インクジェットヘッドの製造方法
【目的】 印字品質に優れたインクジェットヘッドを安価に製造する方法を提供すること。
【構成】 ノズルプレート６１は、射出成形とレーザ加工とによって製造される。射出成形行程は、テーパ部６３となるべき有底孔６８を有し、オリフィス部６２を有しないノズルプレート素材をポリフェニレンサルファイドで形成する行程である。射出成形行程の次には、エキシマレーザにより薄肉部６６にレーザビームを照射して薄肉部６６を除去し、オリフィス部６２を形成する。このようにして製造したノズルプレート６１がヘッド本体の先端面にエポキシ樹脂等の接着剤で接着されることにより、インクジェットヘッドが得られる。
【構成】 ノズルプレート６１は、射出成形とレーザ加工とによって製造される。射出成形行程は、テーパ部６３となるべき有底孔６８を有し、オリフィス部６２を有しないノズルプレート素材をポリフェニレンサルファイドで形成する行程である。射出成形行程の次には、エキシマレーザにより薄肉部６６にレーザビームを照射して薄肉部６６を除去し、オリフィス部６２を形成する。このようにして製造したノズルプレート６１がヘッド本体の先端面にエポキシ樹脂等の接着剤で接着されることにより、インクジェットヘッドが得られる。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットヘッドの製造方法に関し、特にインク噴射孔の形成法に関するものである
【０００２】
【従来の技術】従来、ドロップオンデマンド方式のインクジェットヘッドとして、インク吐出エネルギー発生素子を用いたインクジェットヘッドが提案されている。例えば、インク吐出エネルギー発生素子としての圧電セラミックスの変形によってインク室の容積を変化させることにより、その容積減少時にインク室内のインクをインク噴射孔から液滴（インク滴と称する）として噴射し、容積増大時にインク導入口からインク室内にインクを導入するようにしたものがある。そして、所定の印字データに従って所定のインク噴射孔からインク滴を噴射させることにより、インクジェットヘッドと対向する紙面上等に所望の文字，図形等の画像を形成するものである。
【０００３】この種のインクジェットヘッドの一つに、例えば特開昭６３─２４７０５１号公報に記載されているものがある。また、国際出願公開ＷＯ９１／１７０５１号公報には、インクジェットヘッドのインク噴射孔を高集積化するために、複数個のインク噴射孔から成るインク噴射孔列を２列形成したインクジェットヘッドが記載されている。
【０００４】特開昭６３─２４７０５１号公報に記載されているインクジェットヘッドを図１４ないし図１７に基づいて説明する。このインクジェットヘッド１は、図１４１４に示すように、圧電セラミックスプレート２とカバープレート３とノズルプレート３１と基板４１とから構成されている。
【０００５】圧電セラミックスプレート２は、図１６に矢印５で示す方向に分極処理が施され、薄い円板状のダイヤモンドブレード等により切削加工され、複数の溝８が形成されている。また、その溝８の間には側壁１１が形成される。溝８は同じ深さであり、かつ平行であるが、圧電セラミックスプレート２の後端面１５に近づくにつれて徐々に浅くなっており、後端面１５付近には浅溝１６が形成されている。そして、溝８の内面には、その両側面の上半分に金属電極１３がスパッタリング等によって形成されている。また、浅溝１６の内面には、その側面及び底面に金属電極９がスパッタリング等によって形成されている。
【０００６】カバープレート３は、ガラス材料、セラミックス材料または樹脂材料等から形成されている。そして、カバープレート３には、研削または切削加工等によって、インク導入口２１及びマニホールド２２が形成されている。そして、圧電セラミックスプレート２の溝８加工側の面とカバープレート３のマニホールド２２加工側の面とがエポキシ系接着剤等によって接着され、ヘッド本体２６が構成される。したがって、ヘッド本体２６には、溝８の上面が覆われて横方向に互いに間隔を有する複数のインク室１２が構成される。そのインク室１２は長方形断面の細長い形状であり、すべてのインク室１２には、インクが充填される。
【０００７】そして、圧電セラミックスプレート２の溝８の加工側に対して反対側の面には、基板４１が、エポキシ系接着剤等によって接着されている。その基板４１には各インク室の位置に対応した位置に導電層パターン４２が形成されている。その導電層パターン４２と浅溝１６の底面の金属電極９とは、ワイヤボンディングによって導線４３で接続されている。さらに、圧電セラミックスプレート２およびカバープレート３の先端面、すなわちヘッド本体２６の先端面４に、各インク室１２の位置に対応した位置にインク噴射孔３２が設けられたノズルプレート３１が接着されている。
【０００８】導電層パターン４２には、図１５に示すように、ＬＳＩチップ５１が接続されている。このＬＳＩチップ５１にはまた、クロックライン５２、データライン５３、電圧ライン５４及びアースライン５５が接続されている。ＬＳＩチップ５１は、クロックライン５２から供給される連続したクロックパルスに基づいて、データライン５３上に現れるデータに応じて、どのインク噴射孔３２からインク滴の噴射を行うべきかを判断する。そして、駆動するインク室１２内の金属電極１３に導通する導電層パターン４２に、電圧ライン５４の電圧Ｖを印加する。また、駆動するインク室１２以外の金属電極１３に導通する導電層パターン４２にはアースライン５５の電圧０Ｖを印加する。
【０００９】このインクジェットヘッド１は次のように作動する。ＬＳＩチップ５１が、所定のデータに従って、インクジェットヘッド１のインク室１２ｂからインクの噴出を行なうと判断すると、金属電極１３ｅと１３ｆとに正の駆動電圧Ｖが印加され、金属電極１３ｄと１３ｇとが接地される。すると、図１７に示すように、側壁１１ｂには矢印１４ｂの方向の駆動電界が発生し、側壁１１ｃには矢印１４ｃの方向の駆動電界が発生する。すると、駆動電界方向１４ｂ及び１４ｃは分極方向５とが直交しているため、側壁１１ｂ及び１１ｃは、圧電厚みすべり効果により、この場合、インク室１２ｂの内部方向に急速に変形する。この変形によってインク室１２ｂの容積が減少してインク圧力が急速に増大し、圧力波が発生して、インク室１２ｂに連通するインク噴射孔３２からインク滴が噴射される。また、駆動電圧Ｖの印加が停止されると、側壁１１ｂ及び１１ｃが変形前の位置に徐々に戻るためインク室１２ｂ内のインク圧力が徐々に低下する。すると、インク導入口２１からマニホールド２２を通してインク室１２ｂ内にインクが供給される。ただし、上記の動作は従来装置の基本動作に過ぎず、製品として具体化される場合には、まず、駆動電圧をインク室の容積が増大する方向に印加し、インク室１２ｂにインクを供給した後に、駆動電圧の印加を停止して元の状態（図１６参照）に復帰させ、インク滴を噴射させるなど、種々の形態で動作させられる。
【００１０】さて、この種のインクジェットヘッドのノズルプレート３１の形成方法に関しては、シート状のプレートにプレス加工、ドリル加工などにより穴開け加工を施す方法のほか、特開昭６１─３２７６１号公報には、フィルム状のノズルプレート３１に、高エネルギビーム（例えばエキシマレーザビーム）によりインク噴射孔３２を形成する方法が開示されている。図１８にその概略を示す。
【００１１】また、特開平３─２９７６５１号公報には、ニッケル電鋳や射出成形によるノズルプレートの形成方法が開示されている。ここで、ノズルプレートを射出成形法により成形した従来例を、図１９ないし図２２を用いて説明する。図２０（ａ）、図２０（ｂ）あるいは図２２（ａ）、図２２（ｂ）に示す様な金型を用いて、射出成形法によりノズルプレートを作成すると、図１９１９あるいは図２１のような、オリフィス部７２あるいはオリフィス部８２が貫通した状態のノズルプレート７１あるいは８１を得ることが出来る。尚、図２０（ｂ）および図２２（ｂ）は図２０（ａ）および図２２（ａ）のＡ−Ａ断面を示すものであり、図中、１７０、１８０は金型コアであり、山部１７３、１８３はノズルプレート７１、８１のテーパ部７３、８３に対応する。そして、射出成形時、射出成形材料はゲート１００から導入され、金型の空間に充填され、ノズルプレートが射出成形される。
【００１２】また、特開平１─１０８０５６号公報にはエキシマレーザを用い、エキシマレーザビームとノズルプレートの素材となる板とを相対的に揺動運動させることにより、テーパ状のノズルを形成する方法が開示されている。
【００１３】尚、前記ノズルプレートは、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルホン、ポリカーボネイト等の樹脂材料あるいはステンレス、ニッケル、アルミニウム、クロムなどの金属材料によって形成される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平３─２９７６５１号公報に開示されているニッケル電鋳による方法では製造コストが高く、大量生産性に劣るという問題があった。
【００１５】また、フィルム状ノズルプレート３１にエキシマレーザビームにより穴開け加工すると、図１８に示すように、インク噴射孔３２内の体積が小さいため、インク噴射孔３２内にエアーが侵入し、良好なインク噴射が行えず、印字品質が低下するという問題があった。また、インク噴射孔３２内の体積を大きくするためには、シートを厚くする必要があるが、そうすると、レーザ加工性が問題となる。
【００１６】一方、射出形成、プレス加工、ドリル加工による方法ではノズルのインク吐出側にバリが生じ、インクの吐出方向が曲げられ、印字品質が悪いという問題があった。例えば、射出成形法においては、ノズル内の体積を大きくできるが、図１９あるいは図２１に示すようなバリ７５、８５がオリフィス部７２、８２に生じる。そして、インク噴射試験を行ったところ、図１９あるいは図２１に示す形状のノズルプレート７１、８１の場合はインク噴射方向が曲げられたり、安定的なインク吐出が行われなかった。
【００１７】また、特開平１─１０８０５６号公報に開示されているエキシマレーザビームとノズルプレート素材とを相対的な揺動運動させる方法においては、テーパ状のノズルを形成することができるので、インク噴射孔３２内の体積を大きくすることはできるものの、処理時間が長く大量生産性に劣るという問題があった。
【００１８】それに対して、特開昭６３−３１７５８号公報には、インク噴射ノズルとインク室とを共通の圧電部材により一体成形することが記載されている。このインクジェッドヘッドにおいては、インク噴射ノズルの内部に、テーパ部とオリフィス部とを有するインク噴射孔が形成されている。テーパ部はインク室側からインク噴射孔の先端側に向かうに従って直径が漸減しており、オリフィス部はテーパ部からインク噴射ノズルの先端面に到るストレートの貫通孔であるが、このオリフィス部をレーザ加工することが記載されている。
【００１９】このようにテーパ部を有する有底孔の底壁にレーザ加工により貫通孔を形成すれば、前記テーパ部とオリフィス部とを同時に射出成形する場合のようにバリが生じることがなく、安定したインクの噴射が可能になる。しかし、インク噴射ノズルとインク室とを一体成形することは困難であり、特に前記特開昭６３─２４７０５１号公報に記載されている形式のインクジェットヘッドにおいては殆ど不可能である。
【００２０】請求項１，７，８の発明は、以上の事情を背景として、印字品質に優れたインクジェットヘッドを安価に製造する方法を提供することを課題としてなされたものである。また、請求項２ないし６の発明は、請求項１の発明に係る製造方法におけるインクジェットヘッドの歩留りを向上させることを課題としてなされたものである。請求項９の発明は、請求項１の発明に係る製造方法において生産能率を向上させることを課題としてなされたのである。請求項１０ないし１３の発明は、請求項１の発明に係る製造方法によって高集積度のインク噴射孔を備えたインクジェットヘッドの製造を可能にすることを課題としてなされたものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】そして、請求項１の発明の特徴は、インクが充填される複数のインク室を有するヘッド本体と、そのヘッド本体の先端面に接合され、前記インク室の各々に対応する複数のインク噴射孔を有するノズルプレートとを備えたインクジェットヘッドの製造方法であって、(a) 前記インク室側から離れるに従って断面積が漸減する面積漸減部を有する有底孔を複数個設けたノズルプレート素材を射出成形により成形する工程と、(b) 前記有底孔の底壁をレーザ加工により貫通させ、前記インク噴射孔を形成してノズルプレートとする工程と、(c) そのノズルプレートを前記ヘッド本体の先端面に接合する工程とを含むことにある。なお、有底孔の底壁を貫通させる工程は、ノズルプレートをヘッド本体に接合する工程の前に行っても、後に行ってもよい。
【００２２】請求項２の発明の特徴は、前記ノズルプレート素材を前記有底孔の前記インク室側の開口が前記インク室の有底孔側の開口より小さくなるように成形することにあり、請求項３の発明の特徴は、前記有底孔の前記インク室側の開口の寸法と前記インク室の有底孔側の開口の寸法との差である開口寸法差を、前記接合工程における組付公差に基づいて決定することにある。請求項２の発明に係るインクジェットヘッドの製造方法において、製品の歩留りを向上させるために、開口寸法差は４μｍ以上とすることが望ましく、８μｍ以上とすることがさらに望ましく、１２μｍ以上とするとが特に望ましい。請求項３の発明において、インクジェットヘッドの歩留りを向上させる観点からは、予想される最大の組付誤差の発生にもかかわらずインク噴射孔に向いた肩面が生じないように開口寸法差を決定することが望ましいが、反面、インク噴射孔内の容積確保，インクの流れの良好さ等の観点からは、開口寸法差が小さいことが望ましい。したがって、組付誤差を小さくし、最大組付誤差発生時でもインク噴射孔向きの肩面が生じないように開口寸法差を決定することが理想的であるが、組付誤差を十分小さくできない場合には、ある程度の比率でインク噴射孔向きの肩面が生じることを許容して開口面積差を決定することも止むを得ない。
【００２３】前記レーザ加工は、レーザビームを有底孔の開口側から照射して行うことが望ましく、エキシマレーザにより行うことが望ましい。また、レーザ加工は、前記複数個の有底孔の各々に対して個別にレーザビームを照射して行うことも、前記ノズルプレート素材の前記有底孔の少なくとも一部の複数個を含む領域を覆う太さのレーザビームを照射することにより行うことも可能である。後者の場合には必ず複数個の有底孔の底壁を一挙に貫通させるととなるが、前者の場合には、各有底孔に対する個別のレーザビームの照射を順次行って底壁を１度に１つずつ貫通させることも、また、複数個の有底孔に対する照射を同時に行ってそれら複数個の有底孔の底壁を一挙に貫通させることも可能である。
【００２４】インク噴射孔の高い集積化を図るために、射出成形によりノズルプレート素材を成形する際に、複数個の有底孔を２列以上形成することが望ましい。その場合には、有底孔を形成するための有底孔形成突起を設けた複数の金型コアを用いて射出成形を行うことが望ましく、複数個の金型コアを使用する場合には、各金型コアの有底孔形成突起を設けた面の隣接金型コア側の縁にリブを形成しておくことが望ましい。複数の金型コアを用いて射出成形を行う場合にはまた、ノズルプレート素材の、複数の金型の合わせ部に対応する部分にレーザビームを照射することが望ましい。
【００２５】
【作用】請求項１記載の発明に従って、面積漸減部を有する有底孔を備えたノズルプレート素材を射出成形法により成形し、その有底孔の底壁をレーザ加工により貫通させて、面積漸減部とオリフィス部とを含むインク噴射孔を備えたノズルプレートとすれば、インク噴射孔内の容積を大きくすることができ、また、従来の製造方法による場合のように、インク噴射孔の先端開口周縁やインク噴射孔内にバリが生じることを回避することができる。
【００２６】また、請求項２〜６記載の各発明に従って、ヘッド本体のインク室の出口開口をノズルプレートのインク噴射孔の入口開口より大きくすれば、ノズルプレートのヘッド本体に対する組付誤差の存在にもかかわらず、両者の合わせ部にインク噴射孔側に向いた肩面が生じる確率を低くし、あるいは実質的に０にすることができる。
【００２７】前記レーザ加工を請求項７記載の発明に従って有底孔の開口側から行えば、良好な形状のインク噴射孔を形成することができる。レーザビームにより有底孔の底壁を貫通させると、オリフィス部が形成されるのであるが、このオリフィス部は厳密にはストレートな孔にはならず、レーザビームの入射側（面積漸減部側）から出射側に向かって断面積が僅かに漸減する孔となる。また、レーザビームを有底孔の底壁より細いものとすれば、オリフィス部の入口周辺にインク室向きの肩面が形成されることとなるが、この肩面の内周縁に丸みが付く。したがって、もしレーザビームを有底孔の開口側とは反対側、すなわちノズルプレート素材の外側面側から照射すれば、オリフィス部は出口側に向かって面積が漸増することとなり、かつ、出口の内周縁に丸みが付くこととなる。このような形状のインク噴射孔からインクを噴射させるより、上記形状のインク噴射孔から噴射させる方が良いことが実験によって確かめられた。
