JPH1016236A - インクジェットプリンタヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、微細加工の確実性が増すと同時に
コストダウンを可能にしたインクジェットプリンタヘッ
ドの製造方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明によるインクジェットプリンタヘ
ッドの製造方法は、絶縁基板20の導電体メッキ21上に第
１のレジスト22を塗布するのレジスト塗布工程と露光工
程と現像工程とが終わった後において、露出したレジス
ト台22b及び導電体メッキ21上に第２のレジスト24を塗
布し、平行部12bと同じ径をもって第２のマスク部材25
に設けられた第２のパターン25aとレジスト台22bとを対
峙させ、第２のマスク部材25を介して第２のレジスト24
を露光させ、現像により、ノズル孔成形レジスト24bを
レジスト台22b上に残し、絶縁基板20側からノズル孔成
形レジスト24bの表面24bAに沿いながら、ノズル孔成形
レジスト24bの頂部24bBに向けて平行部12bと同じ長さ分
だけメッキ26を成長させる方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被記録媒体に対し
てインク液滴を吐出して記録を行うためのインクジェッ
トプリンタに利用されるヘッド及びその製造方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から存在するインクジェットプリン
タヘッドの一例として、特開平８−９０７７４号公報が
ある。この公報に開示されたインクジェットプリンタヘ
ッドは、金属製のオリフィスプレートを有し、このオリ
フィスプレートには微細なノズル孔が整列させられるよ
うにして複数形成されている。すなわち、図１２に示す
ように、オリフィスプレート１には円錐台形状のノズル
孔２が形成されている。また、他のノズル孔３は、図１
３に示すように、インクの導入側に形成された円錐台部
分３ａとインク吐出口４側に形成された平行部としての
円柱部分３ｂとからなり、複雑な形状になっている。更
に、ノズル孔の更に他の例として円柱状のものもある。
そして、このような形状のノズル孔を成形する方法とし
ては、精密プレス加工やフォトエッチング加工やエキシ
マレーザ加工等の様々な方法がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たようにノズル孔の形状は様々ではあるが、ノズル孔に
おけるインク吐出口の形状は、インク液敵の微粒子化や
均一球形化を達成する上で重要なファクターとなってお
り、ミクロンオーダーの誤差精度が要求されている。そ
こで、ノズル孔を打ち抜き加工で成形した場合、図１４
に示すように、インク吐出口２ａの周囲にはバリ５が発
生する。そして、このバリ５を除去してインク吐出口２
ａを円形にするために、精密研磨加工や超音波加工等の
二次加工を必要としていた。従って、製造コストが高く
なり、微細加工が確実に達成されない場合もあった。ま
た、バリ５が多少でも残っていると、インク液滴の形状
に影響を与えてしまう。

【０００４】本発明は、上述の課題を解決するためにな
されたもので、特に、微細加工の確実性が増すと同時に
コストダウンを可能にしたインクジェットプリンタヘッ
ドの製造方法、及びインク液滴の均一化が可能なインク
ジェットプリンタヘッドを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る本発明の
インクジェットプリンタヘッドの製造方法は、インク吐
出口に平行部をもったノズル孔をヘッド基体に複数有す
るインクジェットプリンタヘッドを製造する方法におい
て、導電体メッキが施された絶縁基板上に第１のレジス
トを塗布する第１のレジスト塗布工程と、平行部の径よ
り大きな形状の第１のパターンを設けた第１のマスク部
材を介して第１のレジストを露光させる第１の露光工程
と、第１の露光工程後、第１のパターンと同じ形状に第
１のレジストを残し、導電体メッキ上にレジスト台を形
成する第１の現像工程と、第１の現像工程時に露出した
レジスト台及び導電体メッキ上に、平行部の長さ以上の
厚みをもった第２のレジストを塗布する第２のレジスト
塗布工程と、平行部と同じ径をもって第２のマスク部材
に設けられた第２のパターンとレジスト台とを対峙さ
せ、第２のマスク部材を介して第２のレジストを露光さ
せる第２の露光工程と、第２の露光工程後、第２のパタ
ーンと同じ径のノズル孔成形レジストをレジスト台上に
残す第２の現像工程と、絶縁基板側からノズル孔成形レ
ジストの表面に沿いながら、ノズル孔成形レジストの頂
部に向けて平行部と同じ長さ分だけメッキを成長させる
メッキ工程とを備えたことを特徴とする。

