JP2006218859A - ノズルプレートの製造方法、液滴吐出ヘッド及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズルの液滴吐出側の寸法精度を向上させる。
【解決手段】液滴を吐出するノズルの形成されたノズルプレートの製造方法であって、透明基板１００上に不透明金属膜１０２をパターニングする不透明金属膜形成工程と、前記不透明金属膜上に感光性樹脂１０４を形成する感光性樹脂形成工程と、前記透明基板側から前記感光性樹脂に対して露光する露光工程と、露光された前記感光性樹脂を現像する現像工程と、前記不透明金属膜上に金属層１１０を形成する金属層形成工程と、少なくとも前記透明基板を前記金属層から分離する分離工程と、を含み、前記ノズルプレートは、少なくとも前記金属層からなり、前記ノズルプレートの液滴吐出側の面は、前記分離工程において前記透明基板を分離した側の面であることを特徴とする。
【選択図】 図５

Description

本発明はノズルプレートの製造方法、液滴吐出ヘッド及び画像形成装置に係り、特に、液滴を吐出するノズルの形成されたノズルプレートの製造方法に関する。

インクジェット方式の画像形成装置の印字ヘッドは、記録媒体と対向する吐出面を構成するノズルプレートに複数のノズルが形成されている。記録媒体に対してインク滴を吐出する各ノズルの形状は、インク滴の大きさや吐出速度等に影響を与えやすいため、ノズルは高精度に加工されることが要求される。

このようなノズルプレートの製造方法として、電鋳を用いた加工方法（以下、電鋳法という）が知られている。電鋳法は、レーザビームを用いる加工法やプレスによる加工法に比べて、低コストでノズルプレートを製造できる特徴がある。

図１１（ａ）〜（ｃ）は、従来の電鋳法によるノズルプレートの製造方法（以下、従来の第１の製造方法という）である。まず、図１１（ａ）に示すように、金属基板２００上にパターニングされた光硬化性の感光性樹脂（以下、レジストという）２０２を形成する。レジスト２０２の平面形状は円形であり、その中心は形成すべきノズルの中心に実質的に一致する。次に、図１１（ｂ）に示すように、電鋳法により、金属基板２００上に例えばニッケルメッキ等の金属層２０４を成長させながら形成する。金属層２０４がレジスト２０２の厚みを越えると、金属層２０４は次第にレジスト２０２上にその周囲から覆い被さるように成長し、断面Ｒ形状の内壁面を有する凹部２０６が形成される。すなわち、金属層２０４はレジスト２０２にオーバハングして形成される。最後に、金属層２０４から金属基板２００及びレジスト２０２を剥離すると、図１１（ｃ）に示すように、ノズルプレート２６０に相当する金属層２０４を得ることができる。ノズルプレート２６０には、図１１（ｂ）の凹部２０６に相当する断面Ｒ形状のノズル（貫通孔）２５１が形成されている。

また電鋳法によるノズルプレートの製造方法の別の方法（以下、従来の第２の製造方法という）として、図１２（ａ）に示すように、金属基板３００上にパターニングされたレジスト３０２を略円柱状に形成し、金属基板３００上にレジスト３０２の高さ以下となるように金属層３０４を成長させてから、図１２（ｂ）に示すように、金属層３０４から金属基板３００及びレジスト３０２を剥離する方法がある。このようにして得られるノズルプレート３６０には、内壁面の断面が略直線状（ストレート形状）のノズル３５１が形成される。

さらに電鋳法によるノズルプレートの製造方法の別の方法（以下、従来の第３の製造方法という）が、特許文献１に開示されている。同文献によれば、透明基板上に不透明金属膜をパターニングし、不透明金属膜上に光硬化性の感光性樹脂からなる、厚さ１００μｍのレジスト層を形成する。次に、透明基板側から不透明金属膜を介してレジスト層に対して露光を行う。このとき、レジスト層に対する露光量は透明基板側で強く感光され、透明基板から離れた反対側に近くなるほど露光量が少なくなるように調節されており、続いて現像処理を行うと、照射方向に沿って狭くなるような先細状（テーパ状）のレジストが形成される。そして不透明金属膜上に金属層を形成し、金属層を透明基板及びレジストから分離すると、金属層に相当するノズルプレートを得ることができる。このようなノズルプレートのインク滴吐出側の面（インク吐出面）は、金属層の透明基板側とは反対側の面となっている。
特開平１０−２９６９８２号公報