【００２８】レーザ加工を請求項８記載の発明に従ってエキシマレーザによって行えば、有底孔の底壁を良好に貫通させることができる。例えば、能率良く貫通させることができるとともに、底壁を貫通させた部分に寸法精度の高いオリフィス部を形成することができるのである。請求項９記載の発明においては、レーザビームの底壁に対する照射面の大きさおよび形状を選択することにより、底壁全体を貫通させることも、底壁の一部を底壁と相似の形状あるいは底壁とは異なる形状で貫通させることも可能である。また、１個ずつの有底孔の底壁を順次貫通させることも、複数個の有底孔の底壁の各々にレーザビームを同時に照射してそれらの底壁を一挙に貫通させることも可能である。請求項１０の発明においては、ノズルプレート素材の全有底孔を覆う太さのレーザビームを照射することも、全有底孔の一部である複数個の有底孔を覆う太さのレーザビームを照射する動作を複数回繰り返すことも可能である。
【００２９】請求項１１記載の発明に従って、ノズルプレートに複数列の有底孔を形成すればインク噴射孔の集積度の高いインクジェットヘッドを製造することができ、その場合に、請求項１２の発明に従って、有底孔形成突起を設けた２個以上の金型コアを用いれば、列ごとの有底孔を互いに半ピッチあるいはそれより小さい量だけずらせて形成することが容易となって、設備コストを低減させることができる。そして、複数の金型コアを使用する場合に、請求項１３の発明に従って、隣接する金型コアの境界（合わせ部）にリブを形成しておけば、それらリブによりノズルプレート素材の内側面（ヘッド本体と接合される面）凹部が形成され、その凹部の底面に金型コア間に生じるバリが生じる。また、請求項１４の発明に従って、成形されたノズルプレート素材の金型コアの境界に対応する部分にレーザビームを照射すれば、その部分に生じたバリを簡単に除去することができる。
【００３０】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項１の発明によれば、インクジェットヘッドのインク噴射のための所要エネルギーを低く保ったまま、インク噴射孔内の容積を大きくすることができ、ノズル内への気泡の侵入を防止でき、この点から印字品質を改善することができる。また、インク噴射孔内部の形状をインクの流動抵抗が良好な形状に容易に成形することができ、さらに、インク噴射孔の出口近傍にバリが生じないので、インク滴の飛翔方向が曲げられず、この点からも印字品質を改善することができる。
【００３１】また、請求項２〜６の発明によれば、気泡が滞留するインクジェットヘッドが生じることによる歩留りの低下を回避することができる。請求項７の発明によれば、出口に向かって断面積が減少し、あるいは少なくとも出口に向かって断面積が増大する部分がないインク噴射孔を形成することができ、インク噴射孔の出口の内周縁に丸みが付くことを回避することができる。それによって、インク噴射特性の良好なインクジェットヘッドが得られる。請求項８の発明によれば、ノズルプレートの生産能率を向上させることによってインクジェットヘッドの製造コストを低減させることができる。請求項９の発明によれば、底壁全体を貫通させることも、底壁の一部を貫通させることもできる。特に、金型加工の都合で有底孔の底壁が四角形とされる場合にその底壁の円形部分を貫通させれば、噴射特性の良好なインクジェットヘッドを得ることができる。また、１個ずつの有底孔の底壁を順次貫通させる場合には、複数個の底壁を同時に貫通させる場合に比較してレーザの出力が小さくてよいため、安価な小形レーザの使用により設備コストを低減させることができる。請求項１０の発明によれば、複数個の有底孔の底壁全体を一挙に貫通させることができ、かつ、太いレーザビームを個々の有底孔に個別に照射するためのマスクを省略することができる。
【００３２】請求項１１の発明によれば、インク噴射孔の集積度の高いインクジェットヘッドを製造することができ、請求項１２の発明によれば、金型コアの製作が容易になり、設備コストを低減させることができる。請求項１３の発明のよれば、バリがノズルプレートの凹部の底面に生じるため、ノズルプレートをヘッド本体に組み付ける場合にバリが邪魔になることがなく、バリ取り作業が不要になって製造コストの低減を図り得る。請求項１４の発明によれば、金型コアの境界に生じたバリを容易に除去することができる。特に、請求項１３の発明に従ってノズルプレート素材の内側面に凹部を形成しない場合には、バリがノズルプレートのヘッド本体への密着を妨げるためにそれの除去が重要になり、殊に実益が大きい。
【００３３】
【発明の望ましい態様】以下、発明の望ましい実施態様を列挙するとともに、必要に応じて関連した説明を行う。
（１）前記有底孔の底壁を貫通させる工程を、レーザビームを有底孔の開口側から底壁の内面に向かって、その底壁の面積より大きい断面積のレーザビームを照射することによって行うことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１つに記載のインクジェットヘッドの製造方法。この態様によれば、有底孔の底壁全体が除去される。また、有底孔の面積漸減部の内周面、すなわち傾斜面にレーザビームが照射されても、レーザビームが垂直に照射されず、エネルギ密度が低いために加工は行われず、インク噴射孔のオリフィス部の位置および寸法は有底孔の位置および寸法で決まる。そして、有底孔の位置および寸法は金型の加工精度により決まり、この加工精度を上げることは比較的容易であるため、オリフィス部の形成位置および寸法の精度を容易に向上させることができる。
【００３４】（２）前記有底孔の底壁を貫通させる工程を、その底壁の面積より断面積が小さく断面形状が円形のレーザビームを照射することによって行うことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１つに記載のインクジェットヘッドの製造方法。この態様によれば、有底孔の底壁の中央部を円形に除去することができる。インク噴射孔の出射側の部分の断面形状としては円形が最も好ましいことが確認されているため、この態様によれば噴射特性の良好なインクジェットヘッドが得られる。なお、この態様においては、インク噴射孔内にインク室向きの肩面が形成されることになるが、この肩面はインク室向きなので気泡の滞留は生じ難い。したがって、この肩面はさほど大きいものでない限りは噴射特性には影響しない。この態様においては、レーザビームを有底孔の開口側から照射することも、反対側から照射することも可能である。したがって、ノズルプレートをヘッド本体に接着した後にレーザ加工を行う場合には、この態様が望ましい。ノズルプレートをヘッド本体に接合した後に、有底孔の開口側からレーザビームを照射しようとすれば、ヘッド本体の形状をレーザビームの通過を許容する形状とすることが必要であり、例えば、インク室のノズルプレート側とは反対側の端部（前記従来のインクジェットヘッド１においては、インク室の高さを漸減させる部分や浅溝１６を形成している部分）をヘッド本体とは別体に製造して、後に接合する等の対策が必要になるからである。なお、インク室の高さを漸減させる部分や浅溝１６を形成している部分をヘッド本体とは別体に製造する場合には、これらの部分と前記マニホールド２２やインク導入口２１を形成している部分とを一体に製造し、後にヘッド本体に接合してもよい。
【００３５】（３）前記有底孔の面積漸減部を、幅が一定で高さが漸減する形状に形成することを特徴とする請求項１〜１４，態様１，２のいずれか１つに記載のインクジェットヘッドの製造方法。この態様によれば、インク室およびインク噴射孔を小さいピッチで形成しつつインク噴射孔内の容積を大きくすることが容易となる。なお、本明細書において、幅および高さは、それぞれ有底孔（インク噴射孔）の列に平行な方向および直角な方向を意味し、インクジェットヘッドの使用姿勢を規定する用語ではない。例えば、インクジェットヘッドは、インク噴射孔の列の方向（幅方向）が上下方向となる姿勢で使用されることも、インク噴射孔が下向きとなる姿勢で使用されることもあるのである。
【００３６】（４）前記有底孔の底壁の厚さを３０〜２００μｍとすることを特徴とする請求項１〜１４，態様１〜３のいずれか１つに記載のインクジェットヘッドの製造方法。この態様によれば、ノズルプレート素材の射出成形の容易さと、レーザビームによる有底孔の底壁除去の容易さとの両方を享受することができる。底壁をあまり薄くすると、有底孔形成突起の頂面と金型キャビティ面との隙間が狭くなり、成形用材料が充填され難くなって成形が困難になり、底壁を厚くすれば、成形は容易になるが、レーザビームによる除去に時間がかかるようになるのであるが、上記範囲とすればこれらの両方をバランスよく回避することができるのである。
【００３７】（５）前記有底孔の開口の高さを幅より大きくするとともに、前記ノズルプレートの前記ヘッド本体への接合時に、両者の高さ方向の位置決めは、ノズルプレートとヘッド本体との一方に設けた位置決め突起を他方に係合させることにより行い、幅方向の位置決めは両者の相対位置の検出とその検出結果に基づく位置補正とによって行うことを特徴とする請求項１〜１４，態様１〜４のいずれか１つに記載のインクジェットヘッドの製造方法。この態様によれば、ノズルプレートとヘッド本体との相対位置の検出とその検出結果に基づく位置補正とを高さ方向について行う必要がなくなり、両者の接合が容易となる。
【００３８】（６）前記有底孔をそれの全体が面積漸減部となるように前記ノズルプレート素材の射出成形を行うことを特徴とする請求項１〜１４，態様１〜５のいずれか１つに記載のインクジェットヘッドの製造方法。この態様によれば、射出成形時におけるノズルプレート素材の有底孔形成突起からの離脱が容易である上、インクジェットヘッド使用時におけるインク噴射孔内のインクの流れを良好にすることができる。しかし、有底孔を面積漸減部と面積不変部との両方を含むものとすることも可能である。面積不変部を形成する場合には、それを面積漸減部より底壁側に形成することも、開口側に形成することも、両側に形成することも可能である。
【００３９】（７）前記有底孔の面積漸減部を、有底孔の底面に向かうに従って面積の減少率が小さくなる形状に形成することを特徴とする請求項１〜１４，態様１〜６のいずれか１つに記載のインクジェットヘッドの製造方法。この態様によれば、インク噴射孔内におけるインクの流れを良好にすることができる。面積漸減部を面積が直線的に減少するテーパ状とする場合には、面積漸減部とオリフィス部（あるいは有底孔の面積不変部）とを連続して形成すると両者の境界に角部が生じてインクの流れの妨げになるが、本態様によれば、この角部の発生を抑制することができ、有底孔の底壁近傍において面積減少率が０になるようにすれば、角部が全く生じないようにすることができるのである。
【００４０】
【発明の補足的説明】なお、付言すれば、請求項１０の発明の特徴は、請求項１〜９の発明の特徴とは関係なく実施することが可能であり、その場合の構成要件は例えば次のようになる。
（８）インクが充填される複数のインク室と、それらインク室の先端開口を閉塞する端壁に前記複数のインク室の各々に対応して形成された複数のインク噴射孔とを有するインクジェットヘッドの製造方法であって、前記端壁に、その端壁の前記インク室側の内側面から反対側の外側面に向かうに従って断面積が漸減する面積漸減部を備えた有底孔を、前記複数のインク室に対応して形成する工程と、前記複数の有底孔の少なくとも一部の複数個の底壁に、レーザビームを同時に照射してそれら底壁を貫通するオリフィス部を形成する工程とを含むことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。この発明の実施に当たっては、生産能率向上の観点からは有底孔のすべてにレーザビームを同時に照射することが望ましいが、使用するレーザの能力等によっては、有底孔を複数のグループに分け、各グループごとに同時にレーザビームを照射することも可能である。上記端壁はインク室を形成する部分と当初から一体に形成しても、別体に形成した後に接合して一体化してもよい。
【００４１】また、請求項２の発明の特徴は、請求項１の発明の特徴とは関係なく実施することが可能であり、その場合の構成要件は例えば次のようになる。
（９）インクが充填される複数のインク室を有するヘッド本体と、そのヘッド本体の先端面に接合され、前記インク室の各々に対応する複数のインク噴射孔を有するノズルプレートとを備えたインクジェットヘッドの製造方法であって、前記インク噴射孔の前記インク室側の開口を前記インク室のインク噴射孔側の開口より小さくすることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【００４２】さらに付言すれば、請求項１および態様９の発明は、それぞれインクジェットヘッド自体の発明として捉えることも可能であり、その場合の構成要件は例えば次のようになる。
（１０）インクが充填される複数のインク室と、それらインク室の一端面に接合され、インク室の各々に対応する複数のインク噴射孔を有するノズルプレートとを備えたインクジェットヘッドであって、前記インク噴射孔が、前記ノズルプレートの前記インク室側の内側面から反対側の外側面に向かうに従って断面積が漸減する面積漸減部と、一端がその面積漸減部に連通する一方他端が前記外側面に開口するオリフィス部とを含み、かつ、前記面積漸減部が前記ノズルプレートの射出成形時に形成され、前記オリフィス部がレーザ加工によって形成されたことを特徴とするインクジェットヘッド。
（１１）インクが充填される複数のインク室と、それらインク室の一端面に接合され、インク室の各々に対応する複数のインク噴射孔を有するノズルプレートとを備えたインクジェットヘッドであって、前記インク噴射孔の前記インク室側の開口の寸法が前記インク室の前記インク噴射孔側の開口の寸法より小さいことを特徴とするインクジェットヘッド。
【００４３】
【実施例】本発明の実施例である製造方法によって製造されるインクジェットヘッドを図１に示す。なお、前記従来のインクジェットヘッドと同一部位、および均等部位には同一符号を付け、その説明を省略する。本インクジェットヘッド１は、圧電セラミックスプレート２と、２枚のカバープレート３と、ノズルプレート６１と、２枚の基板４１とを備えている。
【００４４】圧電セラミックスプレート２は分極処理が施され、上下両面に薄い円板状のダイヤモンドブレード等による切削加工によって、複数の溝８が形成され、各溝８の間に残った部分が側壁１１を構成している。また、溝８は、圧電セラミックスプレート２の上面側と下面側とで１／２ピッチだけずれている。各溝８の深さは４８５μｍ、幅は８５μｍであり、側壁１１の厚さは８５μｍである。圧電セラミックスプレート２のこれ以外の構成、ならびにカバープレート３および基板４１の構成は前記従来のインクジェットヘッド１と実質的に同じである。
【００４５】圧電セラミックスプレート２とカバープレート３とはエポキシ系接着剤により図２に示すように接着されてヘッド本体２６を構成している。そのヘッド本体２６の先端面にノズルプレート６１が同じくエポキシ系接着剤により接着されており、ノズルプレート６１の前記インク室１２の各々に対応する位置にはインク噴射孔６４が形成されている。インク噴射孔６４は、テーパ部６３とオリフィス部６２とを備えている。テーパ部６３は、幅は一定であるが、高さがインク室１２側からオリフィス部６２側に向かって直線的に減少しており、インク室１２から遠ざかるにつれて断面積が直線的に減少している。テーパ部６３が面積漸減部となっているのである。
【００４６】オリフィス部６２の内のり寸法は、幅も高さも６０μｍである。テーパ部６３は、オリフィス部６２側の開口の内のり寸法はオリフィス部６２と同じであるが、インク室１２側の開口の寸法は、幅が６０μｍ、高さが４００μｍである。インク室１２の幅および高さは前述のようにそれぞれ８５μｍ、４８５μｍであるから、インク噴射孔６４のインク室側の開口（以下、インク噴射孔入口と略称する）は、インク室１２のインク噴射孔側の開口（以下、インク室出口と略称する）に比較して、幅で２５μｍ、高さで８５μｍ小さくされていることになる。
【００４７】ノズルプレート６１には、図１のＹ方向の位置決めのための一対の位置決め突起６７が設けられている。また、ノズルプレート６１の圧電セラミックスプレート２側の中央部には、インク噴射孔６４の列方向に延びる溝状の凹部６５が形成されている。
【００４８】本インクジェットヘッド１の製造方法の特徴は、ノズルプレート６１の製造方法と組付方法とにある。まず、ノズルプレート６１の製造方法について説明する。ノズルプレート６１は、射出成形とレーザ加工とによって製造される。射出成形工程は、テーパ部６３となるべき有底孔６８を有し、オリフィス部６２を有しないノズルプレート素材をポリフェニレンサルファイドで成形する工程である。この射出成形に使用される金型の概略を図３（ａ），（ｂ）に示す。図３において、有底孔形成突起として山部１０３は有底孔６８を形成するためのものであり、厚さ（山部１０３が並んでいる方向の寸法）は一定であるが、幅（山部１０３が並んでいる方向に直角な方向の寸法）が裾から頂上に向かうに従って直線的に減少し、正面形状が台形を成している。
