JP4494367B2 - ノズルプレート製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェットヘッドにおける、インクの吐出口であるノズルを有するノズルプレート製造方法に関するものである。

近年、インクジェットプリンタの普及等によって、より高性能なインクジェットヘッドを生産性高く製造することが求められている。

まず、一般的なインクジェットヘッドの構成を説明する。一般的に、インクジェットヘッドは、ノズルプレートとインクジェットヘッド本体とを接着することにより製造される。インクジェットヘッド本体は、インク流路と、インクを押し出すためのエネルギー発生手段とを備えている。そして、ノズルプレートは、液滴を吐出する微小な孔であるノズル穴を複数有し、該ノズル穴は、インク流路に対応する位置に設けられている。上記の構成により、エネルギー発生手段によって押し出されたインクは、インク流路を通り、ノズル穴から吐出されることになる。

上述のように、ノズルプレートは、インクジェットヘッドのインク吐出路を構成するものであり、高性能なインクジェットヘッドを生産するためには、高精度のノズルプレートを生産する技術が求められる。

ノズルプレートは、ノズルプレートの基材であるノズルシートから、インクジェットヘッド本体におけるノズルプレート接着面の形状に合わせてノズルプレートを切り出し、ノズル穴加工を施した後、インクジェットヘッド本体に接着される。また、ノズルプレートをインクジェットヘッド本体に接着した後でノズルプレートにノズル穴加工を施すこともある。

また、より高品質のノズルプレートを効率良く生産する方法として特許文献１がある。特許文献１にはノズルプレート組み立て方法が開示されており、シート状のノズルプレート基材、すなわちノズルシートに対して第１のシートを貼り付け、さらにその上に第２のシートを貼り付けている。そして、シートが貼り付けられていない側の面から、ノズルプレートの外形加工、及びノズル穴加工を行う。

このとき、ノズルプレートの外形加工は、ノズルプレート及び第１のシートは切断され、第２のシートは一部切断されて残るように行い、ノズル穴加工は、ノズルプレートは貫通し、第１のシートは貫通しないように行う。

この方法によると、ノズルプレートの外形加工時に第２のシートが完全には切断されていないために、個々のノズルプレートがバラバラにならず、作業性の面から有利である。

そして、外形加工、及びノズル穴加工を終えたノズルプレートは、第２のシートを剥がされて個々のノズルプレートに分離され、アクチュエータ、すなわちノズルヘッド本体に貼り付けられる。この段階では、第１のシートは、ノズルプレートに貼り付けられたままとなっているので、ノズルヘッド本体に貼り付ける工程で、ノズル穴にゴミが侵入したり、ノズルプレート表面が傷付いたりすることを防ぐことができる。
特開２００１−３１５３３９号公報（２００１年１１月１３日公開） 特開２００４−１１４４３５号公報（２００４年４月１５日公開）

しかしながら、特許文献１の方法は、ノズルプレートから粘着性のシートを剥離する工程を含んでいる。そして、粘着性のシートを剥がすのは、ノズルヘッド本体に接着した後である。従って、ノズルプレートに粘着剤等シートの残渣物や、ノズル穴加工残渣等の異物が残った場合には、それらを洗浄することが非常に困難である。

一方、ノズルヘッド本体に接着する前に、粘着性のシートを剥離してノズルプレートを洗浄し、粘着剤等の残渣物を除去することも考えられる。しかしながら、ノズルプレートを粘着性のシートから剥離すると、それぞれのノズルプレートが分離してしまう。このとき、ノズルプレートを１つずつ洗浄すると作業が非常に煩雑となる。また、分離したノズルプレートを一括して洗浄すると、ノズルプレートの固体管理が困難になるうえ、洗浄中にノズルプレート同士が接触し、ノズルプレートが損傷する危険性が高い。

上述のように、従来のノズルプレート加工工程では汚染、損傷によってノズルプレートの歩留まりが低下するという問題があった。

これに対し、このような粘着シートを用いない方法も考えられる。例えば、ノズルプレートをノズルシートから分離せず、必要な工程を終えた後に、ノズルプレートをノズルシートから分離する方法が考えられる。この方法によると、複数のノズルプレートに対して一括して加工、洗浄等の工程を行うことができるので作業効率が向上する。

この場合、ノズルシートからノズルプレートを分離するときには、ノズルプレートを簡便な方法で、かつ低い負荷で分離することができることや、ノズルプレートを損傷させないことが必要であると同時に、ノズルプレートの加工、洗浄工程において、不用意にノズルプレートが分離しない程度のノズルプレートとノズルシートの結合力が必要である。

