JPH10278279A - プリントヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、複数の逆テーパ形状のオリフィス孔
を目詰まりなく一括に、かつ孔径精度を高く形成する。 【解決手段】複数のインク供給溝１の形成されたプリン
トヘッド１０に対してポリイミドシート１２を接着し、
このポリイミドシート１２の表面上に複数の開口が形成
された金属マスク１３を各インク供給溝１との位置決め
を行って接着し、金属マスク１３を通してＫｒＦエキシ
マレーザ光の照射角度を変えてポリイミドシート１２に
照射し、このポリイミドシート１２に逆テーパ形状のオ
リフィス孔２７を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光照射によ
って高分子材料から構成された被加工用プレートに、例
えばインジェットプリントヘッドにおけるオリフィス孔
を加工を含むプリントヘッドの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリンタのヘッド部分
は、図１３に示すように複数のインク供給溝１に対し、
複数のオリフィス孔２の形成された金属オリフィス板３
が接着されている。このうち各インク供給溝１の隔壁４
は、図１４に示すようにＰＺＴ（圧電素子）により形成
され、このＰＺＴに電圧が印加されることにより隔壁４
が変形し、インクをオリフィス孔２から吐出すものとな
っている。

【０００３】このようなインクジェットプリンタのオリ
フィス孔２は、約３０ミクロン径に形成され、かつその
金属オリフィス板３には板厚５０μｍ程度のプレートが
用いられている。

【０００４】そして、この金属オリフィス板３は、通
常、電鋳法と呼ばれるメッキ法により製造されており、
この製造の後に、図１３に示すように各オリフィス孔２
と各インク供給溝１とを精度高く位置決めしてプリンタ
のヘッド部分に接着される。

【０００５】しかしながら、金属オリフィス板３をプリ
ンタのヘッド部分に接着するとき、オリフィス孔２が接
着材５で塞がってしまう問題がある。

【０００６】このような問題を回避するために、オリフ
ィス孔２を加工する前のオリフィスプレートをプリンタ
のヘッド部分に接着した後、オリフィスプレートにレー
ザ光を照射してオリフィス孔２を開ける加工方法が提案
されている。

【０００７】この場合、オリフィスプレートの材料とし
ては主に高分子材料が使用され、かつレーザ光としては
精密なアブレーション加工が可能なエキシマレーザが使
用される。

【０００８】このような加工方法では、オリフィス孔２
がレーザビーム入射方向に対して図１４に示すように逆
テーパに形成されることが必須条件であり、これがイン
クの良好な吐出に必要な条件である。

【０００９】逆テーパ形状を持つオリフィス孔加工方法
としては、例えば一次及び二次の反射面を用いてレーザ
光を反射させて被覆板に照射し、オリフィス孔を加工す
る方法（特表平６−５１０９５８号公報）、マスクを密
着しヘッドをレーザビームに対して傾けさせてノズル孔
を開ける方法（特開平１−１０８０５６号公報）があ
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記一
次及び二次の反射面を用いる方法では、オリフィス孔を
１個づつしか形成できないので、数百個のオリフィス孔
を形成するのには時間がかかり、生産技術上実現性の低
い方法である。

【００１１】一方、マスクを密着しヘッドをレーザビー
ムに対して傾ける方法では、一括して複数の孔を形成で
きるものの、孔径精度を確保するためマスクを密着させ
るとともにその密着距離精度を確保する必要があり、そ
のうえレーザ照射により損傷するマスクの交換が必要で
あり、これらが生産上不度合いとなる。

【００１２】例えば、図１５の金属ステンシルマスクと
オリフィスプレート材の距離関係と孔径の関係を示すよ
うに、マスク・プレート間距離が３μｍ変化するだけ
で、２μｍの孔径変化が生じる。

【００１３】実際、レーザ照射時に金属ステンシルマス
クが加熱され、変形することにより、マスクとポリイミ
ドプレートとの間に数μｍの間隙が生じ、加工されたオ
リフィス孔形状が楕円になったり、精度が低下する問題
が発生する。

【００１４】そこで本発明は、複数の逆テーパ形状のオ
リフィス孔を目詰まりなく一括に、かつ孔径精度を高く
形成できるプリントヘッドの製造方法を提供することを
目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１によれば、複数
のインク供給溝の形成されたプリントヘッド筐体に対
し、高分子材料から成る被加工用プレートを接着する工
程と、複数の開口が形成された金属部材を、これら開口
と各インク供給溝とを位置決めして被加工用プレートの
表面上に接着する工程と、金属部材をマスクとしてレー
ザ光を複数の開口を通して被加工用プレートに照射し、
これら開口に対応して部分的に少なくとも被加工用プレ
ート及び接着材を除去して複数のインク噴出孔を形成す
る工程と、を有するプリントヘッドの製造方法である。

