(57)【要約】【課題】製造が簡単であり、工程が少なく、板とポリマー挿入物との間の結合が強い小滴付着装置用のノズル板部材およびその製造方法の提供。【解決手段】頂部表面を画成するポリマー上部層および底部表面を画成する下部層を有する本体を用意する段階；第１の工程で該上部層から素材を取り除いて該下部層を選択的に露出させる段階；および第２の工程で該頂部表面から該下部層の露出された領域を処理して該下部層から素材を選択的に取り除いて、それにより該本体を通る開口を形成する段階からなる小滴付着装置のためのノズル板部材を形成する方法。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
頂部表面を画成するポリマー上部層および底部表面を画成する下部層を有する本体を用意する段階；
第１の工程で該上部層から素材を取り除いて該下部層を選択的に露出させる段階；および
第２の工程で該頂部表面から該下部層の露出された領域を処理し該下部層から素材を選択的に取り除いて、それにより該本体を通る開口を形成する段階
からなることを特徴とする小滴付着装置のためのノズル板部材を形成する方法。
【請求項２】
該第２の工程が該下部層上で選択的に行われる請求項１の方法。
【請求項３】
該第２の工程が該ポリマー層の下をくり抜く請求項１または２の方法。
【請求項４】
該第１の工程が該ポリマー層の上で選択的に行われる請求項１の方法。
【請求項５】
該第２の工程が該第１の工程により生じた該上部層中の孔を通って流体を導入することからなる請求項１−４の何れか１つの項の方法。
【請求項６】
該上部層から素材を選択的に取り除くことが、該上部層中にノズルを形成することからなる請求項１−５の何れか１つの項の方法。
【請求項７】
該上部層から素材を選択的に取り除くことが、該上部層中にパイロット孔を生じさせ、それにより該パイロット孔のまわりに該上部層中にノズルを形成することからなる請求項１−６の何れか１つの項の方法。
【請求項８】
該ノズルが該頂部表面からの処理により形成される請求項７の方法。
【請求項９】
該ノズルが該底部表面からの処理により形成される請求項７の方法。
【請求項１０】
該ノズルの入口が該頂部表面中に形成される請求項６−９の何れか１つの項の方法。
【請求項１１】
該下部層から素材を選択的に取り除くことが、該ノズル出口で該本体中に凹みを生じさせる請求項１−１０の何れか１つの項の方法。
【請求項１２】
凹んだ面積が、該ノズルの出口の面積より大きい請求項１１の方法。
【請求項１３】
該本体が、基層へ剥離可能に付着されている請求項１−８の何れか１つの項の方法。
【請求項１４】
該上部層がＳＵ−８である請求項１−１３の何れか１つの項の方法。
【請求項１５】
該下部層が金属である請求項１−１４の何れか１つの項の方法。
【請求項１６】
該下部層がニッケルである請求項１−１５の何れか１つの項の方法。
【請求項１７】
該上部層から素材を選択的に取り除くことが、フォトリトグラフィー処理により行われる請求項１−１６の何れか１つの項の方法。
【請求項１８】
該フォトリトグラフィー処理が、該上部層中に先細の孔を生ずる請求項１−１７の何れか１つの項の方法。
【請求項１９】
該上部層から素材を選択的に取り除くことが、レーザーアブレーションにより行われる請求項１−１８の何れか１つの項の方法。
【請求項２０】
該下部層を処理して素材を取り除くことがエッチングによる請求項１−１９の何れか１つの項の方法。
【請求項２１】
頂部表面を画成するポリマー上部層および底部表面を画成する金属下部層を有する本体；
該頂部表面中に入口を有しそして該頂部表面と底部表面との中間に出口を有する該上部層中に形成されたノズル；および
該ノズル出口のまわりに延在し該底部層中に形成された凹み
からなることを特徴とする小滴付着装置のためのノズル板部材。
【請求項２２】
該部材が、ポリマー上部層および金属下部層を有する未加工物を処理することにより形成される請求項２１のノズル板部材。
【請求項２３】
ノズル板部材が、ノズル板部材の第１層中に形成される少なくとも１つのノズル、および各ノズルと軸方向に整合してノズル板部材の第２層中に形成されるそれぞれの開口からなり、該開口は、ノズルよりも長い半径方向の大きさを有する第１および第２の層が接する表面に存在する小滴付着装置のためのノズル板部材を形成する方法であって、該方法は、
第１層および第２層を有するノズル板積層物を用意する工程、
