JPWO2009133794A1 - ノズルシート及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

高精細化と低コスト化を実現するノズルシートの製造方法を提供することを目的とする。そのため、インクジェットプリンタのインクジェットヘッドに用いられるノズルシートの製造方法は、第1ダミー基板上にパターニングされた撥液膜上に第1樹脂シートを形成し、第1樹脂シートを貫通する第1ノズルを形成し、第1ダミー基板を剥離する工程を備えるものとする。

Description

本発明は、インクジェットプリンタのインクジェットヘッドに用いられるノズルシート及びその製造方法に関する。
近年、インクジェットプリンタが高速印刷、低騒音、高精細印刷、低コストなどの理由により、急速に普及している。インクジェットプリンタで高精細印刷を実現するためには、インクがノズル出口でメニスカスを形成し、印刷面へ安定して垂直に飛翔することが必要である。ノズルの出口面にインクが濡れ広がると安定したメニスカス形状が得られず、高精細印刷を実現することができない。そのため、一般的に、ノズルの出口面に撥液膜を設けることで対処している。例えば、ノズルがインクジェットヘッドの先端部品であるノズルプレートに形成されている場合、撥液膜はノズルプレートの出口面側に設ければよい。この撥液膜の形成方法については、様々な方法が提案されている。
例えば、特許文献1には、多孔質のスポンジに撥液剤を含浸させ、ノズル出口面に転写する方法が開示されている。また、特許文献2には、ノズル板を撥液処理後、ダミー基板に貼り付けて、エッチングによりノズル穴を形成する方法が開示されている。
特開平6−143587号公報 特開平5−318743号公報
特許文献1の方法では、ノズルを形成した後に撥液剤を転写するという工程順序を採っている以上、ノズル内部に撥液剤が入り込む可能性がある。それを回避するように制御することは、非常に困難でありコストもかかる。また、多孔質のスポンジを用いているので、転写ムラが生じるおそれがある。
また、特許文献2の方法では、ノズル板がガラス基板であるため厚みと強度が確保されているので、ダミー基板に貼り付ける前に撥液処理が可能であり、さらに、ノズル形成部付近に接着部がなくても保持可能である。しかしながら、薄型化と低コスト化を目的としたノズル板として、厚みと強度が確保されていない薄い樹脂シートを想定した場合、この方法では、ノズル形成時にノズル板が撓んでしまい、加工ができない。
本発明は、上記問題点を解決するとともに、高精細化と低コスト化を実現するノズルシート及びその製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明は、インクジェットプリンタのインクジェットヘッドに用いられるノズルシートの製造方法において、第1ダミー基板上にパターニングされた撥液膜上に第1樹脂シートを形成し、該第1樹脂シートを貫通する第1ノズルを形成し、前記第1ダミー基板を剥離することを特徴とする。
上記のノズルシートの製造方法において、前記第1樹脂シートが、光硬化性樹脂であることが望ましい。
また、上記のノズルシートの製造方法において、前記第1樹脂シートが、ドライフィルムレジストであってもよい。
また、上記のノズルシートの製造方法において、前記第1ノズルは、前記第1樹脂シートにフォトマスクを介して紫外線を照射し、ベークして架橋させ、前記第1樹脂シートの架橋部分以外を現像液で溶解させて形成することが望ましい。
また、上記のノズルシートの製造方法において、前記第1ノズルの形成後であって前記第1ダミー基板の除去前に、前記第1樹脂シート上に第2樹脂シートを形成し、前記第2樹脂シートを貫通し、且つ前記第1ノズルと繋がり、且つ前記第1ノズルより大径の第2ノズルを形成することが望ましい。
また、上記のノズルシートの製造方法において、前記第2樹脂シートが、光硬化性樹脂であることが望ましい。
また、上記のノズルシートの製造方法において、前記第2樹脂シートが、ドライフィルムレジストであってもよい。
