JPH07314695A - 液体噴射記録ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吐出口の大きさおよび形状が高精度であり、
良好な記録を行なうことができる液体噴射記録ヘッドの
製造方法を実現する。 【構成】 オリフィスプレート１２が積層された基板１
１を、位置決めステージ２で支持して、オリフィスプレ
ート１２のオリフィスを形成する部位の外面が光ファイ
バ５の出射端５ａと微小距離に近接して対向するように
位置決めを行なう。ついで、レーザ装置４により発光さ
れたレーザ光６を光ファイバ５によって導き、その出射
端５ａから出射されたレーザ光６をオリフィスプレート
１２に照射し、オリフィスを形成する。以上の工程を形
成すべきオリフィスの数だけ繰り返し実行することで、
所望する数のオリフィスを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液体噴射記録装置、複
写機またはファクシミリ等の記録装置において使用され
る液体噴射記録ヘッドの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の液体噴射記録ヘッドは、図９に示
すようにガラスやセラミックス製の基板２０１上に吐出
エネルギ発生素子（不図示）をあらかじめパターニング
しておき、前記基板２０１上に記録液を吐出するための
複数のオリフィス２０４とオリフィス２０４に連通され
た液流路（不図示）を有するオリフィスプレート２０２
を重ね合わせ、該オリフィスプレート２０２の上に記録
液を供給するための液供給口２０８を有する天板２０３
を重ね合わせて接着剤により積層固着したものであっ
て、前記吐出エネルギ発生素子により前記液流路内の記
録液に吐出エネルギを付与することによって前記オリフ
ィス２０４より記録液を噴射して記録を行なうように構
成されている。

【０００３】中でも、オリフィスプレート２０２に設け
られたオリフィス２０４は、高精度に加工する必要があ
るため、エキシマレーザによって穴開け加工が行なわれ
ている。

【０００４】従来のエキシマレーザによるオリフィス加
工方法は、図１０に示す液体噴射記録ヘッド３０１を位
置決めステージ３０２で支持して位置決めしておき、レ
ーザ装置３０４により発生されたエキシマレーザ光３０
６を多数のレンズ群からなる光学系３０５で集光させ、
集光されたエキシマレーザ光３０６を液体噴射記録ヘッ
ド３０１のオリフィスプレートに照射することによって
オリフィスを形成するものである。なお、観察装置３０
３は、前記エキシマレーザ光３０６と位置決めされた前
記オリフィスプレートの位置を確認するために設けられ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記従来の技術
では、次に記載するような未解決の課題があった。

【０００６】（イ） エキシマレーザ光が集光される位
置つまり焦点とオリフィスプレートの位置がずれた場
合、エキシマレーザ光が所望のビーム径および形状に集
光されずにオリフィスプレートに照射されるため、オリ
フィスを所定の大きさおよび形状に形成することができ
ない。オリフィスの大きさにバラツキがあると、記録液
滴の吐出量が変化するため記録紙等の記録媒体上で記録
濃度のバラツキが発生する。また、オリフィスの形状が
適正なものでない場合には、記録液滴の吐出方向および
吐出速度に影響を及ぼし良好な記録が行なえないおそれ
がある。

【０００７】（ロ） 光学系が複数のレンズによって構
成されるため、各レンズの性能およびその調整が非常に
難しく、光学系の性能にバラツキが発生する。その結
果、オリフィスの大きさや形状にバラツキが発生し、こ
のため、良好な記録が行なえないおそれがある。

【０００８】本発明は、上記従来の技術の有する問題点
に鑑みてなされたものであって、吐出口の大きさおよび
形状が高精度であり、良好な記録を行なうことができる
液体噴射記録ヘッドの製造方法を実現することを目的と
するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の液体噴射記録ヘッドの製造方法は、記録液
が供給される液室と、前記液室とそれぞれ液流路により
連通された複数の吐出口と、前記液流路毎に設けられた
吐出エネルギ発生素子を備えた液体噴射記録ヘッドの製
造方法において、前記吐出口は、光ファイバの出射端を
前記吐出口を形成すべき部位に近接させて位置決めし、
前記光ファイバによりレーザ光を導いて前記出射端から
出射されたレーザ光を照射することによって形成するこ
とを特徴とするものである。

