JPH09239975A

JPH09239975A - インクジェットヘッドおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH09239975A
Application number: JP4613296A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Onda; 裕恩田; Norihiro Ochi; 教博越智; Masaru Horinaka; 大堀中; 久 ▲吉▼村; Hisashi Yoshimura; 康史 ▲鶴▼井; Yasushi Tsurui; Takahiro Horiuchi; 貴洋堀内
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1996-03-04
Filing date: 1996-03-04
Publication date: 1997-09-16
Anticipated expiration: 2016-03-04
Also published as: JP3160754B2

Abstract

(57)【要約】【課題】オリフィスの加工形状が良好で耐インク性に
すぐれた金属製のオリフィスプレートを有し、高速駆動
が可能なインクジェットヘッドを提供する。【解決手段】ヒーター２５を内蔵しＮｉ層２７をイン
ク室４４の隔壁とする第１圧力発生部材３０と、上部金
属層３８と下部金属層３４との間にヒーター３６を内蔵
し上部金属層３８から下部金属層３４にかけて貫通する
オリフィス４１を有し下部金属層３４をインク室４４の
隔壁とする座屈変形オリフィスプレートである第２圧力
発生部材４２とを、前記インク室４４を形成するように
スペーサ４３を介して接着してある。オリフィス４１を
形成するもとのドライフィルムやフォトレジストからな
るオリフィス部固体層３３をエキシマレーザー光３９の
照射により化学的に分解除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オリフィスよりイ
ンク滴を吐出することにより印刷用紙などの記録媒体に
印刷するインクジェットプリンタにおけるインクジェッ
トヘッドおよびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットヘッドはインク滴を吐出
するオリフィスを多数形成しているオリフィスプレート
を有している。

【０００３】従来のオリフィスプレートのオリフィスの
加工方法としては、ドリル、プレス等による機械加工、放電加工法による微細加工、射出成形機を用いた成形、化学エッチングによる加工、レジストをオリフィス形状にパターンニングし、メ
ッキしてからレジストを除去する方法、炭酸ガスレーザー、ＹＡＧレーザーにより加熱溶融
させる微細加工、有機物（樹脂）からなるオリフィスプレートにエキ
シマレーザー光を照射して有機物（樹脂）の分子結合を
切断し分解して加工する方法（例えば特開平２−１２１
８４２号公報参照）などが知られている。

【０００４】また、インクジェットヘッドにおいてイン
ク滴吐出のための圧力発生方法として、熱膨張や熱歪に
より発生した曲げモーメントによって平面プレートを座
屈させて圧力を発生させインク滴を吐出させる方法（例
えば特開平２−３０５４３号公報参照）が知られてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
のオリフィスプレートのオリフィスの加工方法には次に
述べるような問題があった。

【０００６】のドリル、プレス等による機械加工の場
合には、オリフィス寸法の微小化が困難であるととも
に、オリフィス加工時にバリが発生するので良好なイン
ク滴吐出を妨げるという問題があった。

【０００７】の放電加工法による微細加工では、と
同様にオリフィス寸法の微小化がむずかしいという問題
があった。

【０００８】の射出成形の場合には、微細なオリフィ
ス形状のための成形金型そのものの製作が困難であると
いう問題があった。

【０００９】の化学エッチングの場合には、加工時間
が長くかかり、生産性が悪いという問題があった。

【００１０】のレジストをオリフィス形状にパターン
ニングし、メッキしてからレジストを除去する方法の場
合には、オリフィス部におけるフォトレジスト等の感光
性材料を溶解、膨張または剥離するレジスト用剥離液に
浸漬することにより除去するが、この最後のオリフィス
部除去工程の前の別の工程において高温にさらされた
り、イオン衝撃を受けるために、感光性材料の前記の液
体に対する物性が変わってしまい、容易に溶解、膨張ま
たは剥離しなくなってしまう。その結果として、この方
法を用いる場合には、オリフィス部固体層（感光性材
料）の変質を招くようなプロセスを避けなければなら
ず、製造プロセスの自由度が狭められるという問題があ
った。

【００１１】の炭酸ガスレーザー、ＹＡＧレーザーに
より加熱溶融させる微細加工の場合には、オリフィスの
周辺に熱に起因した形状の変化が発生しやすいという問
題があった。

