JPH1016237A - インクジェットプリンタヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、コストダウンを可能にしたインク
ジェットプリンタヘッドの製造方法を提供することを目
的とする。 【解決手段】 本発明によるインクジェットプリンタヘ
ッドの製造方法は、絶縁基板20の導電体メッキ21上に第
１のレジスト22を塗布するのレジスト塗布工程と露光工
程と現像工程とエッチング工程とレジスト除去工程とが
終わった後において、露出した絶縁基板20及び導電体メ
ッキ21上に、平行部12bの長さ以上の厚みをもった第２
のレジスト24を塗布し、平行部12bと同じ径の第２のパ
ターン25aをもったマスク部材25を介して第２のレジス
ト24を露光させ、第２のパターン25aと同じ径のノズル
孔成形レジスト24bを絶縁基板20上に残し、絶縁基板20
側からノズル孔成形レジスト24bの表面に沿いながら、
ノズル孔成形レジスト24bの頂部24bBに向けて平行部12b
と同じ長さ分だけメッキ26を成長させる構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被記録媒体に対し
てインク液滴を吐出して記録を行うためのインクジェッ
トプリンタに利用されるヘッド及びその製造方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から存在するインクジェットプリン
タヘッドの一例として、特開平８−９０７７４号公報が
ある。この公報に開示されたインクジェットプリンタヘ
ッドは、金属製のオリフィスプレートを有し、このオリ
フィスプレートには微細なノズル孔が整列させられるよ
うにして複数形成されている。すなわち、図１４に示す
ように、オリフィスプレート１には円錐台形状のノズル
孔２が形成されている。また、他のノズル孔３は、図１
５に示すように、インクの導入側に形成された円錐台部
分３ａとインク吐出口４側に形成された平行部としての
円柱部分３ｂとからなり、複雑な形状になっている。更
に、ノズル孔の更に他の例として円柱状のものもある。
そして、このような形状のノズル孔を成形する方法とし
ては、精密プレス加工やフォトエッチング加工やエキシ
マレーザ加工等の様々な方法がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たようにノズル孔の形状は様々ではあるが、ノズル孔に
おけるインク吐出口の形状は、インク液敵の微粒子化や
均一球形化を達成する上で重要なファクターとなってお
り、ミクロンオーダーの誤差精度が要求されている。そ
こで、ノズル孔を打ち抜き加工で成形した場合、図１６
に示すように、インク吐出口２ａの周囲にはバリ５が発
生する。そして、このバリ５を除去してインク吐出口２
ａを円形にするために、精密研磨加工や超音波加工等の
二次加工を必要としていた。従って、製造コストが高く
なり、微細加工が確実に達成されない場合もあった。ま
た、バリ５が多少でも残っていると、インク液滴の形状
に影響を与えてしまう。

【０００４】本発明は、上述の課題を解決するためにな
されたもので、特に、微細加工の確実性が増すと同時に
コストダウンを可能にしたインクジェットプリンタヘッ
ドの製造方法、及びインク液滴の均一化が可能なインク
ジェットプリンタヘッドを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る本発明の
インクジェットプリンタヘッドの製造方法は、インク吐
出口に平行部をもったノズル孔をヘッド基体に有するイ
ンクジェットプリンタヘッドを製造する方法において、
導電体メッキが施された絶縁基板上に第１のレジストを
塗布する第１のレジスト塗布工程と、平行部の径より大
きな形状の第１のパターンをもった第１のマスク部材を
介して第１のレジストを露光させる第１の露光工程と、
第１の露光工程後、第１のパターンと同じ形状に第１の
レジストを除去し、導電体メッキの一部を露出させる第
１の現像工程と、露出した導電体メッキを除去して絶縁
基板を露出させるエッチング工程と、エッチング工程時
に残った第１のレジストを除去して、導電体メッキを露
出させるレジスト除去工程と、エッチング工程時及びレ
ジスト除去工程時に露出した絶縁基板及び導電体メッキ
上に、平行部の長さ以上の厚みをもった第２のレジスト
を塗布する第２のレジスト塗布工程と、平行部と同じ径
の第２のパターンをもった第２のマスク部材を介して第
２のレジストを露光させる第２の露光工程と、第２の露
光工程後、第２のパターンと同じ径のノズル孔成形レジ
ストを絶縁基板上に残す第２の現像工程と、絶縁基板側
からノズル孔成形レジストの表面に沿いながら、ノズル
孔成形レジストの頂部に向けて平行部と同じ長さ分だけ
メッキを成長させるメッキ工程とを備えたことを特徴と
する。