【００１０】また、光ファイバの出射端側を液流路内に
嵌め込んで位置決めしたり、複数の光ファイバのそれぞ
れの出射端を各吐出口を形成する部位に近接させて位置
決めしておき、各光ファイバにより同時にレーザ光を照
射して複数の吐出口を同時に形成すると効果的である。

【００１１】

【作用】レーザ光が出射される光ファイバの出射端をオ
リフィスプレートのオリフィスを形成すべき部位の表面
に微小距離まで近接させた状態で前記光ファイバを介し
てレーザ光を照射するため、レーザ光がほとんど拡散ま
たは収束することがない。その結果、前記光ファイバの
断面形状と同じ大きさおよび形状の高精度なオリフィス
を形成することができる。

【００１２】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

【００１３】液体噴射記録ヘッドの製造方法の第１実施
例について説明する。

【００１４】図１は、本発明の液体噴射記録ヘッドの製
造方法の第１実施例を示す説明図、図２は本実施例の主
要部を拡大して示す模式部分斜視図、図３は本実施例に
より製造された液体噴射記録ヘッドの模式分解斜視図で
ある。

【００１５】 先ず、次に説明するような基板１１お
よび天板１３を準備する。

【００１６】基板１１は、ガラスやセラミックス等から
なり、その片面に公知の半導体製造プロセスを用いて形
成された複数の吐出エネルギ発生素子１５（図２には２
個のみを示す）が互いに所定の間隔をおいて設けられて
おり、その上面には感光性樹脂硬化膜からなり、前記各
吐出エネルギ発生素子１５とそれぞれ対応する複数の液
流路１６と、各液流路１６に連通する共通の液室１７を
有する感光性樹脂硬化膜からなるオリフィスプレート１
２が積層されている。

【００１７】他方、天板１３は、ガラス、セラミック
ス、金属等からなる平板状のものであって、該天板１３
にはこれを貫通する液供給口１８が形成されている。

【００１８】 図１に示すように、オリフィスプレー
ト１２が積層された基板１１を、位置決めステージ２で
支持して、オリフィスプレート１２の吐出口であるオリ
フィス１４（図２に示す）を形成する部位の外面が光フ
ァイバ５の出射端５ａと微小距離に近接して対向するよ
うに位置決めを行なう。この場合、観察装置３により、
出射端５ａとオリフィスプレート１２との関係位置およ
び近接距離を目視によって確認する。

【００１９】 上記の工程ののち、例えばＫｒＦエ
キシマレーザ装置からなるレーザ装置４により発光され
たレーザ光６を光ファイバ５によって導き、その出射端
５ａから出射されたレーザ光６をオリフィスプレート１
２に照射し、レーザ光６が照射された部位の感光性樹脂
硬化膜を蒸発除去することによって液流路１６に連通す
るオリフィス１４を形成する。

【００２０】 上記およびの工程を形成すべきオ
リフィス１４の数だけ繰り返し実行してオリフィスプレ
ート１２に所望する数のオリフィス１４を形成する。

【００２１】 上記の工程ののち、図３に示すよう
に、オリフィスプレート１２にその液室１７に連通する
液供給口１８を有する天板１３を接着剤により積層固着
することによって液体噴射記録ヘッドを得る。

【００２２】本実施例によれば、光ファイバ５の出射端
５ａとオリフィスプレート１２との間の近接距離が非常
に微小な距離であるため、レーザ光６がほとんど拡散ま
たは収束せず、光ファイバ５の断面と同じ大きさおよび
形状の高精度のオリフィス１４をバラツキなく形成する
ことができる。

【００２３】次に、本発明の液体噴射記録ヘッドの製造
方法の第２実施例について説明する。

【００２４】図４は、本実施例のオリフィスを形成する
工程を示し、一体に形成されたオリフィスプレートを有
する天板の模式部分斜視図、図５は本実施例によって形
成されたオリフィスを有する天板の主要部を示す模式部
分斜視図、図６は本実施例によって製造された液体噴射
記録ヘッドの主要部の模式部分斜視図である。

【００２５】 先ず、図４に示すように、一体に形成
されたオリフィスプレート２２を有する天板２３と、上
記第１実施例と同様に製造された図６に示すような複数
の吐出エネルギ発生素子２５が互いに所定の間隔をおい
て設けられた基板２１を準備する。