しかしながら、電鋳法を用いた従来のノズルプレートの製造方法には、次のような問題がある。

すなわち、従来の第１の製造方法では、図１１（ｃ）に示すように、内壁面の断面形状がＲ形状のノズル２５１は、その形状に応じて隣接ノズルと一定の間隔を設けなければならず、ノズルの高密度化には限界がある。また電鋳法によってレジスト２０２の厚み以上に形成される金属層２０４のばらつきによってノズル径Ｗがばらつきやすく、ノズル２５１から吐出されるインク滴の大きさや吐出速度等の飛翔特性に影響を与えやすいという問題がある。

また従来の第２の製造方法では、金属基板３００上にパターニングされたレジスト３０２を形成する場合、図１３（ａ）に示すように、金属基板３００上にパターニングされていない状態のレジスト層３０６を形成し、レジスト層３０６上方から露光を行う。すなわち、レジスト層３０６に対して、所望のノズル形状に対応する孔部３０８ａが形成されたマスク３０８を介して、紫外光３１０を照射する。このとき、レジスト層３０６に照射される紫外光３１０の一部が拡散したり、レジスト層３０６の下側の金属基板３００に反射したりする場合がある。このとき現像処理を行うと、図１２（ａ）に示したレジスト３０２のようなストレート形状にならず、例えば図１３（ｂ）に示すように、レジスト３０６ａの金属基板３００側が広がり形状となってしまう。このような場合に形成されるノズルの寸法精度は悪く、ノズルの飛翔特性が良くないという問題がある。

さらに、従来の第３の製造方法では、上述したように、厚さ１００μｍのレジスト層に対する露光量が透明基板とは反対側の方が透明基板側より小さくなるように調節して露光を行っているので、わずかな露光量のばらつき、現像時のばらつきで、テーパ状に形成されるレジストの寸法精度が悪くなり、ノズル全体の寸法精度が悪くなるという問題がある。

また、従来の第３の製造方法では、一般的にレジストの寸法精度は母材側の方が良いが、従来の第３の製造方法では、前述したように、母材に相当する透明基板側とは反対側の面をノズルプレートのインク滴吐出側の面としている。従って、ノズルのインク滴吐出側は、その反対側（透明基板側）に比べて寸法精度の劣るレジスト形状に基づいて形成されている。そのため、ノズルのインク滴吐出側の寸法精度が良くなく、ノズルから吐出されるインク滴の吐出量や吐出速度等の飛翔特性に影響を与えやすいという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ノズルの液滴吐出側の寸法精度を向上させたノズルプレートの製造方法、液滴吐出ヘッド及び画像形成装置を提供する。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、液滴を吐出するノズルの形成されたノズルプレートの製造方法であって、透明基板上に不透明金属膜をパターニングする不透明金属膜形成工程と、前記不透明金属膜上に感光性樹脂を形成する感光性樹脂形成工程と、前記透明基板側から前記感光性樹脂に対して露光する露光工程と、露光された前記感光性樹脂を現像する現像工程と、前記不透明金属膜上に金属層を形成する金属層形成工程と、少なくとも前記透明基板を前記金属層から分離する分離工程と、を含み、前記ノズルプレートは、少なくとも前記金属層からなり、前記ノズルプレートの液滴吐出側の面は、前記分離工程において前記透明基板を分離した側の面であることを特徴とするノズルプ
レートの製造方法を提供する。