【０００６】このインクジェットプリンタヘッドの製造
方法においては、第１のレジスト塗布工程により、絶縁
基板上の導電体メッキの表面に第１のレジストが塗布さ
れる。その後、第１のパターンが形成された第１のマス
ク部材を第１のレジストの表面に塗布させた状態で、露
光用光源からの光（例えば紫外線）により第１のレジス
トを露光させる。このとき、第１のレジストにおいて、
第１のパターンに対応する部分以外が露光される。その
後、第１の現像工程により、第１のパターンと同じ形状
に第１のレジストを残し、導電体メッキ上にレジスト台
を形成する。次に、露出したレジスト台及び導電体メッ
キ上に第２のレジストを塗布する。その後、成形品とし
て予定されているノズル孔の平行部と同じ径の第２のパ
ターンもった第２のマスク部材を第２のレジストの表面
に塗布させる。このとき、第２のマスク部材の第２のパ
ターンとレジスト台とを第２のレジストを介して対峙さ
せ、第２のレジストにおいて、第２のパターン以外の部
分を露光させる。その後、第２の現像工程により、第２
のレジストは、第２のパターンと同じ径のノズル孔成形
レジストとしてレジスト台上に残される。すなわち、絶
縁基板の導電体メッキ上には、第１のレジストと同じ厚
みのレジスト台と、第２のレジストと同じ厚みのノズル
孔成形レジストとが形成され、導電体メッキ上で２段の
レジストを形成し、これを成形型として用いる。そし
て、この成形型の絶縁基板上において、成形品として予
定されているインクジェットプリンタヘッドの厚さまで
メッキを成長させる。このとき、メッキは、絶縁基板側
からレジスト台及びノズル孔成形レジストの表面に沿い
ながら、ノズル孔成形レジストの頂部に向けて徐々に成
長する。従って、ノズル孔成形レジストにより、所望の
長さ及び所望の径の平行部を確実に作り出すことができ
る。なお、露光工程では、レジストに光化学反応を起こ
させて現像液に対して不溶解にしたり、または溶解性に
したりすることを目的としており、前述したように、露
光した部分を現像工程で除去する場合に限られない。

【０００７】請求項２に係る本発明のインクジェットプ
リンタヘッドは、導電体メッキが施された絶縁基板上に
第１のレジストを塗布する第１のレジスト塗布工程と、
平行部の径より大きな形状の第１のパターンを設けた第
１のマスク部材を介して第１のレジストを露光させる第
１の露光工程と、第１の露光工程後、第１のパターンと
同じ形状に第１のレジストを残し、導電体メッキ上にレ
ジスト台を形成する第１の現像工程と、第１の現像工程
時に露出したレジスト台及び導電体メッキ上に、平行部
の長さ以上の厚みをもった第２のレジストを塗布する第
２のレジスト塗布工程と、平行部と同じ径をもって第２
のマスク部材に設けられた第２のパターンとレジスト台
とを対峙させ、第２のマスク部材を介して第２のレジス
トを露光させる第２の露光工程と、第２の露光工程後、
第２のパターンと同じ径のノズル孔成形レジストをレジ
スト台上に残す第２の現像工程と、絶縁基板側からノズ
ル孔成形レジストの表面に沿いながら、ノズル孔成形レ
ジストの頂部に向けて平行部と同じ長さ分だけメッキを
成長させるメッキ工程とにより成形されたことを特徴と
する。

【０００８】請求項３に係る本発明のインクジェットプ
リンタヘッドは、インク吐出口に平行部をもったノズル
孔をヘッド基体に有するインクジェットプリンタヘッド
において、ノズル孔のインク導入側には平行部に連続す
るアール部が形成されていることを特徴とする。

【０００９】このインクジェットプリンタヘッドにおい
ては、ノズル孔のアール部側から導入されたインクは、
インク吐出口に向けて絞り込まれながら平行部に達す
る。このとき、インクは、平行部を通ってインク吐出口
から噴出するので、インク吐出口から噴出するインク液
滴は、常に均一な球形をなし、その大きさにばらつきが
ない。従って、インク吐出口から噴出されるインク量に
ばらつきがなく、被記録媒体（例えば紙）上で印刷むら
が起こりにくい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明によるイ
ンクジェットプリンタヘッド及びその製造方法の好適な
実施形態について詳細に説明する。

