(57)【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液室側壁と、該液室上を覆うように形成される液室上板とで構成され、該液室側壁がフォトリソグラフィー法によって形状化された液室型を元型とし電鋳法により転写成形されているインクジェットヘッド部品の製造方法であって、
前記液室型が、所望の形状にパターン化された不透明導電性膜が形成されている透明基板上に感光不溶性材料層を塗被する工程と、
前記透明基板を介し、且つ前記透明基板に垂直な面に対して５度から１０度の角度で光を照射することによって前記感光不溶性材料層を露光する工程と、
前記透明基板を介し、且つ前記透明基板に垂直な面に対して−５度から−１０度の角度で光を照射することによって前記感光不溶性材料層を露光する工程と、
前記感光不溶性材料層を現像し前記透明基板の平面に対して垂直な壁形状をした感光不溶性材料層を形成する工程と、
によって形成され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。
【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液室側壁と、該液室上を覆うように形成される液室上板とで構成され、該液室側壁がフォトリソグラフィー法によって形状化された液室型を元型とし電鋳法により転写成形されているインクジェットヘッド部品の製造方法であって、
前記液室型が、所望の形状にパターン化された不透明導電性膜が形成されている透明基板上に感光不溶性材料層を塗被する工程と、
前記透明基板を回転させながら、前記透明基板を介し且つ前記透明基板に垂直な面に対して５度から１０度または−５度から−１０度の角度で光を照射することによって前記感光不溶性材料層を露光する工程と、
前記感光不溶性材料層を現像し前記透明基板の平面に対して垂直な壁形状をした感光不溶性材料層を形成する工程と、
によって形成され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。
【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の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の基本的なインクジェットヘッドの構成を図７に示す。従来のインクジェットヘッドは、インクが吐出するためにあけられた吐出口２１０を備えたノズル板２００と、インク加圧室の役目をする液室１１０ｂを構成する液室側壁１２０ｂが形成されている液室部品１００ｂと、薄板形状をしたダイアフラム３００と、圧電素子４００が配設された基台５００とで構成される。このような圧電素子４００を有するインクジェットヘッドを圧電式インクジェットヘッドと呼ぶ。なおインクジェットヘッドのインク吐出方式として発熱式（バブルジェット方式とも称する。）が別方式としてあるが、発熱式の場合、ダイアフラム３００、圧電素子４００は存在せず、基台５００上に発熱素子が形成される。どちらの方式にしてもノズル板２００と液室部品１００ｂは必要不可欠なインクジェットヘッドの構成部品である。
【０００３】
以下に図７に示した各部品の構造について説明する。液室部品１００ｂに構成されている液室側壁１２０ｂによって設けられた複数の液室１１０ｂはインク流路とインク加圧室をかねている。多数の液室１１０ｂは一方の端部で一つにつながっており、その箇所を一般にマニホールドと呼んでいる（図示せず）。マニホールドは液室１１０ｂ内にインクを供給する役目を負っている。
【０００４】
ノズル板２００には複数の吐出口２１０が穴あけされており、一つの吐出口２１０が一つの液室１１０ｂに対応するように連通して配置される。液室１１０ｂ内で加圧させられたインクは吐出口２１０より吐出する。
【０００５】
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１１０ｂ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。
【０００６】
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１１０ｂ内のインクを加圧し、それに対応した吐出口２１０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１１０ｂとそれぞれが対応しており、一つの液室１１０ｂが加圧されている場合に他の液室１１０ｂに影響を与えないように分離された状態になっている。これら分離された圧電素子４００は基台５００上で固定されている。