本発明によれば、ノズルプレートの液滴吐出側の面は、分離工程において透明基板を分離した側の面であり、露光工程において感光性樹脂に対する露光入射側に相当するため、その反対側の面の場合に比べて、ノズルの液滴吐出側の寸法精度が良くなる。これにより、ノズルから吐出される液滴の吐出量や吐出速度等の飛翔特性が向上する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のノズルプレートの製造方法であって、前記露光工程で、前記感光性樹脂内を進む光が拡がる方向に進むように波長領域、露光量及び照射角度の少なくとも１つが制御されることを特徴とする。

請求項２の態様によれば、先細りのテーパ形状とすることで、飛翔特性の良いノズル形状を形成することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のノズルプレートの製造方法であって、前記感光性樹脂の厚さが１０〜５０μｍであることを特徴とする。

感光性樹脂の厚さは１０〜５０μｍであることが好ましく、透明基板から離れた側の感光性樹脂の寸法精度が良い。感光性樹脂の厚さが５０μｍの場合の寸法精度は±５μｍ以下となり、感光性樹脂の厚さが１０μｍの場合の寸法精度は±１μｍ以下となる。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のノズルプレートの製造方法であって、前記不透明金属膜は撥水性を有することを特徴とする。

請求項４の態様によれば、ノズルプレートの液滴吐出側の面に対して別途撥水処理を行うことが不要となる。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のノズルプレートの製造方法であって、前記不透明金属膜の厚さが１μｍ以上５μｍ以下であることを特徴とする。

請求項５の態様によれば、ノズルの液滴吐出側にストレート部が形成されるので、吐出方向が安定する。

また前記目的を達成するために、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のノズルプレートの製造方法によって製造されたノズルプレートを備えた液滴吐出ヘッドを提供する。

また前記目的を達成するために、請求項６に記載の液滴吐出ヘッドを備えた画像形成装置を提供する。

本発明によれば、ノズルプレートの液滴吐出側の面は、分離工程において透明基板を分離した側の面であり、露光工程において感光性樹脂に対する露光入射側に相当するため、その反対側の面の場合に比べて、ノズルの液滴吐出側の寸法精度が良くなる。これにより、ノズルから吐出される液滴の吐出量や吐出速度等の飛翔特性が向上する。

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。

〔インクジェット記録装置の全体構成〕
図１は、本発明に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置の概略を示す全体構成図である。図１に示すように、このインクジェット記録装置１０は、インクの色毎に設けられた複数の印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙを有する印字部１２と、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、記録紙１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、前記印字部１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、
記録紙１６の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送する吸着ベルト搬送部２２と、印字部１２による印字結果を読み取る印字検出部２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６と、を備えている。

図１では、給紙部１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。

ロール紙を使用する装置構成の場合、図１のように、裁断用のカッター２８が設けられており、該カッター２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター２８は、記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、該固定刃２８Ａに沿って移動する丸刃２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２８Ｂが配置されている。なお、カット紙を使用する場合には、カッター２８は不要である。

複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコードあるいは無線タグ等の情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される用紙の種類を自動的に判別し、用紙の種類に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。

給紙部１８から送り出される記録紙１６はマガジンに装填されていたことによる巻き癖が残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部２０においてマガジンの巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム３０で記録紙１６に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。

デカール処理後、カットされた記録紙１６は、吸着ベルト搬送部２２へと送られる。吸着ベルト搬送部２２は、ローラー３１、３２間に無端状のベルト３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する部分が平面をなすように構成されている。

ベルト３３は、記録紙１６の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔（不図示）が形成されている。図１に示したとおり、ローラー３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側において印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバー３４が設けられており、この吸着チャンバー３４をファン３５で吸引して負圧にすることによってベルト３３上の記録紙１６が吸着保持される。

ベルト３３が巻かれているローラー３１、３２の少なくとも一方にモータ（不図示）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１において、時計回り方向に駆動され、ベルト３３上に保持された記録紙１６は、図１の左から右へと搬送される。

