JP2000185407A - 流路−ノズル板の製造方法及び該流路−ノズル板を用いたインクジェットヘッド - Google Patents
流路−ノズル板の製造方法及び該流路−ノズル板を用いたインクジェットヘッドInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 インク吐出時の圧力波によるノズル近傍の変
形が少なく、且つ、ノズル流路部の加工精度が高い流路
−ノズル板を提供する。 【解決手段】 ステンレス薄板１１上にレジストワーク
とニッケルめっきによって厚さ２μｍの小孔パターン１
２を形成し（図１（Ａ））、この上に適当な溶媒ととも
にアミドの状態でキャストして重合させ、厚さ２０μｍ
ポリイミド層１４を形成した（図１（Ｂ））。この多層
積層体のステンレス１１側から塩化第二鉄によってエッ
チングを行い、流路部１６を形成する（図１（Ｃ））。
しかる後に、むき出しになったニッケル小孔部をマスク
として紫外域のレーザー，エキシマレーザーやＦＨＧ
ＹＡＧレーザーによって樹脂部分を除去してノズル１７
を形成する（図１（Ｄ））。
形が少なく、且つ、ノズル流路部の加工精度が高い流路
−ノズル板を提供する。 【解決手段】 ステンレス薄板１１上にレジストワーク
とニッケルめっきによって厚さ２μｍの小孔パターン１
２を形成し（図１（Ａ））、この上に適当な溶媒ととも
にアミドの状態でキャストして重合させ、厚さ２０μｍ
ポリイミド層１４を形成した（図１（Ｂ））。この多層
積層体のステンレス１１側から塩化第二鉄によってエッ
チングを行い、流路部１６を形成する（図１（Ｃ））。
しかる後に、むき出しになったニッケル小孔部をマスク
として紫外域のレーザー，エキシマレーザーやＦＨＧ
ＹＡＧレーザーによって樹脂部分を除去してノズル１７
を形成する（図１（Ｄ））。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、流路−ノズル板の
製造方法及び該流路−ノズル板を用いたインクジェット
ヘッド、より詳細には、ノズル周辺の剛性を向上させ、
ノズル表面側のブレードによる摩耗を防止可能とした流
路−ノズル板の製造方法及び該流路−ノズル板を用いた
インクジェットヘッドに関する。
製造方法及び該流路−ノズル板を用いたインクジェット
ヘッド、より詳細には、ノズル周辺の剛性を向上させ、
ノズル表面側のブレードによる摩耗を防止可能とした流
路−ノズル板の製造方法及び該流路−ノズル板を用いた
インクジェットヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】インクジェットヘッドの作成時に最も加
工精度を必要とするノズル部分は他の構造体と別部材で
構成される場合がある。特に、ノズルをレーザ加工する
場合、ノズル部を樹脂で構成し、金属等剛性の高い材料
で構成された流路以下の部分と接合してヘッドとなす。
このような構造ではノズル部分は他に比べて熱膨張率が
異なっており接合時に下層の構造体と位置ずれを起こし
やすい。又、ノズル部の剛性が他に比べて著しく下がっ
ているため、インク吐出時に圧力波によって樹脂部だけ
が変形して接合界面の剥離が発生しやすい。そこで、流
路部となる金属板に樹脂前駆体をキャストしてこれを金
属板上で高分子化させ、剥離の起こりにくい強い金属−
樹脂接合を有する積層板を作り、これを金属側からエッ
チングして樹脂部をむき出し、これをレーザ穿孔する技
術が行われている。
工精度を必要とするノズル部分は他の構造体と別部材で
構成される場合がある。特に、ノズルをレーザ加工する
場合、ノズル部を樹脂で構成し、金属等剛性の高い材料
で構成された流路以下の部分と接合してヘッドとなす。
このような構造ではノズル部分は他に比べて熱膨張率が
異なっており接合時に下層の構造体と位置ずれを起こし
やすい。又、ノズル部の剛性が他に比べて著しく下がっ
ているため、インク吐出時に圧力波によって樹脂部だけ
が変形して接合界面の剥離が発生しやすい。そこで、流
路部となる金属板に樹脂前駆体をキャストしてこれを金
属板上で高分子化させ、剥離の起こりにくい強い金属−
樹脂接合を有する積層板を作り、これを金属側からエッ
チングして樹脂部をむき出し、これをレーザ穿孔する技
術が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
によると、以下の問題がある。 １．エッチングによってむき出しになる樹脂部分の形状
の精度が確保しにくい。理想的にはレーザによって穿孔
する領域だけが形成できればよいが、実際には余裕を見
て穿孔領域よりも大きめに樹脂面を出しておく必要があ
る。形状精度が低い理由は片面からのエッチングである
ことと、樹脂面が撥水性を持っているのでエッチャント
との接触状態が変化することに起因しているものと考え
られる。 ２．むき出しになる樹脂部分は圧力波を受けて変形しや
すく、吐出量の不安定化要因となりうる。 ３．ノズル表面側は使用時に頻繁にクリーニングブレー
ドによって摩擦を受けるため、エッジ部分がブレードに
よって摩耗するおそれがある。平面の樹脂層ではこれを
避ける方法がない。 ４．エッチング表面は微小ピットが多く気泡排出性が必
ずしも良くない。又、レーザ穿孔によって形成されたノ
ズル内壁は、カーボンが堆積したり壁面微細形状が粗れ
るために、インクとの親和性が制御できない状態になっ
ている。
によると、以下の問題がある。 １．エッチングによってむき出しになる樹脂部分の形状
の精度が確保しにくい。理想的にはレーザによって穿孔
する領域だけが形成できればよいが、実際には余裕を見
