JPH1120159A

JPH1120159A - インクジェットヘッド部品及びその製造方法

Info

Publication number: JPH1120159A
Application number: JP17928597A
Authority: JP
Inventors: Tomoo Ikeda; 池田　　智夫
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1997-07-04
Filing date: 1997-07-04
Publication date: 1999-01-26

Abstract

(57)【要約】【課題】高密度、高精細、及び高信頼性を備えるイン
クジェットヘッドを可能とするインクジェットヘッド部
品及びその製造方法を提供する。【解決手段】電鋳法によって形成される多数の液室を
構成する側壁と、電鋳法によって形成される多数の吐出
孔を有するノズル板と、前記側壁と前記ノズル板との間
に設ける不透明でかつ導電性を有する中間層とを備え、
該中間層は前記ノズル板の吐出孔に対応する位置に設け
る吐出孔と同等の大きさの開口部を有し、かつ前記ノズ
ル板は前記中間層を介して電鋳法によって形成される課
程で前記側壁に結合され一体に形成されていることを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はインク滴を吐出させ
記録紙等の媒体上にインク像を形成するプリンタ等の装
置に用いられるインクジェットヘッド部品とその製造方
法に関し、特に多数の液室を構成する側壁と多数の吐出
孔を有するノズル板とで構成されているインクジェット
ヘッド部品とその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のインクジェットヘッドはインクを
吐出させる為の駆動力を発生させる駆動体と、インク流
路を有しかつ駆動体で発生した駆動力によりインクを加
圧しインクを吐出するための多数の液室とを備え、該多
数の液室は、該液室を構成する側壁と液室で加圧された
インクが吐出する為の多数のインクの吐出孔を備えたノ
ズル板と底板で構成される。

【０００３】一般に、駆動体として発熱体を使用したも
のを発熱式インクジェットヘッド、圧電体を使用したも
のを圧電式インクジェットヘッドと呼んでいるが、どち
らの方式であっても液室およびインクの吐出孔の機能は
基本的に同じである。本発明は液室を構成する側壁とノ
ズル板に関する発明であるので、ここでは、圧電式イン
クジェットヘッドを例に挙げて従来の技術を説明するこ
とにする。

【０００４】図６に従来の圧電式インクジェットヘッド
の一例を示す。吐出孔２が設けられたノズル板２００上
に、液室１、マニホールド３及びインク供給口４を構成
する側壁５を有する側壁板１００が接着剤によって接合
される。

【０００５】また、側壁板１００上には、底板として薄
板上のダイアフラム３００が接合され液室が構成されて
いる。さらにダイアフラム３００の上に配置される駆動
体である圧電素子４００の歪みがダイアフラム３００を
介して液室１に伝えられる。これらの部品もまた接着剤
によって接合される。

【０００６】圧電素子４００は剛性の高い基台５００に
接着剤で固定されており、圧電素子４００の歪みはダイ
アフラム側に伝わるようになっている。

【０００７】以下に上記各部品の構造について説明す
る。側壁板１００に設けられた多数の液室１はインク流
路とインク加圧室をかねている。そのそれぞれの液室１
は一方の端部で一つにつながっており、この部分をマニ
ホールド３と呼んでいる。またマニホールド３の後部に
はインクを外部からインクジェットヘッドに供給するた
めのインク供給口４が設けられている。

【０００８】ノズル板２００には多数の吐出孔２が孔あ
けされており、一つの吐出孔２が一つの液室１に対応す
るように配置される。インクジェットヘッドを高解像度
にするには、この液室１と吐出孔２の間隔を狭くする必
要がある。

【０００９】ダイアフラム３００は通常３〜５μｍ程度
の薄板状の部品である。このダイアフラム３００は圧電
素子４００が電歪効果により伸縮したときにその歪みを
液室１に伝えるためのものであり、剛性は低くなくては
ならない。なお、発熱式インクジェットヘッドの場合に
はこのダイアフラム３００は存在しない。

【００１０】駆動体である圧電素子４００はそれ自身の
電歪効果により歪みを発生させ、その歪みによって液室
１内のインクを加圧し、それに対応した吐出孔２からイ
ンクを吐出させる。そのため、各圧電素子４００は各液
室１とそれぞれが対応しており、一つの液室１が加圧さ
れている場合に他の液室１に影響を与えないように分離
された状態になっている。

【００１１】これら分離された圧電素子４００は基台５
００上で固定されている。圧電素子４００を基台５００
に固定する方法として、一般的には、最初分離していな
い圧電素子４００を、基台５００に接着剤で接合し、そ
の後切削加工により圧電素子４００のみを分離する工程
がとられている。圧電素子４００が基台５００に固定さ
れた後にダイアフラムとの接合がなされる。この接合に
関しても接着剤による接合が一般的である。

