JPH10166595A - ノズル形成部材の製造方法及びインクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インク滴吐出方向、滴吐出安定性を十分に確
保することができない。 【解決手段】 ノズル径を規定した部材を形成するノズ
ル形成工程と、このノズル形成工程で得られた部材に対
してノズル内部形状を規定するためのフォトレジストパ
ターンを形成するフォトレジストパターン形成工程と、
このフォトレジストパターン形成工程で得られた部材に
対してノズル内部形状を形成する金属電鋳工程を順次行
って、ノズルプレート３３のノズル３８の内部形状を略
円柱形状又は略円錘台形状に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はノズル形成部材の製
造方法に関し、特にインクジェットヘッド用ノズル形成
部材の製造方法及びインクジェットヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録装置は、記録時の振
動、騒音が殆どなく、特にカラー化が容易なことから、
コンピュータ等のデジタル処理装置のデータを出力する
プリンタの他、ファクシミリやコピー機等にも用いられ
るようになっている。このようなインクジェット記録装
置に用いられるインクジェットヘッドは、圧電素子、発
熱抵抗体等のアクチュエータ素子を記録信号に応じて駆
動することによってノズルからインク滴を吐出飛翔させ
ることによって記録媒体上に画像記録を行なうものであ
る。

【０００３】このようなインクジェットヘッドは、構造
上、ヘッド構成部材の積層の端面側よりインク滴を吐出
するエッジシュータ方式のものと、ノズル形成部材に略
円形のノズルを形成するサイドシュータ方式のものとに
大別することができる。このサイドシュータ方式のイン
クジェットヘッドとしては、従来、例えば特開平６−２
５５０９９号公報に記載されているように、圧電素子上
に、ダイアフラム部を有する振動板を積層し、この振動
板上に圧電素子でダイアフラム部を介して加圧される液
室及びこの液室にインクを供給するインク供給路を形成
する流路形成部材を積層し、更にこの流路形成部材上に
ノズルを形成したノズル形成部材を積層したものが知ら
れている。

【０００４】このようなインクジェットヘッドにおける
ノズル形成部材の製造方法としては、特開昭６２−２３
４９４１号公報に記載されているように、金属基板上に
第１のマスクを形成し、このマスク上に第１のマスクの
マスク幅よりも狭く且つ高さの高い第２のマスクを形成
して、金属基板の露出表面上に金属を形成して、第１、
第２のマスク及び金属基板を除去する方法が知られてい
る。

【０００５】また、特開平４−１４２９２９号公報に記
載されているように、厚付けメッキにより形成され、ノ
ズル穴を形成するためのフォトレジストによるパターニ
ングと、ノズル穴の穴径が一定になるようにパターニン
グの中心部分へノズル穴の穴径を規制するためのフォト
レジストによるパターニングを行う方法も知られてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】インクジェットヘッド
におけるノズル形成部材はインク滴吐出特性に大きな影
響を及ぼすものであり、ノズルの径寸法はインク滴体積
Ｍｊ及びインク滴吐出速度Ｖｊを制御する重要なパラメ
ータである。さらに、ノズル形成部材のインク吐出表面
部（以下、「ノズル表面」という。）のインクに対する
濡れ性は、インク滴吐出方向やインク滴吐出安定性を左
右し、ノズル表面にインク溜りが存在すると、インク溜
りと吐出されたインク滴とが引き付け合って吐出方向が
歪められる。さらに、インク滴吐出の不均一の原因とな
ってインク滴吐出速度Ｖｊが低下したり、インク液室へ
の気泡の巻き込みが発生して、インク滴吐出不良に発展
する。

【０００７】特に、ノズル内部形状はインク滴吐出方向
やインク滴吐出安定性を向上させるために大きな影響を
及ぼす。上述した従来のノズル形成部材の製造方法は、
いずれもノズル径精度の向上、ノズル厚さ向上などを目
的とするものであるが、ノズル内部形状を規定すること
ができない。そのために、インク滴吐出方向、滴吐出安
定性を十分に確保するだけのノズル内部形状を有するノ
ズル形成部材を得ることができない。

【０００８】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、ノズル内部形状を理想的に形成することができる
ノズル形成部材の製造方法を提供し、ノズル内部形状が
理想的なインクジェットヘッドを提供することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項１のノズル形成部材の製造方法は、ノズル径
を規定した部材を形成するノズル形成工程と、このノズ
ル形成工程で得られた部材に対してノズル内部形状を規
定するためのフォトレジストパターンを形成するフォト
レジストパターン形成工程と、このフォトレジストパタ
ーン形成工程で得られた部材に対してノズル内部形状を
形成する金属電鋳工程を順次行う構成とした。

【００１０】請求項２のノズル形成部材の製造方法は、
ノズル径を規定した部材を形成するノズル形成工程と、
このノズル形成工程で得られた部材に対してノズル内部
形状を規定するためのフォトレジストパターンを形成す
る第１フォトレジストパターン形成工程と、この第１フ
ォトレジストパターン形成工程で得られた部材に対して
ノズル内部形状を形成する金属電鋳工程と、この金属電
鋳工程で得られた部材に対してノズル表面処理形成用の
フォトレジストパターンを形成する第２フォトレジスト
パターン形成工程と、この第２フォトレジストパターン
形成工程で得られた部材のノズル表面側に表面処理層を
形成する表面処理層形成工程を順次行う構成とした。