【００１６】請求項２によれば、高分子材料から成る被
加工用プレートの一方の表面に金属部材を形成する工程
と、プリントヘッド筐体における複数のインク供給溝に
対応する金属部材の部分を除去して複数の開口を形成す
る工程と、これら開口の形成された金属部材の形成され
た被加工用プレートを各インク供給溝と位置決めして接
着した状態で、金属部材をマスクとしてレーザ光を複数
の開口を通して被加工用プレートに照射し、これら開口
に対応して部分的に少なくとも被加工用プレート及び接
着材を除去して複数のインク噴出孔を形成する工程と、
を有するプリントヘッドの製造方法である。

【００１７】請求項３によれば、請求項１又は２記載の
プリントヘッドの製造方法において、被加工用プレート
としては、高分子材料としてポリイミド又はポリサルフ
ォンが用いられる。

【００１８】請求項４によれば、請求項１又は２記載の
プリントヘッドの製造方法において、レーザ光を金属板
の複数の開口を通して被加工用プレートに少なくとも２
方向から照射する。

【００１９】請求項５によれば、請求項１又は２記載の
プリントヘッドの製造方法において、レーザ光は、波長
１９０ｎｍから４００ｎｍの範囲を用いる。

【００２０】請求項６によれば、請求項２記載のプリン
トヘッドの製造方法において、被加工用プレートの一方
の表面に金属部材を蒸着、スパッタ又はメッキにより形
成する。

【００２１】請求項７によれば、請求項２記載のプリン
トヘッドの製造方法において、エッチングにより金属部
材を部分的に除去する。

【００２２】請求項８によれば、請求項２記載のプリン
トヘッドの製造方法において、金属部材付きの被加工用
プレートをプリントヘッド筐体に接着し、この後に、プ
リントヘッド筐体の複数のインク供給溝に対応する金属
部材を部分的に除去して複数の開口を形成する。

【００２３】請求項９によれば、請求項２記載のプリン
トヘッドの製造方法において、被加工用プレートに金属
部材を形成し、プリントヘッド筐体の複数のインク供給
溝に対応して金属部材を部分的に除去して複数の開口を
形成し、この後に、これら開口を有する金属部材の形成
された加工プレートをプリントヘッド筐体に位置決めし
て接着する。

【００２４】請求項１０によれば、請求項２記載のプリ
ントヘッドの製造方法において、金属部材としてレーザ
光に対する吸収性を有する非金属部材を用いる。

【００２５】請求項１１によれば、請求項１記載のプリ
ントヘッドの製造方法において、テーパ状の複数の開口
部が形成された金属部材を用い、この金属部材をマスク
としてレーザ光を複数の開口部を通過させるとともに開
口部の傾斜している側壁で反射させて被加工用プレート
に照射し、この被加工用プレートにテーパ状の複数のイ
ンク噴出孔を形成する。

【００２６】請求項１２によれば、請求項１１記載のプ
リントヘッドの製造方法において、所望のテーパ角に形
成された開口部を持つ金属部材を被加工用プレートに接
着し、被加工用プレートに形成されるインク噴出孔のテ
ーパ角を制御する。

【００２７】請求項１３によれば、請求項１１記載のプ
リントヘッドの製造方法において、金属部材は、レーザ
光に対して反射率の高い材料から形成されている。

【００２８】請求項１４によれば、請求項１１記載のプ
リントヘッドの製造方法において、被加工用プレートに
テーパ状のインク噴出孔を形成する条件は、レーザ光を
開口部に対して略垂直方向に入射し、金属部材に形成さ
れた開口部のテーパ角をｓ₁、金属部材の板厚をｔ、開
口部におけるレーザ光入射側及び出射側の穴径をそれぞ
れｄ₁ 、ｄ₂ とした場合、（ｄ₁ ＋ｄ₂ ）／２ｔとｔａ
ｎ（２ｓ₁ ）との大きさの関係を変える。

【００２９】

【発明の実施の形態】

(1) 以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参
照して説明する。

【００３０】図１は本発明のプリントヘッドの製造方法
をインジェットプリンタのオリフィス孔加工に適用した
製造プロセスを示す図である。

【００３１】先ず、第１の工程において、同図(a) に示
すようにインクジェットプリンタのヘッド部分（以下、
プリントヘッドと称する）１０には、複数のインク供給
溝１が形成されており、このヘッド部に対して接着材１
１を介して高分子材料から成る被加工用プレート、例え
ばポリイミドシート１２が接着される。なお、被加工用
プレートは、ポリイミドシート１２に限らずポリサルフ
ォン等を用いてもよい。

【００３２】次に、第２の工程において、同図(b) に示
すようにポリイミドシート１２上に複数の開口が形成さ
れた金属部材、すなわち金属ステンシルマスク（以下、
金属マスクと省略する）１３が接着材１４により接着さ
れる。

【００３３】この金属マスク１３は、オリフィス孔加工
時に照射するエキシマレーザからの紫外光に対して反射
率の高い金属、例えばＡｌ、Ｃｕが用いられ、図２に示
すように加工すべきオリフィス孔と同形状の円形開口が
複数のインク供給溝１と対応する位置に形成されてい
る。

