JP2008073889A - Method for manufacturing nozzle plate, method for manufacturing liquid droplet jet head, and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はノズルプレートの製造方法、液滴吐出ヘッドの製造方法、及び画像形成装置に係り、特に、電鋳法を用いたノズルプレートの製造方法に関する。 The present invention relates to a nozzle plate manufacturing method, a droplet discharge head manufacturing method, and an image forming apparatus, and more particularly to a nozzle plate manufacturing method using an electroforming method.
インクジェット記録装置で用いられる記録ヘッドには、多数のノズルが形成されたノズルプレートが設けられており、例えば、圧電素子の変位や発熱素子で生じる熱エネルギーなどを利用して圧力室内のインクが加圧され、その圧力室に連通するノズルから液滴(インク滴)が吐出される。高解像で高品質な画像記録を実現するためには、各ノズルから吐出される液滴の体積、吐出方向、吐出速度などのばらつきをなくして安定吐出を図ることが必要であり、ノズルプレートに形成されるノズルの高精度化や品質向上が要求される。特に、ノズルのインク吐出側の開口精度やエッジ品質は重要であり、これらの精度や品質が悪いと、各ノズルの吐出特性にばらつきが生じやすく、吐出不安定を招く要因となる。 A recording head used in an ink jet recording apparatus is provided with a nozzle plate in which a large number of nozzles are formed. For example, ink in a pressure chamber is applied using displacement of a piezoelectric element or heat energy generated by a heating element. The liquid droplets (ink droplets) are ejected from a nozzle that is pressurized and communicates with the pressure chamber. In order to achieve high-resolution and high-quality image recording, it is necessary to achieve stable ejection by eliminating variations in the volume, ejection direction, and ejection speed of the droplets ejected from each nozzle. Therefore, it is required to improve the accuracy and improve the quality of the nozzles formed on the surface. In particular, the opening accuracy and edge quality on the ink ejection side of the nozzle are important. If these accuracy and quality are poor, the ejection characteristics of each nozzle are likely to vary, which causes instability of ejection.
ノズルプレートの製造方法としては、レーザ加工、プレス加工、電鋳法などを用いた方法が挙げられるが、これらの中でも電鋳法を用いた方法は、他の方法に比べて低コストでノズルプレートを大量生産できることから広く採用されており、これまでに様々な方法が提案されている。 Examples of nozzle plate manufacturing methods include laser processing, press processing, electroforming, and the like. Among these methods, electroforming methods are less expensive than other methods. Has been widely adopted because it can be mass-produced, and various methods have been proposed so far.
例えば、特許文献1には、電鋳法を用いた方法として次のような裏面露光を行う方法が記載されている。即ち、図15(a)に示すように、透明基板(ガラス基板)900の片面に不透明金属膜(ニッケルメッキ層)902をパターニングし、更に、不透明金属膜902上にレジスト層(ホトレジスト層)906を形成する。次に、透明基板900側から不透明金属膜902を介してレジスト層906を露光、現像すると、図15(b)に示すように、不透明金属膜902の開口領域902aに対応する円柱状のレジスト906aがパターニングされた状態となる。そして、不透明金属膜902上に電鋳法(電気めっき)で金属層(ニッケルメッキ層)910を形成する。このとき形成される金属層910はノズルプレート(又はその一部)に相当し、ノズル形状はレジスト906aの外部形状に応じた形状となる。また、金属層910の不透明金属膜902との接合面がノズルプレートのインク吐出側の面となる。
しかしながら、特許文献1では、光の回折やレジスト現像後の残渣などにより、現像後のレジストの根元形状が悪化することは考慮されていない。即ち、図15(a)に示したように、透明基板900側から不透明金属膜902を介してレジスト906層を露光、現像すると、不透明金属膜902の開口領域902aを通過する際の紫外光(UV光)の回折やレジスト現像後の残渣などによって、図15(b)に示したレジスト906aのように本来の形状(円柱状)とならずに、図16に示すレジスト906a′のように不透明金属膜902側に位置する根元部分が広がり形状となってしまうことがある。このように根元形状が悪化したレジスト906a′の外部形状に応じてノズルが形成されると、ノズルのインク吐出側の形状精度やエッジ品質が低下し、各ノズルの吐出特性にばらつきが生じてしまい、不安定吐出の要因となる。
However,
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ノズルのインク吐出側の開口精度、エッジ品質を向上させたノズルプレートの製造方法、液滴吐出ヘッドの製造方法、及び画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a nozzle plate manufacturing method, a droplet discharge head manufacturing method, and an image forming apparatus that improve the opening accuracy and edge quality of the ink discharge side of the nozzle. The purpose is to do.
前記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、透明基板の片面に不透明金属膜がノズルパターンに従ってパターニングされた露光用マスクを用いて、前記露光用マスクの不透明金属膜側に感光性樹脂層を形成する工程と、前記露光用マスクの透明基板側から前記感光性樹脂層を露光する工程と、前記感光性樹脂層を現像する工程と、前記不透明金属膜上に犠牲層を形成する工程と、前記犠牲層上に金属層を形成する工程と、前記露光用マスクを前記金属層及び前記犠牲層から分離する工程と、前記犠牲層を除去する工程と、 を含む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。
In order to achieve the above object, the invention according to
本発明によれば、不透明金属膜上に犠牲層、及び金属層を順次形成した後に犠牲層を除去することにより、現像後のレジスト(感光性樹脂)の根元形状の悪化部分がノズル形状に反映されずにキャンセルされるので、インク吐出側の開口精度やエッジ品質の良いノズルを形成することができる。 According to the present invention, the sacrificial layer and the metal layer are sequentially formed on the opaque metal film, and then the sacrificial layer is removed, so that a deteriorated portion of the root shape of the developed resist (photosensitive resin) is reflected in the nozzle shape. Since it is canceled without being canceled, it is possible to form a nozzle with good opening accuracy and edge quality on the ink ejection side.
請求項2に記載の発明は、透明基板の片面に不透明金属膜がノズルパターンに従ってパターニングされた露光用マスクを用いて、前記露光用マスクの不透明金属膜側に感光性樹脂層を形成する工程と、前記露光用マスクの透明基板側から前記感光性樹脂層を露光する工程と、前記感光性樹脂層を現像する工程と、前記不透明金属膜上に犠牲層を形成する工程と、前記犠牲層上に撥液層を形成する工程と、前記撥液層上に金属層を形成する工程と、 前記露光用マスクを前記金属層、前記撥液層及び前記犠牲層から分離する工程と、前記犠牲層を除去する工程と、を含む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。
The invention according to
請求項2の態様によれば、不透明金属膜上に犠牲層、撥液層、及び金属層を順次形成した後に犠牲層を除去することにより、現像後のレジスト(感光性樹脂)の根元形状の悪化部分がノズル形状に反映されずにキャンセルされるので、インク吐出側の開口精度やエッジ品質の良いノズルを形成することができる。また、撥液層が形成されたノズルプレートを一連の工程で作製することができ、工数が減少する。 According to the second aspect of the present invention, the sacrificial layer, the liquid repellent layer, and the metal layer are sequentially formed on the opaque metal film, and then the sacrificial layer is removed to thereby form the root shape of the resist (photosensitive resin) after development. Since the deteriorated portion is canceled without being reflected in the nozzle shape, it is possible to form a nozzle with good opening accuracy and edge quality on the ink ejection side. In addition, the nozzle plate on which the liquid repellent layer is formed can be manufactured in a series of steps, and the number of steps is reduced.
