(57)【要約】【課題】電鋳によるノズル基板の製造方法においては、レジストの剥離工程において、ノズル孔径が小さいために、剥離液がノズル孔の内部のレジストを完全に除去できず、ノズル孔の内部壁面にレジストが残ってしまうことが起こり得る。そして、ノズル孔にレジストが残ってしまった場合は、ノズル孔径が所望する孔径よりも小さくなってしまい、噴射されるインク滴の量が少なくなって正しく画像を形成することが出来なくなるという課題が生ずる。【解決手段】小さいノズル開口孔５Ａに存在するレジストの剥離残りを、アッシング処理によって除去する。従って、ノズル５の孔径が所望する孔径となることから、噴射されるインク滴９の量が適切になり正しく画像を形成することが出来る。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を噴射するノズルが形成されたノズル基板を電鋳によって形成するノズル基板の製造方法であって、
前記ノズルの孔形状を表すレジストを、前記電鋳用の基材上に形成するレジスト形成工程と、
前記レジストが形成された前記基材上に電鋳によって金属を析出形成する析出工程と、
前記レジストを剥離液によって除去するレジスト剥離工程と、
前記析出工程によって析出形成した前記金属に対してアッシング処理を行うアッシング工程と、
を有することを特徴とするノズル基板の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のノズル基板の製造方法であって、
前記アッシング処理は、リアクティブ・イオン・エッチャー方式によるアッシング処理であることを特徴とするノズル基板の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載のノズル基板の製造方法であって、
前記金属は、ニッケルであることを特徴とするノズル基板の製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一項に記載のノズル基板の製造方法であって、
前記レジストは、前記基材と面する側が、前記液体の噴射方向と反対側となるように形成されていることを特徴とするノズル基板の製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の製造方法によって製造されたノズル基板を備え、当該ノズル基板に形成されたノズルから前記液体を噴射する液体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を噴射するノズルが形成されたノズル基板の製造方法、および液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば機能液やインクなどといった液体を紙やガラス基板などといった対象物に噴射し、所定の図柄や文字や画像（以降、これらを総称して「画像」と呼ぶ）を形成する液体噴射装置が存在する。このような装置では、例えば液体としてのインクが流れる流路の途中に圧力室を設け、圧力室のインクを所定の加圧手段（例えば圧電素子の電歪性を利用した手段）にて圧力を加えることによって、流路の最後端に位置するノズルからインクをインク滴として噴射することが行われる。
【０００３】
ノズルは、通常、インクの流路断面が円形の形状を呈する孔を金属製の平板に穿設して形成されることから、ノズルが形成された金属板を一般的にノズル基板と称する。そして、近年、形成する画像が高精細になるに伴って、このノズル基板に形成されるノズルの孔径を小さくして、より微量なインク滴を噴射する必要が生じている。このために、ノズルの孔径が小さいノズル基板の製造方法の一つとして、例えば特許文献１に開示されているような電鋳によって形成する方法が知られている。
【０００４】
電鋳によるノズル基板の製造方法は、特許文献１に開示されている如く、レジストによって析出される金属領域を制御し、その後、レジストを剥離してノズル孔を形成するものである。従って、電鋳によるノズル基板の製造方法によれば、レジストの形状を工夫することによってノズルの孔径が小さいノズル基板を製造することが可能である。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１９６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、電鋳によるノズル基板の製造方法においては、レジストの剥離工程において、ノズル孔径が小さいために、剥離液がノズル孔の内部のレジストを完全に除去できず、ノズル孔の内部壁面にレジストが残ってしまうことが起こり得る。そして、ノズル孔にレジストが残ってしまった場合は、ノズル孔径が所望する孔径よりも小さくなってしまい、噴射されるインク滴の量が少なくなって正しく画像を形成することが出来なくなるという課題が生ずる。