【００１２】は、図９に示すように樹脂製オリフィス
プレート６０とエキシマレーザー照射装置（図示せず）
との間にオリフィスに対応した透明部６１ａをもったマ
スク６１を介在させ、エキシマレーザー光６２を透明部
６１ａを通して樹脂製オリフィスプレート６０に照射
し、樹脂の分子結合を切断・分解してオリフィスプレー
ト６０にオリフィス（図示せず）を加工する方法である
（例えば特開平２−１２１８４２号公報参照）。この加
工方法はオリフィス周辺にバリや熱による形状変化が生
じにくいすぐれた方法である。しかし、この加工方法は
有機物のＣ−Ｆ結合、Ｃ−Ｃ結合を分解することにより
除去するものであるので、原理上、加工するオリフィス
プレートの材料が有機材料に限定されてしまい、金属製
のオリフィスプレートの製造には用いることができない
という大きな欠点があった。つまり、この加工方法では
エキシマレーザー光で加工する樹脂自体が耐インク性の
高いものでなければならず、材料の選択に注意する必要
があるが、それが大変にむずかしいという問題があっ
た。

【００１３】一方、インク滴を吐出させる方法としての
熱膨張や熱歪により発生した曲げモーメントによって平
面プレートを座屈させて圧力を発生させる方法（例えば
特開平２−３０５４３号公報参照）は、インク室（圧力
室）の壁面の一部である平面プレートを座屈変形させて
インク室内の圧力を高め、インク滴を吐出させるもので
ある。この方法は熱による座屈変形を利用するものであ
るため、繰り返し駆動している間に蓄熱により平面プレ
ートの温度が次第に上昇していき、最終的に飽和温度に
達する場合がある。また、平面プレートの大きさを決め
ると、そのときの最大のエネルギーを取り出すことので
きる最適のプレート厚さが決まるが、平面プレートを小
型化するにつれてその最適プレート厚さが薄くなる傾向
がある。

【００１４】そして、これは同時にその座屈温度の低下
を意味する。特に平面プレートを一定以上に小型化する
と、飽和温度が平面プレートの座屈温度を越えてしま
い、非駆動時においても座屈変形したままの状態にとど
まってしまう場合がある。その場合には、さらなる温度
上昇によりすでに座屈変形した状態から変形することに
なるので、取り出せるエネルギーが初期の状態からの場
合のエネルギーよりも大幅に少なくなる。この不都合を
避けるには、一度駆動した平面プレートを充分に放熱し
て原姿勢に戻してから次の駆動を始めるように工夫する
必要があるが、その場合には駆動速度が著しく低下する
ことになるという問題がある。

【００１５】本発明は、このような事情に鑑みて創案さ
れたものであって、オリフィスの加工形状が良好で耐イ
ンク性にすぐれた金属製のオリフィスプレートを製造プ
ロセスに自由度をもたせたまま製造できる方法を提供す
ることを目的としており、さらに、高速での駆動を可能
とした印刷速度の速いインクジェットヘッド、さらには
インク滴の吐出精度の良好なインクジェットヘッドを提
供することを目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項１の
インクジェットヘッドの製造方法は、基板上にレジスト
からなるオリフィス部固体層を形成し、前記基板上に前
記オリフィス部固体層を除いて金属層を積層した後、前
記オリフィス部固体層をエキシマレーザー光の照射によ
り化学的に分解除去して前記金属層にオリフィス部を形
成し、さらに前記基板を除去することにより金属層にオ
リフィスが形成された金属製のオリフィスプレートを作
製することを特徴としている。オリフィス形成のために
除去すべきレジストからなるオリフィス部固体層に対し
てエキシマレーザー光を照射してオリフィス部固体層の
有機材料を化学的に分解除去するので、その前の工程で
高温にさらされたりイオン衝撃を受けたためにレジスト
用剥離液に対する物性が変化していたとしても、そのこ
とには何ら影響されることなく、エキシマレーザー光照
射により容易にオリフィス部固体層の有機材料を分解除
去することができ、金属製のオリフィスプレートの製造
プロセスに広い自由度を与えることができる。また、オ
リフィスの加工形状はバリや熱による変形のない安定し
た良好なもので、かつ、その大きさは微細なものであ
り、オリフィスプレート自体は金属製であるので耐イン
ク性にすぐれている。