また、上記のノズルシートの製造方法において、前記第2ノズルは、前記第2樹脂シートにフォトマスクを介して紫外線を照射し、ベークして架橋させ、前記第2樹脂シートの架橋部分以外を現像液で溶解させて形成することが望ましい。
また、上記のノズルシートの製造方法において、前記撥液膜のパターンは、第1ノズルの出口面積の5倍以上であることが望ましい。
また、上記のノズルシートの製造方法において、前記撥液膜がパターニングされた前記第1ダミー基板は、前記第1ダミー基板上に接着層を形成し、撥液剤用マスクフィルムを貼着し、該撥液剤用マスクフィルム上から撥液剤を被膜させ、該撥液剤を乾燥固化させ、前記撥液剤用マスクフィルムを剥離して作製し、前記第1ダミー基板は、接着層用リムーバを用いて剥離することが望ましい。
また、上記のノズルシートの製造方法において、前記撥液剤用マスクフィルムは、第2ダミー基板上に犠牲層を形成し、該犠牲層上にドライフィルムレジストからなるマスクフィルムを形成し、該マスクフィルムにフォトマスクを介して紫外線を照射し、ベークして架橋させ、前記マスクフィルムの架橋部分以外を現像液で溶解させ、犠牲層用リムーバを用いて前記第2ダミー基板を剥離して形成することが望ましい。
また、本発明のノズルシートは、上記のノズルシートの製造方法によって製造するものとする。
本発明によると、第1ノズルの出口面にだけ撥液膜を形成することができるので、インクが第1ノズルの出口でメニスカスを形成し、インクが印刷面へ安定して垂直に飛翔し、高精細印刷を実現することができる。また、樹脂製のノズルシートを採用することにより、従来のガラスプレートより低コスト化を実現することができる。
(a)〜(e)本発明の撥液剤用マスクの各製造工程における断面図である。 本発明の撥液剤用マスクフィルムの平面図である。 (a)〜(d)本発明の撥液膜がパターニングされたダミー基板の各製造工程における断面図である。 本発明の撥液膜がパターニングされたダミー基板の平面図である。 (a)〜(c)本発明のノズルシートの各製造工程における断面図である。 (a)〜(d)本発明のノズルシートの各製造工程における断面図である。 本発明のノズルシートの平面図である。 本発明のインクジェットプリンタのインクジェットヘッド付近の断面図である。
(1)撥液剤用マスクフィルムについて
まず、撥液膜の形成時のパターニング用マスクである撥液剤用マスクについて説明する。図1(a)〜(e)は、撥液剤用マスクの各製造工程における断面図である。
最初、図1(a)に示すように、ダミー基板(第2ダミー基板)10上に犠牲層(接着層)11を形成する。ダミー基板10の材料としては、平滑性及び耐熱性があればよく、例えば、Si、ガラス、金属などを用いることができる。犠牲層11としては、ダミー基板10と後述するマスクフィルムを仮接着でき、後で除去できるものであればよく、例えば、ポジレジストなどを用いることができる。
次に、図1(b)に示すように、犠牲層11上にドライフィルムレジスト(DFR)からなるマスクフィルム12を形成する。DFRとしては、例えば、化薬マイクロケム株式会社のSU−8を用いることができる。DFRの厚みは、5〜200μmの範囲で、扱いやすさとコストとを考慮して決定すればよい。
次に、図1(c)に示すように、マスクフィルム12に所望の撥液膜のパターン13aを有したフォトマスク13を介して所定強度の紫外線を所定時間照射する。パターン13aの形状としては、ここでは円形とするが、その形状には特に限定はなく、楕円形、多角形なども採用することができる。なお、紫外線の強度及び照射時間は、マスクフィルムの厚みに応じて適宜決定すればよい。次に、ホットプレートでベークし、マスクフィルム12の紫外線が照射された部分を架橋させる。
次に、図1(d)に示すように、DFR用現像液でマスクフィルム12の架橋部分以外を溶解させる。これにより、マスクフィルム12にパターン13aの貫通穴12aが形成される。
次に、図1(e)に示すように、犠牲層用リムーバに浸漬し、犠牲層11を溶解させることでダミー基板10を剥離する。これにより、貫通穴12aを有する撥液剤用マスクフィルム12が得られる。
