JPS60229762A - インクジエツト記録ヘツドのノズル製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、微小開口よりインク液を噴射させ、被記録物
に文字１図形１画像等を記録するインクジェット記録ヘ
ッドのノズル製造方法に関するものである。

従来例の構成とその問題点 近年、カラープリンタやコンピュータの端末機器として
、インクジェット記録装部が利用されるようになってき
た。

第１図は、特開昭５７−１３１６６９号公報に示された
インクノズルの断面図を示す。１はインクノズル板、２
はノズル端部、３は噴射オリフィスである。第１図のよ
うに、ノズル端部２にリング状の凸状部が設けられた構
成であると、ノズル端部２が一定形状であり、鋭利な端
縁を有するため、インク液滴を噴射させた後のノズル端
部２へリ、またすべての側方指向力は等しくなるため、
インク液滴が噴射オリフィス３の軸線方向に噴射される
という効果があることが知られている。

この構成のインクノズルがどのようにして製造されるか
は前記公報には示されておらず不明であるが、感光性樹
脂を使う場合には第２図に示す方法が知られている。

第２図のａは、感光性樹脂１６の上に露光マスク１γを
重ねて露光しているところである。インク吐出口２０に
相当するマスクパターン１８とその周辺に網目状マスク
パターン１９がアリ、パターン１８の部分は光を透過し
ないので、パターン１８で覆われている領域の感光性樹
脂１６は露光されない。また網目状パターン１９によっ
て覆われている領域の感光性樹脂１６は完全にはマスク
されていないので若干露光された状態になる。これに加
えて、パターン１８の周縁は、環状に露光される。露光
された部分の感光性樹脂１６は重合反応を起して硬化し
、溶剤下洛性になる。

第２図ａの状態で露光後溶剤で現像処理すると、マスク
１８で覆われていた部分は溶剤で溶解され、第２図すに
示すようにインク吐出口２０が穿孔される。網目状マス
クパターン１９で覆われている部分は溶剤に対する溶解
度が低下し、第２図すに示すようにインク吐出口２ｏを
穿孔するに要する時間での現像処理では感光性樹脂１６
の板厚の途中までの溶解がなされる。一方マスク１８の
周辺のリング状部は露光が十分性なわれ、その部分は溶
剤に不溶であるため第２図すに示すようにインク吐出口
２ｏの周辺に凸状部が形成されることになる。最後にイ
ンク吐出口２Ｑの凸状部が形成された面の反対側の面か
らインク吐出口２０の形状を円錐状に切削することによ
シ第１図のような構成のヘッドノズルが得られる。現像
処理が完了後加熱または紫外線照射により感光性樹脂は
硬化される。

ところが、以上の方法では、インク吐出口２゜の直径Ｄ
２や、凸状部の端面の直径り６等の寸法精度は良いので
あるが、感光性樹脂１６は、有機物質であるために、イ
ンクに、特に油性インクに溶かされて膨潤したシ、また
剛性がないために第４図すのΔＢの寸法が２０μｍであ
るような微細な形状であると変形してしまう問題があっ
た。

発明の目的 本発明は、以上のような問題点を解消し、寸法精度が良
く、剛性があり、耐インク性にすぐれたインクジェット
記録ヘッドのノズル製造方法を提供することを目的とし
ている。

発明の構成 本発明は絶縁性基板の一生面上に形成された少なくとも
一層の薄層材上に所定のパターンのマスキングを行ない
、マスキングされていない部分の薄層材をエツチング除
去し、つぎに絶縁性基板の他方の面に所定のパターンの
マスキングを行なってマスキングされていない部分の絶
縁性基板をエツチングして貫通孔を形成するインクジェ
ット記録ヘッドのノズル製造方法である。

実施例の説明 第３図は本発明により製造されるインクノズル板を使用
して好適なインクジェット記録装置の一例を示す。第３
図において、絶縁性のノズル板４には空気吐出口５が穿
孔されておシ、このノズル板４と平行してノズル板６が
配置されており、かつノズル板６には空気吐出口５に対
向してインク吐出ロアが穿孔されている。インク吐出ロ
アには空気吐出口５方向に延びる凸状部が設けられてい
る。ノズル板４とノズル板６により形成される空気層８
には周辺から空気流が送られ、空気吐出口６より流出す
る。信号源９はノズル板４の表面でかつ空気吐出口５の
周辺に設けられた電極１Ｑとインク吐出口Ｔ内のインク
との間に電位差が生じるように、電極１ｏおよびインク
吐出ロアに連通した導電性のインク供給管１１に電気的
に接続されている。インク液滴は、空気流と静電力とに
より噴射される。第３図のように、インク吐出ロアに空
気吐出口５方向に延びる凸状部が設けられた構成である
と、空気流は、突出したインク吐出ロアの影響でよシ急
激に曲げられ、インク吐出口７の近傍には空気流の死水
域が発生し、この死水域では空気流の圧力勾配がほとん
どなく、したがってインク吐出ロアでインクメニスカス
が若干変動してもインクが噴出することがなく、インク
のメニスカスの安定性が高まる。

