(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体又は絶縁性材料からなる基板に対し、複数のノズル孔を形成する工程と、
前記基板のノズル孔の内壁面に電極層を形成する工程と、
前記基板のノズル孔のインク吐出側の開口部上に接着剤を用いてマスク部材を接着する工程と、
前記マスク部材をマスクとして基板のインク吐出側の面に対してドライエッチングを行い、前記ノズル孔を含む領域に突起状のノズル部を複数形成する工程と、
前記基板上のマスク部材を除去する工程と、
を有するマルチノズルプレートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電吐出型のインクジェットヘッドのノズルプレートを作成する方法、特に複数のノズルを有するインクジェットヘッドのノズルプレートを作成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、インクジェット印刷方法においては、ドロップオンデマンド方式として、ノズル内に設けた発熱素子への通電に起因する膜沸騰現象により発生した気泡によりインクが押し出され吐出されるサーマル型インクジェット方式と、圧電素子等の変位に起因する圧力波によってインクが吐出される圧電インクジェット方式が知られている。
圧電インクジェット方式のインクジェットヘッドは、圧力室へのインクの供給をインクの吐出と同時に行っているため、インクの供給側から伝達される干渉波によるクロストークをなくすことはできない。
これに対し、静電吐出型のインクジェットヘッドは、帯電したインクと基板との間の電場を利用してインクを引き出して吐出を行うため、クロストークがほとんど生じないという利点がある。
【０００３】
従来、静電吐出型のインクジェットヘッドの生産効率を向上させるため、複数のノズルを有する所謂マルチノズル方式のノズルプレートが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この従来技術においては、インクを吐出するノズル孔が同一平面上に設けられているため、例えばパターニング吐出の際に、吐出するノズル孔の近傍のインクが、ノズルプレート表面を介して吐出していないノズルへ移動する現象が発生する。
これは、ノズル孔間の電位差により、帯電したインクが電位の高いノズル孔から電位の低いノズル孔へ移動するために生ずる現象であり、この現象によってノズル孔間におけるインクの吐出量のばらつきやインクが吐出されない要因となりうる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−７４６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような従来の技術の課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、静電吐出型のインクジェットヘッドを有する印刷装置において、ノズル孔間におけるインクの吐出量のばらつきやインクの不吐出を防止でき、安定したインクの吐出を行うことができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するためになされた本発明は、半導体又は絶縁性材料からなる基板に対し、複数のノズル孔を形成する工程と、前記基板のノズル孔の内壁面に電極層を形成する工程と、前記基板のノズル孔のインク吐出側の開口部上に接着剤を用いてマスク部材を接着する工程と、前記マスク部材をマスクとして基板のインク吐出側の面に対してドライエッチングを行い、前記ノズル孔を含む領域に突起状のノズル部を複数形成する工程と、前記基板上のマスク部材を除去する工程と、を有するマルチノズルプレートの製造方法である。
【０００７】
本発明の方法によって製造されたマルチノズルプレートの場合、複数のノズル孔のインク吐出口が、基板のインク吐出側の面に設けられた突起状のノズル部の頂部に設けられており、相互のノズル孔が同一平面上にないため、帯電したインクが電位の低いノズル孔へ移動することを防止することができる。
その結果、本発明によれば、静電吐出型のインクジェットヘッドを有する印刷装置において、ノズル孔間におけるインクの吐出量のばらつきやインクの不吐出を防止でき、安定したインクの吐出を行うことができる。
そして、本発明の方法によれば、上述したマルチノズルプレートを簡素な工程で確実に得ることができる。
特に、接着剤を用いてマスク部材を基板のノズル孔のインク吐出側の開口部上に接着することにより、後のエッチング工程において、マスク部材がノズル孔のインク吐出口の縁部から離脱することを防止することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、静電吐出型のインクジェットヘッドを有する印刷装置において、ノズル孔間におけるインクの吐出量のばらつきやインクが吐出されないことを防止でき、安定したインクの吐出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）〜（ｄ）：本発明に係るノズルプレートの製造方法の例を示す断面工程図（その１）