図2は、撥液剤用マスクフィルム12の平面図である。図2では、撥液剤用マスクフィルム12に4つの貫通穴12aが形成されているが、貫通穴12aの個数及び配置はノズルの配置に合わせて適宜決定されるべきであり、一列に多数配置したり、複数列に配置したりすることができる。
(2)撥液膜がパターニングされたダミー基板について
次に、ダミー基板への撥液膜の形成について説明する。図3(a)〜(d)は、撥液膜がパターニングされたダミー基板の各製造工程における断面図である。
最初、図3(a)に示すように、ダミー基板(第1ダミー基板)20上に接着層(犠牲層)21を形成する。ダミー基板20の材料としては、平滑性及び耐熱性があればよく、例えば、Si、ガラス、金属などを用いることができる。接着層21としては、ダミー基板20と撥液剤用マスクフィルム12を仮接着でき、後で除去できるものであればよく、例えば、ポジレジストなどを用いることができる。
次に、図3(b)に示すように、接着層21上に撥液剤用マスクフィルム12貼着する。
次に、図3(c)に示すように、撥液剤に浸漬し、一定の速度で引き上げることで、撥液剤用マスクフィルム12表面及び貫通穴12a内面及び貫通穴12a内に露出している接着層21表面を撥液剤で被膜させる。その後、撥液剤を乾燥固化させ、撥液膜22を得る。
次に、図3(d)に示すように、撥液剤用マスクフィルムを剥離する。これにより、貫通穴12a内に露出している接着層21表面にだけ撥液膜22がパターニングされたダミー基板20が得られる。
図4は、撥液膜22がパターニングされたダミー基板20の平面図である。図4では、ダミー基板20の4箇所に撥液膜22が形成されているが、撥液膜22の個数及び配置はノズルの配置に合わせて適宜決定されるべきであり、一列に多数配置したり、複数列に配置したりすることができる。
なお、ダミー基板20への撥液膜22のパターニングの方法は、上記以外の方法を採用してもよい。例えば、液体レジストを使用したリフトオフ法であったり、撥液膜22のパターンが凸加工されている金型に撥液剤を塗布してそれをダミー基板20へ転写する方法であってもよい。
(3)ノズルシートについて
次に、ノズルシートへのノズルの形成について説明する。図5(a)〜(c)、図6(a)〜(d)は、ノズルシートの各製造工程における断面図である。
最初、図5(a)に示すように、撥液膜22がパターニングされたダミー基板20上に第1樹脂シート30を形成する。第1樹脂シート30の材料としては、ここではDFRを用いるが、フォトリソプロセスを用いることができる他の光硬化性樹脂を用いてもよい。第1樹脂シート30には径の小さなノズルの出口が形成されるため、その厚みは薄い方が好ましく、例えば、5〜50μmとすることができる。
次に、図5(b)に示すように、第1樹脂シート30に第1ノズルに相当する所望のノズル形状のパターン31aを有したフォトマスク31を介して所定強度の紫外線を所定時間照射する。パターン31aの形状としては、ここでは円形とするが、その形状には特に限定はなく、楕円形、多角形なども採用することができる。なお、紫外線の強度及び照射時間は、第1樹脂シート30の厚みに応じて適宜決定すればよい。次に、ホットプレートでベークし、第1樹脂シート30の紫外線が照射された部分を架橋させる。
次に、図5(c)に示すように、DFR用現像液で第1樹脂シート30の架橋部分以外を溶解させる。これにより、第1樹脂シート30にパターン31aの貫通穴である第1ノズル30aが形成される。
次に、図6(a)に示すように、第1樹脂シート30上に第2樹脂シート32を形成する。第2樹脂シート32の材料としては、ここではDFRを用いるが、フォトリソプロセスを用いることができる他の光硬化性樹脂を用いてもよい。第2樹脂シート32には第1ノズル30aと繋がり、且つ第1ノズル30aより大径の第2ノズルが形成される。その厚みは、例えば、5〜200μmとすることができる。
