JPH0834119A - インクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高精度に形成されたノズル孔を備えたインク
ジェットヘッドを安価に製造する。 【構成】 電鋳によって予めノズル孔の射出側孔部２ａ
を形成してあるＮｉの金属層２にポリイミド等合成樹脂
シート３を積層する。この合成樹脂シート上にマスク４
を形成し、マスクの孔部４ａを基準にしてエキシマレー
ザ５を照射し、インク流路と射出側孔部２ａとを連通さ
せる入り口側孔部３ａを穿設してノズル孔６を形成し、
マスク４を剥離してノズルプレート１を構成する。流路
基板の流路溝形成面に蓋板を接合し、インク流路の開口
部が配設してある一辺にこのノズルプレート１を接合し
てインクジェットヘッドができあがる。他の手段では、
金属層に予め穿設する射出側孔部をテーパ孔とし、この
金属層をマスクとして利用し、金属層の上から射出側孔
部のテーパの斜面に沿ってエキシマレーザを照射するこ
とによって合成樹脂シートにテーパ孔からなる入り口側
孔部を穿設し、射出側孔部とインク流路とを連通するノ
ズル孔を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットプリン
タに用いるインクジェットヘッドの製造方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットヘッドには種々のタイプ
のものがあるが、その中でも流路基板及びこの流路基板
に当接する蓋板の材質によっても種々のものに分けるこ
とができる。

【０００３】これらのインクジェットヘッドの中の１つ
として、圧電性材料からなる流路基板に多数の流路溝を
平行に設け、その上面に蓋板を接合することにより、多
数のインク流路を形成し、これらのインク流路の先端部
が配設された一辺に、インク流路に対応する細幅のノズ
ル孔を備えたノズルプレートを接合して構成したものが
ある。このタイプのインクジェットヘッドではインク流
路内に供給されたインクは、インク流路内でエネルギー
の供給を受けてノズル孔からインク滴を射出可能になっ
ている。

【０００４】このように、インクを射出するノズル孔を
設けるノズルプレートは、一般的にポリイミド，ポリエ
チレン，ポリプロピレン，フッ素化ポリマー等の低表面
エネルギーの合成樹脂シートを用い、レーザ光の照射な
どによってテーパ状のノズル孔が穿設されている。上記
したようにレーザ光によってテーパ状のノズル孔を穿設
する手段としては、合成樹脂シートに対するレーザ光の
入射角を変えるために治具を用いて、合成樹脂シートの
角度を変化させ、レーザ光に対して斜めに傾けてレーザ
光を照射して加工している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のよう
に、治具によって合成樹脂シートを傾け、レーザ光を斜
め方向から照射する場合には、複数回のレーザ光照射に
対してその度にインク射出側の孔位置を合わせなければ
ならないので、ノズル孔加工のための設備及び工程が複
雑化して製造コスト高の原因となっている。

【０００６】また、合成樹脂シートにレーザ光を用いて
アブレーション現象によってノズル孔の加工を行うとき
に、浅い孔であれば照射側を小さくする円錐形に形成可
能であるが、孔径に対して深さが３〜５倍以上の深さに
なるとテーパ孔の形状が予測不能なものとなるため精密
なノズル孔を得ることが難しくなっている。

【０００７】そこで、高精度の孔加工が容易とされる薄
い合成樹脂シートに孔を穿設したものを２枚積層してそ
れぞれにテーパ孔を穿設し、これらの各孔が連通するよ
うに積層させるようにすることも試みられているが、位
置合わせが面倒であることに加えて、積層・固着するた
めに用いる接着剤がノズル孔内へはみ出してノズルを塞
いでしまう問題がある。

【０００８】本発明の目的は、所望のノズル孔を有する
インクジェットヘッドを容易に製造可能にすることにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、インク流路が形成された流路基板と、流
路基板の端面に固着され、インク流路と連通するノズル
孔を有するノズルプレートとを備えたインクジェットヘ
ッドの製造方法において、ノズル孔の一部をなす射出側
孔部が予め穿設された金属層と合成樹脂シートとを積層
した後、この合成樹脂シートに対しレーザを照射するこ
とにより射出側孔部と連通する入り口側孔部を穿設し射
出側孔部と入り口側孔部とからなるノズル孔を形成し
て、金属層と合成樹脂シートとからなるノズルプレート
を形成するところに特徴がある。

【００１０】また、金属層の上方から射出側孔部を介し
て合成樹脂シートにこの射出側孔部のテーパ角に沿って
レーザ照射を行い、合成樹脂シートにテーパ状の入り口
側孔部を穿設するようにすることもできる。

