反射し、ノズル穴加工部材１の裏面を照射し、アブレ
ーション加工を行う。この時、吐出口の角を取り、吐出
口周辺もわずかにアブレーション加工する（図
（ｃ））。レーザ光の結像照射加工と貫通後、反射光の
角取り加工によって、吐出口に角のない噴射安定性に優
れたノズル穴ができあがる（図（ｄ））。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットヘッド
のノズル製造方法に関し、より詳細には、インク中にお
いて圧力波を発生させ、ノズル開口からインクを吐出さ
せて印字を行うインクジェットヘッドのノズル製造方法
に関する。

【０００２】本発明に係る従来技術を記載した公知文献
としては、例えば、特開平４−３９０５３号公報に「ノ
ズルの製造方法」が提案されている。この公報のもの
は、ノズルの大きさ，形状，精度等を最適に設定でき、
特殊なプロセスを用いることなく、大量に、安価にノズ
ルを製造するために、パンチとダイとを用いてノズルを
プレス打ち抜きで加工するものである。しかしながら、
穴加工後のバリ除去工程を必要とし、検査とともに管理
が大変であるという問題点があった。

【０００３】

【従来技術】図８は、従来のインクジェット記録装置の
インクジェットヘッドの構成図で、図（ａ）は構成要素
を示す斜視図、図（ｂ）は流路板の裏面を示す斜視図、
図（ｃ）は各構成要素を一体に接合したときの斜視図
で、図中、２１は流路板、２２はノズルプレート、２３
はノズル、２４は隔壁、２５は加圧室、２６はインク
室、２７はインク供給口、２８は圧電体、２９は仕切ス
リット、３０は歪部、３１は充填剤、３２は基板であ
る。

【０００４】図８において、流路板２１には、インク供
給口２７よりインクの供給を受けてインクを収容するイ
ンク室２６が、図（ｂ）に示すごとく、裏面に凹部とし
て設けられており、更に、該インク室２６に連通して隔
壁２４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２５が複数平行
して設けられている。流路板２１には、圧電体２８と基
板３２とが順に接合され、圧電体２８には加圧室２５に
対応してインクを加圧する歪部３０が設けられている。
歪部３０は仕切スリット２９により区画され、該仕切ス
リット２９内には弾性のある軟質な充填剤３１が充填さ
れている。流路板２１の加圧室２５のノズル側２５ａに
は、加圧室２５に対応したノズル２３を有するノズルプ
レート２２が接合され、図（ｃ）に示す如く、一体構成
されている。歪部３０に画像情報に基づく信号が印加さ
れると、加圧室２５内は体積変化して圧力波を発生し、
ノズルよりインク液を噴射する。

【０００５】図９（ａ）〜（ｅ）は、上述のごときイン
クジェットヘッドにおいて、ノズルが従来の点対称断面
形状（円状）である場合のインク滴噴射の様子を示す図
で、図（ａ）はノズルプレート４０に形成されたノズル
口形状４１が円形であることを示している。図（ｂ）は
インク４２の吐出の様子、図（ｃ）はインク４２の吐出
と引き込みが同時に起こっている様子、図（ｄ）は引き
込みが最大となっている時の様子、図（ｅ）はメニスカ
スが平常状態に戻った様子を示す。

【０００６】図１０（ａ）〜（ｅ）は、インク滴噴射の
不具合の様子を示す図である。基本的な表示は、図９の
ものと同様である。図（ｂ）に示すように、機械的振動
やゴミ等の原因でサテライト滴の曲がりや吐出口からイ
ンクのあふれが生じ、ノズル近傍に液だまり４３ができ
ている。液だまり４３は、図（ｃ）に示すように、メニ
スカス引き込みの際、負圧にてノズル内に引き込まれ
る。吐出口が角ばっている場合、引き込まれた液だまり
４３は空気を抱き込み、結果として流路内部に気泡４４
を形成しやすくなる。該気泡４４が繰り返し発生してた
まった場合、吐出力や安定性は低下し、最悪の場合には
噴射不能となってしまう。また、前記公報の場合、パン
チによるバリを生じ、そのバリを除去するものである
が、この場合、吐出口の角（エッジ）の管理は不可能に
近い。

【０００７】図１１（ａ）〜（ｅ）は、図１０における
不具合を解決した場合のインク滴噴射の様子を示す図で
ある。基本的な表示は、図９及び１０と同様である。図
１０との違いは、ノズル吐出口の角を取っていることで
ある。図１０と同様に、図（ｂ）に示すように、ノズル
近傍に液だまり４３ができている。該液だまり４３は、
図（ｃ）に示ように、メニスカス引き込みの際、負圧に
てノズル内に引き込まれる。図１１の場合、吐出口の角
は取られており、液だまり４３は壁面に沿ってノズル内
に引き込まれる。その結果として、図１０に比べて流路
内部に気泡を形成しにくくなる。しかし、このような従
来の加工方法では、上記吐出口の角を取ることは困難で
あり、マイクロドリル等を使用したとしても量産性に劣
っていた。