【００１７】本発明に係る請求項２のインクジェットヘ
ッドは、インク室の隔壁を形成してその壁面に垂直な方
向に座屈変形してインク室内圧を増加させる第１圧力発
生部材と、この第１圧力発生部材に対向して配置されて
同様にインク室の隔壁を形成するとともにインク滴吐出
のためのオリフィスが形成されたオリフィスプレートと
からなり、前記オリフィスプレートを前記第１圧力発生
部材と同様にその壁面に垂直な方向に座屈変形してイン
ク室内圧を増加させる第２圧力発生部材に構成してある
ことを特徴としている。第１圧力発生部材を座屈変形さ
せてインク滴を吐出させた後、第２圧力発生部材である
オリフィスプレートを座屈変形させてインク滴を吐出さ
せることにより、圧力発生部材が単一の場合に比べて駆
動周波数を上げ、印刷速度を高速化することができる。
また、蓄熱のために第１圧力発生部材が座屈温度を越え
て非駆動時でも座屈変形したままの状態になっている場
合には、第２圧力発生部材であるオリフィスプレートを
座屈変形させることにより、インク滴吐出を行うと同時
に第１圧力発生部材を初期状態に強制的に復帰させてそ
の放熱を速め、さらなる印刷速度の高速化を図ることが
できる。さらに、第１圧力発生部材に対向するオリフィ
スプレートを第２圧力発生部材としてあるので、第１圧
力発生部材に直交する壁面部分を第２圧力発生部材とす
る場合に比べて、インク室の容積および隣接するインク
室間の間隔が増すことを抑制できるので、オリフィスの
高密度化を妨げることがない。

【００１８】本発明に係る請求項３のインクジェットヘ
ッドは、上記請求項２において、第２圧力発生部材であ
る座屈変形オリフィスプレートのオリフィス近傍の厚さ
を部分的に厚くしてあることを特徴としている。座屈変
形するオリフィスプレートの厚さが全体にわたって均一
であるとその座屈変形に伴ってオリフィス近傍も変形し
てオリフィス自体の形状が変化する結果、インク滴の吐
出方向および吐出量が不安定になるが、オリフィスの近
傍を肉厚に形成しておくと、この厚肉部分はオリフィス
プレートの座屈変形によっては変形せず、オリフィス自
体の形状も一定の状態を保つことになるため、インク滴
の吐出方向および吐出量を安定させて、高精度な印刷を
可能とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態に
ついて、図面に基づいて詳細に説明する。

【００２０】〔実施の形態１〕実施の形態１はインクジ
ェットヘッドにおけるオリフィスプレートの製造方法に
係るものである。図１（ａ）〜（ｃ）および図２（ａ）
〜（ｅ）に示した工程に従って実施の形態１に係るオリ
フィスプレートの製造方法を説明する。

【００２１】図１（ａ）に示すように、シリコン基板１
上にスパッタ、蒸着等によりメッキの下地２を成膜し、
さらにメッキの下地２上にドライフィルムレジスト３を
ラミネートし、積層体４を作製する。そのラミネートの
条件は、例えば温度が１０５℃で、０．５ｍ／分、３．
０ｋｇ／ｃｍ²である。

【００２２】次に、図１（ｂ）に示すように、図１
（ａ）の積層体４に対してオリフィス形成のための透明
部５ａを所定のパターンで形成してあるフォトマスク５
を重ね合わせるか近接対向させ、紫外線６によって露光
する。そのエネルギー密度は例えば２００ｍＪ／ｃｍ²
である。透明部５ａを通った紫外線６はドライフィルム
レジスト３のうちの透明部５ａに対応する箇所を露光す
る。その他の箇所は未露光となる。

【００２３】次に、ドライフィルムレジスト３の未露光
部分をキシレン、ブチルセロソルアセテートからなる所
定の現像液で溶解除去すると、図１（ｃ）に示すように
ドライフィルムレジスト３の露光部分がオリフィス部固
体層７としてメッキの下地２上に残る。

【００２４】次に、図２（ａ）に示すように、電気メッ
キにより耐インク性にすぐれたＮｉやＴｉ等の金属層８
をオリフィス部固体層７を除く状態でメッキの下地２上
に所定厚さに積層し、積層体９を得る。

【００２５】次に、図２（ｂ）に示すように、積層体９
に対して金属層８の側からエキシマレーザー光１０を照
射することにより、図２（ｃ）に示すように、オリフィ
ス部固体層７をなすドライフィルムレジストを化学的に
分解除去して金属層８にオリフィス部１１を形成する。

【００２６】次に、シリコン基板１をＫＯＨ溶液にてエ
ッチングすると、図２（ｄ）に示すようにシリコン基板
１が除去され、オリフィス部１１を有する金属層８がメ
ッキの下地２に積層された状態となる。

