JPH10146981A - ノズルプレート及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザビームによる加工の際に、レーザビー
ムの入射側でのプレート材の表面へのカーボン等の付着
を少なくとも防止できるノズルプレート及びその製造方
法を提供する。 【解決手段】 プレート材９の一側面に第１の粘着部材
１０Ａを剥離可能に貼着し、他側面に第２の粘着部材１
０Ｂを剥離可能に貼着する。それから、プレート材９に
前記第１の貼着部材１０Ａを介してレーザビーム２を照
射してノズルを形成し、第１及び第２の貼着部材１０
Ａ，１０Ｂを前記プレート材９から剥がす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクが噴射され
るノズルがレーザビームによって形成されるノズルプレ
ート及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ノズルプレートを製造する場合
におけるノズルの形成は、プレート材（樹脂材料）にレ
ーザビーム（例えばエキシマレーザビーム）を照射する
ことにより行っている。このように、レーザビームを用
いてプレート材にノズルを穿孔する場合には、レーザ入
射側の孔周辺部にはカーボン等の付着物が、レーザ出射
側のノズル周辺部にレーザービームのアブレーションに
よる副生成物がそれぞれ付着することが知られている。

【０００３】また、従来のノズル形状は、インクの吐出
側のノズル径がインクの流入側よりも小さいことが好ま
しいとされており、例えばエキシマレーザビームによる
加工では、ビーム入射側のノズル径がビーム出射側のノ
ズル径よりも大きくなることから、一般に、インク流入
側からレーザビームを照射して加工が行われれている。

【０００４】ところで、そのように、インク流入側から
レーザビームを照射してノズルを加工するようにする
と、前述したようにインク吐出側のノズル周辺部にレー
ザビームのアブレーションによる副生成物が付着するこ
とになる。

【０００５】しかしながら、インクの吐出側のノズル周
辺部に何らかの付着物があると、ノズル周辺部における
インクに対する濡れ性が変化するため、インク液滴の飛
翔方向にバラツキが生じ、印字性能が著しく低下する。
そのため、かかる付着物（副生成物）は取り除く必要が
ある。

【０００６】そこで、例えば特開平８−４８０３９号公
報に記載されているように、オリフィスプレート（ノズ
ルプレート）にエキシマレーザ光を照射することによっ
て吐出口（ノズル）を形成した後に、前記オリフィスプ
レートに、粘着層テープを弾性的に用いて密着させ、次
にこれを一回以上繰り返すことにより、前記レーザ光の
アブレーションによる吐出口周辺部の副生成物の除去を
行うことが提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにインクの吐出側においては、ノズル周辺部の副生成
物の除去について考慮が払われているが、レーザ入射側
であるインク流入側については、特別な考慮が払われて
いないのが現状である。

【０００８】本発明はかかる点に鑑みてなされたもの
で、レーザビームによる加工の際に、レーザビームの入
射側でのプレート材の表面へのカーボン等の付着を少な
くとも防止できるノズルプレート及びその製造方法を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、プレ
ート材に、レーザービームを照射して、インクを吐出す
るノズルを形成するノズルプレートの製造方法であっ
て、前記プレート材の一側面に、第１の粘着部材を剥離
可能に貼着する第１の工程と、第１の工程に続いて、前
記プレート材に前記第１の貼着部材を介してレーザビー
ムを照射してノズルを形成する第２の工程と、第２の工
程に続いて、前記第１の貼着部材を前記プレート材から
剥がす第３の工程とを備える。

【００１０】よって、ノズルを形成する際、第１の粘着
部材の表面に、レーザビームの入射に起因するカーボン
等が付着することになるので、第１の粘着部材を第３の
工程においてプレート材から剥がすことで、インクの流
入側となるプレート材の表面にカーボン等の付着物が付
着するのが回避される。

【００１１】請求項２の発明は、さらに、第１の工程と
第２の工程との間に、プレート材の他側面に、第２の粘
着部材を剥離可能に貼着する工程を備え、第３の工程に
おいて、前記第１の粘着部材に加えて、第２の粘着部材
も前記プレート材から剥がすものであり、第２の粘着部
材の表面に、レーザビームのアブレーションによる副生
成物が付着することになるので、第２の粘着部材を第１
の粘着部材と共に第３の工程においてプレート材から剥
がすことで、インクの吐出側となるプレート材の表面に
おける副生成物の付着が回避される。

【００１２】請求項３の発明においては、前記レーザビ
ームが、エキシマレーザビームであり、小さい径のノズ
ルが精度よく形成される。

【００１３】請求項４の発明においては、前記第１の粘
着部材は、材質がゴム系又はシリコン系である粘着剤層
を有し、レーザビームによる加工性が確保され、ビーム
径の転写が良好なノズルが形成される。