【００１１】図１は、インクジェットプリンタヘッドの
外観を示す斜視図である。同図に示すインクジェットプ
リンタヘッド１０は、厚さ約１００μｍの薄板からなる
金属（例えばニッケル又はニッケル合金）製のヘッド基
体１１を有し、このヘッド基体１１には、微細なノズル
孔１２が複数形成されている。そして、各ノズル孔１２
は、ヘッド基体１１上に例えば２４個×４列（計９６
個）で整列され、各列から「赤」「青」「黄」「黒」の
インクを吐出させることで、カラー印刷に対応させてい
る。

【００１２】図２に示すように、ノズル孔１２は、ラッ
パ形状のアール部１２ａと、このアール部１２ａの縮径
端部に連続する円筒形状の平行部１２ｂとからなり、ア
ール部１２ａはインク導入量を規制し、平行部１２ｂ
は、ノズル孔１２のインク出口側に設けられたインク吐
出口１３の径や形状を規制して、インク液敵の大きさを
決定している。このノズル孔１２の形状や穴径は、イン
ク吐出量とインク吐出速度から適宜決定されるものであ
る。一例として、ヘッド基体１１の厚みＡを約１００μ
ｍとした場合、平行部１２ｂの直径Ｂを約３５μｍ、そ
の高さ（長さ）Ｃを約１０〜１５μｍとし、アール部１
２ａの曲率半径を約８０〜９０μｍ、その高さＤを約８
０〜９０μｍにすると好適である。

【００１３】更に、図２及び図３に示すように、ヘッド
基体１１のインク吐出口１３側の表面１１ａには、イン
ク吐出口１３を取り囲むような円形のインク吐出用凹部
１４が設けられている。この凹部１４の外直径Ｅは約１
００μｍ以上で、深さＦは約１〜３μｍである。

【００１４】次に、前述した寸法形状のノズル孔１２を
もったインクジェットプリンタヘッド１０の製造方法に
ついて説明する。

【００１５】先ず、図４に示すように、導電体からなる
厚さ約１μｍのニッケル膜（導電体メッキ）２１を、絶
縁基板２０上にメッキ処理により形成したものを準備す
る。なお、絶縁基板２０の表面積は、成形品として予定
されたヘッド基体１１の表面積より大きなものであるこ
とが肝要である。その後、図５に示すように、ニッケル
膜２１上に、光溶解形の感光剤として機能する厚さ約２
μｍ程度の第１のレジスト２２を塗布する（第１のレジ
スト塗布工程）。その後、図６に示すように、ノズル孔
１２の平行部１２ｂの径Ｂより大きな径をもち且つ光を
通さない円形の第１のパターン２３ａが設けられた第１
のマスク部材２３を、第１のレジスト２２の表面に塗布
させる。この状態で、図示しない露光用光源からの紫外
線により第１のレジスト２２を露光させる。このとき、
第１のレジスト２２において、第１のパターン２３ａに
対応する円形部分以外がレジスト感光部２２ａとして露
光される（第１の露光工程）。

【００１６】その後、図７に示すように、現像処理によ
り第１のパターン２３ａと同じ形状に第１のレジスト２
２を残し、導電体メッキ２１上にレジスト台２２ｂを形
成する（第１の現像工程）。その後、図８に示すよう
に、露出したレジスト台２２ｂ及びニッケル膜２１上
に、光溶解形の感光剤として機能する所定の厚さ（約１
０μｍ以上であることを要す）の第２のレジスト２４を
塗布する（第２のレジスト塗布工程）。その後、図９に
示すように、ノズル孔１２の平行部１２ｂの径Ｂと同じ
径をもち且つ光を通さない円形の第２のパターン２５ａ
が設けられた第２のマスク部材２５を、第２のレジスト
２４の表面に塗布させる。この状態で、図示しない露光
用光源からの紫外線により第２のレジスト２４を露光さ
せる。このとき、第２のレジスト２４において、第２の
パターン２５ａに対応する円柱部分以外がレジスト感光
部２４ａとして露光される（第２の露光工程）。