【０００６】このインクジェットプリンタヘッドの製造
方法においては、第１のレジスト塗布工程により、絶縁
基板上の導電体メッキの表面に第１のレジストが塗布さ
れる。その後、第１のパターンが形成された第１のマス
ク部材を第１のレジストの表面に塗布させた状態で、露
光用光源からの光（例えば紫外線）により第１のレジス
トを露光させる。このとき、第１のレジストにおいて、
第１のパターンに対応する部分が露光される。その後、
第１の現像工程により、第１のレジストを第１のパター
ンと同じ形状にくり貫いて、導電体メッキの一部を露出
させる。そして、露出した導電体メッキをエッチング加
工により除去して絶縁基板を露出させた後、このエッチ
ング加工時に残った第１のレジストを除去する。次に、
エッチング工程時及びレジスト除去工程時に露出した絶
縁基板及び導電体メッキ上に第２のレジストを塗布す
る。その後、第２のレジストにおいて、成形品として予
定されているノズル孔の平行部と同じ径の第２のパター
ンもった第２のマスク部材により、第２のパターン以外
の部分が露光される。その後、第２の現像工程により、
第２のレジストは、第２のパターンと同じ径のノズル孔
成形レジストとして絶縁基板上に残される。従って、絶
縁基板上には、第２のレジストと同じ厚みで且つ第２の
パターンと同じ径をもったノズル孔成形レジストが形成
され、このような種々の工程で作り出されたものを成形
型として用いる。そして、この成形型の絶縁基板上にお
いて、成形品として予定されているインクジェットプリ
ンタヘッドの厚さまでメッキを成長させる。このとき、
メッキは、絶縁基板側からノズル孔成形レジストの周面
に沿いながら、ノズル孔成形レジストの頂部に向けて徐
々に成長する。従って、ノズル孔成形レジストにより、
所望の長さ及び所望の径の平行部を確実に作り出すこと
ができる。なお、露光工程では、レジストに光化学反応
を起こさせて現像液に対して不溶解にしたり、または溶
解性にしたりすることを目的としており、前述したよう
に、露光した部分を現像工程で除去する場合に限られな
い。

【０００７】請求項２に係る本発明のインクジェットプ
リンタヘッドは、導電体メッキが施された絶縁基板上に
第１のレジストを塗布する第１のレジスト塗布工程と、
平行部の径より大きな形状の第１のパターンをもった第
１のマスク部材を介して第１のレジストを露光させる第
１の露光工程と、第１の露光工程後、第１のパターンと
同じ形状に第１のレジストを除去し、導電体メッキの一
部を露出させる第１の現像工程と、露出した導電体メッ
キを除去して絶縁基板を露出させるエッチング工程と、
エッチング工程時に残った第１のレジストを除去して、
導電体メッキを露出させるレジスト除去工程と、エッチ
ング工程時及びレジスト除去工程時に露出した絶縁基板
及び導電体メッキ上に、平行部の長さ以上の厚みをもっ
た第２のレジストを塗布する第２のレジスト塗布工程
と、平行部と同じ径の第２のパターンをもった第２のマ
スク部材を介して第２のレジストを露光させる第２の露
光工程と、第２の露光工程後、第２のパターンと同じ径
のノズル孔成形レジストを絶縁基板上に残す第２の現像
工程と、絶縁基板側からノズル孔成形レジストの表面に
沿いながら、ノズル孔成形レジストの頂部に向けて平行
部と同じ長さ分だけメッキを成長させるメッキ工程とに
より成形されたことを特徴とする。

【０００８】請求項３に係る本発明のインクジェットプ
リンタヘッドは、インク吐出口に平行部をもったノズル
孔をヘッド基体に有するインクジェットプリンタヘッド
において、ノズル孔のインク導入側には平行部に連続す
るアール部が形成されていることを特徴とする。

【０００９】このインクジェットプリンタヘッドにおい
ては、ノズル孔のアール部側から導入されたインクは、
インク吐出口に向けて絞り込まれながら平行部に達す
る。このとき、インクは、平行部を通ってインク吐出口
から噴出するので、インク吐出口から噴出するインク液
滴は、常に均一な球形をなし、その大きさにばらつきが
ない。従って、インク吐出口から噴出されるインク量に
ばらつきがなく、被記録媒体（例えば紙）上で印刷むら
が起こりにくい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明によるイ
ンクジェットプリンタヘッド及びその製造方法の好適な
実施形態について詳細に説明する。

