JPH07304179A - 流路板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 形成すべき溝を複数回に分けて加工すること
により断面がテーパーもしくは曲線形状を有する流路溝
とすることにより樹脂材料で形成しても相互干渉を低減
し高品位な印字を可能とするインクジェットヘッド用流
路及びその製造方法を提供する。 【構成】 マスク、レンズ系等で形成すべき溝幅より狭
い領域に規制または投影して照射する。照射する回数に
比例した深さの加工が行える。図（ａ）において、流路
板もしくはレーザーの光学系を移動させて照射位置を変
える。そして、同様に照射し除去を行う。図（ｂ）にお
いて、これを繰り返すことにより図（ａ）〜図（ｄ）に
示すような階段状の断面プロファイルを有する流路（図
（ｅ））が得られる。この工程の照射位置を変えるピッ
チを細かくすることにより階段状の断面プロファイルか
ら直線テーパー状の断面プロファイルが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流路板及びその製造方
法に関し、より詳細には、インクジェットプリンタのヘ
ッド部のインク流路を有する流路板及びその製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のインクジェット記録ヘッドの製造
方法について記載した公知文献としては、例えば、特開
平２−１２１８４５号公報がある。この公報のものは、
共通液室用溝を有した天板を噴出成形した後に、エキシ
マレーザーによってインク路用溝を形成することによ
り、工程数の増加や生産性の低下の問題を解決するとと
もに、接着剤の硬化収縮に伴う応力の発生や位置ずれ、
不完全密閉による記録液のもれ、流路内や共通液室内へ
の接着剤の流れ込みや目詰りなどの発生という問題を解
決したものである。すなわち、樹脂基板に対し、マスク
を介してエキシマレーザーを照射し、照射部を除去する
ことにより、溝を形成するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
流路板及びその製造方法においては、インクジェットプ
リンタ用のインク流路板の形成方法として一般的には切
削加工、金属板のエッチングなどが知られている。しか
しながら、上記製造方法にはそれぞれ以下に示すような
問題点を有する。すなわち、切削加工で微細溝を形成す
る方法では、切削時に生じるバリやチッピングにより良
好な表面形状が得にくく、接合時に障害となる。溝の断
面形状は刃物の形状により決まるために任意に設定でき
るが、加工の進行に伴い刃物が摩耗し、加工形状が変化
してしまうという問題点がある。また、金属板に対して
エッチングにより微細溝を形成する方法では、エッチン
グ面の粗さが比較的粗く、インクが流れる際の障害とな
る。

【０００４】前述のような問題点を解決するために、特
開平２−１２１８４５号公報に記載されているように、
樹脂材料に対してエキシマレーザーのアブレーション加
工で微細溝を形成する方法が提案されている。この方法
は、流路を形成すべき基板に流路形状の開口を有するマ
スクを介してエキシマレーザー光を照射することによ
り、照射部を除去して流路を形成する方法である。しか
しながら、このような方式では溝を一回の加工で作製す
るために断面形状が矩形の溝となる。このとき、溝を形
成する材料が、樹脂のように剛性の低いものではインク
を吐出させる際に生じる圧力により、隣接する非吐出溝
へも影響があり、インクを吐出させてしまう（相互干
渉）という問題点があった。

【０００５】図６（ａ）,（ｂ）は、従来の矩形の断面
プロファイルを有する溝よりなるインク流路を示す図
で、図（ａ）は非駆動時、図（ｂ）は駆動時の状態を各
々示している。図中、２１は流路板、２２は流路溝、２
３は圧電素子である。圧電素子２３の変位により、イン
ク吐出動作をした場合に、流路隔壁の放射方向が隣接流
路の方向であり、隔壁が変位しやすい。