縁無しプリント等を印字するとベルト３３上にもインクが付着するので、ベルト３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部３６が設けられている。ベルト清掃部３６の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、あるいはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラー線速度を変えると清掃効果が大きい。

なお、吸着ベルト搬送部２２に代えて、ローラー・ニップ搬送機構を用いる態様も考え
られるが、印字領域をローラー・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面にローラーが接触するので、画像が滲み易いという問題がある。従って、本例のように、印字領域では画像面と接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。

吸着ベルト搬送部２２により形成される用紙搬送路上において印字部１２の上流側には、加熱ファン４０が設けられている。加熱ファン４０は、印字前の記録紙１６に加熱空気を吹きつけ、記録紙１６を加熱する。印字直前に記録紙１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。

印字部１２は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている（図２参照）。

図２に示すように、印字部１２を構成する各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙは、本インクジェット記録装置１０が対象とする最大サイズの記録紙１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口（ノズル）が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている。

記録紙１６の搬送方向（紙搬送方向）に沿って上流側（図１の左側）から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応した印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙが配置されている。記録紙１６を搬送しつつ各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより記録紙１６上にカラー画像を形成し得る。

このように、紙幅の全域をカバーするフルラインヘッドがインク色毎に設けられてなる印字部１２によれば、紙搬送方向（副走査方向）について記録紙１６と印字部１２を相対的に移動させる動作を一回行うだけで（すなわち、一回の副走査で）記録紙１６の全面に画像を記録することができる。これにより、印字ヘッドが紙搬送方向と直交する方向（主走査方向）に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。

なお本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態には限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタ等のライト系インクを吐出する印字ヘッドを追加する構成も可能である。

図１に示したように、インク貯蔵／装填部１４は、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するタンクを有し、各タンクは図示を省略した管路を介して各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙと連通されている。また、インク貯蔵／装填部１４は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段等）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。

印字検出部２４は、印字部１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサ等）を含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする手段として機能する。

本例の印字検出部２４は、少なくとも各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙによるインク吐出幅（画像記録幅）よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤（Ｒ）の色フィルタが設けられた光電変換素子（画素）
がライン状に配列されたＲセンサ列と、緑（Ｇ）の色フィルタが設けられたＧセンサ列と、青（Ｂ）の色フィルタが設けられたＢセンサ列とからなる色分解ラインＣＣＤセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が二次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。

印字検出部２４は、各色の印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙにより印字されたテストパターンを読み取り、各ヘッドの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定等で構成される。

印字検出部２４の後段には、後乾燥部４２が設けられている。後乾燥部４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹きつける方式が好ましい。

多孔質のペーパに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。

後乾燥部４２の後段には、加熱・加圧部４４が設けられている。加熱・加圧部４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラー４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。

このようにして生成されたプリント物は、排紙部２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える選別手段（不図示）が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター４８は、排紙部２６の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に、本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター４８の構造は前述した第１のカッター２８と同様であり、固定刃４８Ａと丸刃４８Ｂとから構成されている。

また、図示を省略したが、本画像の排出部２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられている。

〔印字ヘッドの構造〕
次に、印字ヘッドの構造について説明する。インク色ごとに設けられている各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｙの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号５０によって印字ヘッドを示すものとする。

図２は印字ヘッド５０の構造例を示す平面透視図である。また図３は１つの液滴吐出素子（１つのノズル５１に対応したインク室ユニット）の立体的構成を示す断面図（図２中３−３線に沿う断面図）である。

記録紙面上に印字されるドットピッチを高密度化するためには、印字ヘッド５０におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例の印字ヘッド５０は、図２に示したように、インク滴の吐出口であるノズル５１と、各ノズル５１に対応する圧力室５２等からなる複数のインク室ユニット（液滴吐出素子）５３を千鳥でマトリクス状（２次元的）に配置させた構造を有し、これにより、印字ヘッド長手方向（紙送り方向と直交する方向）に
沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔（投影ノズルピッチ）の高密度化を達成している。