て穿孔領域よりも大きめに樹脂面を出しておく必要があ
る。形状精度が低い理由は片面からのエッチングである
ことと、樹脂面が撥水性を持っているのでエッチャント
との接触状態が変化することに起因しているものと考え
られる。 ２．むき出しになる樹脂部分は圧力波を受けて変形しや
すく、吐出量の不安定化要因となりうる。 ３．ノズル表面側は使用時に頻繁にクリーニングブレー
ドによって摩擦を受けるため、エッジ部分がブレードに
よって摩耗するおそれがある。平面の樹脂層ではこれを
避ける方法がない。 ４．エッチング表面は微小ピットが多く気泡排出性が必
ずしも良くない。又、レーザ穿孔によって形成されたノ
ズル内壁は、カーボンが堆積したり壁面微細形状が粗れ
るために、インクとの親和性が制御できない状態になっ
ている。
【０００４】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなさ
れたもので、エッチングによって流路となる金属板とレ
ーザ穿孔によってノズルとなる樹脂層の間に金属パター
ンを設け（この金属パターンはエッチングによっては加
工されず、レーザ穿孔においてはマスクとなる材料によ
って構成されている）、この構成によってエッチング形
状が安定し、ノズル形状も安定し、ノズル周辺の剛性も
向上し、ノズル表面側のブレードによる摩耗も防止でき
るようにしたものである。又、流路ノズル板の最終工程
としてシリカコーティングを行うことで気泡排出性が良
く、インクとの親和性が高い内壁を形成でき、安定した
インク吐出をもたらすことができるようにしたものであ
る。
れたもので、エッチングによって流路となる金属板とレ
ーザ穿孔によってノズルとなる樹脂層の間に金属パター
ンを設け（この金属パターンはエッチングによっては加
工されず、レーザ穿孔においてはマスクとなる材料によ
って構成されている）、この構成によってエッチング形
状が安定し、ノズル形状も安定し、ノズル周辺の剛性も
向上し、ノズル表面側のブレードによる摩耗も防止でき
るようにしたものである。又、流路ノズル板の最終工程
としてシリカコーティングを行うことで気泡排出性が良
く、インクとの親和性が高い内壁を形成でき、安定した
インク吐出をもたらすことができるようにしたものであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、ヤン
グ率１００ＧＰａ以上でエッチングによる微細加工が可
能な材料（Ａ）の薄板上に、ヤング率ＧＰａ以上で材料
（Ａ）のエッチャントに対するエッチング速度が材料
（Ａ）よりも遅く、且つ、後述する樹脂層（Ｃ）に比べ
てエッチャントに対する親和性が高く、且つ、紫外域に
際だった吸収を有さない材料（Ｂ）で小孔の薄膜パター
ンを形成し、この積層構造の上に高分子化後紫外域に吸
収を有する材料を含む樹脂前駆体をキャストして高分子
化させた樹脂層（Ｃ）を形成してなる多層構造体におい
て、 工程１；材料（Ｂ）の小孔パターンがむき出しになるよ
うに材料（Ａ）側からエッチングを行い、 工程２；材料（Ａ）側から紫外域の波長のレーザを照射
し、材料（Ｂ）をマスクとして前記材料（Ｃ）に穿孔加
工を行い、これを流路−ノズル板とすることを特徴とし
たものである。
グ率１００ＧＰａ以上でエッチングによる微細加工が可
能な材料（Ａ）の薄板上に、ヤング率ＧＰａ以上で材料
（Ａ）のエッチャントに対するエッチング速度が材料
（Ａ）よりも遅く、且つ、後述する樹脂層（Ｃ）に比べ
てエッチャントに対する親和性が高く、且つ、紫外域に
際だった吸収を有さない材料（Ｂ）で小孔の薄膜パター
ンを形成し、この積層構造の上に高分子化後紫外域に吸
収を有する材料を含む樹脂前駆体をキャストして高分子
化させた樹脂層（Ｃ）を形成してなる多層構造体におい
て、 工程１；材料（Ｂ）の小孔パターンがむき出しになるよ
うに材料（Ａ）側からエッチングを行い、 工程２；材料（Ａ）側から紫外域の波長のレーザを照射
し、材料（Ｂ）をマスクとして前記材料（Ｃ）に穿孔加
工を行い、これを流路−ノズル板とすることを特徴とし
たものである。
【０００６】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記材料（Ｂ）の小孔パターン形成のために行うレ
ジストを形成する際に、両面露光によって材料（Ａ）の
エッチング用のレジストも同時に形成しておくことを特
徴としたものである。
て、前記材料（Ｂ）の小孔パターン形成のために行うレ
ジストを形成する際に、両面露光によって材料（Ａ）の
エッチング用のレジストも同時に形成しておくことを特
徴としたものである。
【０００７】請求項３の発明は、請求項１又は２の発明
において、前記多層構造において、材料（Ｃ）上に更に
厚さ０.１〜２μｍ望ましくは０.５〜１μｍのＰＦＰＥ
又はその末端基置換体からなる撥水処理層（Ｄ）を有す
ることを特徴としたものである。
において、前記多層構造において、材料（Ｃ）上に更に
厚さ０.１〜２μｍ望ましくは０.５〜１μｍのＰＦＰＥ
又はその末端基置換体からなる撥水処理層（Ｄ）を有す
ることを特徴としたものである。
【０００８】請求項４の発明は、請求項１乃至３のいず
れかの発明において、前記多層構造体を構成する材料と
して、材料（Ａ）としてステンレス鋼、銅等塩化第二鉄
によってエッチング可能な材料を用い、材料（Ｂ）とし
てクロム，ニッケル，ニッケル基合金，モリブデン，タ
ングステン，ハフニウム等の塩化鉄によるエッチング速
度が材料（Ａ）よりも遅い材料を用い、材料（Ｃ）とし
てポリイミドやポリフェニルスルフィド，ポリサルフォ
ンを用いることを特徴としたものである。