【０００７】
本発明は、このような課題の少なくとも一部を解決するために行われたもので、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
［適用例１］液体を噴射するノズルが形成されたノズル基板を電鋳によって形成するノズル基板の製造方法であって、前記ノズルの孔形状を表すレジストを、前記電鋳用の基材上に形成するレジスト形成工程と、前記レジストが形成された前記基材上に電鋳によって金属を析出形成する析出工程と、前記レジストを剥離液によって除去するレジスト剥離工程と、前記析出工程によって析出形成した前記金属に対してアッシング処理を行うアッシング工程と、を有することを特徴とする。
【０００９】
この方法によれば、小さいノズル孔部分に存在するレジストの剥離残りを、アッシング処理によって除去することができる。従って、ノズル孔径が所望する径となることから、噴射されるインク滴の量が適切になり正しく画像を形成することが出来る。
【００１０】
［適用例２］上記ノズル基板の製造方法であって、前記アッシング処理は、リアクティブ・イオン・エッチャー方式によるアッシング処理であることを特徴とする。
【００１１】
この方法によれば、リアクティブ・イオン・エッチャーは、酸素プラズマイオンが高速なので、物理的に無機物も除去することができることから、レジストの剥離残りを完全に除去する確率が高くなる。
【００１２】
［適用例３］上記ノズル基板の製造方法であって、前記金属は、ニッケルであることを特徴とする。
【００１３】
ニッケルは電鋳材料として好適であるとともに、適度な硬度を有することからアッシング処理に対する変形がなく、ノズル孔径に対する影響が抑制される。
【００１４】
［適用例４］上記ノズル基板の製造方法であって、前記レジストは、前記基材と面する側が、前記液体の噴射方向と反対側となるように形成されていることを特徴とする。
【００１５】
こうすれば、アッシング処理面がノズル基板について液体噴射側の面になるので、液体が噴射する側のノズル孔開口部近辺を適切にアッシング処理できる。従って、小さいノズル孔径であっても、ノズル孔壁面についてレジストの剥離残りを除去することができる。
【００１６】
［適用例５］上記ノズル基板の製造方法によって製造されたノズル基板を備え、当該ノズル基板に形成されたノズルから前記液体を噴射する液体噴射装置。
【００１７】
レジストの剥離残りが除去されたノズルからは、液体を正しく噴射することができる。従って、上記製造方法によってノズルが形成されたノズル基板を備えた液体噴射装置は、高精細な画像を正しく形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明を具体化した一実施形態について説明する。図１は本発明の製造方法によって形成されたノズル基板に設けられたノズルから液体を噴射する液体噴射装置の一例となるインクジェットプリンタ１０について、その概略構造を示したものである。
【００１９】
このインクジェットプリンタ１０は、液体としての各色インク（例えば、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック））がそれぞれ収納されたインクカートリッジ１１，１２，１３，１４が装着されたキャリッジ２０を備えている。キャリッジ２０は、その下方向（図面裏側方向）であって印刷用紙２５と対向する面に液体噴射ヘッド３０が設けられ、キャリッジ２０内に設けられた図示しない流路を経由してインクカートリッジ１１〜１４から供給されるインクを、この液体噴射ヘッド３０からインク滴として噴射して、印刷用紙２５に所定の画像等を印刷するものである。
【００２０】
具体的には、キャリッジ２０は、キャリッジベルト４１に固定され、キャリッジベルト４１がキャリッジモータ４０によって駆動されるのに伴って、フレーム１７に固定されたガイド２１に沿って図面左右方向（主走査方向）に移動する。このとき、液体噴射ヘッド３０に形成され、主走査方向に対して直交する方向に略直線状に穿設された複数のノズルから、ノズル毎に形成された圧力発生機構によって加圧されたインクを、所定量インク滴として印刷用紙２５に噴射する。また印刷用紙２５は、プラテン２８によって裏面から支持されつつ、フレーム１７に固定された駆動モータ２６により駆動される図示しない紙送りローラーなどによって、主走査方向と直交する図面上下方向に所定量ずつ移動する。こうして高画質の画像が、印刷用紙２５の全面に印刷される。なお、この一連の動作についての主な制御は、フレーム１７に取り付けられたメイン基板５０と、フレキシブル基板４５によってメイン基板５０と接続されキャリッジ２０に取り付けられたサブ基板６０と、によって行われる。