【００３４】従って、金属マスク１３をプリントヘッド
１０に接着するときには、図１(c)に示すように金属マ
スク１３の各円形開口の位置と複数のインク供給溝１の
位置とが一致するように位置決めされる。

【００３５】次に、第３の工程において、図１(d) に示
すようにレーザ照射により金属マスク１３の円形開口下
のポリイミドシート１２及び接着材１１、１４のアブレ
ーションを行う。

【００３６】図３はかかるプリンタ孔加工に適用するレ
ーザ加工装置の構成図である。

【００３７】Ｘテーブル２０上には、ゴニオステージ２
１が搭載されている。Ｘテーブル２０は、ゴニオステー
ジ２１をＸ方向に移動自在とするものであり、かつゴニ
オステージ２１は、金属マスク１３の接着されたプリン
トヘッド１０を載置し、Ｘ方向を軸として揺動するもの
である。

【００３８】一方、波長１９０ｎｍから４００ｎｍの紫
外線の範囲のパルスのレーザ光を出力するＫｒＦエキシ
マレーザ発振器２２が配置されている。このＫｒＦエキ
シマレーザ発振器２２から出力されるレーザ光路上に
は、ミラー２３、入射レンズ２４、カライドスコープ２
５及び結像レンズ２６が配置されている。

【００３９】このようなレーザ加工装置を用いてのプリ
ンタ孔加工は次の通り行われる。

【００４０】ゴニオステージ２１上には、図１(d) に示
す金属マスク１３の接着されたプリントヘッド１０が載
置される。

【００４１】ＫｒＦエキシマレーザ発振器２２からレー
ザ光が出力されると、このレーザ光は、ミラー２３で反
射し、入射レンズ２４を通してカライドスコープ２５に
入射し、ここでポリイミドシート１２における加工点で
所定の形状と均一な光強度分布が得られるように調整さ
れる。そして、レーザ光は、結像レンズ２６により金属
マスク１３及びポリイミドシート１２に結像される。

【００４２】このレーザ光の照射において、金属マスク
１３上に照射されたレーザ光は反射されるが、金属マス
ク１３の各円形開口部分に照射されたレーザ光は、これ
ら円形開口を通して直接にポリイミドシート１２及び接
着材１１、１４へ照射されるので、これらポリイミドシ
ート１２及び接着材１１、１４はレーザ光のエネルギー
で除去される。

【００４３】このレーザ光の照射では、図４に示すよう
に３ステップでポリイミドシート１２に逆テーパ形状の
オリフィス孔を加工する。すなわち、ポリイミドシート
１２に対するレーザ光の入射角は、逆テーパ孔を形成す
るために、垂直方向の照射を除く２方向以上の角度とし
ている。

【００４４】例えば、図４(a) に示すように、ゴニオス
テージ２１を動作させてポリイミドシート１２に対する
レーザ光の照射方向に対して傾斜させ、この状態でＸテ
ーブル２０によりノズル全体、すなわち金属マスク１３
の全体に対してレーザ光を１回走査する。

【００４５】次に、同図(b) に示すように、ゴニオステ
ージ２１を動作させてポリイミドシート１２に対するレ
ーザ光の照射方向を先とは反対方向に傾斜させ、この状
態でＸテーブル２０によりノズル全体に対してレーザ光
を１回走査する。

【００４６】次に、同図(c) に示すように、ゴニオステ
ージ２１を動作させてポリイミドシート１２に対するレ
ーザ光の照射方向を垂直方向に配置、この状態でＸテー
ブル２０によりノズル全体に対してレーザ光を１回走査
する。

【００４７】このようにポリイミドシート１２に対して
最低でも計３回はレーザ光を走査し、図１(e) に示すよ
うにポリイミドシート１２に逆テーパ形状を持つオリフ
ィス孔２７を形成する。

【００４８】このようなレーザ光の照射によるオリフィ
ス孔２７の形成により接着材１１、１４も除去される。
なお、ポリイミドシート１２上に存在する接着材１１、
１４を完全に除去するためには、通常さらに数回のレー
ザ走査を行うとよい。

【００４９】次に、第４の工程において、オリフィス孔
２７の形成の後、図１(e) に示すように金属マスク１３
が取り外され、続いて同図(f) に示すようにポリイミド
シート１２上に存在する接着材１４の残査が除去され
る。

【００５０】このように上記第１の実施の形態において
は、複数のインク供給溝１の形成されたプリントヘッド
１０に対してポリイミドシート１２を接着し、このポリ
イミドシート１２の表面上に複数の開口が形成された金
属マスク１３を各インク供給溝１との位置決めを行って
接着し、金属マスク１３を通してＫｒＦエキシマレーザ
光の照射角度を変えてポリイミドシート１２に照射し、
このポリイミドシート１２に逆テーパ形状のオリフィス
孔２７を形成するようにしたので、プリントヘッド１０
にポリイミドシート１２を接着した後にオリフィス孔２
７を形成することができ、オリフィス孔２７が接着材１
１、１４により目詰まりすることなく、インクの良好な
吐出に必要な条件である逆テーパ形状のオリフィス孔２
７を確実に加工でき、しかも複数の逆テーパ形状のオリ
フィス孔２７を一括に加工できる。