そして、シートの切断方法としては、鋭利な刃物等で切断する方法や、ミシン目状の貫通領域を一定の間隔で設け、貫通部分に沿って切断し易くする等の方法が一般的に用いられている。しかしながら、鋭利な刃物等で切断する場合、切断部分にバリ等の塑性変形が生じてしまう。このとき、インク吐出面の裏面から切断するか、吐出面から切断するかによってバリの生じる面が異なる。

インク吐出面の裏面から切断する場合、バリのような突起がノズルプレートのインク吐出面に生じることとなる。吐出面に突起があると、この突起のためにメンテナンス時のワイプブレードのノズル面への当接が阻害されてインク溜まりが発生したり、この突起によってメンテナンスに用いるワイプブレードが損傷を受けたりする虞がある。ワイプブレードが損傷すると、ワイプ動作時にインクの拭き残りが生じることによって、インク溜まりが発生する。これに伴い、吐出液滴のヨレやサテライト等が起こる可能性が高まり、着弾精度が劣化する虞がある。また、ノズルプレートに溜まったまま残ったインクが乾燥し、ノズル穴付近や中に入り込み、着弾精度の劣化や不出の原因となることも考えられる。

一方、インク吐出面から切断する場合、インク吐出面の裏面に突起が生じることとなる。裏面はインクジェットヘッド接着面であるので、バリ等突起のあるノズルプレートを接着すると、ノズルプレート面の平面度が悪くなり、着弾精度の劣化を引き起こす。すなわち、刃物による切断では、バリ等の塑性変形が引き起こされるので、インクジェットヘッド装置の性能劣化の要因となる。

また、ミシン目加工等によって切断する場合、ミシン目を切断する際に刃物等を用いると、ミシン目部分にバリが生じることとなる。さらに、ミシン目になった痕が残ってしまうという問題もある。ミシン目痕が残ったノズルプレートで製造した、インクジェットヘッドは、メンテナンス等でノズルプレート表面をワイプするときに、ミシン目部分がワイプブレードに引っかかり、拭き残りやワイプ面の傷付き等が発生する虞がある。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ノズルプレート面にバリ等の突起や傷、付着物のないノズルプレートを効率良く製造する方法を提供することにある。

本発明のノズルプレート製造方法は、上記の課題を解決するために、ノズルシート基材を用いてインクジェットヘッドのノズルプレートを製造する方法において、前記ノズルシート基材に対して、ノズル穴を形成するノズル穴形成工程と、前記ノズルシート基材に対して、取得すべきノズルプレートの外形に沿って同該ノズルプレートの外周全域を掘り込むことで分離ラインを形成する分離ライン形成工程と、前記分離ラインにて前記ノズルプレートを前記ノズルシート基材から分離する分離工程とを備えていることを特徴としている。

上記の構成によると、ノズルプレートの外周全域を掘り込むことで分離ラインを形成するので、分離ライン形成工程を終えた後もノズルプレートがノズルシート基材とつながっていることになる。

従って、分離ライン形成工程後のノズルシート基材には、分離後にノズルプレートとなる部分の周囲にノズルプレートにはならない残余部分が存在することになる。そこで、このノズルプレート周囲の残余部分を作業スペースとして利用することによって、ノズルプレートに触れることなく以後の加工工程を行うことができるので、加工工程中にノズルプレートに傷や汚れ等が付き難く、ノズルプレートの生産性や作業効率を向上させることができる。

しかも、上記分離工程では、分離ラインに沿ってノズルシート基材からノズルプレートに分離することによりバリ等の突起が発生し難くなる。これは、分離ラインが掘り込みによって形成されることにより、分離ラインにおけるノズルシート基材の肉厚が薄くなるためである。

また、特許文献１のようにノズルプレートを粘着性のシートで固定してはいないので、ノズルプレートに接着剤等の付着物が付くこともない。また、分離ライン形成工程にてノズルプレートの分離ラインを形成することにより、上記分離工程では枠位置のアライメント決定等の設定や切断位置の確認の必要が無く、作業が簡便となる。

本発明のノズルプレート製造方法では、前記ノズルシート基材は、複数のノズルプレートを取得可能であることが好ましい。上述のように本発明のノズルプレート製造方法では、ノズルプレートの外周全域を掘り込むことで分離ラインを形成するので、分離ライン形成工程を終えた後もノズルプレートがノズルシート基材とつながっていることになる。

従って、複数のノズルプレートを取得可能なノズルシート基材を用いた場合、複数のノズルプレートが加工されているノズルシート基材に対して洗浄や検査等の加工工程を行うことができるので、複数のノズルプレートを一括してバッチ処理することができ、ノズルプレートの生産性や作業効率を向上させることができる。