【００２６】本実施例における天板２３は、後述するよ
うな耐記録液性に優れた樹脂から金型中で一体成形され
たものであって、基板２１に設けられた各エネルギ発生
素子２５にそれぞれ対応する液流路２６および各液流路
２６に連通する共通の液室２７が形成されている。

【００２７】耐記録液性に優れた樹脂としては、ポリサ
ルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンオ
キサイド、ポリプロピレン等が適している。

【００２８】 天板２３の液流路２６内に光ファイバ
５の出射端５ａ側を嵌め込み、出射端５ａとオリフィス
プレート２２の内面とが微小な距離に近接するように位
置決めする。

【００２９】 上記の工程ののち、第１実施例と同
様に、レーザ光６を光ファイバ５によって導き、その出
射端５ａから出射されたレーザ光６をオリフィスプレー
ト２２に照射し、レーザ光が照射された部位の前記樹脂
を蒸発除去することによって液流路２６からオリフィス
プレート２２の外面へ貫通する吐出口であるオリフィス
２４を形成する。

【００３０】 上記およびの工程を形成すべきオ
リフィス２４の数だけ繰り返し実行して、図５に示すよ
うにオリフィスプレート２２に所望する数のオリフィス
２４を形成する。

【００３１】 上記の工程ののち、図６に示すよう
に、前記基板２１にオリフィス２４が形成された前記天
板２３を接着剤により積層固着して液体噴射記録ヘッド
を得る。

【００３２】本実施例によれば、光ファイバ５の出射端
５ａ側が液流路２６に嵌め込まれるため、液流路２６と
オリフィス２４とが位置ずれすることがなく、オリフィ
ス２４の形成作業が簡易になる。

【００３３】次に、本発明の液体噴射記録ヘッドの製造
方法の第３実施例について説明する。

【００３４】本実施例は、図７に示すように、複数の光
ファイバ５によってレーザ光６を同時に導いて各光ファ
イバ５の出射端５ａから出射されたレーザ光６をオリフ
ィスプレート３２の吐出口であるオリフィス３４を形成
すべき部位にそれぞれ照射し、一度に複数のオリフィス
３４を形成するものである。したがって、第１実施例の
〜の工程のうちのの工程を必要としない点以外は
第１実施例と同様でよいので、その説明は省略する。

【００３５】また、本実施例は上述した第２実施例と同
様に、各液流路２６にそれぞれ光ファイバ５の出射端５
ａ側を嵌め込んで各オリフィス３４を同時に形成するよ
うに変更することができる。

【００３６】本実施例によれば、一度に複数のオリフィ
スを形成できるため、第１実施例および第２実施例に比
較して量産性に優れている。

【００３７】本発明により形成されたオリフィスと上記
従来の技術によって加工されたオリフィスそれぞれの精
度について比較実験を行なった結果を表１に示す。

【００３８】

【表１】 次に、本発明によって製造された液体噴射記録ヘッドを
搭載した液体噴射記録装置について図８を参照して説明
する。

【００３９】液体噴射記録ヘッド（以下、「記録ヘッ
ド」という）１０３とインク容器とを接合した記録ヘッ
ドユニットを搭載したキャリッジ１０１はガイド軸１０
４および螺旋溝１０５ａをもつリードスクリュ１０５に
案内され、キャリッジ１０１上には、インク容器が内装
されたインク容器カセット１０２を装着することが可能
である。ちなみに、記録ヘッド１０３側には、図示しな
い棒体が設けられており、インク容器カセット１０２を
一体化した際に、前記棒体の先端部が容器本体１の排出
口内に挿入されてボールを押圧し、排出口を解放するよ
うに構成されている。

【００４０】リードスクリュ１０５は、正逆回転する駆
動モータ１０６によって歯車列１０６ａ，１０６ｂ，１
０６ｃ，１０６ｄを介して正逆回転され、その螺旋溝１
０５ａに先端部が係合したキャリッジ１０１に設けられ
ているピン（図示せず）を介してキャリッジ１０１を矢
印方向および反矢印方向へ往復移動させる。駆動モータ
１０６の正逆回転の切換は、キャリッジ１０１がホーム
ポジションにあることをキャリッジ１０１に設けられた
レバー１１５とフォトカプラ１１６とで検出することに
より行なう。