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、露光光の照射方向に対して前記露光用マスク及び前記感光性樹脂層から成る基板を斜めの所定角度に傾けた状態で前記基板に垂直な軸を中心として前記基板を回転させながら露光することを特徴とする。
Invention of Claim 3 is a manufacturing method of the nozzle plate of
請求項3の態様によれば、インク吐出側の開口精度とエッジ品質の良いテーパ状のノズルを形成することができ、高粘度インクの高周波吐出が可能となる。 According to the aspect of the third aspect, it is possible to form a tapered nozzle with good opening accuracy and edge quality on the ink ejection side, and high-frequency ejection of high viscosity ink is possible.
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載のノズルプレートの製造方法であって、前記露光とは露光光に対する前記基板の傾斜角度が異なる条件で露光する工程を更に含むことを特徴とする。 Invention of Claim 4 is a manufacturing method of the nozzle plate of Claim 3, Comprising: The said exposure further includes the process exposed on the conditions from which the inclination angle of the said board | substrate with respect to exposure light differs. To do.
請求項4の態様によれば、異なるテーパ角度の傾斜面(内壁面)から成る変形テーパ状のノズルを備えたノズルプレートを容易に作製することができる。また、各ノズルの吐出方向のばらつきを同一方向に抑えることができるようになる。 According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to easily produce a nozzle plate having a deformed tapered nozzle composed of inclined surfaces (inner wall surfaces) having different taper angles. In addition, variations in the ejection direction of each nozzle can be suppressed in the same direction.
請求項5に記載の発明は、透明基板の片面に不透明金属膜がノズルパターンに従ってパターニングされた露光用マスクを用いて、前記露光用マスクの不透明金属膜側に第1の感光性樹脂層を形成する工程と、露光光の照射方向に対して前記露光用マスクを垂直にした状態で前記露光用マスクの透明基板側から前記第1の感光性樹脂層を露光する工程と、前記第1の感光性樹脂層を現像する工程と、前記不透明金属膜上に犠牲層を形成する工程と、前記犠牲層上に第1の金属層を形成する工程と、前記第1の金属層上に第2の感光性樹脂層を形成する工程と、露光光の照射方向に対して前記露光用マスク、前記犠牲層、前記第1の金属層、及び前記第2の感光性樹脂層から成る基板を斜めの所定角度に傾けた状態で前記基板に垂直な軸を中心として前記基板を回転させながら、前記露光用マスクの透明基板側から前記第2の感光性樹脂層を露光する工程と、前記第2の感光性樹脂層を現像する工程と、前記第1の金属層上に第2の金属層を形成する工程と、前記露光用マスクを前記第1の金属層、前記第2の金属層、及び前記犠牲層から分離する工程と、前記犠牲層を除去する工程と、を含む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。 According to a fifth aspect of the present invention, a first photosensitive resin layer is formed on the opaque metal film side of the exposure mask using an exposure mask in which an opaque metal film is patterned on one side of a transparent substrate according to a nozzle pattern. A step of exposing the first photosensitive resin layer from the transparent substrate side of the exposure mask in a state where the exposure mask is perpendicular to an irradiation direction of exposure light, and the first photosensitive A step of developing the conductive resin layer, a step of forming a sacrificial layer on the opaque metal film, a step of forming a first metal layer on the sacrificial layer, and a second on the first metal layer. A step of forming a photosensitive resin layer and a substrate made of the exposure mask, the sacrificial layer, the first metal layer, and the second photosensitive resin layer with respect to a direction in which exposure light is irradiated are obliquely predetermined. Centered on an axis perpendicular to the substrate in an inclined state Rotating the substrate and exposing the second photosensitive resin layer from the transparent substrate side of the exposure mask, developing the second photosensitive resin layer, and the first metal Forming a second metal layer on the layer, separating the exposure mask from the first metal layer, the second metal layer, and the sacrificial layer, and removing the sacrificial layer And a method of manufacturing a nozzle plate.
請求項5の態様によれば、不透明金属膜上に犠牲層、撥液層、第1の金属層、及び第2の金属層を順次形成した後に犠牲層を除去することにより、現像後のレジスト(感光性樹脂)の根元形状の悪化部分がノズル形状に反映されずにキャンセルされるので、インク吐出側の開口精度やエッジ品質の良いノズルを形成することができる。また、ノズルはテーパ部とストレート部を備えたテーパストレート状に構成されるため、ノズルの吐出方向が安定化する。 According to the fifth aspect of the present invention, after the sacrificial layer, the liquid repellent layer, the first metal layer, and the second metal layer are sequentially formed on the opaque metal film, the sacrificial layer is removed, thereby developing the resist after development. Since the deteriorated portion of the root shape of the (photosensitive resin) is canceled without being reflected in the nozzle shape, a nozzle with good opening accuracy and edge quality on the ink ejection side can be formed. Further, since the nozzle is configured in a taper straight shape having a taper portion and a straight portion, the discharge direction of the nozzle is stabilized.
請求項6に記載の発明は、請求項5に記載のノズルプレートの製造方法であって、前記第1の金属層は撥液性を有することを特徴とする。 A sixth aspect of the present invention is the nozzle plate manufacturing method according to the fifth aspect, wherein the first metal layer has liquid repellency.
請求項6の態様によれば、撥液層を備えたノズルプレートを一連の工程で作製することができる。 According to the aspect of Claim 6, the nozzle plate provided with the liquid repellent layer can be produced in a series of steps.
また、請求項7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によって製造されたノズルプレート、及び前記ノズルプレートに接合される流路プレートを備えた液滴吐出ヘッドの製造方法であって、前記露光用マスクを分離する前に、前記金属層に前記流路プレートを接合する工程を含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法を提供する。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a nozzle plate manufactured by the method for manufacturing a nozzle plate according to any one of the first to fourth aspects, and a flow path plate joined to the nozzle plate. A method for manufacturing a droplet discharge head, comprising: a step of bonding the flow path plate to the metal layer before separating the exposure mask. provide.
また、請求項8に記載の発明は、請求項5又は請求項6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、及び前記ノズルプレートに接合される流路プレートを備えた液滴吐出ヘッドの製造方法であって、前記露光用マスクを分離する前に、前記第2の金属層に前記流路プレートを接合する工程を含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法を提供する。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a liquid droplet ejection device comprising the nozzle plate manufactured by the nozzle plate manufacturing method according to the fifth or sixth aspect, and a flow path plate joined to the nozzle plate. A method of manufacturing a droplet discharge head, comprising the step of joining the flow path plate to the second metal layer before separating the exposure mask. .