本発明のノズルプレート製造方法では、前記分離ライン形成工程では、分離ラインの一部がノズルシート基材を貫通するように分離ラインを形成することが好ましい。

上記の構成によると、上記分離ラインには、ノズルシート基材を貫通する部分と、ノズルシート基材を貫通しない部分とが存在することになり、分離工程では、非貫通の部分のみを切り離せばノズルプレートを分離できることになるので、分離工程が容易になる。

本発明のノズルプレート製造方法では、前記分離工程では、分離ラインにおいてノズルシート基材を屈曲させることでノズルプレートをノズルシート基材から分離することが好ましい。

分離ラインは、掘り込みによって肉厚が薄くなっているので、分離ラインにおいてノズルシート基材を屈曲させることで、ノズルシート基材からノズルプレートを分離することができる。屈曲による分離は、刃物等での切断と異なり、切断面にバリ等が発生し難い。また、レーザー光等での切断で発生する煤等がノズルプレートに付着することもないので、清浄で加工精度の良いノズルプレートを製造することができる。

本発明のノズルプレート製造方法では、前記分離ライン形成工程では、分離ラインをノズルシート基材の端部にまで延長させて掘り込むことが好ましい。

分離ラインがノズルシート基材の端部にまで延長していることにより、分離工程にて、ノズルプレートを分離するときに、分離ライン及び延長部分に沿って分離することができるので、ノズルプレートに掛かる負荷が軽減される。従って、ノズルプレートの塑性変形を抑え、加工精度の良いノズルプレートを製造することができる。

本発明のノズルプレート製造方法では、前記ノズルシート基材は、ポリイミドを主成分とすることが好ましい。

ノズルプレートは、インクと直接接するため、耐薬品性に優れた素材のノズルシート基材で製造することが好ましい。ポリイミドを主成分とするポリマーは、耐薬品性に優れるため、ノズルシート基材の材料として好適である。

本発明のノズルプレート製造方法では、前記分離ライン形成工程においては、エキシマレーザー光により分離ラインを形成することが好ましい。

エキシマレーザー光を用いれば、ノズルシート基材の塑性変形が起こりにくい。また、高精度の加工を施すことができるので、分離ラインを形成するという精密な加工工程に適している。さらに、ノズル穴形成工程においても、エキシマレーザー光を用いることができる。この場合、同一の加工装置を使用できるので、加工工程を単純化することができる。

また、エキシマレーザー等のレーザー光により分離ラインを形成する場合、光透過領域の光透過率が２種類設定されたマスクを用いることが好ましい。

上記の構成によると、光透過率が高い部分を通過したレーザー光は、ノズルシート基材を貫通し、光透過率が低い部分を通過したレーザー光はノズルシート基材を貫通しないように設定することができ、レーザー光の出力を変更することなく、分離ラインに貫通部分と非貫通部分を形成することができる。

本発明のノズルプレート製造方法では、前記ノズルシート基材は厚さが５０〜１５０μｍであり、分離ラインの深さはノズルシート基材の厚さに対して５０〜８５％であり、分離ラインの幅はノズルシート基材の厚さに対して２０〜１００％であることが好ましい。

上記の条件によると、ノズルプレートの材質やサイズにもよるが、分離工程より前にノズルプレートがノズルシート基材から分離したり、分離工程で、屈曲によって切断できなかったり、切断残りが生じたりする等の問題が発生することなく、良好に分離を行うことができる。

本発明のノズルプレート製造方法は、以上のように、ノズルシート基材を用いてインクジェットヘッドのノズルプレートを製造する方法において、前記ノズルシート基材に対して、ノズル穴を形成するノズル穴形成工程と、前記ノズルシート基材に対して、取得すべきノズルプレートの外形に沿って同該ノズルプレートの外周全域を掘り込むことで分離ラインを形成する分離ライン形成工程と、前記分離ラインにて前記ノズルプレートを前記ノズルシート基材から分離する分離工程とを備えているので、ノズルシート基材におけるノズルプレート分離後に残る残余部分を作業スペースとして利用することにより、効率良くノズルプレートを製造することができ、また、ノズルプレート面にバリ等の突起や付着物のないノズルプレートを製造することができる。

本発明の一実施形態について図１ないし図１５に基づいて説明すると以下の通りである。

本実施の形態のインクジェットヘッド１は、図２に示すように、ノズルプレート２とインクジェットヘッド本体３とを含んでいる。インクジェット本体１にはインク流路４が形成されている。インクジェット本体１のノズルプレート接着面６にて、インクジェット本体１と、ノズルプレート２とは接着されている。

ノズルプレート２にはインクの吐出口であるノズル穴５が形成されている。また、インクジェットヘッド本体３のインク流路４とノズルプレート２のノズル穴５とは連通されている。インクは、インク流路４を通り、ノズルプレート２のノズル穴５から射出される。