各ノズル５１に対応して設けられている圧力室５２は、その平面形状が概略正方形となっており（図２参照）、対角線上の両隅部にノズル５１と供給インクの流入口（供給口）５４が設けられている。

印字ヘッド５０のノズル面（インク吐出面）５０Ａには、図３に示すように、本発明の特徴であるノズルプレート６０が設けられている。ノズルプレート６０には、ノズル５１が設けられている。なお、ノズルプレート６０の製造方法については後述する。

また、圧力室５２は供給口５４を介して共通流路５５と連通されている。共通流路５５はインク供給源たるインクタンク（不図示）と連通しており、インクタンクから供給されるインクは共通流路５５を介して各圧力室５２に分配供給される。

圧力室５２の天面を構成している加圧板（共通電極）５６には個別電極５７を備えたアクチュエータ５８が接合されており、個別電極５７と共通電極５６に駆動電圧を印加することによってアクチュエータ５８が変形して圧力室５２の容積が変化し、これに伴う圧力変化によりノズル５１からインクが吐出される。なおアクチュエータ５８には、ピエゾ素子などの圧電体が好適に用いられる。インク吐出後、共通流路５５から供給口５４を通って新しいインクが圧力室５２に供給される。

かかる構造を有する多数のインク室ユニット５３は、図４に示す如く、主走査方向に沿う行方向及び主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向とに沿って一定の配列パターンで格子状に配列させた構造になっている。主走査方向に対してある角度θの方向に沿ってインク室ユニット５３を一定のピッチｄで複数配列する構造により、主走査方向に並ぶように投影されたノズルのピッチＰはｄ× cosθとなる。

すなわち、主走査方向については、各ノズル５１が一定のピッチＰで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。このような構成により、主走査方向に並ぶように投影されるノズル列が１インチ当たり2400個（2400ノズル／インチ）におよぶ高密度のノズル構成を実現することが可能になる。

なお、印字可能幅の全幅に対応した長さのノズル列を有するフルラインヘッドで、ノズルを駆動する時には、（１）全ノズルを同時に駆動する、（２）ノズルを片方から他方に向かって順次駆動する、（３）ノズルをブロックに分割して、ブロックごとに片方から他方に向かって順次駆動する等が行われ、用紙の幅方向（用紙の搬送方向と直交する方向）に１ライン又は１個の帯状を印字するようなノズルの駆動を主走査と定義する。

特に、図４に示すようなマトリクス状に配置されたノズル５１を駆動する場合は、上記（３）のような主走査が好ましい。すなわち、ノズル５１-11 、５１-12 、５１-13 、５１-14 、５１-15 、５１-16 を１つのブロックとし（他にはノズル５１-21 、…、５１-26 を１つのブロック、ノズル５１-31 、…、５１-36 を１つのブロック、…として）、記録紙２０の搬送速度に応じてノズル５１-11 、５１-12 、…、５１-16 を順次駆動することで記録紙２０の幅方向に１ラインを印字する。

一方、上述したフルラインヘッドと用紙とを相対移動することによって、上述した主走査で形成された１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットからなるライン）の印字を繰り返し行うことを副走査と定義する。

本発明の実施に際してノズルの配置構造は図示の例に限定されない。また、本実施形態では、ピエゾ素子（圧電素子）に代表されるアクチュエータ５８の変形によってインク液滴を飛ばす方法が採用されているが、本発明の実施に際して、インクを吐出させる方式には限定されず、ピエゾ方式に代えて、ヒータ等の発熱体によってインクを加熱して気泡を発生させ、その圧力でインク滴を飛ばすサーマルジェット方式等でもよい。

〔ノズルプレートの製造方法〕
次に、本発明の特徴であるノズルプレートの製造方法を説明する。

図５（ａ）〜（ｆ）は、第１の実施形態におけるノズルプレート６０の製造工程を示した説明図である。まず不透明金属膜形成工程として、図５（ａ）に示すように、例えばガラス基板等の紫外光を透過する透明基板１００上に、紫外光を遮断する不透明金属膜１０２をノズル形状及びノズル配置に従ってパターニングする。不透明金属膜１０２のパターニング方法は、フォトリソグラフィ技術等の公知の手段が用いられる。不透明金属膜１０２の厚さは薄く、約１μｍ以下であり、その寸法精度は約±０．１μｍ以下となる。