れかの発明において、前記多層構造体を構成する材料と
して、材料（Ａ）としてステンレス鋼、銅等塩化第二鉄
によってエッチング可能な材料を用い、材料（Ｂ）とし
てクロム，ニッケル，ニッケル基合金，モリブデン，タ
ングステン，ハフニウム等の塩化鉄によるエッチング速
度が材料（Ａ）よりも遅い材料を用い、材料（Ｃ）とし
てポリイミドやポリフェニルスルフィド，ポリサルフォ
ンを用いることを特徴としたものである。
【０００９】請求項５の発明は、請求項１乃至４のいず
れかの発明において、前記多層構造体において、材料
（Ｂ）の厚さが少なくとも０.１μｍ以上望ましくは１
〜２μｍで、且つ、材料（Ｃ）の厚さが少なくとも４μ
ｍ以上５０μｍ望ましくは１５μｍ以上３０μｍ以下で
あることを特徴としたものである。
れかの発明において、前記多層構造体において、材料
（Ｂ）の厚さが少なくとも０.１μｍ以上望ましくは１
〜２μｍで、且つ、材料（Ｃ）の厚さが少なくとも４μ
ｍ以上５０μｍ望ましくは１５μｍ以上３０μｍ以下で
あることを特徴としたものである。
【００１０】請求項６の発明は、請求項１乃至５のいず
れかに記載の方法で形成させた流路ノズル板に、ポリシ
ラザンなどのシリカコーティングを行うことを特徴とし
たものである。
れかに記載の方法で形成させた流路ノズル板に、ポリシ
ラザンなどのシリカコーティングを行うことを特徴とし
たものである。
【００１１】請求項７の発明は、請求項１乃至３のいず
れかに記載の工程によって作成され、請求項４記載の材
料（Ａ）による流路部と該流路部の上に積層されている
材料（Ｃ）による樹脂ノズルとの間に、請求項５で記載
される範囲の厚さを有した請求項４記載の材料（Ｂ）に
よってなる、ノズル部へと続く小孔構造が作られた薄層
が挟み込まれた構造によって構成されている流路−ノズ
ル部を有することを特徴としたものである。
れかに記載の工程によって作成され、請求項４記載の材
料（Ａ）による流路部と該流路部の上に積層されている
材料（Ｃ）による樹脂ノズルとの間に、請求項５で記載
される範囲の厚さを有した請求項４記載の材料（Ｂ）に
よってなる、ノズル部へと続く小孔構造が作られた薄層
が挟み込まれた構造によって構成されている流路−ノズ
ル部を有することを特徴としたものである。
【００１２】請求項８の発明は、請求項１乃至３のいず
れかに記載の工程によって作成され、請求項４記載の材
料（Ａ）による流路部と該流路部の上に積層されている
材料（Ｃ）による樹脂ノズルとの間に、請求項５で記載
される範囲の厚さを有した請求項４記載の材料（Ｂ）に
よってなる、ノズル部へと続く小孔構造が作られた薄層
が挟み込まれた構造を有し、ノズル内壁と流路部にシリ
コンの酸化物を主体とする材料がコーティングされてい
る構造によって構成されている流路−ノズル部を有する
ことを特徴としたものである。
れかに記載の工程によって作成され、請求項４記載の材
料（Ａ）による流路部と該流路部の上に積層されている
材料（Ｃ）による樹脂ノズルとの間に、請求項５で記載
される範囲の厚さを有した請求項４記載の材料（Ｂ）に
よってなる、ノズル部へと続く小孔構造が作られた薄層
が挟み込まれた構造を有し、ノズル内壁と流路部にシリ
コンの酸化物を主体とする材料がコーティングされてい
る構造によって構成されている流路−ノズル部を有する
ことを特徴としたものである。
【００１３】請求項９の発明は、請求項１乃至３のいず
れかに記載の工程によって作成され、請求項４記載の材
料（Ａ）による流路部と該流路部の上に積層されている
材料（Ｃ）による樹脂ノズルの間に、請求項５で記載さ
れる範囲の厚さを有した請求項４記載の材料（Ｂ）によ
ってなる、ノズル部へと続く小孔構造が作られた薄層が
挟み込まれた構造を有し、ノズル内壁と流路部にはシリ
コンの酸化物を主体とする材料がコーティングされ、さ
らに樹脂ノズル上に厚さ０.１〜２μｍ望ましくは０.５
〜１μｍのＰＦＰＥ又はその末端基置換体からなる撥水
処理層が積層されている構造によって構成されている流
路−ノズル部を有することを特徴としたものである。
れかに記載の工程によって作成され、請求項４記載の材
料（Ａ）による流路部と該流路部の上に積層されている
材料（Ｃ）による樹脂ノズルの間に、請求項５で記載さ
れる範囲の厚さを有した請求項４記載の材料（Ｂ）によ
ってなる、ノズル部へと続く小孔構造が作られた薄層が
挟み込まれた構造を有し、ノズル内壁と流路部にはシリ
コンの酸化物を主体とする材料がコーティングされ、さ
らに樹脂ノズル上に厚さ０.１〜２μｍ望ましくは０.５
〜１μｍのＰＦＰＥ又はその末端基置換体からなる撥水
処理層が積層されている構造によって構成されている流
路−ノズル部を有することを特徴としたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】（実施例１）図１は、本発明によ
る流路ノズル板の作成工程を説明するための要部断面図
で、まず、ステンレス薄板１１上にレジストワークとニ
ッケルめっきによって厚さ２μｍの小孔パターン１２を
形成し（図１（Ａ））、この上に適当な溶媒とともにア
ミドの状態でキャストして重合させ、厚さ２０μｍポリ
イミド層１４を形成した。この時、小孔パターン１２の
上では樹脂層が若干他の部分よりも低い凹部１５が形成
される（図１（Ｂ））。
る流路ノズル板の作成工程を説明するための要部断面図
で、まず、ステンレス薄板１１上にレジストワークとニ
ッケルめっきによって厚さ２μｍの小孔パターン１２を
形成し（図１（Ａ））、この上に適当な溶媒とともにア
ミドの状態でキャストして重合させ、厚さ２０μｍポリ
イミド層１４を形成した。この時、小孔パターン１２の
