JP2002187279A

JP2002187279A - 液体噴射ヘッドおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2002187279A
Application number: JP2000389694A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Ito; 美紀伊東
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-12-22
Filing date: 2000-12-22
Publication date: 2002-07-02

Abstract

(57)【要約】【課題】液体噴射ヘッドを構成する部材に液流路や吐
出口等をレーザ加工する際に発生して付着する汚染物質
を部材に損傷を与えることなく除去することができる液
体噴射ヘッドとその製造方法を提供する。【解決手段】液体噴射ヘッドの天板部材２０にレーザ
光を照射して液流路溝２３や吐出口２６を加工形成し、
そして、レーザ加工の際に発生して天板部材２０に付着
堆積した汚染物質４０に対して、気液混合噴射ノズル１
から、窒素、酸素あるいは空気等の気体と水やアルコー
ル等の液体を混合して霧状に噴射し、噴射される気液混
合物の直進性と飛翔する水滴粒により、汚染物質４０を
剥離させ除去する。この気液混合物の霧状の噴射により
天板部材を損傷させることなく汚染物質を選択的に除去
でき、液吐出時に液流路等への汚染物質の混入が発生せ
ず、印字品位の高い記録を行なえる液体噴射ヘッドを得
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体噴射ヘッドを
構成する部材にレーザ光を照射することによって高密度
の液流路溝や吐出口を加工形成する液体噴射ヘッドおよ
びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の液体噴射装置においては、熱エネ
ルギーを利用して微小液滴を吐出させるもの、電気機械
変換体を利用したもの、あるいはこれらの複合体を利用
して微小液滴を吐出させるもの等が知られている。これ
らの中でも、熱エネルギーを利用して液体を吐出させる
液体噴射ヘッドは、液体を吐出するための吐出口や液流
路を高密度に配列することができるために、高解像度の
記録が可能であるほか、全体的にコンパクト化も容易で
あるなどの利点があり、既に実用化されている。

【０００３】熱エネルギーを利用して液体を吐出させる
液体噴射ヘッドは、液体を吐出する複数の微細な吐出口
（オリフィス）、各吐出口にそれぞれ連通する複数の液
流路およびこれらの液流路にそれぞれ位置付けられた複
数の電気熱変換素子等の吐出エネルギー発生素子を具備
し、記録情報に対応した駆動信号を吐出エネルギー発生
素子としての電気熱変換素子に印加し、該電気熱変換素
子に対応する液流路内の液体に吐出エネルギーを付与す
ることによって、吐出口から液体を液滴として吐出さ
せ、印字記録を行なうように形成されている。

【０００４】この種の液体噴射ヘッドは、液体を溜めて
おく液室および液流路を構成する液流路溝が設けられ、
そして、液流路溝に連通するように吐出口が形成された
オリフィスプレートを有する天板部材と、吐出エネルギ
ー発生素子としての複数の電気熱変換素子が形成された
素子基板とからなり、天板部材の液流路溝と素子基板の
電気熱変換素子をそれぞれ対応するように位置決めして
天板部材と素子基板を密着接合することにより構成され
ており、天板部材は樹脂で作製され、天板部材の液流路
溝や液室、吐出口等は、高精度にかつ短時間での加工が
可能なエキシマレーザ光の照射によるレーザ加工によっ
て形成されている。

【０００５】しかしながら、このようなエキシマレーザ
光の照射によるレーザ加工においては、樹脂製の被加工
物がエキシマレーザ光によるアブレーションで分解除去
される際に、炭素あるいは炭化物からなると思われる微
小破片（副生成物）が発生し、この微小破片が汚染物質
となって、レーザ照射部の周囲に付着し堆積する。

【０００６】このような汚染物質が液流路溝やその周辺
等に付着した天板部材を液体噴射ヘッドに組み込んでし
まうと、汚染物質は、液吐出時に剥離して、液体中に混
入して吐出口や液流路溝に詰まりを起こし、流路抵抗を
増大させて、充分な液吐出量が確保できなくなる。さら
に、吐出口毎の液吐出量にばらつきが発生してしまい、
印字品位の低下の原因となる。また、最終的に吐出口や
液流路溝に目詰まりを起こし、吐出不良や吐出不能とな
って、印字不良を引き起こすことがあった。

