(57)【要約】      （修正有）【課題】インクジェットヘッドのヘッド部材とノズルプレートの接合において、位置合わせが容易にでき、ノズル孔位置が高精度で合わせられるノズルプレートの加工方法を提供する。【解決手段】レーザー光を用いてノズル孔の加工を行うノズルプレートの加工方法において、レーザー光源とノズルプレート２００の間にノズルプレートの外形加工を可能にする１本以上の直線状のパターンを有するマスクＭを配設する。【選択図】  図４
2006327134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光を用いてノズル孔加工を行うノズルプレートの加工方法において、
前記ノズルプレートの外形加工を可能にする１本以上の直線状のパターンを、レーザー光源とノズルプレートの間に配設するマスクに形成することにより、前記ノズルプレートにノズルプレート外形加工を行うことを特徴とするノズルプレートの加工方法。
【請求項２】
前記マスクは、前記ノズルプレートの外形加工用パターンとノズル孔加工用パターンが同一マスク内に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のノズルプレートの加工方法。
【請求項３】
前記ノズルプレートのノズル孔加工及びノズルプレート外形加工が、同時に行われることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のノズルプレートの加工方法。
【請求項４】
前記ノズルプレートのノズル孔加工及びノズルプレート外形加工が、前記ノズルプレートの位置をレーザー光の光軸と直角方向面上で移動して、複数回の加工で行われることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のノズルプレートの加工方法。
【請求項５】
前記レーザー光は、エキシマレーザーであることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のノズルプレートの加工方法。
【請求項６】
前記マスクは、平板状の石英基板に誘電体多層膜をノズル孔加工形状及び外形加工形状にパターニングしたことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載のノズルプレートの加工方法。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載のノズルプレートの加工方法で製作されたノズルプレートを使用したインクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッドのノズルプレートの加工方法に関する。詳しくは、ノズルプレートのノズル孔加工方法及びノズルプレートの外形加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数に区切られた多数のインクチャネルのインクをノズルプレートに形成されたノズル孔から吐出させるようにしたインクジェット記録装置に使用されるインクジェットヘッドは、多数のチャネルを形成したヘッド部材の前面に、各チャネルに対応するように多数のノズル孔が形成されたノズルプレートを接合することにより形成される。前記ノズルプレートのノズル孔とインクチャネルは所定の位置に合わせる必要がある。
【０００３】
この方法として、ノズルプレートに、静電アクチュエータ（ヘッド部材）に対するノズルプレートの位置合わせ操作を行うためのアライメント用貫通孔を設け、静電アクチュエータに前記位置合わせ操作を行うためのアライメントパターンを設け、ＣＣＤカメラ装置により、アライメント用貫通孔を介してアライメントパターンを確認することにより位置合わせを行うことが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、位置決め手段を有する治具にヘッド本体（ヘッド部材）とノズル板（ノズルプレート）とを対向して載置し、ヘッド本体の開口部とノズル板のノズル孔の中心とが一致するように前記ヘッド本体と前記ノズル板とを位置決めし、接合することが開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
更に、前記ヘッド部材と前記ノズルプレートの接合のように、接合する２部材が相対する、各々の外形の一辺（一面）に位置合わせの基準辺（基準面）を設け、その基準辺（基準面）で位置合わせをして前記２部材を接合することが一般的に知られている。
【０００６】
前記ノズルプレートの外形加工方法としては、プレス加工（例えば、特許文献３参照）、ダイシングソー加工（例えば、特許文献４参照）及びレーザー光による加工（例えば、特許文献５参照）等が知られている。
【特許文献１】特開２００２−２１０９８７号公報
【特許文献２】特開２００２−３０７６９１号公報
【特許文献３】特開２００１−１５０６８６号公報
【特許文献４】特開２００４−１８１８９３号公報
【特許文献５】特開２００３−２４６０６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１によると、ノズルプレート及びヘッド部材に位置合わせのための加工が必要であり、また位置合わせ装置も複雑でコストアップの要因となる。
【０００８】
特許文献２によると、位置決め手段を有する治具が必要となり、位置決め操作も複雑でコストアップの要因となる。
