JP4527250B2

JP4527250B2 - ノズル体の製造方法

Info

Publication number: JP4527250B2
Application number: JP2000209033A
Authority: JP
Inventors: 和彦井上
Original assignee: Kyushu Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Kyushu Hitachi Maxell Ltd
Priority date: 2000-07-10
Filing date: 2000-07-10
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2020-07-10
Also published as: JP2002019125A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はノズル体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、プリンタ，ファクシミリ，複写装置等で使用されるインクジェット方式のノズルあるいは繊維業界で使用される糸の高速送り装置用ノズル等これら装置に供されるノズル体の製造方法としては、例えば特開平２−１２１８４２号公報に記載のような、有機樹脂材からなる板体にエキシマレーザーを直接照射してノズル部を形成したもの、プレス製法により板材にノズルを形成するもの、あるいは特開昭５７−２０５１６６号公報に記載のような、電鋳母型上に感光性レジスト等を用いてノズル穴に対応したレジストパターンを形成した後、このレジストパターンを用いて金属材料を電鋳製法により析出させてノズル体を形成するもの等種々の製法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したノズル体の製造方法にあっては、エキシマレーザーにより樹脂材を加工するものの場合、入力側と出力側との穴径にバラツキが生じるとともに、熱的変形も伴うため、高精度化の要求に応えにくく、また１ショットエリアが狭いため、連続生産ではノズル径のバラツキが生じる。
【０００４】
プレス製法の場合、プレス型の耐久性に問題があるとともに、工程が煩雑でまた穴数が増えるとノズル間ピッチや各ノズル径の精度が確保しにくいものである。
【０００５】
さらに電鋳製法の場合、ノズル径（開口径）を母型上に配したレジスト層を乗り越える電着金属析出成長時のせり出し量で管理するものであるため、電鋳の析出条件を高精度で管理する必要があり、また、インク等の誘い込み部となる幅広凹部を形成し易いものであるが、せり出した電着金属の内周壁で擬似的にストレート部を形成することはできても、ノズル部に任意の口径，長さで決められたストレート部は作りにくいものである。
【０００６】
本発明は、上述したような課題に鑑みてなされたものであって、内部に流体の誘い込み部となる幅広凹部とこれに連続するストレート部とを有する略ロート状の形態をなす、理想的な形状のノズル体を、電鋳製法により形成するにあたり、高精度でかつ生産性にも優れた製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によるノズル体の製造方法は、光を乱反射させるための微細凹凸を形成する表面処理を施した母型上に、フォトレジスト層を積層して配するとともに、第２レジスト部の配置パターンに対応する透光部を備えたパターン形状を有するパターンフィルムを上方に配した状態で露光し、現像することで、上方へ向けてすぼまる截頭錐体状の第１レジスト部と、該第１レジスト部の上端に連続して上方に略ストレート状に延設される柱状の第２レジスト部とからなるノズル用通孔に相当するレジスト体を多数併設して形成する工程と、レジスト体形成後、母型上に電鋳金属を上記レジスト体の第２レジスト部の所定高さに至るまで電鋳して金属製ノズル体を形成する工程と、レジスト体を除去する工程と、金属製ノズル体から母型を除去する工程とからなることを特徴とする。
【０００８】
また、母型上に第１レジスト部及び第２レジスト部を形成するための異なるネガタイプのフォトレジスト層を積層して配するとともに、第２レジスト部を形成するためのフォトレジスト層に比して第１レジスト部を形成するためのフォトレジスト層の露光感度を高くしたことを特徴とする。
【００１０】
また、母型上に第１レジスト部及び第２レジスト部を形成するための異なるポジタイプのフォトレジスト層を積層して配するとともに、第１レジスト部を形成するためのフォトレジスト層に比して第２レジスト部を形成するためのフォトレジスト層の露光感度を高くしたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
第１実施形態としては、インクジェット用プリンターに供されるノズル体の製造方法につき図１（ａ）乃至（ｇ），図２，図３，図４および図５に基づき説明する。
【００１２】
図２はインクジェットプリンター用のノズル体の一実施形態を示しており、薄型平板状のノズル体１に多数の通孔２を形成している。該通孔２は図３に示すごとく、先端へ向けてすぼまる截頭錐体状の幅広凹部３と該幅広凹部３先端と連続して形成されたストレート部４とからなる略ロート状形態を呈している。
【００１３】
このような断面形状をなしに通孔２を有するノズル体１は以下に示すような工程により製造されるものである。
【００１４】
まず、図１（ａ）に示すように、ステンレス等の導電性を有する母型５の一表面側に、例えば約３０μm厚のネガタイプの感光性ドライフィルムレジスト等を、熱圧着等の方法により装着して第１フォトレジスト層６を形成するとともに、該第１フォトレジスト層６上に積層して異なるネガタイプの感光性ドライフィルムレジストをこれも３０μｍ厚熱圧着等の方法で装着して、第２フォトレジスト層７を形成する。ここで第１フォトレジスト層６と第２フォトレジスト層７形成にそれぞれ使用する感光性ドライフィルムレジストについては、露光感度が異なるものを使用し、第２フォトレジスト層７に比べて第１フォトレジスト層６の感光性ドライフィルムレジストの露光感度を３〜３０倍の選ばれた範囲で高くなるものを使用する。
【００１５】
次いで、図１（ｂ）に示すように、第２フォトレジスト層７の上方にノズル通孔２のストレート部３に対応する後述の第２レジスト部の配列に則する透光部８ａ（本実施例の場合円形）を備えた任意のパターンフィルム８を配した状態で紫外線露光を行い、現像・乾燥の各処理を経て、図１（ｃ）又は図４に示すような多数の独立したレジスト体９を得る。該レジスト体９は、図５のごとく、上方へ向けてすぼまる形態の截頭円錐体状の第１レジスト部１０と、該第１レジスト部１０の上端に連続して上方に略ストレート状に延設される円柱状の第２レジスト部１１とから構成される。
【００１６】