請求項7及び請求項8に記載された発明によれば、金属層に相当するノズルプレートが薄い場合でもハンドリングが容易になる。また、ダミー基板を用いて貼り返る必要もなく工数が減る。
According to the invention described in
また、請求項9に記載の発明は、請求項7又は請求項8に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法によって製造された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を提供する。 According to a ninth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising the liquid droplet ejection head manufactured by the method for manufacturing the liquid droplet ejection head according to the seventh or eighth aspect. .
本発明によれば、高品質画像の記録が可能となる。 According to the present invention, it is possible to record a high quality image.
本発明によれば、不透明金属膜上に犠牲層、及び金属層を順次形成した後に犠牲層を除去することにより、現像後のレジスト(感光性樹脂)の根元形状の悪化部分がノズル形状に反映されずにキャンセルされるので、インク吐出側の開口精度やエッジ品質の良いノズルを形成することができる。 According to the present invention, the sacrificial layer and the metal layer are sequentially formed on the opaque metal film, and then the sacrificial layer is removed, so that a deteriorated portion of the root shape of the developed resist (photosensitive resin) is reflected in the nozzle shape. Since it is canceled without being canceled, it is possible to form a nozzle with good opening accuracy and edge quality on the ink ejection side.
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態(第1〜第4の実施形態)について詳説する。 Hereinafter, preferred embodiments (first to fourth embodiments) of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
〔第1の実施形態〕
まず、本発明に係る画像形成装置の一実施形態であるインクジェット記録装置について説明する。図1は、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記録ヘッド12K、12C、12M、12Yを有する印字部12と、各記録ヘッド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のインク吐出面(ノズル面)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。
[First Embodiment]
First, an ink jet recording apparatus which is an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention will be described. FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an outline of an ink jet recording apparatus. As shown in FIG. 1, the
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。
In FIG. 1, a magazine for rolled paper (continuous paper) is shown as an example of the
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。
In the case of an apparatus configuration using roll paper, a
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。 When multiple types of recording paper are used, an information recording body such as a barcode or wireless tag that records paper type information is attached to the magazine, and the information on the information recording body is read by a predetermined reader. Therefore, it is preferable to automatically determine the type of paper to be used and perform ink ejection control so as to realize appropriate ink ejection according to the type of paper.
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。
The
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のインク吐出面及び印字検出部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。
After the decurling process, the
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のインク吐出面及び印字検出部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。
The
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。
The power of a motor (not shown) is transmitted to at least one of the
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。
Since ink adheres to the
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。
Although a mode using a roller / nip conveyance mechanism instead of the suction
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。
A
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。印字部12を構成する各記録ヘッド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。
The
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記録ヘッド12K、12C、12M、12Yが配置されている。記録紙16を搬送しつつ各記録ヘッド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。
Recording corresponding to each color ink in the order of black (K), cyan (C), magenta (M), and yellow (Y) from the upstream side (left side in FIG. 1) along the conveyance direction (paper conveyance direction) of the
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、記録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。
Thus, according to the
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記録ヘッドを追加する構成も可能である。 In this example, the configuration of KCMY standard colors (four colors) is illustrated, but the combination of ink colors and the number of colors is not limited to this embodiment, and light ink and dark ink are added as necessary. May be. For example, it is possible to add a recording head that discharges light ink such as light cyan and light magenta.
図1に示したように、インク貯蔵/装填部14は、各記録ヘッド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記録ヘッド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。
As shown in FIG. 1, the ink storage /
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。
The
本例の印字検出部24は、少なくとも各記録ヘッド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。
The
A color separation line CCD sensor comprising: an R sensor array in which G is arranged in a line, a G sensor array provided with a green (G) color filter, and a B sensor array provided with a blue (B) color filter It consists of Instead of the line sensor, an area sensor in which the light receiving elements are two-dimensionally arranged can be used.
印字検出部24は、各色の記録ヘッド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。
The
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。
A