次に、図6(b)に示すように、第2樹脂シート32に第2ノズルに相当する所望のノズル形状のパターン33aを有したフォトマスク33を介して所定強度の紫外線を所定時間照射する。パターン33aの形状としては、ここでは円形とするが、その形状には特に限定はなく、楕円形、多角形なども採用することができる。なお、紫外線の強度及び照射時間は、第2樹脂シート32の厚みに応じて適宜決定すればよい。次に、ホットプレートでベークし、第2樹脂シート32の紫外線が照射された部分を架橋させる。
次に、図6(c)に示すように、DFR用現像液で第2樹脂シート32の架橋部分以外を溶解させる。これにより、第2樹脂シート32にパターン33aの貫通穴である第2ノズル32aが形成される。
次に、図6(d)に示すように、接着層用リムーバに浸漬し、接着層21を溶解させることでダミー基板20を剥離する。これにより、第2ノズル32a及び第1ノズル30a及び撥液膜22の第1ノズル30aの出口部分が貫通したノズルシート40が得られる。
図7は、ノズルシート40の平面図である。図7では、ノズルシート40の4箇所に撥液膜22及び第1ノズル30aが形成されているが、それらの個数及び配置はノズルの配置に合わせて適宜決定されるべきであり、一列に多数配置したり、複数列に配置したりすることができる。
また、撥液膜22のパターンの面積は、第1ノズル30aの出口面積の5倍以上であることが好ましい。これは、インクが第1ノズル30aの出口でメニスカスを形成するのに必要な面積比である。これにより、インクが印刷面へ安定して垂直に飛翔し、高精細印刷を実現することができる。
なお、上記では2枚の樹脂シートを用いたが、1枚でも3枚以上であってもよい。
このように、樹脂製のノズルシート40を採用することにより、従来のガラスプレートより低コスト化を実現することができる。
なお、撥液膜22がパターニングされたダミー基板20へノズルシートを貼着した後のノズルの加工方法は、上記のフォトリソプロセス以外の方法を採用してもよい。例えば、機械加工やレーザ加工や金型を押しつけるインプリント法などを採用することができる。
(4)流路基板及びインクタンクについて
図8に、インクジェットプリンタのインクジェットヘッド付近の断面図を示す。上記のように作製したノズルシート40は、インクの流路基板41に貼り付けてインクジェットヘッドとし、さらにこのインクジェットヘッドはインクジェットプリンタ本体に取り付けられ、インクジェットヘッドにはインクタンク42が取り付けられる。これにより、インクは流路基板41内を流れ、各ノズルから吐出される。
(5)実施例
次に、具体的な実施例について説明する。なお、上記の実施形態と同様の部材には同符号を付すことで各図面に対応させる。
(5−1)撥液剤用マスクフィルムについて
まず、Siからなるダミー基板(第2ダミー基板)10上に、厚さ1μmのポジレジストからなる犠牲層(接着層)11をスピンナ(2000rpm)で塗布する。
次に、犠牲層11上に厚さ15μmのDFRからなるマスクフィルム12をラミネータで貼着する。
次に、マスクフィルム12に直径200μmの円形の撥液膜のパターン13aを有したフォトマスク13を介して35mJ/cmの紫外線を照射する。次に、95℃のホットプレートで6分間ベークし、マスクフィルム12の紫外線が照射された部分を架橋させる。
次に、DFR用現像液に7分間浸漬してマスクフィルム12の架橋部分以外を溶解させる。これにより、マスクフィルム12にパターン13aの貫通穴12aが形成される。
次に、犠牲層用リムーバに浸漬し、犠牲層11を溶解させることでダミー基板10を剥離する。これにより、貫通穴12aを有する撥液剤用マスクフィルム12が得られる。
(5−2)撥液膜がパターニングされたダミー基板について
最初、ガラスからなるダミー基板(第1ダミー基板)20上に厚さ1μmのポジレジストからなる接着層(犠牲層)21をスピンナ(2000rpm)で塗布する。
次に、接着層21上に撥液剤用マスクフィルム12貼着する。
次に、撥液剤に浸漬し、一定の速度(1mm/秒)で引き上げることで、撥液剤用マスクフィルム12表面及び貫通穴12a内面及び貫通穴12a内に露出している接着層21表面を撥液剤で被膜させる。その後、室温で撥液剤を乾燥固化させ、撥液膜22を得る。