上では樹脂層が若干他の部分よりも低い凹部１５が形成
される（図１（Ｂ））。
【００１５】この多層積層体のステンレス薄板１１側か
ら塩化第二鉄によってエッチングを行い、流路部１６を
形成する（図１（Ｃ））。この時、従来の樹脂との積層
体では樹脂がむき出しになると樹脂表面での撥水性が高
いためにエッチング速度が下がり、図３に示すように、
むき出し部３３の形状が不安定化するが、本発明では、
図２に示すように、比較的エッチングされにくいニッケ
ル部分２３がむき出しになるようにエッチングするた
め、樹脂むき出し部２４の形状精度は前工程のレジスト
ワークによって決定されることになり、エッチングによ
る形状よりも飛躍的に安定化する。なお、図２におい
て、２１はステンレス薄板表面、２２はエッチング面、
２３はむき出しになったニッケル小孔パターン、２４は
むき出しになったポリイミド、図３において、３１はス
テンレス薄膜表面、３２はエッチング面、３３はむき出
しになったポリイミドを示す。
ら塩化第二鉄によってエッチングを行い、流路部１６を
形成する（図１（Ｃ））。この時、従来の樹脂との積層
体では樹脂がむき出しになると樹脂表面での撥水性が高
いためにエッチング速度が下がり、図３に示すように、
むき出し部３３の形状が不安定化するが、本発明では、
図２に示すように、比較的エッチングされにくいニッケ
ル部分２３がむき出しになるようにエッチングするた
め、樹脂むき出し部２４の形状精度は前工程のレジスト
ワークによって決定されることになり、エッチングによ
る形状よりも飛躍的に安定化する。なお、図２におい
て、２１はステンレス薄板表面、２２はエッチング面、
２３はむき出しになったニッケル小孔パターン、２４は
むき出しになったポリイミド、図３において、３１はス
テンレス薄膜表面、３２はエッチング面、３３はむき出
しになったポリイミドを示す。
【００１６】ここで、ステンレス１１側からのエッチン
グを行うためのレジスト１３はニッケルめっきによって
小孔パターンを形成する際に両面露光してあらかじめ形
成してある。このため、小孔パターンとステンレスエッ
チング孔の同軸度は充分高くすることができる。しかる
後に、むき出しになったニッケル小孔部２３をマスクと
して紫外域のレーザ，エキシマレーザやＦＨＧ ＹＡＧ
レーザによって樹脂部分を除去してノズル１７を形成す
る（図１（Ｄ））。
グを行うためのレジスト１３はニッケルめっきによって
小孔パターンを形成する際に両面露光してあらかじめ形
成してある。このため、小孔パターンとステンレスエッ
チング孔の同軸度は充分高くすることができる。しかる
後に、むき出しになったニッケル小孔部２３をマスクと
して紫外域のレーザ，エキシマレーザやＦＨＧ ＹＡＧ
レーザによって樹脂部分を除去してノズル１７を形成す
る（図１（Ｄ））。
【００１７】上述のように作成された流路ノズル板はノ
ズル周辺部の流路側にヤング率の高い金属層があるた
め、インク吐出時の圧力波によるノズル部全体の変形が
抑えられる。この観点からすると金属層は厚い方が良い
が、金属パターンの形状精度維持と金属層形成のコスト
の観点から１〜２μｍが適切である。
ズル周辺部の流路側にヤング率の高い金属層があるた
め、インク吐出時の圧力波によるノズル部全体の変形が
抑えられる。この観点からすると金属層は厚い方が良い
が、金属パターンの形状精度維持と金属層形成のコスト
の観点から１〜２μｍが適切である。
【００１８】又、樹脂層形成時に作られる凹部の影響で
ノズルのエッジ部分は他の部分より若干低くなる。この
ため、エッジはクリーニングブレードによる摩耗を受け
にくくなる。この凹部形成と、レーザ穿孔加工性、及び
吐出方向の安定性の観点からノズルとなる樹脂層の厚さ
は自ら有効な範囲が決定され、その範囲は４μｍ以上５
０μｍ、望ましくは１５μｍ以上３０μｍ以下である。
ノズルのエッジ部分は他の部分より若干低くなる。この
ため、エッジはクリーニングブレードによる摩耗を受け
にくくなる。この凹部形成と、レーザ穿孔加工性、及び
吐出方向の安定性の観点からノズルとなる樹脂層の厚さ
は自ら有効な範囲が決定され、その範囲は４μｍ以上５
０μｍ、望ましくは１５μｍ以上３０μｍ以下である。
【００１９】以上の工程で作成した流路ノズル板を組み
込んだヘッドでも有効な噴射特性が得られたが、更に、
流路側からポリシラザンを滴下、脱窒素を行いシリカコ
ーティング１９を施した（図１（Ｅ））。ポリシラザン
は金属部分やレーザ穿孔で表面が変質したノズル内壁１
８には吸着するが、ポリイミド表面には吸着しないた
め、ノズル先端のエッジ部分まで親水性を付与できる。
又、このコーティングによってエッチングの微細なピッ
トやノズル内壁の微細な形状粗れを覆うために気泡排出
性や噴射方向の安定がもたらされる。
込んだヘッドでも有効な噴射特性が得られたが、更に、
流路側からポリシラザンを滴下、脱窒素を行いシリカコ
ーティング１９を施した（図１（Ｅ））。ポリシラザン
は金属部分やレーザ穿孔で表面が変質したノズル内壁１
８には吸着するが、ポリイミド表面には吸着しないた
め、ノズル先端のエッジ部分まで親水性を付与できる。
又、このコーティングによってエッチングの微細なピッ
トやノズル内壁の微細な形状粗れを覆うために気泡排出
性や噴射方向の安定がもたらされる。
【００２０】尚、本実施例ではポリイミドをノズル部の
構成材料として用いたが、ポリフェニルスルフィド，ポ
リサルフォン等、紫外域のレーザで加工可能で且つ耐イ
ンク性の高い樹脂ならばいずれを用いても構わない。
構成材料として用いたが、ポリフェニルスルフィド，ポ
リサルフォン等、紫外域のレーザで加工可能で且つ耐イ