【００１１】

【作用】予め射出側孔部が穿設された金属層と合成樹脂
シートとを積層し、合成樹脂シート層に射出側孔部と連
通する入り口側孔部を形成するため、金属層の分だけ合
成樹脂シートの厚みが薄くなり、それにともないレーザ
アブレーションにより穿設すべき入り口側孔部の深さが
浅くなり、その結果として高精度加工が容易となる。

【００１２】金属層と合成樹脂シートとを積層した際に
接着剤が射出側孔部にはみ出していたとしてもレーザ加
工によって除去される。

【００１３】また、金属層の上方からレーザを照射し
て、射出側孔部を介して合成樹脂シートに入り口側孔部
を形成するときには、金属層がマスクの機能を果たし、
マスクを別に形成する必要がなくノズルプレートを製造
可能である。

【００１４】

【実施例】以下本発明の実施例について図面を参照して
説明する。本発明によって製造されるインクジェットヘ
ッドは、後述するように流路基板と蓋板とを積層してな
るヘッド体に、本発明によって製造するノズルプレート
１を設けたものによって構成される。そこで初めに本発
明の要部であるノズルプレート１について説明する。

【００１５】図１（ａ）に示すように、ノズルプレート
１は、予めノズル孔の射出側孔部２ａとなるストレート
孔を穿設した金属層２と、ポリイミドからなる合成樹脂
シート３とを積層したものを基にして構成される。金属
層２は、電鋳によってＮｉを厚さ３５μｍに形成したも
ので、電鋳の際に多数の射出側孔部２ａ…をそれぞれ直
径３０μｍの円形に穿設してある。合成樹脂シート３は
厚さ６５ｍｍのポリイミドシートを採用し、これに金属
層２をエポキシ系接着剤によって接合することによって
ノズルプレート１の基体を形成している。

【００１６】図１（ｂ）に示すように、合成樹脂シート
３への入り口側孔部３ａの形成工程は、まず、合成樹脂
シート３の表面を上側とし、その上面にマスク４を形成
する。マスク４はレーザ加工に対する抵抗の大きい物質
をスクリーン印刷等により形成する。マスク４には、金
属層に穿設された射出側孔部２ａと対向する位置に、こ
の射出側孔部よりも大きい直径５０〜６０μｍのレーザ
照射孔４ａが設けてある。

【００１７】次にマスク４の上方から各レーザ照射孔４
ａ…にエキシマレーザ５を照射して、合成樹脂シート３
に入り口側孔部３ａを形成する。レーザ加工はアブレー
ション現象によって、照射部分を排除するものであるた
め、表面からの距離が大きくなる程加工面積が小さくな
る。加工面積が小さくなる割合はレーザ光の性質や合成
樹脂シートなどによって若干異なるが、加工深さに対す
る傾斜角は３〜８°である。したがってノズル孔の射出
側を小さくする傾斜角が８°以内にする場合には、レー
ザを垂直方向から照射するだけで所望のテーパ状の孔部
が形成可能である。また、傾斜角を８°以上にする場合
には、レーザの照射角をその分だけ傾けて照射すればよ
い。こうしてレーザ加工により入り口側孔部３ａを穿設
し射出側孔部２ａと連通させるとノズル孔６となり、こ
れを備えたノズルプレート１が完成する。ここでノズル
プレート１からマスク４を剥離した後、これを流路基板
の一辺に接着剤によって接合する。なお、レーザを照射
しても金属層２は損傷することはなく、射出側孔部２ａ
の形状が変わることはない。

【００１８】図２，３は、以上のようにして製造された
ノズルプレートを備えたインクジェットヘッドを示して
いる。流路基板７は、圧電性板の表面に多数の溝状のイ
ンク流路８を形成したものである。インク流路８の両側
に形成された動作壁８ａ，８ａには電極９，９が形成し
てあり、図示しない電源に接続されている。流路基板７
の上面に蓋板１０が接合してあり、インク流路８は流路
基板６と蓋板１０とによって区画形成されている。各イ
ンク流路８は流路基板６の中程で行き止まりとなってお
り、その上にインク供給用マニホルド１１が載置され、
図示しないインク供給タンクからインク流路８にインク
を供給可能である。ノズルプレート１の各ノズル孔の入
り口側孔部３ａ…は、インク流路８の開口端と対向する
ように位置合わせしてある。電極９，９への通電により
動作壁８ａ，８ａが変形して、この変形により容積が減
少するインク流路内のインクをノズル孔６から射出可能
である。

【００１９】次に他の実施例について説明する。図４
（ａ）に示すように、ノズルプレート４１を構成する金
属層４２として予めテーパ状孔からなる射出側孔部４２
ａを設けたものを採用している。射出側孔部４２ａの先
端部（小径部）の直径は３０μｍとしテーパの傾斜角を
２０°に形成してある。この金属層４２と合成樹脂シー
ト４３とは接着剤を介して積層することによりノズルプ
レート１の基体を構成している。