【００１２】次に、各部品の一般的な製造方法について
述べる。まず、従来の側壁板１００の形成方法として
は、エポックスなど有機材料を射出成形法によって成形
する方法が一般的であった。また有機材料の代わりにＺ
ｒＯ₂等の酸化物を射出成形法で成形する粉末射出成形
法とよばれる加工法を用いて成形したものもある。これ
らの成型法は必ず成形型を必要とする。しかし、成形型
に材料を注入するときに非常に大きな圧力がかかるた
め、成形型を微細形状にすると材料の注入圧力で金型が
破損するおそれがあり、これらの方法は微細形状のもの
には向いていない。

【００１３】微細形状を形成するのに向いている加工法
としては、エッチング法が挙げられる。エッチング法を
使うことにより数百μｍ程度の厚い金属板を溝形状にパ
ターニングすることは容易に可能である。ただし一般的
な金属板（ＳＵＳ、Ｃｕ等）を用いた場合、エッチング
法により形成できる溝幅は板厚と同程度の寸法になって
しまう。これはエッチングがすべての方向に等方的に行
われるためである。そのため高密度化を目的として液室
１の加工をしようとすると、十分な液室容積が得られな
いと言った問題が生じる。

【００１４】さらには、Ｓｉの異方性エッチングを利用
したＳｉエッチング法を用いて、溝幅を狭く、かつ溝深
さを深く、液室を形成する方法が考えられた。しかし、
Ｓｉの異方性は、Ｓｉの分子配列に対して厳密に行われ
るため、Ｓｉの分子配列方向を十分に考慮した液室設計
が必要であり、そのために液室設計の自由度はかなり限
られてしまう。また、Ｓｉの分子配列に合わせるといっ
た高度なパターニング精度が要求され、そのためにはＬ
ＳＩ分野で用いられるような高価な装置が必要となる。

【００１５】次にノズル板２００の製造方法について説
明する。従来より、インクジェットヘッドのノズル板の
製造方法に関しては多くの提案がなされている。

【００１６】まず、最も一般的な方法としては、ドリル
などの穴あけ工具を用いた機械加工である。ただしこの
方法であけられる穴径はせいぜいφ５０μｍが限界であ
り、また近年のインクジェットヘッドのように多数の吐
出孔２を必要とする場合には生産性が非常に悪い。その
ため、近年では、ノズル板製造方法としては、この方法
はほとんど使われていない。

【００１７】また、機械加工によるノズル板製造方法と
して、プレス加工法も挙げられる。この方法は一度に多
数の吐出孔２を加工できるため、近年では最も広く使用
されている方法の一つである。ただし、この方法の場
合、非常に精巧で、且つ高い強度をもったプレス型を必
要とする。そのため、穴径は現状のφ３０〜φ４０μｍ
が限界であると見られる。また、各吐出孔２の間隔が狭
まるとプレス時の加圧が弱まるため、高密度化という観
点から言えばあまり有効な手段とはいえない。

【００１８】機械加工以外のノズル板製造方法として、
電鋳法が挙げられる。電鋳法を用いたインクジェット用
ノズル板製造方法としては、いくつかの方法が提案され
ている。

【００１９】まず、最も一般的なものは金属基板上に感
光性樹脂材料（一般にレジストと呼ばれている。）をフ
ォトリソグラフィー法を用いてパターニングし、金属基
板を電極として電鋳を行う方法である。図７は従来より
一般的に行われてきたフォトリソグラフィー法によるイ
ンクジェットヘッド用ノズル板の製造方法を示す図であ
る。

【００２０】まず、金属基板２１０上に、レジスト２２
０を通常のマスクを用いたフォトリソグラフィー法によ
り、所望の吐出孔の形状にパターニングする（図７
（ａ））。従来の電鋳によるノズル板の製造に用いられ
るレジスト２２０は２〜５μｍ程度の厚さのものが使わ
れていた。これは一般にＬＳＩ分野で用いられているレ
ジストである。

【００２１】次に、金属基板２１０上に、電鋳法により
金属層２３０を形成していく（図７（ｂ））。電鋳法に
より形成される金属層２３０は等方性をもって成長す
る。そのため、レジスト２２０の厚みを越えると、レジ
スト２２０を覆うように金属層２３０は成長してゆき、
その結果、図７（ｂ）に示すように、Ｒ形状の断面をも
つ吐出孔形状が形成される。

【００２２】最後に金属層２３０を金属基板２１０及び
レジスト２２０から分離し、金属層２３０からなるイン
クジェットヘッド用ノズル板が形成される（図７
（ｃ））。このフォトリソグラフィー法を用いた電鋳に
よるノズル板では、金属基板２１０と接する面がノズル
板表面となる。