【００４９】射出成形時には、射出成形材料はゲート１００から導入され、金型キャビティに充填される。これによって、インク噴射孔６４のテーパ部６３となるべき有底孔６８が２列形成されたノズルプレート素材５０が射出成形される。なお、型板１０６と各山部１０３との間に薄肉部６６が形成され、この薄肉部６６が有底孔６８の底壁を構成することになる。
【００５０】上記金型の一構成要素である金型コア１１０，１１１を図４に示す。これら金型コア１１０，１１１に形成される山部１０３の位置は、インク噴射孔６４のピッチの１／２だけ互いにオフセットしている。そのため、これら２列の山部１０３を備えた金型コアを一体で製造することは困難である。山部１０３は、金型コア素材に、切削加工，研削加工，ワイヤカッティング等により、断面形状が台形であって複数の山部１０３が連続した長手形状の突部を形成し、その突部にそれを直角に横切る多数の溝を加工することによって形成するのであるが、この溝は薄い円板状のダイヤモンドブレード等による切削によって形成するのであり、１／２ピッチずれた２列の山部１０３を備えた金型コアを製作する場合、ダイヤモンドブレードが一方の突部に溝を形成する際に他方の突部と干渉するため、溝の形成ができないのである。そこで、金型コア１１０，１１１を別個に製作し、射出成形時にはこれら金型コア１１０，１１１を一体的に組み合わせて使用できるようにされているのである。
【００５１】金型コア１１０，１１１には、山部１０３が形成された面の、両金型コア１１０，１１１の合わせ面側の縁に沿って長手形状の突部であるリブ１０５がそれぞれ形成され、これらリブ１０５は前記ノズルプレート６１の凹部６５に対応する寸法とされている。これら金型コア１１０，１１１を使用してノズルプレート６１を成形すれば、リブ１０５間の隙間に射出成形材料が侵入してバリが発生するが、このバリはノズルプレート６１の凹部６５の底面に形成されるため、ノズルプレート６１を圧電セラミックスプレート２およびカバープレート３の先端面４に接着する際の邪魔にはならない。凹部６５はバリが接着の邪魔になることを回避するための逃がし溝なのである。
【００５２】ノズルプレート６１の素材の射出成形の次には、エキシマレーザにより薄肉部６６にレーザビームを照射して薄肉部６６を除去し、オリフィス部６２を形成する。このレーザ加工は、ノズルプレート６１をヘッド本体２６の先端面４に接着した後に行うことも可能である。しかしながら、本実施例においては、レーザビーム照射の都合上、接着前にレーザ加工が行われる。何故ならば、後述するように、レーザビームは有底孔６８側から照射するのであるため、ノズルプレート６１をヘッド本体２６に接着した後には、ヘッド本体２６が邪魔になってレーザビームの照射が不可能であるからである。
【００５３】図５（ａ）に示すように、ノズルプレート素材５０の有底孔６８が形成された側から、エキシマレーザによってすべての有底孔６８を覆い得る太さのレーザビームを照射する。すると、各薄肉部６６の全体が除去され、有底孔６８が図５（ｂ）に示すように貫通孔となり、薄肉部６６の存在していた部分にオリフィス部６２が形成され、有底孔６８がテーパ部６３となって、ノズルプレート６１が得られる。なお、有底孔６８の傾斜した内周面にはレーザビーム９１が垂直には照射されないため、単位面積当たりのエネルギが薄肉部６６に比較して低くなり、加工されない。また、レーザビーム９１の焦点が薄肉部６６の高さに合わせてあるため、圧電セラミックスプレート２およびカバープレート３と接着される面も加工されない。ノズルプレート素材５０およびエキシマレーザがそのように設計されているのである。
【００５４】しかし、現実には、レーザビームの焦点のばらつきやレーザ出力の大きさ等の関係で、上記加工されないはずの部分が加工されてしまうこともあり得る。そのために、ノズルプレート素材５０の内側面のレーザビームの照射された部分とされない部分との間に段差が生じ、ノズルプレート６１をヘッド本体２６に接着する際に両者が密着しない場合には、レーザビーム９１をノズルプレート素材５０のヘッド本体２６に密着する内側面以上の断面積を有するものとすればよい。このようにすれば、ノズルプレート素材５０の内側面全体が同様に加工され、段差が生じないのである。ノズルプレート素材５０の薄肉部６６以外の部分も加工される場合には、凹部６５の底面に生じたバリも除去される。このバリは前述のようにノズルプレート６１のヘッド本体２６への密着を妨げないため、実用上は残っても差し支えないのであるが、薄肉部６６の除去と同時に除去されるのであればその方がよい。また、バリが除去されるのであれば、バリが邪魔になってノズルプレート６１とヘッド本体２６との間に隙間が生じる恐れがなくなるので、凹部６５の形成を省略することも可能であり、金型コア１１０，１１１の加工が容易になるとともに、凹部６５の形成によりノズルプレート素材５０が反る恐れがなくなって好都合である。
【００５５】薄肉部６６の除去は、図６（ａ）に示すように、オリフィス部６２の断面形状と相似形の開口を有するマスクを通過したレーザビーム９２をすべての有底孔６８に同時に照射することによって行うことも可能である。この際、レーザビーム９２の太さを有底孔６８の底面（薄肉部６６）より若干太くすれば、薄肉部６６全体が除去される。
【００５６】以上のような穴開け法によれば、オリフィス部６２の断面形状と相似形の開口を有するマスクを通過したレーザビームと、各薄肉部６６との相対位置を正確に合わせる必要がなく、インク噴射孔６４の出口部となるオリフィス部６２の位置精度が、加工精度を高めることが容易な金型コア１１０，１１１の精度で保証される。
【００５７】しかし、この場合には、オリフィス部６２の出射側（出口）の形状が方形になる。出口が方形であってもインク噴射は支障なく行われるが、インク噴射孔の出口の形状は円形が好ましいとされている。したがって、上記穴開け法に代えて、断面形状が円形で有底穴６８の底面より細いレーザビーム９２を照射し、図６（ｂ）に示すようなノズルプレート６１を製造してもよい。この場合には、テーパ部６３とオリフィス部６２との境界に肩面が生じるが、この肩面はインク室１２向きなので、後述するように気泡の滞留が生じ難く、小さければインクの噴射に支障はない。また、有底孔６８の開口側からレーザビーム９２を照射する場合には、この肩面の内周縁が多少加工されて丸みが付くため、インクの流れが良好となる。一方、薄肉部６６の貫通によって形成されるオリフィス部６２は厳密にはストレートな孔にならず、出口側に向かって断面積が僅かに漸減する孔となる。そして、出口の内周縁には丸みが生じない。
【００５８】この形状のオリフィス部６２を備えたインク噴射孔からはインクの噴射が特に良好に行われることが実験によって確認されている。すなわち、６０μｍ×６０μｍの正方形の薄肉部６６の中央部に断面形状が円形で直径５０μｍのオリフィス部６２を形成したノズルプレート６１と、比較のために反対側、すなわちノズルプレート素材５０の有底孔６８が形成されていない側の面から直径５０μｍのオリフィス部６２を形成したノズルプレートとを試作して、インク噴射試験を行ったところ、前者の方が良好にインクの噴射が行われることが確認されたのである。
【００５９】出口側に向かって断面積が漸減するとともに、出口の内周縁には丸みを有しないオリフィス部６２を備えたインク噴射孔６４からインクが噴射される場合には、インク滴のノズルプレート６１からの離れがよく、インク噴射孔６４から真っ直ぐに飛翔する。また、インク噴射後にインク室１２内に負圧が生じた際、インク噴射孔６４の出口から気泡が侵入し難く、万一侵入した場合にはインクにより押し出され易い。それに対して、比較例においては、オリフィス部６２が出口側に向かって断面積が漸増するとともに、出口の内周縁には丸みを有する孔となり、この場合には、インク滴の後端部がオリフィス部６２の出口の丸みに沿って広がり、インク噴射孔６４から真っ直ぐに飛翔し難くなる。また、出口から気泡が侵入し易く、一端侵入した気泡が排出され難いのである。
【００６０】ただし、レーザビーム９２の太さを有底孔６８の底面より細くする場合には、レーザビーム９２の照射位置の精度によってインク噴射孔６４の出口の位置精度が決まるため、有底孔６８の開口あるいはノズルプレート素材５０の内側面あるいは外側面に設けた位置決め専用のマークをＣＣＤカメラ等の撮像装置で撮像し、開口やマークの位置を検出してその検出結果に基づいてレーザビーム９２とノズルプレート素材５０との相対位置決めを行うことが望ましい。位置決め専用のマークを位置決め突起（ノズルプレート素材５０の内側面に形成する場合はヘッド本体２６から外れた位置に形成するか、ヘッド本体２６の対応する位置に位置決め突起の嵌入を許す凹部を形成することが必要），位置決め孔等とすればノズルプレート素材５０の成形時に成形可能であり、好都合である。また、ノズルプレート素材５０の材料とは異なる色，反射率等光学的特性を有する平面マークとすることも可能である。
【００６１】なお、本実施例のように、有底孔６８の底面より細いレーザビーム９２を照射して薄肉部６６の中央部を貫通させる場合に、もし、レーザビーム９２と有底孔６８との相対位置誤差によりレーザビーム９２の一部が有底孔６８の傾斜した内周面にかかれば、薄肉部６６の照射面が小さくなり、形成されるオリフィス部６２の断面積が正規の値より小さくなる。また、オリフィス部６２の断面形状も正規の形状から外れる。オリフィス部６２の断面形状が円形である場合には、円の一部が欠けて非対称形になってしまうのである。このような事態が生じれば、インク滴の寸法が正規の値より小さくなり、かつ、噴射方向も乱れる（インク噴射孔６４の軸方向に真っ直ぐ噴射されなくなる）ため、所期のドットが形成されない。したがって、レーザビーム９２は全体が薄肉部６６に照射されるようにすべきであるが、レーザビーム９２と有底孔６８との相対位置誤差を全くなくすことはできない。そのため、有底孔６８の底面より細いレーザビーム９２を照射する場合にはこのレーザビーム９２は有底孔６８の底面より、レーザビーム９２と有底孔６８との相対位置公差分だけ細くすることが望ましい。
【００６２】一方、レーザビーム９２を有底孔６８の底面より細くすれば、前述のようにテーパ部６３とオリフィス部６２との境界に肩面が生じる。この肩面はインク室１２向きなので、後述するように気泡が滞留し難いのであるが、それでもあまり大きければ、テーパ部６３がインク噴射孔６４の一部として機能しなくなり、前記特開昭６１−３２７６１号公報に記載のように、フィルム状のノズルプレートにインク噴射孔を形成する場合と同様に気泡が侵入し、滞留し易くなる問題が生じる。したがって、内部に滞留する気泡のうち噴射に影響する気泡の直径が３０〜４０μｍ程度であることを考慮し、テーパ部６３とオリフィス部６２との境界に生じる肩面の最大部における寸法を２０μｍ以下とすることが望ましく、１５μｍ以下とすることがさらに望ましい。
【００６３】前記レーザビーム９１の太さを、複数の有底孔６８を覆うがすべての有底孔６８は覆わない太さとし、覆われる範囲の有底孔６８の薄肉部６６を除去し、その後、レーザビーム９１とノズルプレート素材５０とを相対移動させて再び別の複数の有底孔６８の薄肉部６６を除去するという作動を必要回数繰り返して、ノズルプレート素材５０をノズルプレート６１にすることも可能である。レーザビーム９２に関しても同様に、複数個ずつの有底孔６８を同時に貫通させる動作を繰り返すことも可能である。これらいずれの場合にも、レーザビームをバリにも照射してそれを除去することが可能である。
【００６４】さらに、レーザビーム９１を１個の有底孔６８のみを覆う太さとし、あるいはマスクを１本のレーザビーム９２のみの通過を許容するものとして、１個ずつの有底孔６８を順次貫通させることも可能である。この場合には、レーザビーム９１，９２の焦点をノズルプレート素材５０の内側面にも合わせ得るようにし、そのレーザビーム９１，９２を金型コア１１０，１１１の合わせ部に生じたバリに照射しつつバリに沿って移動させ、バリを確実に除去することができるまで照射を繰り返せばよい。
【００６５】以上のようにして製造したノズルプレート６１をヘッド本体２６の先端面４にエポキシ樹脂等の接着剤で接着すればインクジェットヘッド１が得られるが、インク室出口の開口寸法がインク噴射孔入口のそれと等しい場合には、接着工程において位置ずれが生じると、図７に示すように、両者の合わせ部に段差が生じ、この段差部にインク噴射孔６４から侵入した気泡が滞留し易い。この段差によって生じる肩面が、肩面６９ａのようにインク室１２側を向いている場合には、矢印７０ａで示すインクの流れに伴って気泡Ａが排出され易いため問題はないが、肩面６９ｂのようにインク噴射孔６４に向いている場合には、気泡Ｂが矢印７０ｂで示すインクの流れに伴って排出され難い。
【００６６】そして、気泡が滞留すれば、インク室１２の容積増減に伴って気泡が収縮，膨張を繰り返し、インクジェットヘッド１がインクを正常に噴射し得なくなる。そこで、インク噴射孔６４の出口側から吸引する等により、インク室１２およびインク噴射孔６４内にインクの流れを生じさせ、その流れと共に気泡を排除する回復作業が行われるのであるが、この場合にもインク噴射孔６４に向いている肩面６９ｂの近傍に滞留している気泡Ｂは排出され難い。それどころか、肩面６９ｂの下流側に生じる渦によって気泡Ｂの滞留が助けられる。
【００６７】そのため、従来は、インク室１２とインク噴射孔６４との境に一定限度以上の段差が生じたインクジェットヘッド１は、出荷前の噴射テストに合格せず、不良品として排除され、歩留りが悪化してコスト上昇の一因となっていた。それに対して、本実施例においては、前述のようにインク室出口の開口寸法がインク噴射孔入口のそれより大きくされているため、両者の合わせ部に相当のずれが生じても肩面はインク室１２に向いて形成され、インク噴射孔６４に向いた肩面が形成されることはない。
【００６８】前述のように、インク室出口の幅はインク噴射孔入口の幅より２５μｍ大きくされているのみであるため、幅方向、すなわち図１のＸ方向において正規の位置から±１２．５μｍより大きい組付誤差が生じれば、インク噴射孔６４に向いた肩面が形成されてしまう。そこで、本実施例においては、ノズルプレート６１の圧電セラミックスプレート２への接着時には、ＣＣＤカメラを使用してインク室出口とインク噴射孔入口との撮像を行うなどにより、両者の相対位置誤差を検出し、相対位置誤差が許容範囲内になるように相対位置の補正をロボットにより行った上で接着が行われる。
【００６９】それに対して、インク室出口の高さはインク吐出孔入口の高さより８５μｍ大きくされているため、高さ方向、すなわち図１のＹ方向において正規の位置から±４２．５μｍのずれが生じなければインク噴射孔６４に向いた肩面が形成されることはない。そこで、高さ方向に関しては、前記一対の位置決め突起６７による相対位置決めが行われる。一対の位置決め突起６７間の間隔が、圧電セラミックスプレート２と２枚のカバープレート３との厚さの和より僅かに大きいのみとされており、両面にカバープレート３が接着された圧電セラミックスプレート２、すなわちヘッド本体２６が一対の位置決め突起６７間に嵌入させられることによって、圧電セラミックスプレート２とノズルプレート６１との相対位置決めが行われるようになっているのである。
【００７０】インク噴射孔６４に向いた肩面が形成されないようにするためには、インク室出口の開口寸法とインク噴射孔入口の開口寸法との差を大きくすることが望ましいのであるが、開口寸法差を大きくすれば、インク噴射孔６４のテーパ部６３の開き角が小さくなり、断面積が小さくなって気泡が侵入し易くなる。また、インク室１２に向いた肩面であってもインクの流れの妨げにはなるため、小さい方がよい。したがって、これらの観点からはインク室出口とインク噴射孔入口との開口寸法差は小さくすることが望ましい。
【００７１】所要開口寸法差の大きさは、圧電セラミックスプレート２とノズルプレート６１とを接着する際の組付公差の大きさによって決まる。そこで、前述のようにＣＣＤカメラを使用して両者の相対位置決めを行いつつ接着を行った場合の組付誤差を測定した。なお、この試験においてはインク室の幅方向のみではなく、高さ方向についてもＣＣＤカメラによる位置決めを行った。インク噴射孔出口の幅が８５μｍ、高さが４８５μｍであるノズルプレート６１を７０個製作し、インク室出口の幅が８５μｍ、高さが４８５μｍであるヘッド本体２６に、ＣＣＤカメラによる位置決めを行いつつ接着し、７０個のインクジェットヘッド１を製作した。