【００２０】次に金属層４２の上方からエキシマレーザ
４５を照射し、合成樹脂シート４３に入り口孔部４３ａ
を形成する。レーザ４５は、金属層４２をマスクとし、
射出側孔部４２ａの傾斜角に沿って、多方向から照射す
ることによって、テーパ状の入り口側孔部４３ａを形成
する。こうして、射出側孔部４２ａと入り口側孔部４３
ａとを連通させてノズル孔４６…が形成される。

【００２１】図５は、上記実施例によって製作したノズ
ルプレート４１を流路基板４７の一辺に接合した状態を
示す。ノズルプレート以外の構成については前記実施例
と同様であるので流路基板及び蓋板については上記実施
例と同じ符号を用いてある。本実施例では、金属層４２
をマスクとして利用しているので、マスクを設ける工程
が省けるため、製造コストの節減が著しい。

【００２２】上記した実施例ではいずれも、金属層をＮ
ｉの電鋳製にしてあるが、電鋳製にすることに限るもの
ではない。また金属層の材質・製法とも上記２つの実施
例のみに制限されるものではない。また、合成樹脂シー
トもポリイミドシートを採用しているが、この他ポリエ
チレン・ポリエーテルその他の合成樹脂シートを採用し
てもよい。なお、インクジェットヘッドの構成もせん断
モード型に限らず、他の形式のものにも適用可能であ
る。

【００２３】

【発明の効果】本発明はインクジェットヘッドのノズル
プレートを金属層と合成樹脂シートとを積層したものに
よって構成してあるので、高精度のレーザ加工が可能な
範囲に合成樹脂シートを薄くすることが可能になる。そ
して、予めノズルの射出側孔部を穿設した金属層を積層
してから、レーザによる孔加工が行われるので、レーザ
照射の位置合わせが容易であり孔あけ加工が容易にな
る。

【００２４】また、ノズルプレートの射出側を強靭な金
属層で形成してあるので、ノズルの強度が高くなりノズ
ルの寿命を長くする効果がある。さらに、金属層と合成
樹脂シートとを積層した後にレーザ加工を行うので、積
層工程で射出側孔部にはみ出していたとしてもこれが除
去されるので高精度のノズル孔が得られる。

【００２５】金属層に予めテーパ状の射出側孔部を形成
しておき、これをレーザ加工用マスクとして使用する
と、マスク設置の工程が省略可能となるので工数減によ
るコスト低減に寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の一実施例の製造工程を示す断面図で
ある。

【図２】本実施例により製作したノズルプレートを備え
たインクジェットヘッドの平面の一部切欠断面図であ
る。

【図３】本実施例により製作したノズルプレートを備え
たインクジェットヘッドの一部切欠斜視図である。

【図４】本発明の他の実施例の製造工程を示す断面図で
ある。

【図５】他の実施例により製作したノズルプレートを備
えたインクジェットヘッドの平面の一部切欠断面図であ
る。

【符号の説明】

１，４１ ノズルプレート ２，４２ 金属層 ２ａ，４２ａ 射出側孔部 ３，４３ 合成樹脂シート ３ａ，４３ａ 入り口側孔部 ５，４５ レーザ ６，４６ ノズル孔 ７ 流路基板 ８ インク流路

フロントページの続き (72)発明者 大野 裕和 東京都墨田区太平四丁目１番１号 株式会 社精工舎内 (72)発明者 須藤 浩志 東京都墨田区太平四丁目１番１号 株式会 社精工舎内 (72)発明者 弘保 慶一郎 東京都墨田区太平四丁目１番１号 株式会 社精工舎内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インク流路が形成された流路基板と、上
   記流路基板の端面に固着され上記インク流路と連通する
   ノズル孔を有するノズルプレートとを備えたインクジェ
   ットヘッドの製造方法において、 上記ノズル孔の一部をなす射出側孔部が予め穿設された
   金属層と合成樹脂シートとを積層した後、上記合成樹脂
   シートに対しレーザを照射することにより上記射出側孔
   部と連通する入り口側孔部を穿設し上記射出側孔部と上
   記入り口側孔部とからなる上記ノズル孔を形成して、上
   記金属層と上記合成樹脂シートとからなる上記ノズルプ
   レートを形成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。
2. 【請求項２】 請求項１において、上記金属層の上方か
   ら、上記射出側孔部を介して上記合成樹脂シートにレー
   ザ照射を行い、上記合成樹脂シートに上記入り口側孔部
   を穿設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。