JP2000229411A - 精密なサイズと位置とを備えるオリフィスを有するノズル板を形成するためのマンドレルとマンドレルを作成する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 精密ノズル板形成マンドレルと該マンドレル
作成方法を示す。 【解決手段】 基板にオーバコートされた金属薄膜はフ
ォトレジスト材料で覆われ、フォトレジストの一部が環
状光透過領域をもつフォトマスクの貫通光に露光され
る。フォトレジストは、露光後のフォトレジストを溶解
する現像液に晒され、薄膜の選択部分が除去される。続
いてエッチング液が薄膜に浸り環状開口部を形成しこの
開口部は夫々の中央に直径の正確な円を画定する。新フ
ォトレジスト層が薄膜に塗布され、新フォトレジスト層
の一部が第２のフォトマスクの貫通光に露光される。そ
して、新フォトレジスト材料を溶解してフォトレジスト
直下にある薄膜部分と選択基板領域とを現出する現像液
に新フォトレジスト材料は晒される。第２のエッチング
液は基板の中に広がる環状凹部を作る。カラムは凹部中
央にある。これでノズル板マンドレルが作られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、概略、プリントヘ
ッドノズル板と方法に関するものであり、特に、精密な
サイズと位置とを備えるオリフィスを有するインクジェ
ットノズル板を形成するためのマンドレルと、該マンド
レルを作成する方法に関する。

【０００２】

【発明の背景】インクジェットプリンタは、像に合わせ
てインク滴を受像体に噴出することにより、受像体上に
像を形成する。白紙上に印刷するというプリンタの能力
に加えて、インパクトが無く、低雑音、低エネルギ使
用、及び低コスト運転であるという利点は、市場におい
てインクジェットプリンタが幅広く受容されている大き
な所以である。

【０００３】“ドロップオンディマンド”インクジェッ
トプリンタの場合、圧電材料により形成されるプリント
ヘッドは、複数のインクチャネルを含んでおり、各々の
チャネルは中にインクを含む。これらのチャネルの各々
は、一対の対向して配置される側壁により画定される。
さらに、これらのチャネルの各々は、チャネル開口部に
て終端となる。該開口部は、対向して配置される受像体
上へのインク滴に係る吐出口である。圧電材料は、選択
した一対の側壁に印加する電場が側壁にて力学的ストレ
スを生成するような、圧電特性を有する。このように、
力学的ストレスが印加電場により生成されると、側壁対
は内方向に変形する。チャネルを画定する側壁対が内方
向に変形すると、インク滴がチャネルから吐出される。
そのような圧電性質を備える、自然界に存在する材料の
うちに、石英と電気石がある。最も頻繁に生成される圧
電セラミックは、鉛ジルコネイトチタネイト（ＰＺ
Ｔ）、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、及びメタニオブ
酸塩である。しかしながら、インク滴が所定の速度と体
積を備え受像体の所定の位置に着するように、チャネル
開口部から吐出するインク滴は所定の軌道を通るのが、
好ましい。

【０００４】従って、インク滴が所与の体積と軌道とを
得るようにして、ノズル板をプリントヘッドに装着しノ
ズル板を受像体に対向させるのが通常である。ノズル板
は、チャネル開口部の夫々と貫通して一直線上に並ぶノ
ズルオリフィスを有する。オリフィスの目的は、所定の
体積と速度を備えるインク滴を生成することである。オ
リフィスの別の目的は、各々のインク滴を、ノズル板、
従って受像体面に垂直（すなわち直角）な軌道に仕向け
るためである。ノズルオリフィスの直径が好適な直径か
ら外れていると、インク滴の軌道、体積及び速度が、好
適な値から外れてしまうことがある。しかも、ノズルオ
リフィスが不規則で非円形の形状であれば、軌道、体積
及び速度の好適な値からの逸脱が生じ得る。従って、イ
ンク滴が受像体の所定の位置に着面し所定の大きさの画
素を形成するように、チャネル開口部から吐出するイン
ク滴は所定の体積と速度を保って所定の軌道に沿って飛
翔することを、そのようなノズル板は保証すべきであ
る。この目的を達するため、どのオリフィスから吐出す
る各々のインク滴も所定の体積と速度を備えて所定の軌
道に沿って飛翔するように、各々のオリフィスは正確に
寸法どりされるのが好ましい。像に関する人為跡、例え
ばバンディングを避けるために、このことは重要であ
る。従って、そのような望ましくない像上の人為跡を避
けるために正確に寸法どりされ位置付けられたノズル板
オリフィスを、ノズル板形成に利用される技術は生成し
なければならない。