【００５１】又、金属マスク１３がポリイミドシート１
２に接着されているので、密着性の不足を回避でき、孔
径の精度を大幅に改善して高くできる。

【００５２】なお、オリフィス孔２７の逆テーパ形状
は、ゴニオステージ２１の傾斜角度を変えることにより
任意の逆テーパ角に加工できる。

【００５３】(2) 次に本発明の第２の実施の形態につい
て説明する。なお、図１と同一部分には同一符号を付し
てある。

【００５４】図５は本発明のプリントヘッドの製造方法
をインジェックトプリンタのオリフィス孔加工に適用し
た製造プロセスを示す図である。

【００５５】先ず、第１の工程において、同図(a) に示
すようにプリントヘッドオリフィス用の高分子材料の加
工用シート、例えばポリイミドシート３０の一方の表面
に対し、金属膜３１が蒸着、スパッタ又はメッキ等によ
り成膜される。

【００５６】なお、高分子材料の加工用シートとして
は、ポリイミドシート３０に限らずポリサルフォンによ
ってなるシートを用いてもよい。

【００５７】又、金属膜３１としては、オリフィス孔の
加工時に照射するエキシマレーザからの紫外光に対して
反射率の高い金属、例えばＡｌ、Ｃｕが用いられる。

【００５８】次に、第２の工程において、金属膜３１と
して例えばアルミニウム膜（以下、金属膜３１をアルミ
膜３１として説明する）の成膜されたポリイミドシート
３０が、同図(b) に示すようにプリントヘッド１０に接
着材３２により接着される。

【００５９】次に、第３の工程において、ポリイミドシ
ート３０に成膜されたアルミ膜３１に対し、通常のＰＥ
Ｐ（Photo Engraving Process ）工程によりオリフィス
孔部分のエッチングを行い、複数の円形開口を形成す
る。

【００６０】図１(d) は複数の円形開口の形成されたア
ルミ膜３１を示し、これがレーザ光をポリイミドシート
３０に照射してオリフィス孔を形成するときの金属マス
クとなる。

【００６１】ここで、ＰＥＰ工程では、同図(e) に示す
ようにプリントヘッド１０における複数のインク供給溝
１の中心に各オリフィス孔を形成するために位置決めが
必要である。

【００６２】この場合、アルミ膜３１付きポリイミドシ
ート３０をプリントヘッド１０に貼り付け後に、アルミ
膜３１に対するエッチングを行っているが、アルミ膜３
１付きポリイミドシート３０をプリントヘッド１０に貼
り付けず、アルミ膜３１付きポリイミドシート３０にエ
ッチングにより複数の円形開口を形成し、この後に、複
数の円形開口の形成されたアルミ膜３１付きポリイミド
シート３０をプリントヘッド１０に貼り付けてもよい。

【００６３】次に、第４の工程において、図１(f) に示
すようにレーザ照射によりアルミ膜３１の円形開口下の
ポリイミドシート３０及び接着材３２のアブレーション
を行う。

【００６４】このレーザ照射によるプリンタヘッドの製
造に用いるレーザ加工装置は、上記図３に示すレーザ加
工装置が適用される。

【００６５】ゴニオステージ２１上には、アルミ膜３１
付きのポリイミドシート３０が接着されたプリントヘッ
ド１０が載置される。

【００６６】ＫｒＦエキシマレーザ発振器２２からレー
ザ光が出力されると、このレーザ光は、ミラー２３で反
射し、入射レンズ２４を通してカライドスコープ２５に
入射し、ここでポリイミドシート３０における加工点で
所定の形状と均一分布が得られるように調整される。そ
して、レーザ光は、結像レンズ２６によりアルミ膜３１
付きのポリイミドシート３０に結像される。

【００６７】このレーザ光の照射において、アルミ膜３
１上に照射されたレーザ光は反射されるが、アルミ膜３
１の各円形開口部分に照射されたレーザ光は、これら円
形開口を通して直接にポリイミドシート３０及び接着材
３２へ照射されるので、これらポリイミドシート３０及
び接着材３２はレーザ光のエネルギーにより除去され
る。

【００６８】このレーザ光の照射では、上記図４に示す
と同様に、３ステップでポリイミドシート３０に逆テー
パ形状のオリフィス孔を加工する。例えば、図４(a) に
示すように、ゴニオステージ２１を動作させてポリイミ
ドシート３０に対するレーザ光の照射方向に対して傾斜
させ、この状態でＸテーブル２０によりアルミ膜３１の
全体に対してレーザ光を１回走査する。