【０００７】また、汚染物質の一部は吐出口の周辺部に
も堆積する。オリフィスプレートの表面にこのような汚
染物質が付着すると、汚染物質のある部分とない部分で
の物理的な性質、特に液体に対する濡れ性、が変化す
る。オリフィスプレートの表面、特に吐出口周辺の濡れ
性は、一般に、不要な液溜まりが存在しないように均一
であることが望ましい。しかし、レーザ加工により吐出
口を形成した従来のオリフィスプレートでは、汚染物質
が付着する部分に液溜まりが生じていた。このようなオ
リフィスプレートの表面における液溜まりの存在によ
り、液体の吐出がスムーズに行なわれなくなり、その液
滴の飛翔方向も安定せず、良好な記録が行なえなくな
る。また、液溜まりが大きくなると、液滴の吐出が不能
になり、記録が行なえなくなる状態に陥ることがあっ
た。

【０００８】このような事態を防止するために、レーザ
加工の際に天板部材に付着した汚染物質を除去すること
が望ましく、汚染物質を除去する方法として種々の方法
が提案されている。すなわち、汚染物質を溶解する液体
で洗浄する方法、超音波洗浄をする方法、高圧水流によ
る洗浄を行なう方法、機械的に削り取る（拭き取る）方
法、あるいは、粘着層をもつテープ等の貼り剥がしを繰
り返す方法などが提案されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、液体噴
射ヘッドを構成する天板部材において、エキシマレーザ
光の照射により液流路溝や液室、あるいは吐出口を加工
する際に、天板部材の加工形状が高密度配列によって非
常に微細であることから、前述した従来技術における汚
染物質の除去方法では、次のような問題点が生じてい
た。

【００１０】すなわち、汚染物質を溶解する液体で洗浄
する方法では、レーザ加工する天板部材はその加工形状
が非常に微細であり、また、汚染物質はエキシマレーザ
光によるアブレーションで天板部材の構成材料である樹
脂を分解除去する際に発生した炭素あるいは炭化物から
なると思われる微小破片（副生成物）であることから、
汚染物質のみを選択的に溶解し、天板部材の微細な形状
を損なわない洗浄液を選定することが非常に難しい。

【００１１】超音波洗浄をする方法では、天板部材の高
密度配列による微細な形状が超音波によって破壊されて
しまう。

【００１２】また、高圧水流による洗浄を行なう方法で
は、レーザ加工による天板部材の加工形状が高密度配列
によって非常に微細であって、洗浄に使用する水がこも
り、流れにくい形状である場合には、水がよどみ十分に
洗浄できない。水がよどまないように水圧を上げると、
天板部材の微細な加工形状そのものを損傷してしまう。

【００１３】機械的に汚染物質を削り取る（拭き取る）
方法では、天板部材にも傷を付けダメージを与えてしま
う。また、粘着層をもつテープ等の貼り剥がしを繰り返
す方法では、天板部材の液流路溝のように汚染物質付着
領域の形状が平面状でない場合、粘着テープを密着させ
ることが困難である。また、汚染物質付着領域の形状が
平面状であっても、粘着剤が天板部材に残ってしまい、
液体の液滴の飛翔方向に影響を与え、その飛翔方向が不
安定になってしまう。

【００１４】そこで、本発明は、上記の従来技術の有す
る未解決の課題に鑑みてなされたものであって、液体噴
射ヘッドを構成する部材に液流路や吐出口等をレーザ加
工する際に発生して付着する汚染物質を部材に損傷を与
えることなく除去することができ、かつ、印字品位の高
い記録を行なうことができる液体噴射ヘッドおよびその
製造方法を提供することを目的とするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、液体を吐出
するための複数の吐出エネルギー発生素子を形成した素
子基板と、該素子基板に接合することにより前記吐出エ
ネルギー発生素子の配設部位に対応して液流路を構成す
るための複数の液流路溝を形成する天板部材と、前記液
流路にそれぞれ連通して液体を吐出するための複数の吐
出口を形成するオリフィスプレートとからなり、前記天
板部材および前記オリフィスプレートを前記素子基板に
接合して構成される液体噴射ヘッドの製造方法におい
て、前記液流路溝と前記吐出口の少なくとも一方をレー
ザ光を照射して加工形成し、前記レーザ光の照射による
加工の際に発生する汚染物質の付着領域に気体と液体を
混合して噴射し、前記汚染物質を除去することを特徴と
する。