次に、撥液剤用マスクフィルムを剥離する。これにより、貫通穴12a内に露出している接着層21表面にだけ撥液膜22がパターニング(直径200μm)されたダミー基板20が得られる。
(5−3)ノズルシートについて
最初、撥液膜22がパターニングされたダミー基板20上に厚さ15μmのDFRからなる第1樹脂シート30をラミネータ(ローラ:1〜3kpa/cm、温度60℃)で貼着する。
次に、第1樹脂シート30に第1ノズルに相当する直径10μmの円形のノズル形状のパターン31aを有したフォトマスク31を介して35mJ/cmの紫外線を照射する。次に、95℃のホットプレートで6分間ベークし、第1樹脂シート30の紫外線が照射された部分を架橋させる。
次に、DFR用現像液に7分間浸漬して第1樹脂シート30の架橋部分以外を溶解させる。これにより、第1樹脂シート30にパターン31aの貫通穴である第1ノズル30aが形成される。
次に、第1樹脂シート30上に厚さ50μmのDFRからなる第2樹脂シート32をラミネータ(ローラ:1〜3kpa/cm、温度60℃)で貼着する。
次に、第2樹脂シート32に第2ノズルに相当する直径40μmの円形のノズル形状のパターン33aを有したフォトマスク33を介して75mJ/cmの紫外線を照射する。次に、95℃のホットプレートで6分間ベークし、第2樹脂シート32の紫外線が照射された部分を架橋させる。
次に、DFR用現像液に7分間浸漬して第2樹脂シート32の架橋部分以外を溶解させる。これにより、第2樹脂シート32にパターン33aの貫通穴である第2ノズル32aが形成される。
次に、接着層用リムーバに浸漬し、接着層21を溶解させることでダミー基板20を剥離する。これにより、第2ノズル32a及び第1ノズル30a及び撥液膜22の第1ノズル30aの出口部分が貫通したノズルシート40が得られる。なお、ノズル間の距離は500μmに設定する。
本発明は、インクジェットプリンタのインクジェットヘッドに用いられるノズルシート及びその製造方法に利用できる。
10 第1ダミー基板
11 犠牲層
12 撥液剤用マスクフィルム
13、31、33 フォトマスク
21 接着層
22 撥液膜
30 第1樹脂シート
30a 第1ノズル
32 第2樹脂シート
32a 第2ノズル
40 ノズルシート
上記目的を達成するために本発明は、インクジェットプリンタのインクジェットヘッドに用いられるノズルシートの製造方法において、第1ダミー基板上にパターニングされた撥液膜上に第1樹脂シートを形成し、該第1樹脂シートを貫通する第1ノズルを形成し、前記第1樹脂シートから前記第1ダミー基板を剥離することを特徴とする。
また、上記のノズルシートの製造方法において、前記第1ノズルは、前記第1樹脂シートに第1フォトマスクを介して紫外線を照射し、ベークして前記第1樹脂シートの紫外線が照射された部分を架橋させ、前記第1樹脂シートの架橋部分以外を現像液で溶解させて形成することが望ましい。
また、上記のノズルシートの製造方法において、前記第1ノズルの形成後であって前記第1ダミー基板を前記第1樹脂シートから剥離する前に、前記第1樹脂シート上に第2樹脂シートを形成し、前記第2樹脂シートを貫通し、且つ前記第1ノズルと繋がり、且つ前記第1ノズルより大径の第2ノズルを形成することが望ましい。
また、上記のノズルシートの製造方法において、前記第2ノズルは、前記第2樹脂シートに第2フォトマスクを介して紫外線を照射し、ベークして前記第2樹脂シートの紫外線が照射された部分を架橋させ、前記第2樹脂シートの架橋部分以外を現像液で溶解させて形成することが望ましい。
また、上記のノズルシートの製造方法において、前記撥液膜のパターンの面積は、第1ノズルの出口面積の5倍以上であることが望ましい。
また、上記のノズルシートの製造方法において、前記撥液膜がパターニングされた前記第1ダミー基板は、前記第1ダミー基板上に接着層を形成し、該接着層上に撥液剤用マスクフィルムを貼着し、該撥液剤用マスクフィルム上から撥液剤を被膜させ、該撥液剤を乾燥固化させ、前記撥液剤用マスクフィルムを剥離して作製することが望ましい。さらに、接着層用リムーバを用いて前記第1樹脂シートから前記第1ダミー基板を剥離することが望ましい。