【０００５】そのようなノズル板は、“ネガ部除去”電
気めっきパターニングプロセスにより、形成され得る。
このプロセスでは、マンドレルが、導体薄膜（例えば、
クロム又はニッケル）を基板（酸化シリコン又は他の非
導電材料）にオーバコートすることにより形成される。
そのあとフォトレジスト層が導体薄膜に塗布される。そ
のフォトレジスト層は感光性樹脂又は他の適切な素材に
より形成され得る。フォトレジスト層は受像して現像さ
れ、導体薄膜の選択された領域が露光する。導体薄膜の
これら選択された露光領域は、薄膜をエッチング液にさ
らすことにより除去され、除去パターンが上記のマンド
レルの形成を完成する。そのようなエッチング液は、水
酸化ナトリウムやシアン酸鉄カリウムであればよい。導
体薄膜から除去される選択された領域は円形ホールであ
って、夫々のホールはノズルオリフィスのひとつに対応
するのが、典型的である。

【０００６】ノズルプレートそれ自身は、電気めっきプ
ロセスを伴うマンドレルを利用することによって形成さ
れてもよい。この形態では、金属層が導体薄膜を覆って
電気めっきされ、最初は導体薄膜のみを覆う。そのあ
と、金属層が、導体薄膜が除去された円形ホールを閉じ
る成長面を発達させる。オリフィスの直径は基板上の金
属層の成長面の端部により画定される。このように、ノ
ズルオリフィスの直径は、電気めっきを行なう時間を制
御することにより決定される。一方で、ノズル板は、上
述の“ネガ部除去”パターンではなく、基板の導体面上
の非導体ディスクにより発生されるような、“ポジ部除
去”パターンを有するマンドレルを用いる電気めっきプ
ロセスにより形成され得る。

【０００７】しかしながら、“ポジ部除去”電気めっき
プロセスを利用しても“ネガ部除去”電気めっきプロセ
スを利用しても、その利用に関して種々の問題が存在す
る。これらプロセスの各々に係る問題のひとつは、ノズ
ルオリフィスの直径値が不安定であるということであ
る。このことは、電気めっきプロセス（又は電気鋳造プ
ロセス）における、マンドレルの様々の領域の様々の金
属層の成長率が、原因であることがある。金属層の成長
率におけるそのような不安定さは、結果としてオリフィ
スの直径値における不安定さに到る。つまりその直径
は、上記の金属層成長面により画定されるからである。
電気めっき（又は電気鋳造）プロセスにおいては金属層
成長率での相対的に微小な不安定さであっても、オリフ
ィスの直径の大きな相対的な誤差に到る。この問題は、
上述の技術が、１０μｍから３０μｍのオーダの小直径
を備えるノズルプレートを生成するのに利用される場合
にて、特に厳しいものとなる。このように、公知技術上
の問題点は、ノズルプレートの製作におけるオリフィス
直径の不安定さである。

【０００８】公知技術のさらに別の問題点は、ノズルオ
リフィス形状における不安定さである。即ち、上述の先
行技術では、時として非円形オリフィスを生成してしま
うことがある。オリフィス形状の不安定さもまた、前に
説明した像に関する人為跡、例えばバンディングを生じ
てしまいかねないため、望ましいものではない。そのよ
うなオリフィス形状の不安定さも又、金属層成長面の不
均等な成長に原因があることがある。

【０００９】公知技術のまた別の問題点は、オリフィス
の中には形成されても完全に塞がれた状態のものがあり
得るということである。完全に塞がれたオリフィスは、
前に説明した像に関する人為跡、例えばバンディングを
生じるため、勿論、望ましいものではない。完全に塞が
れたオリフィスは、金属層成長面の成長を完全には制御
していないことに原因があり得る。

【００１０】上記にて確認された問題点の各々は、ノズ
ル板からの吐出として利用できないものを生じてしまう
ため、製作コストを増加することになる。このため、所
定の軌道、体積及び速度を備えるインク滴を生成するた
めに、所定の直径とピッチを備えるオリフィスを有する
ノズル板を供給することが、望ましい。

【００１１】従って、本発明の目的は、正確な大きさと
位置を備えるオリフィスを有するインクジェットノズル
板を形成するためのマンドレルを供給することと、その
ようなマンドレルを形成する方法を供給することであ
る。

【００１２】

【発明の概要】上記を目的として、本発明は、ノズル板
を形成する方法により実現される。その方法は、 ・基板を供給するステップと、 ・基板上に薄膜を積層するステップと、 ・所定の幅を備え基板に完全に装着した直立カラムを有
し、薄膜を貫通し基板の中にまで拡張するウエルを、形
成するステップと、 ・ノズル板材料層が、カラムの幅により画定される幅を
有するオリフィスを画定するに到るまで、ノズル板材料
を薄膜上及びウエル内に積層するステップと、から構成
される。