【０００９】
ヘッド部材とノズルプレートの接合時に相対する各々の外形端面の一面を基準面とし位置合わせをして接合する方法は、位置合わせ用の治具等も簡易にでき、位置合わせ操作も簡易にできる。しかしながら、ノズル孔とインクチャネルを所定の位置に合わせるため、ノズルプレートのノズル孔列方向（以下、長手方向とも言う）基準面からのノズル孔の位置を所定の寸法に加工する必要がある。
【００１０】
また、ノズルプレートとヘッド部材の接合において、ノズルプレートの前記基準面と対向する長手方向の外形端面がヘッド部材外面より大きいと、ノズル面清掃時のワイピングでノズルプレートのはみだし部分が引っ掛かり損傷を与える恐れがある。逆に、ノズルプレートがヘッド部材より小さいと段差ができ、段差部分にインクの拭き残りが発生し、インク吐出に影響を与える恐れがある。したがって、ノズルプレート長手方向外形端面は、ヘッド部材外形面と略同一面とする必要がある。
【００１１】
ノズルプレートの外形加工においては、前述のプレス加工では切断面にバリが発生する場合があり、ダイシングソー加工では加工する材料に応じて糸引き、微細クラックやチッピングが発生する場合がある。レーザー光による加工は前記のような問題の恐れはないが、前述のように基準となる長手方向外形端面とノズル孔位置及び対向する長手方向外形端面の位置を所定の寸法に加工する必要がある。
【００１２】
本発明は、上記状況に鑑みなされたもので、ヘッド部材とノズルプレートの接合において、ヘッド部材とノズルプレートの位置合わせが容易にできるとともにヘッド部材に対しノズル孔を所定の位置に合わせることができ、かつヘッド部材とノズルプレートの長手方向外形面合わせが容易にできるノズルプレートのノズル孔加工及び外形加工の加工方法を提供することを目的とする。
【００１３】
また、前記ノズルプレートを使用した高品質で生産性の高いインクジェットヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的は、下記の構成により達成される。
（請求項１）
レーザー光を用いてノズル孔加工を行うノズルプレートの加工方法において、
前記ノズルプレートの外形加工を可能にする１本以上の直線状のパターンを、レーザー光源とノズルプレートの間に配設するマスクに形成することにより、前記ノズルプレートにノズルプレート外形加工を行うことを特徴とするノズルプレートの加工方法。
（請求項２）
前記マスクは、前記ノズルプレートの外形加工用パターンとノズル孔加工用パターンが同一マスク内に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のノズルプレートの加工方法。
（請求項３）
前記ノズルプレートのノズル孔加工及びノズルプレート外形加工が、同時に行われることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のノズルプレートの加工方法。
（請求項４）
前記ノズルプレートのノズル孔加工及びノズルプレート外形加工が、前記ノズルプレートの位置をレーザー光の光軸と直角方向面上で移動して、複数回の加工で行われることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のノズルプレートの加工方法。
（請求項５）
前記レーザー光は、エキシマレーザーであることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のノズルプレートの加工方法。
（請求項６）
前記マスクは、平板状の石英基板に誘電体多層膜をノズル孔加工形状及び外形加工形状にパターニングしたことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載のノズルプレートの加工方法。
（請求項７）
請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載のノズルプレートの加工方法で製作されたノズルプレートを使用したインクジェットヘッド。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、ノズルプレートの外形加工をマスクに形成したパターンを介してレーザー光を用いて行うことにより、外形加工位置のばらつきを防止でき、複数のノズルプレートを加工する場合においても常に所定の位置、寸法で外形加工が可能になる。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、同一マスク内にノズルプレートの外形加工用パターンとノズル孔加工用パターンを形成することにより、ノズルプレート外形端面とノズル孔の位置関係が常に所定の寸法で加工することが可能になる。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、ノズルプレートの外形加工とノズル孔加工を同時に行うことにより、高精度なノズルプレートを効率よく加工することが可能になる。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、レーザー光の一回の照射で可能な加工範囲を超える大きさの加工範囲であっても、複数回マスクを移動し加工パターンを切り換えレーザー光を照射することにより、加工することが可能になる。
【００１９】