以下、ノズルプレート２の製造工程をステップに分けて説明する。

〔ステップ１：ノズルプレートを形成するノズルシートの作製工程〕
ステップ１を図３に基づいて説明する。図３は、ノズルシート９の断面図である。ステップ１は、シート状のノズルシート基材７の片面に撥液膜８を形成してノズルシート９を作製する工程である。

図示のように、ノズルシート９は、ノズルシート基材７と、撥液膜８とを備えている。撥液膜８が形成されている側の面は、ノズルプレート２におけるインク吐出面となる。撥液膜８による撥液性により、インク吐出面においてインク溜まりが発生することを防止している。

ノズルシート基材７の材料としては、ポリイミド、ポリスチレン、ポリアミド、ポリメチルメタクリレート、等の樹脂シートが好適である。

一般に、ノズルシートを加工して、ノズルプレートを製造する場合、ノズルプレートの切り出し、ノズル穴の形成等の高精度な加工には、レーザー光によるアブレーション加工が用いられている。レーザー光を用いてアブレーション加工する際、被加工物の光吸収係数が小さいとレーザー光のエネルギーは吸収されず、被加工物内部でレーザー光のエネルギーが熱エネルギーに変換されて熱損傷が起こるため、精度の良い加工が難しくなる。

ここで、本実施の形態では、エキシマレーザー光を用いてノズルシート９を加工することを想定しているので、ノズルシート基材７にエキシマレーザー光の波長に対する光吸収係数の高い材料を用いることが望ましい。

そこで、本実施形態では、ノズルシート基材７の材料として、ポリイミドを主成分とするポリマーを用いている。ポリイミドを主成分とするポリマーは、波長２４８ｎｍのエキシマレーザー光に対して１０００ｃｍ^−１以上の光吸収係数を有している。

これにより、波長２４８ｎｍのエキシマレーザー光を用いて、ノズルシート９を容易にアブレーション加工することが可能となる。また、ポリイミドを主成分とするポリマーは、耐薬品性に優れるという特性も備えているので、インクと直接接するノズルプレート２の材料として好適である。ノズルシート９の厚さについては、加工性等の面から、５０〜１５０μｍ程度が適当である。また、より好ましい厚さは、５０〜１２５μｍである。

〔ステップ２：ノズル穴形成工程〕
ステップ２を図４に基づいて説明する。図４は、ノズルシート９にノズル穴５を形成する工程を示す断面図である。図示のように、エキシマレーザー光Ｌをノズルシート９に照射することによってノズル穴５を形成する。なお、図４では、エキシマレーザー光Ｌを撥液膜８と反対側の面からノズルシート９に照射している様子を示しているが、撥液膜８の面からエキシマレーザー光Ｌを照射してノズル穴５を形成することもできる。

なお、エキシマレーザー光Ｌは、図示していないマスクパターンを介してノズルシート９に照射されている。これにより、マスクパターンがノズルシート９に縮小投影されることになる。従って、マスクパターンを変更することによって、任意の形状のノズル穴５を形成することができる。

［ステップ３：ノズルプレートの分離ライン形成工程］
ステップ３を、図１、及び図５〜図７に基づいて説明する。ステップ３は、ノズルシート９に、ノズルプレート２の分離ラインを加工する工程である。

なお、本実施の形態では、ノズル穴形成工程の後、分離ライン形成工程を行っているが、分離ライン形成工程を先に行い、その後でノズル穴形成工程を行っても良い。また、後述するように、ノズル穴形成工程と、分離ライン形成工程とを同時に行うこともできる。

図１（ａ）は、ノズル穴形成工程、及び分離ライン形成工程を終了した段階におけるノズルシート９の一例を示す平面図である。分離ライン形成工程を終了した段階のノズルシート９には、図示のように、溝状ライン部１０Ａ、溝状ライン部１０Ａの延長部分１２、スリットライン部１０Ｂ、及びノズル穴５が形成されている。なお、図１（ａ）では１枚のノズルシート９から２枚のノズルプレート２を製造する様子を示しているが、１枚のノズルシート９から製造するノズルプレート２の枚数は特に限定されない。

そして、ノズルシート９に溝状ライン部１０Ａ及びスリットライン部１０Ｂが形成されることにより、ノズルプレート２を分離するための分離ライン１０が形成されている。ここで、溝状ライン部１０Ａはノズルシート９を貫通しておらず、一方、スリットライン部１０Ｂはノズルシート９を貫通しているので、ノズルプレート２は、溝状ライン部１０Ａの部分でノズルシート９とつながっていることになる。

なお、本実施の形態では、分離ライン形成工程において、溝状ライン部１０Ａとスリットライン部１０Ｂとで分離ライン１０を形成しているが、溝状ライン部１０Ａのみで形成しても良い。