【００１３】本発明の方法によると、ノズル板マンドレ
ルは、基板に金属薄膜をオーバコートすることにより形
成される。薄膜はフォトレジスト材料により覆われる。
フォトレジストの選択された円形部分が、環状光透過領
域を備え正確な直径とピッチを備えるフォトマスクを貫
通する光に露光される。フォトレジストは、光に露光さ
れたフォトレジストを溶解する現像液容器にさらされ、
薄膜の選択部分が除去される。続いて、フォトレジスト
材料に覆われていない薄膜部分をエッチング除去するた
めに、エッチング液が薄膜を浸す。このエッチングプロ
セスは、薄膜内に環状開口部を与え、この開口部は個々
の開口部の中央に正確な直径の領域を画定する。第２の
エッチングステップは、基板の中にまで拡張する環状凹
部を形成するために為される。カラムは凹部の中央に存
する。続いて、新しいフォトレジスト層が薄膜に塗布さ
れる。新しいフォトレジスト層の選択された部分が、第
２のフォトマスクを貫通する光に露光される。第２のフ
ォトマスクは、基板上の環状形に対し整列配置され、基
板内のカラムを直接覆って円形領域が露光される。それ
から、新しいフォトレジスト材料を溶解して、フォトレ
ジスト直下にある薄膜部分と選択された基板領域とを、
特に金属薄膜に覆われたカラムを、現出させる現像液
に、新しいフォトレジスト材料はさらされる。このステ
ップに続いて、基板は再びエッチング液に入れられ金属
薄膜の露出部分を除去する。基板から残余のフォトレジ
ストを除去したあとに、ノズル板を形成する金属層が、
薄膜上に積層され凹部の中へと成長し、カラムにより占
められたスペース以外にて凹部を堅固に埋める。完成さ
れたノズル板は、薄膜／基板構造から分離される。その
ノズル板は、正確な直径とピッチを備えるオリフィスを
有する。

【００１４】本発明の利点は、マンドレルが再利用可能
であるということである。

【００１５】本発明の別の利点は、製造時誤差が減少す
ることである。

【００１６】本発明のまた別の利点は、発明の利用によ
りノズルオリフィスを欠損する（即ち、オリフィスが塞
がってしまう）ことが避けられるということである。

【００１７】本発明に係る、これらのそして他の目的、
特徴及び利点は、本発明に係る実施形態が示され記され
ている図面を参照しつつ以下の詳細な記述を一読するこ
とにより、当業者には明白になるものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下の記述は、本発明に係る装置
の一部を構成する要素、又は該装置とより直接的に協働
する要素に、特に、関するものである。特定的に示され
ず又は記述されない要素は、当業者にとっては周知の様
々な形態となり得ることが、理解される。

【００１９】従って、図１によると、受像体２０上に像
（図示せず。）を印刷するプリントヘッド部１０が示さ
れている。この受像体２０は、反射タイプ受像体（例え
ば、紙）でもよいし、透過タイプ受像体（例えば、透明
体）でもよい。プリントヘッド部１０は、面１５を備え
る。複数の間隔の置かれたパラレルインクチャネル３０
（その３つのみ示されている。）がプリントヘッド部１
０内に形成されており、各々のチャネル３０は、対向し
て配置される側壁４０ａ、４０ｂにより画定されてい
る。各々のチャネルは、面１５上に開いているチャネル
アウトレット５０にて終端となっているが、チャネルア
ウトレット５０は概略円形であるのが好ましい。概ね符
号６０が付されているノズル板が、適当な接着剤による
などして面１５に装着され、面１５に沿って広がってい
る。ノズル板６０は、チャネルアウトレット５０の各々
と貫通して同軸の一直線上に並ぶ複数のノズルオリフィ
ス７０を含む。本発明によると、各々のオリフィス７０
は、正確に寸法どりされた直径Ｄ１を備えており、全て
のオリフィス７０は、正確な一定のピッチＤ２を得るよ
うに配置されている。ここで、この用語“ピッチ”は、
隣接するオリフィス７０同士の中心から中心までの距離
を意味するものと、定義される。さらに、各々のオリフ
ィス７０は、ノズル板６０の背面からノズル板６０の正
面に向かって略直接に拡散する漏斗形状の吐出スロート
７５を有する。各々のオリフィス７０が漏斗形状の吐出
スロート７５を備えることは、重要である。拡散する漏
斗形状はインク滴８０にくっきりした“インクの切れ”
を与えるのに都合がよく、インク滴８０がスロート７５
から吐出されるときに正確に且つ一定に形成されるの
で、このことは重要である。