【００２３】この方法で製造されたノズル板は、図で示
されるようにノズル板の厚みとほぼ同寸法のＲ形状が形
成されるため、各吐出孔の間隔（吐出孔密度）を狭めよ
うとすると、ノズル板の厚みを薄くしなくてはならず、
ノズル板の自由な設計は難しい。

【００２４】さらに、別の電鋳法によるノズル板の製造
方法として、特開平９−１８０８には、前述のようにレ
ジストをフォトリソグラフィー法でパターニングする代
わりに、金属基板上に形成された樹脂層をエキシマレー
ザー加工法によってパターニングする方法が開示されて
いる。しかしながら、エキシマレーザー加工法は一度に
小面積の加工しかできず、そのためフォトリソグラフィ
ー法を用いた電鋳方法に比べると、生産性の点で劣る。

【００２５】また、エキシマレーザーの出力は非常に大
きいため、下地の金属基板にも多少なりともダメージを
与えてしまう。そのため、下地の金属基板を電極として
電鋳を行った場合、金属基板の面荒れがノズル板にその
まま転写されてしまう。

【００２６】以上のような方法で別体で作られた側壁板
１００とノズル板２００とは、上記でも述べたように接
着剤等によって接合される。この接着剤による接合方法
で最も広く用いられている方法はスクリーン印刷法とい
う方法である。この方法は、接着剤をパターニングしよ
うとする部分にのみ微細な孔の空いたメッシュ状のマス
クを使用し、そのメッシュ状のマスクの上から接着剤を
接着しようとする部材に塗布する方法である。

【００２７】側壁板１００とノズル板２００との接着工
程で要求されることは、接着剤層をできる限り薄くして
液室内や吐出孔にはみ出さないようにすることと、一
方、各々の液室内のインクが他の液室と導通しないよう
に接着剤が液室をしっかり密封していることである。

【００２８】しかしながら、上述のスクリーン印刷法に
おいて、接着剤のパターニング幅及び接着剤層の厚みは
マスクに空けられた微細な孔の大きさで決まるため、数
十〜百μｍといったパターニング幅になると接着剤量の
制御が非常に難しくなる。そのため、接着剤の液室内へ
のはみ出しや接着剤不足による液室の未密封が発生して
いた。

【００２９】これらの問題はインクジェットヘッドが高
密度化方向に進めば進むほど大きな問題として重要さを
増す。

【００３０】

【発明が解決しようとする課題】近年、１インチ当たり
１８０ドット（以降、１８０ｄｐｉと記す。）以上の高
密度化が要求されつつある。当然、液室間距離及び吐出
孔間距離も１８０ｄｐｉ相当の間隔が要求される。１８
０ｄｐｉ相当の間隔とは、すなわち１４１μｍの間隔で
液室及び吐出孔が形成されることを意味する。さらに、
液室を構成する側壁に関して言えば、１４１μｍの間に
液室と液室との間を仕切る側壁が形成されることを意味
する。仮に、液室の溝幅（以降、液室幅と記す。）と側
壁の厚みが１対１の割合の場合、液室の溝幅が７０．５
μｍ、側壁の厚みが７０．５μｍと言うことになる。

【００３１】従来のインクジェットヘッドでは、前述の
通り側壁板とノズル板とは別体で形成され、スクリーン
印刷法により前記側壁板の上面に接着剤を塗り、位置合
わせを行いながらノズル板と側壁板との接合を行ってい
た。しかしながら、インクジェットヘッドの高密度化が
進むに従い、接着剤での接合は困難を増し、１８０ｄｐ
ｉを越える密度においては安定して接着剤を塗ることは
不可能に近くなってしまった。接着剤が安定して塗るこ
とができなくなることによって、接着剤の液室内へのは
み出しや、逆に接着剤不足する問題が発生する。接着剤
のはみ出しの場合にはインクの流路抵抗の増加、また接
着剤不足の場合には液室の密封不足によるインクの加圧
不足が生じる。どちらもインクの吐出性能を悪化させ、
その結果印字品質不良の原因となる。

【００３２】また、もし良好に接着剤の塗布ができたと
しても、高密度化された場合には接着面積が小さくなっ
てしまい、接合強度という面で非常に弱くなってしま
う。その結果、インクジェットヘッドの動作中、剥離な
どが発生し、信頼性に欠けるという問題がある。

【００３３】さらに大きな課題として、側壁板とノズル
板との接合時に、液室と吐出孔との位置合わせをしなく
てはならないという課題があった。高密度化されればさ
れるほど、この位置合わせは困難を増し、この課題の重
要性を増すことになる。もし、この位置合わせがうまく
いかず位置ずれが発生した場合、インクの吐出方向は著
しくずれ、高精細な印字は得られなくなってしまう。こ
の液室と吐出孔の位置ずれの影響については特開平６−
３４００７３で開示されいる。それには液室と吐出孔と
の位置ずれがインク吐出方向に大きく影響を与えること
が明確に示されている。