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。 When printing on porous paper with dye-based ink, the weather resistance of the image is improved by preventing contact with ozone or other things that cause dye molecules to break by blocking the paper holes by pressurization. There is an effect to.
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。
A heating /
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。
The printed matter generated in this manner is outputted from the
次に、本発明に係る液滴吐出ヘッドの一実施形態である記録ヘッドの構造について説明する。尚、インク色ごとに設けられている各記録ヘッド12K、12C、12M、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によって記録ヘッドを示すものとする。
Next, the structure of a recording head that is an embodiment of a droplet discharge head according to the present invention will be described. Since the recording heads 12K, 12C, 12M, and 12Y provided for each ink color have the same structure, the recording head is represented by
図2は、記録ヘッド50の構造例を示す平面透視図である。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、記録ヘッド50におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例の記録ヘッド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、記録ヘッド長手方向(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。
FIG. 2 is a perspective plan view showing a structural example of the
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、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。
The
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。図3に示すように、記録ヘッド50のインク吐出面50aはノズルプレート60(60A)により構成されている。ノズルプレート60には複数のノズル51が形成されており、各ノズル51はそれぞれノズル流路68を介して圧力室52に連通している。
FIG. 3 is a cross-sectional view (a cross-sectional view taken along line 3-3 in FIG. 2) showing a three-dimensional configuration of one droplet discharge element (an ink chamber unit corresponding to one nozzle 51). As shown in FIG. 3, the
また、圧力室52は、その一端に形成される供給口54を介して共通流路55に連通する。共通流路55はインク供給源たるインクタンク(不図示)に連通しており、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。
Further, the
圧力室52の一壁面(図3において上壁面)は振動板56で構成されており、振動板56上の圧力室52に対応する位置(即ち、振動板56を挟んで圧力室52に対向する位置)には、個別電極57を備える圧電素子58が設けられている。なお、振動板56が圧電素子58に対する共通電極を兼ねている。また、振動板56上には配線基板70が接合されており、配線基板70に形成される配線(不図示)を介して圧電素子58に所定の駆動信号が供給される。
One wall surface (the upper wall surface in FIG. 3) of the
かかる構成により、圧電素子58に所定の駆動信号が供給されると、圧電素子58の変形に応じて圧力室52の容積が変化し、これに伴う圧力変化により圧力室52内のインクが加圧され、その圧力室52に連通するノズル51からインク滴が吐出される。インク吐出後、駆動信号の供給が解除されると、新しいインクが共通流路55から供給口54を通って圧力室52に供給される。
With this configuration, when a predetermined drive signal is supplied to the
なお、本実施形態では、ピエゾ素子に代表される圧電素子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。
In the present embodiment, a method of ejecting ink droplets by deformation of the
図4はインクジェット記録装置10におけるインク供給系の構成を示した概要図である。同図において、インクタンク80は記録ヘッド50にインクを供給する基タンクであり、図1で説明したインク貯蔵/装填部14に設置される。インクタンク80の形態には、インク残量が少なくなった場合に、不図示の補充口からインクを補充する方式と、タンクごと交換するカートリッジ方式とがある。使用用途に応じてインク種類を変える場合には、カートリッジ方式が適している。この場合、インクの種類情報をバーコード等で識別して、インク種類に応じた吐出制御を行うことが好ましい。なお、図4のインクタンク80は、先に記載した図1のインク貯蔵/装填部14と等価のものである。
FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of the ink supply system in the
インクタンク80と記録ヘッド50の中間には、異物や気泡を除去するためにフィルタ82が設けられている。フィルタ・メッシュサイズは、ノズル径と同等若しくはノズル径以下(一般的には、20μm程度)とすることが好ましい。図4には示さないが、記録ヘッド50の近傍又は記録ヘッド50と一体にサブタンクを設ける構成も好ましい。サブタンクは、記録ヘッド50の内圧変動を防止するダンパー効果及びリフィルを改善する機能を有する。
A
また、インクジェット記録装置10には、ノズル近傍のインク粘度の上昇、乾燥を防止するための手段としてのキャップ84と、記録ヘッド50のインク吐出面50aの清掃手段としてのクリーニングブレード86とが設けられている。これらキャップ84及びクリーニングブレード86を含むメンテナンスユニットは、不図示の移動機構によって記録ヘッド50に対して相対移動可能であり、必要に応じて所定の退避位置から記録ヘッド50下方のメンテナンス位置に移動される。
Further, the
キャップ84は、図示せぬ昇降機構によって記録ヘッド50に対して相対的に昇降変位される。電源OFF時や印刷待機時にキャップ84を所定の上昇位置まで上昇させ、記録ヘッド50に密着させることにより、インク吐出面50aをキャップ84で覆う。
The
クリーニングブレード86は、ゴムなどの弾性部材で構成されており、図示せぬブレード移動機構により記録ヘッド50のインク吐出面50aに摺動可能である。インク吐出面50aにインク滴又は異物が付着した場合、クリーニングブレード86をインク吐出面50aに摺動させる、いわゆるワイピング動作を行うことでインク滴等を拭き取る。
The
印字中又は待機中において、特定のノズルの使用頻度が低くなり、ノズル近傍のインク粘度が上昇した場合、その劣化インクを排出すべくキャップ84に向かって予備吐出が行われる。
During printing or standby, when a specific nozzle is used less frequently and the ink viscosity in the vicinity of the nozzle increases, preliminary ejection is performed toward the
また、記録ヘッド50内(圧力室52内)のインクに気泡が混入した場合、記録ヘッド50にキャップ84を当て、吸引ポンプ87で記録ヘッド50内のインク(気泡が混入したインク)を吸引により除去し、吸引除去したインクを回収タンク88へ送液する。この吸引動作は、初期のインクの記録ヘッド50への装填時、或いは長時間の停止後の使用開始時にも粘度上昇(固化)した劣化インクの吸い出しが行われる。
Further, when bubbles are mixed in the ink in the recording head 50 (in the pressure chamber 52), the
記録ヘッド50は、ある時間以上吐出しない状態が続くと、ノズル近傍のインク溶媒が蒸発してノズル近傍のインクの粘度が高くなってしまい、吐出駆動用のアクチュエータ(圧電素子58)が動作してもノズル51からインクが吐出しなくなる。したがって、この様な状態になる手前で(圧電素子58の動作によってインク吐出が可能な粘度の範囲内で)、インク受けに向かって圧電素子58を動作させ、粘度が上昇したノズル近傍のインクを吐出させる「予備吐出」が行われる。また、インク吐出面50aの清掃手段として設けられているクリーニングブレード86等のワイパーによってインク吐出面50aの汚れを清掃した後に、このワイパー摺擦動作(ワイピング動作)によってノズル内に異物が混入するのを防止するためにも予備吐出が行われる。なお、予備吐出は、「空吐出」、「パージ」、「唾吐き」などと呼ばれる場合もある。
If the
また、ノズル51や圧力室52に気泡が混入したり、ノズル近傍のインクの粘度上昇があるレベルを超えたりすると、上記予備吐出ではインクを吐出できなくなるため、以下に述べる吸引動作を行う。
Further, if bubbles are mixed into the
すなわち、ノズル51や圧力室52のインク内に気泡が混入した場合、或いはノズル近傍のインク粘度があるレベル以上に上昇した場合には、圧電素子58を動作させてもノズルからインクを吐出できなくなる。このような場合、記録ヘッド50のインク吐出面50aに、圧力室52内のインクをポンプ等で吸い込む吸引手段としてキャップ84を当接させて、気泡が混入したインク又は増粘インクを吸引する動作が行われる。
That is, when bubbles are mixed in the ink in the
次に、本発明に係る第1の実施形態としてのノズルプレート60Aの製造方法について説明する。図5はノズルプレート60Aを製造するための工程順序を示した図である。また、図6は図5に示した各工程を説明するための図である。以下、図5に従って、図6を参照しながら各工程を説明する。
Next, a manufacturing method of the
まず、マスク作製工程(ステップS102)として、図6(a)に示すように、透明基板100及び不透明金属膜102から成る露光用マスク104を作製する。具体的には、紫外光を透過する材料(例えば、石英、ガラスなど)で構成される透明基板100の片面に、不透明金属膜102をノズルパターンに従ってパターニングする。即ち、透明基板100上にノズル51のインク吐出側の開口形状に対応する開口領域102aが所定のノズル形成位置に形成されるように不透明金属膜102を成膜し、パターニングする。不透明金属膜102は紫外光を遮断する金属膜であり、例えば、Cr膜が好適に用いられる。不透明金属膜102の成膜方法としては、スパッタリング、真空蒸着などの各種方法を用いることができる。また、パターニング方法として、フォトリソグラフィ法を用いることにより、不透明金属膜102を高精度に形成できる。このようにして透明基板100及び不透明金属膜102から成る露光用マスク104を得ることができる。なお、本製造方法においては露光用マスク104の再利用が可能であり、既に露光用マスク104が作製されている場合には本工程(マスク作製工程)は不要である。