【００１４】請求項５の発明においては、前記粘着部材
は、材質がポリエステル又はポリイミドである基材層を
有し、ノズルの加工性が確保される。

【００１５】請求項６の発明においては、第１の工程に
先立って、前記プレート材の他側面に予め撥水性材料で
撥水処理を施す。よって、撥水性材料による撥水膜にて
インクの濡れが生ずるのが抑制される。

【００１６】請求項７に係るノズルプレートは、前記製
造方法で製造され、加工性がよく、ビーム径の転写が良
好なノズルを有する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１８】図１はレーザ加工装置の構造を示す。レー
ザ発振器１よりエキシマレーザビーム２が発振され、該
エキシマレーザビーム２は、第１〜第３のミラー部材３
ａ，３ｂ，３ｃによって、光路が変換せしめられ、加工
テーブル８に至るようになっている。

【００１９】第１のミラー部材３ａと第２のミラー部材
３ｂとの間の光路の途中には、エキシマレーザビーム２
を所定のサイズに拡大するビームエキスパンダ４が設け
られている。また、前記第２のミラー部材３ｂと第３の
ミラー部材３ｃとの間の光路には、エキシマレーザビー
ム２を、開孔しようとする孔（ノズル）に対応したビー
ム形状とするためのマスク５が設けられており、また、
該マスク５の下流側には、前記マスク５を通過したマス
ク像を結像光学系７に導くためのフィールドレンズ６が
設けられている。

【００２０】前記結像光学系７は、加工テーブル８上に
置かれた被加工物１１にマスク５を透過したエキシマレ
ーザビーム２を所定の大きさに絞り込むためのものであ
り、第３のミラー部材３ｃと加工テーブル８との間に設
けられている。

【００２１】前記被加工物１１は、シート状のプレート
材９の上下に剥離可能な第１及び第２の粘着部材１０
Ａ，１０Ｂが密着するように粘着されてなる。この粘着
部材１０Ａ，１０Ｂとしては、ゴム系又はシリコン系の
粘着剤層を有するもので、具体的には、ゴム系のものと
して例えば住友スリーエム（株）製の工業用テープＮ
ｏ．３３０５、Ｎｏ．８５４が、シリコン系のものとし
て住友スリーエム（株）製の工業用テープＮｏ．８５１
Ｔがそれぞれ用いられる。

【００２２】このようにして、ノズルが加工されたノズ
ルプレートを、図示しないヘッド部に接合して、ノズル
からインクを噴射するインクジェットヘッドが構成され
る。

【００２３】なお、マスク５及び結像光学系７は、ノズ
ル形状やレーザ加工条件等の諸条件に従って適切に設定
される。前記エキシマレーザビーム２としては、例えば
２４８ｎｍの波長を有するＫｒＦエキシマレーザが用い
られる。

【００２４】続いて、ノズルプレートを製造する方法を
具体的に説明する。

【００２５】＜第１の工程＞プレート材９はエキシマレ
ーザでの加工性が良好な、例えばポリエステル等の高分
子材料を射出成形して形成されており、そのプレート材
９の上面９ａ（一側面）、即ちインクの吐出側となる面
に対し、第１の粘着部材１０Ａを剥離可能に貼着する。
ここで、第１の粘着部材１０Ａは、図２（ａ）に示すよ
うに、粘着剤層を有する側の面がプレート材９の上面に
密着して貼り付けられる。

【００２６】なお、プレート材９には、第１工程に先立
って、インクによる濡れを回避するために、インクの流
入側となる下面９ｂ（他側面）が撥水材料で撥水処理さ
れており、第１の工程終了後第２の工程前に、前記下面
９ｂに第２の貼着部材１０Ｂを剥離可能に貼着する。な
お、この貼着部材１０Ｂは、後の剥離工程の際、撥水膜
を剥離させない程度の接着強度をもつものとする。

【００２７】＜第２の工程＞前記プレート材９と第１及
び第２の粘着部材１０Ａ，１０Ｂとを貼り合わせたもの
を、図１に示すように、第１の粘着部材１０Ａが上側と
なるように加工テーブル８上に載置し、エキシマレーザ
ビーム２を、プレート材９に対し第１の貼着部材１０Ａ
を介して照射してノズルを形成するノズル加工を行う。