第１の形成工程で第１層中に孔を形成する工程、および第１の形成工程とは異なる第２の形成工程で第２層中に開口を形成する工程からなり、第２の形成工程の開口の位置は、第１層中の孔の位置によって決定され、第１層中の孔は、任意のさらなる処理によってノズルとして働くことを特徴とする小滴付着装置のためのノズル板部材を形成する方法。
【請求項２４】
第２の形成工程が素材除去剤の孔を通る通路を含む請求項２３の方法。
【請求項２５】
素材除去剤が、第２層の素材用の腐食液である請求項２３の方法。
【請求項２６】
第１の形成工程がレーザーアブレーションからなる請求項２３−２５の何れか１つの項の方法。
【請求項２７】
第１層がポリマー素材から形成され、そして第２層が金属から形成される請求項２３−２５の何れか１つの項の方法。
【請求項２８】
形成されたノズルが、第２層に向かう軸方向の半径の大きさが先細になっている請求項２３−２５の何れか１つの項の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小滴付着装置用の部材に関し、より詳しく小滴付着装置用のノズル板に関する。本発明は、ドロップ・オン・デマンドインクジェット印刷の領域で特に利用される。
【背景技術】
【０００２】
複合ノズル板、すなわち、いわゆる１つより多い素材から形成されるノズル板を用いることは周知である。例えば、特許文献１は、一連の孔を含む本体を有するノズル板を記述しており、その孔は、それを通ってノズルが形成されるポリマーにより満たされている。
【０００３】
特許文献２は、特許文献１に記載された種類のノズル板の別のタイプの製造方法を記述しており、複数の異なるポリマー本体の列が先ず形成され、そのまわりに金属板が形成される。ノズルは、次にポリマー本体を通って形成される。
【０００４】
これらの従来技術の構成は、製造するのに複雑であり、多数の工程を要する。このような構成は、また板とポリマー挿入物との間の結合が弱いという問題を含む。
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ  ０２／９８６６６
【特許文献２】ＷＯ  ０５／１４２９２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
改善されたノズル板部材およびその製造方法を提供するのが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の局面によれば、小滴付着装置用のノズル板部材を形成する方法が提供され、それは、頂部表面を画成するポリマー上部層および底部表面を画成する金属下部層を有する本体を用意し、該上部層から素材を選択的に取り除いて該下部層を選択的に露出させ、該頂部層から該下部層の露出した領域を処理して該下部層から素材を選択的に取り除き、それにより該本体を通る開口を形成することからなる。
積層した本体を最初に用意することにより、金属とポリマー層との間に非常に強力な結語を生成させることができる。
【０００８】
素材は、上部層から取り除かれてほぼ完全なノズルを形成するか、またはパイロット穴を形成して次の処理工程により完成されたノズルにする。頂部表面からの処理により該下部層から素材を取り除くことによって、下部層における構成は、処理された上部層の形により三次元的に画成される。従って、２層は別々の段階で処理されるが、層の間の整合は容易に達成される。
【０００９】
１つの態様では、ポリマーはＳＵ−８フォトレジストであり、金属はニッケルである。
ＳＵ−８は、ＩＢＭによって開発されたフォトレジストであり、米国特許４８８２２４５に記述されている。ＳＵ−８の主な利点は、以下の通りである。フォトビア形成（ｐｈｏｔｏｉｍａｇｅａｂｌｅ）性。化学的不活性および温度安定性。早い速度でのレーザーアブレーション性。ＭＥＭＳ製造に広く使用可能。透明性。
【００１０】
ＳＵ−８シートを製造する主な方法は、スピンコーティングである。１ミクロンから１ｍｍに及ぶ厚さのフィルムが容易に得られる。
ＳＵ−８は、そのままでは透明で砕けやすく、そのため取り扱いが難しいが、本発明によれば、ニッケル層と組み合わせて利用され、従ってノズル板の製造に好適な可撓性かつ不透明な積層物が提供される。完成されたノズル板のノズルは、ニッケルフィルム中の開口中に凹みを設け、ニッケルは保護層として働いてノズル板をひっかき傷に対して抵抗性があるものにする。
【００１１】