【００７２】これらインクジェットヘッド１を１個ずつスケール付Ｘ−Ｙ移動テーブル上に載置し、光学顕微鏡によりインク室出口とインク噴射孔入口との幅方向および高さ方向における最大ずれ量を組付誤差として測定した。測定結果を図８に示す。この図においては、最大ずれ量が、それが幅方向に生じた場合も高さ方向に生じた場合も区別しないで一緒に示されており、図中の符号は、最大ずれ量が幅方向に生じた場合は正が右、負が左を示し、高さ方向に生じた場合は正が上、負が下を示す。図８からノズルプレート６１の圧電セラミッスプレート２に対する組付誤差は±６μｍ以内であることが判る。換言すれば、インク室出口の開口寸法をインク噴射孔入口のそれより１２μｍ大きくしておけば、ノズルプレート６１の組付誤差によってインク噴射孔６４に向いた肩面が生じることはないのである。
【００７３】このことを判り易くグラフにしたのが図９である。すなわち、図８の最大ずれ量分布に基づいて、横軸に開口寸法差を、縦軸に歩留りを取って両者の関係を示したのである。図９から明らかなように、歩留り８０％を望むのであれば開口寸法差を４μｍ以上とすべきであり、９０％以上ならば８μｍ以上、１００％ならば１２μｍ以上とすべきである。
【００７４】この結果を確認するために、幅８５μｍ，高さ４８５μｍのインク室出口を有するヘッド本体２６と、幅７０μｍ、高さ４７０μｍのインク噴射孔入口を有するノズルプレート６１とを５０個ずつ製作した。すなわち、図１０に示す開口寸法差Ｈ−ｈを１５μｍとしたのであり、これらヘッド本体２６とノズルプレート６１とをＣＣＤカメラで位置決めしつつ接着してインクジェットヘッド１を製作し、インク噴射テストを行った。その結果、歩留りは９８％であった。１００％にならなかったの他のプロセスに原因があると推測される。これに対し、比較例として開口寸法差Ｈ−ｈが２μｍのインクジェットヘッド１について同様に歩留りを調べたが、その結果は５６％であり、開口寸法差が歩留りに大きな影響を与えることが確かめられた。
【００７５】なお付言すれば、上記試験においては、ノズルプレート６１とヘッド本体２６との位置決めをＣＣＤカメラを使用して高精度で行ったため、組付誤差の一種としての最大ずれ量が±６μｍで済み、開口寸法差の望ましい範囲が、前記の通り４μｍ以上，８μｍ以上，１２μｍ以上となるのであるが、ＣＣＤカメラによる位置決めより精度の悪い位置決め方法を採用する場合には、望ましい開口寸法差の範囲がもっと大きくなる。しかし、いずれの場合も組付精度を測定し、その測定精度と所望の歩留りとに基づいて適正な開口寸法差の範囲を決定することができる。
【００７６】本発明の製造方法により製造された別のインクジェットヘッド１を図１１，図１２に示す。このインクジェットヘッド１においても、上記実施例と同様に、圧電セラミックスプレート２とセラミックス製のカバープレート３とがエポキシ系接着剤により接着されることにより、溝８の上面が覆われて横方向に互いに間隔を有する複数のインク室１２が形成されている。そして、圧電セラミックスプレート２とカバープレート３とがエポキシ系接着剤で接着されて成るヘッド本体２６の先端面４にノズルプレート６１が接着されることによりインクジェットヘッド１が形成されている。ノズルプレート６１の各インク室１２の位置に対応する位置にはインク噴射孔６４が１列設けられており、両端部には一対の位置決め突起６７が設けられている。ノズルプレート６１に形成されているインク噴射孔６４はテーパ部６３及びオリフィス部６２から成っている。
【００７７】ノズルプレート６１は、テーパ部６３を有し、オリフィス部６２を有しないノズルプレート素材５０を、樹脂材料であるポリフェニレンサルファイドで射出成形した後、オリフィス部６２をエキシマレーザにより穴開け加工して製造される。このようにして製造されたインクジェットヘッド１のノズルプレート６１は図１２R>２に示すように、インク噴射孔６４内の体積が大きくできるとともに、オリフィス部６２にバリが生じない。
【００７８】そして、本実施例の製造方法と従来の製造方法との比較のために、インクジェットヘッドによるインク噴射試験を行ったところ、従来の製造方法により射出成形時に貫通したオリフィス部７２あるいはオリフィス部８２を形成した図１９あるいは図２１に示す形状のノズルプレート７１，８１の場合は、インク噴射方向が曲げられたり、安定的なインク噴射が行われなかったが、本実施例方法で製造した図１２に示す形状のノズルプレート６１の場合は、バリ７５，バリ８５がないので、インク噴射方向が曲げられることなく、インク噴射が良好に行われ、良好な印字品質を示した。
【００７９】また、図１８に示すようなフィルム状のシートにエキシマレーザによりインク噴射孔３２を形成したノズルプレート３１を備えたインクジェットヘッドによるインク噴射試験も行ったが、インク噴射孔３２内の体積が小さいため、頻繁にノズル内にエアーが侵入し、インク噴射が不良となった。それに対して、図１２に示す形状のノズルプレート６１を用いた場合は、エアーに侵入がなく、良好なインク噴射が行われた。
【００８０】なお、オリフィス部６２の長さは、流体力学上、短い方がインク噴射の点では好ましいが、射出成形性の点では流動抵抗が大きくなるので、好ましくない。両者の特性を鑑みてオリフィス部６２の長さは３０μｍ〜２００μｍが好適である。また、本実施例においては、図１１から明らかなように、位置決め突起６７がノズルプレート６１の左右端に設けられて、左右方向（インク噴射孔６４の列に並行な方向）の位置決めを行うようにされているが、図１に示した前記実施例と同様にノズルプレート６１の上下端に設けて、上下方向（インク噴射孔６４の列に直角な方向）の位置決めを行うようにしてもよい。
【００８１】本発明の他の実施例によって製造されたインクジェットヘッドを図１３に示す。このインクジェットヘッド１はノズルプレート６１に形成されたインク噴射孔１２４の形状に特徴を有している。インク噴射孔１２４がオリフィス部１２２と面積漸減部とを有することは前記実施例と同様であり、オリフィス部１２２がエキシマレーザにより貫通させたものであることは同じであるが、面積漸減部の形状が異なっているのである。前記実施例においては、金型コア１１０の山部１０３の幅が裾から頂上に向かうに従って直線的に減少し、正面形状が台形を成していたのに対し、本実施例においては山部の幅の減少率が裾から頂上に向かうに従って漸減し、正面形状が逆朝顔形にされている。そのため、インク噴射孔１２４の面積漸減部が、先端に向かって高さの減少率が漸減する逆朝顔形部１２３となっている。この逆朝顔形部１２３により、上記実施例のテーパ部６３よりもさらにインクの流動が良好となる。この様な形状のインク噴射孔１２４は、従来技術で述べたような、エキシマレーザを用い、レーザビームとノズルプレート素材とを相対的な揺動運動させる方法で製造することは困難であるが、本発明の方法によれば容易に大量生産することができる。
【００８２】以上説明した方法で製造し、組み付けるノズルプレート６１の材料としては、ポリフェニレンサルファイドのほか、液晶ポリマー、ポリアセタール、ポリフェニルサルホン、ポリフタルアミド、ポリフェニレンオキサイド、ポリサルホン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルホン、ポリカーボネートなどの樹脂材料を用いることができる。
【００８３】また、セラミックス粉末、あるいは金属粉末の射出成形技術を用いてノズルプレート６１を製造することもできる。例えば、セラミックス粉末、あるいは金属粉末を樹脂材料などのバインダーと混練し、金型に射出成形し、射出成形体を得た後、脱脂処理し樹脂材料を射出成形体より除去し、脱脂体を得る。さらに、脱脂体を焼結炉に挿入して焼結処理を行う。この焼結処理により脱脂体は収縮し、金型寸法よりも約１０〜３０％程度小さくなる。そのため、金型側の有底孔寸法およびピッチは製品よりも収縮分を見込んで大きくしておく必要がある。焼結処理の後、エキシマレーザによりオリフィス部７２を貫通させる。セラミックス粉末および金属粉末は、例えば、アルミナ、ジルコニア、窒化珪素、炭化珪素、ステンレスなどを用いることができる。
【００８４】なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、その主旨を逸脱しない範囲での変形は可能である。例えば、図１２および図１３の実施例においては、ヘッド本体２６のインク室出口開口とノズルプレートのインク噴射孔入口開口とが同じ大きさにされていたが、図１０に示すように前者を後者より大きくすることも可能であり、それによってインクジェットヘッドの歩留り向上を図ることができる。
【００８５】また、上記実施例においては、インク噴射孔６４、１２４は、面積漸減部としてそれぞれテーパ部６３，逆朝顔形部１２３を有していたが、これらの寸法，開き角，内のり寸法減少率等は、気泡の侵入が防止できる範囲で任意に選定可能であり、また、これら以外の形状とすることも可能である。さらに、面積漸減部においては高さが漸減させられていたが、それと共にあるいはそれに代えて幅を漸減させることも可能である。オリフィス部や面積漸減部の断面形状も上記実施例における正方形や矩形等の四角形に限定されず、円形，楕円形等他の断面形状の採用も可能である。有底孔形成突起の断面形状を、例えば裾の部分では矩形とし、頂部では円形とするというように徐々に変化させ、有底孔の断面形状を徐変させることも可能である。このような有底孔形成突起は、例えば、前述の機械加工によって山部１０３を形成した後、レーザ加工等によって矩形の角部の丸みを頂部側ほど大きくする等によって製作することができる。インク噴射孔６４，１２４を３列以上形成することも可能である。
【００８６】上記実施例においては、ノズルプレート６１とヘッド本体２６との接合が接着剤を用いた接着により行われたが、ノズルプレート６１とヘッド本体２６との一方に他方の嵌合を許容する嵌合穴を形成し、機械的な圧入や温度差を利用した締まり嵌めしたり、あるいはビス等の締結具を用いて固定する等、他の接合手段を採用することも可能である。また、有底孔の底壁を貫通させるためにエキシマレーザが使用されたが、他のレーザ、例えばＹＡＧレーザの波長を４分の１にしたもの等の使用も可能である。
【００８７】また、本発明におけるノズルプレートの製造工程，組付工程は、ピエゾ素子を用いたタイプや、いわゆるバブルジェットタイプ等の様々なインクジェットヘッドの製造に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例方法により製造されるインクジェットヘッドの構成の概略を示す分解斜視図である。
【図２】上記インクジェットヘッドの先端部を示す断面図である。
【図３】上記インクジェットヘッドのノズルプレートを成形するための射出成形金型を示す断面図である。
【図４】上記射出成形金型の一構成要素である金型コアを示す斜視図である。
【図５】上記射出成形金型により成形されたノズルプレート素材に対するレーザ加工を説明するための断面図である。
【図６】上記レーザ加工とは別のレーザ加工を説明するための断面図である。
【図７】ノズルプレートのヘッド本体に対する組付誤差によってインク噴射異常が発生する理由を説明するための断面図である。
【図８】ノズルプレートのヘッド本体に対する組付誤差を測定した結果を示すグラフである。
【図９】ノズルプレートのインク噴射孔入口とヘッド本体のインク室出口との開口寸法差とインクジェットヘッドの歩留りとの関係を示すグラフである。
【図１０】上記開口寸法差を示す断面図である。
【図１１】本発明の別の実施例方法により製造されるインクジェットヘッドを示す分解斜視図である。
【図１２】図１１のインクジェットヘッドの先端部の断面図である。
【図１３】本発明のさらに別の実施例方法により製造されるインクジェットヘッドの先端部の断面図である。
【図１４】従来のインクジェットヘッドを示す分解斜視図である。
【図１５】従来のインクジェットヘッドの制御部を示す概念図である。
【図１６】従来のインクジェットヘッドの断面図である。
【図１７】従来のインクジェットヘッドの作動状態を示す説明図である。
【図１８】従来の別のインクジェットヘッドを示す断面図である。
【図１９】従来のインクジェットヘッドにおける不都合を説明するための断面図である。
【図２０】図１９のインクジェットヘッドのノズルプレートを成形するための射出成形金型を示す断面図である。
【図２１】従来のインクジェットヘッドにおける別の不都合を説明するための断面図である。
【図２２】図２１のインクジェットヘッドのノズルプレートを成形するための射出成形金型を示す断面図である。
【符号の説明】
２ 圧電セラミックスプレート
３ カバープレート
１２ インク室
２６ ヘッド本体
６１ ノズルプレート
６２ オリフィス部
６３ テーパ部
６４ インク噴射孔
６５ 凹部
６６ 薄肉部
６７ 位置決め突起
６８ 有底孔
９１，９２ レーザビーム
１０３ 山部
１０５ リブ
１１０，１１１ 金型コア
１２２ オリフィス部
１２３ 逆朝顔形部
１２４ インク噴射孔
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットヘッドの製造方法に関し、特にインク噴射孔の形成法に関するものである
【０００２】
【従来の技術】従来、ドロップオンデマンド方式のインクジェットヘッドとして、インク吐出エネルギー発生素子を用いたインクジェットヘッドが提案されている。例えば、インク吐出エネルギー発生素子としての圧電セラミックスの変形によってインク室の容積を変化させることにより、その容積減少時にインク室内のインクをインク噴射孔から液滴（インク滴と称する）として噴射し、容積増大時にインク導入口からインク室内にインクを導入するようにしたものがある。そして、所定の印字データに従って所定のインク噴射孔からインク滴を噴射させることにより、インクジェットヘッドと対向する紙面上等に所望の文字，図形等の画像を形成するものである。
【０００３】この種のインクジェットヘッドの一つに、例えば特開昭６３─２４７０５１号公報に記載されているものがある。また、国際出願公開ＷＯ９１／１７０５１号公報には、インクジェットヘッドのインク噴射孔を高集積化するために、複数個のインク噴射孔から成るインク噴射孔列を２列形成したインクジェットヘッドが記載されている。
【０００４】特開昭６３─２４７０５１号公報に記載されているインクジェットヘッドを図１４ないし図１７に基づいて説明する。このインクジェットヘッド１は、図１４１４に示すように、圧電セラミックスプレート２とカバープレート３とノズルプレート３１と基板４１とから構成されている。
【０００５】圧電セラミックスプレート２は、図１６に矢印５で示す方向に分極処理が施され、薄い円板状のダイヤモンドブレード等により切削加工され、複数の溝８が形成されている。また、その溝８の間には側壁１１が形成される。溝８は同じ深さであり、かつ平行であるが、圧電セラミックスプレート２の後端面１５に近づくにつれて徐々に浅くなっており、後端面１５付近には浅溝１６が形成されている。そして、溝８の内面には、その両側面の上半分に金属電極１３がスパッタリング等によって形成されている。また、浅溝１６の内面には、その側面及び底面に金属電極９がスパッタリング等によって形成されている。
【０００６】カバープレート３は、ガラス材料、セラミックス材料または樹脂材料等から形成されている。そして、カバープレート３には、研削または切削加工等によって、インク導入口２１及びマニホールド２２が形成されている。そして、圧電セラミックスプレート２の溝８加工側の面とカバープレート３のマニホールド２２加工側の面とがエポキシ系接着剤等によって接着され、ヘッド本体２６が構成される。したがって、ヘッド本体２６には、溝８の上面が覆われて横方向に互いに間隔を有する複数のインク室１２が構成される。そのインク室１２は長方形断面の細長い形状であり、すべてのインク室１２には、インクが充填される。
【０００７】そして、圧電セラミックスプレート２の溝８の加工側に対して反対側の面には、基板４１が、エポキシ系接着剤等によって接着されている。その基板４１には各インク室の位置に対応した位置に導電層パターン４２が形成されている。その導電層パターン４２と浅溝１６の底面の金属電極９とは、ワイヤボンディングによって導線４３で接続されている。さらに、圧電セラミックスプレート２およびカバープレート３の先端面、すなわちヘッド本体２６の先端面４に、各インク室１２の位置に対応した位置にインク噴射孔３２が設けられたノズルプレート３１が接着されている。
【０００８】導電層パターン４２には、図１５に示すように、ＬＳＩチップ５１が接続されている。このＬＳＩチップ５１にはまた、クロックライン５２、データライン５３、電圧ライン５４及びアースライン５５が接続されている。ＬＳＩチップ５１は、クロックライン５２から供給される連続したクロックパルスに基づいて、データライン５３上に現れるデータに応じて、どのインク噴射孔３２からインク滴の噴射を行うべきかを判断する。そして、駆動するインク室１２内の金属電極１３に導通する導電層パターン４２に、電圧ライン５４の電圧Ｖを印加する。また、駆動するインク室１２以外の金属電極１３に導通する導電層パターン４２にはアースライン５５の電圧０Ｖを印加する。