次のレジスト層形成工程では、図５（ｂ）に示すように、透明基板１００の不透明金属膜１０２側の面上に、光硬化性の感光性樹脂層（レジスト層）１０４を形成する。本実施形態では、レジスト層１０４の厚さは約１０〜５０μｍである。

次の露光工程では、図５（ｃ）に示すように、透明基板１００の不透明金属膜１０２が形成される側とは反対側（透明基板側）から、拡散板１０６を介して、紫外光１０８を照射する。拡散板１０６は通過する光を拡散光にする機能を有し、例えば磨りガラスやレンズ系の組み合わせ等により構成される。従って、拡散板１０６を通過した紫外光１０８ａは拡散光となり、透明基板１００内を通過する。透明基板１００上のパターニングされた不透明金属膜１０２はマスクとしての機能を果たし、パターニング形状に応じて紫外光１０８ａを遮断する。一方、不透明金属膜１０２によって遮断されずに通過した紫外光１０８ａは拡散光であるため、照射方向に沿って拡がるようにレジスト層１０４内を通過する。

次に、現像工程として、レジスト層１０４の現像処理を行う。露光工程において紫外光１０８ａが照射されたレジスト層１０４の露光部分は硬化反応を起こすため、現像処理を行うと、レジスト層１０４の未露光部分が除去される。すなわち現像処理によって、図５（ｄ）に示すように、透明基板１００側が狭く、その反対側が広くなるような逆テーパ状のレジスト１０４ａが透明基板１００上に形成される。

次に、金属層形成工程として、図５（ｅ）に示すように、不透明金属膜１０２上に金属層１１０を形成する。金属層１１０は、公知の電鋳法を用いて形成され、例えばニッケル等により形成される。

次に、分離工程として、図５（ｆ）に示すように、金属層１１０及び不透明金属膜１０２を透明基板１００及びレジスト１０４ａから分離する。本例では、レジスト１０４ａの形状は逆テーパ状であるため（図５（ｅ）参照）、レジスト１０４ａを分離してから透明基板１００を分離する。この結果、金属層１１０及び不透明金属膜１０２から成るノズルプレート６０を得ることができる。ノズルプレート６０には、逆テーパ状のレジスト１０４ａの形状に相当する貫通孔（ノズル）５１が形成されている。

なお、透明基板１００とレジスト１０４ａの分離順序は特に限定されるものでなく、レジスト１０４ａの形状等に応じて適宜変更すればよい。例えばレジスト１０４ａの形状がテーパのほとんどついていない略円柱状の場合には、金属層１１０及び不透明金属膜１０
２から透明基板１００及びレジスト１０４ａを一度に分離してもよい。

また、必要に応じて金属層１１０から不透明金属膜１０２を除去して、金属層１１０からなるノズルプレート６０としてもよい。

一般的に、図５（ｂ）に示したレジスト層形成工程において、透明基板１００上に形成されるレジスト層１０４は厚くなるにつれて寸法精度は低下する傾向にある。前述した従来の第３の製造方法では、レジスト層の厚さは１００μｍであり、透明基板と離れた側とのレジスト層の寸法精度は約±１０μｍ程度と予想されるのに対して、本実施形態におけるレジスト層１０４の厚さは約１０〜５０μｍと薄く、レジスト層１０４の透明基板１００から離れた側の寸法精度はレジスト層１０４の厚さが５０μｍの場合は約±５以下であり、１０μｍの場合は±１μｍ以下となる。このように本実施形態では、寸法精度の良いノズルプレート６０を製造することが可能となっている。