ンク性の高い樹脂ならばいずれを用いても構わない。
【００２１】（実施例２）実施例１と同様にして作成し
た多層構造体の樹脂面上に撥水処理層を設けた。撥水処
理層としてフルオロカーボンを溶媒としたＰＦＰＥの両
末端基を水酸基で置換した材料をディッピングによって
平均０.５μｍの厚さで形成した。ＰＦＰＥの厚さはレ
ーザ穿孔加工時の加工しやすさとクリーニングブレード
による摩耗との兼ね合いで決定され、０.１μｍ〜２μ
ｍが望ましい。本実施例ではＰＦＰＥの水酸基置換体を
使用したが、ＰＦＰＥでも構わないし、他の置換体でも
同様の効果が得られる。
た多層構造体の樹脂面上に撥水処理層を設けた。撥水処
理層としてフルオロカーボンを溶媒としたＰＦＰＥの両
末端基を水酸基で置換した材料をディッピングによって
平均０.５μｍの厚さで形成した。ＰＦＰＥの厚さはレ
ーザ穿孔加工時の加工しやすさとクリーニングブレード
による摩耗との兼ね合いで決定され、０.１μｍ〜２μ
ｍが望ましい。本実施例ではＰＦＰＥの水酸基置換体を
使用したが、ＰＦＰＥでも構わないし、他の置換体でも
同様の効果が得られる。
【００２２】この構造体を実施例１と同様にエッチング
し、しかる後に撥水層と樹脂層を同時にレーザ穿孔して
ノズルを形成した。その後ポリシラザンによるシリカコ
ートを行い、図４に示すような流路ノズル板を作成し
た。撥水層の存在により実施例１よりも噴射特性が更に
向上したヘッドを得ることができた。
し、しかる後に撥水層と樹脂層を同時にレーザ穿孔して
ノズルを形成した。その後ポリシラザンによるシリカコ
ートを行い、図４に示すような流路ノズル板を作成し
た。撥水層の存在により実施例１よりも噴射特性が更に
向上したヘッドを得ることができた。
【００２３】（実施例３）本実施例では実施例１と比べ
てステンレス薄板を銅薄板に変更し、金属パターンをニ
ッケルめっきからドライプロセスにより構成した厚さ１
μｍのクロムやモリブデン、タングステンに変更した。
銅薄板はエッチングによる形状精度がステンレスに比べ
て高く、一方、クロム等の材料は塩化第二鉄でほとんど
昌されないため、銅エッチングのマージンが広がり、実
施例１に比べてエッチング形状精度を高めることができ
た。又、本実施例で用いた金属パターン材料はニッケル
に比べてヤング率が高いため、厚さを薄くしてもノズル
部の圧力波による変形を最小に抑えることができた。
てステンレス薄板を銅薄板に変更し、金属パターンをニ
ッケルめっきからドライプロセスにより構成した厚さ１
μｍのクロムやモリブデン、タングステンに変更した。
銅薄板はエッチングによる形状精度がステンレスに比べ
て高く、一方、クロム等の材料は塩化第二鉄でほとんど
昌されないため、銅エッチングのマージンが広がり、実
施例１に比べてエッチング形状精度を高めることができ
た。又、本実施例で用いた金属パターン材料はニッケル
に比べてヤング率が高いため、厚さを薄くしてもノズル
部の圧力波による変形を最小に抑えることができた。
【００２４】
【発明の効果】請求項１の発明は、ヤング率１００ＧＰ
ａ以上でエッチングによる微細加工が可能な材料（Ａ）
の薄板上に、ヤング率ＧＰａ以上で材料（Ａ）のエッチ
ャントに対するエッチング速度が材料（Ａ）よりも遅
く、且つ、後述する樹脂層（Ｃ）に比べてエッチャント
に対する親和性が高く、且つ、紫外域に際だった吸収を
有さない材料（Ｂ）で小孔の薄膜パターンを形成し、こ
の積層構造の上に高分子化後紫外域に吸収を有する材料
を含む樹脂前駆体をキャストして高分子化させた樹脂層
（Ｃ）を形成してなる多層構造体において、 工程１；材料（Ｂ）の小孔パターンがむき出しになるよ
うに材料（Ａ）側からエッチングを行い、 工程２；材料（Ａ）側から紫外域の波長のレーザを照射
し、材料（Ｂ）をマスクとして前記材料（Ｃ）に穿孔加
工を行い、 これを流路−ノズル板とすることを特徴としたので、小
孔の薄膜パターンを有するため、流路とノズル両方の形
状精度を向上させることができ、歩留まりを向上させる
ことができる。
ａ以上でエッチングによる微細加工が可能な材料（Ａ）
の薄板上に、ヤング率ＧＰａ以上で材料（Ａ）のエッチ
ャントに対するエッチング速度が材料（Ａ）よりも遅
く、且つ、後述する樹脂層（Ｃ）に比べてエッチャント
に対する親和性が高く、且つ、紫外域に際だった吸収を
有さない材料（Ｂ）で小孔の薄膜パターンを形成し、こ
の積層構造の上に高分子化後紫外域に吸収を有する材料
を含む樹脂前駆体をキャストして高分子化させた樹脂層
（Ｃ）を形成してなる多層構造体において、 工程１；材料（Ｂ）の小孔パターンがむき出しになるよ
うに材料（Ａ）側からエッチングを行い、 工程２；材料（Ａ）側から紫外域の波長のレーザを照射
し、材料（Ｂ）をマスクとして前記材料（Ｃ）に穿孔加
工を行い、 これを流路−ノズル板とすることを特徴としたので、小
孔の薄膜パターンを有するため、流路とノズル両方の形
状精度を向上させることができ、歩留まりを向上させる
ことができる。
【００２５】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、材料（Ｂ）の小孔パターン形成のために行うレジス
トを形成する際に、両面露光によって材料（Ａ）のエッ
チング用のレジストも同時に形成しておくことを特徴と
したので、両面露光することにより、流路部とノズルの
同軸度を高めることができ、噴射特性向上に効果があ
る。
て、材料（Ｂ）の小孔パターン形成のために行うレジス
トを形成する際に、両面露光によって材料（Ａ）のエッ
チング用のレジストも同時に形成しておくことを特徴と
したので、両面露光することにより、流路部とノズルの