【０００９】このインクジェットヘッド１は次のように作動する。ＬＳＩチップ５１が、所定のデータに従って、インクジェットヘッド１のインク室１２ｂからインクの噴出を行なうと判断すると、金属電極１３ｅと１３ｆとに正の駆動電圧Ｖが印加され、金属電極１３ｄと１３ｇとが接地される。すると、図１７に示すように、側壁１１ｂには矢印１４ｂの方向の駆動電界が発生し、側壁１１ｃには矢印１４ｃの方向の駆動電界が発生する。すると、駆動電界方向１４ｂ及び１４ｃは分極方向５とが直交しているため、側壁１１ｂ及び１１ｃは、圧電厚みすべり効果により、この場合、インク室１２ｂの内部方向に急速に変形する。この変形によってインク室１２ｂの容積が減少してインク圧力が急速に増大し、圧力波が発生して、インク室１２ｂに連通するインク噴射孔３２からインク滴が噴射される。また、駆動電圧Ｖの印加が停止されると、側壁１１ｂ及び１１ｃが変形前の位置に徐々に戻るためインク室１２ｂ内のインク圧力が徐々に低下する。すると、インク導入口２１からマニホールド２２を通してインク室１２ｂ内にインクが供給される。ただし、上記の動作は従来装置の基本動作に過ぎず、製品として具体化される場合には、まず、駆動電圧をインク室の容積が増大する方向に印加し、インク室１２ｂにインクを供給した後に、駆動電圧の印加を停止して元の状態（図１６参照）に復帰させ、インク滴を噴射させるなど、種々の形態で動作させられる。
【００１０】さて、この種のインクジェットヘッドのノズルプレート３１の形成方法に関しては、シート状のプレートにプレス加工、ドリル加工などにより穴開け加工を施す方法のほか、特開昭６１─３２７６１号公報には、フィルム状のノズルプレート３１に、高エネルギビーム（例えばエキシマレーザビーム）によりインク噴射孔３２を形成する方法が開示されている。図１８にその概略を示す。
【００１１】また、特開平３─２９７６５１号公報には、ニッケル電鋳や射出成形によるノズルプレートの形成方法が開示されている。ここで、ノズルプレートを射出成形法により成形した従来例を、図１９ないし図２２を用いて説明する。図２０（ａ）、図２０（ｂ）あるいは図２２（ａ）、図２２（ｂ）に示す様な金型を用いて、射出成形法によりノズルプレートを作成すると、図１９１９あるいは図２１のような、オリフィス部７２あるいはオリフィス部８２が貫通した状態のノズルプレート７１あるいは８１を得ることが出来る。尚、図２０（ｂ）および図２２（ｂ）は図２０（ａ）および図２２（ａ）のＡ−Ａ断面を示すものであり、図中、１７０、１８０は金型コアであり、山部１７３、１８３はノズルプレート７１、８１のテーパ部７３、８３に対応する。そして、射出成形時、射出成形材料はゲート１００から導入され、金型の空間に充填され、ノズルプレートが射出成形される。
【００１２】また、特開平１─１０８０５６号公報にはエキシマレーザを用い、エキシマレーザビームとノズルプレートの素材となる板とを相対的に揺動運動させることにより、テーパ状のノズルを形成する方法が開示されている。
【００１３】尚、前記ノズルプレートは、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルホン、ポリカーボネイト等の樹脂材料あるいはステンレス、ニッケル、アルミニウム、クロムなどの金属材料によって形成される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平３─２９７６５１号公報に開示されているニッケル電鋳による方法では製造コストが高く、大量生産性に劣るという問題があった。
【００１５】また、フィルム状ノズルプレート３１にエキシマレーザビームにより穴開け加工すると、図１８に示すように、インク噴射孔３２内の体積が小さいため、インク噴射孔３２内にエアーが侵入し、良好なインク噴射が行えず、印字品質が低下するという問題があった。また、インク噴射孔３２内の体積を大きくするためには、シートを厚くする必要があるが、そうすると、レーザ加工性が問題となる。
【００１６】一方、射出形成、プレス加工、ドリル加工による方法ではノズルのインク吐出側にバリが生じ、インクの吐出方向が曲げられ、印字品質が悪いという問題があった。例えば、射出成形法においては、ノズル内の体積を大きくできるが、図１９あるいは図２１に示すようなバリ７５、８５がオリフィス部７２、８２に生じる。そして、インク噴射試験を行ったところ、図１９あるいは図２１に示す形状のノズルプレート７１、８１の場合はインク噴射方向が曲げられたり、安定的なインク吐出が行われなかった。
【００１７】また、特開平１─１０８０５６号公報に開示されているエキシマレーザビームとノズルプレート素材とを相対的な揺動運動させる方法においては、テーパ状のノズルを形成することができるので、インク噴射孔３２内の体積を大きくすることはできるものの、処理時間が長く大量生産性に劣るという問題があった。
【００１８】それに対して、特開昭６３−３１７５８号公報には、インク噴射ノズルとインク室とを共通の圧電部材により一体成形することが記載されている。このインクジェッドヘッドにおいては、インク噴射ノズルの内部に、テーパ部とオリフィス部とを有するインク噴射孔が形成されている。テーパ部はインク室側からインク噴射孔の先端側に向かうに従って直径が漸減しており、オリフィス部はテーパ部からインク噴射ノズルの先端面に到るストレートの貫通孔であるが、このオリフィス部をレーザ加工することが記載されている。
【００１９】このようにテーパ部を有する有底孔の底壁にレーザ加工により貫通孔を形成すれば、前記テーパ部とオリフィス部とを同時に射出成形する場合のようにバリが生じることがなく、安定したインクの噴射が可能になる。しかし、インク噴射ノズルとインク室とを一体成形することは困難であり、特に前記特開昭６３─２４７０５１号公報に記載されている形式のインクジェットヘッドにおいては殆ど不可能である。
【００２０】請求項１，７，８の発明は、以上の事情を背景として、印字品質に優れたインクジェットヘッドを安価に製造する方法を提供することを課題としてなされたものである。また、請求項２ないし６の発明は、請求項１の発明に係る製造方法におけるインクジェットヘッドの歩留りを向上させることを課題としてなされたものである。請求項９の発明は、請求項１の発明に係る製造方法において生産能率を向上させることを課題としてなされたのである。請求項１０ないし１３の発明は、請求項１の発明に係る製造方法によって高集積度のインク噴射孔を備えたインクジェットヘッドの製造を可能にすることを課題としてなされたものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】そして、請求項１の発明の特徴は、インクが充填される複数のインク室を有するヘッド本体と、そのヘッド本体の先端面に接合され、前記インク室の各々に対応する複数のインク噴射孔を有するノズルプレートとを備えたインクジェットヘッドの製造方法であって、(a) 前記インク室側から離れるに従って断面積が漸減する面積漸減部を有する有底孔を複数個設けたノズルプレート素材を射出成形により成形する工程と、(b) 前記有底孔の底壁をレーザ加工により貫通させ、前記インク噴射孔を形成してノズルプレートとする工程と、(c) そのノズルプレートを前記ヘッド本体の先端面に接合する工程とを含むことにある。なお、有底孔の底壁を貫通させる工程は、ノズルプレートをヘッド本体に接合する工程の前に行っても、後に行ってもよい。
【００２２】請求項２の発明の特徴は、前記ノズルプレート素材を前記有底孔の前記インク室側の開口が前記インク室の有底孔側の開口より小さくなるように成形することにあり、請求項３の発明の特徴は、前記有底孔の前記インク室側の開口の寸法と前記インク室の有底孔側の開口の寸法との差である開口寸法差を、前記接合工程における組付公差に基づいて決定することにある。請求項２の発明に係るインクジェットヘッドの製造方法において、製品の歩留りを向上させるために、開口寸法差は４μｍ以上とすることが望ましく、８μｍ以上とすることがさらに望ましく、１２μｍ以上とするとが特に望ましい。請求項３の発明において、インクジェットヘッドの歩留りを向上させる観点からは、予想される最大の組付誤差の発生にもかかわらずインク噴射孔に向いた肩面が生じないように開口寸法差を決定することが望ましいが、反面、インク噴射孔内の容積確保，インクの流れの良好さ等の観点からは、開口寸法差が小さいことが望ましい。したがって、組付誤差を小さくし、最大組付誤差発生時でもインク噴射孔向きの肩面が生じないように開口寸法差を決定することが理想的であるが、組付誤差を十分小さくできない場合には、ある程度の比率でインク噴射孔向きの肩面が生じることを許容して開口面積差を決定することも止むを得ない。
【００２３】前記レーザ加工は、レーザビームを有底孔の開口側から照射して行うことが望ましく、エキシマレーザにより行うことが望ましい。また、レーザ加工は、前記複数個の有底孔の各々に対して個別にレーザビームを照射して行うことも、前記ノズルプレート素材の前記有底孔の少なくとも一部の複数個を含む領域を覆う太さのレーザビームを照射することにより行うことも可能である。後者の場合には必ず複数個の有底孔の底壁を一挙に貫通させるととなるが、前者の場合には、各有底孔に対する個別のレーザビームの照射を順次行って底壁を１度に１つずつ貫通させることも、また、複数個の有底孔に対する照射を同時に行ってそれら複数個の有底孔の底壁を一挙に貫通させることも可能である。
【００２４】インク噴射孔の高い集積化を図るために、射出成形によりノズルプレート素材を成形する際に、複数個の有底孔を２列以上形成することが望ましい。その場合には、有底孔を形成するための有底孔形成突起を設けた複数の金型コアを用いて射出成形を行うことが望ましく、複数個の金型コアを使用する場合には、各金型コアの有底孔形成突起を設けた面の隣接金型コア側の縁にリブを形成しておくことが望ましい。複数の金型コアを用いて射出成形を行う場合にはまた、ノズルプレート素材の、複数の金型の合わせ部に対応する部分にレーザビームを照射することが望ましい。
【００２５】
【作用】請求項１記載の発明に従って、面積漸減部を有する有底孔を備えたノズルプレート素材を射出成形法により成形し、その有底孔の底壁をレーザ加工により貫通させて、面積漸減部とオリフィス部とを含むインク噴射孔を備えたノズルプレートとすれば、インク噴射孔内の容積を大きくすることができ、また、従来の製造方法による場合のように、インク噴射孔の先端開口周縁やインク噴射孔内にバリが生じることを回避することができる。
【００２６】また、請求項２〜６記載の各発明に従って、ヘッド本体のインク室の出口開口をノズルプレートのインク噴射孔の入口開口より大きくすれば、ノズルプレートのヘッド本体に対する組付誤差の存在にもかかわらず、両者の合わせ部にインク噴射孔側に向いた肩面が生じる確率を低くし、あるいは実質的に０にすることができる。
【００２７】前記レーザ加工を請求項７記載の発明に従って有底孔の開口側から行えば、良好な形状のインク噴射孔を形成することができる。レーザビームにより有底孔の底壁を貫通させると、オリフィス部が形成されるのであるが、このオリフィス部は厳密にはストレートな孔にはならず、レーザビームの入射側（面積漸減部側）から出射側に向かって断面積が僅かに漸減する孔となる。また、レーザビームを有底孔の底壁より細いものとすれば、オリフィス部の入口周辺にインク室向きの肩面が形成されることとなるが、この肩面の内周縁に丸みが付く。したがって、もしレーザビームを有底孔の開口側とは反対側、すなわちノズルプレート素材の外側面側から照射すれば、オリフィス部は出口側に向かって面積が漸増することとなり、かつ、出口の内周縁に丸みが付くこととなる。このような形状のインク噴射孔からインクを噴射させるより、上記形状のインク噴射孔から噴射させる方が良いことが実験によって確かめられた。
【００２８】レーザ加工を請求項８記載の発明に従ってエキシマレーザによって行えば、有底孔の底壁を良好に貫通させることができる。例えば、能率良く貫通させることができるとともに、底壁を貫通させた部分に寸法精度の高いオリフィス部を形成することができるのである。請求項９記載の発明においては、レーザビームの底壁に対する照射面の大きさおよび形状を選択することにより、底壁全体を貫通させることも、底壁の一部を底壁と相似の形状あるいは底壁とは異なる形状で貫通させることも可能である。また、１個ずつの有底孔の底壁を順次貫通させることも、複数個の有底孔の底壁の各々にレーザビームを同時に照射してそれらの底壁を一挙に貫通させることも可能である。請求項１０の発明においては、ノズルプレート素材の全有底孔を覆う太さのレーザビームを照射することも、全有底孔の一部である複数個の有底孔を覆う太さのレーザビームを照射する動作を複数回繰り返すことも可能である。
【００２９】請求項１１記載の発明に従って、ノズルプレートに複数列の有底孔を形成すればインク噴射孔の集積度の高いインクジェットヘッドを製造することができ、その場合に、請求項１２の発明に従って、有底孔形成突起を設けた２個以上の金型コアを用いれば、列ごとの有底孔を互いに半ピッチあるいはそれより小さい量だけずらせて形成することが容易となって、設備コストを低減させることができる。そして、複数の金型コアを使用する場合に、請求項１３の発明に従って、隣接する金型コアの境界（合わせ部）にリブを形成しておけば、それらリブによりノズルプレート素材の内側面（ヘッド本体と接合される面）凹部が形成され、その凹部の底面に金型コア間に生じるバリが生じる。また、請求項１４の発明に従って、成形されたノズルプレート素材の金型コアの境界に対応する部分にレーザビームを照射すれば、その部分に生じたバリを簡単に除去することができる。
【００３０】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項１の発明によれば、インクジェットヘッドのインク噴射のための所要エネルギーを低く保ったまま、インク噴射孔内の容積を大きくすることができ、ノズル内への気泡の侵入を防止でき、この点から印字品質を改善することができる。また、インク噴射孔内部の形状をインクの流動抵抗が良好な形状に容易に成形することができ、さらに、インク噴射孔の出口近傍にバリが生じないので、インク滴の飛翔方向が曲げられず、この点からも印字品質を改善することができる。
【００３１】また、請求項２〜６の発明によれば、気泡が滞留するインクジェットヘッドが生じることによる歩留りの低下を回避することができる。請求項７の発明によれば、出口に向かって断面積が減少し、あるいは少なくとも出口に向かって断面積が増大する部分がないインク噴射孔を形成することができ、インク噴射孔の出口の内周縁に丸みが付くことを回避することができる。それによって、インク噴射特性の良好なインクジェットヘッドが得られる。請求項８の発明によれば、ノズルプレートの生産能率を向上させることによってインクジェットヘッドの製造コストを低減させることができる。請求項９の発明によれば、底壁全体を貫通させることも、底壁の一部を貫通させることもできる。特に、金型加工の都合で有底孔の底壁が四角形とされる場合にその底壁の円形部分を貫通させれば、噴射特性の良好なインクジェットヘッドを得ることができる。また、１個ずつの有底孔の底壁を順次貫通させる場合には、複数個の底壁を同時に貫通させる場合に比較してレーザの出力が小さくてよいため、安価な小形レーザの使用により設備コストを低減させることができる。請求項１０の発明によれば、複数個の有底孔の底壁全体を一挙に貫通させることができ、かつ、太いレーザビームを個々の有底孔に個別に照射するためのマスクを省略することができる。
【００３２】請求項１１の発明によれば、インク噴射孔の集積度の高いインクジェットヘッドを製造することができ、請求項１２の発明によれば、金型コアの製作が容易になり、設備コストを低減させることができる。請求項１３の発明のよれば、バリがノズルプレートの凹部の底面に生じるため、ノズルプレートをヘッド本体に組み付ける場合にバリが邪魔になることがなく、バリ取り作業が不要になって製造コストの低減を図り得る。請求項１４の発明によれば、金型コアの境界に生じたバリを容易に除去することができる。特に、請求項１３の発明に従ってノズルプレート素材の内側面に凹部を形成しない場合には、バリがノズルプレートのヘッド本体への密着を妨げるためにそれの除去が重要になり、殊に実益が大きい。
【００３３】
【発明の望ましい態様】以下、発明の望ましい実施態様を列挙するとともに、必要に応じて関連した説明を行う。
（１）前記有底孔の底壁を貫通させる工程を、レーザビームを有底孔の開口側から底壁の内面に向かって、その底壁の面積より大きい断面積のレーザビームを照射することによって行うことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１つに記載のインクジェットヘッドの製造方法。この態様によれば、有底孔の底壁全体が除去される。また、有底孔の面積漸減部の内周面、すなわち傾斜面にレーザビームが照射されても、レーザビームが垂直に照射されず、エネルギ密度が低いために加工は行われず、インク噴射孔のオリフィス部の位置および寸法は有底孔の位置および寸法で決まる。そして、有底孔の位置および寸法は金型の加工精度により決まり、この加工精度を上げることは比較的容易であるため、オリフィス部の形成位置および寸法の精度を容易に向上させることができる。