ただし、本実施の形態のように、スリットライン部１０Ｂを形成した場合、後述のノズルプレート分離工程にて、溝状ライン部１０Ａに対してのみ切断加工を施せばよいことになるので、ノズルプレート分離工程が容易になる。

また、ノズルシート９において、ノズルプレート２が形成されていない外縁部分は、作業スペース１１として利用される。作業スペース１１は、例えば、ハンドリング、ノズルプレート２の識別情報を記す、治具に固定する等の用途に使用することができ、これにより作業性や生産性を向上させることができる。

延長部分１２は、溝状ライン部１０Ａをノズルシート９の端まで達する位置まで延長した部分である。なお、分離ライン形成工程においては、必ずしも延長部分１２を形成する必要は無い。延長部分１２が無い場合でも、後述のノズルプレート分離工程を経てノズルプレート２を製造することができる。

ただし、本実施形態のように、延長部分１２を設けた場合、後述のノズルプレート分離工程にて、ノズルシート９からノズルプレート２を分離するときに、ノズルプレート２に負荷がかからず、より確実に分離することができるので延長部分１２を設けることが好ましい。

図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ’断面を示す断面図である。図示のように、溝状ライン部１０Ａはノズルシート９を貫通していないため、ノズルプレート２はノズルシート９から離間しないので、ノズルシート９における、ノズルプレート２の残余部分を作業スペース１１とすることができる。また、図１（ａ）に示すように、１枚のノズルシート９から複数のノズルプレート２を製造する場合、ノズルシート９に対して洗浄等の処理を行うことにより、複数のノズルプレート２を一括して処理することが可能となり、生産効率を高めることができる。

次に、溝状ライン部１０Ａ及びスリットライン部１０Ｂを形成する工程について説明する。溝状ライン部１０Ａ及びスリットライン部１０Ｂの形成は、ステップ２にてノズル穴５を形成したときと同様に、マスクパターンを介してエキシマレーザー光Ｌをノズルシート９に照射し、マスクパターンをノズルシート９に縮小投影することによって、ノズルシート９を所望の形状に加工することによって行う。

また、溝状ライン部１０Ａの深さは、エキシマレーザー光Ｌのエネルギー密度、ショット数を調節することによって制御することができる。つまり、ノズルシート９の厚さに応じてエネルギー密度とショット数とを変更することにより、非貫通の溝状ライン部１０Ａを形成することができ、またノズルシート９を貫通するスリットライン部１０Ｂを形成することもできる。

図５は、ノズルシート９に溝状ライン部１０Ａを形成する工程を示す断面図である。図示のように、エキシマレーザー光Ｌをノズルシート９に照射することによって溝状ライン部１０Ａを形成する。なお、図５では、エキシマレーザー光Ｌを撥液膜８と反対側の面からノズルシート９に照射している様子を示しているが、撥液膜８の面からエキシマレーザー光Ｌを照射して溝状ライン部１０Ａを形成することもできる。

溝状ライン部１０Ａに照射するエキシマレーザー光Ｌは、スリットライン部１０Ｂに照射するエキシマレーザー光Ｌに対して、エネルギー密度が６０％となっている。これによって、溝状ライン部１０Ａに照射されるエキシマレーザー光Ｌは、ノズルシート９を貫通せず、溝深さ３５μｍの溝状ライン部１０Ａを形成することができる。

なお、溝状ライン部１０Ａとスリットライン部１０Ｂとを形成する順序は特に限定されない。溝状ライン部１０Ａを形成した後、スリットライン部１０Ｂを形成してもよいし、その逆の順序でも構わない。また、溝状ライン部１０Ａとスリットライン部１０Ｂとの形成を同時に行うこともできる。溝状ライン部１０Ａとスリットライン部１０Ｂとを同時に加工する場合には、溝状ライン部１０Ａに照射するエキシマレーザー光Ｌと、スリットライン部１０Ｂに照射するエキシマレーザー光Ｌとのエネルギー密度を変える必要がある。

また、以下に示すようなパターンマスクを用いる方法でも溝状ライン部１０Ａとスリットライン部１０Ｂとを同時に加工することができる。図６に溝状ライン部１０Ａとスリットライン部１０Ｂとを同時に加工する場合に用いるパターンマスクの一例を示す。図６は、パターンマスク１３の概略構成を示す平面図である。図示のように、パターンマスク１３は、開口パターン１４Ａと、開口パターン１４Ｂとを備えている。なお、図６には、延長部分１２を形成しない場合のパターンマスクの例を示しているが、延長部分１２に対応する開口パターンを備えたパターンマスクを用いることもできる。