同軸度を高めることができ、噴射特性向上に効果があ
る。
【００２６】請求項３の発明は、請求項１又は２の発明
において、前記多層構造において、材料（Ｃ）上に更に
厚さ０.１〜２μｍ望ましくは０.５〜１μｍのＰＦＰＥ
又はその末端基置換体からなる撥水処理層（Ｄ）を有す
ることを特徴としたので、工程を簡略化し、歩留まり向
上に寄与できる。
において、前記多層構造において、材料（Ｃ）上に更に
厚さ０.１〜２μｍ望ましくは０.５〜１μｍのＰＦＰＥ
又はその末端基置換体からなる撥水処理層（Ｄ）を有す
ることを特徴としたので、工程を簡略化し、歩留まり向
上に寄与できる。
【００２７】請求項４の発明は、請求項１乃至３のいず
れかの発明において、前記多層構造体を構成する材料と
して、材料（Ａ）にステンレス鋼、銅等塩化第二鉄によ
ってエッチング可能な材料を用い、材料（Ｂ）としてク
ロム，ニッケル，ニッケル基合金，モリブデン，タング
ステン，ハフニウム等の塩化鉄によるエッチング速度が
材料（Ａ）よりも遅い材料を用い、材料（Ｃ）としてポ
リイミドやポリフェニルスルフィド，ポリサルフォンを
用いることを特徴としたので、充分に成熟した技術であ
る塩化第二鉄によるエッチングプロセスを流路形成に用
いることができ、より安定したプロセスにすることがで
きる。
れかの発明において、前記多層構造体を構成する材料と
して、材料（Ａ）にステンレス鋼、銅等塩化第二鉄によ
ってエッチング可能な材料を用い、材料（Ｂ）としてク
ロム，ニッケル，ニッケル基合金，モリブデン，タング
ステン，ハフニウム等の塩化鉄によるエッチング速度が
材料（Ａ）よりも遅い材料を用い、材料（Ｃ）としてポ
リイミドやポリフェニルスルフィド，ポリサルフォンを
用いることを特徴としたので、充分に成熟した技術であ
る塩化第二鉄によるエッチングプロセスを流路形成に用
いることができ、より安定したプロセスにすることがで
きる。
【００２８】請求項５の発明は、請求項１乃至４のいず
れかの発明において、前記多層構造体において、材料
（Ｂ）の厚さが少なくとも０.１μｍ以上望ましくは１
〜２μｍで、且つ、材料（Ｃ）の厚さが少なくとも４μ
ｍ以上５０μｍ望ましくは１５μｍ以上３０μｍ以下で
あることを特徴としたので、多層構造体を上記の厚さに
設定することにより、加工精度とインク噴射特性、及び
加工コストのバランスが取れた流路ノズル板を得ること
ができる。
れかの発明において、前記多層構造体において、材料
（Ｂ）の厚さが少なくとも０.１μｍ以上望ましくは１
〜２μｍで、且つ、材料（Ｃ）の厚さが少なくとも４μ
ｍ以上５０μｍ望ましくは１５μｍ以上３０μｍ以下で
あることを特徴としたので、多層構造体を上記の厚さに
設定することにより、加工精度とインク噴射特性、及び
加工コストのバランスが取れた流路ノズル板を得ること
ができる。
【００２９】請求項６の発明は、請求項１乃至５のいず
れかの方法で形成させた流路ノズル板に、ポリシラザン
などのシリカコーティングを行うことを特徴としたの
で、流路及びノズルの内壁に平滑性とインク親和性が均
一に付与することができる。
れかの方法で形成させた流路ノズル板に、ポリシラザン
などのシリカコーティングを行うことを特徴としたの
で、流路及びノズルの内壁に平滑性とインク親和性が均
一に付与することができる。
【００３０】請求項７の発明は、請求項１乃至３のいず
れかに記載の工程によって作成され、請求項４記載の材
料（Ａ）による流路部と該流路部の上に積層されている
材料（Ｃ）による樹脂ノズルとの間に、請求項５で記載
される範囲の厚さを有した請求項４記載の材料（Ｂ）に
よってなる、ノズル部へと続く小孔構造が作られた薄層
が挟み込まれた構造によって構成されている流路−ノズ
ル部を有することを特徴としたので、インク吐出時の圧
力波によるノズル近傍の変形が少なく、且つ、ノズル流
路部の加工精度が高いために噴射特性が良好であり、高
精細画像の印字が可能になり、又、ノズル表面のエッジ
部は周辺部より低く設定されるのでブレードによる摩耗
が少なくエッジ形状の経時変化を抑えることができ、信
頼性向上に寄与する。
れかに記載の工程によって作成され、請求項４記載の材
料（Ａ）による流路部と該流路部の上に積層されている
材料（Ｃ）による樹脂ノズルとの間に、請求項５で記載
される範囲の厚さを有した請求項４記載の材料（Ｂ）に
よってなる、ノズル部へと続く小孔構造が作られた薄層
が挟み込まれた構造によって構成されている流路−ノズ
ル部を有することを特徴としたので、インク吐出時の圧
力波によるノズル近傍の変形が少なく、且つ、ノズル流
路部の加工精度が高いために噴射特性が良好であり、高
精細画像の印字が可能になり、又、ノズル表面のエッジ
部は周辺部より低く設定されるのでブレードによる摩耗
が少なくエッジ形状の経時変化を抑えることができ、信
頼性向上に寄与する。
【００３１】請求項８の発明は、請求項１乃至３のいず
れかに記載の工程によって作成され、請求項４記載の材
料（Ａ）による流路部と該流路部の上に積層されている
材料（Ｃ）による樹脂ノズルとの間に、請求項５で記載
される範囲の厚さを有した請求項４記載の材料（Ｂ）に
よってなる、ノズル部へと続く小孔構造が作られた薄層
が挟み込まれた構造を有し、ノズル内壁と流路部にシリ
コンの酸化物を主体とする材料がコーティングされてい
る構造によって構成されている流路−ノズル部を有する
ことを特徴としたので、請求項７記載の構造によるヘッ
ドの利点を有し、更に流路からノズルにかけての内壁が
平滑でインク親和性が均一なので気泡排出性と吐出安定
性が向上しており、更に、高精細画像の印字を可能にす