【００３４】本発明は、上述した課題を解決し、吐出孔
の高密度化においてもインクの吐出方向のばらつきがな
く、良好なインク噴射を行うことができ、高密度、高精
細、及び高信頼性を備えるインクジェットヘッド部品を
提供し、あわせてその製造方法を提供することを目的と
する。

【００３５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のうち請求項１記載の発明におけるインクジ
ェットヘッド部品は、インクを溜め加圧室の役目をす
る多数の液室を構成する側壁と、該液室で加圧されたイ
ンクを吐出させるための多数の吐出孔を有するノズル板
とを備えるインクジェットヘッド部品であって、電鋳法
によって形成される液室を構成する側壁と、電鋳法によ
って形成されるノズル板と、前記側壁と前記ノズル板と
の間に設ける不透明でかつ導電性を有する中間層とを備
え、該中間層は前記ノズル板の吐出孔に対応する位置に
設ける吐出孔と同等の大きさの開口部を有し、かつ前記
ノズル板は前記中間層を介して電鋳法によって形成され
る課程で前記側壁に結合され一体に形成されていること
を特徴とする。

【００３６】請求項２記載の発明におけるインクジェッ
トヘッド部品の製造方法は、インクを溜め加圧室の役目
をする多数の液室を構成する側壁と、該液室で加圧され
たインクを吐出させるための多数の吐出孔を有するノズ
ル板とを備えるインクジェットヘッド部品の製造方法で
あって、透明基板上に第１の不透明導電性膜を液室を構
成する側壁の平面形状に形成し、該第１の不透明導電性
膜上に第１の感光不溶性樹脂材料を成膜し、該第１の感
光不溶性樹脂材料を前記透明基板側から前記第１の不透
明導電性膜を介して露光し、現像することによって、パ
ターン化し、前記第１の不透明導電性膜上に電鋳法を用
いて前記液室を構成する側壁を形成する工程と、該側壁
の上面および前記第１の感光不溶性樹脂材料の上面に中
間層の材料である第２の不透明導電性膜を形成し、該第
２の不透明導電性膜上に感光可溶性樹脂材料をフォトリ
ソグラフィー法を用いてノズル板の平面形状に形成し、
前記第２の不透明導電性膜をエッチング法によってパタ
ーニングし前記感光可溶性樹脂材料を前記第２の不透明
導電性膜から除去することによって中間層を形成する工
程と、前記中間層の上面及び前記第１の感光不溶性樹脂
材料の上面に第２の感光不溶性樹脂材料を成膜し、露光
し、現像することによってパターン化し、前記中間層の
上面に電鋳法を用いてノズル板を形成する工程と、前記
透明基板、前記第１の感光不溶性樹脂材料及び前記第２
の感光不溶性樹脂材料を、前記側壁、前記中間層及び前
記ノズル板から除去する工程とからなることを特徴とす
る。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下実施の形態を基に本発明を更
に詳しく説明するが、本発明は多数の液室と多数の吐出
孔を有するインクジェットヘッドすべてに適応可能であ
り、インクジェットヘッドの駆動方式には限定されるも
のではない。

【００３８】図１に示すように本発明によるインクジェ
ットヘッド部品は、電鋳法によって形成される液室２１
を構成する側壁１４と、電鋳法によって形成される多数
の吐出孔２２を有するノズル板１８と、前記側壁１４と
前記ノズル板１８との間に設ける不透明でかつ導電性を
有する中間層１５とによって構成されている。また、該
中間層１５には前記ノズル板１８に設ける吐出孔２２に
対応する位置に吐出孔２２と同等の大きさの開口部１９
が設けられている。更に、前記側壁１４と前記ノズル板
１８とが前記中間層１５を介して電鋳法によって形成さ
れる課程で結合され一体に形成されている。

【００３９】次に本発明によるインクジェットヘッド部
品の製造方法について図２、図３、図４及び図５を用い
て説明する。

【００４０】図２（ａ）に示す透明基板１１は、紫外光
の透過性の高い材料、また第１不透明導電性膜１２は、
紫外光の透過性の低い材料から選ばれる。

【００４１】本実施の形態においては、透明基板１１と
してＨＯＹＡ社製３Ｗ４０−ＳＬというガラス基板を使
用した。このガラス基板は、厚みが０．４ｍｍであり、
紫外光（λ＝３８０ｎｍ）を９９％以上透過させるもの
である。