First, as a mask manufacturing step (step S102), as shown in FIG. 6A, an
次に、レジスト形成工程(ステップS104)として、図6(b)に示すように、露光用マスク104上にレジスト(感光性樹脂)106を形成する。具体的には、露光用マスク104の不透明金属膜102側にスピンコーター等によりネガ型のレジスト(ネガレジスト)106を塗布する。レジスト106の厚さはノズルプレート60Aの厚さに対応し、レジスト106の厚さが、後工程で形成される犠牲層108及び金属層110の厚さの合計よりも厚くなるように構成する。
Next, as a resist formation step (step S104), a resist (photosensitive resin) 106 is formed on the
次に、露光工程(ステップS106)として、図6(c)に示すように、露光用マスク104上のレジスト106に対して露光を行う。具体的には、露光用マスク104に対し垂直な紫外光(UV光)を露光用マスク104の透明基板100側から不透明金属膜102を介してレジスト106に照射する。これにより、不透明金属膜102の開口領域102aに対応するレジスト領域106aが感光される。なお、透明基板100側から照射された紫外光は不透明金属膜102で遮断されるため、他のレジスト領域は感光されない。続いて、現像工程(ステップS108)として、レジスト106の現像を行うと、図6(d)に示すように、露光用マスク104上にはレジスト106aがパターニングされた状態となる。
Next, as an exposure step (step S106), as shown in FIG. 6C, the resist 106 on the
このような露光工程又は現像工程において、前述したように、不透明金属膜102の開口領域102aを通過する際の紫外光の回折やレジスト現像後の残渣などによって、図示するように、レジスト106aの露光用マスク104側(即ち、不透明金属膜102側)に位置する根元形状が本来の円柱状(断面ストレート状)とならずに広がり形状となってしまうことがある。このように根元形状が悪化したレジスト106aの外部形状に応じてノズルが形成されると、ノズルのインク吐出側の開口精度やエッジ品質が低下し、各ノズルの吐出特性にばらつきが生じてしまい、不安定吐出の要因となる。
In such an exposure process or development process, as described above, the exposure of the resist 106a is caused by the diffraction of ultraviolet light when passing through the
そこで本製造方法では、レジスト106aの根元形状の悪化部分をキャンセルするために、次の犠牲層形成工程(ステップS110)において、図6(e)に示すように、不透明金属膜102上に、レジスト106aの根元形状の悪化部分を含むように所定厚みの犠牲層108を形成する。犠牲層108の厚みは、例えば、1〜3μm程度である。また、犠牲層108としては、Cu、Zn、Sn、Pbなどのめっき膜を用いることができ、無電解めっきや電気めっきによる方法で形成することができる。無電解めっきは、めっき膜の成長は遅いが均一な膜厚を形成できる。一方、電気めっきは、給電層(不透明金属膜102)の電気抵抗により膜厚は不均一になりやすいがめっき膜の成長は早い。このため必要とされる膜厚や精度に応じてめっき膜の形成方法を適宜選択し、この選択にあわせて不透明金属膜102もめっき可能な膜を選択するとよい。また、無電解めっきで十分に電気抵抗が小さい給電層を形成してから、その給電層を用いて電気めっきを行うようにしてもよい。この場合、膜厚も均一で十分な成長速度をもつめっき膜(犠牲層108)を形成することができる。
Therefore, in this manufacturing method, in order to cancel the deteriorated portion of the base shape of the resist 106a, in the next sacrificial layer forming step (step S110), as shown in FIG. A
次に、電鋳工程(ステップS112)として、図6(f)に示すように、不透明金属膜102上にNi電鋳法(電気めっき)により金属層110を形成する。続いて、剥離工程(ステップS114)として、図6(g)に示すように、有機溶媒等によりレジスト106aの除去を行った後、露光用マスク104を犠牲層108及び金属層110から剥離する。剥離後の露光用マスク104は再利用することが可能である。そして最後に、犠牲層除去工程(ステップS116)として、犠牲層108を除去すると、図6(h)に示すように、金属層110から成るノズルプレート60Aを得ることができる。なお、図3に示したように、ノズルプレート60Aを流路プレート66に接合することによって、本実施形態の記録ヘッド50を得ることができる。
Next, as an electroforming process (step S112), as shown in FIG. 6F, a
本実施形態に係るノズルプレート60Aの製造方法によれば、不透明金属膜102上に犠牲層108、及び金属層110を順次形成した後に犠牲層108を除去することにより、レジスト106aの根元形状の悪化部分がノズル形状に反映されずにキャンセルされるので、インク吐出側の開口精度やエッジ品質の良いノズル51Aを形成することができる。
According to the manufacturing method of the
なお、本実施形態においては、犠牲層形成工程後、撥液層形成工程を行ってから電鋳工程を行うようにしてもよい。具体的には、図7(a)に示すように、不透明金属膜102上に犠牲層108を形成した後、犠牲層108上に撥液めっきで撥液層112を形成してから、撥液層112上に金属層110を形成する。これにより、図7(b)に示すように、金属層110及び撥液層112から成るノズルプレート60A′を得ることができる。撥液層112が形成されたノズルプレート60A′を一連の工程で作製することができ、ノズルプレート60Aの完成後に撥液処理を行う場合に比べて工数を減らすことができる。また、撥液めっきとしてフッ素樹脂を含有する複合めっきを用いる場合には剥離工程後に加熱処理を行うことが好ましく、撥液性を高めることができる。また、撥液めっきで撥液性能が不十分な場合はノズルプレート作製後に別な撥液膜を形成するようにしてもよい。
In the present embodiment, the electroforming step may be performed after the sacrificial layer forming step and the liquid repellent layer forming step. Specifically, as shown in FIG. 7A, after the
また、本実施形態においては、図8に示すように、電鋳工程後、金属層110上に流路プレート66を接合してから剥離工程を行うようにしてもよい。また、流路プレート66上に他のプレート部材(圧力室52や共通流路55の構成部材)を更に接合してから剥離工程を行うようにしてもよい。これにより、金属層110の厚さが薄い場合でもハンドリングが容易になる。また、ダミー基板を用いて張り替える必要もなく工数が減る。
In the present embodiment, as shown in FIG. 8, after the electroforming process, the separation step may be performed after joining the
〔第2の実施形態〕
次に、本発明に係る第2の実施形態について説明する。以下、第1の実施形態と共通する部分については説明を省略し、本実施形態の特徴的な部分を中心に説明する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment according to the present invention will be described. Hereinafter, description of parts common to the first embodiment will be omitted, and description will be made focusing on characteristic parts of the present embodiment.
図9は、第2の実施形態としてのノズルプレート60Bの製造工程を説明するための図である。本実施形態のノズルプレート60Bには、図9(h)に示すように、インク吐出側に向かって先細となるテーパ状のノズル51Bが形成される。以下、ノズルプレート60Bの製造方法について図9を参照しながら説明する。
FIG. 9 is a diagram for explaining a manufacturing process of the
まず、マスク作製工程として、図9(a)に示すように、透明基板200及び不透明金属膜202から成る露光用マスク204を作製する。なお、符号202aはノズルパターンに従って形成される不透明金属膜202の開口領域を表す。次に、レジスト形成工程として、図9(b)に示すように、露光用マスク204の不透明金属膜202側にスピンコーター等によりネガ型のレジスト(ネガレジスト)206を塗布する。ここまでの工程は第1の実施形態と同様である。
First, as a mask manufacturing process, as shown in FIG. 9A, an
次に、露光工程として、図9(c)に示すように、露光用マスク204の透明基板200側から紫外光を照射する際、紫外光の照射方向に対して露光用マスク204及びレジスト206から成る基板220を斜めの所定角度θ〔度〕に傾斜させた状態で、基板220に垂直な軸Pを中心として基板220を回転させながら行う。このような傾斜回転露光を行うことにより、基板220の傾斜角度θに応じた逆テーパ柱状のレジスト領域206aが感光される。なお、他のレジスト領域は不透明金属膜202により紫外光が遮断されるため感光されない。その後、現像工程として、レジスト206の現像を行うと、図9(d)に示すように、露光用マスク204上に逆テーパ柱状のレジスト206aがパターニングされた状態となる。
Next, as an exposure step, as shown in FIG. 9C, when the ultraviolet light is irradiated from the
なお、第1の実施形態で説明したように、本実施形態においても光の回折やレジスト現像後の残渣などによってレジスト206aの根元形状が悪化することがあるが、図9ではレジスト206aの根元形状の悪化部分の図示を省略している。また、後述する他の実施形態についても同様に、レジスト根元形状の悪化部分の図示を省略する。 As described in the first embodiment, even in this embodiment, the root shape of the resist 206a may be deteriorated due to light diffraction or a residue after resist development. In FIG. 9, the root shape of the resist 206a is deteriorated. The illustration of the deteriorated part is omitted. Similarly, in other embodiments to be described later, illustration of a deteriorated portion of the resist base shape is omitted.