る。
れかに記載の工程によって作成され、請求項４記載の材
料（Ａ）による流路部と該流路部の上に積層されている
材料（Ｃ）による樹脂ノズルとの間に、請求項５で記載
される範囲の厚さを有した請求項４記載の材料（Ｂ）に
よってなる、ノズル部へと続く小孔構造が作られた薄層
が挟み込まれた構造を有し、ノズル内壁と流路部にシリ
コンの酸化物を主体とする材料がコーティングされてい
る構造によって構成されている流路−ノズル部を有する
ことを特徴としたので、請求項７記載の構造によるヘッ
ドの利点を有し、更に流路からノズルにかけての内壁が
平滑でインク親和性が均一なので気泡排出性と吐出安定
性が向上しており、更に、高精細画像の印字を可能にす
る。
【００３２】請求項９の発明は、請求項１乃至３のいず
れかに記載の工程によって作成され、請求項４記載の材
料（Ａ）による流路部と該流路部の上に積層されている
材料（Ｃ）による樹脂ノズルの間に、請求項５で記載さ
れる範囲の厚さを有した請求項４記載の材料（Ｂ）によ
ってなる、ノズル部へと続く小孔構造が作られた薄層が
挟み込まれた構造を有し、ノズル内壁と流路部にはシリ
コンの酸化物を主体とする材料がコーティングされ、さ
らに樹脂ノズル上に厚さ０.１〜２μｍ望ましくは０.５
〜１μｍのＰＦＰＥ又はその末端基置換体からなる撥水
処理層が積層されている構造によって構成されている流
路−ノズル部を有することを特徴としたので、請求項８
記載の構造によるヘッドの利点を有し、更に、ノズル表
面に撥水層を有するため、噴射特性の向上に寄与し、更
に高精細画像の印字を可能にする。
れかに記載の工程によって作成され、請求項４記載の材
料（Ａ）による流路部と該流路部の上に積層されている
材料（Ｃ）による樹脂ノズルの間に、請求項５で記載さ
れる範囲の厚さを有した請求項４記載の材料（Ｂ）によ
ってなる、ノズル部へと続く小孔構造が作られた薄層が
挟み込まれた構造を有し、ノズル内壁と流路部にはシリ
コンの酸化物を主体とする材料がコーティングされ、さ
らに樹脂ノズル上に厚さ０.１〜２μｍ望ましくは０.５
〜１μｍのＰＦＰＥ又はその末端基置換体からなる撥水
処理層が積層されている構造によって構成されている流
路−ノズル部を有することを特徴としたので、請求項８
記載の構造によるヘッドの利点を有し、更に、ノズル表
面に撥水層を有するため、噴射特性の向上に寄与し、更
に高精細画像の印字を可能にする。
【図１】本発明による流路ノズル板の作成工程の一例を
説明するための要部断面図である。
説明するための要部断面図である。
【図２】図１（実施例１）の多層構造体に対してエッチ
ングした後のエッチング部分の概略図である。
ングした後のエッチング部分の概略図である。
【図３】従来技術の樹脂構成に対してエッチングした後
のエッチング部分の概略図である。
のエッチング部分の概略図である。
【図４】実施例２の工程によって作成した流路ノズル板
の断面構成図である。
の断面構成図である。
１１…ステンレス薄板、１２…小孔パターン、１３…レ
ジスト、１４…ポリイミド層、１５…凹部、１６…流路
部、１７…ノズル、１８…ノズル内壁、１９…シリカコ
ーティング、２１，３１…ステンレス薄板表面、２２，
３２…エッチング面、２３…むき出しになったニッケル
小孔パターン、２４，３３…むき出しになったポリイミ
ド、４１…撥水処理層。
ジスト、１４…ポリイミド層、１５…凹部、１６…流路
部、１７…ノズル、１８…ノズル内壁、１９…シリカコ
ーティング、２１，３１…ステンレス薄板表面、２２，
３２…エッチング面、２３…むき出しになったニッケル
小孔パターン、２４，３３…むき出しになったポリイミ
ド、４１…撥水処理層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 手塚 伸治 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 2C057 AF80 AF93 AF99 AG07 AG09 AP13 AP23 AP33 AP45 AP55 AP59 AP60 AQ06
Claims (9)
- 【請求項１】 ヤング率１００ＧＰａ以上でエッチング
による微細加工が可能な材料（Ａ）の薄板上に、ヤング
率ＧＰａ以上で材料（Ａ）のエッチャントに対するエッ
チング速度が材料（Ａ）よりも遅く、且つ、後述する樹
脂層（Ｃ）に比べてエッチャントに対する親和性が高
く、且つ、紫外域に際だった吸収を有さない材料（Ｂ）
で小孔の薄膜パターンを形成し、この積層構造の上に高
分子化後紫外域に吸収を有する材料を含む樹脂前駆体を
キャストして高分子化させた樹脂層（Ｃ）を形成してな
る多層構造体において、 工程１；材料（Ｂ）の小孔パターンがむき出しになるよ
うに材料（Ａ）側からエッチングを行い、 工程２；材料（Ａ）側から紫外域の波長のレーザを照射
し、材料（Ｂ）をマスクとして前記材料（Ｃ）に穿孔加
工を行い、 これを流路−ノズル板とすることを特徴とするインクジ
ェットプリンタ用流路−ノズル板の製造方法。 - 【請求項２】 前記材料（Ｂ）の小孔パターン形成のた
めに行うレジストを形成する際に、両面露光によって材
料（Ａ）のエッチング用のレジストも同時に形成してお
くことを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリ
ンタ用流路−ノズル板の製造方法。 - 【請求項３】 前記多層構造において、材料（Ｃ）上に
更に厚さ０.１〜２μｍ望ましくは０.５〜１μｍのＰＦ
ＰＥ又はその末端基置換体からなる撥水処理層（Ｄ）を
有することを特徴とする請求項１又は２に記載のインク