【００６９】次に、同図(b) に示すように、ゴニオステ
ージ２１を動作させてポリイミドシート３０に対するレ
ーザ光の照射方向を先とは反対方向に傾斜させ、この状
態でＸテーブル２０によりノズル全体に対してレーザ光
を１回走査する。

【００７０】次に、同図(c) に示すように、ゴニオステ
ージ２１を動作させてポリイミドシート３０に対するレ
ーザ光の照射方向を垂直方向に配置し、この状態でＸテ
ーブル２０によりノズル全体に対してレーザ光を１回走
査する。

【００７１】このようにポリイミドシート３０に対して
最低でも計３回はレーザ光を走査し、図５(g) に示すよ
うにポリイミドシート３０に逆テーパの形状を持つオリ
フィス孔３３を形成する。

【００７２】このようなレーザ光の照射によるオリフィ
ス孔３３の形成により接着材３２も除去される。

【００７３】次に、第４の工程において、オリフィス孔
３３の形成の後、アルミ膜３１が取り外されるか、又は
アルミ膜３１上にテフロン系の撥水膜３４が形成され
る。

【００７４】このように上記第２の実施の形態において
は、ポリイミドシート３０の一方の表面にアルミ膜３１
を形成し、このアルミ膜３１にプリントヘッドにおける
複数のインク供給溝１に対応する部分を除去して複数の
開口を形成し、このアルミ膜３１付きポリイミドシート
３０をプリントヘッド３０に位置決めして接着した状態
に、アルミ膜３１をマスクとしてレーザ光を照射し、ポ
リイミドシート３０に複数の逆テーパ形状のオリフィス
孔３３を形成するようにしたので、上記第１の実施の形
態と同様に、プリントヘッド１０にアルミ膜３１の付い
たポリイミドシート３０を接着した後にオリフィス孔３
４を形成することができる。よって、オリフィス孔３４
が接着材３２により目詰まりすることなく、確実なオリ
フィス孔３４を加工でき、しかも複数の逆テーパ形状の
オリフィス孔３４を一括に加工できる。

【００７５】又、アルミ膜３１がポリイミドシート３０
に接着されているので、密着性不足を回避でき、孔径の
精度を大幅に改善して高くできる。そのうえ、コンタク
トマスク法で必要となった密着性管理が不要となり、マ
スクの繰り返し使用による耐久性の低下が問題とならな
い。

【００７６】さらに、マスクとしてのアルミ膜３１を損
傷することなくオリフィス孔３４を形成できるる。

【００７７】又、オリフィス孔３４の逆テーパ形状は、
ゴニオステージ２１の傾斜角度を変えることにより任意
の大きさの逆テーパ角に加工できる。

【００７８】なお、上記第２の実施の形態では、ポリイ
ミドシート３０にレーザ光に対して反射作用を持つ金属
マスクとして例えばアルミ膜３１が成膜されたが、これ
に限らず、図６(a) に示すようにポリイミドシート３０
の表面上にレーザ光に対して吸収性を有する非金属材料
の吸収型マスク４０をパターニングして形成してもよ
い。

【００７９】この場合、同図(b) に示すようにレーザ光
の照射によりポリイミドシート３０が除去されるととも
に吸収型マスク４０も除去されてその膜厚が減少する。

【００８０】そうして、同図(c) に示すようにポリイミ
ドシート３０に円形開口が貫通して形成される。

【００８１】従って、吸収型マスク４０の初期膜厚は、
ポリイミドシート３０に円形開口が貫通するまでに、吸
収型マスク４０が完全に除去されない厚さに形成してお
けばよい。

【００８２】(3) 以下、本発明の第３の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。

【００８３】図７は本発明のプリントヘッドの製造方法
をインジェットプリンタのオリフィス孔加工に適用した
製造プロセスを示す図である。

【００８４】先ず、第１の工程において、同図(a) に示
すようにプリントヘッド１０には、複数のインク供給溝
１が形成されており、このヘッド部に対して接着材１１
を介して高分子材料から成る被加工用プレート、例えば
ポリイミドシート１２が接着される。なお、被加工用プ
レートは、ポリイミドシート１２に限らずポリサルフォ
ン等を用いてもよい。

【００８５】次に、第２の工程において、同図(b) に示
すようにポリイミドシート１２上に複数の開口が形成さ
れた金属部材、すなわち金属ステンシルマスク（以下、
金属マスクと省略する）５０が接着材１４により接着さ
れる。

【００８６】この金属マスク５０は、オリフィス孔の加
工時に照射するエキシマレーザからの紫外光に対して反
射率の高い金属、例えばＡｌ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗな
どにより形成されている。

【００８７】又、この金属マスク５０には、図８に示す
ように各インク供給溝１と対応する位置に、テーパ状の
複数の開口部５１がポリイミドシート１２に形成する各
オリフィス孔の位置に対応して形成されている。なお、
テーパ状の形状を持つ開口部５１の金属マスク５０への
形成は、機械的加工等により行われる。