【００２１】
次に、圧力発生機構について、図２を用いて説明する。もとより、圧力発生機構は、総てのノズルに対して同様な構造を有している。
【００２２】
図２は、図１においてキャリッジ２０を白抜き矢印Ｓの方向から見た模式図である。図示するように、キャリッジ２０の下方向に設けられた液体噴射ヘッド３０内には、図中吹き出し部に示したように、圧力発生機構が形成されている。圧力発生機構は、圧電素子２を駆動体（アクチュエータ）とするものである。圧電素子２は、その両端のＣＯＭ電極とＧＮＤとの間に、所定の電圧が印加されると、電歪性によって収縮あるいは伸長変形し、振動板３を図中矢印の方向に撓ませて、インク流路途中に形成された加圧室４に存在するインクを加圧する。この結果、加圧されたインクは、液体噴射ヘッド３０の底面部材８に設けられたノズル５から、インク滴９として噴射されるのである。
【００２３】
本実施形態における底面部材８は、前述するように、主走査方向と直交する方向について略直線状に並んだノズル列を、主走査方向に複数形成するように穿設されたノズル５を有する金属製の平板である。底面部材８を、図３を用いて詳しく説明する。なお、底面部材８は、請求項に記載のノズル基板に相当するものであり、以降、底面部材８をノズル基板８と呼ぶこととする。
【００２４】
図３は、本実施形態のノズル基板８を示す模式図で、ノズル５の孔部分を断面にして示した斜視図である。ノズル基板８は、ニッケルを電気メッキによって母型に析出形成するニッケル電鋳加工によって製造され、本実施形態では、図示するように１列５個のノズル５が主走査方向に４列形成された配列状態となるように、複数のノズル５が形成されている場合を示した。もとより、ノズル５の配列方法および個数は図示するものに限定されるものでないことは勿論である。例えば、１列に形成されるノズル数は数百個程度が形成される場合がある。またノズル列も、各色インクあたり２列などというように、多くのノズル列数が形成される場合もある。
【００２５】
ぞれぞれのノズル５は、インク滴９の噴射側となるノズル開口孔５Ａと、この開口孔の孔径よりも大きな孔径を有し加圧室４からインクが流入するノズル流入孔となるノズル開口孔５Ｂとが形成されている。本実施形態のノズル基板８は、このノズル開口孔５Ａの孔径が所望する孔径となるように製造され、噴射するインク滴９のインク量を正しくするものである。
【００２６】
それでは、本実施形態におけるノズル基板８の製造方法について、図４及び図５を用いて説明する。また、図４及び図５は、１つのノズル５についての形成方法を示すものであるが、もとより、以降説明するノズル５の形成方法によって総てのノズル５が形成され、ノズル基板８が製造されるものであることは勿論である。
【００２７】
まず、図４（ａ）に示したように、ステンレス板やアルミニウム板などの導電性材料からなる基材８１に、レジスト８２を所定の膜厚で一面に塗布して形成する。本実施形態では、レジストはポジ型とする。もとよりネガ型のレジストを用いてもよい。そして、フォトリソグラフィの手法を用い、マスク１００によってレジストを露光する。
【００２８】
マスク１００は、マスク領域１０１とマスク領域１０２とマスク領域１０３とに区分してその露光光の透過率が異なるように形成されている。すなわち、マスク領域１０３は、ノズル開口孔５Ａの位置に相当する場所にノズル開口孔５Ａの孔径に相当する形状を呈するように形成され、露光光が透過しない遮光状態となっている。また、マスク領域１０２は、マスク領域１０３の周辺に形成され、露光光の光量を減じる半透過状態となっている。マスク領域１０２は、ノズル開口孔５Ｂの孔径に相当する外形形状を有し、図４（ａ）の上部に示したように、マスク領域１０３に対して同心円状に配置されている。また、マスク領域１０３とマスク領域１０２以外のマスク領域１０１は露光光を遮蔽しない透過状態に形成されている。従って、露光光はマスク領域１０３では遮光され（図中、実線矢印Ｒ）、マスク領域１０２では半透過領域の透過率に応じて光量が所定の割合に減じられ（図中、破線矢印Ｈ）、マスク領域１０１では透過する（図中、実線矢印Ｐ）。レジスト８２は、このように露光処理される。
【００２９】
次に、レジスト８２を現像液（例えば有機アルカリ水溶液）によって現像処理する。処理後の状態を図４（ｂ）に示す。レジスト８２は現像によって図示するようなレジスト形状を呈するレジスト８３として基材８１上に残る。すなわち、マスク領域１０３に対応する直径を有する略円柱状のレジスト形状８３ａと、マスク領域１０２に対応する直径を有する略円柱状のレジスト形状８３ｂとが、前述した露光処理に応じて形成される。
【００３０】