【００２０】再び図１を参照すると、プリントヘッド部
１０は、鉛ジルコネイトチタネイト（ＰＺＴ）のような
圧電材料から形成されている。圧電材料は、選択された
一対の側壁４０ａ／ｂに印加される電場（図示せず。）
が材料内に力学的なストレスを生じさせるというよう
な、圧電特性を備える。力学的ストレスが印加電場によ
り生成されると、この一対の側壁４０ａ／ｂは内方向に
変形する。一対の側壁４０ａ／ｂが内方向に変形する
と、インク滴８０が、チャネルからオリフィス７０を介
して搾り出される。しかしながら、オリフィス７０から
吐出するインク滴８０は所定の意図された軌道９０を飛
翔し、インク滴８０が受像体２０の所定の位置に着面す
るのが、望ましい。従って、オリフィス７０から吐出す
るインク滴８０が、意図しない軌道１００ではなく所定
の軌道９０に沿って飛翔することを保証するように、ノ
ズル板６０は設定されている。然も、ノズル板６０は、
インク滴８０が所定の体積を得て所定の大きさの画素を
生成することを保証し、更にインク滴８０が所定の速度
を得ることも保証するものである。オリフィスの直径Ｄ
１はインク滴の軌道、体積及び速度に影響することが、
見出されている。後で詳しく説明するように、ノズル板
６０は、フォトリソグラフィプロセスにより形成される
マンドレルによって製作されるので、ノズル板６０は正
確な直径Ｄ１とピッチＤ２を備えるオリフィス７０を有
する。

【００２１】そして、図２、図３、図４及び図５を参照
すると、導体薄膜１１０（例えば、クロム、ニッケル、
若しくはめっき及びパターニングに適切な他の材料）
が、一様な厚さの連続層を為す非導体基板１２０（例え
ば、ガラス又は他の誘電材料）上に積層される。あくま
で例であって限定するものではないが、薄膜１１０の厚
さは略１０００Å又はそれ以上である。導体薄膜１１０
は上部面１１５を有する。光感知フォトレジスト層１３
０が、一様な厚さの連続層を為す薄膜１１０の上部面を
覆って積層されている。フォトレジスト層１３０の厚さ
は臨界値でなくとも、フォトレジスト層１３０は一様な
厚さを備えるのが望ましい。この一様な厚さは作成され
るマンドレル毎に異なってはならない。あくまで例であ
って限定するものではないが、フォトレジスト層１３０
の厚さは略０．５μｍから２．０μｍである。

【００２２】図６と図７を参照すると、第１のフォトマ
スク（図示せず。）がフォトレジスト層１３０上に配置
される。フォトマスクは複数の光透過環状領域を備え、
該領域は所定の直径Ｄ１とピッチＤ２を備える。勿論、
直径Ｄ１を備えるこれらの領域を含まないフォトマスク
の他の領域は、光非透過である。光源がフォトマスク上
に配置され、フォトマスク内に形成されている透過環状
領域に光が通される。しかしながら、各々の領域の中央
円部は非透過であるため、中央円部には光は透過しな
い。第１のフォトマスクのこの中央部は、直径Ｄ１であ
る。フォトマスクの各々の透過環状領域を光が通過する
際には、光はフォトレジスト層１３０内に化学反応を生
じさせる。化学反応が生じる領域は現像液において溶解
する。この点から、現像液容器が、化学反応を蒙ったフ
ォトレジスト層１３０領域を溶解するために、利用され
るのが好ましい。この目的に適う現像液は、水酸化テト
ラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）である。フォトレジ
スト層１３０領域が該現像液により溶解されると、対応
する選択環状領域１４０（２つのみ図示されている。）
が薄膜１１０上に画定される。残余のフォトレジスト材
料である円形カラム１５０が各々の環状領域１４０内の
中心に置かれる。直径Ｄ１を有するカラム１５０は、フ
ォトマスクの環状領域の非透過中央部には光が透過しな
いために、現出される。プロセスにおいてこのステップ
は、“パターン済み”フォトレジスト層１５５を形成す
る。ここで、薄膜１１０、基板１２０、及びパターン済
みフォトレジスト層１５５は、概略符号１７０が付され
る、サンドウイッチ構造を画定する。

【００２３】図８、図９、図１０、図１１、及び図１２
を参照すると、エッチング液が、薄膜１１０内の環状ト
ラフ１６０をエッチングするのに利用される。エッチン
グ液はウェットエッチングでもドライエッチングでもよ
い。サンドイッチ構造１７０は、エッチング液を含む容
器に設置されるのが望ましく、該構造において、薄膜１
１０の露出部が化学反応し基板１２０やパターン済みフ
ォトレジスト層１５５が反応しない。この目的に適うエ
ッチング液は、水酸化ナトリウムとシアン酸カリウム鉄
である。続いて、基板１２０が異方性エッチングされ環
状凹部１８０が現出する。この点においては、サンドイ
ッチ構造１７０は、基板１２０の中へ上部面１１５から
測って所定の深さ“Ｈ”まで異方性エッチングするため
に、反応性イオンエッチングチャンバ（図示せず。）内
に設置されるのが好ましい。ノズル板６０が適切に形成
されるために深さＨが各々の凹部１８０面に渡って一様
になるように、深さＨは制御される。幾つかの図面を参
照すると、深さＨは薄膜及び基板を合わせた高さより小
さいことが望ましい。あくまで例であって限定ではない
が、深さＨは、約１μｍから約３μｍであればよい。更
に、パターン済みフォトレジスト層１５５及び薄膜１１
０は、基板１２０のエッチングのマスクとして機能する
ことが、この開示から認められ得る。