【００１７】その後、図１０に示すように、２回目の現
像工程によりレジスト感光部２４ａを除去し、第２のレ
ジスト２４は、第２のパターン２５ａと同じ径のノズル
孔成形レジスト２４ｂとしてレジスト台２２ｂ上に残さ
れる（第２の現像工程）。すなわち、ニッケル膜２１上
には、第１のレジスト２２と同じ厚みで且つ第１のパタ
ーン２３ａと同じ径をもったレジスト台２２ｂと、第２
のレジスト２４と同じ厚みで且つ第２のパターン２５ａ
と同じ径をもったノズル孔成形レジスト２４ｂとが形成
され、ニッケル膜２１上で２段のレジスト２２ｂ，２４
ｂを作り出し、これを成形型３０として用いる。

【００１８】この成形型３０を利用して、図１１に示す
ように、成形型３０の絶縁基板２０上において、成形品
として予定されているヘッド基体１１の厚さＡ（約１０
０μｍ）までメッキ（例えばニッケル又はニッケル合金
等）２６を成長させる（メッキ（電鋳）工程）。この場
合、成形型３０をニッケル電着液内に浸漬し、１０×１
０ｃｍ当たり５〜２０Ａの電流で１時間程度通電し続
け、メッキ２６が電気化学的に析出され、予定されたヘ
ッド基体１１の厚さＡ（約１００μｍ）に達した時に、
通電を止める。このように、ニッケル膜２１上にレジス
ト台２２ｂを形成することで、メッキ２６の成長がこの
部分で抑制され、予定されたノズル孔１２の塞がりを防
止し、正確な径でノズル孔１２を作り出すことができ
る。

【００１９】その後、成形型３０をメッキ２６から剥離
させることにより、図２及び図３に示すような形状のノ
ズル孔１２をヘッド基体１１上に複数もったインクジェ
ットプリンタヘッド１０が成形品として取り出され、こ
れに撥水処理を施して製品が完成する。なお、完成品と
して予定されているノズル孔１２の整列状態、個数又は
孔径に応じて、第１のパターン２３ａや第２のパターン
２５ａの形状、配列状態又は個数を変更することは当然
なされることである。

【００２０】本発明は前述した実施形態に限定されるも
のではなく、ノズル孔１２の平行部１２ｂの高さ（長
さ）Ｃに応じて、ノズル孔成形レジスト２４ｂの高さを
変えることは言うまでもない。例えば、平行部１２ｂの
高さを約２０μｍとした場合、ノズル孔成形レジスト２
４ｂの高さは最低でも約２０μｍを必要とする。また、
１回目及び２回目の露光工程では、レジストに光化学反
応を起こさせて現像液に対して不溶解にしたり、または
溶解性にしたりすることを目的としており、前述したよ
うに、露光した部分を現像工程で除去する場合に限られ
ず、光硬化形の感光剤として機能するレジストを使用し
てもよい。更に、前述したインクジェットプリンタヘッ
ド１０の各寸法は例示であり、これに限定されないのは
言うまでもない。

【００２１】

【発明の効果】本発明によるインクジェットプリンタヘ
ッドの製造方法は、以上のように構成されているため、
次のような効果を得る。すなわち、導電体メッキが施さ
れた絶縁基板上に第１のレジストを塗布する第１のレジ
スト塗布工程と、平行部の径より大きな形状の第１のパ
ターンを設けた第１のマスク部材を介して第１のレジス
トを露光させる第１の露光工程と、第１の露光工程後、
第１のパターンと同じ形状に第１のレジストを残し、導
電体メッキ上にレジスト台を形成する第１の現像工程
と、第１の現像工程時に露出したレジスト台及び導電体
メッキ上に、平行部の長さ以上の厚みをもった第２のレ
ジストを塗布する第２のレジスト塗布工程と、平行部と
同じ径をもって第２のマスク部材に設けられた第２のパ
ターンとレジスト台とを対峙させ、第２のマスク部材を
介して第２のレジストを露光させる第２の露光工程と、
第２の露光工程後、第２のパターンと同じ径のノズル孔
成形レジストをレジスト台上に残す第２の現像工程と、
絶縁基板側からノズル孔成形レジストの表面に沿いなが
ら、ノズル孔成形レジストの頂部に向けて平行部と同じ
長さ分だけメッキを成長させるメッキ工程とを備えたこ
とにより、コストダウンを可能にし且つ量産化に適した
製造方法が可能となり、インク吐出口に必要とされる所
望長さの平行部を簡単且つ確実に作り出すことができ
る。そして、複数のインク吐出口の形状を均一にするこ
とができるので、インク吐出口から吐出させるインク液
滴を均一な大きさにして、被記録媒体上での印刷むらを
なくすことができ、ヘッド基体自体がミクロンオーダー
の極めて薄いものであっても、コストダウンや確実な微
細加工を担保させることができる。また、これまでの電
鋳加工（メッキ加工）では困難であったインク吐出口と
平行部の形状規制を厳密に行うことができるので、イン
クの飛散防止に大きな効果が現れる。