【０００７】
近年、インクジェットプリンタには高い印字品質が求められており、そのために高密度印字化が急速に進められている。インクジェットヘッドにおいて高密度印字化は、そのまま各部品の高密度化を意味する。上記に挙げたインクジェットヘッド部品の中でも特に液室１１０ｂを構成する液室側壁１２０ｂは可能な限り微細に且つ高密度に形成される必要がある。
【０００８】
そこで、その液室側壁１２０ｂを形成する方法として、フォトリソグラフィー法と電鋳法とを組み合わせた方法が提案された。図５は従来のフォトリソグラフィー法と電鋳法による液室部品の製造方法を示した図である。
【０００９】
図５（ａ）では光が透過する透明基板１０に所望の形状で光を遮光する不透明導電性膜２０が形成されており、その不透明導電性膜２０を覆うようにして透明基板１０上に感光不溶性材料層３０が塗被されている。その状態で図５（ａ）に示すように光を透明基板１０を介して照射し感光不溶性材料層３０を露光する。一般にこのような露光方法をバック露光法と呼んでいる。
【００１０】
次に現像を行うことによって図５（ｂ）に示すように感光不溶性材料層３０ｂを形成する。感光不溶性材料をバック露光法によって露光し現像した場合、感光不溶性材料は図５（ｂ）のように透明基板１０側が幅広く、表面側が幅狭くパターン化される。この現象は塗被された感光不溶性材料の厚みが厚ければ厚いほど顕著にあらわれる。これは感光不溶性材料の厚み方向の露光量の不均一から生じたものである。
【００１１】
次に、不透明導電性膜２０を電極として電鋳メッキ処理を行い、電鋳材料からなる液室部品１００ｂを形成する（図５（ｄ））。
【００１２】
最後に、透明基板１０、不透明導電性膜２０、感光不溶性材料層３０ｂを液室部品１００ｂから除去することによって完成に至る。この製造方法は微細形状の形成が可能なフォトリソグラフィー法を用いることによって、高密度化に対応している。
【００１３】
また、液室部品の高密度化を目的とした別の製造方法として、珪素（Ｓｉ）基板をエッチングすることによって形状化する製造方法が挙げられる。図６はＳｉ基板をエッチングして製造した液室部品を示した図である。液室部品１００ｃには断面が矩形形状をした液室側壁１２０ｃにより液室１１０ｃが構成されており、液室１１０ｃの後方にはインクを蓄えておくマニホールド１３０ｃ、さらにその後方にはインク供給口１４０ｃが、同様にエッチングによって形成されている。
【００１４】
Ｓｉ基板は異方性のエッチングが成されることが一般によく知られている。液室部品１００ｃは高密度化にこの異方性エッチングを有効に利用している。異方性エッチングを利用することによって液室側壁１２０ｃを垂直な壁に形成でき、その結果傾斜のある液室側壁よりも液室間隔を狭めることができ、高密度化が達成できるのである。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のインクジェットヘッドにおいて高密度化を考えた場合、上記に挙げた２種類の液室部品が主流であった。しかしながら、そのどちらの液室部品にもそれぞれ特有の課題をもっていた。
【００１６】
フォトリソグラフィー法と電鋳法による液室部品の場合、確かに液室側壁を微細に形成できるという利点をもっているが、その形状には必ずある程度の傾斜を有しておりこれが一つの欠点となっていた。その欠点とは液室側壁の幅を非常に狭く形成しようとした場合、この傾斜形状のために液室側壁が三角形の断面形状になってしまうという欠点である。このような三角形の断面形状をした液室側壁では、もはや液室側壁としての機能、すなわち個々の液室を構成し且つ液室間を仕切るという機能をなさなくなってしまう。以上のような理由から傾斜を有する液室側壁は、各々の液室側壁の間隔（すなわち液室間隔）を狭めようとした場合において不適当であるといえる。
【００１７】
一方、Ｓｉエッチング法による液室部品の場合、液室側壁および液室の断面を矩形形状にでき高密度化には適した形状を形成できるが、しかしながら、エッチングに異方性を有するが為に平面方向は特定の方向にしかエッチングされず、図６に示すように平面形状は、曲線形状を全く有さない、直線のみで形成されるいびつな形状になってしまう。このような滑らかな曲線形状を全く有さないマニホールドやインク供給口のいびつな形状は、インクの流れを不安定にし気泡混入を引き起こす要因となる。気泡混入はインク吐出の性能を悪化させ、最悪の場合インクを吐出不能にさせてしまう。