【図２】（ａ）〜（ｄ）：同ノズルプレートの製造方法の例を示す断面工程図（その２）
【図３】本発明に係る静電吐出型印刷装置の一例を示す概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明に係るマルチノズルプレート（以下、「ノズルプレート」という。）の製造方法の例を示す断面工程図（その１）であり、図２（ａ）〜（ｄ）は、同ノズルプレートの製造方法の例を示す断面工程図（その２）である。
【００１１】
本発明においては、図１（ａ）に示すように、例えばガラス（ＳiＯ2）からなる基板１０を用意し、この基板１０に対し、一方の面側からレーザ光Ｌを照射することにより、基板１０に複数（本実施の形態では二つ）の、即ち第１及び第２のノズル孔１、２を貫通形成する。
【００１２】
本発明の場合、特に限定されることはないが、孔加工の容易性の観点からは、第１及び第２のノズル孔１、２の内壁面１ａ、２ａをテーパ状に形成し、基板１０のインク供給側の面１０Ａの開口部の口径が、基板１０のインク吐出側の面１０Ｂの開口部の口径より大きくなるようにすることがより好ましい。
【００１３】
なお、具体的には、基板１０のインク吐出側の面１０Ｂの開口部の口径は、例えば、０．０４〜０．１５ｍｍであり、基板１０のインク供給側の面１０Ａの開口部の口径は、例えば、０．０８〜０．３ｍｍである。
また、第１及び第２のノズル孔１、２のピッチは、それぞれの中心間で０．０５〜１ｍｍに適用することができる。
【００１４】
次に、例えば真空中でスパッタリングを行うことにより、図１（ｂ）に示すように、基板１０の第１及び第２のノズル孔１、２の内壁面１ａ、２ａ及びインク供給側の面１０Ａ上に例えばＣｒ（クロム）からなるボンディング層４を形成する。
【００１５】
ここで、ボンディング層４の材料としてＣｒを用いたのは、基板１０表面との密着性が良好であることを考慮したものである。
本発明の場合、特に限定されることはないが、安定した密着力を確保する観点からは、ボンディング層４の厚さが、１００〜２００ｎｍとなるように設定することが好ましい。
【００１６】
さらに、真空中でスパッタリングを行うことにより、図１（ｃ）に示すように、基板１０の第１及び第２のノズル孔１、２の内壁面１ａ、２ａ及びインク供給側の面１０Ａ上のボンディング層４上に、例えばＡｕ（金）からなる導電層５を形成する。
【００１７】
ここで、導電層５の材料としてＡｕを用いたのは、有機溶剤耐性と抵抗率を考慮したものである。
本発明の場合、特に限定されることはないが、インク供給側の面１０Ａとインク供給側の開口部の境界における断線を防ぐ観点からは、導電層５の厚さが、２００〜３００ｎｍとなるように設定することが好ましい。
【００１８】
そして、本実施の形態においては、これらボンディング層４及び導電層５によって電極層６が構成される。この場合においても、第１及び第２のノズル孔１、２のインク供給側の開口部の口径がインク吐出側の開口部の口径より大きくなるように設定されている。
【００１９】
本発明の場合、特に限定されることはないが、より安定したインクの吐出を確保する観点からは、電極層６が形成された後において、第１及び第２のノズル孔１、２のインク吐出側の開口部の口径が０．０１ｍｍ〜０．０５ｍｍ、より好ましくは０．０１ｍｍ〜０．０３ｍｍとなるような厚さの導電層が形成されるように設定することが好ましい。
一方、同様の観点から、インク供給側の開口部の口径は、０．０４〜０．１５ｍｍとなるように設定することが好ましい。
【００２０】
その後、ダイシングにより、第１及び第２のノズル孔１、２の間の電極層６を切断し（符号１１で示す）、図１（ｄ）に示すように、互いに絶縁された第１及び第２の電極層６１、６２を作成する。
【００２１】
次に、図２（ａ）に示すように、基板１０の上下を反転させ、さらに、図２（ｂ）に示すように、第１及び第２のノズル孔１、２のインク吐出側の開口部、即ちインク吐出口２１、２２の縁部上に、第１及び第２のノズル孔１、２のインク吐出口２１、２２の口径より大きさが大きいマスク部材２０をそれぞれ載置する。
【００２２】
本発明の場合、ノズルプレートとなる基板１０と同材質からなるビーズを用いることが好ましい。
また、マスク部材２０の形状については、特に限定されることはなく、例えば、球状、玉子形状、多角柱形状、マッシュルーム形状等種々の形状のものを用いることができる。
【００２３】
さらに、接着剤を用いてマスク部材２０を、第１及び第２のノズル孔１、２のインク吐出口２１、２２の縁部に対して接着固定することもできる。この場合には、次のエッチング工程において、マスク部材２０が第１及び第２のノズル孔１、２のインク吐出口２１、２２の縁部から離脱することを防止することができる。
なお、接着剤としては、例えば、エポキシ系のものを好適に用いることができる。
【００２４】