次に、レジスト８３が形成された基材８１の面に対してニッケル電鋳加工処理を行い、ニッケルを析出させる。ニッケルが析出された状態を図４（ｃ）に示す。本実施形態では、その表面がレジスト８３よりも低く、ほぼ同じ高さになるまでニッケルの析出を継続する。従って、析出後のニッケルは、図示するように、基材８１とレジスト８３とを母型とし、レジスト８３の高さと略等しい厚さを有するニッケル基板８４として形成される。
【００３１】
次に、レジスト８３をレジスト剥離液（例えば有機アミンと極性溶剤との混合物溶液）によって剥離処理する。本実施形態では、剥離液中に浸漬するディップ方式によって剥離処理を行う。もとより、剥離液をスピンと静止を繰り返しながらコーティング処理するパドル方式によって剥離処理を行ってもよい。
【００３２】
剥離処理後の状態を図５（ａ）に示す。レジスト８３が剥離されて形成される空間のうち、レジスト形状８３ａに相当する空間部分はノズル開口孔５Ａとなり、レジスト形状８３ｂに相当する空間部分はノズル開口孔５Ｂとなる。
【００３３】
さて、ここで剥離処理後に形成される空間領域、特にノズル開口孔５Ａに相当する空間領域は、前述したように非常に小さい孔径（例えば直径１０〜２０ミクロン程度）を呈する。従って、このような小さい直径の孔においては、レジスト剥離液の剥離作用が不十分となり、レジストを完全に除去することが出来ず、図示するように壁面にレジスト残り８３ｃが発生し易くなる。すると、前述したように、ノズル開口孔５Ａにレジストが残っていると、ノズル孔径が所望する孔径よりも小さくなって、インク滴をノズルから正しく噴射することができなくなってしまう。
【００３４】
そこで、このレジスト残り８３ｃを除去するため、ひき続いてアッシング処理を行う。本実施形態では、図５（ｂ）に示したように、基材８１と反対側の面にノズル開口孔５Ａが位置するようにニッケル基板８４を電鋳加工によって形成したので、アッシング処理されるニッケル基板８４の面は、液体噴射側の面となる。この結果、アッシング処理によって、ノズル開口孔５Ａの空間部分に残ったレジスト残り８３ｃを確実に除去することができる。なお、本実施形態では、アッシング処理はリアクティブ・イオン・エッチング（ＲＩＥ）方式で行うこととする。こうすることで、レジスト残り８３ｃに含まれる無機物も、有機物とともに除去することが可能となる。もとより、ＲＩＥ方式ではなく、ダイレクトプラズマ（ＤＰ）方式でアッシング処理することとしても差し支えない。
【００３５】
そして、アッシング処理後、形成されたニッケル基板８４から基材８１を剥がし処理することによって、図５（ｃ）に示したように、ニッケル基板８４はノズル基板８として出来上がる。基材８１の剥がし方法は、基材８１の材料に応じて通常の剥がし処理を行えばよい。例えば、ステンレス板であれば力によって力学的に剥がしたり、アルミニウム板であれば溶解して剥がしたりすればよい。
【００３６】
こうして出来上がったノズル基板８は、ノズル５のノズル開口が所望の孔径になっていることから、ノズルからインク滴を正しく噴射することができるのである。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態のノズル基板によれば、上述した製造方法によってノズル開口孔の孔径が正しく形成され、所望する孔径となることから、噴射されるインク滴の量が適切になる。従って、本実施形態のノズル基板を備えた液体噴射装置は、高精細な画像を正しく形成することが可能となる。
【００３８】
以上、本発明について、一実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において様々な形態で実施し得ることは勿論である。以下変形例を挙げて説明する。
【００３９】
（変形例）
上記実施形態では、ノズル５の形状を直径が異なる略円柱状のレジスト形状８３ａとレジスト形状８３ｂとによって形成したが、特にこれに限るものでないことは勿論である。他の一例を図６を用いて説明する。
【００４０】
図６は、マスク領域１０２の部分を一定の半透過状態ではなく、マスク領域１０３からマスク領域１０１に向かって、透過率が次第に大きくなる所謂グラディエーション状態で変化するマスク１００ａを用いて、ノズル基板８を形成する様子を示した説明図である。
【００４１】
図６（ａ）に示すように、マスク１００ａは、マスク領域１０２が上記実施形態と異なり、マスク領域１０３と隣接する部分の周辺領域における透過率が、遮光状態若しくは低い透過率の状態から透過状態になるまで、マスク領域１０１に向かって連続的に異なる所謂グラディエーション状態に変化するように形成されている。従って、図６（ａ）の上部に示したように、マスク領域１０３に近づくほど露光光がより多く遮蔽される状態になる。従って、図中矢印で示した露光光は、マスク領域１０３では上記実施形態と同様に遮光されて光量がゼロであるが、マスク領域１０２ではマスク領域１０３からマスク領域１０１方向に向かって次第に光量が増加する。