この後の工程は第1の実施形態と同様である。つまり、犠牲層形成工程として、図9(e)に示すように、不透明金属膜202上に無電解めっき又は電気めっきにより犠牲層208を形成する。続いて、電鋳工程として、図9(f)に示すように、犠牲層208上に電鋳法で金属層210を形成する。次に、剥離工程として、図9(g)に示すように、有機溶媒等によりレジスト206aの除去を行った後、露光用マスク204を犠牲層208及び金属層210から剥離する。そして最後に、犠牲層除去工程として、犠牲層208を除去すると、図9(h)に示すように、金属層210から成るノズルプレート60Bを得ることができる。
The subsequent steps are the same as those in the first embodiment. That is, as a sacrificial layer forming step, as shown in FIG. 9E, a
本実施形態に係るノズルプレート60Bの製造方法によれば、第1の実施形態と同様に、レジスト206aの根元形状の悪化部分が犠牲層208によってノズル形状に反映されずにキャンセルされるので、インク吐出側の開口精度やエッジ品質の良いノズル51Bを形成することができる。また、ノズル51Bはインク吐出側に向かって先細となるテーパ状に構成されるので、インクに対する流体抵抗が低減し、また、リフィル速度も向上するので、高粘度インクによる高周波吐出が可能になる。なお、傾斜回転露光における露光条件(紫外線強度、傾斜角度、回転速度など)を制御することで、任意のテーパ角度のノズル形状を容易に実現することができる。
According to the method for manufacturing the
また、第1の実施形態と同様に、犠牲層208と金属層210の間に撥液層を形成するようにしてもよい。撥液層が形成されたノズルプレート60Bを一連の工程で作製することができる。
Moreover, a liquid repellent layer may be formed between the
〔第3の実施形態〕
次に、本発明に係る第3の実施形態について説明する。以下、既述した各実施形態と共通する部分については説明を省略し、本実施形態の特徴的な部分を中心に説明する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment according to the present invention will be described. Hereinafter, description of parts common to the above-described embodiments will be omitted, and description will be made focusing on characteristic parts of the present embodiment.
図10は、第3の実施形態としてのノズルプレート60Cの製造工程を説明するための図である。本実施形態のノズルプレート60Cには、図10(l)に示すように、テーパ部330及びストレート部332から成るノズル51Cが形成される。以下、ノズルプレート60Cの製造方法について図10を参照しながら説明する。
FIG. 10 is a diagram for explaining a manufacturing process of the
まず、マスク作製工程として、図10(a)に示すように、第1の実施形態と同様にして、透明基板300及び不透明金属膜302から成る露光用マスク304を作製する。なお、符号302aはノズルパターンに従って形成される不透明金属膜302の開口領域を表す。次に、第1のレジスト形成工程として、図10(b)に示すように、露光用マスク304の不透明金属膜302側にスピンコーター等によりネガ型のレジスト(ネガレジスト)306を塗布する。
First, as a mask manufacturing process, as shown in FIG. 10A, an
次に、第1の露光工程として、図10(c)に示すように、露光用マスク304に対し垂直な紫外光(UV光)を露光用マスク304の透明基板300側から不透明金属膜302を介してレジスト306に照射する。これにより、不透明金属膜302の開口領域302aに対応する円柱状のレジスト領域306aが感光される。続いて、第1の現像工程として、レジスト306の現像を行うと、図10(d)に示すように、露光用マスク304上には、円柱状のレジスト306aがパターニングされた状態となる。
Next, as a first exposure step, as shown in FIG. 10C, ultraviolet light (UV light) perpendicular to the
次に、犠牲層形成工程として、図10(e)に示すように、不透明金属膜302上に所定厚みの犠牲層308を形成する。続いて、第1の電鋳工程として、図10(f)に示すように、犠牲層308上に電鋳法(電気めっき)で金属層310を形成する。
Next, as a sacrificial layer forming step, a
次に、第2のレジスト形成工程として、図10(g)に示すように、金属層310上にレジスト312を塗布する。そして、第2の露光工程として、図10(h)に示すように、第2の実施形態と同様の傾斜回転露光を行う。即ち、露光用マスク304の透明基板300側から紫外光を照射する際、紫外光の照射方向に対して露光用マスク304、犠牲層308、金属層310、及びレジスト312から成る基板320を斜めの所定角度θ〔度〕に傾斜させた状態で、基板320に垂直な軸Pを中心として基板320を回転させながら行う。これにより、基板320の傾斜角度θに応じた逆テーパ柱状のレジスト領域312aが感光される。その後、第2の現像工程として、レジスト312の現像を行うと、図10(i)に示すように、レジスト306aの上方に逆テーパ柱状のレジスト312aがパターニングされた状態となる。
Next, as a second resist formation step, a resist 312 is applied on the
なお、第1及び第2のレジスト形成工程においてそれぞれ形成されるレジスト306、312は、同じものか、若しくは光学特性(特に屈折率)が等しいものを用いるのが望ましい。現像後に得られるレジスト306a、312aの形状精度が向上する。 Note that the resists 306 and 312 formed in the first and second resist forming steps are preferably the same or have the same optical characteristics (particularly the refractive index). The shape accuracy of the resists 306a and 312a obtained after development is improved.