【００４２】まず前記透明基板１１上に、第１の不透明
導電性膜１２の材料である金属膜をスパッタリング法に
て成膜した。前記第１の不透明導電性膜１２の材料とし
ては、Ｃｒ膜とＡｕ膜との積層膜を使用し、Ｃｒ膜の厚
みを０．０５μｍ、Ａｕ膜の厚みを０．２μｍとした。
成膜するにあたって、スパッタリング装置にはトッキ社
製ＳＰＶ−４０３を用い、Ｃｒ膜の場合、１×１０^ー2ｔ
ｏｒｒのＡｒガス雰囲気中でＲＦパワー４５０Ｗで３分
間、Ａｕ膜の場合、１×１０^ー2ｔｏｒｒのＡｒガス雰囲
気中でＲＦパワー４５０Ｗで５分間の条件とした。この
構造での成膜した第１の不透明導電性膜１２の材料とし
てのＣｒ膜とＡｕ膜との積層膜の紫外光（λ＝３８０μ
ｍ）の透過性は１％以下であった。

【００４３】Ｃｒ／Ａｕ膜を成膜した後、フォトリソグ
ラフィー法を用いて、レジストをＣｒ／Ａｕ膜上に多数
の液室を構成する側壁１４の平面形状にパターニングし
た。フォトリソグラフィー法はＬＳＩ分野で一般的に行
われているパターニング手法であるので、ここでは詳し
い説明は省くが、サブミクロンレベルでの寸法精度が得
られる利点をもっている。

【００４４】前記レジストを多数の液室を構成する側壁
１４の形状にパターニングした後、王水を用いてＡｕ膜
を、さらには硝酸系エッチャントを用いてＣｒ膜をウェ
ットエッチングし、最後に前記レジストをアセトンで剥
離、除去する事によって、Ｃｒ／Ａｕ膜からなる第１の
不透明導電性膜１２の形成が完了した。

【００４５】なお、透明基板１１の材料としてはガラス
基板の他に有機材料でもかまわない。また、第１の不透
明導電性膜１２は単層であっても、積層されていても、
本発明には何ら支障はない。

【００４６】また、第１の不透明導電性膜１２のパター
ニング方法としては、ウェットエッチング法の他に、マ
スクによる成膜法、リフトオフ法、ドライエッチング
法、エキシマレーザー加工法など多くの方法が考えられ
るが、いずれも可能である。

【００４７】次に図２（ｂ）に示すように、透明基板１
１上に形成された第１の不透明導電性膜１２上に、さら
に第１の感光不溶性樹脂材料１３をコーティングする。
ここで第１の感光不溶性樹脂材料１３に要求される特性
は、光（一般には紫外光）が照射された部分が現像後に
硬化し残るもの、すなわち未露光部分が現像後可溶し除
去されるものである必要がある。一般にこのタイプの感
光不溶性樹脂材料をネガレジストと呼んでいる。

【００４８】本実施の形態では、第１の感光不溶性樹脂
材料１３として日本合成ゴム社製ＴＨＢ−３０（商品
名）という液体状のネガレジストを使用した。コーティ
ング方法はスピンコート法を用い、第１の不透明導電性
膜１２が形成された透明基板１１上に、１０００ｒｐｍ
の回転数で１０秒間のスピンコートを２回行った。

【００４９】なお、ＴＨＢ−３０は上記条件で１回のス
ピンコートするごとに、９０℃のホットプレート上で５
分間熱した。これはＴＨＢ−３０の中に含まれている溶
媒を蒸発させるためである。

【００５０】上記、２回のスピンコートにより、第１の
感光不溶性樹脂材料１３であるＴＨＢ−３０は、１００
μｍの厚さでコーティングされた。

【００５１】本実施の形態では、スピンコート法を用い
たが、スプレーコート法、ローラーコート法等を用いて
もかまわない。

【００５２】また、ネガレジストには液体状のものの他
にシート状のものも存在するが、そちらを使用しても全
くかまわない。

【００５３】次に、図２（ｃ）に示すように、前記第１
の感光不溶性樹脂材料１３を透明基板１１側から第１の
不透明導電性膜１２を介して露光する。このとき第１の
不透明導電性膜１２は一般にフォトリソグラフィー法で
用いられる露光用マスクと同じ役目をする。

【００５４】本実施の形態では、ユニオン光学社製の露
光装置を用い、４００ｍＪ／ｃｍ²（紫外光波長λ＝３
８０ｎｍ）の露光量で露光を行った。

【００５５】次に図３（ａ）に示すようにパターニング
された第１の不透明導電性膜１２により所望の部分のみ
を露光された第１の感光不溶性樹脂材料１３を現像する
ことによってパターニングがなされ、第１の感光不溶性
樹脂材料１３ａが形成される。このとき、第１の感光不
溶性樹脂材料１３ａは、前述の通りネガレジストである
ため、図３（ａ）に示すように、第１の不透明導電性膜
１２上のみ除去されることになる。