開口パターン１４Ａは、Ｃｒ等からなる金属膜で形成されており、エキシマレーザー光Ｌの透過率は約６０％となっている。すなわち、エキシマレーザー光Ｌは、開口パターン１４Ａを通過するとエネルギー密度が通過前の約６０％に低減される。これにより、開口パターン１４Ａを通過したエキシマレーザー光Ｌはノズルシート９を貫通せず、溝状ライン部１０Ａを形成することができる。

一方、開口パターン１４Ｂは、エキシマレーザー光Ｌの透過率が約１００％となっているので、開口パターン１４Ｂを通過したエキシマレーザー光Ｌはノズルシート９を貫通し、スリットライン部１０Ｂを形成することができる。なお、開口パターン１４Ａ、及び開口パターン１４Ｂにおける透過率は、前記金属膜の膜厚を変更することによって任意に設定することができる。

パターンマスク１３を用いた方法によると、エキシマレーザー光Ｌの出力を溝状ライン部１０Ａの形成時と、スリットライン部１０Ｂの形成時とで変更する必要がない。また、溝状ライン部１０Ａとスリットライン部１０Ｂとを１回の加工工程で形成することができるので、ノズルプレート２の加工工程におけるスループットを向上させることができる。

図７は、パターンマスクの別の例であるパターンマスク１５の概略構成を示す平面図である。パターンマスク１５は、パターンマスク１３と同様に、開口パターン１４Ａと開口パターン１４Ｂとを備えており、さらに開口パターン１６を備えている。

開口パターン１６は、ノズルシート９におけるノズル穴５の位置に対応するように設けられている。また、開口パターン１６におけるエキシマレーザー光Ｌの透過率は、開口パターン１４Ｂと同じく、ほぼ１００％に設定されている。従って、開口パターン１６を通過したエキシマレーザー光Ｌは、ノズルシート９を貫通し、ノズル穴５を形成することができる。

パターンマスク１５を用いた方法によると、溝状ライン部１０Ａ、スリットライン部１０Ｂ、及びノズル穴５を一度に形成することが可能となり、ノズルプレート２の加工工程におけるスループットをさらに向上することができる。

〔ステップ４：ノズルシートのアッシング及び洗浄工程〕
ステップ３は、ステップ２やステップ３におけるエキシマレーザー光Ｌによる加工によってノズルシート９上に生成した煤等の付着物を除去する工程である。本実施の形態では、まず、アッシングとレーザー照射とを行い、次に、アッシング及びレーザー照射では除去しきれなかった付着物を超音波洗浄にて除去している。

〔ステップ５：ノズルプレート分離工程〕
ステップ５を、図８〜図１０に基づいて説明する。ステップ５は、ノズルシート９からノズルプレート２を分離する工程である。

ステップ５では、まず、ノズルシート９を予め定めたブロック１７に分割する。ブロック分割は、エキシマレーザー光を用いて切断してもよいし、刃物等で切断しても良い。ブロック１７の切断面は、ノズルプレート２の外部に形成されるので、ブロック１７の切断面には、バリ等が発生しても構わない。なお、このブロック分割の際に、緩衝材等を用いてノズルプレート２を保護して処理を行うと、ノズルプレート２の傷付きを防止することができる。

ブロック１７は、図８に示すように、５枚のノズルプレート２と、ノズルプレート外縁の作業スペース１１とを含んでいる。本実施の形態では、作業スペース１１の幅を１０ｍｍとしている。なお、作業スペース１１の幅は、生産数や生産設備等に合わせて任意に設定することができる。

また、ブロック分けの仕方は、図８に示す形態に限られない。ブロック分けの仕方としては、例えば図９に示すように、１枚のノズルシート９を１つのブロック１７としてもよいし、図１０に示すように、１枚のノズルプレート２を１つのブロック１７としてもよい。ブロック分けは、生産数や生産工程での作業性等に合わせて行えばよい。

図１１は、分割されたブロック１７の平面図である。図示のように、ブロック１７には、溝状ライン部１０Ａとその延長部分１２、スリットライン部１０Ｂ、及びノズル穴５が形成されており、ノズルプレート２の外縁部分は、作業スペース１１となっている。なお、図１１では、ブロック１７の一部分のみを示している。

次に、ブロック１７からノズルプレート２を分離する。ノズルプレート２の分離は、溝状ライン部１０Ａにてノズルシート９を例えば１８０°以上屈曲することにより行う。このとき、作業スペース１１を利用することにより、ノズルプレート２に触れたり、ノズルプレート２に負荷がかかったりすることなくノズルプレート２をノズルシート９から分離することができる。

図１２は、屈曲によってノズルプレート２を分離する様子を示す図である。図示のように、作業スペース１１を溝状ライン部１０Ａが形成されていない側の面に向けて屈曲することにより、作業スペース１１がノズルプレート２から分離する。なお、一度の屈曲で分離しない場合は、屈曲を繰り返すことで分離することができる。