次に、第2の電鋳工程として、図10(j)に示すように、電鋳法(電気めっき)にて金属層310を所定厚みとなるまで成長させる。なお、第2の電鋳工程において、第1の電鋳工程で形成された金属層310とは異なる金属層を形成するようにしてもよい。次に、剥離工程として、図10(k)に示すように、有機溶媒等によりレジスト306a、312aの除去を行った後、露光用マスク304を犠牲層308及び金属層310から剥離する。剥離された露光用マスク304は再利用可能である。そして最後に、犠牲層除去工程として、犠牲層308を除去すると、図10(l)に示すように、金属層310から成るノズルプレート60Cを得ることができる。
Next, as a second electroforming process, as shown in FIG. 10 (j), the
図11は、本実施形態のノズルプレート60Cの製造方法の変形例を示した図である。同図に示すように、第1の電鋳工程として、犠牲層308上に撥液性を有する所定厚みの第1の金属層(撥液めっき層)314を形成し、第2のレジスト形成工程、第2の露光工程、及び第2の現像工程を行った後、第2の電鋳工程として、第1の金属層314上に第2の金属層316を形成するようにしてもよい。特に、第1の金属層314の厚みをノズル51Cのストレート部332(図10(l)参照)の長さと等しくなるように形成した場合には、ノズル51Cのストレート部332が撥液性を有することになり、ストレート部332とテーパ部330との境界が形状(角度)だけでなく撥液性が変化する位置となり、メニスカス位置が決まりやすくなり、吐出安定性が向上する。なお、第1の金属層314を撥液めっき層と他の金属層との複数層で構成するようにしてもよい。
FIG. 11 is a view showing a modification of the method for manufacturing the
本実施形態に係るノズルプレート60Cの製造方法によれば、レジスト306aの根元形状の悪化部分が犠牲層308によってノズル形状に反映されずにキャンセルされるので、インク吐出側の開口精度やエッジ品質の良いノズル51Cを形成することができる。また、ノズル51Cはテーパ部330及びストレート部332を備えたテーパストレート状に構成されるため、ノズル51Cの吐出方向が安定化する。
According to the manufacturing method of the
〔第4の実施形態〕
次に、本発明に係る第4の実施形態について説明する。以下、既述した各実施形態と共通する部分については説明を省略し、本実施形態の特徴的な部分を中心に説明する。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment according to the present invention will be described. Hereinafter, description of parts common to the above-described embodiments will be omitted, and description will be made focusing on characteristic parts of the present embodiment.
図12は、第4の実施形態としてのノズルプレート60Dの製造工程を説明するための図である。本実施形態のノズルプレート60Dには、図12(i)に示すように、変形テーパ状のノズル51Dが形成される。以下、ノズルプレート60Dの製造方法について図12を参照しながら説明する。
FIG. 12 is a diagram for explaining a manufacturing process of the
まず、マスク作製工程として、図12(a)に示すように、透明基板400及び不透明金属膜402から成る露光用マスク404を作製する。なお、符号402aはノズルパターンに従って形成される不透明金属膜402の開口領域を表す。次に、レジスト形成工程として、図12(b)に示すように、露光用マスク404の不透明金属膜402側にスピンコーター等によりネガ型のレジスト(ネガレジスト)406を塗布する。ここまでの工程は第1の実施形態と同様である。
First, as a mask manufacturing process, as shown in FIG. 12A, an
次に、第1の露光工程として、図12(c)に示すように、露光用マスク404の透明基板400側から紫外光を照射する際、紫外光の照射方向に対して露光用マスク404及びレジスト406から成る基板420を斜めの所定角度θ1〔度〕に傾斜させた状態で、基板420に垂直な軸Pを中心として基板420を回転させながら行う。このような傾斜回転露光を行うことにより、第2の実施形態と同様に、紫外光の照射方向に対する基板420の傾斜角度θ1に応じたテーパ状のレジスト領域406aが感光される。
Next, as a first exposure step, as shown in FIG. 12C, when irradiating ultraviolet light from the
次に、第2の露光工程として、図12(d)に示すように、紫外光の照射方向に対する基板420の傾斜角度をθ1〔度〕からθ2〔度〕(但し、θ2<θ1)に変更し、基板420の回転を停止した状態で露光用マスク404の透明基板400側から紫外光を照射する。このような傾斜露光を行うことにより、紫外光の照射方向に対する基板420の傾斜角度θ2に応じた第1の露光工程で感光されたレジスト領域406aの外側の一部領域406bが感光される。なお、第2の露光工程は、第1の露光工程の前に行ってもよいし、第1の露光工程の途中で行ってもよい。
Next, as a second exposure step, as shown in FIG. 12D, the inclination angle of the
次に、現像工程として、レジスト406の現像を行うと、図12(e)に示すように、露光用マスク406上には、変形テーパ状のレジスト406cがパターニングされた状態となる。なお、レジスト406cの形状はレジスト406a、406bを結合した形状に相当する。このようなレジスト406cの側壁面は、テーパ角度θ1′〔度〕で規定される第1の傾斜面412と、テーパ角度θ2′〔度〕(但し、θ2′<θ1′)で規定される第2の傾斜面414とから構成されている。また、レジスト406cの上面形状は、同図の上段に示すように、第2の傾斜面414側が突起状となった変形円形状(或いは、変形楕円状)となる。なお、レジスト406cの下面形状は、特に図示しないが不透明金属膜402の開口領域402aと同様の円形状となる。
Next, when the resist 406 is developed as a development step, a deformed tapered resist 406c is patterned on the
次に、犠牲層形成工程として、図12(f)に示すように、第1の実施形態と同様にして不透明金属膜102上に犠牲層408を形成する。続いて、電鋳工程として、図12(g)に示すように、犠牲層408上にNi電鋳法で金属層410を形成する。
Next, as a sacrificial layer forming step, a
次に、剥離工程として、有機溶媒等によりレジスト406cの除去を行った後、図12(h)に示すように、露光用マスク404を犠牲層408との界面で剥離する。剥離後の露光用マスク404は再利用可能である。そして最後に、犠牲層除去工程として、犠牲層408を除去すると、図12(i)に示すように、金属層410から成るノズルプレート60Dを得ることができる。
Next, as a peeling process, after removing the resist 406c with an organic solvent or the like, the
このノズルプレート60Dには、レジスト406cの外部形状に対応し、その内壁面がテーパ角度θ1′で規定される第1の傾斜面416及びテーパ角度θ2′で規定される第2の傾斜面418より構成されるノズル51Dが形成される。ノズル51Dのインク供給側開口の平面形状は、図12(i)の上段に示すように、第2の傾斜面418側が突起状となった変形円形状(或いは、変形楕円状)となる。一方、ノズル51Dのインク吐出側開口の平面形状は、同図の下段に示すように、不透明金属膜402の開口領域402aに対応する円形状となる。このようにノズル51Dはノズル軸に対して軸対象でない形状となり、また、同図の中段に示したノズルプレート60Dの断面(ノズル対称面)に対して面対称な形状となる。
The
このように異なるテーパ角度θ1′、θ2′でそれぞれ規定される第1及び第2の傾斜面416、418によって内壁面が構成される変形テーパ状のノズル51Dを備えたノズルプレート60Dを用いることにより、次のような効果を得ることができる。
By using the
例えば、図13に示すノズルプレート60Dの断面(ノズル対称面)と紙搬送方向が平行になるように構成される場合、ノズル形状の誤差によって各ノズル51D-1、51D-2の吐出方向が紙搬送方向にばらつくことはあっても、紙搬送方向に垂直な方向(紙面に対して表裏方向)へのばらつきを抑えることが可能となる。即ち、各ノズル51D-1、51D-2の吐出方向のばらつきを同一方向に限定することができるようになる。また、紙搬送方向のばらつきについては、ノズルプレート60Dを記録ヘッド50に組み込んだ後の検査工程において、各ノズル51D-1、51D-2の吐出角度θA、θBを測定し、記録媒体の搬送速度、記録媒体と記録ヘッド50の距離などから、記録媒体上で各ノズル51D-1、51D-2の着弾位置が所望の範囲に収まるように吐出タイミングを制御するようにすればよい。つまり、図14に示すように、ノズル51Dから吐出されたインク滴が所望の着弾位置より紙搬送方向下流側にずれる場合には吐出タイミングを遅く設定し、これとは逆に紙搬送方向上流側に着弾位置がずれる場合には吐出タイミングを早く設定するようにすればよい。このように吐出タイミングの調整で着弾位置精度の向上が可能である。
For example, when the cross section (nozzle symmetry plane) of the
なお、本実施形態においては、第2の露光工程において基板420を回転させずに停止させた状態で露光を行っているが、本発明はこれに限定されず、例えば、紫外線強度、紫外線の照射方向に対する基板420の傾斜角度や、基板420の回転数や回転速度などの露光条件を適宜変化させながら露光を行うようにしてもよい。
In this embodiment, the exposure is performed in a state where the
以上、本発明のノズルプレートの製造方法、液滴吐出ヘッドの製造方法、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。 As mentioned above, although the manufacturing method of the nozzle plate of this invention, the manufacturing method of a droplet discharge head, and the image forming apparatus were demonstrated in detail, this invention is not limited to the above example and does not deviate from the summary of this invention. It goes without saying that various improvements and modifications may be made in the range.
