(57)【要約】【課題】本発明は、基板と電鋳膜に適度な密着性を保ち、加工中に電鋳基板から電鋳めっき層の脱落、浮き上がりが無く、電鋳めっき層剥離においても過剰な応力変化がかからないので均一な膜厚のインクジェット構成部材を持つ噴射特性の均一なインクジェットヘッドを製造できるインクジェットヘッドの製造方法、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、基板上に電鋳めっき層を積層し、基板から剥離することによってノズル板もしくは振動板のインクジェットヘッド構成部材を形成する際、インクジェットヘッド構成部材が形成される基板側の表面に、インクジェットヘッド構成部材となる領域以外に微小な段差パターンを形成する。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に電鋳めっき層を積層し、基板から剥離することによって形成されるノズル板もしくは振動板のインクジェットヘッド構成部材を含むインクジェットヘッドの製造方法において、
前記インクジェットヘッド構成部材が形成される前記基板側の表面に、前記インクジェットヘッド構成部材となる領域以外に微小な段差パターンを形成することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記インクジェットヘッド構成部材は、前記ノズル板のノズル孔、又は前記振動板の振動するダイヤフラム部である請求項１記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記基板の表面に金属膜をスパッタリングにて生成する請求項１又は２に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記基板上に形成された微小な前記段差パターンに対して前記電鋳めっき層を形成し、前記インクジェットヘッド構成部材を形成する請求項１〜３のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記段差パターンは、感光性レジストをマスクとしてドライエッチング工法を用いたプロセスで形成される請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記段差パターンの段差深さを変えて前記電鋳めっき層の離型性を調整する請求項１〜５のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記段差パターンの粗密を変えて前記電鋳めっき層の離型性を調整する請求項１〜６のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法により製造されたことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項９】
請求項８記載のインクジェットヘッドを少なくとも１つ搭載することを特徴とするインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインクジェットヘッドの製造方法、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置に関し、詳細にはインクジェットヘッドの製造工程中における加工性の向上を期待できるインクジェットヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、プリンタ、ファクシミリ装置、複写装置等に用いられるインクジェット装置におけるインクジェットヘッドは、複数のノズル孔を形成したノズル形成部材と、各ノズルが連通するインク液室（吐出室、加圧室、加圧液室、インク流路、液室、加圧室等含む）と、各インク液室内のインクを加圧する圧電素子などの電気機械変換素子あるいはヒータなどの電気熱変換素子、若しくは液室の一部を構成する振動板とこれに対向する電極からなるエネルギー発生手段とにより、当該エネルギー発生手段によって発生したエネルギーでインク液室内インクを加圧することによってノズル孔からインク滴を突出させるものである。
【０００３】