【００８８】従って、金属マスク５０をポリイミドシー
ト１２上に接着する場合、テーパ状の各開口部５１の径
の大きい側を上方に向け、径の小さい側をポリイミドシ
ート１２側に向けて接着する。

【００８９】次に、第３の工程において、図７(d) に示
すようにレーザ照射により金属マスク５０の開口部５１
下のポリイミドシート１２及び接着材１１、１４のアブ
レーションを行う。

【００９０】図９はかかるプリンタ孔加工に適用するレ
ーザ加工装置の構成図である。

【００９１】ＫｒＦエキシマレーザ発振器５２は、例え
ば波長１９０ｎｍから４００ｎｍの紫外線の範囲の波長
を持つパルスのレーザ光を出力する機能を有している。

【００９２】このＫｒＦエキシマレーザ発振器５２から
出力されるレーザ光路上には、ミラー５３、入射レンズ
５４、カライドスコープ５５及び光学レンズ５６が配置
されている。

【００９３】このようなレーザ加工装置を用いてのプリ
ンタ孔の加工は次の通り行われる。

【００９４】ＫｒＦエキシマレーザ発振器５２からレー
ザ光が出力されると、このレーザ光は、ミラー５３で反
射し、入射レンズ５４を通してカライドスコープ５５に
入射する。

【００９５】ここで、レーザ光は、カライドスコープ５
５の作用によりポリイミドシート１２における加工点で
のレーザ光の強度が均一な分布となるように調整され
る。そして、レーザ光は、光学レンズ５６により平行光
に変換されて、金属マスク５０及びポリイミドシート１
２に対して垂直方向に照射される。

【００９６】この場合、平行光となっているレーザ光
を、金属マスク５０の全ての開口部５１をカバーする長
さのライン状のレーザ光に変換し、このライン状のレー
ザ光を金属マスク５０に照射してもよい。

【００９７】このとき、金属マスク５０には、テーパ状
の複数の開口部５１が形成されているので、ポリイミド
シート１２へのオリフィス孔の加工は、図１０の金属マ
スクの１つの開口部における加工作用の詳細図に示す通
りにして行われる。

【００９８】すなわち、平行光となっているレーザ光
は、金属マスク５０及びポリイミドシート１２に対して
垂直方向に照射されるので、金属マスク５０の表面に照
射されたレーザ光は反射されるが、金属マスク５０の各
開口部５１内に入射したレーザ光は、その一部が通り抜
けて直接ポリイミドシート１２に照射し、他の一部が傾
斜している側壁で反射してポリイミドシート１２に対し
て角度を持って照射する。

【００９９】このようにレーザ光は、ポリイミドシート
１２に対して直接に照射するとともに角度を持って照射
するので、これらレーザ光が照射される部分のポリイミ
ドシート１２及び接着材１１、１４は除去され、ポリイ
ミドシート１２には、図７(e) 及び図１０に示すように
逆テーパのオリフィス孔５７が形成される。

【０１００】ここで、図１０の金属マスク開口部におけ
る加工作用の詳細図に示すように、金属マスク５０の側
壁のテーパ角をｓ₁ （rad ）、レーザ光の照射角を金属
マスク５０に対して垂直、金属マスク５０の板厚をｔ
（mm）、金属マスク５０の開口部５１におけるレーザ光
入射側の穴径をｄ₁ （mm）、出射側の穴径をｄ₂ （mm）
とすると、ポリイミドシート１２に逆テーパ形状を持つ
オリフィス孔５７を形成するための条件（上記第１の実
施の形態のように３方向からのレーザ光照射と同じ条
件）は、 （ｄ₁ ＋ｄ₂ ）／２ｔ＝ｔａｎ（２ｓ₁ ） …(1) となる。

【０１０１】一方、逆テーパのオリフィス孔５７を形成
する条件の上記式(1) において、左辺の数値が右辺の数
値よりも大きくなり、 （ｄ₁ ＋ｄ₂ ）／２ｔ＞ｔａｎ（２ｓ₁ ） …(2) の関係になると、金属マスク５０の側壁でのレーザ光の
反射がさらに片側１回づつ増える。これにより、逆テー
パ形状のオリフィス孔５７の形成は、図１１に示すよう
にレーザ光がポリイミドシート１２に対して５方向から
の照射となり、テーパ角の大きなオリフィス孔５８が形
成される。

【０１０２】又、逆テーパのオリフィス孔５７を形成す
る条件の上記式(1) において、右辺の数値が左辺の数値
よりも大きくなり、 （ｄ₁ ＋ｄ₂ ）／２ｔ＜ｔａｎ（２ｓ₁ ） …(3) の関係になると、図１２に示すように金属マスク５０の
側壁で１回の反射によりレーザ光のポリイミドシート１
２に対する照射のエリアが狭くなる。これにより、ポリ
イミドシート１２には、側壁が逆テーパ形状部分ととも
にストレートの部分を持つオリフィス孔５９が形成され
る。

【０１０３】このように逆テーパのオリフィス孔５７を
形成する条件を上記式(1) 〜(3) のいずれかに選択する
ことにより、ポリイミドシート１２に形成されるオリフ
ィス孔のテーパ角を制御できる。