【００３４】（２）前記有底孔の底壁を貫通させる工程を、その底壁の面積より断面積が小さく断面形状が円形のレーザビームを照射することによって行うことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１つに記載のインクジェットヘッドの製造方法。この態様によれば、有底孔の底壁の中央部を円形に除去することができる。インク噴射孔の出射側の部分の断面形状としては円形が最も好ましいことが確認されているため、この態様によれば噴射特性の良好なインクジェットヘッドが得られる。なお、この態様においては、インク噴射孔内にインク室向きの肩面が形成されることになるが、この肩面はインク室向きなので気泡の滞留は生じ難い。したがって、この肩面はさほど大きいものでない限りは噴射特性には影響しない。この態様においては、レーザビームを有底孔の開口側から照射することも、反対側から照射することも可能である。したがって、ノズルプレートをヘッド本体に接着した後にレーザ加工を行う場合には、この態様が望ましい。ノズルプレートをヘッド本体に接合した後に、有底孔の開口側からレーザビームを照射しようとすれば、ヘッド本体の形状をレーザビームの通過を許容する形状とすることが必要であり、例えば、インク室のノズルプレート側とは反対側の端部（前記従来のインクジェットヘッド１においては、インク室の高さを漸減させる部分や浅溝１６を形成している部分）をヘッド本体とは別体に製造して、後に接合する等の対策が必要になるからである。なお、インク室の高さを漸減させる部分や浅溝１６を形成している部分をヘッド本体とは別体に製造する場合には、これらの部分と前記マニホールド２２やインク導入口２１を形成している部分とを一体に製造し、後にヘッド本体に接合してもよい。
【００３５】（３）前記有底孔の面積漸減部を、幅が一定で高さが漸減する形状に形成することを特徴とする請求項１〜１４，態様１，２のいずれか１つに記載のインクジェットヘッドの製造方法。この態様によれば、インク室およびインク噴射孔を小さいピッチで形成しつつインク噴射孔内の容積を大きくすることが容易となる。なお、本明細書において、幅および高さは、それぞれ有底孔（インク噴射孔）の列に平行な方向および直角な方向を意味し、インクジェットヘッドの使用姿勢を規定する用語ではない。例えば、インクジェットヘッドは、インク噴射孔の列の方向（幅方向）が上下方向となる姿勢で使用されることも、インク噴射孔が下向きとなる姿勢で使用されることもあるのである。
【００３６】（４）前記有底孔の底壁の厚さを３０〜２００μｍとすることを特徴とする請求項１〜１４，態様１〜３のいずれか１つに記載のインクジェットヘッドの製造方法。この態様によれば、ノズルプレート素材の射出成形の容易さと、レーザビームによる有底孔の底壁除去の容易さとの両方を享受することができる。底壁をあまり薄くすると、有底孔形成突起の頂面と金型キャビティ面との隙間が狭くなり、成形用材料が充填され難くなって成形が困難になり、底壁を厚くすれば、成形は容易になるが、レーザビームによる除去に時間がかかるようになるのであるが、上記範囲とすればこれらの両方をバランスよく回避することができるのである。
【００３７】（５）前記有底孔の開口の高さを幅より大きくするとともに、前記ノズルプレートの前記ヘッド本体への接合時に、両者の高さ方向の位置決めは、ノズルプレートとヘッド本体との一方に設けた位置決め突起を他方に係合させることにより行い、幅方向の位置決めは両者の相対位置の検出とその検出結果に基づく位置補正とによって行うことを特徴とする請求項１〜１４，態様１〜４のいずれか１つに記載のインクジェットヘッドの製造方法。この態様によれば、ノズルプレートとヘッド本体との相対位置の検出とその検出結果に基づく位置補正とを高さ方向について行う必要がなくなり、両者の接合が容易となる。
【００３８】（６）前記有底孔をそれの全体が面積漸減部となるように前記ノズルプレート素材の射出成形を行うことを特徴とする請求項１〜１４，態様１〜５のいずれか１つに記載のインクジェットヘッドの製造方法。この態様によれば、射出成形時におけるノズルプレート素材の有底孔形成突起からの離脱が容易である上、インクジェットヘッド使用時におけるインク噴射孔内のインクの流れを良好にすることができる。しかし、有底孔を面積漸減部と面積不変部との両方を含むものとすることも可能である。面積不変部を形成する場合には、それを面積漸減部より底壁側に形成することも、開口側に形成することも、両側に形成することも可能である。
【００３９】（７）前記有底孔の面積漸減部を、有底孔の底面に向かうに従って面積の減少率が小さくなる形状に形成することを特徴とする請求項１〜１４，態様１〜６のいずれか１つに記載のインクジェットヘッドの製造方法。この態様によれば、インク噴射孔内におけるインクの流れを良好にすることができる。面積漸減部を面積が直線的に減少するテーパ状とする場合には、面積漸減部とオリフィス部（あるいは有底孔の面積不変部）とを連続して形成すると両者の境界に角部が生じてインクの流れの妨げになるが、本態様によれば、この角部の発生を抑制することができ、有底孔の底壁近傍において面積減少率が０になるようにすれば、角部が全く生じないようにすることができるのである。
【００４０】
【発明の補足的説明】なお、付言すれば、請求項１０の発明の特徴は、請求項１〜９の発明の特徴とは関係なく実施することが可能であり、その場合の構成要件は例えば次のようになる。
（８）インクが充填される複数のインク室と、それらインク室の先端開口を閉塞する端壁に前記複数のインク室の各々に対応して形成された複数のインク噴射孔とを有するインクジェットヘッドの製造方法であって、前記端壁に、その端壁の前記インク室側の内側面から反対側の外側面に向かうに従って断面積が漸減する面積漸減部を備えた有底孔を、前記複数のインク室に対応して形成する工程と、前記複数の有底孔の少なくとも一部の複数個の底壁に、レーザビームを同時に照射してそれら底壁を貫通するオリフィス部を形成する工程とを含むことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。この発明の実施に当たっては、生産能率向上の観点からは有底孔のすべてにレーザビームを同時に照射することが望ましいが、使用するレーザの能力等によっては、有底孔を複数のグループに分け、各グループごとに同時にレーザビームを照射することも可能である。上記端壁はインク室を形成する部分と当初から一体に形成しても、別体に形成した後に接合して一体化してもよい。
【００４１】また、請求項２の発明の特徴は、請求項１の発明の特徴とは関係なく実施することが可能であり、その場合の構成要件は例えば次のようになる。
（９）インクが充填される複数のインク室を有するヘッド本体と、そのヘッド本体の先端面に接合され、前記インク室の各々に対応する複数のインク噴射孔を有するノズルプレートとを備えたインクジェットヘッドの製造方法であって、前記インク噴射孔の前記インク室側の開口を前記インク室のインク噴射孔側の開口より小さくすることを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【００４２】さらに付言すれば、請求項１および態様９の発明は、それぞれインクジェットヘッド自体の発明として捉えることも可能であり、その場合の構成要件は例えば次のようになる。
（１０）インクが充填される複数のインク室と、それらインク室の一端面に接合され、インク室の各々に対応する複数のインク噴射孔を有するノズルプレートとを備えたインクジェットヘッドであって、前記インク噴射孔が、前記ノズルプレートの前記インク室側の内側面から反対側の外側面に向かうに従って断面積が漸減する面積漸減部と、一端がその面積漸減部に連通する一方他端が前記外側面に開口するオリフィス部とを含み、かつ、前記面積漸減部が前記ノズルプレートの射出成形時に形成され、前記オリフィス部がレーザ加工によって形成されたことを特徴とするインクジェットヘッド。
（１１）インクが充填される複数のインク室と、それらインク室の一端面に接合され、インク室の各々に対応する複数のインク噴射孔を有するノズルプレートとを備えたインクジェットヘッドであって、前記インク噴射孔の前記インク室側の開口の寸法が前記インク室の前記インク噴射孔側の開口の寸法より小さいことを特徴とするインクジェットヘッド。
【００４３】
【実施例】本発明の実施例である製造方法によって製造されるインクジェットヘッドを図１に示す。なお、前記従来のインクジェットヘッドと同一部位、および均等部位には同一符号を付け、その説明を省略する。本インクジェットヘッド１は、圧電セラミックスプレート２と、２枚のカバープレート３と、ノズルプレート６１と、２枚の基板４１とを備えている。
【００４４】圧電セラミックスプレート２は分極処理が施され、上下両面に薄い円板状のダイヤモンドブレード等による切削加工によって、複数の溝８が形成され、各溝８の間に残った部分が側壁１１を構成している。また、溝８は、圧電セラミックスプレート２の上面側と下面側とで１／２ピッチだけずれている。各溝８の深さは４８５μｍ、幅は８５μｍであり、側壁１１の厚さは８５μｍである。圧電セラミックスプレート２のこれ以外の構成、ならびにカバープレート３および基板４１の構成は前記従来のインクジェットヘッド１と実質的に同じである。
【００４５】圧電セラミックスプレート２とカバープレート３とはエポキシ系接着剤により図２に示すように接着されてヘッド本体２６を構成している。そのヘッド本体２６の先端面にノズルプレート６１が同じくエポキシ系接着剤により接着されており、ノズルプレート６１の前記インク室１２の各々に対応する位置にはインク噴射孔６４が形成されている。インク噴射孔６４は、テーパ部６３とオリフィス部６２とを備えている。テーパ部６３は、幅は一定であるが、高さがインク室１２側からオリフィス部６２側に向かって直線的に減少しており、インク室１２から遠ざかるにつれて断面積が直線的に減少している。テーパ部６３が面積漸減部となっているのである。
【００４６】オリフィス部６２の内のり寸法は、幅も高さも６０μｍである。テーパ部６３は、オリフィス部６２側の開口の内のり寸法はオリフィス部６２と同じであるが、インク室１２側の開口の寸法は、幅が６０μｍ、高さが４００μｍである。インク室１２の幅および高さは前述のようにそれぞれ８５μｍ、４８５μｍであるから、インク噴射孔６４のインク室側の開口（以下、インク噴射孔入口と略称する）は、インク室１２のインク噴射孔側の開口（以下、インク室出口と略称する）に比較して、幅で２５μｍ、高さで８５μｍ小さくされていることになる。
【００４７】ノズルプレート６１には、図１のＹ方向の位置決めのための一対の位置決め突起６７が設けられている。また、ノズルプレート６１の圧電セラミックスプレート２側の中央部には、インク噴射孔６４の列方向に延びる溝状の凹部６５が形成されている。
【００４８】本インクジェットヘッド１の製造方法の特徴は、ノズルプレート６１の製造方法と組付方法とにある。まず、ノズルプレート６１の製造方法について説明する。ノズルプレート６１は、射出成形とレーザ加工とによって製造される。射出成形工程は、テーパ部６３となるべき有底孔６８を有し、オリフィス部６２を有しないノズルプレート素材をポリフェニレンサルファイドで成形する工程である。この射出成形に使用される金型の概略を図３（ａ），（ｂ）に示す。図３において、有底孔形成突起として山部１０３は有底孔６８を形成するためのものであり、厚さ（山部１０３が並んでいる方向の寸法）は一定であるが、幅（山部１０３が並んでいる方向に直角な方向の寸法）が裾から頂上に向かうに従って直線的に減少し、正面形状が台形を成している。
【００４９】射出成形時には、射出成形材料はゲート１００から導入され、金型キャビティに充填される。これによって、インク噴射孔６４のテーパ部６３となるべき有底孔６８が２列形成されたノズルプレート素材５０が射出成形される。なお、型板１０６と各山部１０３との間に薄肉部６６が形成され、この薄肉部６６が有底孔６８の底壁を構成することになる。
【００５０】上記金型の一構成要素である金型コア１１０，１１１を図４に示す。これら金型コア１１０，１１１に形成される山部１０３の位置は、インク噴射孔６４のピッチの１／２だけ互いにオフセットしている。そのため、これら２列の山部１０３を備えた金型コアを一体で製造することは困難である。山部１０３は、金型コア素材に、切削加工，研削加工，ワイヤカッティング等により、断面形状が台形であって複数の山部１０３が連続した長手形状の突部を形成し、その突部にそれを直角に横切る多数の溝を加工することによって形成するのであるが、この溝は薄い円板状のダイヤモンドブレード等による切削によって形成するのであり、１／２ピッチずれた２列の山部１０３を備えた金型コアを製作する場合、ダイヤモンドブレードが一方の突部に溝を形成する際に他方の突部と干渉するため、溝の形成ができないのである。そこで、金型コア１１０，１１１を別個に製作し、射出成形時にはこれら金型コア１１０，１１１を一体的に組み合わせて使用できるようにされているのである。
【００５１】金型コア１１０，１１１には、山部１０３が形成された面の、両金型コア１１０，１１１の合わせ面側の縁に沿って長手形状の突部であるリブ１０５がそれぞれ形成され、これらリブ１０５は前記ノズルプレート６１の凹部６５に対応する寸法とされている。これら金型コア１１０，１１１を使用してノズルプレート６１を成形すれば、リブ１０５間の隙間に射出成形材料が侵入してバリが発生するが、このバリはノズルプレート６１の凹部６５の底面に形成されるため、ノズルプレート６１を圧電セラミックスプレート２およびカバープレート３の先端面４に接着する際の邪魔にはならない。凹部６５はバリが接着の邪魔になることを回避するための逃がし溝なのである。
【００５２】ノズルプレート６１の素材の射出成形の次には、エキシマレーザにより薄肉部６６にレーザビームを照射して薄肉部６６を除去し、オリフィス部６２を形成する。このレーザ加工は、ノズルプレート６１をヘッド本体２６の先端面４に接着した後に行うことも可能である。しかしながら、本実施例においては、レーザビーム照射の都合上、接着前にレーザ加工が行われる。何故ならば、後述するように、レーザビームは有底孔６８側から照射するのであるため、ノズルプレート６１をヘッド本体２６に接着した後には、ヘッド本体２６が邪魔になってレーザビームの照射が不可能であるからである。
【００５３】図５（ａ）に示すように、ノズルプレート素材５０の有底孔６８が形成された側から、エキシマレーザによってすべての有底孔６８を覆い得る太さのレーザビームを照射する。すると、各薄肉部６６の全体が除去され、有底孔６８が図５（ｂ）に示すように貫通孔となり、薄肉部６６の存在していた部分にオリフィス部６２が形成され、有底孔６８がテーパ部６３となって、ノズルプレート６１が得られる。なお、有底孔６８の傾斜した内周面にはレーザビーム９１が垂直には照射されないため、単位面積当たりのエネルギが薄肉部６６に比較して低くなり、加工されない。また、レーザビーム９１の焦点が薄肉部６６の高さに合わせてあるため、圧電セラミックスプレート２およびカバープレート３と接着される面も加工されない。ノズルプレート素材５０およびエキシマレーザがそのように設計されているのである。
【００５４】しかし、現実には、レーザビームの焦点のばらつきやレーザ出力の大きさ等の関係で、上記加工されないはずの部分が加工されてしまうこともあり得る。そのために、ノズルプレート素材５０の内側面のレーザビームの照射された部分とされない部分との間に段差が生じ、ノズルプレート６１をヘッド本体２６に接着する際に両者が密着しない場合には、レーザビーム９１をノズルプレート素材５０のヘッド本体２６に密着する内側面以上の断面積を有するものとすればよい。このようにすれば、ノズルプレート素材５０の内側面全体が同様に加工され、段差が生じないのである。ノズルプレート素材５０の薄肉部６６以外の部分も加工される場合には、凹部６５の底面に生じたバリも除去される。このバリは前述のようにノズルプレート６１のヘッド本体２６への密着を妨げないため、実用上は残っても差し支えないのであるが、薄肉部６６の除去と同時に除去されるのであればその方がよい。また、バリが除去されるのであれば、バリが邪魔になってノズルプレート６１とヘッド本体２６との間に隙間が生じる恐れがなくなるので、凹部６５の形成を省略することも可能であり、金型コア１１０，１１１の加工が容易になるとともに、凹部６５の形成によりノズルプレート素材５０が反る恐れがなくなって好都合である。
【００５５】薄肉部６６の除去は、図６（ａ）に示すように、オリフィス部６２の断面形状と相似形の開口を有するマスクを通過したレーザビーム９２をすべての有底孔６８に同時に照射することによって行うことも可能である。この際、レーザビーム９２の太さを有底孔６８の底面（薄肉部６６）より若干太くすれば、薄肉部６６全体が除去される。