図１３は、本実施の形態の屈曲処理で分離されたノズルプレート２の切断面を示す図である。図示のように、切断面には、バリや返りがほとんど生じていない。

一方、図１４は、デザインナイフでノズルプレートを切り出した場合の切断面を示す図である。図示のように、５０μｍ厚のポリイミド製ノズルシートに対して、約１０μｍのバリ１８が生じている。このようにバリ１８が発生しているノズルプレートでは、高品質のインクジェットヘッドを作成することができない。

例えば、図１４では、ノズルシートの右側の面にバリ１８が突出している。この面を撥液面とした場合、インク残りや、ワイプ動作を行うブレードの傷付きの原因となる。また、この面をインクジェットヘッド本体３に接着する面とした場合、接着するときに接着ズレや、片あたりが生じる虞がある。

上記では長方形のノズルプレート２に対して、ノズル穴の列に対して垂直方向（縦方向）を溝状ライン部１０Ａとし、平行方向（横方向）をスリットライン部１０Ｂとした例を示したが、縦方向をスリット部、横方向を溝状部としてもよい。

図１５は、分離ライン形成工程において、縦方向にスリットライン部１０Ｂを、横方向に溝状ライン部１０Ａを形成した例を示す平面図である。図１５と、図１（ａ）とを比較すると、図１５の方が、ノズルプレート２の分離ラインにおいて、溝状ライン部１０Ａ、すなわち非貫通部分の割合が大きくなっている。なお、上述のように、図１（ａ）に示す例では、縦方向に溝状ライン部１０Ａを、横方向にスリットライン部１０Ｂを形成している。

ここで、溝状部が多い方が衝撃に強いため、図１５に示すノズルシート９の方が図１（ａ）に示すノズルシート９よりも衝撃に強くなる。すなわち、洗浄工程中にノズルプレート２がノズルシート９から分離してしまう等の虞がある場合には、縦方向をスリットライン部１０Ｂ、横方向を溝状ライン部１０Ａとする方法が有効である。

また、処理工程がシートに負担をかけるような場合には、縦方向をスリットライン部１０Ｂとし、横方向を溝状ライン部１０Ａとしても、ノズルプレート分離工程でノズルプレート２を分離するよりも前の処理工程においてノズルプレート２がノズルシート９から分離してしまうことも考えられる。このような場合には、ノズルプレート２の分離ラインを溝状ライン部１０Ａのみで形成しても良い。このときは、ノズルプレート分離工程にて、ノズルプレート２の縦横全ての辺で上述のような折り曲げ処理を行って分離する。

〔溝状部の深さ及び幅について〕
本実施の形態では５０μｍの厚さのノズルシート９を用い、溝状ライン部１０Ａで折り曲げて切断している。このときの切断のし易さは、ノズルシート９の厚さ、溝状ライン部１０Ａの深さ、及び幅で決まる。本実施の形態では、最適な条件として５０μｍのノズルシートに対して、溝状ライン部１０Ａの深さを３５μｍ、幅を２０μｍとした。その他の条件についても実験を行ったので、その結果を以下の表に示す。表１は、厚さ５０μｍのノズルシートの場合を、表２は、厚さ１２５μｍのノズルシートの場合をそれぞれ示している。

表中において、工程中にノズルシートからノズルプレートが分離せず、折り曲げ切断でき、切断残りが生じなかったものを○とし、それ以外を×としている。

また、表中に括弧書きで示す数字は、ノズルシートの厚さに対する、溝状ライン部１０Ａの深さ、又は幅の比を示している。

表１、表２とも、溝状ライン部１０Ａの幅がノズルシートの厚さに対して１００％を超えると良好な切断ができない結果となっている。また、溝状ライン部１０Ａの深さに関しては、ノズルシートの厚さに対して８５％を超えると良好な切断ができない結果となっている。

上記の実験結果により、本発明を用いる場合には、ノズルプレートの取り扱い方や製造工程、ノズルプレートのサイズ等にもよるが、ノズルシート９の厚さに対して溝状ライン部１０Ａの深さは５０〜８５％、より好ましくは５０〜８０％、また幅は２０〜１００％、より好ましくは、２０〜８０％とすることが望ましい。

〔ノズル面のワイプ動作について〕
上述のように、本実施の形態のノズルプレート製造方法によると、ノズルプレート２の切断面にバリ等の突起が生じないため、インクジェットヘッドのワイプ動作時にワイプブレードの損傷や、インクの拭き残り等が起こることを防ぐことができる。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明によれば、高品質のノズルプレートを効率よく生産できるので、インクジェットヘッドを基幹部品とするインクジェットプリンタの製造に好適に用いることができる。