【００５６】本実施の形態では、ＴＨＢ−３０専用現像
液を用い、４０℃の現像液にて１０分間のスプレー法に
より現像を行った。現像方法はスプレー法でも、浸漬法
でもかまわないが、スプレー法の方が微細な形状をパタ
ーニングするには適している。

【００５７】次に、図３（ｂ）に示すように電鋳法を用
い第１の不透明導電性膜１２上に液室を構成する側壁１
４を形成する。電鋳法は電気メッキ法の一種であり、所
望の材料が添加された処理浴中で電気的に膜成長させる
方法である。膜成長が行われる部分は導電性である必要
があり、本発明では、第１の不透明導電膜１２上のみが
膜成長する。

【００５８】本実施の形態ではＮｉ電鋳を行い、Ｎｉか
らなる側壁１４を形成した。本実施の形態で使用した処
理浴は下記の組成のものである。水５Ｌスルファミン酸ニッケル１６５０ｇ塩化ニッケル１５０ｇ硼酸２２５ｇラウリル硫酸ナトリウム５ｇ上記の処理浴５０℃中で電流密度５０ｍＡ／ｃｍ² で
９．５時間電鋳処理を行い９５μｍの厚みの側壁１４を
形成した。

【００５９】次に、図４（ａ）に示すように、第１の感
光不溶性樹脂材料１３ａおよび側壁１４上に第２の不透
明導電性膜１５を成膜する。

【００６０】本実施の形態では、第２の不透明導電性膜
１５として、第１の不透明導電性膜１２と同じＣｒ／Ａ
ｕ膜をそれぞれ０．０５μｍ／０．２μｍの厚みで成膜
した。成膜方法はスパッタリング法を用い、スパッタリ
ング法での成膜条件も、第１の不透明導電性膜１２の成
膜と同条件で行った。成膜方法としては、このほかに蒸
着法でも良い。

【００６１】次に、図４（ｂ）に示すように、第２の不
透明導電性膜１５をパターニングするために、第２の不
透明導電性膜１５上に、フォトリソグラフィー法を用い
て所望の吐出孔形状にパターニングされ、開口部１９を
有する感光可溶性樹脂材料１６を形成する。このとき前
記開口部１９と下部の第１の感光不溶性樹脂材料１３ａ
（後で液室となる部分）との良好な位置合わせが必要で
ある。フォトリソグラフィー法はＬＳＩ分野で広く使わ
れている手法で数ミクロン以下での位置合わせが可能で
ある。

【００６２】本実施の形態による感光可溶性樹脂材料１
６の形成方法を以下に述べる。まず、図４（ａ）の工程
で成膜された第２の不透明導電性膜１５上にスピンコー
ト法を用いてヘキスト社製レジストであるＡＺ−４６２
０（商品名）をコーティングした（図示せず）。このレ
ジストは露光部が現像後可溶し、除去できるタイプのレ
ジスト（ポジレジスト）である。本レジストを４０００
ｒｐｍの回転数で３０秒間スピンコートした結果、６μ
ｍの厚みでコーティングされた。

【００６３】さらに、スピンコートされたＡＺ−４６２
０を、所望の吐出孔形状にパターニングされた露光用マ
スクを用いて露光する。本実施例では１００ｍＪ／ｃｍ
² の露光量で露光した。

【００６４】さらに、所望の吐出孔形状に部分的に露光
されたＡＺ−４６２０を専用現像液を用いて浸漬法によ
り現像した。この時の現像温度、現像時間は２５℃、９
０秒であった。最後に、純水を用いてリンス（現像液の
洗い流し工程）を行い、図４（ｂ）に示すように開口部
１９を有する感光可溶性樹脂材料１６が形成された。

【００６５】次に、前記感光可溶性樹脂材料１６をマス
クとし、第２の不透明導電性膜１５をエッチング法にて
パターニングする。その後、第２の感光可溶性樹脂材料
１６を第２の不透明導電性膜１５から除去し図４（ｃ）
に示すように不透明導電性で開口部２０を有する中間層
１０を形成した。前記中間層の開口部２０の断面形状
は、吐出孔２２の断面形状と同等に形成されている。

【００６６】エッチング法には、ドライエッチング法と
ウェットエッチング法とが挙げられる。本発明におい
て、どちらのエッチング法を用いることも可能である
が、ドライエッチング法を用いた場合には、中間層１０
の下部に構成されている第１の感光性樹脂材料１３ａも
少なからずエッチングされてしまう。ゆえに、本工程で
はウェットエッチング法を用いる方が望ましい。