【００１１】請求項３のノズル形成部材の製造方法は、
上記請求項１又は２のノズル形成部材の製造方法におい
て、前記ノズル形成工程で得られた部材に対してノズル
内部形状を規定するためのフォトレジストパターンを形
成するフォトレジストパターン形成工程では、前記ノズ
ル形成工程で得られた部材をマスクパターンとして使用
する構成とした。

【００１２】請求項４のノズル形成部材の製造方法は、
上記請求項１乃至３のいずれかのノズル形成部材の製造
方法において、前記フォトレジストパターン形成工程で
は、フォトレジスト材としてドライフィルムレジストを
使用し、部材の両面にラミネートした後、所定のパター
ンを形成する構成とした。

【００１３】請求項５のノズル形成部材の製造方法は、
上記請求項１乃至４のいずれかのノズル形成部材の製造
方法において、前記ノズル形成工程は、基板上のノズル
形成位置に対応するフォトレジストパターンを形成する
工程と、前記基板上の露出面に金属電鋳を行う工程を含
む構成とした。

【００１４】請求項６のインクジェットヘッドは、ノズ
ルを有するノズル形成部材を備えたインクジェットヘッ
ドにおいて、前記ノズル形成部材のノズルの内部形状を
略円柱形状又は略円錘台形状に形成した構成とした。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して説明する。以下、本発明の実施の形態を
添付図面を参照して説明する。図１は本発明を適用した
インクジェットヘッドの分解斜視図、図２は同ヘッドの
チャンネル方向（ノズル配列方向）と直交する方向の要
部拡大断面図、図３は同ヘッドのチャンネル方向の要部
拡大断面図である。

【００１６】このインクジェットヘッドは、駆動ユニッ
ト１と、液室ユニット２と、ヘッドカバー３とを備えて
いる。駆動ユニット１は、セラミックス基板、例えばチ
タン酸バリウム、アルミナ、フォルステライトなどの絶
縁性の基板１１上に、エネルギー発生素子である複数の
積層型圧電素子１２を列状に２列配置して接合し、これ
ら２列の各圧電素子１２の周囲を取り囲む樹脂、セラミ
ック等からなるフレーム部材（支持体）１３を接着剤
（接合剤）１４によって接合している。

【００１７】複数の圧電素子１２は、インクを液滴化し
て飛翔させるための駆動パルスが与えられる圧電素子
（これを「駆動部」という。）１７，１７…と、駆動部
１７，１７間に位置し、駆動パルスが与えられずに単に
液室ユニット２を基板１１に固定する液室支柱部材とな
る圧電素子（これを「非駆動部」という。）１８，１８
…とを交互に構成している。

【００１８】ここで、圧電素子１２としては１０層以上
の積層型圧電素子を用いている。この積層型圧電素子
は、例えば図２に示すように、厚さ１０〜５０μｍ／１
層のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）２０と、厚さ数μ
ｍ／１層の銀・パラジューム（ＡgＰd）からなる内部電
極２１とを交互に積層したものであるが、圧電素子とし
て用いる材料は上記に限られるものでなく、その他の電
気機械変換素子を用いることもできる。

【００１９】各圧電素子１２の内部電極２１は１層おき
にＡgＰdからなる左右の端面電極２２，２３（２つの圧
電素子列の対向する面側を端面電極２２とし、対向しな
い面側を端面電極２３とする。）に接続している。一
方、基板１１上には、図１に示すようにＮi・Ａu蒸着、
Ａuメッキ、ＡgＰtペースト印刷、ＡgＰdペースト印刷
等によって共通電極２４及び個別電極２５の各パターン
を設けている。

【００２０】そして、各列の各圧電素子１２の対向する
端面電極２２を導電性接着剤２６を介して共通電極２４
に接続し、他方、各列の各圧電素子１２の対向しない端
面電極２３を同じく導電性接着剤２６を介してそれぞれ
個別電極２５に接続している。これにより、駆動部１７
に駆動電圧を与えることによって、積層方向に電界が発
生して、駆動部１７には積層方向の伸びの変位（ｄ３３
方向の変位）が生起される。なお、共通電極２４は、図
２にも示すように、フレーム部材１３に設けた穴１３ａ
内に導電性接着剤２６を充填することで各圧電素子に接
続されたパターンの導通を取っている。

【００２１】一方、液室ユニット２は、金属或いは樹脂
の薄膜からなる振動板３１と、ドライフィルムレジスト
（ＤＦＲ）からなる感光性樹脂層で形成した２層構造の
液室隔壁部材３２と、金属、樹脂等からなるノズルプレ
ート３３とを順次を積層し、熱融着して形成している。
これらの各部材によって、１つの圧電素子１２（駆動部
１７）と、この１つの圧電素子１２に対応するダイアフ
ラム部３４と、各ダイアフラム部３４を介して加圧され
る加圧液室３５と、この加圧液室３５の両側に位置して
加圧液室３５に供給するインクを導入する共通液室３
６，３６と、加圧液室３５と共通液室３６，３６とを連
通するインク供給路３７，３７と、加圧液室３５に連通
するノズル３８とによって１つのチャンネルを形成し、
このチャンネルを複数個２列設けている。

【００２２】振動板３１は、駆動部１７に対応する前記
ダイアフラム部３４と、非駆動部１８に接合する梁４１
及びフレーム部材１３に接合するベース４２とを形成し
ている。ダイアフラム部３４は、駆動部１７に接合する
島状凸部４３と、この凸部４３の周囲に形成した厚み３
〜１０μｍ程度の最薄膜部分（ダイアフラム領域）４４
とからなる。