【００１８】
本発明は、高密度化に適し、且つ気泡混入のおそれのない安定なインク吐出を可能にするインクジェットヘッド部品の製造方法を提供することを目的としている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の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液室側壁と、該液室上を覆うように形成される液室上板とで構成され、該液室側壁がフォトリソグラフィー法によって形状化された液室型を元型とし電鋳法により転写成形されているインクジェットヘッド部品であって、前記液室側壁が前記液室上板の平面に対して垂直に形成されていることを特徴としている。
【００２０】
さらに、本発明の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液室側壁と、該液室上を覆うように形成される液室上板とで構成され、該液室側壁がフォトリソグラフィー法によって形状化された液室型を元型とし電鋳法により転写成形されているインクジェットヘッド部品の製造方法であって、前記液室型が、所望の形状にパターン化された不透明導電性膜が形成されている透明基板上に感光不溶性材料層を塗被する工程と、前記透明基板を介し、且つ前記透明基板に垂直な面に対して５度から１０度の角度で光を照射することによって前記感光不溶性材料層を露光する工程と、前記透明基板を介し、且つ前記透明基板に垂直な面に対して−５度から−１０度の角度で光を照射することによって前記感光不溶性材料層を露光する工程と前記感光不溶性材料層を現像し前記透明基板の平面に対して垂直な壁形状をした感光不溶性材料層を形成する工程と、によって形成されることを特徴としている。
【００２１】
さらに、本発明の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液室側壁と、該液室上を覆うように形成される液室上板とで構成され、該液室側壁がフォトリソグラフィー法によって形状化された液室型を元型とし電鋳法により転写成形されているインクジェットヘッド部品の製造方法であって、前記液室型が、所望の形状にパターン化された不透明導電性膜が形成されている透明基板上に感光不溶性材料層を塗被する工程と、前記透明基板を回転させながら、前記透明基板を介し且つ前記透明基板に垂直な面に対して５度から１０度または−５度から−１０度の角度で光を照射することによって前記感光不溶性材料層を露光する工程と、前記感光不溶性材料層を現像し前記透明基板の平面に対して垂直な壁形状をした感光不溶性材料層を形成する工程と、によって形成されることを特徴としている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
図１は本発明のインクジェットヘッド部品の要部斜視図である。以下に本発明の実施の形態について図１を用いて説明する。液室側壁１２０ａはその基台となる液室上板１５０ａ（図中では液室側壁１２０ｂの下に位置する。）上に所定の間隔で並んで形成されている。その液室上板１５０ａと液室側壁１２０ａとで囲まれた空間が液室１１０ａであり、インク加圧室となる。液室１１０ａの後方にはインクを溜めておくマニホールド１３０ａが構成され、さらにその後方にはインク供給口１４０ａが構成されている。以上の構成によって液室部品１００ａが成り立っている。
【００２３】
本実施の形態では、液室側壁１２０ａは高さ１００μｍ、幅５０μｍの矩形の断面形状をしており、その各々の液室側壁１２０ａは１００μｍの間隔で並んで形成されている。そのため、そこに構成される液室１１０ａの断面形状は高さ１００μｍ、幅５０μｍの矩形形状になる。
【００２４】
一方、液室側壁１２０ａの平面形状は、そのマニホールド１３０ａ側の端部が滑らかな曲線で形成されており、インクがスムーズに液室１１０ａに供給されるように設計されている。
【００２５】
さらに、インク供給口１４０ａからマニホールド１３０ａへの接続部の平面形状も、やはり滑らかな曲線で形成されており、気泡の混入を防ぐような設計になっている。
【００２６】
以上の形状をした液室部品１００ａは電鋳法によって形成されており、本実施の形態においてその材質はニッケル（Ｎｉ）を使用している。Ｎｉは電鋳によく用いられる材料であるが、耐腐食性に非常に優れた材料であり、インクに絶えずさらされる液室部品の構成部材としては非常に適している。