請求項５に記載の発明によれば、アブレーション可能なノズルプレートに対してエキシマレーザーで加工することにより、熱影響の極めて少ない高品位で形状の整った孔を開けたり、切断する加工が可能になる。
【００２０】
請求項６に記載の発明によれば、前記マスクを平板上の石英基板に誘電体多層膜を加工形状にパターニングすることで形成することにより、レーザー光照射の熱の影響による前記マスクの歪み、変形、パターニング損傷等を防止でき、ノズルプレートの外形加工とノズル孔加工を常に所定の寸法で行うことができる。
【００２１】
請求項７の発明によれば、請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載のノズルプレートの加工方法で製作されたノズルプレートを使用することにより、高品位で生産効率がよいインクジェットヘッドを提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に本発明に係るノズルプレート、ノズルプレートの加工方法及びインクジェットヘッドの実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本発明は、以下に限定されるものではない。
【００２３】
本発明に係るインクジェットヘッドは、インクチャネル内のインクを該インクチャネルの一端に形成されたノズル孔からインク滴として吐出するように構成されたものであれば、インクを吐出するエネルギーを発生するための構造はどのようなタイプでもよいが、ここではインクチャネルを構成する側壁が分極された圧電性材料により形成され、この側壁に電界を印加することにより側壁をせん断変形させてインクチャネル内のインクを吐出する、いわゆるシェヤーモードタイプの記録ヘッドを例に挙げて説明する。
【００２４】
図１は、マルチチャネル型インクジェットヘッドの構造を示す一部破断斜視の模式図である。
【００２５】
図１において、１はヘッド部材、２はノズルプレート、３はバックプレート、４はインクマニホールドである。
【００２６】
ヘッド部材１は、アクチュエータ基板１１と、該アクチュエータ基板１１の上面に接合されたカバー基板１２とにより構成されている。
【００２７】
アクチュエータ基板１１は、電界を印加することにより変形を生じる２枚の圧電材料基板１１ａ、１１ｂを、分極方向を互いに反対に向けてエポキシ系接着剤等を用いて上下に接合されてなり、それら２枚の圧電材料基板１１ａ、１１ｂに亘って円盤状の砥石（ダイシングブレード）等の公知の研削機を用いて所定ピッチで互いに平行な複数列の溝が加工されることにより、チャネル１３と隔壁１４とが交互に形成されている。
【００２８】
各隔壁１４の壁面には該隔壁１４に電界を印加するための金属電極（図示せず）が形成されている。この金属電極の形成方法としては、蒸着法、スパッタ法、めっき法等の公知の手段を用いることができる。図示する態様では、隔壁１４は分極方向の異なる２枚の圧電材料基板１１ａ、１１ｂからなるため、各金属電極は、それら両圧電材料基板１１ａ、１１ｂを駆動させるべく、少なくとも各隔壁１４を構成している圧電材料基板１１ａ及び１１ｂに亘る側面の全面に形成されている。
【００２９】
カバー基板１２は、アクチュエータ基板１１のチャネル１３が形成されている上面にエポキシ系接着剤等を用いて接合される。このカバー基板１２には、アクチュエータ基板１１に用いられているものと同じ圧電材料基板を脱分極して使用すると、貼り合せた時にソリ、変形、熱膨張係数の差による剥離等が起こらないために好ましい。
【００３０】
ヘッド部材１の前端面には、ヘッド部材１の複数のチャネル１３に対応するように形成されたインク吐出用のノズル孔２１を有するノズルプレート２が、また、ヘッド部材１の後端面には、インク導入孔３１を有するバックプレート３を介してチャネル１３内にインクを供給するインクマニホールド４が接着剤を用いてそれぞれ接合されている。
【００３１】
ノズルプレート２は、ノズル列方向Ａの一方の外形端面、例えば外形端面２ｂを基準面としてヘッド部材の外形面１ｂに合わせて接合される。ノズル孔２１はチャネル１３に対応する所定の位置に配置される。また、もう一方の外形端面２ａは、ヘッド部材の外形面１ａと所定の寸法で合わせられる。
【００３２】
図２に示すノズルプレート基材２００は、複数枚のノズルプレートを作製可能な大きさを有するシート状の基材であり、ここでは３枚（図２において点線で示す）のノズルプレートを作製可能な大きさの基材を用いたものとして説明する。
【００３３】
ノズルプレート基材２００の材料としては、樹脂シートを用いることができ、例えば、ポリカーボネート、ポリサルフォン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリベンスイミダゾール、ポリアセタール、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリフェニレンオキサイド、フェノール樹脂、アクリル樹脂等の樹脂シートを好ましく用いることができる。
【００３４】
また、ノズルプレート基材２００はシート状に形成されるため、その厚さは、例えば５０〜１３０μｍの範囲が好ましい。
【００３５】