また、上記のノズルシートの製造方法において、前記撥液剤用マスクフィルムは、第2ダミー基板上に犠牲層を形成し、該犠牲層上にドライフィルムレジストからなるマスクフィルムを形成し、該マスクフィルムに第3フォトマスクを介して紫外線を照射し、ベークして前記マスクフィルムの紫外線が照射された部分を架橋させ、前記マスクフィルムの架橋部分以外を現像液で溶解させ、犠牲層用リムーバを用いて前記マスクフィルムから前記第2ダミー基板を剥離して形成することが望ましい。
次に、図3(b)に示すように、接着層21上に撥液剤用マスクフィルム12貼着する。
20 第1ダミー基板
11 犠牲層
12 撥液剤用マスクフィルム
13、31、33 フォトマスク
21 接着層
22 撥液膜
30 第1樹脂シート
30a 第1ノズル
32 第2樹脂シート
32a 第2ノズル
40 ノズルシート

Claims (12)

  1. インクジェットプリンタのインクジェットヘッドに用いられるノズルシートの製造方法において、
    第1ダミー基板上にパターニングされた撥液膜上に第1樹脂シートを形成し、
    該第1樹脂シートを貫通する第1ノズルを形成し、
    前記第1ダミー基板を剥離することを特徴とするノズルシートの製造方法。
  2. 前記第1樹脂シートが、光硬化性樹脂であることを特徴とする請求項1記載のノズルシートの製造方法。
  3. 前記第1樹脂シートが、ドライフィルムレジストであることを特徴とする請求項1記載のノズルシートの製造方法。
  4. 前記第1ノズルは、
    前記第1樹脂シートにフォトマスクを介して紫外線を照射し、
    ベークして架橋させ、
    前記第1樹脂シートの架橋部分以外を現像液で溶解させて形成することを特徴とする請求項3記載のノズルシートの製造方法。
  5. 前記第1ノズルの形成後であって前記第1ダミー基板の除去前に、
    前記第1樹脂シート上に第2樹脂シートを形成し、
    前記第2樹脂シートを貫通し、且つ前記第1ノズルと繋がり、且つ前記第1ノズルより大径の第2ノズルを形成することを特徴とする請求項1記載のノズルシートの製造方法。
  6. 前記第2樹脂シートが、光硬化性樹脂であることを特徴とする請求項5記載のノズルシートの製造方法。
  7. 前記第2樹脂シートが、ドライフィルムレジストであることを特徴とする請求項5記載のノズルシートの製造方法。
  8. 前記第2ノズルは、
    前記第2樹脂シートにフォトマスクを介して紫外線を照射し、
    ベークして架橋させ、
    前記第2樹脂シートの架橋部分以外を現像液で溶解させて形成することを特徴とする請求項7記載のノズルシートの製造方法。
  9. 前記撥液膜のパターンは、第1ノズルの出口面積の5倍以上であることを特徴とする請求項1記載のノズルシートの製造方法。
  10. 前記撥液膜がパターニングされた前記第1ダミー基板は、
    前記第1ダミー基板上に接着層を形成し、
    撥液剤用マスクフィルムを貼着し、
    該撥液剤用マスクフィルム上から撥液剤を被膜させ、
    該撥液剤を乾燥固化させ、
    前記撥液剤用マスクフィルムを剥離して作製し、
    前記第1ダミー基板は、接着層用リムーバを用いて剥離することを特徴とする請求項1記載のノズルシートの製造方法。
  11. 前記撥液剤用マスクフィルムは、
    第2ダミー基板上に犠牲層を形成し、
    該犠牲層上にドライフィルムレジストからなるマスクフィルムを形成し、
    該マスクフィルムにフォトマスクを介して紫外線を照射し、
    ベークして架橋させ、
    前記マスクフィルムの架橋部分以外を現像液で溶解させ、
    犠牲層用リムーバを用いて前記第2ダミー基板を剥離して形成することを特徴とする請求項10記載のノズルシートの製造方法。
  12. 請求項1記載のノズルシートの製造方法によって製造したノズルシート。
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