【００２７】最後にメッキの下地２をイオンミリングで
取り除くと、図２（ｅ）に示すようにＮｉやＴｉ等の耐
インク性にすぐれた金属層８にオリフィス１１ａが形成
された金属製のオリフィスプレート８ａが得られる。

【００２８】本実施の形態によれば、除去すべきオリフ
ィス部固体層７に対してエキシマレーザー光１０を照射
してオリフィス部固体層７の有機材料を化学的に分解除
去するので、その前の工程で高温にさらされたりイオン
衝撃を受けたためにレジスト用剥離液に対する物性が変
化していたとしても、そのことには何ら影響されること
なく、エキシマレーザー光照射により容易にオリフィス
部固体層７の有機材料を分解除去することができ、金属
製のオリフィスプレート８ａの製造プロセスに広い自由
度を与えることができる。また、オリフィス１１ａの加
工形状はバリや熱による変形のない安定した良好なもの
で、かつ、その大きさは微細なものであり、オリフィス
プレート８ａ自体は金属製であるので耐インク性にすぐ
れている。

【００２９】〔実施の形態２〕実施の形態２はインクジ
ェットヘッドの製造方法に係るものである。図３（ａ）
〜（ｄ）および図４（ａ）〜（ｅ）に示した工程に従っ
て実施の形態２に係るインクジェットヘッドの製造方法
を説明する。

【００３０】まず、図３（ａ）〜（ｄ）に従って第１圧
力発生部材を有する平面プレートの作製方法を述べる。

【００３１】図３（ａ）に示すように、両面が熱酸化膜
２０，２１に被覆されたシリコン基板２２があり、熱酸
化膜２１上にＡｌをスパッタ、蒸着等により成膜し、そ
の膜をフォトリソグラフィにより所望のパターンのＡｌ
犠牲層２３とする。

【００３２】次に、図３（ｂ）に示すように、熱酸化膜
２１およびＡｌ犠牲層２３の上にＳｉＯ₂、Ｓｉ
₃Ｎ₄、Ｔａ₂Ｏ₅等の電気絶縁性のある第１の絶縁層
２４をスパッタ、蒸着、ＣＶＤ等の方法により成膜す
る。その第１の絶縁層２４の上にＮｉ等からなるヒータ
ー層をスパッタ、蒸着、ＣＶＤ等の方法により成膜し、
その膜をフォトリソグラフィによりヒーターの形状にレ
ジスト被膜を設け、イオンミリングにより所望の形状の
ヒーター２５にする。さらに、第１の絶縁層２４および
ヒーター２５の上に、第１の絶縁層２４と同様にして第
２の絶縁層２６を設ける。

【００３３】次に、図３（ｃ）に示すように、第２の絶
縁層２６上にＮｉのメッキカレント層（図示せず）をス
パッタした後にＮｉ層２７を電気メッキにより所定の厚
さに積層する。

【００３４】次に、図３（ｄ）に示すように、Ａｌ犠牲
層２３に対応する箇所において、熱酸化膜２０の一部を
ドライエッチングにより取り除き、シリコン基板２２の
一部をＫＯＨ溶液によりエッチングし、その上の熱酸化
膜２１の一部をドライエッチングにより取り除き、さら
にＡｌ犠牲層２３を取り除く。これによりヒーター２５
に対応して凹所２８が形成される。

【００３５】以上により、平面プレート２９が作製され
る。以下、第１の絶縁層２４、ヒーター２５、第２の絶
縁層２６、Ｎｉ層２７をまとめて第１圧力発生部材３０
とする。

【００３６】次に、図４（ａ）〜（ｄ）に従って第２圧
力発生部材である座屈変形オリフィスプレートの作製方
法を述べる。

【００３７】図４（ａ）に示すように、シリコン基板３
１上にメッキカレント層３２をスパッタ、蒸着等により
積層し、ドライフィルムまたはフォトレジストを用いた
フォトリソグラフィにより所定のオリフィスパターン状
にオリフィス部固体層３３を形成し、さらに電気メッキ
によりオリフィス部固体層３３を除いてメッキカレント
層３２上に下部金属層３４を形成する。