【００１６】本発明の液体噴射ヘッドの製造方法におい
ては、前記天板部材および前記オリフィスプレートが一
体的に樹脂成形されていることが好ましい。

【００１７】本発明の液体噴射ヘッドの製造方法におい
て、前記レーザ光は、エキシマレーザ光であることが好
ましい。

【００１８】本発明の液体噴射ヘッドの製造方法におい
て、汚染物質を除去するための前記気体は、窒素、酸
素、あるいはそれらの混合物、または空気であることが
好ましく、また、汚染物質を除去するための前記液体
は、水、アルコール、あるいはそれらの混合物であるこ
とが好ましい。

【００１９】本発明の液体噴射ヘッドは、請求項１ない
し４のいずれか１項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法
によって製造されることを特徴とする。

【００２０】

【作用】本発明によれば、液体噴射ヘッドを構成する部
材にレーザ光を照射して液流路溝や吐出口を加工形成
し、このレーザ加工の際に発生して液流路壁等に付着堆
積する汚染物質に対して、気液混合噴射ノズルから、窒
素、酸素あるいは空気等の気体と、水またはアルコール
等の液体を混合して霧状に噴射し、噴射される気液混合
物の直進性と飛翔する水滴粒により、汚染物質を剥離さ
せ除去することにより、前記部材に影響を与えることな
く汚染物質を選択的に確実に除去することができる。

【００２１】このように液流路溝や吐出口が加工形成さ
れる部材を組み込んだ液体噴射ヘッドにおいては、液吐
出時に液流路や吐出口への汚染物質の混入が発生するこ
とがなく、液流路等が詰まるようなことがなくなり、充
分な液吐出量を確保することができ、さらに、吐出口毎
の流路抵抗のばらつきや液吐出量のばらつきをなくする
ことができ、印字品位の高い記録を行なうことができ
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。

【００２３】図１は、本発明の液体噴射ヘッドの製造方
法における汚染物質を除去するための気液混合噴射装置
の構成を示す概略図であり、図２は、本発明の液体噴射
ヘッドを構成する天板部材を示す図であり、同（ａ）は
天板部材のレーザ加工前の形状を示す斜視図であり、同
（ｂ）はレーザ加工によって液流路溝や吐出口を加工形
成した天板部材の形状を示す斜視図であり、図３は、天
板部材に対してマスクを介するレーザ光の照射により液
流路溝をレーザ加工する態様を示す概略図であり、図４
は、天板部材においてレーザ加工によって生じた汚染物
質の付着した状態を示す模式図である。

【００２４】先ず、液体噴射ヘッドを構成する天板部材
に対して、レーザ加工を行なうことにより、液流路溝お
よび吐出口を加工形成する態様について説明する。

【００２５】天板部材は、ポリサルフォン等の樹脂で作
製され、図２の（ａ）に示すように、吐出口が形成され
るオリフィスプレート２１と、共通液室２２となる溝部
および流路溝形成面２３ａを有する形状２０ａに射出成
形等によって樹脂成形される。

【００２６】この樹脂成形された天板部材２０ａに対し
てレーザ光を照射して液流路溝や吐出口を加工する。液
流路溝の加工に際しては、図３に図示するように、液流
路溝（２３）のパターンに対応したレーザ光透過領域で
ある透明部分３１とレーザ光非透過領域である非透明部
分３２とを備えた加工パターンを有するマスク３０を、
図示しないレーザ発振器と天板部材２０ａとの間に設置
し、レーザ発振器からエキシマレーザ光Ｌを照射する。
これにより、マスク３０の透明部分３１を通過したレー
ザ光Ｌにより天板部材２０ａの流路溝形成面２３ａの照
射部分を分解除去し、マスク３０の加工パターンに相応
した液流路溝２３が、図２の（ｂ）に図示するように加
工される。