【００２４】図１３、図１４、図１５及び図１６を参照
すると、アセトンのような溶媒に浸漬することにより又
はプラズマアッシュを利用することにより、パターン済
みフォトレジスト層１５５が除去される。プロセスにお
けるこのステップは、カラム１５０の頂部に置かれる部
分を含む、薄膜１１０を露出する。

【００２５】図１７、図１８、図１９、図２０、図２１
及び図２２を参照すると、新しいフォトレジスト層１３
０が、薄膜１１０に塗布されている。続いて、その新し
いフォトレジスト層１３０が、第２のフォトマスク（図
示せず。）の光透過円形部を通過する光に露光される。
光は露光し、フォトレジスト材料の所定の部分にて化学
反応を起こす。それからフォトレジスト材料は、フォト
レジスト材料の露光部分を溶解する現像液に浸される。
フォトレジスト材料の所定の部分が溶解すると、円形ウ
エル１９０が形成される。ウエル１９０は、フォトレジ
スト層１３０の上部表面１９５から基板１２０内の凹部
１８０にまで到り、カラム１５０をとり囲む。さらに、
円形ウエル１９０は、直径Ｄ１より大きいが直径Ｄ３よ
り小さい直径Ｄ４を有する。このフォトマスク内の開口
部の設計では、このパターンステップにて、数μｍ若し
くはそれ以上の、整合公差が許容され得る。第２のフォ
トマスクは、基板１２０に対して、カラム１５０と同時
に存在するが円形ウエル１８０の直径Ｄ３とは同時に存
在しない開口部１９０を露光及び現像により生成するよ
うに、配置されなければならない。続いて、カラム１５
０の頂部に残余する薄膜１１０が、化学エッチングによ
り除去される。この目的に適うエッチング液は、水酸化
ナトリウム及びシアン酸鉄である。あとで電気めっき層
がカラム１５０の端部に接するとき電気めっき層がカラ
ム１５０を覆って成長するのを防ぐため、カラム１５０
上の薄膜１１０はこのように除去されるのが望ましい。
それから、フォトレジスト層１３０は、アセトンのよう
な溶媒の利用により、除去される。プロセスにおけるこ
のステップの完了において、概略符号２００が付される
マンドレルが得られる。以下に述べるように、そのマン
ドレルによりノズル板６０が生成される。

【００２６】ここで、図２１、図２２、図２３、図２４
及び図２５を参照すると、薄膜１１０の上部面１１５に
金属層２１０を緩やかに電気積層することにより形成さ
れるノズル板６０が示される。本発明の好ましい実施形
態では、金属層２１０はニッケルである。金属層２１０
は最初に上部面１１５を覆う。金属層２１０が厚くなる
につれ、成長面２２０が形成され、金属層２１０はウエ
ル１９０の側壁を覆って成長し、終には横断面をみると
漏斗形状となるように形成されそしてカラム１５０の垂
直側壁２２２に向かって集束する形状となる。この電気
積層ステップは、成長面２２０が側壁２２２と接触する
と、終了する。この時点で、ノズル板７０は厚さ“Ｔ”
を備える。成長面２２０が側壁２２２に一旦接触する
と、カラム１５０は成長面２２０がそれ以上集束するの
を止めてしまうことによって、本発明の電気積層ステッ
プが、結果的に生成されるノズル直径Ｄ１が所望のもの
より小さくなることが決して無いにも拘らず、先行技術
のそのステップよりも僅かに長い時間実行されることを
許容される。このようにして、直径Ｄ１は、マンドレル
２００を用いて形成される各々個別のノズル板６０に属
する各々のノズルオリフィス７０に対し、正確に且つ一
定に、形成される。更に、成長面２２０の形状のおかげ
で、吐出スロート７５は、インク滴８０にくっきりした
“インクの切れ”を与えるのに都合がよく、インク滴８
０がスロート７５から吐出されるときに正確に且つ一定
に形成される。