【００３８】次に、図４（ｂ）に示すように、前述した
図３（ｂ）の場合と同様にして、下部金属層３４上にＳ
ｉＯ₂、Ｓｉ₃Ｎ₄、Ｔａ₂Ｏ₅等の電気絶縁性のある
第１の絶縁層３５を形成し、第１の絶縁層３５上にＮｉ
等のオリフィス内ヒーター３６を成膜し、さらにその上
に第２の絶縁層３７を形成する。そして、メッキカレン
ト層（図示せず）のスパッタの後に電気メッキにより上
部金属層３８を所望の厚さに積層する。

【００３９】この工程まででオリフィス部固体層３３を
構成するドライフィルムまたはフォトレジストは複数回
にわたりスパッタ装置内で高温とイオン衝撃にさらされ
ており、その物性が変化していて、通常の剥離液での溶
解は困難なものとなっている。

【００４０】そこで、図４（ｃ）に示すように、上部金
属層３８の側からエキシマレーザー光３９を照射するこ
とにより、オリフィス部固体層３３を構成する物性の変
化してしまったドライフィルムまたはフォトレジストを
化学的に分解除去することにより、それは容易かつ微細
に除去されることになり、上部金属層３８からメッキカ
レント層３２までに至るオリフィス部４０が形成され
る。

【００４１】次に、図４（ｄ）に示すように、シリコン
基板３１をＫＯＨ溶液でエッチングし、メッキカレント
層３２をイオンミリングにより取り除くと、内部にヒー
ター３６を備え、所定のパターンにオリフィス４１が形
成された座屈変形オリフィスプレート４２が作製され
る。このオリフィスプレート４２はその名のとおり座屈
変形するので第２圧力発生部材となる。

【００４２】最後に、図４（ｅ）に示すように、図３
（ｄ）のシリコン基板２２に第１圧力発生部材３０を備
えてなる平面プレート２９のＮｉ層２７と図４（ｄ）の
第２圧力発生部材である座屈変形オリフィスプレート４
２の下部金属層３４とをスペーサ４３を介して接着す
る。Ｎｉ層２７と下部金属層３４とスペーサ４３とによ
りオリフィス４１が連通するインク室４４が形成され
る。以上によって、インク室４４が第１圧力発生部材３
０と第２圧力発生部材４２とで挟まれてなるインクジェ
ットヘッド４５が作製される。第１圧力発生部材３０の
内部には第１の絶縁層２４と第２の絶縁層２６とで挟ま
れたヒーター２５が埋め込まれており、第１圧力発生部
材３０のＮｉ層２７がインク室４４に臨んでいる。第２
圧力発生部材４２の内部には第１の絶縁層３５と第２の
絶縁層３７とで挟まれたヒーター３６が埋め込まれてお
り、第２圧力発生部材４２の下部金属層３４がインク室
４４に臨んでいる。第２圧力発生部材４２におけるオリ
フィス４１は下部金属層３４から上部金属層３８にわた
って貫通形成されており、その形成がエキシマレーザー
光３９の照射によるものであるから、バリや変形などは
発生せず、形状・寸法的にきわめて高精度なものとなっ
ている。第１の絶縁層３５の内部のヒーター２５はオリ
フィス４１に位置対応している。

【００４３】次に、上記のように構成された座屈変形可
能なオリフィスプレート４２を用いたインクジェットヘ
ッド４５の動作を図５（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明す
る。

【００４４】初期状態として、インク室（圧力室）４４
にはインク４６が満たされている。

【００４５】図５（ａ）に示すように、第１圧力発生部
材３０内のヒーター２５に通電して発熱させ、その熱を
Ｎｉ層２７に伝達させてＮｉ層２７の温度を上昇させ
る。Ｎｉ層２７は熱膨張することにより内部応力が増大
し、その平面方向で膨張しようとするが、Ｎｉ層２７の
周部は固定されているので、Ｎｉ層２７はその平面に対
する垂直方向すなわちインク室４４を圧縮する方向に座
屈変形する。Ｎｉ層２７の座屈変形に伴って第１の絶縁
層２４、ヒーター２５、第２の絶縁層２６も同方向に座
屈変形する。Ｎｉ層２７の座屈変形によりインク室４４
の内部圧力が増加し、インク４６が圧縮されるため、そ
の一部がオリフィス４１を通って外部にインク滴４７と
なって吐出される。

【００４６】ヒーター２５への通電を停止すると、Ｎｉ
層２７の温度が低下しＮｉ層２７が収縮するため、第１
圧力発生部材３０は初期状態に戻る。ヒーター２５への
通電と通電停止との繰り返しにより、オリフィス４１か
ら吐出させたインク滴４７を印刷用紙などの記録媒体に
定着させて印刷を行う。