【００２３】液室隔壁部材３２は、振動板３１側に予め
ドライフィルムレジストを塗布して所要のマスクを用い
て露光し、現像して所定の液室パターンを形成した第１
感光性樹脂層４５と、ノズルプレート３３側に予めドラ
イフィルムレジストを塗布して所要のマスクを用いて露
光し、現像して所定の液室パターンを形成した第２感光
性樹脂層４６とを熱圧着で接合してなる。

【００２４】ノズルプレート３３にはインク滴を飛翔さ
せるための微細な吐出口であるノズル３８を多数を形成
している。このノズル３８の内部形状（内側形状）は、
略円柱形状（又は略円錘台形状でもよい。）に形成して
いる。また、このノズル３８の径はインク滴出口側の直
径で約２５〜３５μｍである。このノズルプレート３３
の製造方法については後述する。

【００２５】このノズルプレート３３のインク吐出面
（ノズル表面側）は、図１に示すように撥水性の表面処
理を施した撥水処理面４７としている。例えば、ＰＴＦ
Ｅ−Ｎi共析メッキやフッ素樹脂の電着塗装、蒸発性の
あるフッ素樹脂（例えばフッ化ピッチなど）を蒸着コー
トしたもの、シリコン系樹脂・フッ素系樹脂の溶剤塗布
後の焼き付け等、インク物性に応じて選定した撥水処理
膜を設けて、インクの滴形状、飛翔特性を安定化し、高
品位の画像品質を得られるようにしている。なお、ノズ
ルプレート３３の周縁部は撥水処理膜を形成しない非撥
水処理面４８としている。

【００２６】これらの駆動ユニット１と液室ユニット２
とはそれぞれ別個に加工、組立を行なった後、液室ユニ
ット２の振動板３１と駆動ユニット１の圧電素子１２及
びフレーム部材１３とを接着剤４９で接合している。

【００２７】そして、基板１１をヘッド支持部材である
スペーサ部材（ヘッドホルダ）５０上に支持して保持
し、このスペーサ部材５０内に配設したヘッド駆動用Ｉ
Ｃ等を有するＰＣＢ基板と駆動ユニット１の各圧電素子
１２（駆動部１７）に接続した各電極２４，２５とをＦ
ＰＣケーブル５１，５１を介して接続している。

【００２８】また、ノズルカバー（ヘッドカバー）３
は、ノズルプレート３３の周縁部及びヘッド側面を覆う
箱状に形成したものであり、ノズルプレート３３の撥水
処理面４７に対応して開口部を形成し、ノズルプレート
３３の周縁部に残した非撥水処理面４８に接着剤にて接
着接合している。さらに、このインクジェットヘッドに
は、図示しないインクカートリッジからのインクを液室
に供給するため、スペーサ部材５０、基板１１、フレー
ム部材１３及び振動板３１にそれぞれインク供給穴５２
〜５５を設けている。

【００２９】このように構成したインクジェットヘッド
においては、記録信号に応じて駆動部１７に駆動波形
（１０〜５０Ｖのパルス電圧）を印加することによっ
て、駆動部１７に積層方向の変位が生起し、振動板３１
のダイアフラム部３４を介して加圧液室３５が加圧され
て圧力が上昇し、ノズル３８からインク滴が吐出され
る。このとき、加圧液室３５から共通液室３６へ通じる
インク供給路３７，３７方向へもインクの流れが発生す
るが、インク供給路３７，３７の断面積を狭小にするこ
とで流体抵抗部として機能させて共通液室３６，３６側
へのインクの流れを低減し、インク吐出効率の低下を防
いでいる。

【００３０】そして、インク滴吐出の終了に伴い、加圧
液室３５内のインク圧力が低減し、インクの流れの慣性
と駆動パルスの放電過程によって加圧液室３４内に負圧
が発生してインク充填行程へ移行する。このとき、イン
クタンクから供給されたインクは共通液室３６，３６に
流入し、共通液室３６，３６からインク供給路３７，３
７を経て加圧液室３５内に充填される。そして、ノズル
３８の出口付近のインクメニスカス面の振動が減衰し、
表面張力によってノズル３８の出口付近に戻されて（リ
フィル）安定状態に至れば、次のインク滴吐出動作に移
行する。

【００３１】次に、このインクジェットヘッドにおける
ノズルプレート（ノズル形成部材）のノズル内部形状及
びその製造方法について図４以降をも参照して説明す
る。先ず、本発明に係るノズル形成部材の製造方法のう
ちのノズル径を規定した部材を形成するノズル形成工程
について図４を参照して説明する。

【００３２】同図（ａ）に示すように金属基板６１を準
備して、同図（ｂ）に示すように基板６１上に液体フォ
トレジスト剤をスピンコート法などで約０．５〜３μｍ
の膜厚で塗布してフォトレジスト膜６２を形成する。こ
の膜厚制御は、レジスト剤の粘度とスピン回転数の制御
によって行うことができる。

【００３３】次いで、同図（ｃ）に示すように各ノズル
位置に対応した箇所にレジスト膜６２を残すために、マ
スク６３を用いて露光し、現像工程、リンス工程、レジ
スト剤硬化工程を経て、同図（ｄ）に示すようにノズル
形成用のレジストパターン６４を形成する。そして、こ
のノズル形成用レジストパターン６４を形成した基板６
１を電鋳メッキ槽内にセッティングして、金属基板６１
の露出した表面にメッキ成長させる。