このような従来のインクジェット記録装置におけるインクジェットヘッドを構成するノズル孔形成部材の製造方法としては、電鋳原盤上にドライフィルムレジスト等の感光性樹脂材料を用いてノズル径に応じたレジストパターンを形成した後、このレジストパターンを用いてニッケル等の金属材料を電鋳加工法で析出してノズルプレートを形成する方法が提案されている。このような製造方法において、基板の段差を厚付けめっきで覆い、研磨処理によってその基板表面を平面にしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の方法では、研磨面の表面粗さが電鋳膜に転写されノズル孔、並びに振動板ダイヤフラムに均等な寸法、膜厚が得られない。また、電鋳膜を離型する際にかかる電鋳膜の応力が制御できないため、基板表面の粗さの維持管理が必要になる。ニッケル等の金属材料を電鋳加工法により、インクジェット記録装置のノズル板、振動板を加工形成する際に用いる電鋳基板材料には金属板が一般的に用いられる。しかし、このような従来法による電鋳加工法では、電鋳基板材料に用いられる金属内の不純物、キズ、ピットなどの欠陥により、形成された電鋳部品にも欠陥が転写され製品としての歩留を低下させる原因になる。また、仮に電鋳基板材料の表面を電解研磨法などで、その基板表面の欠陥を取り除くことができたとしても、電鋳めっきした際に基板と電鋳めっき金属との密着性が材質特性により異なり、その加工中に剥がれてしまうなどの副作用が生じ、加工性が著しく悪くなる。
【０００５】
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、基板と電鋳膜に適度な密着性を保ち、加工中に電鋳基板から電鋳めっき層の脱落、浮き上がりが無く、電鋳めっき層剥離においても過剰な応力変化がかからないので均一な膜厚のインクジェット構成部材を持つ噴射特性の均一なインクジェットヘッドを製造できるインクジェットヘッドの製造方法、インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記問題点を解決するために、本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、基板上に電鋳めっき層を積層し、基板から剥離することによってノズル板もしくは振動板のインクジェットヘッド構成部材を形成する際、インクジェットヘッド構成部材が形成される基板側の表面に、インクジェットヘッド構成部材となる領域以外に微小な段差パターンを形成することに特徴がある。よって、基板と電鋳めっき層に適度な密着性が良く、ほぼ一定に保つことができ、更に加工中に電鋳基板から電鋳めっき層の脱落、浮き上がりが無くなり、均一な膜厚のインクジェット構成部材を持つ噴射特性の均一なインクジェットヘッドを製造できる。
【０００７】
また、インクジェットヘッド構成部材は、ノズル板のノズル孔、又は振動板の振動するダイヤフラム部である。よって、高精度な寸法のノズル孔を形成でき、又は段差によるダイヤフラム部の形状変化がなくなって個別チャネル間のダイヤフラム変位量を均一に保つ高精度な振動板を形成できる。
【０００８】
更に、基板の表面に金属膜をスパッタリングにて生成することにより、基体表面の電気抵抗を下げて導電性を得ることで電鋳めっき層を形成し易くできる。
【０００９】
また、シリコン基板上に形成された微小な段差パターンに対して電鋳めっき層を形成し、インクジェットヘッド構成部材を形成することにより、ノズル板や振動板のパターン形状を均一かつ平滑に形成することができる。
【００１０】
更に、段差パターンは、感光性レジストをマスクとしてドライエッチング工法を用いたプロセスで形成される。よって、基板における段差形状を垂直に近く制御でき、基板と電鋳めっき層の剥離時に発生する過剰な応力に伴うダメージを少なくすることができる。
【００１１】
また、段差パターンの段差深さを変えて電鋳めっき層の離型性を調整することで、剥離時の応力による電鋳めっき層の変形の影響を一定に保つことができる。
【００１２】
更に、段差パターンの粗密を変えて電鋳めっき層の離型性を調整することで、部分的に密着度の強度を変えることができる。
【００１３】
また、別の発明としてのインクジェットヘッドは、上記記載のインクジェットヘッドの製造方法により製造されたことに特徴がある。よって、均一な膜厚のインクジェット構成部材を持つ噴射特性の均一なインクジェットヘッドを提供できる。
【００１４】
更に、別の発明としてのインクジェット記録装置は、上記記載のインクジェットヘッドを少なくとも１つ搭載する。よって、品質のバラツキが少なく、安定した印写画像を得ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、基板上に電鋳めっき層を積層し、基板から剥離することによってノズル板もしくは振動板のインクジェットヘッド構成部材を形成する際、インクジェットヘッド構成部材が形成される基板側の表面に、インクジェットヘッド構成部材となる領域以外に微小な段差パターンを形成する。