【００２７】また、オリフィスプレート２１に対する吐
出口２６の加工は、吐出口のパターンに対応する加工パ
ターンを備えたマスクを介してレーザ光Ｌを照射するこ
とにより同様に加工することができる。

【００２８】このようにして加工された天板部材２０の
形状を図２の（ｂ）に例示する。例えば、液流路溝２３
の深さｄは４０μｍ、液流路溝２３の幅ｈおよび流路壁
（非溝部）２４の幅ｈｏは、それぞれ３４μｍ、８μｍ
であり、液流路溝２３のピッチｐは４２μｍで３００本
配列する。

【００２９】なお、液体噴射ヘッドを構成する天板部材
２０とオリフィスプレート２１はそれぞれ別体に形成す
ることもできる。

【００３０】以上のようにエキシマレーザ光の照射によ
って液流路溝２３や吐出口２６をレーザ加工する際に、
レーザ光の照射によるアブレーション加工によって生成
した炭素あるいは炭化物等の副生成物からなる微小破片
（汚染物質）４０は、図４に示すように、加工領域とそ
の周辺、すなわち、流路壁２４の上面や側面、共通液室
２２、オリフィスプレート２１、さらに共通液室２２の
枠体等、に堆積して強固に固着する。

【００３１】次に、天板部材における液流路溝等のレー
ザ加工に際して加工領域やその周辺に付着した汚染物質
を除去するための気液混合噴射装置について、図１に基
づいて説明する。

【００３２】図１において、１は、窒素、酸素、あるい
は空気等の気体と、水、アルコール、あるいはこれらの
混合物等の液体を混合して噴射する気液混合噴射ノズル
（ウォータージェットノズル、以下、単にノズルともい
う）であり、このノズル１はノズルステージ２上にその
噴射位置が調整しうるように移動可能に搭載されてい
る。ノズル１には流量調整ねじ３が設けられ、液体の流
量を調整できるように構成されている。そして、ノズル
１には、高圧の気体を供給する気体供給管路４と、液体
を加圧して貯留する加圧タンク８から加圧された液体を
供給する液体供給管路５がそれぞれ連結され、気体供給
管路４には、図示しない気体供給源から供給される気体
の圧力を調整する気体圧調整用のレギュレータ６および
気体の流れをｏｎ−ｏｆｆする気体用電磁弁７が配設さ
れており、液体供給管路５には、加圧タンク８から供給
される液体の流量を計測する流量計９および液体の流れ
をｏｎ−ｏｆｆする液体用電磁弁１０が配設されてい
る。加圧タンク８内に貯留される液体は、気体供給管路
４が連結されている図示しない気体供給源から供給され
る気体を液圧調整用のレギュレータ１１により圧力を調
整して加圧タンク８へ導入することにより加圧され、こ
の加圧された液体が液体供給管路５を介してノズル１に
供給される。

【００３３】汚染物質を除去しようとするワークＷは、
ノズル１に対向して位置付けられるワーク治具１２に取
り付けられ、ワーク治具１２はワークステージ１３に移
動可能に配設される。

【００３４】気液混合噴射装置の各部材は、制御系１５
に電気的に接続されており、ノズル１およびノズルステ
ージ２は、制御系１５によりノズル移動手段１６を介し
て制御され、ノズル１の位置、気液混合物の噴射方向や
噴射位置等を調整することができるように構成されてい
る。また、ワークＷを保持するワーク治具１２およびワ
ークステージ１３も制御系１５によりワーク移動手段１
７を介して制御され、ワークＷの位置を適宜調整するこ
とができるように構成されている。この制御系１５は、
さらに、気体供給管路４の気体圧調整用のレギュレータ
６および気体用電磁弁７に接続されており、ノズル１に
供給される気体の圧力を調整し、そして気体の供給を制
御することができる。また、制御系１５は、液圧調整用
のレギュレータ１１に接続されており、このレギュレー
タ１１によって加圧タンク８に導入する気体の圧力を制
御することにより、ノズル１に供給される液体の圧力を
調整し、さらに、制御系１５は液体供給管路５の流量計
９および液体用電磁弁１０に接続されており、ノズル１
への液体の供給を制御する。