【００３４】そして、同図（ｅ）に示すように所望のノ
ズル径になるまで電鋳形成したメッキ膜６５を形成した
後、同図（ｆ）に示すように基板６１からメッキ膜６５
を剥離して付着したレジスト剤を除去することによっ
て、ノズル孔６７を有する第１ノズル形成部材６６が完
成する。このようなフォトレジストパターンを用いた電
鋳工法による第１ノズル形成部材６６は、ノズル孔６７
の開口部を最小径とし、液室方向に向かって略円孤を描
くように径が大きくなる。

【００３５】ここで、ノズルの内部形状（ノズル孔形
状）がインク滴吐出特性に及ぼす影響について説明する
と、ノズルの役割として最も重要なのはメニスカスを形
成することである。メニスカスの形成位置は基本的にノ
ズルの最小径部に形成されるので、インク滴飛翔方向に
対して徐々に小径化することが望ましく、この点ではノ
ズル孔６７は要求を満足するものである。

【００３６】さらに、ノズル内部形状がインク滴吐出特
性に及ぼす影響として、インク滴吐出後のインクリフィ
ル能力に対するものがある。すなわち、上述したように
ノズルからインクが吐出した後、メニスカス位置は大き
く液室内部に引き込まれた状態にあり、次のインク滴を
吐出するまでに初期のメニスカス位置に戻ることが要求
される。メニスカスが十分に戻り切らない内に次のイン
ク滴吐出動作が行われると、インク滴体積Ｍｊが小さく
なり、インク滴吐出速度Ｖｊが速くなる。オンディマン
ド型インクジェットヘッドにおいて、インク滴吐出タイ
ミングによってインク滴体積Ｍｊ、インク滴吐出速度Ｖ
ｊが変動すると、出力画像の劣化に直接つながることに
なる。

【００３７】また、メニスカスをより早いタイミングで
初期位置に戻すことがインク滴吐出の駆動周波数を高く
する、つまり記録速度の高速化につながる。例えば、１
２５μｓ後に定常位置に戻るものであれば、駆動周波数
は８ｋＨｚが限界になるが、５０μｓで定常位置に戻す
ことができれば駆動周波数を２０ｋＨｚにすることがで
きる。この記録速度の高速化を図る上では、上述した第
１ノズル形成部材６６のノズル孔６７の内部形状では十
分ではない。

【００３８】この場合、メニスカス復帰速度を制御する
因子は大きく２つに分けることができる。１つはノズル
の毛管力の大きさである。ノズル内部径を小さくするこ
とで毛管力が大きくなり、メニスカスの戻りを早くする
ことができる。しかし、ノズル内部径を小さくすると、
インク滴体積Ｍｊが小さくなる。インク滴体積Ｍｊを小
さくすることなく毛管力を向上させるには、ノズル内部
形状を略円柱形状又は略円錘台形状にする。他の１つは
液室形状に伴うインク流体抵抗の大きさである。インク
流体抵抗が大きすぎると、毛管力が大きくてもリフィル
速度は上昇しない。また、ノズルと液室の流体抵抗のバ
ランスが崩れると、インク滴体積Ｍｊ、インク滴吐出速
度Ｖｊが大きく低下するので、ノズルの内部形状と液室
形状のマッチングが重要になる。

【００３９】また、ノズルの内部形状はインク滴吐出安
定性にも大きく寄与する。ノズルにはメニスカスが形成
されるが、インク滴を吐出していないときもあり、あら
ゆる外乱に対してもメニスカスを維持できることが重要
になる。ドロップオンディマンド−シャトル型のインク
ジェット記録装置おいては、ヘッドは印字時にキャリッ
ジ上で往復移動するが、このときに起きる振動や隣接ノ
ズルの駆動による残留振動などの外乱でメニスカスが不
安定状態になると、ノズルから気泡を巻き込んだり、ノ
ズル表面をインクで汚し、結果的に記録紙を汚してしま
うことになる。

【００４０】ここで、メニスカスを安定的に維持するた
めには、メニスカスを形成している状態を極力変動させ
ないことが望ましいが、ノズル内部形状をメニスカス形
成部とほぼ同一略円柱状に形成してあると、メニスカス
は外乱による影響を受けにくくなって安定性が向上す
る。

【００４１】したがって、前述したようにノズルプレー
ト３３のノズル３８の内部形状を略円柱形状又は略円錘
台形状に形成することによって、インク滴体積Ｍｊ及び
インク滴吐出速度Ｖｊを精度良くコントロールでき、イ
ンク滴吐出安定性が向上したインクジェットヘッドを得
ることができる。

【００４２】そこで、このようなノズルプレートを形成
するための本発明に係るノズル形成部材の製造方法のう
ちのノズル形成工程に続く工程について説明する。図５
は本発明に係るノズル形成部材の製造方法の第１例を示
す工程図である。

【００４３】前述したノズル形成工程と同様にして製造
した同図（ａ）に示すように第１ノズル形成部材７１を
準備して、同図（ｂ）に示すように、この第１ノズル形
成部材７１のノズル表面及びノズル裏面（図２の加圧液
室３５側の面）及びノズル孔７２内部に液体ネガ型レジ
スト剤をスピンコート法若しくはディッピング法にて塗
布してフォトレジスト膜７３を形成する。このとき、ノ
ズル孔７２内部にレジスト剤が溜まるようにスピンコー
ト法の場合にはレジスト剤の粘度、スピン回転数を制御
し、ディッピング法の場合にはレジスト剤の粘度、引き
上げ速度を制御する。