【０１０４】従って、オリフィス孔の仕様に応じて逆テ
ーパのオリフィス孔５７を形成する条件を選択すればよ
い。

【０１０５】次に、第４の工程において、オリフィス孔
５７の形成の後、図７(e) に示すように金属マスク５０
が取り外され、続いて同図(f) に示すようにポリイミド
シート１２上に存在する接着材１４の残査が除去され
る。

【０１０６】このように上記第３の実施の形態において
は、金属マスク５０にテーパ状の開口部５１を形成し、
この金属マスク５０に対して垂直方向に平行光となって
いるレーザ光を照射するので、上記第１及び第２の実施
の形態のようにゴニオステージ２１を用いなくても、簡
単な構成でかつ容易にポリイミドシート１２に対し、イ
ンクの良好な吐出に必要な条件である逆テーパ形状を持
つ複数のオリフィス孔５７を一括で精度が高く形成でき
る。

【０１０７】従って、光学系に特別な性能が要求される
ことがないので、装置構成の簡略化が図れるとともに高
速処理が可能となる。

【０１０８】そのうえ、逆テーパのオリフィス孔５７を
形成する条件、すなわち金属マスク５０の開口部のテー
パ角ｓ₁ 、金属マスク５０の板厚ｔを選択し、その条件
に対応する開口部５１が形成された金属マスク５０を使
用することにより、ポリイミドシート１２に形成される
オリフィス孔のテーパ角を制御できたり、テーパ角の側
壁とあわせてストレート側壁を持つ孔も加工できる。

【０１０９】なお、上記第１及び第２の実施の形態と同
様に、プリントヘッド１０にポリイミドシート１２を接
着した後にオリフィス孔５７を形成することができ、オ
リフィス孔５７が接着材１１、１４により目詰まりする
ことなく、確実なオリフィス孔５７を加工でき、しかも
複数の逆テーパ形状のオリフィス孔５７を一括に加工で
きる。

【０１１０】又、金属マスク５０がポリイミドシート１
２に接着されているので、密着性不足を回避でき、孔径
精度を大幅に改善して高くできる。

【０１１１】なお、上記第３の実施の形態は、次の通り
変形してもよい。

【０１１２】例えば、金属マスク５０の開口部５１の形
状は、単純なテーパ形状に限らず、傾斜する側壁に凹曲
面又は凸曲面を設けたり、傾斜する側壁に段差を設けた
りして、ポリイミドシート１２に形成される逆テーパ状
のオリフィス孔５７の形状を制御してもよい。

【０１１３】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、複
数の逆テーパ形状のオリフィス孔を目詰まりなく一括
に、かつ孔径精度を高く形成できるプリントヘッドの製
造方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるプリントヘッドの製造方法をイ
ンジェクトプリンタのオリフィス孔加工に適用した第１
の実施の形態の製造プロセスを示す図。