【００３５】以上のように構成された気液混合噴射装置
により、例えば、気体として空気を用い、液体として水
を用いて、レーザ光の照射によるレーザ加工によってワ
ークＷ（天板部材２０）上に付着した汚染物質を除去す
る際には、空気圧は、気体圧調整用のレギュレータ６に
より７３５ｋＰａ（７．５Ｋｇｆ／ｃｍ² ）に、水圧
は、液圧調整用のレギュレータ１１により４４１ｋＰａ
（４．５Ｋｇｆ／ｃｍ²）に設定され、そして、流量調
整ねじ３によって水の流量を１０ｍｌ／ｍｉｎに調整す
る。ノズル１は、水と空気を混合しながら、気液混合物
をワークＷ（天板部材２０）の汚染物質の付着部分に向
けて噴射する。このとき、ノズル１から噴射される気液
混合物は、直進性をもって霧状に噴射される。

【００３６】次に、天板部材２０の液流路溝等のレーザ
加工に際してその加工領域やその周辺に付着した汚染物
質４０を除去する態様について、図１および図５の
（ａ）および（ｂ）を参照して説明する。

【００３７】レーザ加工により汚染物質が付着した天板
部材２０（図４参照）は、気液混合噴射装置のワーク治
具１２を介してワークステージ１３に取り付けられる。
そして、図５の（ａ）に図示するように、天板部材２０
を液流路溝２３がノズル１に対向するように位置付け
て、ノズル１から水と空気の気液混合物を液流路溝２３
に対して垂直方向に噴射する。そしてまた、図５の
（ｂ）に図示するように、天板部材２０をオリフィスプ
レート２１の裏面がノズル１に対向するように位置付け
て、ノズル１から水と空気の気液混合物を液流路溝２３
の長手方向に沿うようにオリフィスプレート２１の裏面
に対して垂直方向に噴射する。

【００３８】このノズル１からの気液混合物の噴射に際
しては、前述したように、気体としての空気の圧力を気
体圧調整用のレギュレータ６により７３５ｋＰａに、液
体としての水の圧力を液圧調整用のレギュレータ１１に
より４４１ｋＰａにそれぞれ設定し、そして、流量調整
ねじ３によって水の流量を１０ｍｌ／ｍｉｎに調整し
て、ノズル１において水と空気を混合しながら、ノズル
１から気液混合物を天板部材２０の汚染物質４０が固着
している領域に向けて噴射した。なお、図５の（ａ）に
図示する液流路溝等の洗浄においては、ノズルワーク間
距離Ｄを５ｍｍに設定し、そして、図５の（ｂ）に図示
するオリフィスプレート２１の洗浄においては、ノズル
ワーク間距離Ｄを２０ｍｍに設定した。そして、天板部
材２０における汚染物質の付着した領域に気液混合物が
一様に当たるようにノズル１を走査速度４ｍｍ／ｓｅｃ
で天板部材２０上を走査させて、気液混合物を噴射する
ことにより、ノズル１から噴射される気液混合物は、直
進性をもって霧状に噴射され、汚染物質４０を剥離し洗
い流すことができた。

【００３９】以上のような洗浄を行なった天板部材２０
において、液流路溝２３や共通液室２２等を金属顕微鏡
および電子顕微鏡で観察したところ、レーザ加工によっ
て形成された天板部材２０上の微細な形状は損傷される
ことなく、全ての汚染物質が除去されており、本発明の
有効性が確認できた。

【００４０】従来の水だけを噴射する高圧水流による洗
浄では、水圧を２９４０ｋＰａ（３０Ｋｇｆ／ｃｍ² ）
にしても、汚染物質は剥離せず、液流路溝そのものが損
傷を受けていた。しかし、本実施例のように、水と気体
を混合して霧状に噴射することにより、洗浄する部分の
形状が微細で複雑になっていても、水がよどむことな
く、低圧で洗浄することができた。