【００４４】その後、同図（ｃ）に示すようにノズル孔
７１の小径部側（ノズル表面側）から紫外線（ＵＶ）露
光をすることによって、ノズル表面側のレジスト膜７３
が硬化すると共に、第１ノズル形成部材７１がマスクと
なるので、ノズル孔７２内側部分のレジスト膜７３が硬
化して、これらの部分は硬化レジスト膜７４となる。そ
こで、これを現像等することによって、同図（ｄ）に示
すようにノズル孔７２内にノズル裏面側に向かって立設
した柱状部７５ａを有するレジストパターン７５が形成
される。このとき、柱状部７５ａは、露光量・レジスト
硬化温度をコントロールすることによって略円柱形状
（又は略円錘台形状）に形成することができる。

【００４５】そして、このレジストパターン７５が形成
された部材を電鋳槽にセットして、電鋳を行なうことに
よって、同図（ｅ）に示すように第１ノズル形成部材７
１のレジスト膜７３が除去されたノズル裏面側（ここで
は、液室側）及びノズル孔７２内周面とレジストパター
ン７５の柱状部７５ａ外周面との間に入り込むメッキ層
７６が形成される。なお、このメッキ層７６は、前記第
１ノズル形成部材７１自体もメッキ層であるので、第１
ノズル形成部材７１を第１メッキ層とすれば、メッキ層
７６は第２メッキ層になる。

【００４６】したがって、その後、レジストパターン７
５を剥離、除去することによって、同図（ｆ）に示すよ
うに略円柱形状（又は略円錘台形状）のノズル孔７８を
有する第２ノズル形成部材７７が完成する。この第２ノ
ズル形成部材７７も本発明に係るノズル形成部材である
が、後述するようにノズル表面に表面処理膜を形成して
ノズルプレート３３とする。

【００４７】次に、図６は本発明に係るノズル形成部材
の製造方法の第２例を示す工程図である。同図（ａ）に
示すようなノズル孔７２を有する第１ノズル形成部材７
１を準備して、同図（ｂ）に示すように、この第１ノズ
ル形成部材７１のノズル表面及びノズル裏面（図２の加
圧液室３５側の面）及びノズル孔７２内部にドライフィ
ルムレジスト７７をラミネートする。このとき、ノズル
孔７２の大径部側表面（ノズル裏面側）からドライフィ
ルムレジスト７４をラミネートし、ラミネータの温度、
加圧力によってノズル孔７２からドライフィルムレジス
ト７４がノズル表面側にはみ出るように調整し、ノズル
表面にもドライフィルムレジスト７４をラミネートし
て、全体としてドライフィルムレイジスト７４を一体化
する。

【００４８】その後、同図（ｃ）に示すようにノズル孔
７１の小径部側（ノズル表面側）から紫外線（ＵＶ）露
光をすることによって、ノズル表面側のドライフィルム
レジスト７７が硬化すると共に、第１ノズル形成部材７
１がマスクとなるので、ノズル孔７２内側部分のドライ
フィルムレジスト７７が硬化して、これらの部分は硬化
ドライフィルムレジスト７８となる。そこで、これを現
像等することによって、同図（ｄ）に示すようにノズル
孔７２内にノズル裏面側に向かって立設した柱状部７９
ａを有するレジストパターン７８が形成される。このと
き、柱状部７９ａは、露光量・レジスト硬化温度をコン
トロールすることによって略円柱形状（又は略円錘台形
状）に形成することができる。

【００４９】そして、このレジストパターン７９が形成
された部材をこれを電鋳槽にセットして、電鋳を行なう
ことで、同図（ｄ）に示すようにノズル形成部材６６の
ドライフィルムレジスト７７が除去されたノズル裏面側
（ここでは、液室側）及びノズル孔７２内周面とレジス
トパターン７９の柱状部７９ａ外周面との間に入り込む
メッキ層７６が形成される。なお、このメッキ層７６
は、前記第１ノズル形成部材７１自体もメッキ層である
ので、第１ノズル形成部材７１を第１メッキ層とすれ
ば、メッキ層７６は第２メッキ層になる。

【００５０】したがって、その後、レジストパターン７
９を剥離、除去することによって、同図（ｆ）に示すよ
うに略円柱形状（又は略円錘台形状）のノズル孔７８を
有する第２ノズル形成部材７７が完成する。この第２ノ
ズル形成部材７７も本発明に係るノズル形成部材である
が、後述するようにノズル表面に表面処理膜を形成して
ノズルプレート３３とする。

【００５１】このようにドライフィルムレジストを用い
た第２例の場合には液体フォトレジストを用いる第１例
の場合よりもレジスト膜厚を厚くできるので、ノズル内
部形状を大きく改善することができて、インク滴吐出性
能を大幅に向上することができる。

【００５２】また、これらの例では、ノズル形成部材と
して均一化、インクに対する濡れ性、熱膨張係数一致に
よる反りを防止するためにエレクトロフォーミング工法
で形成したノズル形成部材を用いている。また、２度目
のメッキ（電鋳）を行なう前の処理として、酸化膜除去
のための酸洗処理や有機物除去のためのアルカリ脱脂処
理などを行なって第１メッキ層（第１ノズル形成部材７
１）と第２メッキ層７６との密着強度を向上させるよう
にしている。