10…インクジェット記録装置、50…記録ヘッド、50a…インク吐出面、51…ノズル、52…圧力室、54…インク供給口、55…共通液室、58…圧電素子、60…ノズルプレート、62…ザグリ部、66…流路プレート、68…ノズル流路、100…透明基板、102…不透明金属膜、104…露光用マスク、106…レジスト、108…犠牲層、110…金属層
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記露光用マスクの透明基板側から前記感光性樹脂層を露光する工程と、
前記感光性樹脂層を現像する工程と、
前記不透明金属膜上に犠牲層を形成する工程と、
前記犠牲層上に金属層を形成する工程と、
前記露光用マスクを前記金属層及び前記犠牲層から分離する工程と、
前記犠牲層を除去する工程と、
を含むことを特徴とするノズルプレートの製造方法。 Forming a photosensitive resin layer on the opaque metal film side of the exposure mask using an exposure mask in which an opaque metal film is patterned according to a nozzle pattern on one side of the transparent substrate;
Exposing the photosensitive resin layer from the transparent substrate side of the exposure mask;
Developing the photosensitive resin layer;
Forming a sacrificial layer on the opaque metal film;
Forming a metal layer on the sacrificial layer;
Separating the exposure mask from the metal layer and the sacrificial layer;
Removing the sacrificial layer;
The manufacturing method of the nozzle plate characterized by including.
前記露光用マスクの透明基板側から前記感光性樹脂層を露光する工程と、
前記感光性樹脂層を現像する工程と、
前記不透明金属膜上に犠牲層を形成する工程と、
前記犠牲層上に撥液層を形成する工程と、
前記撥液層上に金属層を形成する工程と、
前記露光用マスクを前記金属層、前記撥液層及び前記犠牲層から分離する工程と、
前記犠牲層を除去する工程と、
を含むことを特徴とするノズルプレートの製造方法。 Forming a photosensitive resin layer on the opaque metal film side of the exposure mask using an exposure mask in which an opaque metal film is patterned according to a nozzle pattern on one side of the transparent substrate;
Exposing the photosensitive resin layer from the transparent substrate side of the exposure mask;
Developing the photosensitive resin layer;
Forming a sacrificial layer on the opaque metal film;
Forming a liquid repellent layer on the sacrificial layer;
Forming a metal layer on the liquid repellent layer;
Separating the exposure mask from the metal layer, the liquid repellent layer, and the sacrificial layer;
Removing the sacrificial layer;
The manufacturing method of the nozzle plate characterized by including.
露光光の照射方向に対して前記露光用マスクを垂直にした状態で前記露光用マスクの透明基板側から前記第1の感光性樹脂層を露光する工程と、
前記第1の感光性樹脂層を現像する工程と、
前記不透明金属膜上に犠牲層を形成する工程と、
前記犠牲層上に第1の金属層を形成する工程と、
前記第1の金属層上に第2の感光性樹脂層を形成する工程と、
露光光の照射方向に対して前記露光用マスク、前記犠牲層、前記第1の金属層、及び前記第2の感光性樹脂層から成る基板を斜めの所定角度に傾けた状態で前記基板に垂直な軸を中心として前記基板を回転させながら、前記露光用マスクの透明基板側から前記第2の感光性樹脂層を露光する工程と、
前記第2の感光性樹脂層を現像する工程と、
前記第1の金属層上に第2の金属層を形成する工程と、
前記露光用マスクを前記第1の金属層、前記第2の金属層、及び前記犠牲層から分離する工程と、
前記犠牲層を除去する工程と、
を含むことを特徴とするノズルプレートの製造方法。 Forming a first photosensitive resin layer on the opaque metal film side of the exposure mask using an exposure mask in which an opaque metal film is patterned according to a nozzle pattern on one side of the transparent substrate;
Exposing the first photosensitive resin layer from the transparent substrate side of the exposure mask in a state where the exposure mask is perpendicular to an irradiation direction of exposure light;
Developing the first photosensitive resin layer;
Forming a sacrificial layer on the opaque metal film;
Forming a first metal layer on the sacrificial layer;
Forming a second photosensitive resin layer on the first metal layer;
A substrate made of the exposure mask, the sacrificial layer, the first metal layer, and the second photosensitive resin layer is perpendicular to the substrate in a state where the substrate is inclined at a predetermined oblique angle with respect to the exposure light irradiation direction. Exposing the second photosensitive resin layer from the transparent substrate side of the exposure mask while rotating the substrate around an axis,
Developing the second photosensitive resin layer;
Forming a second metal layer on the first metal layer;
Separating the exposure mask from the first metal layer, the second metal layer, and the sacrificial layer;
Removing the sacrificial layer;
The manufacturing method of the nozzle plate characterized by including.
前記露光用マスクを分離する前に、前記金属層に前記流路プレートを接合する工程を含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 5. A method for manufacturing a droplet discharge head comprising a nozzle plate manufactured by the method for manufacturing a nozzle plate according to claim 1, and a flow path plate joined to the nozzle plate. And
A method of manufacturing a liquid droplet ejection head, comprising the step of bonding the flow path plate to the metal layer before separating the exposure mask.
前記露光用マスクを分離する前に、前記第2の金属層に前記流路プレートを接合する工程を含むことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。 A nozzle plate manufactured by the nozzle plate manufacturing method according to claim 5 or 6, and a manufacturing method of a droplet discharge head comprising a flow path plate joined to the nozzle plate,
A method of manufacturing a droplet discharge head, comprising the step of joining the flow path plate to the second metal layer before separating the exposure mask.
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