【００４７】図５（ｂ）に示すように、オリフィスプレ
ート４２すなわち第２圧力発生部材４２内のヒーター３
６に通電して下部金属層３４と上部金属層３８の温度を
上昇させると、前記と同様にして下部金属層３４および
上部金属層３８がインク室４４を圧縮する方向に座屈変
形し、インク室４４の内部圧力を増加させてオリフィス
４１よりインク滴４７を吐出させる。

【００４８】このようにオリフィスプレート４２に第２
圧力発生部材としての機能をもたせることにより、イン
ク滴４７の吐出間隔を短くできる。すなわち、インク室
４４に対する圧力印加の駆動周波数を上げて、印刷速度
の高速化を図ることができる。

【００４９】また、図５（ｃ）に示すように蓄熱のため
に第１圧力発生部材３０が座屈温度を越えて非駆動時に
おいても座屈変形していて初期状態に戻り切っていない
状態で、第２圧力発生部材４２を座屈変形させると、イ
ンク滴４７が吐出されるとともに、第１圧力発生部材３
０がシリコン基板２２の方向に強制的に押し戻され、初
期状態に復帰するため、第１圧力発生部材３０の熱がシ
リコン基板２２に伝達されて第１圧力発生部材３０が速
やかに放熱されることになる。これによっても印刷速度
の高速化を図ることができる。

【００５０】〔実施の形態３〕実施の形態３はインクジ
ェットヘッドの製造方法に係るもので、座屈変形オリフ
ィスプレート（第２圧力発生部材）の形状を実施の形態
２とは異ならせたものである。すなわち、オリフィスの
近傍の厚さをそれ以外の部分よりも厚くしたものであ
る。その座屈変形オリフィスプレートの作製の工程を図
６（ａ）〜（ｆ）に従って説明する。

【００５１】図６（ａ）までの工程は、図４（ｂ）まで
の工程とほぼ同じ状態である。上部金属層３８は例えば
Ｎｉであり、その上にフォトリソグラフィによりオリフ
ィス部固体層３３の近傍にレジストマスク４８を形成す
る。

【００５２】次に、図６（ｂ）に示すように、基板全体
をＨＮＯ₃：Ｈ₂Ｏ₂：Ｈ₂Ｏ＝２２：１１：６７から
なるＮｉのエッチング液５２に入れて液温を３２℃に保
ったままスターラー５３を６００ｒｐｍ．で回転させて
エッチング液を撹拌しながらエッチングを行うとレジス
トマスク４８に覆われていない部分のＮｉはおよそ４．
５μｍ／ｍｉｎ．でエッチングされる。従ってエッチン
グ時間を制御することによって、上部金属層３８は、任
意の段差を持った上部金属層３８ｂと外側の薄肉金属部
分３８ａとに分かれ、図６（ｃ）に示すような状態にな
る。

【００５３】次に、図６（ｄ）に示すようにレジストマ
スク４８を溶剤で溶かして除去する。この工程でオリフ
ィス部固体層３３はレジスト用の溶剤に対する物性が変
化しているため取り除かれず残っている。

【００５４】次にエキシマレーザー光４９を照射してオ
リフィス部固体層３３を化学的に分解除去すると、上部
金属層３８からメッキカレント層３２に至るオリフィス
部４０が形成される。

【００５５】次に、図６（ｆ）に示すように、シリコン
基板３１をＫＯＨ溶液でエッチングし、メッキカレント
層３２をイオンミリングにより取り除くと、内部にヒー
ター３６を備え、所定のパターンにオリフィス４１が形
成され、そのオリフィス４１の近傍に厚肉金属層部分３
８ｂが存在する座屈変形オリフィスプレート４２Ａが作
製される。このオリフィスプレート４２Ａも第２圧力発
生部材となる。

【００５６】このあとは、図４（ｅ）と同様にして、オ
リフィスプレート４２Ａと図３（ｄ）の第１圧力発生部
材３０を備えた平面プレート２９とを接着してインクジ
ェットヘッドを作製する。

【００５７】次に、オリフィスの近傍の厚さをそれ以外
の部分よりも厚くした座屈変形オリフィスプレートにつ
いての別の作製の工程を図７（ａ）〜（ｃ）および図８
（ａ）〜（ｃ）に従って説明する。