【００５３】次に、ノズル形成部材のノズル表面に撥水
性（撥インク性）表面処理膜（層）を形成してノズルプ
レート３３とする工法について図７以降をも参照して説
明する。

【００５４】図７は表面処理層形成工程の第１例を示す
工程図である。上述した工程を経て形成した同図（ａ）
に示す第２ノズル形成部材７７を用いて、同図（ｂ）に
示すように第２ノズル形成部材７７の吐出面裏側（ノズ
ル裏面側）にネガ型ドライフィルムレジスト８１をラミ
ネートする。このとき、ラミネート温度、圧力を調整し
て、同図（ｂ）に示すようにドライフィルムレジスト８
１の一部がノズル孔７８の孔部から吐出面側（ノズル表
面側）にはみ出したはみ出し部８１ａが形成されるよう
にする。このはみ出し部８１ａのノズル表面からのはみ
出し量は形成する表面処理層（膜）の厚みに応じて設定
する。

【００５５】その後、同図（ｃ）に示すように第２ノズ
ル形成部材７７の吐出面裏側から紫外線（ＵＶ光）を照
射して全面露光することにより、同図（ｄ）に示すよう
にドライフィルムレジスト８１が硬化して硬化ドライフ
ィルムレジスト８２となる。このとき、第２ノズル形成
部材７７がマスクとなっているので、ノズル孔７８から
吐出面側にはみ出しているはみ出し部８１ａはノズル孔
８２に対向している部分のみが硬化されて硬化はみ出し
部８２ａとなる。

【００５６】そこで、これを現像することによって、同
図（ｅ）に示すようにノズル孔７８から吐出面側にはみ
出したテーパ状の凸形状をなす突出部８３ａを有するド
ライフィルムレジストパターン８３ができ上がる。この
場合、露光量及び／又は現像時間を調整可能な露光装置
や現像装置を使用することによって、露光量を大きくし
て現像時間を短くしたときには突出部８３ａは相対的に
太くなり、露光量を小さくして現像時間を長くしたとき
には突出部８３ａは相対的に細くなる、というようにド
ライフィルムレジストパターン８３の突出部８３ａの形
状を容易に変更設定することができる。

【００５７】次いで、同図（ｆ）に示すように撥水化処
理をする場合には例えばフッ素系樹脂共析メッキを積ん
で所定の厚みの表面処理層（撥水処理膜）４７を形成す
る。なお、このときの表面処理層４７の厚みは、ドライ
フィルムレジストパターン８３の突出部８３ａの厚み
（第２ノズル形成部材７７表面からの高さ）より薄くな
るようにすることが好ましい。これは、表面処理層４７
の厚み（メッキ厚）が突出部８３ａの厚みより厚くなる
と、突出部８３ａ上に表面処理層４７が乗り上げてしま
って、充分な精度が得られず、かつフォトレジストパタ
ーン８３の剥離時に剥離不良を引き起こすおそれがある
からである。

【００５８】その後、フォトレジストパターン８３を剥
離することによって、同図（ｇ）に示すようにノズル孔
７８を形成した第２ノズル形成部材７７の表面にテーパ
形状の穴４７ａを形成した表面処理層４７を形成してな
るノズルプレート３３が得られる。

【００５９】ここで、上述したドライフィルムレジスト
を用いた凸部形状（突出部の形状）には、ノズル形成
部材をマスクとして露光するため、ノズル孔の径以上に
は広がらない、現像の段階で露光面の反対側から現像
するため、ドライフィルムレジスト上面側は架橋率が低
く、パターン細りが生じて径が小さくなり易い、露光
量を抑え、突出部の径の細りを大きくしていくと、今後
はパターンの真円度がくずれ、ノズル孔形状が適さなく
なる（縦スジ等が発生する）、などの制約がある。この
ような制約を考慮すると、表面処理層の穴径はノズル孔
径の５０％以上〜１００％未満に限定される。

【００６０】このように、ネガ型ドライフィルムレジス
トをノズル形成部材の吐出面裏側からラミネートし、ノ
ズル孔から吐出面側にはみ出させ、ノズル形成部材をマ
スクとしてノズル形成部材の吐出面裏側から露光して硬
化させ、現像を行なうことによってノズル形成部材の吐
出面側にノズル孔から凸形状に突出した凸部を有するド
ライフィルムレジストパターンを形成し、その後、ノズ
ル形成部材の吐出面側に表面処理層を形成する処理を施
し、次いで硬化したドライフィルムレジストを剥離する
ことにより、容易にノズル孔径よりも穴径の小さな表面
処理部分を設けた表面処理ノズル（ノズルプレート）を
得ることができる。

【００６１】次に、図８及び図９を参照して表面処理層
形成工程の第２例を説明する。図８（ａ）に示す第２ノ
ズル形成部材７７を用いて、同図（ｂ）に示すように第
２ノズル形成部材７７の吐出面裏側にネガ型ドライフィ
ルムレジスト８１をラミネートする。このとき、ラミネ
ート温度、圧力を調整して、同図（ｂ）に示すようにド
ライフィルムレジスト８１の一部がノズル孔３８の穴部
から吐出面側にはみ出たはみ出し部８１ａが形成される
ようにする。

【００６２】その後、同図（ｃ）に示すように第２ノズ
ル形成部材７７の吐出面側にもネガ型ドライフィルムレ
ジスト８４をラミネートする。このときドライフィルム
レジスト８１のはみ出し部８１ａは、ドライフィルムレ
ジスト８４と一体になる。この際、はみ出し部８１ａの
はみ出し量が充分でないと、ドライフィルムレジスト８
４のラミネート時にノズル孔内壁部に空気がとじ込めら
れ、形成される凸部の形状、強度に悪影響が生じる。