【００２７】
次に本実施の形態のインクジェットヘッド部品の製造方法を説明する。図２は本実施の形態のインクジェットヘッド部品の製造方法を示した図である。透明基板１０上には液室側壁や、マニホールド、インク供給口を構成する側壁の平面形状がパターン化された不透明導電性膜２０が形成されている。その透明基板１０の不透明導電性膜２０が形成されている一方の面には感光不溶性材料層３０が全面に塗被されている。本実施の形態では透明基板１０に０．４ｍｍ厚のガラス基板を使用し、不透明導電性膜２０にはスパッタリング法で０．２μｍの厚みで成膜した銅（Ｃｕ）膜を、感光不溶性材料層３０には１００μｍの厚みでスピンコート法で塗布したＪＳＲ社製厚膜ネガ型レジスト（商品名ＴＨＢ−１３０Ｎ）を用いた。不透明導電性膜２０のパターン化は一般によく使われているフォトリソグラフィー法とエッチング法を用いて行った。また１００μｍ厚の感光不溶性材料層３０は１０００ｒｐｍの回転数で１０秒間のスピンコート処理を２回行うことによって形成できた。
【００２８】
本実施の形態では、透明基板１０の感光不溶性材料３０の塗被されていない他方の面側から光を照射し、透明基板を介して感光不溶性材料層３０を露光するバック露光法を用いている。この時、不透明導電性膜２０は露光マスクの役目をし感光不溶性材料層３０には露光部分と未露光部分が生じる。
【００２９】
本実施の形態では、透明基板１０に垂直な基準面に対して所定の角度だけ傾いた方向から光を照射させている（図２（ａ））。これ以降、この角度を正露光角度＋θと定義して説明を行うことにする。なお本実施の形態では正露光角度＋θを６度に設定し、６００ｍＪ／ｃｍ２の露光量で露光した。
【００３０】
さらに、図２（ｂ）に示すように、図２（ａ）で光を照射した方向と基準面に対して対称をなす方向から所定の角度だけ傾けて光を照射する。以降、図２（ｂ）でのこの角度を図２（ａ）における正露光角度＋θに対して、負露光角度−θと定義し説明を進めていく。本実施の形態では負露光角度−θを−６度の設定し、６００ｍＪ／ｃｍ２の露光量で露光した。図２（ａ）と図２（ｂ）における２度の露光の結果、感光不溶性材料層３０は部分的に１２００ｍＪ／ｃｍ２の露光量で露光されたことになる。本実施の形態で使用した感光不溶性材料層３０であるＴＨＢ−１３０Ｎにとって、この露光量は感光するのに十分な量である。
【００３１】
次に、露光によって部分的に感光された感光不溶性材料層３０を専用現像液を用いて現像した。その結果図２（ｃ）に示されるような透明基板１０の平面に対して垂直な壁形状をした感光不溶性材料層３０ａを形成することができた。この状態のものが後に行う電鋳処理のための電鋳型となる。なお本実施の形態では、４０℃のＴＨＢ−１３０Ｎ専用現像液で５分間、現像を行った。
【００３２】
次に、図２（ｄ）に示すように、不透明導電性膜２０を電極として図２（ｃ）で得られた電鋳型上に電鋳処理を行い、液室部品１００ａを形成する。そして最後に液室部品１００ａから電鋳型である透明基板１０、不透明導電性膜２０、感光不溶性材料層３０ａを除去して完成に至る。
【００３３】
本実施の形態では、Ｎｉ電鋳により液室部品１００ａを形成したが、そのときの電鋳条件は、電流密度１Ａ／ｄｃｍ２、浴液温度５０℃、電鋳時間１０時間であった。また使用した浴液の組成は以下に示す組成である。
純水                               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
【００３４】
一方、本実施の形態において電鋳型の除去は、まずＣｕからなる不透明導電性膜２０を硝酸で溶解させた後、感光不溶性材料層３０ａを水酸化カリウム水溶液で溶解させることによって成された。
【００３５】
本発明の特徴である垂直な壁は上記の正露光角度＋θ、負露光角度−θをある所定の範囲内に設定することで達成されることを、我々は実験によって明らかにした。図４は露光角度θとそのとき形成される感光不溶性材料層の形状を示した図である。なおここで言う露光角度θは絶対値で示された値であり、正負の区別はされていない。
【００３６】
図４に示されるように、露光角度θが５度より小さい場合、感光不溶性材料層３０ｂは透明基板１０付近が幅広く表面付近が幅狭い形状にパターン化される。この形状は従来のバック露光法で形成される形状とほとんど変わらない。
【００３７】
一方露光角度θが１０度を越えると、逆に感光不溶性材料層３０ｃは透明基板１０付近が幅狭く表面付近が幅広い形状にパターン化されてしまう。最悪の場合、隣合った壁同士がくっついてしまう状態も生じてしまう。