【０００８】

【目的】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされた
もので、量産対応可能なノズル穴加工および吐出口の角
取り加工をレーザ加工によりノズル穴を貫通させ、貫通
後のレーザ光を反射させ、吐出口の角取り加工に利用す
るようにしたインクジェットヘッドのノズル製造方法を
提供することを目的としてなされたものである。

【０００９】

【構成】本発明は、上記目的を達成するために、（１）
インク滴を噴射させることにより、情報を印刷するイン
クジェットヘッドのノズル製造方法において、ノズル穴
加工をレーザ加工にて行い、ノズル穴加工部材の背後に
レーザ光反射面を隙間を設けて設置すること、更には、
（２）前記レーザ光反射面を光拡散面とすること、更に
は、（３）前記レーザ光反射面を曲面とすること、更に
は、（４）前記ノズル穴加工部材と前記レーザ光反射面
との隙間間隔を任意に変えられること、或いは、（５）
インク滴を噴射させることにより、情報を印刷するイン
クジェットヘッドのノズル製造方法において、ノズル穴
加工をレーザ加工にて行い、ノズル穴加工部材の背後に
レーザ光透過部材およびレーザ光反射面を設置するこ
と、更には、（６）前記（５）において、前記レーザ光
反射面を光拡散面とすること、更には、（７）前記
（５）において、前記レーザ光反射面を曲面とすること
を特徴としたものである。以下、本発明の実施例に基づ
いて説明する。

【００１０】図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明によるイン
クジェットヘッドのノズル製造方法の一実施例（実施例
１）を説明するための図で、図中、１はノズル穴加工部
材、２はノズル材設置ステージ、３はレーザ光、４は隙
間、５はレーザ光反射面、７は貫通穴である。図（ａ）
において、樹脂フィルム等からなるノズル穴加工部材１
をノズル材設置ステージ２にエア吸引等を利用して固定
する。ノズル穴加工部材１のノズル穴加工位置の背後
（下部）には隙間４があり、隙間４の間隔ｄだけ下がっ
た所にレーザ光反射面５がある。図（ｂ）において、ノ
ズル穴加工位置に（エキシマ）レーザ光３を結像照射
し、アブレーション加工を行い、貫通穴７を形成する。
図（ｃ）において、貫通後（エキシマ）レーザ光は、レ
ーザ光反射面５にて反射し、ノズル穴加工部材１の裏面
を照射し、アブレーション加工を行う。この時、貫通穴
７の出口、すなわち吐出口の角を取り、吐出口周辺もわ
ずかにアブレーション加工する。また、１の素材の種類
によってはノズル口周辺は粗面化されて濡れ易くなる。
図（ｄ）において、レーザ光の結像照射加工と貫通後反
射光の角取り加工によって、吐出口に角のない噴射安定
性に優れたノズル穴ができあがる。また、素材によって
は、ノズル口周辺が粗面化されて濡れ易くなり、液だま
りを拡散させ、さらに安定性に寄与する。

【００１１】図２（ａ）〜（ｄ）は、本発明によるイン
クジェットヘッドのノズル製造方法の他の実施例（実施
例２）を示す図で、図中の参照番号は図１と同様であ
る。図１に示す実施例との差は、レーザ光反射面５を粗
くして光拡散面としていることである。他の構成は第１
の実施例と同様である。レーザ光反射面５を光拡散面と
することにより、間隔ｄを小さくすることができ、吐出
口周辺への偏りの少ない照射が可能となる。

【００１２】図３（ａ）〜（ｄ）は、本発明によるイン
クジェットヘッドのノズル製造方法の更に他の実施例
（実施例３）を示す図で、図中の参照番号は図１と同様
である。図１に示す実施例との差は、レーザ光反射面５
を曲面としたことである。他の構成は第１の実施例と同
様である。レーザ光反射面５を曲面とすることにより、
反射光の照射領域や強度分布に関する自由度が増す。な
お、図３においては、曲面を凸面としたが、凹面として
もよい。

【００１３】図４（ａ）〜（ｄ）は、本発明によるイン
クジェットヘッドのノズル製造方法の更に他の実施例
（実施例４）を示す図で、図中の参照番号は図１と同様
である。図１に示す実施例との差は、隙間４の間隔ｄを
任意に変えられるようにしたことである。レーザ光反射
面５はステージ可動部６によって上下する。その結果、
隙間４の間隔ｄは任意に変えられる。他の構成は第１の
実施例と同様である。間隔ｄを任意に変えられるので、
反射光の照射領域を任意に変えられる。すなわち、間隔
ｄを小さくすれば照射領域も小さくなり、強いアブレー
ション加工となる。逆に、間隔ｄを大きくすれば照射領
域も広くなり、弱いアブレーション加工となる。間隔ｄ
を小さくする場合、当然間隔ｄ＝０も含まれる。この場
合、レーザ反射面は粗面あるいは曲面であってもよい。