【００２８】ノズル加工においては、第２の粘着部材１
０Ｂを多少加工しても差し支えないが、第２の粘着部材
１０Ｂを貫通して加工しないようにエキシマレーザビー
ム２の照射時間やエネルギが設定される。望ましくは、
プレート材９の加工直後に、エキシマレーザビーム２の
照射を停止させるようにする。そして、上述したように
レーザビームの有する広がり角や不均一性及び加工時の
ノズル内部でのエキシマレーザビーム２の乱反射等によ
って、ノズルの円周部領域がノズルの中心部領域より先
に加工されるので、ノズルの加工が終了すると、図２
（ｂ）に示すように、加工されなかったノズル２５の中
心領域である蓋２６が、第２の粘着部材１０Ｂに貼着さ
れている。

【００２９】ここで、第１の粘着部材１０Ａ側から、即
ちインクの吐出側となる面の方から加工するのは、次の
理由による。

【００３０】ノズルプレートは一般にヘッド本体に対し
接着剤等により接着固定されるが、この接着固定には厳
しい位置精度が要求される。接着固定部の位置のずれは
インク流路に段差を生じさせることになり、インクの噴
射効率やインク流路に生じる気泡の溜まり場になり易い
ため、他の印字特性も考慮して考えると、インクが噴射
されるインク吐出口と接着固定面とは０．１ｍｍ以上離
れていることが好ましい。即ち、ノズルプレートの肉厚
は０．１ｍｍ以上が好ましい。加えて、エキシマレーザ
装置は非常に高価な装置であり、加工時間、即ち加工す
る部分の肉厚に比例してノズルプレートの生産コストが
高くなるため、加工する部分の肉厚は薄いことが好まし
い。

【００３１】このような観点から、ノズルプレートのイ
ンク流路は、射出成形の段階において成形できる部位ま
で深く形成し、最終的なノズルの加工を、エキシマレー
ザ装置により行う方法が採用されている。

【００３２】ところで、ノズルプレートのインク流路に
おいて生じる気泡の抜けが悪いと、インクがうまく吐出
しないので、ノズルプレート側のインク流路の孔径と、
それにつながるヘッド本体側のインク流路の内径とが、
スムーズにつながっていることが望ましい。加えて、ノ
ズルプレートのインク流路となる深い溝部の底面に、エ
キシマレーザビームを照射してインクの吐出口までのイ
ンク流路を形成する際に、インク流路を形成する深い溝
部の壁面にレーザビームが当たると、出射側即ちインク
の吐出口がきれいな円形にならず、一部が欠けた形状に
なるため、インクの液滴の飛翔方向にバラツキが生じ
る。

【００３３】また、印字品質を良好にするためのノズル
の高集積化に伴い、ノズルの数が増えれば、多数のすべ
てのノズルの前記壁面にエキシマレーザビームを当てず
に溝部の底面だけを加工することは、射出成形品の寸法
のバラツキを考慮すると、非常に困難なことであった。

【００３４】よって、インクの流入側でなく、インクの
吐出側からレーザ加工をすることが考えられる。このよ
うにすると、厳しい位置精度が要求されることに変わり
はないが、インクの吐出側のインクの吐出口の形状は平
面的に加工されることから、容易にきれいな円形状とさ
れる。その際、前述したように、エキシマレーザビーム
の入射側の内径が、エキシマレーザビームの出射側の内
径よりも大きくなるため、インクの吐出側のインク通路
の内径が、ヘッド本体に接続される側の内径より大きく
なるが、噴射特性や印字評価を行ったところ、例えばＮ
Ａ値の小さい光学系を採用し、加工厚さを薄くすること
で内径の差が適正な範囲内にあれば、インク流入側から
レーザ加工したものに比べてほとんど遜色がないことが
確認されている。

【００３５】＜第３の工程＞図２（ｃ）に示すように、
プレート材９より第１及び第２の粘着部材１０Ａ，１０
Ｂを引き剥がす。このとき、プレート材９の加工がされ
ず残った蓋２６は、第２の粘着部材１０Ｂの粘着力によ
って第２の粘着部材１０Ｂと共に取り除かれ、蓋２６の
ない、きれいな形状のノズルが得られる。

【００３６】次いで、上述した第２の粘着部材１０Ｂに
ついて、いかなる材質のものが適するかについて試験を
行ったところ、粘着剤層がゴム系のものとして例えば住
友スリーエム（株）製の工業用テープＮｏ．３３０５、
Ｎｏ．８５４、及びシリコン系のものとして住友スリー
エム（株）製の工業用テープＮｏ．８５１Ｔを用いた場
合に、ノズルの加工性について好ましい結果が得られる
ことが確認された。特に、工業用テープＮｏ．３３０５
を用いた場合に、きれいな加工孔が形成されるととも
に、カーボン等の付着もなかった。