【００４１】他方、被記録媒体である記録紙１０９は、
プラテン１０７に押え板１０８によって押圧され、紙送
りモータ１１０によって駆動される紙送りローラ（図示
せず）によって記録ヘッド１０３に対向するように搬送
される。

【００４２】回復ユニット１１１は、記録ヘッド１０３
の吐出口に付着した異物や粘度の高くなったインクを除
去して、吐出特性を正規の状態に維持するために設けら
れたものである。

【００４３】回復ユニット１１１は、吸引手段（図示せ
ず）に連通されたキャップ部材１１３を有し、記録ヘッ
ド１０３の前記吐出口をキャッピングして吸引すること
により、吐出口に付着した異物や粘度の高くなったイン
クを除去する。また、回復ユニット１１１とプラテン１
０７の間には、案内部材１１２に案内されて記録ヘッド
１０３の吐出口面の走行経路上に向けて前進、後退する
クリーニングブレード１１４が配設されており、該クリ
ーニングブレード１１４の先端で前記吐出口面に付着し
た異物やインク滴をクリーニングできるように構成され
ている。

【００４４】本発明は、特に液体噴射記録方式の中で熱
エネルギを利用して飛翔液滴を形成し、記録を行なう、
いわゆるインクジェット記録方式の記録ヘッド、記録装
置に於いて、優れた効果をもたらすものである。

【００４５】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第４７２３１２９号明細書、同第４７４０
７９６号明細書に開示されており、本発明はこれらの基
本的な原理を用いて行なうものが好ましい。この記録方
式は所謂オンデマンド型、コンティニュアス型のいずれ
にも適用可能である。

【００４６】この記録方式を簡単に説明すると、記録液
（インク）が保持されているシートや液流路に対応して
配置されている吐出エネルギ発生素子である電気熱変換
体に、記録情報に対応して記録液（インク）に核沸騰現
象を越え、膜沸騰現象を生じるような急速な温度上昇を
与えるための少なくとも一つの駆動信号を印加すること
によって、熱エネルギーを発生せしめ、記録ヘッドの熱
作用面に膜沸騰を生じさせる。このように記録液（イン
ク）から電気熱変換体に付与する駆動信号に一対一に対
応した気泡を形成できるため、特にオンデマンド型の記
録法には有効である。この気泡の成長、収縮により吐出
口を介して記録液（インク）を吐出させて、少なくとも
一つの滴を形成する。この駆動信号をパルス形状とする
と、即時適切に気泡の成長収縮が行なわれるので、特に
応答性に優れた記録液（インク）の吐出が達成でき、よ
り好ましい。このパルス形状の駆動信号としては、米国
特許第４４６３３５９号明細書、同第４３４５２６２号
明細書に記載されているようなものが適している。な
お、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許
第４３１３１２４号明細書に記載されている条件を採用
すると、さらに優れた記録を行なうことができる。

【００４７】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口、液流路、電気熱変換
体を組み合わせた構成（直線状液流路又は直角液流路）
の他に、米国特許第４５５８３３３号明細書、米国特許
第４４５９６００号明細書に開示されているように、熱
作用部が屈曲する領域に配置された構成を持つものにも
本発明は有効である。

【００４８】加えて、複数の電気熱変換体に対して、共
通するスリットを電気熱変換体の吐出口とする構成を開
示する特開昭５９年第１２３６７０号公報や熱エネルギ
ーの圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を
開示する特開昭５９年第１３８４６１号公報に基づいた
構成を有するものにおいても本発明は有効である。

【００４９】さらに、本発明が有効に利用される記録ヘ
ッドとしては、記録装置が記録可能である記録媒体の最
大幅に対応した長さのフルラインタイプの記録ヘッドが
ある。このフルラインヘッドは、上述した明細書に開示
されているような記録ヘッドを複数組み合わせることに
よってフルライン構成にしたものや、一体的に形成され
た一個のフルライン記録ヘッドであっても良い。

【００５０】加えて、装置本体に装着されることで、装
置本体との電気的な接続や装置本体からのインクの供給
が可能になる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あ
るいは記録ヘッド自体に一体的に設けられたカートリッ
ジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効で
ある。