【００１４】図５（ａ）〜（ｄ）は、本発明によるイン
クジェットヘッドのノズル製造方法の更に他の実施例
（実施例５）を示す図で、図中、１１はノズル穴加工部
材、１２はノズル材設置ステージ、１３はレーザ光、１
４はレーザ光透過部材、１５はレーザ光反射面、１７は
貫通穴である。前述した実施例１〜実施例４のものとの
差異は、レーザ光透過部材１４及びレーザ光反射面１５
をノズル穴加工部材１１の背後に設けた点である。レー
ザ光透過部材１４は、石英等、エキシマレーザ発振波長
を透過する材料からなり、加工背後の領域のみ、または
全面に設ける。レーザ光反射面１５は、加工に使用する
波長に対して高反射率を持つもので、誘電体膜や金属膜
などからなる。その他の製造方法の工程は、図１の実施
例と同様である。以下、図６（ａ）〜（ｄ）に示す実施
例６は、図１と図５の差異と同様の差異を有し、図２に
示す実施例２に対応している。また、図７（ａ）〜
（ｄ）に示す実施例７は、図１と図５の差異と同様の差
異を有し、かつレーザ光反射面１５の曲面を凹面にした
ものである。なお、図７においては曲面を凹面とした
が、凸面としてもよい。

【００１５】

【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。 （１）請求項１〜５のノズル製造方法においては、吐出
口の角取り加工が可能となり、流路内に気泡を引き込み
にくくなり、噴射安定性が向上する。 （２）さらに請求項２のノズル製造方法においては、吐
出口周辺への偏りの少ない反射光照射が可能となり、反
射面傾き等の影響を受けにくい、安定した吐出口近傍の
アブレーションが可能となる。 （３）さらに請求項３のノズル製造方法においては、反
射光の照射領域や強度分布に関する自由度が増すので、
非対称照射等、設計思想に応じた吐出口近傍のアブレー
ション加工が可能となる。 （４）さらに請求項４のノズル製造方法においては、反
射光の照射領域や強度分布を任意に変えられるので、作
業性の高い吐出口近傍のアブレーション加工が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるインクジェットヘッドのノズル
製造方法の一実施例を説明するための図である。

【図２】 本発明によるインクジェットヘッドのノズル
製造方法の他の実施例を示す図である。

【図３】 本発明によるインクジェットヘッドのノズル
製造方法の更に他の実施例を示す図である。

【図４】 本発明によるインクジェットヘッドのノズル
製造方法の更に他の実施例を示す図である。

【図５】 本発明によるインクジェットヘッドのノズル
製造方法の更に他の実施例を示す図である。

【図６】 本発明によるインクジェットヘッドのノズル
製造方法の更に他の実施例を示す図である。

【図７】 本発明によるインクジェットヘッドのノズル
製造方法の更に他の実施例を示す図である。

【図８】 従来のインクジェットヘッドの構成図であ
る。

【図９】 従来のインク滴噴射の様子（その１）を示す
図である。

【図１０】 従来のインク滴噴射の様子（その２）を示
す図である。

【図１１】 本発明のインク滴噴射の様子（その３）を
示す図である。

【符号の説明】

１…ノズル穴加工部材、２…ノズル材設置ステージ、３
…レーザ光、４…隙間、５…レーザ光反射面、７…貫通
穴。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インク滴を噴射させることにより、情報
   を印刷するインクジェットヘッドのノズル製造方法にお
   いて、ノズル穴加工をレーザ加工にて行い、ノズル穴加
   工部材の背後にレーザ光反射面を隙間を設けて設置する
   ことを特徴とするインクジェットヘッドのノズル製造方
   法。
2. 【請求項２】 前記レーザ光反射面を光拡散面とするこ
   とを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッドの
   ノズル製造方法。
3. 【請求項３】 前記レーザ光反射面を曲面とすることを
   特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッドのノズ
   ル製造方法。
4. 【請求項４】 前記ノズル穴加工部材と前記レーザ光反
   射面との隙間間隔を任意に変えられることを特徴とする
   請求項１記載のインクジェットヘッドのノズル製造方
   法。
5. 【請求項５】 インク滴を噴射させることにより、情報
   を印刷するインクジェットヘッドのノズル製造方法にお
   いて、ノズル穴加工をレーザ加工にて行い、ノズル穴加
   工部材の背後にレーザ光透過部材およびレーザ光反射面
   を設置することを特徴とするインクジェットヘッドのノ
   ズル製造方法。