【００１１】図１は、インクジェットプリンタヘッドの
外観を示す斜視図である。同図に示すインクジェットプ
リンタヘッド１０は、厚さ約１００μｍの薄板からなる
金属（例えばニッケル又はニッケル合金）製のヘッド基
体１１を有し、このヘッド基体１１には、微細なノズル
孔１２が複数形成されている。そして、各ノズル孔１２
は、ヘッド基体１１上に例えば２４個×４列（計９６
個）で整列され、各列から「赤」「青」「黄」「黒」の
インクを吐出させることで、カラー印刷に対応させてい
る。

【００１２】図２に示すように、ノズル孔１２は、ラッ
パ形状のアール部１２ａと、このアール部１２ａの縮径
端部に連続する円筒形状の平行部１２ｂとからなり、ア
ール部１２ａはインク導入量を規制し、平行部１２ｂ
は、ノズル孔１２のインク出口側に設けられたインク吐
出口１３の径や形状を規制して、インク液敵の大きさを
決定している。このノズル孔１２の形状や穴径は、イン
ク吐出量とインク吐出速度から適宜決定されるものであ
る。一例として、ヘッド基体１１の厚みＡを約１００μ
ｍとした場合、平行部１２ｂの直径Ｂを約３５μｍ、そ
の高さ（長さ）Ｃを約１０μｍとし、アール部１２ａの
曲率半径を約９０μｍ、その高さＤを約９０μｍにする
と好適である。

【００１３】更に、図２及び図３に示すように、ヘッド
基体１１のインク吐出口１３側の表面１１ａには、円筒
状のインク吐出用突起部１４が形成されている。この突
起部１４は、インク基体１１と同じ材質で且つ一体であ
り、その外直径Ｅは約１００μｍ以上で、高さＦは約１
〜３μｍである。

【００１４】次に、前述した寸法形状のノズル孔１２を
もったインクジェットプリンタヘッド１０の製造方法に
ついて説明する。

【００１５】先ず、図４に示すように、導電体からなる
厚さ約１μｍのニッケル膜（導電体メッキ）２１を、絶
縁基板２０上にメッキ処理により形成したものを準備す
る。なお、絶縁基板２０の表面積は、成形品として予定
されたヘッド基体１１の表面積より大きなものであるこ
とが肝要である。その後、図５に示すように、ニッケル
膜２１上に、光溶解形の感光剤として機能する厚さ約２
μｍ程度の第１のレジスト２２を塗布する（第１のレジ
スト塗布工程）。その後、図６に示すように、ノズル孔
１２の平行部１２ｂの径Ｂより大きな径をもち且つ光を
通す円形の第１のパターン２３ａが設けられた第１のマ
スク部材２３を、第１のレジスト２２の表面に塗布させ
る。この状態で、図示しない露光用光源からの紫外線に
より第１のレジスト２２を露光させる。このとき、第１
のレジスト２２において、第１のパターン２３ａに対応
する円形部分がレジスト感光部２２ａとして露光される
（第１の露光工程）。

【００１６】その後、図７に示すように、現像処理によ
りレジスト感光部２２ａを第１のパターン２３ａと同じ
形状にくり貫いて、ニッケル膜２１の一部を露出させる
（第１の現像工程）。そして、図８に示すように、露出
したニッケル膜２１をアルカリ性剥離液によってエッチ
ング処理し、ニッケル膜２１の露出部分を除去して、絶
縁基板２０の表面を露出させる（エッチング工程）。そ
の後、図９に示すように、このエッチング加工時に残っ
た第１のレジスト２２を、アルカリ溶解させて除去する
（レジスト除去工程）。

【００１７】その後、図１０に示すように、エッチング
工程時及びレジスト除去工程時に露出した絶縁基板２０
及びニッケル膜２１上に、光溶解形の感光剤として機能
する所定の厚さ（約１０μｍ以上であることを要す）の
第２のレジスト２４を塗布する（第２のレジスト塗布工
程）。その後、図１１に示すように、ノズル孔１２の平
行部１２ｂの径Ｂと同じ径をもち且つ光を通さない円形
の第２のパターン２５ａが設けられた第２のマスク部材
２５を、第２のレジスト２４の表面に塗布させる。この
状態で、図示しない露光用光源からの紫外線により第２
のレジスト２４を露光させる。このとき、第２のレジス
ト２４において、第２のパターン２５ａに対応する部分
以外がレジスト感光部２４ａとして露光される（第２の
露光工程）。