【図２】同オリフィス孔加工に用いる金属マスクの構成
図。

【図３】同プリンタ孔加工に適用するレーザ加工装置の
構成図。

【図４】レーザ光照射による逆テーパのオリフィス孔の
形成方法を示す図。

【図５】本発明に係わるプリントヘッドの製造方法をイ
ンジェクトプリンタのオリフィス孔加工に適用した第２
の実施の形態の製造プロセスを示す図。

【図６】吸収型マスクをパターニングして形成したポリ
イミドシートを示す図。

【図７】本発明に係わるプリントヘッドの製造方法をイ
ンジェクトプリンタのオリフィス孔加工に適用した第３
の実施の形態の製造プロセスを示す図。

【図８】同オリフィス孔加工に用いる金属マスクの構成
図。

【図９】プリンタ孔加工に適用するレーザ加工装置の構
成図。

【図１０】金属マスク開口部における加工作用を示す模
式図。

【図１１】金属マスク開口部の条件を変更した場合の加
工作用を示す模式図。

【図１２】金属マスク開口部の条件を変更した場合の加
工作用を示す模式図。

【図１３】従来のインクジェットプリンタにおける金属
オリフィス板の接着状態を示す図。

【図１４】オリフィス孔の逆テーパ形状を示す図。

【図１５】マスク密着性と孔径増加との関係を示す図。

【符号の説明】

１…複数のインク供給溝、 １０…プリントヘッド、 １１，１４，３２…接着材、 １２，３０…ポリイミドシート、 １３…金属ステンシルマスク（金属マスク）、 ２０…Ｘテーブル、 ２１…ゴニオステージ、 ２２…ＫｒＦエキシマレーザ発振器、 ２５…カライドスコープ、 ２６…結像レンズ、 ２７，３３…オリフィス孔、 ３１…金属膜（アルミ膜）、 ４０…吸収型マスク、 ５０…金属マスク、 ５１…開口部、 ５２…ＫｒＦエキシマレーザ発振器、 ５７，５８，５９…オリフィス孔。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のインク供給溝の形成されたプリン
   トヘッド筐体に対し、高分子材料から成る加工用プレー
   トを接着する工程と、 複数の開口が形成された金属部材を、これら開口と前記
   各インク供給溝とを位置決めして前記被加工用プレート
   の表面上に接着する工程と、 前記金属部材をマスクとしてレーザ光を前記複数の開口
   を通して前記被加工用プレートに照射し、これら開口に
   対応して部分的に少なくとも前記被加工用プレート及び
   接着材を除去して複数のインク噴出孔を形成する工程
   と、を有することを特徴とするプリントヘッドの製造方
   法。
2. 【請求項２】 高分子材料から成る被加工用プレートの
   一方の表面に金属部材を形成する工程と、 プリントヘッド筐体における複数のインク供給溝に対応
   する前記金属部材の部分を除去して複数の開口を形成す
   る工程と、 これら開口の形成された前記金属部材の形成された前記
   被加工用プレートを前記各インク供給溝と位置決めして
   接着した状態で、前記金属部材をマスクとしてレーザ光
   を前記複数の開口を通して前記被加工用プレートに照射
   し、これら開口に対応して部分的に少なくとも前記被加
   工用プレート及び接着材を除去して複数のインク噴出孔
   を形成する工程と、を有することを特徴とするプリント
   ヘッドの製造方法。
3. 【請求項３】 前記被加工用プレートは、高分子材料と
   してポリイミド又はポリサルフォンが用いられることを
   特徴とする請求項１又は２記載のプリントヘッドの製造
   方法。
4. 【請求項４】 前記レーザ光を前記金属板の前記複数の
   開口を通して前記被加工用プレートに少なくとも２方向
   から照射することを特徴とする請求項１又は２記載のプ
   リントヘッドの製造方法。
5. 【請求項５】 前記レーザ光は、波長１９０ｎｍから４
   ００ｎｍの範囲を用いることを特徴とする請求項１又は
   ２記載のプリントヘッドの製造方法。
6. 【請求項６】 前記被加工用プレートの一方の表面に金
   属部材を蒸着、スパッタ又はメッキにより形成すること
   を特徴とする請求項２記載のプリントヘッドの製造方
   法。
7. 【請求項７】 エッチングにより前記金属部材を部分的
   に除去することを特徴とする請求項２記載のプリントヘ
   ッドの製造方法。
8. 【請求項８】 前記金属部材付きの前記被加工用プレー
   トを前記プリントヘッド筐体に接着し、この後に、前記
   プリントヘッド筐体の複数のインク供給溝に対応する前
   記金属部材を部分的に除去して前記複数の開口を形成す
   ることを特徴とする請求項２記載のプリントヘッドの製
   造方法。
9. 【請求項９】 前記被加工用プレートに前記金属部材を
   形成し、前記プリントヘッド筐体の複数のインク供給溝
   に対応して前記金属部材を部分的に除去して前記複数の
   開口を形成し、この後に、これら開口を有する前記金属
   部材の形成された前記加工プレートを前記プリントヘッ
   ド筐体に位置決めして接着することを特徴とする請求項
   ２記載のプリントヘッドの製造方法。
10. 【請求項１０】 前記金属部材として前記レーザ光に対
    する吸収性を有する非金属部材を用いることを特徴とす
    る請求項２記載のプリントヘッドの製造方法。
11. 【請求項１１】 テーパ状の複数の開口部が形成された
    前記金属部材を用い、この金属部材をマスクとしてレー
    ザ光を前記複数の開口部を通過させるとともに前記開口
    部の傾斜している側壁で反射させて前記被加工用プレー
    トに照射し、この被加工用プレートにテーパ状の複数の
    インク噴出孔を形成することを特徴とする請求項１記載
    のプリントヘッドの製造方法。
12. 【請求項１２】 所望のテーパ角に形成された前記開口
    部を持つ前記金属部材を前記被加工用プレートに接着
    し、前記被加工用プレートに形成される前記インク噴出
    孔のテーパ角を制御することを特徴とする請求項１１記
    載のプリントヘッドの製造方法。
13. 【請求項１３】 前記金属部材は、前記レーザ光に対し
    て反射率の高い材料から形成されていることを特徴とす
    る請求項１１記載のプリントヘッドの製造方法。
14. 【請求項１４】 前記被加工用プレートにテーパ状の前
    記インク噴出孔を形成する条件は、前記レーザ光を前記
    開口部に対して略垂直方向に入射し、前記金属部材に形
    成された前記開口部のテーパ角をｓ₁ 、前記金属部材の
    板厚をｔ、前記開口部における前記レーザ光入射側及び
    出射側の穴径をそれぞれｄ₁ 、ｄ₂ とした場合、（ｄ₁
    ＋ｄ₂ ）／２ｔとｔａｎ（２ｓ₁ ）との大きさの関係を
    変えることを特徴とする請求項１１記載のプリントヘッ
    ドの製造方法。