【００２７】図２６、図２７及び図２８から最もよくわ
かるように、例えば、矢印２２５方向にノズル板６０を
解放する（即ち、リフトする又は分離する）ことによ
り、ノズル板６０はマンドレル２００から分離される。
本発明に拠れば、全てのオリフィス７０は、正確な直径
Ｄ１とピッチＤ２を有する。あくまで例であって限定で
はないが、例えば、直径Ｄ１は２０μｍであればよくノ
ズル板６０は２５μｍの厚さであればよい。これらの結
果は先行技術に対し顕著な改良をもたらす。例えば、先
行技術では、誘電体円は直径が８０μｍである必要があ
り、電気めっきプロセスは、本発明のようなノズル板を
生成するには、ウエル１９０の壁から内方向に３０μｍ
成長させる必要がある。カラム１５０が無いため、面２
２０の成長率における５％のずれは、同一ノズル板のノ
ズルオリフィス同士において又は複数のノズル板のノズ
ルオリフィス同士において、ノズル直径Ｄ１の３μｍの
ずれを生じることになる。この３μｍのずれは、ノズル
オリフィス直径にて１５％の誤差に相当する。本発明の
場合では、コラム１５０がノズルオリフィス直径を画定
する。この場合、ノズルオリフィス直径Ｄ１は１μｍの
範囲内まで容易に制御され得る。このように、カラム１
５０こそが、ウエル１９０の壁からの１．５μｍの成長
誤差の発生を防ぐために、必要である。あくまで例であ
って限定ではないが、カラム１５０が２μｍの高さがあ
れば、成長面２２０をさえぎるには十分である。

【００２８】凹部１８０の直径Ｄ３は、以下のような、
直径Ｄ１、深さＨ及びノズル板６０の厚さの関数である
ことが、見出されている。 〔数１〕 Ｄ３＝Ｄ１＋２Ｔ＋Ｈ ここで、 ・Ｄ３は、凹部１８０の直径、 ・Ｄ１は、ノズルオリフィス７０の直径、 ・Ｔは、ノズル板６０の厚さ、 ・Ｈは、ウエル１９０の深さ、 である。

【００２９】ここで、図２９、図３０、図３１、図３２
及び図３３を参照すると、マンドレル２００を形成する
別の方法が示されている。この別の方法によると、マン
ドレル２００は、前に述べたエッチングプロセスではな
く、“リフトオフ”プロセスにより形成される。即ち、
ポジ・フォトレジスト層１３０が基板１２０上に積層さ
れている。ポジ・フォトレジスト層１３０は、前述のフ
ォトマスクを通過する光に露光される。続いて、フォト
マスクを除去し、フォトレジスト層１３０は“像反転”
処理剤にさらされる。この処理剤は、前もって露光され
たフォトレジストを全て現像液に対して不溶性にするの
であるが、一方、露光されないフォトレジストは感光性
を保持する。像を反転させる技術は周知であるのでここ
では述べない。像反転後、全フォトレジスト層１３０
は、光源に対し“あふれるばかりに露光される”。ここ
で、フォトレジスト層１３０は、相応しい現像液（例え
ば、ＴＨＡＭ）を用いて現像される。現像液は、フォト
マスクを通過する光に最初露光されなかった領域のみ
を、溶解・除去する。ガラス基板１２０上に生成された
パターンは、内側直径Ｄ１及び外側直径Ｄ３という望ま
しい値を備える環状フォトレジスト領域２３０になる。
勿論、直径Ｄ１は、環状領域２３０内部のフォトレジス
トが除去された部位に円形で位置する領域を画定する。
それから、金属膜１１０が、例えば温度蒸着により、基
板１２０及びフォトレジスト層１３０上に、積層され
る。それから、フォトレジスト層１３０及びフォトレジ
ストを覆う金属膜１１０部分は、溶媒（例えば、アセト
ン）などにより、除去される。このステップにてガラス
基板１０の領域が露出されて、ガラス基板１０の環状領
域２３０が、はっきりと画定され且つ明確な端部を備え
る境界を、有するようになる。本実施形態において基板
１２０内へのイオンエッチング反応の際に金属膜１１０
のみがマスクとなる、という点を除いて、マンドレルと
電気鋳造ノズル板の形成を完了するこれ以降のプロセス
は、前述の実施形態のプロセスと、同一である。換言す
れば、イオンエッチング反応が起こっているポイントで
は、基板１０内にフォトレジストは残っていない。

【００３０】本発明の利点は、マンドレル２００が再利
用し得るということである。これは、凹部１８０は基板
１２０の中への恒常的なエッチング処理を施されたもの
であり導体薄膜１１０が基板１２０上に留まっているた
めである。従って、より多くのノズル板６０を生成する
ためにマンドレル２００を再利用する際には、再利用に
先行するクリーニングステップ以外には、さらなる処理
は必要ない。

【００３１】本発明の別の利点は、製造時誤差が減少す
ることである。これは、本発明のプロセスが、先行技術
の電気めっきプロセスと比較して成長面２２０をより正
確に制御し得る、フォトリソグラフィにより画定される
カラム１５０を利用するからである。先行技術である電
気めっきプロセスには、電気めっきの時間と状況の制御
以外には頼れるものがない。フォトリソグラフィにより
画定されるカラム１５０を利用することにより、一様な
直径Ｄ１を有するノズルオリフィス７０を形成するめっ
きプロセスに対する制御を緩和することができる。