【００５８】図７（ａ）までの工程は、図４（ｂ）まで
の工程と同じ状態である。

【００５９】図７（ｂ）に示すように、上部金属層３８
上においてオリフィス部固体層３３の周辺部以外の部分
をレジストマスク５０で被覆する。

【００６０】次に、図７（ｃ）に示すように、レジスト
マスク５０以外の部分において上部金属層３８上に電気
メッキにより同質材料の追加金属層５１を積層する。こ
の追加金属層５１は上部金属層３８と一体となる。

【００６１】次に、図８（ａ）に示すように、レジスト
マスク５０を溶剤で溶かして除去する。上部金属層３８
と追加金属層５１とが一体となった部分は、図６（ｅ）
の場合と同様に、薄肉金属層部分３８ａと厚肉金属層部
分３８ｂとに分かれる。

【００６２】次に、図８（ｂ）に示すように、再びエキ
シマレーザー光４９を照射してオリフィス部固体層３３
を化学的に分解除去すると、上部金属層３８からメッキ
カレント層３２に至るオリフィス部４０が形成される。

【００６３】次に、図８（ｃ）に示すように、シリコン
基板３１をＫＯＨ溶液でエッチングし、メッキカレント
層３２をイオンミリングにより取り除くと、内部にヒー
ター３６を備え、所定のパターンにオリフィス４１が形
成され、そのオリフィス４１の近傍に厚肉金属層部分３
８ｂが存在する座屈変形オリフィスプレート４２Ｂが作
製される。このオリフィスプレート４２Ｂも第２圧力発
生部材となる。

【００６４】このあとは、図４（ｅ）と同様にして、オ
リフィスプレート４２Ｂと図３（ｄ）の第１圧力発生部
材３０を備えた平面プレート２９とを接着してインクジ
ェットヘッドを作製する。

【００６５】オリフィス４１の近傍に厚肉金属層部分３
８ｂを形成しておくと、次のような利点がある。座屈変
形するオリフィスプレート４２の厚さが全体にわたって
均一である場合には、オリフィスプレート４２の座屈変
形に伴ってオリフィス４１の近傍も変形するので、オリ
フィス４１自体の形状が変化してしまい、インク滴４７
の吐出方向および吐出量が不安定になる。これに対して
オリフィス４１の近傍を厚肉金属層部分３８ｂに形成し
ておくと、この厚肉金属層部分３８ｂはオリフィスプレ
ート４２の座屈変形によっては変形せず、厚肉金属層部
分３８ｂはシリコン基板２２に対して平行性を保ったま
ま移動する。すなわち、オリフィス４１自体の形状も一
定の状態を保つことになるため、インク滴４７の吐出方
向および吐出量が安定したものとなり、高精度な印刷が
行える。

【００６６】

【発明の効果】本発明に係る請求項１のインクジェット
ヘッドの製造方法によれば、オリフィス形成のために除
去すべきレジストからなるオリフィス部固体層に対して
エキシマレーザー光を照射してオリフィス部固体層の有
機材料を化学的に分解除去するので、その前の工程で高
温にさらされたりイオン衝撃を受けたためにレジスト用
剥離液に対する物性が変化していたとしても、そのこと
には何ら影響されることなく、エキシマレーザー光照射
により容易にオリフィス部固体層の有機材料を分解除去
することができ、金属製のオリフィスプレートの製造プ
ロセスに広い自由度を与えることができる。また、オリ
フィスの加工形状をバリや熱による変形のない安定した
良好なものとなし、その大きさを微細なものとなし、オ
リフィスプレート自体は金属製であるのですぐれた耐イ
ンク性をもたせることができる。

【００６７】本発明に係る請求項２のインクジェットヘ
ッドによれば、インク室を挟んで第１圧力発生部材と対
向しているオリフィスプレートを第１圧力発生部材と同
様にその壁面に垂直な方向に座屈変形してインク室内圧
を増加させる第２圧力発生部材に構成したので、第１圧
力発生部材を座屈変形させてインク滴を吐出させた後、
第２圧力発生部材であるオリフィスプレートを座屈変形
させてインク滴を吐出させることにより、圧力発生部材
が単一の場合に比べて駆動周波数を上げ、印刷速度を高
速化することができる。また、蓄熱のために第１圧力発
生部材が座屈温度を越えて非駆動時でも座屈変形したま
まの状態になっている場合には、第２圧力発生部材であ
るオリフィスプレートを座屈変形させることにより、イ
ンク滴吐出を行うと同時に第１圧力発生部材を初期状態
に強制的に復帰させてその放熱を速め、さらなる印刷速
度の高速化を図ることができる。さらに、第１圧力発生
部材に対向するオリフィスプレートを第２圧力発生部材
としてあるので、第１圧力発生部材に直交する壁面部分
を第２圧力発生部材とする場合に比べて、インク室の容
積および隣接するインク室間の間隔が増すことを抑制で
きるので、オリフィスの高密度化を妨げることがない。