【００６３】次いで、同図（ｄ）に示すように第２ノズ
ル形成部材７７の吐出面裏側から紫外線（ＵＶ光）を照
射して全面露光することにより、図９（ａ）に示すよう
にドライフィルムレジスト８１が硬化すると共に、第２
ノズル形成部材７７がマスクとなっているので、ドライ
フィルムレジスト８４のノズル孔７８に対向している部
分のみが硬化して、これらが一体となった硬化ドライフ
ィルムレジスト８５となる。

【００６４】そこで、これを現像することによって、同
図（ｂ）に示すようにノズル孔７８に凸形状の突出部８
６ａを有するドライフィルムレジストパターン８６がで
き上がる。この場合も、露光量及び／又は現像時間を調
整可能な露光装置や現像装置を使用することによって、
ドライフィルムレジストパターン８６の突出部８６ａの
形状を容易に設定することができる。

【００６５】次いで、同図（ｃ）に示すように撥水化処
理をする場合には例えばフッ素系樹脂共析メッキを積ん
で所定の厚みの表面処理層４７を形成した後、フォトレ
ジストパターン８６を剥離することによって、同図
（ｄ）に示すようにノズル孔３８を形成した第２ノズル
形成部材７７の表面にテーパ形状の穴４７ａを形成した
表面処理層４７を形成してなるノズルプレート３３が得
られる。

【００６６】このように、ネガ型ドライフィルムレジス
トをノズル形成部材の両面側からラミネートし、ノズル
形成部材をマスクとしてノズル形成部材の吐出面裏側か
ら露光して硬化させ、現像を行なうことによってノズル
形成部材の吐出面側にノズル孔から凸形状に突出した凸
部を有するドライフィルムレジストパターンを形成し、
その後、ノズル形成部材の吐出面側に表面処理層を形成
する処理を施し、次いで硬化したドライフィルムレジス
トを剥離することにより、容易にノズル径よりも穴径の
小さな表面処理部分を設けた表面処理ノズルを得ること
ができると共に、吐出面裏側からのみラミネートする場
合に比べてより厚い表面処理層を形成することができ
る。

【００６７】なお、上記実施例においては、本発明をア
クチュエータ素子として圧電素子を用いるピエゾアクチ
ュエータ方式のインクジェットヘッドに適用した例につ
いて説明したが、発熱抵抗体を用いるいわゆるバブルジ
ェット方式のインクジェットヘッドにも適用することが
できる。さらに、ノズル形成部材としては加圧液室を形
成する部材と別体にした構造のものに限らず、加圧液室
を形成する部材と一体構造のものにも適用することがで
きる。

【００６８】さらに、上記実施例においては、ノズル形
成部材としてプレート状のものを用いた例について説明
したが、複数の部材（例えば溝を形成した部材とその溝
を覆う部材）を組合わせてノズルを形成するものであっ
ても、本発明を同様に適用することができる。さらにま
た、ノズルの開口方向を圧電素子の変位方向と同じにし
たサイドシュータ方式のインクジェットヘッドで説明し
ているが、ノズルの開口方向を圧電素子の変位方向と直
交する方向にしたエッジシュータ方式のインクジェット
ヘッドにも適用することができる。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１のノズル
形成部材の製造方法によれば、ノズル径を規定した部材
を形成するノズル形成工程と、このノズル形成工程で得
られた部材に対してノズル内部形状を規定するためのフ
ォトレジストパターンを形成するフォトレジストパター
ン形成工程と、このフォトレジストパターン形成工程で
得られた部材に対してノズル内部形状を形成する金属電
鋳工程を順次行う構成としたので、インク滴体積Ｍｊ及
びインク滴吐出速度Ｖｊを精度良くコントロールするこ
とができ、インク的吐出安定性を向上することができ
る。

【００７０】請求項２のノズル形成部材の製造方法によ
れば、ノズル径を規定した部材を形成するノズル形成工
程と、このノズル形成工程で得られた部材に対してノズ
ル内部形状を規定するためのフォトレジストパターンを
形成する第１フォトレジストパターン形成工程と、この
第１フォトレジストパターン形成工程で得られた部材に
対してノズル内部形状を形成する金属電鋳工程と、この
金属電鋳工程で得られた部材に対してノズル表面処理形
成用のフォトレジストパターンを形成する第２フォトレ
ジストパターン形成工程と、この第２フォトレジストパ
ターン形成工程で得られた部材のノズル表面側に表面処
理層を形成する表面処理層形成工程を順次行う構成とし
たので、インク滴体積Ｍｊ及びインク滴吐出速度Ｖｊを
精度良くコントロールすることができ、インク的吐出安
定性を向上することができると共に、ノズル表面に付着
するインク溜りを減少させてインク滴吐出方向を安定化
することができる。

【００７１】請求項３のノズル形成部材の製造方法によ
れば、上記請求項１又は２のノズル形成部材の製造方法
において、ノズル形成工程で得られた部材に対してノズ
ル内部形状を規定するためのフォトレジストパターンを
形成するフォトレジストパターン形成工程では、ノズル
形成工程で得られた部材をマスクパターンとして使用す
る構成としたので、前工程で形成したノズル径精度を維
持したまま精度の高いノズル内部形状或いはノズル表面
処理層を形成することができると共に、マスク位置合わ
せによる位置ずれがなくなり、ノズル形成部材のヘッド
毎の品質のばらつきやロット間での品質のばらつきを低
減することができる。