【００５６】以上のような穴開け法によれば、オリフィス部６２の断面形状と相似形の開口を有するマスクを通過したレーザビームと、各薄肉部６６との相対位置を正確に合わせる必要がなく、インク噴射孔６４の出口部となるオリフィス部６２の位置精度が、加工精度を高めることが容易な金型コア１１０，１１１の精度で保証される。
【００５７】しかし、この場合には、オリフィス部６２の出射側（出口）の形状が方形になる。出口が方形であってもインク噴射は支障なく行われるが、インク噴射孔の出口の形状は円形が好ましいとされている。したがって、上記穴開け法に代えて、断面形状が円形で有底穴６８の底面より細いレーザビーム９２を照射し、図６（ｂ）に示すようなノズルプレート６１を製造してもよい。この場合には、テーパ部６３とオリフィス部６２との境界に肩面が生じるが、この肩面はインク室１２向きなので、後述するように気泡の滞留が生じ難く、小さければインクの噴射に支障はない。また、有底孔６８の開口側からレーザビーム９２を照射する場合には、この肩面の内周縁が多少加工されて丸みが付くため、インクの流れが良好となる。一方、薄肉部６６の貫通によって形成されるオリフィス部６２は厳密にはストレートな孔にならず、出口側に向かって断面積が僅かに漸減する孔となる。そして、出口の内周縁には丸みが生じない。
【００５８】この形状のオリフィス部６２を備えたインク噴射孔からはインクの噴射が特に良好に行われることが実験によって確認されている。すなわち、６０μｍ×６０μｍの正方形の薄肉部６６の中央部に断面形状が円形で直径５０μｍのオリフィス部６２を形成したノズルプレート６１と、比較のために反対側、すなわちノズルプレート素材５０の有底孔６８が形成されていない側の面から直径５０μｍのオリフィス部６２を形成したノズルプレートとを試作して、インク噴射試験を行ったところ、前者の方が良好にインクの噴射が行われることが確認されたのである。
【００５９】出口側に向かって断面積が漸減するとともに、出口の内周縁には丸みを有しないオリフィス部６２を備えたインク噴射孔６４からインクが噴射される場合には、インク滴のノズルプレート６１からの離れがよく、インク噴射孔６４から真っ直ぐに飛翔する。また、インク噴射後にインク室１２内に負圧が生じた際、インク噴射孔６４の出口から気泡が侵入し難く、万一侵入した場合にはインクにより押し出され易い。それに対して、比較例においては、オリフィス部６２が出口側に向かって断面積が漸増するとともに、出口の内周縁には丸みを有する孔となり、この場合には、インク滴の後端部がオリフィス部６２の出口の丸みに沿って広がり、インク噴射孔６４から真っ直ぐに飛翔し難くなる。また、出口から気泡が侵入し易く、一端侵入した気泡が排出され難いのである。
【００６０】ただし、レーザビーム９２の太さを有底孔６８の底面より細くする場合には、レーザビーム９２の照射位置の精度によってインク噴射孔６４の出口の位置精度が決まるため、有底孔６８の開口あるいはノズルプレート素材５０の内側面あるいは外側面に設けた位置決め専用のマークをＣＣＤカメラ等の撮像装置で撮像し、開口やマークの位置を検出してその検出結果に基づいてレーザビーム９２とノズルプレート素材５０との相対位置決めを行うことが望ましい。位置決め専用のマークを位置決め突起（ノズルプレート素材５０の内側面に形成する場合はヘッド本体２６から外れた位置に形成するか、ヘッド本体２６の対応する位置に位置決め突起の嵌入を許す凹部を形成することが必要），位置決め孔等とすればノズルプレート素材５０の成形時に成形可能であり、好都合である。また、ノズルプレート素材５０の材料とは異なる色，反射率等光学的特性を有する平面マークとすることも可能である。
【００６１】なお、本実施例のように、有底孔６８の底面より細いレーザビーム９２を照射して薄肉部６６の中央部を貫通させる場合に、もし、レーザビーム９２と有底孔６８との相対位置誤差によりレーザビーム９２の一部が有底孔６８の傾斜した内周面にかかれば、薄肉部６６の照射面が小さくなり、形成されるオリフィス部６２の断面積が正規の値より小さくなる。また、オリフィス部６２の断面形状も正規の形状から外れる。オリフィス部６２の断面形状が円形である場合には、円の一部が欠けて非対称形になってしまうのである。このような事態が生じれば、インク滴の寸法が正規の値より小さくなり、かつ、噴射方向も乱れる（インク噴射孔６４の軸方向に真っ直ぐ噴射されなくなる）ため、所期のドットが形成されない。したがって、レーザビーム９２は全体が薄肉部６６に照射されるようにすべきであるが、レーザビーム９２と有底孔６８との相対位置誤差を全くなくすことはできない。そのため、有底孔６８の底面より細いレーザビーム９２を照射する場合にはこのレーザビーム９２は有底孔６８の底面より、レーザビーム９２と有底孔６８との相対位置公差分だけ細くすることが望ましい。
【００６２】一方、レーザビーム９２を有底孔６８の底面より細くすれば、前述のようにテーパ部６３とオリフィス部６２との境界に肩面が生じる。この肩面はインク室１２向きなので、後述するように気泡が滞留し難いのであるが、それでもあまり大きければ、テーパ部６３がインク噴射孔６４の一部として機能しなくなり、前記特開昭６１−３２７６１号公報に記載のように、フィルム状のノズルプレートにインク噴射孔を形成する場合と同様に気泡が侵入し、滞留し易くなる問題が生じる。したがって、内部に滞留する気泡のうち噴射に影響する気泡の直径が３０〜４０μｍ程度であることを考慮し、テーパ部６３とオリフィス部６２との境界に生じる肩面の最大部における寸法を２０μｍ以下とすることが望ましく、１５μｍ以下とすることがさらに望ましい。
【００６３】前記レーザビーム９１の太さを、複数の有底孔６８を覆うがすべての有底孔６８は覆わない太さとし、覆われる範囲の有底孔６８の薄肉部６６を除去し、その後、レーザビーム９１とノズルプレート素材５０とを相対移動させて再び別の複数の有底孔６８の薄肉部６６を除去するという作動を必要回数繰り返して、ノズルプレート素材５０をノズルプレート６１にすることも可能である。レーザビーム９２に関しても同様に、複数個ずつの有底孔６８を同時に貫通させる動作を繰り返すことも可能である。これらいずれの場合にも、レーザビームをバリにも照射してそれを除去することが可能である。
【００６４】さらに、レーザビーム９１を１個の有底孔６８のみを覆う太さとし、あるいはマスクを１本のレーザビーム９２のみの通過を許容するものとして、１個ずつの有底孔６８を順次貫通させることも可能である。この場合には、レーザビーム９１，９２の焦点をノズルプレート素材５０の内側面にも合わせ得るようにし、そのレーザビーム９１，９２を金型コア１１０，１１１の合わせ部に生じたバリに照射しつつバリに沿って移動させ、バリを確実に除去することができるまで照射を繰り返せばよい。
【００６５】以上のようにして製造したノズルプレート６１をヘッド本体２６の先端面４にエポキシ樹脂等の接着剤で接着すればインクジェットヘッド１が得られるが、インク室出口の開口寸法がインク噴射孔入口のそれと等しい場合には、接着工程において位置ずれが生じると、図７に示すように、両者の合わせ部に段差が生じ、この段差部にインク噴射孔６４から侵入した気泡が滞留し易い。この段差によって生じる肩面が、肩面６９ａのようにインク室１２側を向いている場合には、矢印７０ａで示すインクの流れに伴って気泡Ａが排出され易いため問題はないが、肩面６９ｂのようにインク噴射孔６４に向いている場合には、気泡Ｂが矢印７０ｂで示すインクの流れに伴って排出され難い。
【００６６】そして、気泡が滞留すれば、インク室１２の容積増減に伴って気泡が収縮，膨張を繰り返し、インクジェットヘッド１がインクを正常に噴射し得なくなる。そこで、インク噴射孔６４の出口側から吸引する等により、インク室１２およびインク噴射孔６４内にインクの流れを生じさせ、その流れと共に気泡を排除する回復作業が行われるのであるが、この場合にもインク噴射孔６４に向いている肩面６９ｂの近傍に滞留している気泡Ｂは排出され難い。それどころか、肩面６９ｂの下流側に生じる渦によって気泡Ｂの滞留が助けられる。
【００６７】そのため、従来は、インク室１２とインク噴射孔６４との境に一定限度以上の段差が生じたインクジェットヘッド１は、出荷前の噴射テストに合格せず、不良品として排除され、歩留りが悪化してコスト上昇の一因となっていた。それに対して、本実施例においては、前述のようにインク室出口の開口寸法がインク噴射孔入口のそれより大きくされているため、両者の合わせ部に相当のずれが生じても肩面はインク室１２に向いて形成され、インク噴射孔６４に向いた肩面が形成されることはない。
【００６８】前述のように、インク室出口の幅はインク噴射孔入口の幅より２５μｍ大きくされているのみであるため、幅方向、すなわち図１のＸ方向において正規の位置から±１２．５μｍより大きい組付誤差が生じれば、インク噴射孔６４に向いた肩面が形成されてしまう。そこで、本実施例においては、ノズルプレート６１の圧電セラミックスプレート２への接着時には、ＣＣＤカメラを使用してインク室出口とインク噴射孔入口との撮像を行うなどにより、両者の相対位置誤差を検出し、相対位置誤差が許容範囲内になるように相対位置の補正をロボットにより行った上で接着が行われる。
【００６９】それに対して、インク室出口の高さはインク吐出孔入口の高さより８５μｍ大きくされているため、高さ方向、すなわち図１のＹ方向において正規の位置から±４２．５μｍのずれが生じなければインク噴射孔６４に向いた肩面が形成されることはない。そこで、高さ方向に関しては、前記一対の位置決め突起６７による相対位置決めが行われる。一対の位置決め突起６７間の間隔が、圧電セラミックスプレート２と２枚のカバープレート３との厚さの和より僅かに大きいのみとされており、両面にカバープレート３が接着された圧電セラミックスプレート２、すなわちヘッド本体２６が一対の位置決め突起６７間に嵌入させられることによって、圧電セラミックスプレート２とノズルプレート６１との相対位置決めが行われるようになっているのである。
【００７０】インク噴射孔６４に向いた肩面が形成されないようにするためには、インク室出口の開口寸法とインク噴射孔入口の開口寸法との差を大きくすることが望ましいのであるが、開口寸法差を大きくすれば、インク噴射孔６４のテーパ部６３の開き角が小さくなり、断面積が小さくなって気泡が侵入し易くなる。また、インク室１２に向いた肩面であってもインクの流れの妨げにはなるため、小さい方がよい。したがって、これらの観点からはインク室出口とインク噴射孔入口との開口寸法差は小さくすることが望ましい。
【００７１】所要開口寸法差の大きさは、圧電セラミックスプレート２とノズルプレート６１とを接着する際の組付公差の大きさによって決まる。そこで、前述のようにＣＣＤカメラを使用して両者の相対位置決めを行いつつ接着を行った場合の組付誤差を測定した。なお、この試験においてはインク室の幅方向のみではなく、高さ方向についてもＣＣＤカメラによる位置決めを行った。インク噴射孔出口の幅が８５μｍ、高さが４８５μｍであるノズルプレート６１を７０個製作し、インク室出口の幅が８５μｍ、高さが４８５μｍであるヘッド本体２６に、ＣＣＤカメラによる位置決めを行いつつ接着し、７０個のインクジェットヘッド１を製作した。
【００７２】これらインクジェットヘッド１を１個ずつスケール付Ｘ−Ｙ移動テーブル上に載置し、光学顕微鏡によりインク室出口とインク噴射孔入口との幅方向および高さ方向における最大ずれ量を組付誤差として測定した。測定結果を図８に示す。この図においては、最大ずれ量が、それが幅方向に生じた場合も高さ方向に生じた場合も区別しないで一緒に示されており、図中の符号は、最大ずれ量が幅方向に生じた場合は正が右、負が左を示し、高さ方向に生じた場合は正が上、負が下を示す。図８からノズルプレート６１の圧電セラミッスプレート２に対する組付誤差は±６μｍ以内であることが判る。換言すれば、インク室出口の開口寸法をインク噴射孔入口のそれより１２μｍ大きくしておけば、ノズルプレート６１の組付誤差によってインク噴射孔６４に向いた肩面が生じることはないのである。
【００７３】このことを判り易くグラフにしたのが図９である。すなわち、図８の最大ずれ量分布に基づいて、横軸に開口寸法差を、縦軸に歩留りを取って両者の関係を示したのである。図９から明らかなように、歩留り８０％を望むのであれば開口寸法差を４μｍ以上とすべきであり、９０％以上ならば８μｍ以上、１００％ならば１２μｍ以上とすべきである。
【００７４】この結果を確認するために、幅８５μｍ，高さ４８５μｍのインク室出口を有するヘッド本体２６と、幅７０μｍ、高さ４７０μｍのインク噴射孔入口を有するノズルプレート６１とを５０個ずつ製作した。すなわち、図１０に示す開口寸法差Ｈ−ｈを１５μｍとしたのであり、これらヘッド本体２６とノズルプレート６１とをＣＣＤカメラで位置決めしつつ接着してインクジェットヘッド１を製作し、インク噴射テストを行った。その結果、歩留りは９８％であった。１００％にならなかったの他のプロセスに原因があると推測される。これに対し、比較例として開口寸法差Ｈ−ｈが２μｍのインクジェットヘッド１について同様に歩留りを調べたが、その結果は５６％であり、開口寸法差が歩留りに大きな影響を与えることが確かめられた。
【００７５】なお付言すれば、上記試験においては、ノズルプレート６１とヘッド本体２６との位置決めをＣＣＤカメラを使用して高精度で行ったため、組付誤差の一種としての最大ずれ量が±６μｍで済み、開口寸法差の望ましい範囲が、前記の通り４μｍ以上，８μｍ以上，１２μｍ以上となるのであるが、ＣＣＤカメラによる位置決めより精度の悪い位置決め方法を採用する場合には、望ましい開口寸法差の範囲がもっと大きくなる。しかし、いずれの場合も組付精度を測定し、その測定精度と所望の歩留りとに基づいて適正な開口寸法差の範囲を決定することができる。
【００７６】本発明の製造方法により製造された別のインクジェットヘッド１を図１１，図１２に示す。このインクジェットヘッド１においても、上記実施例と同様に、圧電セラミックスプレート２とセラミックス製のカバープレート３とがエポキシ系接着剤により接着されることにより、溝８の上面が覆われて横方向に互いに間隔を有する複数のインク室１２が形成されている。そして、圧電セラミックスプレート２とカバープレート３とがエポキシ系接着剤で接着されて成るヘッド本体２６の先端面４にノズルプレート６１が接着されることによりインクジェットヘッド１が形成されている。ノズルプレート６１の各インク室１２の位置に対応する位置にはインク噴射孔６４が１列設けられており、両端部には一対の位置決め突起６７が設けられている。ノズルプレート６１に形成されているインク噴射孔６４はテーパ部６３及びオリフィス部６２から成っている。
【００７７】ノズルプレート６１は、テーパ部６３を有し、オリフィス部６２を有しないノズルプレート素材５０を、樹脂材料であるポリフェニレンサルファイドで射出成形した後、オリフィス部６２をエキシマレーザにより穴開け加工して製造される。このようにして製造されたインクジェットヘッド１のノズルプレート６１は図１２R>２に示すように、インク噴射孔６４内の体積が大きくできるとともに、オリフィス部６２にバリが生じない。
【００７８】そして、本実施例の製造方法と従来の製造方法との比較のために、インクジェットヘッドによるインク噴射試験を行ったところ、従来の製造方法により射出成形時に貫通したオリフィス部７２あるいはオリフィス部８２を形成した図１９あるいは図２１に示す形状のノズルプレート７１，８１の場合は、インク噴射方向が曲げられたり、安定的なインク噴射が行われなかったが、本実施例方法で製造した図１２に示す形状のノズルプレート６１の場合は、バリ７５，バリ８５がないので、インク噴射方向が曲げられることなく、インク噴射が良好に行われ、良好な印字品質を示した。
【００７９】また、図１８に示すようなフィルム状のシートにエキシマレーザによりインク噴射孔３２を形成したノズルプレート３１を備えたインクジェットヘッドによるインク噴射試験も行ったが、インク噴射孔３２内の体積が小さいため、頻繁にノズル内にエアーが侵入し、インク噴射が不良となった。それに対して、図１２に示す形状のノズルプレート６１を用いた場合は、エアーに侵入がなく、良好なインク噴射が行われた。
【００８０】なお、オリフィス部６２の長さは、流体力学上、短い方がインク噴射の点では好ましいが、射出成形性の点では流動抵抗が大きくなるので、好ましくない。両者の特性を鑑みてオリフィス部６２の長さは３０μｍ〜２００μｍが好適である。また、本実施例においては、図１１から明らかなように、位置決め突起６７がノズルプレート６１の左右端に設けられて、左右方向（インク噴射孔６４の列に並行な方向）の位置決めを行うようにされているが、図１に示した前記実施例と同様にノズルプレート６１の上下端に設けて、上下方向（インク噴射孔６４の列に直角な方向）の位置決めを行うようにしてもよい。