【００６７】本実施の形態では、図２（ａ）の工程と同
様に、王水にてＡｕ膜を、硝酸系エッチャントにてＣｒ
膜をウェットエッチングした。その後、アセトン中に浸
漬する事により感光可溶性樹脂材料１６（図示せず）を
除去した。

【００６８】次に所望の吐出孔形状にパターニングされ
た中間層１０及び第１の感光不溶性樹脂材料１３ａの露
出部上に、第２の感光不溶性樹脂材料をコーティングし
（図示せず）、図２（ｃ）と同様に透明基板１１側から
露光し（図示せず）、さらに現像を行って第２の感光不
溶性樹脂材料をパターニングし、図５（ａ）に示すよう
に第２の感光不溶性樹脂材料１７を形成した。

【００６９】本実施の形態では、第２の感光不溶性樹脂
材料１７に第１の感光不溶性樹脂材料１３と同じくＴＨ
Ｂ−３０を使用した。ＴＨＢ−３０のコーティングには
スピンコート法を用い、８００ｒｐｍの回転数で１０秒
間スピンコートすることにより、６０μｍの厚みでコー
ティングした。

【００７０】その後、図２（ｃ）に示す工程と同様の方
法で、透明基板側から９００ｍＪ／ｃｍ² の露光量で露
光を行った。本工程では前記中間層１０が露光用マスク
の役目をした。

【００７１】その後、ＴＨＢ−３０専用現像液を用いて
シャワー法による現像を行い、図５（ａ）に示すように
ＴＨＢ−３０をパターニングした。スプレー法現像の条
件は、現像液４０℃、現像時間５分であった。

【００７２】次に図５（ｂ）に示すように、前記中間層
１０上に電鋳法によりノズル板１８を形成する。本実施
の形態では図３（ｂ）の工程で用いた処理浴と同じ組成
のものを用い、電鋳条件も同条件とした。ただし電鋳処
理時間を５時間とすることで、本工程では５０μｍの厚
みでノズル板１８を形成した。

【００７３】最後に透明基板１１を機械加工によって除
去し、第１の感光不溶性樹脂材料１３ａ及び第２の感光
不溶性樹脂材料１７をアルカリ性の専用剥離液で除去
し、図５（ｃ）に示すようにノズル板１８が中間層１０
を介して電鋳法によって形成される課程で液室を構成す
る側壁１４に結合され一体に形成されたインクジェット
ヘッド部品が完成する。また、図１に示すように第１の
不透明導電性膜１２を研削加工等で除去しても良いが、
この状態で残しておいても良い。

【００７４】この後、本発明のインクジェット部品に従
来の製造方法によってダイヤフラムを接着し、さらに圧
電素子を含む駆動体を接着することによってインクジェ
ットヘッドを完成することが出来る（図示せず）。なお
本発明においては、図１に示すように第１の感光不溶性
樹脂材料１３ａを除去した部分にできた空間が液室２１
となり、第２の感光不溶性樹脂材料１７を除去した部分
にできた空間が吐出孔２２となる。

【００７５】なお、本実施の形態においては、透明基板
の材料としてガラスを用いた例で説明したが、ポリカー
ボネイト樹脂やアクリル樹脂等の透明樹脂を使用するこ
とも可能である。この場合は、透明基板、第１の感光不
溶性樹脂材料１３ａ及び第２の感光不溶性樹脂材料１７
を一緒にＫＯＨ等の強アルカリ液で溶解し除去すること
によってインクジェットヘッド部品が完成する。

【００７６】また、本実施の形態において、第１の不透
明導電性膜１２と、第２の不透明導電性膜１５の材料と
して、いずれもＣｒ／Ａｕ膜からなる金属層を用いた例
で説明したが、導電性材料として酸化インジュムスズ
（ＩＴＯ）、酸化錫（ＳｎＯ2）等の酸化物と、不透明
材料として酸化ジルコニュウム（ＺｒＯ2 ）、アルミナ
（Ａｌ2 Ｏ3 ）等の酸化物とを組み合わせて使用するこ
ともできる。例として、ＩＴＯ／ＺｒＯ2 、ＳｎＯ2 ／
Ａｌ2 Ｏ3 等の酸化物からなる不透明導電性膜を使用す
ることができる。

【００７７】また、第１の不透明導電性膜の材料とし
て、銅（Ｃｕ）を使用し、第２の不透明導電性膜１５の
材料として金（Ａｕ）を使用することもできる。この場
合は、第１の不透明導電性膜（Ｃｕ）をエッチングし除
去することによって透明基板も同時に除去することがで
きる。その後に、第１の感光不溶性樹脂材料１３ａ及び
第２の感光不溶性樹脂材料１７をアルカリ性の専用剥離
液で除去し、図１に示すようなインクジェット部品を完
成することができる。