【００７２】請求項４のノズル形成部材の製造方法によ
れば、上記請求項１乃至３のいずれかのノズル形成部材
の製造方法において、フォトレジストパターン形成工程
では、フォトレジスト材としてドライフィルムレジスト
を使用し、部材の両面にラミネートした後、所定のパタ
ーンを形成する構成としたので、レジストパターンの厚
膜化を図れ、インク滴吐出性能がより優れたノズル形成
部材を得ることができる。

【００７３】請求項５のノズル形成部材の製造方法によ
れば、上記請求項１乃至４のいずれかのノズル形成部材
の製造方法において、ノズル形成工程は、基板上のノズ
ル形成位置に対応するフォトレジストパターンを形成す
る工程と、基板上の露出面に金属電鋳を行う工程を含む
構成としたので、ノズル形成部材の均一化でき、表面濡
れ性の均一化、熱ストレスによる反り、剥離などの変形
を防止することができ、部品精度の向上、工程品質の安
定化を図ることができる。

【００７４】請求項６のインクジェットヘッドによれ
ば、ノズル形成部材のノズルの内部形状を略円柱形状又
は略円錘台形状に形成した構成としたので、インク滴体
積Ｍｊ及びインク滴吐出速度Ｖｊを精度良くコントロー
ルすることができ、インク的吐出安定性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したインクジェットヘッドの分解
斜視図

【図２】図１のノズル配列方向と直交する方向の要部断
面図

【図３】図１のノズル配列方向の要部断面図

【図４】本発明に係るノズル形成部材の製造方法のノズ
ル形成工程を説明する模式的断面図

【図５】同製造方法のフォトレジストパターン形成工程
及び金属電鋳工程の第１例を説明する模式的断面図

【図６】同製造方法のフォトレジストパターン形成工程
及び金属電鋳工程の第２例を説明する模式的断面図

【図７】同製造方法の表面処理工程の第１例を説明する
模式的断面図

【図８】同製造方法の表面処理工程の第２例のフォトレ
ジスト膜形成工程までを説明する模式的断面図

【図９】同製造方法の表面処理工程の第２例の露光工程
以後を説明する模式的断面図

【符号の説明】

１…駆動ユニット、２…液室ユニット、１２…圧電素
子、３３…ノズルプレート、３８…ノズル孔、４７…表
面処理層（撥水処理膜）、６１…金属基板、６２…レジ
スト膜、６６…第１ノズル形成部材、６７…ノズル孔、
６７…第１ノズル形成部材、６８…ノズル孔、７５…レ
ジストパターン、７５ａ…柱状部、７７…第２ノズル形
成部材、７８…ノズル孔、７９…ドライフィルムレジス
トパターン、７９ａ…柱状部、８３…ドライフィルムレ
ジストパターン、８３ａ…突出部。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクジェットヘッド用のノズルを有す
   るノズル形成部材の製造方法において、ノズル径を規定
   した部材を形成するノズル形成工程と、このノズル形成
   工程で得られた部材に対してノズル内部形状を規定する
   ためのフォトレジストパターンを形成するフォトレジス
   トパターン形成工程と、このフォトレジストパターン形
   成工程で得られた部材に対してノズル内部形状を形成す
   る金属電鋳工程を順次行うことを特徴とするノズル形成
   部材の製造方法。
2. 【請求項２】 インクジェットヘッド用のノズルを有す
   るノズル形成部材の製造方法において、ノズル径を規定
   した部材を形成するノズル形成工程と、このノズル形成
   工程で得られた部材に対してノズル内部形状を規定する
   ためのフォトレジストパターンを形成する第１フォトレ
   ジストパターン形成工程と、この第１フォトレジストパ
   ターン形成工程で得られた部材に対してノズル内部形状
   を形成する金属電鋳工程と、この金属電鋳工程で得られ
   た部材に対してノズル表面処理形成用のフォトレジスト
   パターンを形成する第２フォトレジストパターン形成工
   程と、この第２フォトレジストパターン形成工程で得ら
   れた部材のノズル表面側に表面処理層を形成する表面処
   理層形成工程を順次行うことを特徴とするノズル形成部
   材の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載のノズル形成部材
   の製造方法において、前記ノズル形成工程で得られた部
   材に対してノズル内部形状を規定するためのフォトレジ
   ストパターンを形成するフォトレジストパターン形成工
   程では、前記ノズル形成工程で得られた部材をマスクパ
   ターンとして使用することを特徴とするノズル形成部材
   の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載のノズ
   ル形成部材の製造方法において、前記フォトレジストパ
   ターン形成工程では、フォトレジスト材としてドライフ
   ィルムレジストを使用し、部材の両面にラミネートした
   後、所定のパターンを形成することを特徴とするノズル
   形成部材の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれかに記載のノズ
   ル形成部材の製造方法において、前記ノズル形成工程
   は、基板上のノズル形成位置に対応するフォトレジスト
   パターンを形成する工程と、前記基板上の露出面に金属
   電鋳を行う工程を含むことを特徴とするノズル形成部材
   の製造方法。
6. 【請求項６】 ノズルを有するノズル形成部材を備えた
   インクジェットヘッドにおいて、前記ノズル形成部材の
   ノズルの内部形状を略円柱形状又は略円錘台筒形状に形
   成したことを特徴とするインクジェットヘッド。