更に、近年、インクジェット技術を生産装置へ応用することが進められているが、このような生産装置に用いるインクジェットヘッドにも適用できる。

本発明の一実施形態を示す図であり、分離ライン形成工程後におけるノズルシートの状態の一例を示す平面図である。 本発明の一実施形態を示す図であり、インクジェットヘッドの斜視部分断面図である。 本発明の一実施形態を示す図であり、ノズルプレートの基材となるノズルシートの断面図である。 本発明の一実施形態を示す図であり、ノズルシートにノズル穴を形成する工程を示す断面図である。 本発明の一実施形態を示す図であり、ノズルシートに溝状ライン部を形成する工程を示す断面図である。 本発明の一実施形態を示す図であり、マスクパターンの例を示す平面図である。 本発明の一実施形態を示す図であり、他のマスクパターンの例を示す平面図である。 本発明の一実施形態を示す図であり、ノズルシートのブロック分けの一例を示す図である。 本発明の一実施形態を示す図であり、ノズルシートのブロック分けにおける他の例を示す図である。 本発明の一実施形態を示す図であり、ノズルシートのブロック分けにおける別の例を示す図である。 本発明の一実施形態を示す図であり、ノズルシートから切り出したブロックの状態を示す平面図である。 本発明の一実施形態を示す図であり、折り曲げによってノズルプレートを分離する様子を示す図である 本発明のノズルプレート製造方法によるノズルプレートの切断面を示す図である。 従来技術を用いて切断したノズルプレートの切断面を示す図である。 本発明の一実施形態を示す図であり、分離ライン形成工程後におけるノズルシートの状態の別の例を示す平面図である。

符号の説明

１ インクジェットヘッド
２ ノズルプレート
３ インクジェットヘッド本体
４ インク流路
５ ノズル穴
６ ノズルプレート接着面
７ ノズルシート基材
８ 撥液膜
９ ノズルシート
１０ 分離ライン
１０Ａ 溝状ライン部
１０Ｂ スリットライン部
１１ 作業スペース
１２ 延長部分
１３ パターンマスク
１４Ａ 開口パターン
１４Ｂ 開口パターン
１５ パターンマスク
１６ 開口パターン
１７ ブロック
１８ バリ
Ｌ レーザー光

Claims (8)

1. ノズルシート基材を用いてインクジェットヘッドのノズルプレートを製造する方法において、
   前記ノズルシート基材に対して、ノズル穴を形成するノズル穴形成工程と、
   前記ノズルシート基材に対して、取得すべきノズルプレートの外形に沿って同該ノズルプレートの外周全域を掘り込むことで分離ラインを形成する分離ライン形成工程と、
   前記分離ラインが形成されたノズルシート基材を洗浄する洗浄工程と、
   前記洗浄工程で洗浄されたノズルシート基材を、前記分離ラインにて屈曲させることで、前記ノズルプレートを分離する分離工程とを備えていることを特徴とするノズルプレート製造方法。
2. 前記ノズルシート基材は、複数のノズルプレートを取得可能であることを特徴とする請求項１に記載のノズルプレート製造方法。
3. ノズルシート基材を用いてインクジェットヘッドのノズルプレートを製造する方法において、
   前記ノズルシート基材に対して、ノズル穴を形成するノズル穴形成工程と、
   前記ノズルシート基材に対して、取得すべきノズルプレートの外形に沿って該ノズルプレートの外周の一部を掘り込み、外周の他の部分には前記ノズルシート基材を貫通するスリットを形成することで分離ラインを形成する分離ライン形成工程と、
   前記分離ラインが形成されたノズルシート基材を洗浄する洗浄工程と、
   前記洗浄工程で洗浄されたノズルシート基材を、前記分離ラインにて屈曲させることで、前記ノズルプレートを分離する分離工程とを備えていることを特徴とするノズルプレート製造方法。
4. 前記分離ライン形成工程では、分離ラインをノズルシート基材の端部にまで延長させて掘り込むことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のノズルプレート製造方法。
5. 前記ノズルシート基材は、ポリイミドを主成分とすることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のノズルプレート製造方法。
6. 前記分離ライン形成工程においては、エキシマレーザー光により分離ラインを形成することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のノズルプレート製造方法。
7. 前記分離ライン形成工程においては、光透過領域の光透過率が２種類設定されたマスクを用い、レーザー光により前記ノズルプレートの掘り込みと、前記スリットの形成とを行うことを特徴とする請求項３に記載のノズルプレート製造方法。
8. 前記ノズルシート基材は厚さが５０〜１５０μｍであり、
   分離ライン形成工程における掘り込みの深さはノズルシート基材の厚さに対して５０〜８５％であり、
   掘り込みの幅はノズルシート基材の厚さに対して２０〜１００％であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載のノズルプレート製造方法。

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