本発明の第２の局面によれば、小滴付着装置用のノズル板部材が提供され、それは、頂部表面を画成するポリマー上部層および底部表面を画成する金属下部層を有する本体、該頂部表面中に入口を有しさらに該頂部表面と底部表面との間に出口を有する該上部層中に形成されるノズル並びに該ノズル出口のまわりに延在し該底部層中に形成される凹みからなる。
【００１２】
好ましくは、部材は、ポリマー上部層および金属下部層を有する素材を処理することにより形成される。
本発明の第３の局面によれば、小滴付着装置用のノズル板部材を形成する方法が提供され、該ノズル板部材は、ノズル板部材の第１層中に形成される少なくとも１つのノズル、並びに各ノズルと軸方向に整合してノズル板部材の第２層中に形成されるそれぞれの開口からなり、該開口は、ノズルよりも長い軸方向の長さを有する第１および第２の層の接する表面にある。該方法は、第１層および第２層を有するノズル板積層物を用意する工程、第１の形成工程において第１層中に孔を形成する工程、並びに第１の形成工程とは異なる第２の形成工程において第２層中に開口を形成する工程（第２の形成工程における開口の位置は、第１層中の孔の位置により決定される）からなり、そして第１層中の孔は、任意のさらなる処理によりノズルとして働く。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、以下において、図面に従って説明される。
図１は、複数の層から形成された複合本体を示す。剥離層１３は、再使用可能な基体１４上に形成され、処理されたノズル板の除去を助け、ノズル板の下部層１２（ここではニッケル層）そして最後に頂部上のノズル板１１の上部層（ここではＳＵ８またはポリマーの層）が存在する。
【００１４】
方法を行う工程の多数の例が明らかにされ、それらは図２に示されるような望ましいノズル板の構成を生ずる。示されているように、ノズル板部材は、上部層１１を通って延在するノズル穴２０を有し、ノズル穴は、ノズル入口２０ａからノズル出口２０ｂへ直径が先細になっており、それは、上記のように、機械的な摩擦から上部層１１を保護する。
【００１５】
図３ａでは、上部層１１はフォトレジストであり、そしてフォトリトグラフィーの露出および現像の工程を行って、ノズル穴２０を生ずる。種々の好適なフォトリトグラフィー処理は、当業者にとり周知である。「Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ３Ｄ  Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  ｗｉｔｈ  Ｉｎｃｌｉｎｅｄ／Ｒｏｔａｔｅｄ  ＵＶ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ、Ｋｙｏｔｏ  ２００３、５５４−５５７ページ）は、台形の構成を含むいくつかの適切なノズル構成のＳＵ８における製造を記述している。「Ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ３Ｄ  Ｍｕｌｔｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｃｌｉｎｅｄ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  ｂｙ  ＵＶ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｐｌａｔｉｎｇ」（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  １９９４  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ、８１−８５ページ、ＩＥＥＥ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ）は、陽画フォトレジストの構造を生成する他の方法を記述している。これらの方法または他の方法は、０度から約１５度のテーパー角を有する先細のプロフィルを有するノズル穴を容易に生じさせる。使用されるフォトリトグラフィー処理に応じて、フォトレジスト１１の上部層に、次に露出後の焼き付けを行う。好適なフォトリトグラフィー処理は、多数のノズルを同時に形成するのに有利に使用できる。
【００１６】