【００３７】尚、粘着剤層がアクリル系のものである工
業用テープについても試験を行ったが、それを用いた場
合には、きれいな加工孔とならず、真円度が悪かった。
具体的には、住友スリーエム（株）製の工業用テープＮ
ｏ．７５４，Ｎｏ．８５０，Ｎｏ．９３９０，Ｎｏ．９
３９１，及び日東電工（株）製の工業用テープＮｏ．Ｆ
−１０００を用いて試験を行ったが、いずれについても
満足な結果が得られず、特に住友スリーエム（株）製の
工業用テープＮｏ．８５０，Ｎｏ．９３９０について
は、加工孔の真円度は非常に悪い結果がでた。

【００３８】

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に述べるような効果を奏する。

【００３９】請求項１の発明は、レーザビームによる加
工の際、第１の粘着部材の表面にカーボン等が付着する
ことになるので、第１の粘着部材を剥がすことで、プレ
ート材の表面にカーボン等の付着物が付着するのを回避
することができる。特に、第１の粘着部材にカーボン等
が付着しても、ノズル付近のインク流路内面にカーボン
等が付着することはないので、きわめて良好な印字品質
を確保できる。

【００４０】請求項２の発明は、第１の工程と第２の工
程との間に、プレート材の他側面に、第２の粘着部材を
剥離可能に貼着する工程を備え、第３の工程において、
前記第１の粘着部材に加えて、第２の粘着部材も前記プ
レート材から剥がすようにしているので、レーザビーム
のアブレーションによる副生成物の、プレート材の表面
への付着を回避することができる。

【００４１】請求項３の発明は、レーザビームがエキシ
マレーザビームであるので、小径のノズルを精度よく形
成できる。

【００４２】請求項４の発明は、第１の粘着部材が、材
質がゴム系又はシリコン系である粘着剤層を有するの
で、レーザビームによる加工性を確保できる。

【００４３】請求項５の発明は、第１の粘着部材が、材
質がポリエステル又はポリイミドである基材層を有する
ので、ノズルの加工性を確保することができる。

【００４４】請求項６の発明は、プレート材の他表面に
撥水性材料による撥水膜が形成されるので、プレート表
面にインクの濡れが生ずるのを回避することができる。

【００４５】請求項７に係る発明は、前記製造方法で製
造され、きれいな形状のノズルを有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るノズル加工装置の概略構造を示す
説明図である。

【図２】本発明に係る製造方法を示す説明図で、（ａ）
が第１の工程を、（ｂ）が第２の工程を、（ｃ）が第３
の工程をそれぞれ示す。

【符号の説明】

１ レーザ発振器 ２ エキシマレーザビーム ９ プレート材 ９ａ 上面（一側面） ９ｂ 下面（他側面） １０Ａ 第１の粘着部材 １０Ｂ 第２の貼着部材

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プレート材に、レーザービームを照射し
   て、インクを吐出するノズルを形成するノズルプレート
   の製造方法であって、 前記プレート材の一側面に、第１の粘着部材を剥離可能
   に貼着する第１の工程と、 第１の工程に続いて、前記プレート材に前記第１の貼着
   部材を介してレーザビームを照射してノズルを形成する
   第２の工程と、 第２の工程に続いて、前記第１の貼着部材を前記プレー
   ト材から剥がす第３の工程とを備えることを特徴とする
   ノズルプレートの製造方法。
2. 【請求項２】 さらに、第１の工程と第２の工程との間
   に、プレート材の他側面に、第２の粘着部材を剥離可能
   に貼着する工程を備え、 第３の工程において、前記第１の粘着部材に加えて、第
   ２の粘着部材も前記プレート材から剥がすところの請求
   項１記載のノズルプレートの製造方法。
3. 【請求項３】 前記レーザビームは、エキシマレーザビ
   ームであるところの請求項１又は２記載のノズルプレー
   トの製造方法。
4. 【請求項４】 前記第１の粘着部材は、材質がゴム系又
   はシリコン系である粘着剤層を有するところの請求項１
   〜３のいずれか１つに記載のノズルプレートの製造方
   法。
5. 【請求項５】 前記粘着部材は、材質がポリエステル又
   はポリイミドである基材層を有するところの請求項１〜
   ４のいずれか１つに記載のノズルプレートの製造方法。
6. 【請求項６】 第１の工程に先立って、前記プレート材
   の他側面に予め撥水性材料で撥水処理を施すところの請
   求項１〜５のいずれか１つに記載のノズルプレートの製
   造方法。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか１つに記載の製
   造方法で製造されたことを特徴とするノズルプレート。