【００３２】本発明のさらに別の利点は、環状領域１４
０及びカラム１５０を画定するために利用される必要が
あるのは、複数のフォトマスクではなく単一のフォトマ
スクのみである、ということである。即ち、直径Ｄ１及
び直径Ｄ３は、単一のフォトマスクを利用して形成され
るのであり、環状領域１４０内部にカラム１５０を整列
する必要は除去される。このことにより、マンドレル製
作ステップにおいて時間が節約されるだけではない。カ
ラム１５０が環状領域１４０内部の中心に置かれること
を保証するものである。小さい直径のノズルオリフィス
７０を製作する場合は特に、環状領域１４０内部でのカ
ラム１５０について、１μｍであっても見当合わせの間
違いは、対称性のないノズルの生成をまねく。本発明の
プロセスにて利用される第２のフォトマスクは、カラム
１５０からフォトレジストを剥がすためだけに機能する
のであり、カラム１５０上の金属薄膜１１０を除去させ
るものである。このプロセスの設計によって、第２のフ
ォトマスクに関する位置配置は、前に説明したように、
環状領域１４０及びカラム１５０に関して要求される位
置配置の正確さと比較して、大きな緩和が許容される。

【００３３】本発明のまた別の利点は、発明の利用によ
りノズルオリフィス７０を欠損する（即ち、オリフィス
が塞がってしまう）ことが避けられるということであ
る。即ち、カラム１５０を含まない、先行技術である電
気めっきプロセスは、ノズルオリフィスを欠損させる可
能性がある。このことは、成長面２２０を互い成長面の
中にまで成長させてしまうという、電気めっきプロセス
における非一様性のためである。この問題は、比較的小
さい直径のノズルオリフィスを有するノズル板を生成す
る際に、特に厳しいものとなる。本発明は、このタイプ
の製造の失敗を、排除するものである。

【００３４】本発明について、好ましい実施形態を特に
参照して記述したが、本発明から離れることなく、様々
な変更が可能であり、上記の好ましい実施形態の要素を
入れ替えても等価なものが実現されることは、当業者に
は理解され得るものである。例えば、導体材料が“Ｈ”
より厚い非導体膜で全体に覆われている場合には、基板
１２０は、非導体材料であるよりも寧ろ導体材料であっ
てもよい。

【００３５】以上のように、正確な大きさと位置を備え
るオリフィスを有するインクジェットノズル板を形成す
るマンドレルと、該マンドレルを形成する方法が、示さ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 ノズル板を装着するプリントヘッドの部分正
面図であり、ノズル板は、所定の直径とピッチを備え自
らを貫通するオリフィスを有する。

【図２】 金属薄膜により覆われた非導体基板の正面図
である。

【図３】 図２の区画線２Ｂ−２Ｂに沿って見た平面図
である。

【図４】 フォトレジスト層が金属薄膜に覆い被さっ
た、基板と金属薄膜の正面図である。

【図５】 図４の区画線３Ｂ−３Ｂに沿って見た平面図
である。

【図６】 第１のフォトマスクを貫通する光にさらさ
れ、現像液容器がフォトレジスト層の選択された部分を
溶解し環状領域と環状領域の中央のカラムとを画定した
後の、基板、金属薄膜及びフォトレジスト層の正面図で
ある。

【図７】 図６の区画線４Ｂ−４Ｂに沿って見た平面図
である。

【図８】 光と現像液容器にさらされ、エッチングされ
て基板の選択された領域が露出された後の、基板、金属
薄膜及びフォトレジスト層の正面図である。

【図９】 図８の区画線５Ｂ−５Ｂに沿って見た平面図
である。

【図１０】 基板の選択領域が所定の深さまでエッチン
グされ基板内に凹部を画定した後の、基板、金属薄膜及
びフォトレジスト層の正面図である。

【図１１】 図１０の区画線６Ｂ−６Ｂに沿って見た平
面図である。

【図１２】 基板内にエッチングされた凹部の拡大断片
図である。

【図１３】 フォトレジスト層が溶解された後の、基板
及び金属薄膜の正面図である。

【図１４】 図１３の区画線７Ｂ−７Ｂに沿って見た平
面図である。

【図１５】 基板と金属薄膜により画定される構造に塗
布される新しいフォトレジスト層の正面図である。

【図１６】 図１５の区画線８Ｂ−８Ｂに沿って見た平
面図である。

【図１７】 新しいフォトレジスト層の選択部分が第２
のフォトマスクを貫通する光にさらされ、現像液容器に
露光されフォトレジスト層の選択部分を溶解した後の、
新しいフォトレジスト層、基板及び金属薄膜の正面図で
ある。