エッチング処理は、次に図３ｂに示されるように頂部表面から本体に適用される。これは、凹み領域２１を形成するために、ノズル出口のまわりのニッケル層１２の一部を局所的に除く。示されるように、ニッケル層１２は、ニッケル層がノズル出口２０ｂから射出される小滴に影響しないように、エッチング処置によりその下をくり抜かれる。等方性エッチング剤が、ここでは有利に使用されて、くり抜きが確実に形成される。エッチング剤は、ポリマー層１１の上のニッケル層１２について選択的である。
【００１７】
図３ｃに示されるように、最終のノズル板部材３０は、基体１４から剥離され、そしてもし望まれるならば、焼き付け硬化される。
図３に示される、それに類似の処理では、フォトリトグラフィー処理よりむしろレーザーが使用されて、上部層１１を処理する。
【００１８】
このような処理では、ノズル穴２０は、現場以外のレーザーアブレーションにより形成され、アブレーションは、プリントヘッドへの取り付け前にノズル板部材３０について行われる。この処理中、ニッケル層１２は、そのアブレーション速度が典型的な例としてポリマーである上部層１１よりも遙かに遅いので、抑制装置として働く。また、下部層１２は、完成されたノズル穴２０を通ってエッチングされて凹み２１を形成し、そして最終のノズル板部材３０は基体１４から剥離される。
【００１９】
図４は、下部層１２のエッチングを伴うレーザーアブレーションにより上部層１１中にノズル穴２０を形成させる方法を示す。
図４ａでは、小さい開口またはパイロット孔は、フォトリトグラフィーによってポリマー層中に形成される。開口２３の直径は、次のレーザーアブレーション工程により形成されるノズル２０よりも小さい。
【００２０】
図４ｂは、ノズル出口が形成されるべき凹みを形成するためのパイロット孔を通る金属層のエッチングを示す。ノズルは、次に図４ｃにおいて示されるように、頂部表面からレーザーアブレーションによって形成される。このやり方で、ノズル出口２０ｂの縁は、ニッケル層１２とのどんな接触もないが、しかし基体１４により平らな表面を維持する支持体を設ける。
【００２１】
図４ｄは、基体１４と離れた最終のノズル板部材３０を示す。
図５は、図４の態様の変型を示し、その場合ノズルは、その場でのアブレーションにより画成され、アブレーション後プリントヘッドへノズル板を取り付ける。
【００２２】
図５ａおよび５ｂは、小さいパイロット孔２３の形成、次の図４ａおよび４ｂに示されるような金属エッチングを示す。
この段階で、ノズル板は、図５ｃに示されるように基体から離され、そしてＰＺＴ壁への取り付けにより図５ｄに示されるようにプリントヘッドへ取り付けられる。組み立てられた構造は、この段階でＰａｒｙｌｅｎｅにより有利に被覆され、それは、チャンネル内部２４を不動態化ししかもアブレーションに対する準備でノズル板の外側の表面上に保護コーティングをもたらす２つの機能を果たす。ノズル穴２０は、次に本体の底部面からレーザーアブレーションにより形成される。
【００２３】
本発明が、例によってのみ記述され、そして広範囲の改変が本発明の範囲を離れることなく可能であることを理解するだろう。例えば、エッチング処理は、それらの多くのタイプが周知である液体またはプラズマの素材を利用できる。さらに、広範囲の好適な素材が当業者に明らかであろう。上部層は、フォトリトグラフィーまたはアブレーションを受けやすい種々のポリマーからなり、一方下部層は、他の金属を含む種々のエッチング可能または流体処理可能な素材そして可撓性の回路ボード製造に使用される基体素材からなる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】複合本体または未加工物を示す。
【図２】本発明の局面による望ましいノズル形状構成を示す。
【図３】本発明の局面による製造方法を示す。
【図４】本発明の局面による別の製造方法を示す。
【図５】図４の方法の変型を示す。
【符号の説明】
【００２５】
１１    上部層（ノズル板）
１２    下部層（ニッケル層）
１３    剥離層
１４    基体
１５    ＰＺＴ壁
２０    ノズル穴
２０ａ  ノズル入口
２０ｂ  ノズル出口
２１    凹み
２３    開口（パイロット穴）
２４    チャンネル内部
３０    ノズル板部材
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【国際調査報告】
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