【００１８】その後、図１２に示すように、２回目の現
像工程によりレジスト感光部２４ａを除去し、第２のレ
ジスト２４が、第２のパターン２５ａと同じ径の円柱状
ノズル孔成形レジスト２４ｂとして絶縁基板２０上に残
される（第２の現像工程）。従って、絶縁基板２０上に
は、第２のレジスト２４と同じ厚み及び第２のパターン
２５ａと同じ径をもったノズル孔成形レジスト２４ｂが
形成され、これを成形型３０として用いる。

【００１９】この成形型３０を利用して、図１３に示す
ように、成形型３０の絶縁基板２０上において、成形品
として予定されているヘッド基体１１の厚さＡ（約１０
０μｍ）までメッキ（例えばニッケル又はニッケル合金
等）２６を成長させる（メッキ（電鋳）工程）。この場
合、成形型３０をニッケル電着液内に浸漬し、１０×１
０ｃｍ当たり５〜２０Ａの電流で１時間程度通電し続
け、メッキ２６が電気化学的に析出され、予定されたヘ
ッド基体１１の厚さＡ（約１００μｍ）に達した時に、
通電を止める。

【００２０】その後、成形型３０をメッキ２６から剥離
させることにより、図２及び図３に示すような形状のノ
ズル孔１２をヘッド基体１１上に複数もったインクジェ
ットプリンタヘッド１０が成形品として取り出され、こ
れに撥水処理を施して製品が完成する。なお、完成品と
して予定されているノズル孔１２の整列状態、個数又は
孔径に応じて、第１のパターン２３ａや第２のパターン
２５ａの形状、配列状態又は個数を変更することは当然
なされることである。

【００２１】本発明は前述した実施形態に限定されるも
のではなく、ノズル孔１２の平行部１２ｂの高さ（長
さ）Ｃに応じて、ノズル孔成形レジスト２４ｂの高さを
変えることは言うまでもない。例えば、平行部１２ｂの
高さを約２０μｍとした場合、ノズル孔成形レジスト２
４ｂの高さは最低でも約２０μｍを必要とする。また、
１回目及び２回目の露光工程では、レジストに光化学反
応を起こさせて現像液に対して不溶解にしたり、または
溶解性にしたりすることを目的としており、前述したよ
うに、露光した部分を現像工程で除去する場合に限られ
ず、光硬化形の感光剤として機能するレジストを使用し
てもよい。更に、前述したインクジェットプリンタヘッ
ド１０の各寸法は例示であり、これに限定されないのは
言うまでもない。

【００２２】

【発明の効果】本発明によるインクジェットプリンタヘ
ッドの製造方法は、以上のように構成されているため、
次のような効果を得る。すなわち、平行部の径より大き
な形状をもった第１のパターンにより第１のレジストを
露光させる第１の露光工程と、第１の露光工程後、第１
のパターンと同じ形状に第１のレジストを除去し、導電
体メッキの一部を露出させる第１の現像工程と、露出し
た導電体メッキを除去して絶縁基板を露出させるエッチ
ング工程と、エッチング工程により残った第１のレジス
トを除去して、導電体メッキを露出させるレジスト除去
工程と、エッチング工程時及びレジスト除去工程時に露
出した絶縁基板及び導電体メッキ上に、平行部の長さ以
上の厚さをもった第２のレジストを塗布する第２のレジ
スト塗布工程と、平行部と同じ径をもった第２のパター
ンにより第２のレジストを露光させる第２の露光工程
と、第２の露光工程後、第２のパターンと同じ径のノズ
ル孔成形レジストを絶縁基板上に残す第２の現像工程
と、絶縁基板側からノズル孔成形レジストの表面に沿い
ながら、ノズル孔成形レジストの頂部に向けて平行部と
同じ長さ分だけメッキを成長させるメッキ工程とを備え
たことにより、微細加工の確実性が増すと同時にコスト
ダウンを可能にし、インク吐出口に必要とされる所望長
さの平行部を簡単且つ確実に作り出すことができる。そ
して、複数のインク吐出口の形状を均一にすることがで
きるので、インク吐出口から吐出させるインク液滴を均
一な大きさにして、被記録媒体上での印刷むらをなくす
ことができ、ヘッド基体自体がミクロンオーダーの極め
て薄いものであっても、コストダウンや確実な微細加工
を担保させることができる。また、これまでの電鋳加工
（メッキ加工）では困難であったインク吐出口と平行部
の形状規制を厳密に行うことができるので、インクの飛
散防止に大きな効果が現れる。