ジェットプリンタ用流路−ノズル板の製造方法。 - 【請求項４】 前記多層構造体を構成する材料として、
材料（Ａ）としてステンレス鋼、銅等塩化第二鉄によっ
てエッチング可能な材料を用い、材料（Ｂ）としてクロ
ム，ニッケル，ニッケル基合金，モリブデン，タングス
テン，ハフニウム等の塩化鉄によるエッチング速度が材
料（Ａ）よりも遅い材料を用い、材料（Ｃ）としてポリ
イミドやポリフェニルスルフィド，ポリサルフォンを用
いることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載
のインクジェットプリンタ用流路−ノズル板の製造方
法。 - 【請求項５】 前記多層構造体において、材料（Ｂ）の
厚さが少なくとも０.１μｍ以上望ましくは１〜２μｍ
で、且つ、材料（Ｃ）の厚さが少なくとも４μｍ以上５
０μｍ望ましくは１５μｍ以上３０μｍ以下であること
を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のインク
ジェットプリンタ用流路−ノズル板の製造方法。 - 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれかに記載の方法
で形成させた流路ノズル板に、ポリシラザンなどのシリ
カコーティングを行うことを特徴とするインクジェット
プリンタ用流路−ノズル板の製造方法。 - 【請求項７】 請求項１乃至３のいずれかに記載の工程
によって作成され、請求項４記載の材料（Ａ）による流
路部と該流路部の上に積層されている材料（Ｃ）による
樹脂ノズルとの間に、請求項５で記載される範囲の厚さ
を有した請求項４記載の材料（Ｂ）によってなる、ノズ
ル部へと続く小孔構造が作られた薄層が挟み込まれた構
造によって構成されている流路−ノズル部を有すること
を特徴とするインクジェットヘッド。 - 【請求項８】 請求項１乃至３のいずれかに記載の工程
によって作成され、請求項４記載の材料（Ａ）による流
路部と該流路部の上に積層されている材料（Ｃ）による
樹脂ノズルとの間に、請求項５で記載される範囲の厚さ
を有した請求項４記載の材料（Ｂ）によってなる、ノズ
ル部へと続く小孔構造が作られた薄層が挟み込まれた構
造を有し、ノズル内壁と流路部にシリコンの酸化物を主
体とする材料がコーティングされている構造によって構
成されている流路−ノズル部を有することを特徴とする
インクジェットヘッド。 - 【請求項９】 請求項１乃至３のいずれかに記載の工程
によって作成され、請求項４記載の材料（Ａ）による流
路部と該流路部の上に積層されている材料（Ｃ）による
樹脂ノズルの間に、請求項５で記載される範囲の厚さを
有した請求項４記載の材料（Ｂ）によってなる、ノズル
部へと続く小孔構造が作られた薄層が挟み込まれた構造
を有し、ノズル内壁と流路部にはシリコンの酸化物を主
体とする材料がコーティングされ、さらに樹脂ノズル上
に厚さ０.１〜２μｍ望ましくは０.５〜１μｍのＰＦＰ
Ｅ又はその末端基置換体からなる撥水処理層が積層され
ている構造によって構成されている流路−ノズル部を有
することを特徴とするインクジェットヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36642298A JP2000185407A (ja) | 1998-12-24 | 1998-12-24 | 流路−ノズル板の製造方法及び該流路−ノズル板を用いたインクジェットヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36642298A JP2000185407A (ja) | 1998-12-24 | 1998-12-24 | 流路−ノズル板の製造方法及び該流路−ノズル板を用いたインクジェットヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000185407A true JP2000185407A (ja) | 2000-07-04 |
Family
ID=18486754
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36642298A Pending JP2000185407A (ja) | 1998-12-24 | 1998-12-24 | 流路−ノズル板の製造方法及び該流路−ノズル板を用いたインクジェットヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000185407A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1998
- 1998-12-24 JP JP36642298A patent/JP2000185407A/ja active Pending
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| US11692133B2 (en) | 2018-08-10 | 2023-07-04 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Process of manufacturing a conversion element, conversion element and light emitting device comprising the conversion element |
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