【００１６】
【実施例】
図１は本発明のインクジェット記録装置の構成を示す概略断面図である。同図に示すように、インクジェット記録装置１は、シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹ、ブラックＢＫの各色のインクをそれぞれ収納した４個のインクカートリッジ２と、後述する製造方法により製造され、複数のノズルを有し各カートリッジ２からインクが供給される４個のインクジェットヘッド３と、インクカートリッジ２とインクジェットヘッド３を搭載したキャリッジ４と、記録紙を収納した給紙トレイ５ａ，５ｂや手差しテーブル６から記録紙を印字部７に搬送する搬送ローラ８と、印字した記録紙を排紙トレイ９に排出する排出ローラ１０を有する。そして、ホスト装置から送られてくる画像データを記録紙に印字するときは、キャリッジ４をキャリッジローラ１１に倣って走査しながら、搬送ローラ８により印字部７に送られた記録紙に記録ヘッド３のノズルから画像データに応じてインクを噴射して文字や画像を記録する。
【００１７】
図２は別の発明の一実施例に係るインクジェットヘッドの製造工程を示す断面図である。先ず、同図の（ａ）に示すように、シリコン基板１０１の表面にフォトレジスト１０２を塗布する。そして、同図の（ｂ）に示すように、微細パターンを形成するために当該微細パターンに対応する露光１１１でパターン形成し、微細パターンのフォトレジスト１０２を現像形成する。その後、同図の（ｃ）に示すように、ドライエッチング処理においてシリコン基板１１をエッチングする。そして、同図の（ｄ）に示すように、シリコン基板１１の表面に、金属材料としてチタンをスパッタリングし、その金属膜１０３の膜厚を１００ｎｍ以上形成することとしている。なお、本実施例によれば、微細パターンの最小幅Ｗは５μｍとしたが１〜５００μｍであればよく、段差の深さＤは２００ｎｍとしたが１００ｎｍ〜１０００ｎｍであればよい。上述したようにシリコン基板１０１のエッチング深さにより金属膜１０３の厚さを変え、基板表面及びその段差側壁の被覆膜を形成する。金属膜１０３としては、チタンのほかに、金、クロム、タングステン、銅、ニッケル、アルミなどが挙げられるが、めっき膜との相性、耐酸性、電気抵抗、など、加工工程の優位性にあわせ、その材質を選択する。次に、同図の（ｅ）に示すように、同図の（ｄ）で形成したシリコン基板１０１上の金属膜１０３の一部にフォトレジスト１０４で絶縁処理を施したものに、同図の（ｆ）に示すように電鋳膜１０５を形成した。この電鋳膜１０５は同図の（ｄ）で形成した基板全面に形成されるが、フォトレジスト１０４で絶縁処理された部分には電鋳膜１０５は形成されない。フォトレジスト１０４による絶縁では、フォトマスクパターンを変えることによりさまざまな絶縁パターンが形成でき、シリコン基板上のフォトレジストを除去洗浄することで、同じ基板でも繰返し必要に応じた電鋳膜形状が得られる。
【００１８】
図３は本実施例に係るインクジェットヘッドの別の製造工程を示す断面図である。先ず、同図の（ａ）〜（ｄ）は図２の（ａ）〜（ｄ）と同じであるので説明は省略する。次に、図２の（ｄ）で形成したシリコン基板１０１上の金属膜１０３にフォトレジスト１０４で非めっき部分を露光１１２でパターン形成し、同図の（ｅ）に示すように金属膜１０３をエッチング処理した。そして、同図の（ｇ）に示すように、電鋳膜１０５は、導電性のある金属膜１０３の表面上に形成され、エッチングされた部分（非導電体）上には形成されない。エッチングによる絶縁では、基板を繰返し使用した場合でも常に同じ形状の電鋳膜が得られる。またこの場合の非導電膜には、下地シリコン膜、ならびに、下地シリコン膜状に生成した酸化膜、窒化膜、多結晶シリコン膜、ポリイミドなどの樹脂膜などが挙げられるが、めっき液、並びに加工工程中で使用される洗浄液などの性質に応じて、その材質を選択する。
【００１９】