【００４１】また、従来の水流や水噴霧による洗浄で
は、レーザ加工による汚染物質が強固に付着している場
合、汚染物質を剥離させることができなかったが、本実
施例のように噴射される気液混合物の直進性とその水滴
の飛翔速度を高めることにより、水滴の衝突によって、
汚染物質のみを粉砕し剥離することが可能になる。

【００４２】したがって、液体噴射ヘッドに用いる天板
部材に対して、液流路溝、液室および吐出口等の微細な
形状を破壊することなく、汚染物質に対して十分な洗浄
効果が得られる。

【００４３】また、本実施例のように、空気圧を高くし
かつ水圧を低くして、さらに水の流量を少なくすること
により、噴射される水滴はその粒径が小さくなる。この
粒径が小さい水滴は飛翔速度が増し、運動エネルギーが
増大する。この運動エネルギーの増大により、汚染物質
を剥離する効果を向上させることができる。

【００４４】図５の（ｂ）に図示するオリフィスプレー
ト２１の洗浄に際しては、ノズルワーク間距離Ｄを２０
ｍｍに設定したが、このノズルワーク間距離Ｄをさらに
短くすると、水滴はその飛翔速度が低下する前に汚染物
質４０に衝突するようになり、洗浄効果は向上する。ま
た、図５の（ａ）に図示する洗浄の例では、液流路溝等
の洗浄部分の形状が複雑であるけれども、ノズルワーク
間距離Ｄを５ｍｍにすることで十分な洗浄効果が得られ
た。

【００４５】また、ノズル１において、その先端部分で
あるノズルチップのノズル長を長くすることで、気液混
合物の噴射における直進性が増し、汚染物質に衝突する
水滴数を増えるため、洗浄効果を高めることができる。
本実施例では、ノズル長が９．０ｍｍのノズルチップを
用いたが、ノズル長が０．８ｍｍのノズルチップを用い
た場合に比して、より洗浄効果は高かった。さらに、ノ
ズル径も小さい方が水滴の粒径は小さくなり、洗浄効果
は高くなる。本実施例においては、ノズル径が１．０ｍ
ｍのノズルチップを用いた。なお、ノズル径を１．０ｍ
ｍ以下にすると、水のみの噴射となり霧状にならないた
めに、十分な洗浄を行なうことができなかった。

【００４６】本実施例においては、前述したように、液
体として水を、気体として空気を用いたが、アルコール
等の他の液体や、窒素、酸素等の気体を用いることもで
きる。なお、洗浄に用いる液体や気体の中に混入したゴ
ミ等の不純物によって天板部材が汚染される懸念がある
ので、それぞれフィルターを通過させて使用することが
望ましい。また、噴射の際の静電気による洗浄領域への
ゴミの付着を防止するために、例えばＣＯ₂ バブラーを
通すなどの除電処理を行なった液体やイオンを混合した
液体を使用することが望ましい。

【００４７】また、液体噴射ヘッドを構成する天板部材
における液流路溝や吐出口等のレーザ加工形状は非常に
微細であるため、レーザ加工によって発生した汚染物質
の付着領域も非常に小さいことが多く、そして、気液混
合物を噴射するノズルのノズル径が小さいためその噴射
領域もごく小さい。そこで、気液混合噴射装置において
は、ワークステージ１３およびノズルステージ２を制御
系１５で制御することにより、精度の良い位置決めを可
能にしている。

【００４８】本実施例では、汚染物質の付着領域に霧状
の気液混合物が一様に当たるようにノズル１を走査速度
４ｍｍ／ｓｅｃで天板部材２０上を走査させたが、この
走査速度、走査領域、ノズルワーク間距離Ｄはワークス
テージ１３およびノズルステージ２を制御系１５で制御
することで適宜決定することができる。

【００４９】また、ワーク治具１２やノズルステージ２
を変更することで、複数のワークＷを同時に洗浄するこ
とも可能であり、さらに、異なった形状のワークＷに対
しても対応することができる。

【００５０】さらに、ノズルステージ２に複数個のノズ
ル１を取り付けることによって、同時に複数の方向から
複数の領域を洗浄することができる。このとき、複数個
のノズル１からの噴射タイミング、ノズル１およびワー
クステージ１３の位置を任意に設定することにより、洗
浄タイミングを微妙にずらすようにすることができ、複
数の方向からの洗浄においても噴射流の干渉による洗浄
効果の低下を防ぐことができる。