またレジスト層１０４の寸法精度は、透明基板１００から離れた側に比べて、透明基板１００側の寸法精度が良い。本実施形態では、ノズルプレート６０の不透明金属膜１０２側の面、すなわち、図５（ｅ）において透明基板１００と接していた側の面が、ノズルプレート６０のインク滴吐出側の面（インク吐出面）６０Ａであり、本発明の特徴となっている。このように、透明基板１００側とは反対側の面をインク吐出面とする従来の第３の製造方法に比べて、ノズル５１のインク滴吐出側の寸法精度は良いものとなっている。

また本実施形態では、透明基板１００上のパターニングされた不透明金属膜１０２は、露光工程においてマスクとしての機能として利用されるが、寸法精度が良く、その後の現像工程、金属層形成工程及び分離工程を経て形成されるノズル５１の寸法精度は良いものとなる。

さらに本実施形態では、ノズルプレート６０のインク吐出面６０Ａは不透明金属膜１０２によって構成されるため、不透明金属膜１０２は撥液性を有することが好ましい。ノズル５１からインク滴が吐出される際に生じるインクミストがインク吐出面６０Ａに付着した場合に不図示のブレード等で除去しやすくなるので、インク吐出面６０Ａに付着したインクミストを要因とするノズル５１の吐出不良を防止することができる。

図６は、本発明の第２の実施形態に係るノズルプレートの製造方法における露光工程の特徴部分を表した説明図である。図７は、図６の変形例である。なお露光工程以外の工程は、第１の実施形態と同様であるので図示を省略する。

本実施形態では、図６に示すように、光源１１２からの照射方向に対して略垂直に透明基板１００等が配置される。光源１１２は紫外光１０８を平行光として発光し、制御手段１１４により制御される。制御手段１１４は、レジスト層１０４の材質等に応じて、光源１１２が発光する紫外光１０８の波長や発光量の調整や照射角度の調整を行う。これにより、任意のテーパ角度のノズル５１を形成することが可能となる。

また図７に示すように、制御手段１１４は、透明基板１００が光源１１２の照射方向に対して所定の角度αをなすようにレジスト層１０４側を制御してもよい。この場合も、図６に示した場合と同様の効果を奏することができる。

図８は、本発明の第３の実施形態に係るノズルプレートを示した側面断面図である。図９は、図８の変形例である。

本実施形態では、図８に示すように、ノズルプレート６０のインク吐出面６０Ａには、
撥液性を有する撥液膜１１６が設けられている。ノズルプレート６０の製造方法は、図５（ａ）〜（ｆ）に示した第１の実施形態と同様に行われ、分離工程（図５（ｆ）参照）終了後に不透明金属膜１０２の表面に撥液膜１１６を形成すればよい。

また図５（ｆ）に示した分離工程において金属基板１００と共に不透明金属膜１０２を除去してから、図９に示すように、金属層１０４表面に撥液膜１１６を形成してもよい。

ノズルプレート６０のインク吐出面６０Ａに形成された撥液膜１１６によって、インク吐出時に生じたインクミストがインク吐出面６０Ａに付着しても不図示のブレード等で除去しやすくなり、インク吐出面６０Ａの汚れ等を要因とするノズル５１の吐出不良を防止することができる。

なお図示はしないが、不透明金属膜１０２が撥液性を有するように構成してもよく、この場合、図８や図９のような撥液膜１１４を形成する工程を省くことができ、工程の効率化を図ることができる。

図１０（ａ）〜（ｆ）は、第４の実施形態に係るノズルプレートの製造工程を示した説明図である。第４の実施形態は、図１０（ａ）に示す工程において透明基板１００上に形成される不透明金属膜１０２の厚さを１μｍ以上５μｍ以下とする態様である。このような不透明金属膜１０２を用いて製造されるノズルプレート６０は、図１０の（ｆ）に示すように、ノズル５１のインク吐出面６０Ａ側に不透明金属膜１０２の厚さに相当する高さ（深さ）のストレート部５１Ａが形成されるので、吐出方向が安定するという効果がある。