すなわち、上記したごとく第１フォトレジスト層６と第２フォトレジスト層７とは露光感度を異ならせ、第１フォトレジスト層６の露光感度を高くしているので、透光部８ａのパターンに沿って透遇した紫外線光により、第２フォトレジスト層７部分で略ストレート状に露光・硬化するとともに、第１フォトレジスト層６の表面に達した紫外線光は第１フォトレジスト層６に自体の露光感度が優れているために、母型側へ行くに従い末広がり状にレジスト層を硬化させ、結果として図１（ｃ）に示すレジスト体９の形態を任意に構成することができるものとなる。なお、第１レジスト部１０の母型側へ向けての末広がりの程度は、露光器による露光時間等の条件はもちろん第１フォトレジスト層６に使用する感光性ドライフィルムレジストの露光感度を任意に選択すれば良い。
【００１７】
次いで、母型５を電鋳槽に移し、図１（ｄ）のごとくニッケル，銅，ニッケル−コバルト合金等で電鋳を行う。この時電鋳は、レジスト体９の第２レジスト部１１の所定高さに至るまで電鋳を行いノズル体を形成する（本実施例では母型から５０μｍ程度の高さまで電鋳を行う）。第２レジスト部１１のスパン範囲内で電鋳高さを任意に調節することで、ストレート部分の長さを任意に調節できるものとなる。
【００１８】
次いで、撥水性を付与するために、図１（ｅ）のごとく撥水性を分散したメッキを行い、撥水層１２を形成する。なお、本工程については任意のものであり、必ずしも必要な工程ではない。
【００１９】
次いで、アルカリ溶液による膨潤，溶解除去等の方法により、図１（ｆ）のごとくレジスト体９を除去することで、ノズル体１に第１レジスト部１０に対応して截頭円錐体状の幅広凹部３を、第２レジスト部１１に対応して円柱状のストレート部４の内壁形状を備えた通孔２を現出させる。その後ノズル体１から図１（ｇ）のごとく母型５を除去することで、図２及び図３に示す形状のノズル体１を得る。なお、本実施例の場合は、ストレート部４先端のノズル体表面部分のみに撥水材分散めっきにより撥水性を付与したものとなっている。
【００２０】
（第２実施形態）
上述した第１の実施形態において、母型５の一表面側に予めバフ研磨やサンドブラスト等の方法により表面処理を行うことで、光乱反射用の微細凹凸を形成しても良い。この場合、高感度の第１フォトレジスト層６の特性と母型５表面の微細凹凸による紫外線光の乱反射により、第１フォトレジスト層６の母型側へ向けての末広がり硬化がより促進されるものとなる。なお、母型５表面の微細凹凸による乱反射効果を生かせば、母型上に形成する第１フォトレジスト層６と第２フォトレジスト層７とは、同じ露光感度を有する同一のレジストを使用し、パターンフィルムの透光部を介した紫外線光による露光に加えて母型５表面の微細凹凸による紫外線光の乱反射のみにより、母型に近い側の第１フォトレジスト層６の硬化を母型に向けての末広がり形状に硬化させることも可能である。
【００２１】
（第３実施形態）
第３の実施形態としては、上記実施形態においては、母型５の一表面に形成する第１，第２フォトレジスト層としてネガタイプの感光性フィルムレジストを使用したが、これに代えてポジタイプのレジストを使用しても良い。この場合、母型上には第１レジスト部及び第２レジスト部をそれぞれ形成するため、ポジタイプの感光性フィルムレジストを使用した第１フォトレジスト層と第２フォトレジスト層を積層して配するとともに、第１の実施形態のものとは逆に第１フォトレジスト層側に比べて第２フォトレジスト層側の露光感度が高くなるように異なる感度のレジストを使用する。
【００２２】
なお、露光・現像時に第２レジスト層上に配されるパターンフィルムは、第２レジスト部の配置パターンに対応して、遮光部を備えたパターン形状にする必要がある。
【００２３】
（他の実施形態）
母型５表面に形成するレジスト層については、上記のごとくドライフィルム状のものに代えて、液体状の感光性レジストを使用しても良く、また幅広凹部３，ストレート部４から成る略ロート状通孔２の形状，長さ，比を任意設定するための、第１レジスト部１０，第２レジスト部１１の大きさ，長さ，比は、パターンフィルムの透光部パターンあるいは第１，第２フォトレジスト層に使用する感光性レジストの露光感度及びその差等により任意に設定，変更可能であり、特に通孔２のストレート部４の長さについては、電鋳時の電着高さにより任意に長さ調節できるものでもある。さらに図１の実施例における撥水性メッキについては、ノズル体１からレジスト体９を除去した後、メッキ工程を行うこともでき、この場合、通孔２の内壁全体に至るまで撥水性を付与することができる。
【００２４】
さらに、レジスト体９を構成する第１レジスト部１０と第２レジスト部１１の形状は，図４に示すようなそれぞれ截頭円錐体及び円柱状をベースとしたものの他、必要とするノズル体１の通孔２の内壁形状等用途に応じては、パターンフィルム８に形成される透光部８ａの形状を四角状にすることで図６に示すごとくそれぞれ截頭四角錐体及び四角柱状に形成することも可能で、また、これらに限定されることなく、透光部８ａの形状を任意の多角形状に設定することで、第１レジスト部，第２レジスト部それぞれを任意の多角形をベースとする錐体，柱状体に形成することも可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によるノズル体の製造方法においては、流体の誘い込み用幅広部とこれに連続するストレート部とからなる略ロート型を呈する複雑な形態の通孔を備えた理想の形状のノズル体を、第１レジスト部と第２レジスト部とからなる新規な形状のレジスト体９を利用する電鋳製法により通孔２の形状を確実にかつ安定して再現できるとともに、効率よく高精度に形成することができる。
また、母型５上に通孔２に対応するレジスト体９を形成した状態で、レジスト体９は母型に向けて末広がり状の第１レジスト部１０が土台となり、その上方に第２レジスト部１１を延設している形態にて形成されているため、多数のレジスト体９は図４のごとく倒れることなく、安定した形でしっかりと立っており、後工程の電鋳作業に至るまでレジスト体９の倒れこみ等による不良等が生じにくく、生産性に優れたものとなる。
また、電鋳工程時において、第２レジスト部のスパン範囲内において、電鋳高さを調節することにより、ストレート部の長さを用途に応じて高精度に調節することが可能でもある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｇ）はノズル体の製造工程の一実施形態を説明するための断面図である。
【図２】ノズル体の斜視図である。
【図３】ノズル体の通孔部分の拡大断面図である。
【図４】母型上に配した多数のレジスト体を示す顕微鏡写真である。
【図５】母型上に配したレジスト体の形状を説明するための顕微鏡写真である。
【図６】母型上に配したレジスト体の他の実施形態における形状を説明するための顕微鏡写真である。
【符号の説明】
１ノズル体
２通孔
３幅広凹部
４ストレート部
５母型
８パターンフィルム
９ノズル体
１０第１レジスト部
１１第２レジスト部