【図１８】 図１７の区画線９Ｂ−９Ｂに沿ってみた平
面図である。

【図１９】 金属薄膜がカラムの上部からエッチングさ
れる、新しいフォトレジスト層、金属薄膜及び基板の正
面図である。

【図２０】 図１９の区画線１０Ｂ−１０Ｂに沿ってみ
た平面図である。

【図２１】 薄膜と基板が、ノズル板が接して形成され
るべきマンドレルを作成する、薄膜及び基板の正面図で
ある。

【図２２】 図２１の区画線１１Ｂ−１１Ｂに沿ってみ
た平面図である。

【図２３】 薄膜上に電気積層された金属を示す、薄膜
及び基板の正面図である。

【図２４】 ノズル板を形成するため、カラムにより占
められるスペース以外において薄膜上に電気めっきされ
た金属の正面図である。

【図２５】 図２４の区画線１２Ｂ−１２Ｂに沿ってみ
た平面図である。

【図２６】 マンドレルから分離されたノズル板の正面
図である。

【図２７】 ノズル板が分離された後のマンドレルの正
面図である。

【図２８】 図２６の区画線１３Ｂ−１３Ｂに沿ってみ
た平面図である。

【図２９】 マンドレルの別の実施形態を形成する際の
第１のステップの正面図である。

【図３０】 マンドレルの形成での第１の中間ステップ
の正面図である。

【図３１】 マンドレルの形成での第２の中間ステップ
の正面図である。

【図３２】 マンドレルの形成での第３の中間ステップ
の正面図である。

【図３３】 図３２の区画線１４Ｂ−１４Ｂに沿ってみ
た平面図である。

【符号の説明】

Ｄ１・・・ノズルオリフィス直径、 Ｄ２・・・（ノズルオリフィスの）ピッチ、 Ｄ３・・・凹部直径、 Ｄ４・・・ウエルの直径、 Ｈ・・・薄膜及び基板の合わせた高さ、 Ｔ・・・ノズル板の厚さ、 １０・・・プリントヘッド、 １５・・・面、 ２０・・・受像体、 ３０・・・インクチャネル、 ４０ａ、４０ｂ・・・側壁、 ５０・・・チャネルアウトレット、 ６０・・・ノズル板、 ７０・・・ノズルオリフィス、 ７５・・・吐出スロート、 ８０・・・インク滴、 ９０・・・意図された軌道、 １００・・・意図されない軌道、 １１０・・・導体薄膜、 １１５・・・上部面、 １２０・・・非導体基板、 １３０・・・フォトレジスト層、 １４０・・・環状領域、 １５０・・・カラム、 １５５・・・パターン済みフォトレジスト層、 １６０・・・トラフ、 １７０・・・サンドイッチ構造、 １８０・・・凹部、 １９０・・・ウエル、 １９５・・・上部表面、 ２００・・・マンドレル、 ２１０・・・金属層、 ２２０・・・成長面、 ２２２・・・側壁、 ２２５・・・矢印、 ２３０・・・フォトレジスト領域。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）基板（１２０）を供給するステッ
   プと、（ｂ）基板上に薄膜（１１０）を積層するステッ
   プと、（ｃ）所定の幅を備え基板に完全に装着した直立
   カラム（１５０）を、その内部に有し、薄膜を貫通し基
   板の中にまで拡張するウエル（１９０）を形成するステ
   ップと、（ｄ）ノズル板材料（２１０）層が、カラムの
   幅により画定される幅を有するオリフィス（７０）を画
   定するに到るまで、ノズル板材料を薄膜上及びウエル内
   に積層するステップと、から構成される、ノズル板を形
   成する方法。
2. 【請求項２】 材料を積層するステップが、 材料の成長面（２２０）が、ノズル板形成に際し材料の
   積層の終了を示すカラムに接触するまで、材料を積層す
   るステップを含む、請求項１の方法。
3. 【請求項３】 薄膜及びウエルから材料を外すステップ
   を、更に含む、請求項１の方法。
4. 【請求項４】 （ａ）基板と、（ｂ）上記基板上に配置
   された薄膜であって、該基板と該薄膜が、該薄膜を貫通
   し該基板の中にまで拡張するウエル（１９０）を画定す
   る、薄膜と、（ｃ）ウエル内に配置されて所定の幅を備
   え、上記基板に完全に装着した直立カラム１５０と、を
   含む、ノズル板を形成するためのマンドレル。
5. 【請求項５】 （ａ）上記薄膜と上記基板が、第１の高
   さ（Ｈ）を画定し、（ｂ）上記カラムが、第１の高さよ
   り短い第２の高さを画定する、請求項４のマンドレル。