第１の実施形態のように不透明金属膜１０２の厚さが１μｍより小さい場合、ストレート部５１Ａとして機能せず、吐出方向の安定性に対する寄与が小さい。他方、不透明金属膜１０２の厚さが５μｍより大きい場合、パターニング時の寸法ばらつきが大きくなり、ノズル５１のインク吐出量や吐出速度に悪影響がでる。また、ストレート部５１Ａの高さ（深さ）が大きいと流体抵抗が大きくなるため吐出効率が悪くなる。従って、本実施形態の如く、不透明金属膜１０２の厚さを１μｍ以上５μｍ以下とする態様が好ましい。

尚、本実施形態におけるレジスト層１０４は第１の実施形態と同じ厚さ（約１０〜５０μｍ）である。また、第３の実施形態のように、図１０（ｆ）の工程後に不透明金属膜１０２の表面に撥液膜を形成してもよい。他の工程は第１の実施形態（図５参照）と共通するので同一番号を付して説明を省略する。

以上、本発明のノズルプレートの製造方法、液滴吐出ヘッド及び画像形成装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。

本発明に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置の一実施形態の概略を示す全体構成図である。 印字ヘッドの構造例を示す平面透視図である。 図２中３−３線に沿う断面図である。 図２に示した印字ヘッドの一部を拡大した詳細図である。 （ａ）〜（ｆ）は、第１の実施形態に係るノズルプレートの製造工程を表した説明図である。 第２の実施形態に係るノズルプレートの製造方法における露光工程の特徴部分を表した説明図である。 図６の変形例である。 第３の実施形態に係るノズルプレートを示した側面断面図である。 図８の変形例である。 （ａ）〜（ｆ）は、第４の実施形態に係るノズルプレートの製造工程を表した説明図である。 （ａ）〜（ｃ）は、従来の第１の製造方法を示した説明図である。 （ａ）、（ｂ）は、従来の第２の製造方法を示した説明図である。 （ａ）、（ｂ）は、従来の第２の製造方法における問題点の説明図である。

符号の説明

１０…インクジェット記録装置、５０…印字ヘッド、５０Ａ…ノズル面、５１…ノズル、５２…圧力室、５４…インク供給口、５５…共通液室、６０…ノズルプレート、１００…透明基板、１０２…不透明金属膜、１０４…レジスト層、１０４ａ…レジスト、１０６…拡散板、１０８…紫外光、１１０…金属層、１１２…光源、１１４…制御手段、１１６…撥液膜

Claims (7)

1. 液滴を吐出するノズルの形成されたノズルプレートの製造方法であって、
   透明基板上に不透明金属膜をパターニングする不透明金属膜形成工程と、
   前記不透明金属膜上に感光性樹脂を形成する感光性樹脂形成工程と、
   前記透明基板側から前記感光性樹脂に対して露光する露光工程と、
   露光された前記感光性樹脂を現像する現像工程と、
   前記不透明金属膜上に金属層を形成する金属層形成工程と、
   少なくとも前記透明基板を前記金属層から分離する分離工程と、を含み、
   前記ノズルプレートは、少なくとも前記金属層からなり、
   前記ノズルプレートの液滴吐出側の面は、前記分離工程において前記透明基板を分離した側の面であることを特徴とするノズルプレートの製造方法。
2. 前記露光工程で、前記感光性樹脂内を進む光が拡がる方向に進むように波長領域、露光量及び照射角度の少なくとも１つが制御されることを特徴とする請求項１に記載のノズルプレートの製造方法。
3. 前記感光性樹脂の厚さが１０〜５０μｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のノズルプレートの製造方法。
4. 前記不透明金属膜は撥水性を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のノズルプレートの製造方法。
5. 前記不透明金属膜の厚さが１μｍ以上５μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のノズルプレートの製造方法。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のノズルプレートの製造方法によって製造されたノズルプレートを備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
7. 請求項６に記載の液滴吐出ヘッドを備えたことを特徴とする画像形成装置。
   

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