ノズルプレート基材２００の片面（図２では上面）は、撥水処理されて撥水処理面２００Ａが形成される。かかる撥水処理に用いられる撥水性のコーティングには、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡ、パーフルオロシクロポリマー等のフッ素樹脂を好ましく用いることができる。撥水処理の方法は特に問わない。
【００３６】
次に、図３に示すように、撥インク処理面２００Ａが形成されたノズルプレート基材２００に、撥インク処理面２００Ａの面から粘着剤２０１Ａを介して保護シート２０１を貼り付けられる。
【００３７】
次に、本発明に係るノズルプレート２の外形加工とノズル孔加工について説明する。
【００３８】
図４は、エキシマレーザー光を用いたノズルプレートの外形加工及びノズル孔加工の加工装置の模式図である。
【００３９】
本実施例では、エキシマレーザー光でのノズルプレートの加工は、高精度が要求されるノズル列方向の外形端面２ａ、２ｂ（図１参照）及びノズル孔としている。なお、ノズル列方向と直行するノズルプレート外形端面の２辺は、ダイシングソー加工等の公知の加工方法で可能である。
【００４０】
図４において、図示しないエキシマレーザー光源から発射されたレーザー光は、ノズルプレートの外形加工形状及びノズル孔加工形状がパターニングされたマスクＭを通過し、所定の加工形状の光束となり、レンズＬで所望の収縮率に変換され、加工ステージ４０に図示しない保持手段により保持されたノズルプレート基材２００の保護シート貼り付け面とは逆側から照射される。これにより、ノズルプレートに外形加工とノズル孔加工が行われる。
【００４１】
マスクＭ及びノズルプレート基材２００は、エキシマレーザー光の光軸方向に対し直角方向面上で、図示しない移動手段により矢印Ｘ、Ｙ方向に移動可能である。エキシマレーザー光の一回の照射で可能な加工範囲を超える大きさの加工範囲の場合は、ノズルプレート基材２００を複数回移動し、ノズルプレートの加工部位及びマスクＭの加工パターンを切り換え、前記移動毎にエキシマレーザー光を照射することにより、加工を行う。
【００４２】
同様にして、複数枚のノズルプレートを作製可能な大きさを有するノズルプレート基材２００をＸ、Ｙ方向に移動して、個々のノズルプレートの加工を行う。
【００４３】
マスクＭは、石英基板に誘電体多層膜をノズルプレート外形加工用パターン及びノズル加工用パターン部分以外の周辺部分に形成し、エキシマレーザー光がノズルプレート外形加工用パターン及びノズル加工用パターン部分のみを通過するようにしたものである。
【００４４】
図５乃至図７は、マスクＭの加工パターンの例を示す模式図である。
【００４５】
図５は、同一マスク内にノズルプレートの外形２辺の加工用パターンＭ１０１とノズル孔加工用パターンＭ１０２を形成したマスクＭ１の模式図である。
【００４６】
図６は、ノズル孔列を高密度にするため、ノズル孔加工用パターンＭ２０２を千鳥状に配列したマスクＭ２の加工パターンを示したものである。
【００４７】
図７は、更にノズル孔列が高密度の場合に、マスク上にパターンを形成しやすくするため、外形加工用パターンＭ３０１及びノズル孔加工用パターンＭ３０２をマスク上の二カ所に分割して形成したマスクＭ３の例である。分割のパターン及び分割数は、この限りではない。この例の場合は、前述のマスクを移動してレーザー光を照射して加工を行う。
【００４８】
本発明に係るノズルプレートの加工方法により、ノズルプレートのノズル孔方向の外形２端面とノズル孔の位置精度を、容易に得ることができ歩留まりの良いノズルプレートを製作が可能となる。
【００４９】
また、前記ノズルプレートを使用することにより、安定した生産効率が良いインクジェットヘッドの製造が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係るマルチチャネル型インクジェットヘッドの斜視模式図である。
【図２】撥水処理面を形成したノズルプレート基材を示す斜視図である。
【図３】保護シートを貼り付けたノズルプレート基材を示す斜視図である。
【図４】エキシマレーザー光を用いたノズルプレートの加工装置の模式図である。
【図５】マスクパターンの一例を示す模式図である。
【図６】マスクパターンの一例を示す模式図である。
【図７】マスクパターンの一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  ヘッド部材
１ａ、１ｂ  ヘッド部材外形面
１１  アクチュエータ基板
１１ａ、１１ｂ  圧電材料基板
１２  カバー基板
１３  チャネル
１４  隔壁
２  ノズルプレート
２ａ、２ｂ  ノズルプレート外形端面
２１  ノズル孔
３  バックプレート
４  インクマニホールド
２００  ノズルプレート基材
２００Ａ  撥水処理面
２０１  保護シート
２０１Ａ  粘着剤
４０  加工ステージ
Ｌ  レンズ
Ｍ、Ｍ１、Ｍ２，Ｍ３  マスク
Ｍ１０１、Ｍ２０１、Ｍ３０１  外径加工用パターン
Ｍ１０２、Ｍ２０２、Ｍ３０２  ノズル孔加工用パターン
【図１】
2006327134.tif 000003
【図２】
2006327134.tif 000004
【図３】
2006327134.tif 000005
【図４】
2006327134.tif 000006
【図５】
2006327134.tif 000007
【図６】
2006327134.tif 000008
【図７】
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