【０００６】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たもので、形成すべき溝を複数回に分けて加工すること
により、断面がテーパーもしくは曲線形状を有する流路
溝とすることで、樹脂材料で形成しても相互干渉を低減
して高品位な印字を可能とするインクジェットヘッド用
の流路板及びその製造方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、（１）１本または複数の微細溝が形成さ
れた流路板と、インク吐出エネルギーを与える圧電（電
歪）素子を有する基板とを接合してなるインクジェット
プリンタヘッドのインク流路の流路板の製造方法におい
て、該流路板の材質を樹脂材料とし、該微細溝をエキシ
マレーザーのアブレーション加工により行う際に、エキ
シマレーザー光をマスク等により形成すべき溝幅より狭
くして複数回に分けて加工を行うこと、更には、（２）
前記（１）の製造方法により流路板を得ること、更に
は、（３）前記エキシマレーザー光をシリンドリカルレ
ンズにより一方向のみに線状に集光すること、更には、
（４）前記（３）の製造方法により流路板を得ること、
更には、（５）前記（１）又は（３）において、照射繰
り返し数と被加工物の移動速度を加工中に変えること、
更には、（６）前記（５）の製造方法により流路板を得
ることを特徴としたものである。

【０００８】

【作用】前記構成を有する本発明の流路板及びその製造
方法は、１本または複数の微細溝が形成された流路板
と、インク吐出エネルギーを与える圧電（電歪）素子を
有する基板とを接合してなるインクジェットプリンタヘ
ッドのインク流路の流路板の製造方法であり、（１）流
路板の材質を樹脂材料とし、該微細溝をエキシマレーザ
ーのアブレーション加工により行う際に、エキシマレー
ザー光をマスク等により形成すべき溝幅より狭くして複
数回に分けて加工を行うことにより、断面形状にテーパ
ーを有する流路溝を形成することができる。（２）流路
隔壁がテーパーを有しているので、非駆動噴射などの相
互干渉を軽減することができる。（３）エキシマレーザ
ー光をシリンドリカルレンズにより一方向のみに線状に
集光することにより、レーザー光を集光しているために
加工部でのエネルギー密度が高くできるので、セラミク
ス等の高い剛性を有する材料に対しても流路溝を形成す
ることができる。（４）隔壁の剛性が高いために変形が
抑制され、圧電素子による変位を効率良く流路内のイン
クに伝えることができるため、相互干渉を防ぐことがで
きる。（５）照射繰り返し数と被加工物の移動速度を加
工中に変えることにより、流路断面形状をなめらかな曲
線で形成された溝を形成することができる。（６）流路
隔壁から底面にかけてなめらかな曲線により構成されて
いるために、流路内に気泡が付着しにくく排出されやす
い。

【０００９】

【実施例】実施例について、図面を参照して以下に説明
する。図１（ａ）〜（ｅ）は、本発明による流路板及び
その製造方法の一実施例（請求項１）を説明するための
図で、図中、１はレーザー光、２はマスク、３は流路基
板、４は除去部分である。

【００１０】マスクやレンズ系等で形成すべき溝幅より
狭い領域に規制または投影して照射する。照射する回数
に比例した深さの加工が行える。図（ａ）において、流
路板もしくはレーザーの光学系を移動させて照射位置を
変える。そして、同様に照射し除去を行う。図（ｂ）に
おいて、これを繰り返すことにより、図（ａ）〜図
（ｄ）に示すような階段状の断面プロファイルを有する
流路（図（ｅ））が得られる。この工程の照射位置を変
えるピッチを細かくすることにより、階段状の断面プロ
ファイルから直線テーパー状の断面プロファイルが得ら
れる。

【００１１】図２（ａ）,（ｂ）は、図１（ａ）〜
（ｅ）に示す製造方法によって得られた溝を有する流路
板より形成したインク流路の構成図で、図（ａ）は非駆
動時、図（ｂ）は駆動時の状態を各々示している。図
中、１１は流路板、１２は流路溝、１３は圧電素子であ
る。

【００１２】図６（ａ）,（ｂ）で前述したように、従
来の矩形の断面プロファイルを有する溝よりなるインク
流路においては、圧電素子の変位によりインク吐出動作
をした場合に、流路隔壁の放線方向が隣接流路の方向で
あり隔壁が変位しやすい。これに対して、図２（ａ）,
（ｂ）に示すように、流路隔壁の断面プロファイルがテ
ーパーを有することで、圧力伝達方向と隣接流路の方向
が異なるようになり、隔壁が見掛け上太くなる。従っ
て、隔壁の剛性が上がり、相互干渉を小さくすることが
できる。

【００１３】図３は、本発明による流路板の製造方法の
他の実施例（請求項３）を説明するための図で、図中、
１４はシリンドリカルレンズで、その他、図１及び図２
と同じ作用をする部分には同一の符号を付してある。