図４は本発明における基板上のパターン密度及び段差を変えた場合の断面形状を示す断面図である。同図の（ａ）に示す例は、図２の（ｄ）に示すインクジェットヘッドの例に比してパターン密度を濃くした、つまりパターン幅Ｗ１（＜Ｗ）を小さくした例であり、これによりこの工程後に形成される電鋳膜とシリコン基板１０１の密着を強くすることができる。同図の（ｂ）は、図２の（ｄ）に示すインクジェットヘッドの例に比して段差の深さＤ１（＞Ｄ）を深くした例であり、これによりこの工程後に形成される電鋳膜と基板の密着を強くすることができる。また、それとは逆の方法で密着を弱くすることも可能である。同図の（ｃ）は、金属膜１０３自体の膜厚を厚くした例であり、金属膜厚を厚くすることで金属膜自体の基板への密着度を強くすることができる。
【００２０】
このように、本実施例では、基板との電鋳膜の密着性を一定に保ち、電鋳膜表面を常に均等に仕上げることができる電鋳膜を用いたインクジェット記録装置のノズル板、振動板を作製することができる。
【００２１】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換が可能であることは言うまでもない。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、基板上に電鋳めっき層を積層し、基板から剥離することによってノズル板もしくは振動板のインクジェットヘッド構成部材を形成する際、インクジェットヘッド構成部材が形成される基板側の表面に、インクジェットヘッド構成部材となる領域以外に微小な段差パターンを形成することに特徴がある。よって、基板と電鋳めっき層に適度な密着性が良く、ほぼ一定に保つことができ、更に加工中に電鋳基板から電鋳めっき層の脱落、浮き上がりが無くなり、均一な膜厚のインクジェット構成部材を持つ噴射特性の均一なインクジェットヘッドを製造できる。
【００２３】
また、インクジェットヘッド構成部材は、ノズル板のノズル孔、又は振動板の振動するダイヤフラム部である。よって、高精度な寸法のノズル孔を形成でき、又は段差によるダイヤフラム部の形状変化がなくなって個別チャネル間のダイヤフラム変位量を均一に保つ高精度な振動板を形成できる。
【００２４】
更に、基板の表面に金属膜をスパッタリングにて生成することにより、基体表面の電気抵抗を下げて導電性を得ることで電鋳めっき層を形成し易くできる。
【００２５】
また、シリコン基板上に形成された微小な段差パターンに対して電鋳めっき層を形成し、インクジェットヘッド構成部材を形成することにより、ノズル板や振動板のパターン形状を均一かつ平滑に形成することができる。
【００２６】
更に、段差パターンは、感光性レジストをマスクとしてドライエッチング工法を用いたプロセスで形成される。よって、基板における段差形状を垂直に近く制御でき、基板と電鋳めっき層の剥離時に発生する過剰な応力に伴うダメージを少なくすることができる。
【００２７】
また、段差パターンの段差深さを変えて電鋳めっき層の離型性を調整することで、剥離時の応力による電鋳めっき層の変形の影響を一定に保つことができる。
【００２８】
更に、段差パターンの粗密を変えて電鋳めっき層の離型性を調整することで、部分的に密着度の強度を変えることができる。
【００２９】
また、別の発明としてのインクジェットヘッドは、上記記載のインクジェットヘッドの製造方法により製造されたことに特徴がある。よって、均一な膜厚のインクジェット構成部材を持つ噴射特性の均一なインクジェットヘッドを提供できる。
【００３０】
更に、別の発明としてのインクジェット記録装置は、上記記載のインクジェットヘッドを少なくとも１つ搭載する。よって、品質のバラツキが少なく、安定した印写画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインクジェット記録装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】別の発明の一実施例に係るインクジェットヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図３】本実施例に係るインクジェットヘッドの別の製造工程を示す断面図である。
【図４】本発明における基板上のパターン密度及び段差を変えた場合と金属膜の膜厚を変えた場合の断面形状を示す断面図である。
【符号の説明】
１０１；シリコン基板、１０２，１０４；フォトレジスト、１０３；金属膜、１０５；電鋳膜、１１１，１１２；露光。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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