Claims

光を乱反射させるための微細凹凸を形成する表面処理を施した母型上に、フォトレジスト層を積層して配するとともに、第２レジスト部の配置パターンに対応する透光部を備えたパターン形状を有するパターンフィルムを上方に配した状態で露光し、現像することで、上方へ向けてすぼまる截頭錐体状の第１レジスト部と、該第１レジスト部の上端に連続して上方に略ストレート状に延設される柱状の第２レジスト部とからなるノズル用通孔に相当するレジスト体を多数併設して形成する工程と、
レジスト体形成後、母型上に電鋳金属を上記レジスト体の第２レジスト部の所定高さに至るまで電鋳して金属製ノズル体を形成する工程と、
レジスト体を除去する工程と、
金属製ノズル体から母型を除去する工程とからなるノズル体の製造方法。
母型上に第１レジスト部及び第２レジスト部を形成するための異なるネガタイプのフォトレジスト層を積層して配するとともに、第２レジスト部を形成するためのフォトレジスト層に比して第１レジスト部を形成するためのフォトレジスト層の露光感度を高くしたことを特徴とする請求項１に記載のノズル体の製造方法。
母型上に第１レジスト部及び第２レジスト部を形成するための異なるポジタイプのフォトレジスト層を積層して配するとともに、第１レジスト部を形成するためのフォトレジスト層に比して第２レジスト部を形成するためのフォトレジスト層の露光感度を高くしたことを特徴とする請求項１に記載のノズル体の製造方法。