【００２３】本発明によるインクジェットプリンタヘッ
ドは、ノズル孔のインク導入側には平行部に連続するア
ール部が形成されたことにより、インク液滴の均一化を
促進させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】インクジェットプリンタヘッドの外観を示す斜
視図である。

【図２】本発明に係るインクジェットプリンタヘッドの
要部であるノズル孔の形状を示す断面図である。

【図３】図２のノズル孔の外観を示す斜視図である。

【図４】本発明に係るインクジェットプリンタヘッドを
製造するために行う導電体メッキ工程を示す断面図であ
る。

【図５】１回目のレジスト塗布工程を示す断面図であ
る。

【図６】１回目の露光工程を示す断面図である。

【図７】１回目の現像工程を示す断面図である。

【図８】エッチング工程を示す断面図である。

【図９】レジスト除去工程を示す断面図である。

【図１０】２回目のレジスト塗布工程を示す断面図であ
る。

【図１１】２回目の露光工程を示す断面図である。

【図１２】２回目の現像工程を示す断面図である。

【図１３】メッキ工程を示す断面図である。

【図１４】従来のインクジェットプリンタヘッドに適用
されたノズル孔の断面図である。

【図１５】従来のノズル孔の他の例を示す断面図であ
る。

【図１６】ノズル孔のインク吐出口にバリが発生した状
態を示す斜視図である。

【符号の説明】

１０…インクジェットプリンタヘッド、１１…ヘッド基
体、１２…ノズル孔、１２ａ…アール部、１２ｂ…平行
部、１３…インク吐出口、１４…インク吐出用突起部、
２０…絶縁基板、２１…ニッケル膜（導電体メッキ）、
２２…第１のレジスト、２３…第１のマスク部材、２３
ａ…第１のパターン、２４…第２のレジスト、２４ｂ…
ノズル孔成形レジスト、２４ｂＢ…頂部、２５…第２の
マスク部材、２５ａ…第２のパターン、２６…メッキ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インク吐出口に平行部をもったノズル孔
   をヘッド基体に有するインクジェットプリンタヘッドを
   製造する方法において、 導電体メッキが施された絶縁基板上に第１のレジストを
   塗布する第１のレジスト塗布工程と、 前記平行部の径より大きな形状の第１のパターンをもっ
   た第１のマスク部材を介して前記第１のレジストを露光
   させる第１の露光工程と、 前記第１の露光工程後、前記第１のパターンと同じ形状
   に前記第１のレジストを除去し、前記導電体メッキの一
   部を露出させる第１の現像工程と、 露出した前記導電体メッキを除去して前記絶縁基板を露
   出させるエッチング工程と、 前記エッチング工程時に残った第１のレジストを除去し
   て、前記導電体メッキを露出させるレジスト除去工程
   と、 前記エッチング工程時及び前記レジスト除去工程時に露
   出した前記絶縁基板及び前記導電体メッキ上に、前記平
   行部の長さ以上の厚みをもった第２のレジストを塗布す
   る第２のレジスト塗布工程と、 前記平行部と同じ径の第２のパターンをもった第２のマ
   スク部材を介して前記第２のレジストを露光させる第２
   の露光工程と、 第２の露光工程後、前記第２のパターンと同じ径のノズ
   ル孔成形レジストを前記絶縁基板上に残す第２の現像工
   程と、 前記絶縁基板側から前記ノズル孔成形レジストの表面に
   沿いながら、前記ノズル孔成形レジストの頂部に向けて
   前記平行部と同じ長さ分だけメッキを成長させるメッキ
   工程とを備えたことを特徴とするインクジェットプリン
   タヘッドの製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載のインクジェットプリンタ
   の製造方法により成形されたことを特徴とするインクジ
   ェットプリンタヘッド。
3. 【請求項３】 インク吐出口に平行部をもったノズル孔
   をヘッド基体に有するインクジェットプリンタヘッドに
   おいて、 前記ノズル孔のインク導入側には前記平行部に連続する
   アール部が形成されていることを特徴とするインクジェ
   ットプリンタヘッド。