【００７８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のインクジェ
ット部品は、ノズル板が中間層を介して電鋳法によって
形成される課程で液室を構成する側壁に結合され一体に
形成されている。また、本発明のインクジェット部品の
製造方法によれば、、これまで必要とされてきた接着剤
による接合工程が不要となり、インクジェットヘッドの
高密度化が可能となる。また、接着工程が無くなったこ
とで接着剤のはみ出しや不足といった問題が皆無とな
り、インクの流路抵抗を減少させ、さらに液室の密封不
足から生ずるインクの加圧不良をなくすことができる。
この結果、インク吐出性能を安定させ、印字品質を向上
させることができる。

【００７９】またノズル板と側壁の接合に接着剤を用い
ず、電鋳法によって形成されるノズル板が、中間層を介
して側壁に一体に結合されているため結合強度が著しく
向上した。そのため高密度化され、結合面が少なくなっ
ても十分な結合強度が得られる。その結果、高い信頼性
が得ることが出来る。

【００８０】さらに本発明のインクジェット部品の製造
方法は、ＬＳＩ分野で広く使用されているフォトリソグ
ラフィー法を用いているため、寸法精度がこれまでより
も格段に向上する。これによって、液室と吐出孔との位
置合わせ精度も数ミクロン以内に抑えることができる、
液室と吐出孔の位置ずれによって生じる吐出方向不良を
抑えることができ、より高精細で且つ高信頼性の印字が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるインクジェットヘッド部品の概略
を示す断面図である。

【図２】本発明によるインクジェットヘッド部品の製造
工程を説明する図である。

【図３】本発明によるインクジェットヘッド部品の製造
工程を説明する図である。

【図４】本発明によるインクジェットヘッド部品の製造
工程を説明する図である。

【図５】本発明によるインクジェットヘッド部品の製造
工程を説明する図である。

【図６】従来のインクジェットヘッドの構成図である。

【図７】従来のインクジェットヘッドのノズル板の製造
方法を示す図である。

【符号の説明】

１０中間層１１透明基板１２第１の不透明導電性膜１３第１の感光不溶性樹脂材料１３ａ第１の感光不溶性樹脂材料１４側壁１５第２の不透明導電性膜１６感光可溶性樹脂材料１７第２の感光不溶性樹脂材料１８ノズル板１９感光可溶性樹脂材料の開口部２０中間層の開口部２１液室２２吐出孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インクを溜め加圧室の役目をする多数の
液室を構成する側壁と、該液室で加圧されたインクを吐
出させるための多数の吐出孔を有するノズル板とを備え
るインクジェットヘッド部品であって、電鋳法によって形成される液室を構成する側壁と、電鋳
法によって形成されるノズル板と、前記側壁と前記ノズ
ル板との間に設ける不透明でかつ導電性を有する中間層
とを備え、該中間層は前記ノズル板の吐出孔に対応する
位置に設ける吐出孔と同等の大きさの開口部を有し、か
つ前記ノズル板は前記中間層を介して電鋳法によって形
成される課程で前記側壁に結合され一体に形成されてい
ることを特徴とするインクジェットヘッド部品。
【請求項２】インクを溜め加圧室の役目をする多数の
液室を構成する側壁と、該液室で加圧されたインクを吐
出させるための多数の吐出孔を有するノズル板とを備え
るインクジェットヘッド部品の製造方法であって、透明基板上に第１の不透明導電性膜を液室を構成する側
壁の平面形状に形成し、該第１の不透明導電性膜上に第
１の感光不溶性樹脂材料を成膜し、該第１の感光不溶性
樹脂材料を前記透明基板側から前記第１の不透明導電性
膜を介して露光し、現像することによって、パターン化
し、前記第１の不透明導電性膜上に電鋳法を用いて前記
液室を構成する側壁を形成する工程と、該側壁の上面およびパターン化された前記第１の感光不
溶性樹脂材料の上面に中間層の材料である第２の不透明
導電性膜を形成し、該第２の不透明導電性膜上に感光可
溶性樹脂材料をフォトリソグラフィー法を用いてノズル
板の平面形状に形成し、前記第２の不透明導電性膜をエ
ッチング法によってパターニングし前記感光可溶性樹脂
材料を前記第２の不透明導電性膜から除去することによ
って前記中間層を形成する工程と、前記中間層の上面及び前記第１の感光不溶性樹脂材料の
上面に第２の感光不溶性樹脂材料を成膜し、露光し、現
像することによってパターン化し、前記中間層の上面に
電鋳法を用いてノズル板を形成する工程と、前記透明基板、前記第１の感光不溶性樹脂材料及び前記
第２の感光不溶性樹脂材料を、前記側壁、前記中間層及
び前記ノズル板から除去する工程とからなることを特徴
とするインクジェットヘッド部品の製造方法。