【００５１】また、記録ヘッドに対する回復手段や予備
的な補助手段を付加することは、記録装置を一層安定に
することができるので好ましいものである。これらを具
体的に挙げれば、記録ヘッドに対しての、キャッピング
手段、クリーニング手段、加圧或は吸引手段、電気熱変
換体或はこれとは別の加熱素子、或はこれらの組み合わ
せによる予備加熱手段、記録とは別の吐出を行なう予備
吐出モード手段を付加することも安定した記録を行なう
ために有効である。

【００５２】さらに、記録装置の記録モードとしては黒
色等の主流色のみを記録するモードだけではなく、記録
ヘッドを一体的に構成したものか、複数個の組み合わせ
で構成したものかのいずれでも良いが、異なる色の複色
カラーまたは、混色によるフルカラーの少なくとも一つ
を備えた装置にも本発明は極めて有効である。

【００５３】本発明において、上述した各インクにたい
して最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行する
ものである。

【００５４】さらに加えて、本発明インクジェット記録
装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の
画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と組
み合わせた複写装置、さらには送受信機能を有するファ
クシミリ装置の形態を採るものであってもよい。

【００５５】

【発明の効果】本発明は上述のとおり構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。

【００５６】オリフィスの寸法精度および形状精度が高
精度なものとなり、しかもバラツキがないため、被記録
媒体上で記録濃度にバラツキのない良好な記録を行なう
ことができる液体噴射記録ヘッドを簡単に製造すること
ができる。このため、生産性が向上し、製造コストを低
減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液体噴射記録ヘッドの製造方法の第１
実施例を示す説明図である。

【図２】図１に示す第１実施例の主要部を拡大して示す
模式部分斜視図である。

【図３】液体噴射記録ヘッドの製造方法の第１実施例に
よって製造された液体噴射記録ヘッドの模式分解斜視図
である。

【図４】本発明の液体噴射記録ヘッドの製造方法の第２
実施例のオリフィスを形成する工程を示し、一体に形成
されたオリフィスプレートを有する天板の模式部分斜視
図である。

【図５】液体噴射記録ヘッドの製造方法の第２実施例に
よって形成されたオリフィスをを有する天板の主要部を
示す模式部分斜視図である。

【図６】本発明の液体噴射記録ヘッドの製造方法の第２
実施例によって製造された液体噴射記録ヘッドの模式部
分斜視図である。

【図７】本発明の液体噴射記録ヘッドの製造方法の第３
実施例の一工程を示す模式部分斜視図である。

【図８】本発明によって製造された液体噴射記録ヘッド
を搭載する液体噴射記録装置の一例を示す斜視図であ
る。

【図９】従来の液体噴射記録ヘッドの模式斜視図であ
る。

【図１０】従来の液体噴射記録ヘッドの製造方法の説明
図である。

【符号の説明】

２ 位置決めステージ ３ 観察装置 ４ レーザ装置 ５ 光ファイバ ６ レーザ光 １１，２１，３１ 基板 １２，２２，３２ オリフィスプレート １３，２３ 天板 １４，２４，３４ オリフィス １５，２５，３５ 吐出エネルギ発生素子 １６，２６，３６ 液流路 １７，２７，３７ 液室 １８ 液供給口

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録液が供給される液室と、前記液室と
   それぞれ液流路により連通された複数の吐出口と、前記
   液流路毎に設けられた吐出エネルギ発生素子を備えた液
   体噴射記録ヘッドの製造方法において、 前記吐出口は、光ファイバの出射端を前記吐出口を形成
   すべき部位に近接させて位置決めし、前記光ファイバに
   よりレーザ光を導いて前記出射端から出射されたレーザ
   光を照射することによって形成することを特徴とする液
   体噴射記録ヘッドの製造方法。
2. 【請求項２】 光ファイバの出射端側を液流路内に嵌め
   込んで位置決めすることを特徴とする請求項１記載の液
   体噴射記録ヘッドの製造方法。
3. 【請求項３】 複数の光ファイバのそれぞれの出射端を
   各吐出口を形成する部位に近接させて位置決めしてお
   き、各光ファイバにより同時にレーザ光を照射して複数
   の吐出口を同時に形成することを特徴とする請求項１ま
   たは２記載の液体噴射記録ヘッドの製造方法。