【００８１】本発明の他の実施例によって製造されたインクジェットヘッドを図１３に示す。このインクジェットヘッド１はノズルプレート６１に形成されたインク噴射孔１２４の形状に特徴を有している。インク噴射孔１２４がオリフィス部１２２と面積漸減部とを有することは前記実施例と同様であり、オリフィス部１２２がエキシマレーザにより貫通させたものであることは同じであるが、面積漸減部の形状が異なっているのである。前記実施例においては、金型コア１１０の山部１０３の幅が裾から頂上に向かうに従って直線的に減少し、正面形状が台形を成していたのに対し、本実施例においては山部の幅の減少率が裾から頂上に向かうに従って漸減し、正面形状が逆朝顔形にされている。そのため、インク噴射孔１２４の面積漸減部が、先端に向かって高さの減少率が漸減する逆朝顔形部１２３となっている。この逆朝顔形部１２３により、上記実施例のテーパ部６３よりもさらにインクの流動が良好となる。この様な形状のインク噴射孔１２４は、従来技術で述べたような、エキシマレーザを用い、レーザビームとノズルプレート素材とを相対的な揺動運動させる方法で製造することは困難であるが、本発明の方法によれば容易に大量生産することができる。
【００８２】以上説明した方法で製造し、組み付けるノズルプレート６１の材料としては、ポリフェニレンサルファイドのほか、液晶ポリマー、ポリアセタール、ポリフェニルサルホン、ポリフタルアミド、ポリフェニレンオキサイド、ポリサルホン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルホン、ポリカーボネートなどの樹脂材料を用いることができる。
【００８３】また、セラミックス粉末、あるいは金属粉末の射出成形技術を用いてノズルプレート６１を製造することもできる。例えば、セラミックス粉末、あるいは金属粉末を樹脂材料などのバインダーと混練し、金型に射出成形し、射出成形体を得た後、脱脂処理し樹脂材料を射出成形体より除去し、脱脂体を得る。さらに、脱脂体を焼結炉に挿入して焼結処理を行う。この焼結処理により脱脂体は収縮し、金型寸法よりも約１０〜３０％程度小さくなる。そのため、金型側の有底孔寸法およびピッチは製品よりも収縮分を見込んで大きくしておく必要がある。焼結処理の後、エキシマレーザによりオリフィス部７２を貫通させる。セラミックス粉末および金属粉末は、例えば、アルミナ、ジルコニア、窒化珪素、炭化珪素、ステンレスなどを用いることができる。
【００８４】なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、その主旨を逸脱しない範囲での変形は可能である。例えば、図１２および図１３の実施例においては、ヘッド本体２６のインク室出口開口とノズルプレートのインク噴射孔入口開口とが同じ大きさにされていたが、図１０に示すように前者を後者より大きくすることも可能であり、それによってインクジェットヘッドの歩留り向上を図ることができる。
【００８５】また、上記実施例においては、インク噴射孔６４、１２４は、面積漸減部としてそれぞれテーパ部６３，逆朝顔形部１２３を有していたが、これらの寸法，開き角，内のり寸法減少率等は、気泡の侵入が防止できる範囲で任意に選定可能であり、また、これら以外の形状とすることも可能である。さらに、面積漸減部においては高さが漸減させられていたが、それと共にあるいはそれに代えて幅を漸減させることも可能である。オリフィス部や面積漸減部の断面形状も上記実施例における正方形や矩形等の四角形に限定されず、円形，楕円形等他の断面形状の採用も可能である。有底孔形成突起の断面形状を、例えば裾の部分では矩形とし、頂部では円形とするというように徐々に変化させ、有底孔の断面形状を徐変させることも可能である。このような有底孔形成突起は、例えば、前述の機械加工によって山部１０３を形成した後、レーザ加工等によって矩形の角部の丸みを頂部側ほど大きくする等によって製作することができる。インク噴射孔６４，１２４を３列以上形成することも可能である。
【００８６】上記実施例においては、ノズルプレート６１とヘッド本体２６との接合が接着剤を用いた接着により行われたが、ノズルプレート６１とヘッド本体２６との一方に他方の嵌合を許容する嵌合穴を形成し、機械的な圧入や温度差を利用した締まり嵌めしたり、あるいはビス等の締結具を用いて固定する等、他の接合手段を採用することも可能である。また、有底孔の底壁を貫通させるためにエキシマレーザが使用されたが、他のレーザ、例えばＹＡＧレーザの波長を４分の１にしたもの等の使用も可能である。
【００８７】また、本発明におけるノズルプレートの製造工程，組付工程は、ピエゾ素子を用いたタイプや、いわゆるバブルジェットタイプ等の様々なインクジェットヘッドの製造に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例方法により製造されるインクジェットヘッドの構成の概略を示す分解斜視図である。
【図２】上記インクジェットヘッドの先端部を示す断面図である。
【図３】上記インクジェットヘッドのノズルプレートを成形するための射出成形金型を示す断面図である。
【図４】上記射出成形金型の一構成要素である金型コアを示す斜視図である。
【図５】上記射出成形金型により成形されたノズルプレート素材に対するレーザ加工を説明するための断面図である。
【図６】上記レーザ加工とは別のレーザ加工を説明するための断面図である。
【図７】ノズルプレートのヘッド本体に対する組付誤差によってインク噴射異常が発生する理由を説明するための断面図である。
【図８】ノズルプレートのヘッド本体に対する組付誤差を測定した結果を示すグラフである。
【図９】ノズルプレートのインク噴射孔入口とヘッド本体のインク室出口との開口寸法差とインクジェットヘッドの歩留りとの関係を示すグラフである。
【図１０】上記開口寸法差を示す断面図である。
【図１１】本発明の別の実施例方法により製造されるインクジェットヘッドを示す分解斜視図である。
【図１２】図１１のインクジェットヘッドの先端部の断面図である。
【図１３】本発明のさらに別の実施例方法により製造されるインクジェットヘッドの先端部の断面図である。
【図１４】従来のインクジェットヘッドを示す分解斜視図である。
【図１５】従来のインクジェットヘッドの制御部を示す概念図である。
【図１６】従来のインクジェットヘッドの断面図である。
【図１７】従来のインクジェットヘッドの作動状態を示す説明図である。
【図１８】従来の別のインクジェットヘッドを示す断面図である。
【図１９】従来のインクジェットヘッドにおける不都合を説明するための断面図である。
【図２０】図１９のインクジェットヘッドのノズルプレートを成形するための射出成形金型を示す断面図である。
【図２１】従来のインクジェットヘッドにおける別の不都合を説明するための断面図である。
【図２２】図２１のインクジェットヘッドのノズルプレートを成形するための射出成形金型を示す断面図である。
【符号の説明】
２ 圧電セラミックスプレート
３ カバープレート
１２ インク室
２６ ヘッド本体
６１ ノズルプレート
６２ オリフィス部
６３ テーパ部
６４ インク噴射孔
６５ 凹部
６６ 薄肉部
６７ 位置決め突起
６８ 有底孔
９１，９２ レーザビーム
１０３ 山部
１０５ リブ
１１０，１１１ 金型コア
１２２ オリフィス部
１２３ 逆朝顔形部
１２４ インク噴射孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】 インクが充填される複数のインク室を有するヘッド本体と、そのヘッド本体の先端面に接合され、前記インク室の各々に対応する複数のインク噴射孔を有するノズルプレートとを備えたインクジェットヘッドの製造方法であって、前記インク室側から離れるに従って断面積が漸減する面積漸減部を有する有底孔を複数個設けたノズルプレート素材を射出成形により成形する工程と、前記有底孔の底壁をレーザ加工により貫通させ、前記インク噴射孔を形成してノズルプレートとする工程と、そのノズルプレートまたは前記ノズルプレート素材を前記ヘッド本体の先端面に接合する工程とを含むことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項２】 前記有底孔の前記インク室側の開口が前記インク室の有底孔側の開口より小さくなる寸法で前記ノズルプレート素材の射出成形を行うことを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項３】 前記有底孔の前記インク室側の開口の寸法と前記インク室の有底孔側の開口の寸法との差である開口寸法差を、前記接合工程における組付公差に基づいて決定することを特徴とする請求項２記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項４】 前記開口寸法差を４μｍ以上とすることを特徴とする請求項３記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項５】 前記開口寸法差を８μｍ以上とすることを特徴とする請求項４記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項６】 前記開口寸法差を１２μｍ以上とすることを特徴とする請求項５記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項７】 前記レーザ加工を、レーザビームを有底孔の開口側から照射して行うことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項８】 前記レーザ加工をエキシマレーザにより行うことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項９】 前記レーザ加工を、前記複数個の有底孔の各々に対して個別にレーザビームを照射することにより行うことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１０】 前記レーザ加工を、前記ノズルプレート素材の前記有底孔の少なくとも一部の複数個を含む領域を覆う太さのレーザビームを照射することにより行い、それら複数個の有底孔の底壁を一挙に貫通させることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１１】 前記射出成形により、前記面積漸減部を有する複数個の有底孔を２列以上形成することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１２】 前記ノズルプレート素材を、前記有底孔を形成するための複数の有底孔形成突起をそれぞれ設けた２個以上の金型コアを含む金型による射出成形によって成形することを特徴とする請求項１１記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１３】 前記金型コアの前記有底孔形成突起を設けた面の、隣接する金型コア同士の合わせ面との交線に沿った部分にリブを形成し、これらリブにより前記ノズルプレート素材の内側面に凹部を形成することを特徴とする請求項１２記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１４】 前記ノズルプレート素材の、前記金型コアの合わせ部に対応する部分にレーザビームを照射して、前記合わせ部により形成されたバリを除去することを特徴とする請求項１２または１３に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１】 インクが充填される複数のインク室を有するヘッド本体と、そのヘッド本体の先端面に接合され、前記インク室の各々に対応する複数のインク噴射孔を有するノズルプレートとを備えたインクジェットヘッドの製造方法であって、前記インク室側から離れるに従って断面積が漸減する面積漸減部を有する有底孔を複数個設けたノズルプレート素材を射出成形により成形する工程と、前記有底孔の底壁をレーザ加工により貫通させ、前記インク噴射孔を形成してノズルプレートとする工程と、そのノズルプレートまたは前記ノズルプレート素材を前記ヘッド本体の先端面に接合する工程とを含むことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項２】 前記有底孔の前記インク室側の開口が前記インク室の有底孔側の開口より小さくなる寸法で前記ノズルプレート素材の射出成形を行うことを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項３】 前記有底孔の前記インク室側の開口の寸法と前記インク室の有底孔側の開口の寸法との差である開口寸法差を、前記接合工程における組付公差に基づいて決定することを特徴とする請求項２記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項４】 前記開口寸法差を４μｍ以上とすることを特徴とする請求項３記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項５】 前記開口寸法差を８μｍ以上とすることを特徴とする請求項４記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項６】 前記開口寸法差を１２μｍ以上とすることを特徴とする請求項５記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項７】 前記レーザ加工を、レーザビームを有底孔の開口側から照射して行うことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項８】 前記レーザ加工をエキシマレーザにより行うことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項９】 前記レーザ加工を、前記複数個の有底孔の各々に対して個別にレーザビームを照射することにより行うことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１０】 前記レーザ加工を、前記ノズルプレート素材の前記有底孔の少なくとも一部の複数個を含む領域を覆う太さのレーザビームを照射することにより行い、それら複数個の有底孔の底壁を一挙に貫通させることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１１】 前記射出成形により、前記面積漸減部を有する複数個の有底孔を２列以上形成することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１２】 前記ノズルプレート素材を、前記有底孔を形成するための複数の有底孔形成突起をそれぞれ設けた２個以上の金型コアを含む金型による射出成形によって成形することを特徴とする請求項１１記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１３】 前記金型コアの前記有底孔形成突起を設けた面の、隣接する金型コア同士の合わせ面との交線に沿った部分にリブを形成し、これらリブにより前記ノズルプレート素材の内側面に凹部を形成することを特徴とする請求項１２記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１４】 前記ノズルプレート素材の、前記金型コアの合わせ部に対応する部分にレーザビームを照射して、前記合わせ部により形成されたバリを除去することを特徴とする請求項１２または１３に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【図１】
【図２】
【図４】
【図７】
【図３】
【図５】
【図８】
【図１０】
【図１６】
【図６】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図１５】
【図１７】
【図１３】
【図１４】
【図１８】
【図１９】
【図２１】
【図２０】
【図２２】
【図２】
【図４】
【図７】
【図３】
【図５】
【図８】
【図１０】
【図１６】
【図６】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図１５】
【図１７】
【図１３】
【図１４】
【図１８】
【図１９】
【図２１】
【図２０】
【図２２】
【公開番号】特開平７−２２３３１６
【公開日】平成７年（１９９５）８月２２日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平６−１０６８０２
【出願日】平成６年（１９９４）５月２０日
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【公開日】平成７年（１９９５）８月２２日
【国際特許分類】
【出願日】平成６年（１９９４）５月２０日
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
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