【００５１】次に、本発明の他の実施例について、図６
および図７を参照して説明する。

【００５２】天板部材のオリフィスプレートに対する吐
出口の加工は、前述した実施例と同様に、吐出口のパタ
ーンに対応する加工パターンを備えたマスクを介してレ
ーザ光を照射することにより行ない、レーザ光の照射部
分の樹脂を分解することで、レーザ光を貫通させて、吐
出口を加工形成する。図６には、吐出口５６が形成され
たオリフィスプレート５１のみを模式的に図示する。

【００５３】この吐出口５６のレーザ加工によって生成
した炭素あるいは炭化物等の副生成物からなる微小破片
（汚染物質）６０は、図６に例示するように、加工表面
とその周辺、つまり、オリフィスプレート５１上に強固
に固着する。

【００５４】そこで、図１に図示する気液混合噴射装置
のノズル１に対して、天板部材５０を、図７に図示する
ように、そのオリフィスプレート５１の液吐出側が対向
するように位置付けて、ノズル１から気液混合物をオリ
フィスプレート５１の液吐出側に対して垂直方向に噴射
する。このとき、ノズル１から噴射する気液混合物にお
いては、前述した実施例と同様に、気体として空気を用
い、液体として水を用いて、空気圧は７３５ｋＰａに、
水圧は４４１ｋＰａに設定し、そして、流量調整ねじ３
によって水の流量を１０ｍｌ／ｍｉｎに調整する。する
と、水と空気は、ノズル１において混ざりながらノズル
１からオリフィスプレート５１の汚染物質６０が固着し
ている領域に向けて噴射する。これにより、ノズル１か
ら噴射される気液混合物は、直進性をもって霧状に噴射
され、汚染物質６０を剥離し洗い流すことができた。

【００５５】オリフィスプレート５１は、レーザ加工で
貫通孔（吐出口）を形成するために、その厚みは非常に
薄く１００μｍ以下に形成されており、従来の洗浄方法
では、オリフィスプレートそのものを破壊してしまった
り、変形させていた。しかし、本実施例では、水と気体
を混ぜることで、オリフィスプレートの損傷を防ぐこと
ができ、さらに、噴射される気液混合物の直進性と水滴
の飛翔速度を高めることにより、水滴の衝突による汚染
物質のみの粉砕および剥離を可能にした。

【００５６】また、オリフィスプレートには数μｍ以下
の膜厚で撥水層が形成されている場合があるが、この撥
水層を損傷させることなく、オリフィスプレートを洗浄
することができた。

【００５７】このように、液体噴射ヘッドを構成するオ
リフィスプレートを破損することなく、汚染物質に対し
て十分な洗浄効果が得られた。

【００５８】本実施例においても、液体として水を、気
体として空気を用いたが、前述した実施例と同様に、ア
ルコール等の他の液体や、窒素、酸素等の気体を用いる
ことができる。なお、洗浄に用いる液体や気体の中に混
入したゴミ等の不純物によってオリフィスプレートが汚
染される懸念があるので、それぞれフィルターを通過さ
せて使用することが望ましく、また、噴射の際の静電気
による洗浄領域へのゴミの付着を防止するために、例え
ばＣＯ₂ バブラーを通すなどの除電処理を行なった液体
やイオンを混合した液体を使用することが望ましい。

【００５９】以上のような洗浄を行なった天板部材を用
いて組み立てた液体噴射ヘッドをプリンタに装着して実
際の記録を行ない、吐出液滴の観察ならびに記録紙への
記録の評価を行なったところ、その結果は、洗浄を行な
っていない天板部材を用いて組み立てた液体噴射ヘッド
に比して、飛翔液滴の吐出方向が安定し、そして、印字
についても良好であった。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レーザ光の照射による液流路溝や液室、吐出口等の加工
形成時に発生し、レーザ加工表面とその周辺（つまり、
液流路壁の上面や側面、液室、オリフィスプレート、液
室枠側面等）に堆積して固着する汚染物質を選択的に除
去することができ、その際に天板部材の構成部分を損傷
させることがない。その結果、記録時に液流路への汚染
物質の混入が発生せず、吐出口や液流路に詰まりが生じ
ることがなくなり、十分な液吐出量が確保できる。