【００１４】エキシマレーザー光１をシリンドリカルレ
ンズ１４に入射することにより、一方向にのみ集光して
焦点付近で線状のビームを得ることができる。この付近
でのエネルギー密度は非常に高くなっており、１０Ｊ／
□程度には達する。この程度のエネルギー密度になると
樹脂材料のみならず、剛性の高いセラミクス材料もアブ
レーション除去できることが知られている。従って、セ
ラミクスを流路板として用いた場合にも流路を形成でき
る。これを用いて形成したインク流路は、インク吐出動
作により隔壁が変形することなく、効率よく圧力をイン
ク吐出に使用できる。

【００１５】図４は、本発明による流路板の製造方法の
更に他の実施例（請求項５）を説明するための図で、図
中、１５はマスクで、その他、図１及び図２と同じ作用
をする部分は同一の符号を付してある。

【００１６】加工幅を小さくしてそれぞれの加工深さを
段階的に変えることにより、断面プロファイルが曲線よ
りなる流路を形成することが可能である。このような方
法で形成された流路板でインク路を形成することによ
り、図５（ａ）に比べて、図５（ｂ）に示すように、流
路内に気泡１６を巻き込んだ際に付着する場所が少ない
ので、容易に排出することができる。なお、図５
（ａ）,（ｂ）は従来の流路と本発明による流路との比
較図で、図（ａ）は従来の流路、図（ｂ）は本発明によ
る流路である。図中、１６，２４は気泡で、その他、図
２及び図６と同じ作用をする部分は同一の符号を付して
ある。

【００１７】

【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。 （１）請求項１に対応する効果：形成する溝幅より小さ
な単位で加工するために、断面形状にテーパーを有する
流路溝を形成することができる。 （２）請求項２に対応する効果：流路隔壁がテーパーを
有しているので、非駆動噴射などの相互干渉を軽減する
ことができる。 （３）請求項３に対応する効果：レーザー光を集光して
いるために、加工部でのエネルギー密度が高くでき、セ
ラミクス等の高い剛性を有する材料に対しても流路溝を
形成することができる。 （４）請求項４に対応する効果：隔壁の剛性が高いため
に変形が抑制され、圧電素子による変位を効率良く流路
内のインクに伝えることができるため、相互干渉を防ぐ
ことができる。 （５）請求項５に対応する効果：流路断面形状をなめら
かな曲線で形成された溝を形成することができる。 （６）請求項６に対応する効果：流路隔壁から底面にか
けてなめらかな曲線により構成されているために、流路
内に気泡が付着しにくく排出されやすい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による流路板の製造方法の一実施例を
説明するための図である。

【図２】 図１に示す製造方法によって得られた溝を有
する流路板より形成したインク流路の構成図である。

【図３】 本発明による流路板の製造方法の他の実施例
を説明するための図である。

【図４】 本発明による流路板の製造方法の更に他の実
施例を説明するための図である。

【図５】 本発明による流路と従来の流路との比較図で
ある。

【図６】 従来の矩形の断面プロファィルを有する溝よ
りなるインク流路の構成図である。

【符号の説明】

１…レーザー光、２…マスク、３…流路基板、４…除去
部分、１１…流路板、１２…流路溝、１３…圧電素子、
１４…シリンドリカルレンズ、１５…マスク、１６…気
泡。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １本または複数の微細溝が形成された流
   路板と、インク吐出エネルギーを与える圧電素子を有す
   る基板とを接合してなるインクジェットプリンタヘッド
   のインク流路の流路板の製造方法において、該流路板の
   材質を樹脂材料とし、該微細溝をエキシマレーザーのア
   ブレーション加工により行う際に、エキシマレーザー光
   をマスク等により形成すべき溝幅より狭くして複数回に
   分けて加工を行うことを特徴とする流路板の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の製造方法により得られる
   ことを特徴とする流路板。
3. 【請求項３】 前記エキシマレーザー光をシリンドリカ
   ルレンズにより一方向のみに線状に集光することを特徴
   とする請求項１記載の流路板の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項３記載の製造方法により得られる
   ことを特徴とする流路板。
5. 【請求項５】 照射繰り返し数と被加工物の移動速度を
   加工中に変えることを特徴とする請求項１又は３記載の
   流路板の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項５記載の製造方法により得られる
   ことを特徴とする流路板。