その後、真空中において、上述したマスク部材２０をマスクとし、反応ガスとして例えばＣＦ4を用いて基板１０上のインク吐出側の面１０Ｂに対してドライ（プラズマ）エッチングを行うことにより、図２（ｃ）に示すように、第１及び第２のノズル孔１、２を含む領域に突起状の第１及び第２のノズル部３１、３２を形成する。
【００２５】
本発明の場合、特に限定されることはないが、ノズルプレートと同材質のビーズを使用している観点からは、選択比が１：１の等方性エッチングによって第１及び第２のノズル部３１、３２を形成することが好ましい。
【００２６】
また、第１及び第２のノズル部３１、３２の高さ、即ち基板１０のインク吐出側のエッチングされた面１０Ｃと第１及び第２のノズル部３１、３２の頂部との間の距離ｈは、特に限定されることはないが、ノズル間のインク流動を防ぐ観点からは、５０μｍ以上となるように設定することが好ましい。
また、基板１０のエッチングされた面１０Ｃが、使用するインクに対して接触角が３０度以上となるようにすることが好ましい（フッ素系樹脂コーティング等による）。
【００２７】
そして、最後に、有機材料を用いて基板１０を洗浄し、接着剤を用いた場合には接着剤と共にマスク部材２０を除去することにより、図２（ｄ）に示すように、第１及び第２のノズル孔１、２のインク吐出口２１、２２が、基板１０のエッチングされたインク吐出側の面１０Ｃの突起状のノズル部３１、３２の頂部に設けられたノズルプレート３０を得る。
【００２８】
以上述べたように、本実施の形態のノズルプレート３０によれば、第１及び第２のノズル孔１、２のインク吐出口２１、２２が、基板１０のインク吐出側のエッチングされた面１０Ｃの突起状のノズル部３１、３２の頂部に設けられており、第１及び第２のノズル孔１、２が同一平面上にないため、帯電したインクが電位の低いノズル孔へ移動することを防止することができる。
【００２９】
図３は、本発明に係る静電吐出型印刷装置の一例を示す概略構成図である。
図３に示すように、本実施の形態の静電吐出型印刷装置５０は、ステージ５１上に載置された基板５２に対向配置されるインクジェットヘッド５３を有している。
【００３０】
ここで、ステージ５１は接地されており、ステージ５１上に載置される基板５２としては、半導体（例えばシリコン基板）、絶縁性材料（例えば、サファイア基板、ガラス基板）からなるものが用いられる。
【００３１】
インクジェットヘッド５３は、加圧機能を有するインクタンク５４からインク５５が供給される本体部５６を有し、この本体部５６には、上述したノズルプレート３０が設けられている。
ノズルプレート３０に設けられた第１及び第２のノズル部３１、３２は、第１及び第２のノズル孔１、２のインク吐出口２１、２２の先端部までインク５５が充填されている。
【００３２】
ノズルプレート３０の第１及び第２の電極層６１、６２は、上述したように、互いに絶縁されており、第１及び第２のスイッチ７１、７２を介してパルス源７３、７４及び高電圧回路７５に電気的に接続されている。そして、これにより第１及び第２の電極層６１、６２に対してパルス状の高電圧（例えば、１ｋＶ程度）が印加されるように構成されている。
【００３３】
本実施の形態の静電吐出型印刷装置５０によれば、上述したノズルプレート３０を有していることから、第１及び第２のノズル孔１、２間におけるインク５５の吐出量のばらつきやインク５５の不吐出を防止でき、安定したインク５５の吐出を行うことができる。
【００３４】
なお、本発明は上述の実施の形態に限られることなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、上述の実施の形態においては、基板上にノズル部を二つ設けた場合を例にとって説明したが、三つ以上ノズル部を設けることもできる。
この場合、ノズル部は直線状に配列することもでき、また千鳥状に配列することもできる。
【００３５】
また、上述の実施の形態においては、レーザの照射により基板にノズル孔を形成するようにしたが、本発明はこれに限られず、エッチング又は金型プレスによって基板にノズル孔を形成することもできる。
【００３６】
さらに、上述の実施の形態においては、電極層をスパッタリングによって形成するようにしたが、本発明はこれに限られず、無電解めっき、電解めっき、真空蒸着、又はＣＶＤによって形成することもできる。
ただし、加工の容易性の観点からは、上記実施の形態のように、スパッタリングによって電極層を形成することが好ましい。
【符号の説明】
【００３７】
１…第１のノズル孔
１ａ…内壁面
２…第２のノズル孔
２ａ…内壁面
４…ボンディング層
５…導電層
６…電極層
１０…基板
２１…インク吐出口
２２…インク吐出口
３０…マルチノズルプレート
３１…第１のノズル部
３２…第２のノズル部
５０…静電吐出型印刷装置
６１…第１の電極層
６２…第２の電極層 
【図１】
0006006992.tif 000002
【図２】
0006006992.tif 000003
【図３】
0006006992.tif 000004