【００４２】
この結果、露光処理によって基材８１上に形成されるレジスト８３は、現像処理後、図６（ｂ）に示す形状を呈することになる。すなわち、マスク領域１０２に対応するレジスト形状８３ｂは、上記実施形態と異なり、略円錐状のレジスト形状８３ｂとなる。
【００４３】
従って、最終的に出来上がるノズル基板８は図６（ｃ）に示す形状となる。すなわち、ノズル開口孔５Ｂは、上記実施形態と異なり断面形状がテーパ形成となるので、ニッケルの析出工程において、ノズル開口孔５Ｂの形成からノズル開口孔５Ａの形成に移るときに、上記実施形態と異なり、ニッケルの析出量が急に変化する部分が生じない。従って、電鋳加工によって析出したニッケルは、ノズル開口孔５Ｂおよびノズル開口孔５Ａの形状を正しく形成する確率が高くなる。この結果、ノズルからインク滴を正しく噴射することが可能となる。
【００４４】
（その他の変形例）
上記実施形態では、アッシング処理後に基材８１をニッケル基板８４から剥離することとした。これは、レジスト剥離処理工程およびアッシング処理工程において基材８１をニッケル基板８４から剥がさない状態に保つことによって、処理対象物のハンドリングを容易にするためである。従って、ハンドリングが可能であれば、特にこれに限らず、アッシング処理工程前、あるいはレジスト剥離処理工程前に、基材８１をニッケル基板８４から剥がすこととしてもよい。
【００４５】
また、上記実施形態では、インクを噴射する液体噴射ヘッド３０が設けられたキャリッジ２０を、印刷用紙２５の搬送方向と直交する主走査方向に往復移動して、印刷用紙２５に所定の画像を印刷する方式のインクジェットプリンタ１０として説明したが、本発明はこれに限るものではないことは勿論である。例えば、印刷用紙２５の幅方向全体にノズルが形成されたラインヘッドを備えたインクジェットプリンタによって印刷用紙にインク滴を噴射する装置を、本発明の液体噴射装置の一つの実施形態として採用することが可能である。
【００４６】
また、上記実施形態では、液体噴射ヘッド３０を搭載した液体噴射装置として、液体としてのインクを噴射するインクジェットプリンタ１０として説明したが、これに限るものでないことは勿論である。例えば、ガラス基板や樹脂基板に機能液を噴射して、配線パターンの形成を行う製造装置やカラーフィルタの製造装置など、液体を噴射できる方式を用いて機能液を噴射することによって、画像や図形、文字などを被噴射対象物に記録する装置でも同様に実施できるものである。
【００４７】
また、上記実施形態では、インク滴を噴射させる方法として圧電素子２を用いる方式として説明したが、これ以外に発熱体を用いてインク滴を噴射させる所謂サーマル方式としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の製造方法によって形成されたノズル基板を備えた液体噴射装置の一実施形態となるインクジェットプリンタの概略構造図。
【図２】本実施形態のインクジェットプリンタが有するキャリッジを示す模式図。
【図３】本実施形態のノズル基板を示す模式図。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態のノズル基板の製造方法の工程を説明するための説明図。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態のノズル基板の製造方法の工程を説明するための説明図。
【図６】変形例の形状を有するノズルの形成方法を説明するための説明図。
【符号の説明】
【００４９】
２…圧電素子、３…振動板、４…加圧室、５…ノズル、５Ａ…ノズル開口孔、５Ｂ…ノズル開口孔、８…ノズル基板（底面部材）、９…インク滴、１０…インクジェットプリンタ、１１，１２，１３，１４…インクカートリッジ、１７…フレーム、２０…キャリッジ、２１…ガイド、２５…印刷用紙、２６…駆動モータ、２８…プラテン、３０…液体噴射ヘッド、４０…キャリッジモータ、４１…キャリッジベルト、４５…フレキシブル基板、５０…メイン基板、６０…サブ基板、８１…基材、８２…レジスト、８３…レジスト、８３ａ…レジスト形状、８３ｂ…レジスト形状、８４…ニッケル基板、１００…マスク、１００ａ…マスク、１０１…マスク領域、１０２…マスク領域、１０３…マスク領域。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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