【００６８】本発明に係る請求項３のインクジェットヘ
ッドによれば、座屈変形オリフィスプレートのオリフィ
ス近傍の厚さを部分的に厚くしてあるので、その厚肉部
分はオリフィスプレートの座屈変形によっては変形せ
ず、オリフィス自体の形状も一定の状態を保つことにな
るため、インク滴の吐出方向および吐出量を安定させ
て、高精度な印刷を可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係るインクジェットヘ
ッドにおけるオリフィスプレートの製造方法の工程を示
す図である。

【図２】実施の形態１において図１に引き続く工程を示
す図である。

【図３】本発明の実施の形態２に係るインクジェットヘ
ッドにおける第１圧力発生部材の作製の工程を示す図で
ある。

【図４】実施の形態２のインクジェットヘッドにおける
第２圧力発生部材であるオリフィスプレートの作製の工
程および完成されたインクジェットヘッドを示す図であ
る。

【図５】実施の形態２のインクジェットヘッドの動作説
明図である。

【図６】実施の形態３のインクジェットヘッドにおける
オリフィスプレートの作製の工程を示す図である。

【図７】実施の形態３のインクジェットヘッドにおける
オリフィスプレートの別の仕方での作製の工程を示す図
である。

【図８】実施の形態３について図７の続きの工程を示す
図である。

【図９】従来技術において樹脂製オリフィスプレートに
エキシマレーザー照射でオリフィスを形成している様子
を示す斜視図である。

【符号の説明】

１……シリコン基板２……メッキの
下地３……ドライフィルムレジスト５……フォトマ
スク５ａ…透明部６……紫外線７……オリフィス部固体層８……金属層８ａ…金属製のオリフィスプレート１０……エキシマレーザー光１１……オリフ
ィス部１１ａ…オリフィス２０……熱酸化
膜２１……熱酸化膜２２……シリコ
ン基板２３……Ａｌ犠牲層２４……第１の
絶縁層２５……ヒーター２６……第２の
絶縁層２７……Ｎｉ層２８……凹所２９……平面プレート３０……第１圧
力発生部材３１……シリコン基板３２……メッキ
カレント層３３……オリフィス部固体層３４……下部金
属層３５……第１の絶縁層３６……オリフ
ィス内ヒーター３７……第２の絶縁層３８……上部金
属層３８ａ…薄肉金属層部分３８ｂ…厚肉金
属層部分３９……エキシマレーザー光４０……オリフ
ィス部４１……オリフィス４２，４２Ａ，４２Ｂ…座屈変形オリフィスプレート
（第２圧力発生部材）４３……スペーサ４４……インク
室４５……インクジェットヘッド４６……インク４７……インク滴４８……レジス
トマスク４９……エキシマレーザー光５０……レジス
トマスク５１……追加金属層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲吉▼村久大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者 ▲鶴▼井康史大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者堀内貴洋大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上にレジストからなるオリフィス部
固体層を形成し、前記基板上に前記オリフィス部固体層
を除いて金属層を積層した後、前記オリフィス部固体層
をエキシマレーザー光の照射により化学的に分解除去し
て前記金属層にオリフィス部を形成し、さらに前記基板
を除去することにより金属層にオリフィスが形成された
金属製のオリフィスプレートを作製することを特徴とす
るインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項２】インク室の隔壁を形成してその壁面に垂
直な方向に座屈変形してインク室内圧を増加させる第１
圧力発生部材と、この第１圧力発生部材に対向して配置
されて同様にインク室の隔壁を形成するとともにインク
滴吐出のためのオリフィスが形成されたオリフィスプレ
ートとからなり、前記オリフィスプレートを前記第１圧
力発生部材と同様にその壁面に垂直な方向に座屈変形し
てインク室内圧を増加させる第２圧力発生部材に構成し
てあることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項３】第２圧力発生部材である座屈変形オリフ
ィスプレートのオリフィス近傍の厚さを部分的に厚くし
てあることを特徴とする請求項２に記載のインクジェッ
トヘッド。