【００２２】本発明によるインクジェットプリンタヘッ
ドは、ノズル孔のインク導入側には平行部に連続するア
ール部が形成されたことにより、インク液滴の均一化を
促進させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】インクジェットプリンタヘッドの外観を示す斜
視図である。

【図２】本発明に係るインクジェットプリンタヘッドの
要部であるノズル孔の形状を示す断面図である。

【図３】図２のノズル孔の外観を示す斜視図である。

【図４】本発明に係るインクジェットプリンタヘッドを
製造するために行う導電体メッキ工程を示す断面図であ
る。

【図５】１回目のレジスト塗布工程を示す断面図であ
る。

【図６】１回目の露光工程を示す断面図である。

【図７】１回目の現像工程を示す断面図である。

【図８】２回目のレジスト塗布工程を示す断面図であ
る。

【図９】２回目の露光工程を示す断面図である。

【図１０】２回目の現像工程を示す断面図である。

【図１１】メッキ工程を示す断面図である。

【図１２】従来のインクジェットプリンタヘッドに適用
されたノズル孔の断面図である。

【図１３】従来のノズル孔の他の例を示す断面図であ
る。

【図１４】ノズル孔のインク吐出口にバリが発生した状
態を示す斜視図である。

【符号の説明】

１０…インクジェットプリンタヘッド、１１…ヘッド基
体、１２…ノズル孔、１２ａ…アール部、１２ｂ…平行
部、１３…インク吐出口、１４…インク吐出用凹部、２
０…絶縁基板、２１…ニッケル膜（導電体メッキ）、２
２…第１のレジスト、２２ｂ…レジスト台，２３…第１
のマスク部材、２３ａ…第１のパターン、２４…第２の
レジスト、２４ｂ…ノズル孔成形レジスト、２４ｂＢ…
頂部、２５…第２のマスク部材、２５ａ…第２のパター
ン、２６…メッキ。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年１０月２３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インク吐出口に平行部をもったノズル孔
   をヘッド基体に有するインクジェットプリンタヘッドを
   製造する方法において、 導電体メッキが施された絶縁基板上に第１のレジストを
   塗布する第１のレジスト塗布工程と、 前記平行部の径より大きな形状の第１のパターンを設け
   た第１のマスク部材を介して前記第１のレジストを露光
   させる第１の露光工程と、 前記第１の露光工程後、前記第１のパターンと同じ形状
   に前記第１のレジストを残し、前記導電体メッキ上にレ
   ジスト台を形成する第１の現像工程と、 前記第１の現像工程時に露出した前記レジスト台及び前
   記導電体メッキ上に、前記平行部の長さ以上の厚みをも
   った第２のレジストを塗布する第２のレジスト塗布工程
   と、 前記平行部と同じ径をもって第２のマスク部材に設けら
   れた第２のパターンと前記レジスト台とを対峙させ、第
   ２のマスク部材を介して前記第２のレジストを露光させ
   る第２の露光工程と、 第２の露光工程後、前記第２のパターンと同じ径のノズ
   ル孔成形レジストを前記レジスト台上に残す第２の現像
   工程と、 前記絶縁基板側から前記ノズル孔成形レジストの表面に
   沿いながら、前記ノズル孔成形レジストの頂部に向けて
   前記平行部と同じ長さ分だけメッキを成長させるメッキ
   工程とを備えたことを特徴とするインクジェットプリン
   タヘッドの製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載のインクジェットプリンタ
   ヘッドの製造方法により成形されたインクジェットプリ
   ンタヘッド。
3. 【請求項３】 インク吐出口に平行部をもったノズル孔
   をヘッド基体に有するインクジェットプリンタヘッドに
   おいて、 前記ノズル孔のインク導入側には前記平行部に連続する
   アール部が形成されていることを特徴とするインクジェ
   ットプリンタヘッド。