【００６１】さらに、吐出口毎の流路抵抗のバラツキや
液吐出量のバラツキをなくすることができ、印字品位の
高い記録を行なうことができる。

【００６２】加えて、オリフィスプレートの表面に汚染
物質による液溜まりがなくなることで、液滴の飛翔方向
は安定し、良好な記録を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液体噴射ヘッドの製造方法における汚
染物質を除去するための気液混合噴射装置の構成を示す
概略図である。

【図２】本発明の液体噴射ヘッドを構成する天板部材を
示す図であり、（ａ）は天板部材のレーザ加工前の形状
を示す斜視図であり、（ｂ）はレーザ加工によって液流
路溝や吐出口を加工形成した天板部材の形状を示す斜視
図である。

【図３】天板部材に対してマスクを介するレーザ光の照
射により液流路溝をレーザ加工する態様を示す概略図で
ある。

【図４】天板部材においてレーザ加工によって生じた汚
染物質の付着した状態を示す模式図である。

【図５】本発明に基づく気液混合物の噴射状態を示す模
式図であり、（ａ）は天板部材の液流路溝部分に対して
垂直方向に気液混合物を噴射する状態を示し、（ｂ）は
天板部材の液流路溝の長手方向に沿うようにオリフィス
プレートの裏面に対して垂直方向に気液混合物を噴射す
る状態を示す。

【図６】天板部材のオリフィスプレートにおいて、吐出
口形成のためのレーザ加工によって生じた汚染物質の付
着した状態を示す部分的な斜視図である。

【図７】本発明に基づく気液混合物の噴射状態を示し、
オリフィスプレートに対して垂直方向に気液混合物を噴
射する状態を示す模式図である。

【符号の説明】

１気液混合噴射ノズル（ウォータージェットノズ
ル）２ノズルステージ３流量調整ねじ４気体供給管路５液体供給管路６（気体圧調整用）レギュレータ７（気体用）電磁弁８加圧タンク９流量計１０（液体用）電磁弁１１（液体圧調整用）レギュレータ１２ワーク治具１３ワークステージ１５制御系１６ノズル移動手段１７ワーク移動手段２０（２０ａ）天板部材２１オリフィスプレート２２共通液室２３液流路溝２４流路壁２６吐出口４０汚染物質５０天板部材５１オリフィスプレート５２共通液室５３液流路溝５６吐出口６０汚染物質Ｌレーザ光Ｗワーク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体を吐出するための複数の吐出エネル
ギー発生素子を形成した素子基板と、該素子基板に接合
することにより前記吐出エネルギー発生素子の配設部位
に対応して液流路を構成するための複数の液流路溝を形
成する天板部材と、前記液流路にそれぞれ連通して液体
を吐出するための複数の吐出口を形成するオリフィスプ
レートとからなり、前記天板部材および前記オリフィス
プレートを前記素子基板に接合して構成される液体噴射
ヘッドの製造方法において、前記液流路溝と前記吐出口
の少なくとも一方をレーザ光を照射して加工形成し、前
記レーザ光の照射による加工の際に発生する汚染物質の
付着領域に気体と液体を混合して噴射し、前記汚染物質
を除去することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方
法。
【請求項２】前記天板部材および前記オリフィスプレ
ートが一体的に樹脂成形されていることを特徴とする請
求項１記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項３】前記レーザ光が、エキシマレーザ光であ
ることを特徴とする請求項１または２記載の液体噴射ヘ
ッドの製造方法。
【請求項４】汚染物質を除去するための前記気体が、
窒素、酸素、あるいはそれらの混合物、または空気であ
ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に
記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項５】汚染物質を除去するための前記液体が、
水、アルコール、あるいはそれらの混合物であることを
特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液
体噴射ヘッドの製造方法。
【請求項６】請求項１ないし５のいずれか１項に記載
の液体噴射ヘッドの製造方法によって製造されることを
特徴とする液体噴射ヘッド。