【００３８】
以上のように露光角度θの値を変えて実験を試みたところ、露光角度θが５度以上１０度以下の時に垂直な壁として感光不溶性材料層３０ａが形成されることがわかった。
【００３９】
また、さらに別の実験を進め、正露光角度＋θ＝１０度、負露光角度−θ＝−５度の設定で実験を行ってみたところ、この場合においても垂直な壁が形成されることが確認できた。すなわち、正露光角度＋θが５度以上１０度以下、負露光角度−θが−１０度以上−５度以下の角度の範囲であれば、露光方向が非対称であってもかまわないということがこの結果より明らかになった。
【００４０】
（第２の実施の形態）
本発明のインクジェットヘッド部品の別の製造方法を以下に説明する。図３は本発明の第２の実施の形態の製造方法の一部を示した図である。第１の実施の形態と同様に、透明基板１０上には所望の形状にパターン化された不透明導電性膜２０が形成されており、その上層には全面に感光不溶性材料層３０が塗被されている。それぞれの材質及び形状は第１の実施の形態と全く変わらない。
【００４１】
これを図３に示すように透明基板１０側から所定の露光角度θだけ傾けた方向より光を照射し、感光不溶性材料層３０を露光する。露光角度θは透明基板１０に垂直な基準面に対する傾斜角であり、前述にもあるように絶対値で示された角度をいう。この露光の時に透明基板１０を回転させる点が本実施の形態の特徴とするところである。この露光工程の後、第１の実施の形態における図２（ｃ）以後の工程を行うことで本発明のインクジェットヘッド部品が製造できた。
【００４２】
本実施の形態では、露光角度θを６度、基板回転速度を１０ｒｐｍに設定し、１２００ｍＪ／ｃｍ２の露光量で露光した。その他の工程は第１の実施の形態の条件と全く変わらない。
【００４３】
なお露光角度θ（絶対値）は５度以上１０度以下の範囲内で設定されなくてはならないことは本実施の形態においても確認されている。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によると、微細な矩形形状をした液室断面を有する液室部品を形成することができ、その結果インクジェットヘッドの高密度化が可能である。
【００４５】
さらには、液室側壁やマニホールド、インク供給口を構成する側壁の平面形状を滑らかな曲線で自由に設計できるため、気泡混入のおそれのない液室部品が得られる。これは安定なインク吐出性能を達成し、インクジェットヘッドの信頼性を向上させる。
【００４６】
以上のように、本発明によれば高密度で信頼性の高いインクジェットヘッドが達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるインクジェットヘッド部品の要部斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態におけるインクジェットヘッド部品の製造方法を示した図である。
【図３】本発明の第２の実施形態におけるインクジェットヘッド部品の製造方法の一部を示した図である。
【図４】露光角度θとそれによって形成される電鋳型の形状を示した図である。
【図５】従来のフォトリソグラフィー法と電鋳法を用いたインクジェットヘッド部品の製造方法を示した図である。
【図６】従来のＳｉ基板をエッチングすることによって製造したインクジェットヘッド部品の要部斜視図である。
【図７】従来の基本的なインクジェットヘッドの構成図である。
【符号の説明】
１０  透明基板
２０  不透明導電性膜
３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ  感光不溶性材料層
１００ａ、１００ｂ  液室部品
１１０ａ、１１０ｂ  液室
１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ  液室側壁
１３０ａ、１３０ｃ  マニホールド
１４０ａ、１４０ｃ  インク供給口
１５０ａ  液室上板
２００  ノズル板
２１０  吐出口
３００  ダイアフラム
４００  圧電素子
５００  基台
【図１】
0004159659.tif 000002
【図２】
0004159659.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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