第４図は第３図に示したノズル板にインク吐出口を形成
したインクノズルの製造工程を示す。

第４図ａにおいて、２１は絶縁性基板、２２は絶縁性基
板とけ異なる材質の薄層材で、絶縁性基板２１および薄
層材２２により２層構造を形成している。絶縁性基板１
２は機械的強度が強くインクに対する耐性のすぐれたも
のがよく、ガラス、セラミックなどが好適である。一方
簿層材２２はインクに対して安定で、かつエツチング等
により除去しやすいものがよく、たとえば銅、アルミニ
ウム、金、クロム、モリブデンなどの金属や感光性ガラ
ス、感光性樹脂などが使用できる。薄層材２２上に７オ
トレ／スト２３が形成され、その上に所定のパターンの
露光マスク２４を載置して波長２８０〜゛３６０μｍの
紫外光をあてて露光を行なう。露光マスク２４のパター
ンは、オリフィスとなる穴を形成すべき位置の周囲にリ
ング状に紫外光が照射するように形成される。露光後、
現像。

定着をすると、露光マスク２４で露光をさえぎられた部
分のフォトレジスト２３は第４図すに示すように除去さ
れる。この状態で表面に露出している薄層材２２をエツ
チングして除去し、次にフォトレジスト２３を除去する
と第４図Ｃのように絶縁性基板２１上に部分的に薄層材
２２が残った状態となる。薄層材２２のエツチングは、
薄層材２２の材料が金、白金以外の金属であれは弗酸水
溶液などが使用される。この場合、絶縁性基板２１が弗
酸水溶液にとけるものであれば、第４図Ｃに示すように
絶縁性基板２１の他の表面に金や白金などの耐エツチン
グ液性被膜２５を被覆しておけば絶縁性基板２１が溶け
ることはない。薄層材２２として金、白金を使用したと
きはエツチング液として王水を使用すればよい。一方、
フォトレジスト２３の除去はプラズマエツチングを行な
えばよい。

つきに、第４図ｄに示すように絶縁性基板２１上の耐エ
ツチング液性被膜２６を他のエツチング液等を使用して
除去し、この上に第４図ａ、ｂと同様にしてフォトレジ
スト２６を形成する。フォトレジスト２６け残った薄層
材２２の内径より大きく外径より小さい径で、薄層材２
２の中央の開孔に対向する位置に開孔２７を有するよう
に設けられる。一方、薄層材２２が形成された側の絶縁
性基板２１の全表面を覆って耐エツチング液性被膜２８
が形成される。この耐エツチング液性被膜２８は絶縁性
基板２１をエツチングする液に対して耐性をもつものが
使用され、絶縁性基板２１がガラスであればエツチング
液として弗酸水溶液が使用されるので、金または白金を
使用すればよい。

第４図ｄに示した状態のものを弗酸水溶液等のエツチン
グ液でエツチングすると、第４図θに示すようにフォト
レジスト２６の開孔２７よシ絶縁性基板２１がエツチン
グされ穴２９が穿孔される。

この穴２９が絶縁性基板２１を貫通するまでエツチング
は続けられ、貫通したときは薄層材２２の中央の穴と連
通ずる。最後にフォトレジスト２６および被膜２８を前
述と同様の方法で除去すると、第４図ｆに示すように絶
縁性基板２１の片面に薄層材２２による凸状部が形成さ
れ、この薄層材２２の中央および絶縁性基板２１を貫通
した穴２９が設けられたノズル板が製造される。貫通孔
２９およびそれに連通する薄層材２２の開孔とがインク
を吐出するためのオリフィスを形成する。

第６図は前記の製造方法により形成したノズルの断面図
である。２１は感光性ガラスであシ、一度目のエンチン
グで凸状部２２吉噴射オソフイスの前部３ｏを形成して
いる。そしてそのエツチング面およびもう片面をマスキ
ングしてから、今度は反対側から二度目のエツチングで
噴射オリフィスの後部２９を形成している。本発明の製
造方法では、噴射オリフィスを２度に分けて両側からエ
ツチングするので、凸状部２２の直径り、はφ１００μ
ｍ、噴射オリフィスの先端の直径Ｄ４はφ４０／１ｍ。

前部３０の深さは３５μｍ　、後部２９の深さは１３０
ＡＩＤの寸法のときに、一度目のエノテング時間は薄層
材２２の膜厚が小さいので短かく、サイドエツチングが
小さいために、特に重要な寸法である噴射オリフィスの
先端の直径Ｄ４と凸状部２２の直径Ｄ５　のバラツキの
寸法精度を、±２μｍにおさえることができた。またΔ
Ｃの寸法は３０μｍと小さいのであるが、絶縁性基板２
１に剛性があるために、変形しないノズルができた。さ
らに、絶縁性基板２１は耐インク性にもすぐれておシ膨
潤等のおそれもない。

なお、以上の実施例ではノズル板を絶縁性基板と薄層材
の２層構造より形成したが、薄層材を更に重ねた多層構
造としてもよい。

発明の効果 以上のように本発明は絶縁性基板上に形成された少なく
とも一層の薄層材上に所定のパターンのマスキングを行
ない、前記薄層材のマスキングされていない部分をエツ
チングして除去し、つぎに絶縁性基板の他方の面に所定
のパターンのマスキングを行なってマスキングされてい
ない絶縁性基板部をエツチングして貫通孔を形成するよ
うにしたインクジェット記録ヘッドのノズル製造方法で
、寸法精度の良い、剛性のある、耐インク性に優れたノ
ズルが作製でき、その結果、特性のバラツキが少なく、
耐久性にすぐれたインクジェット記録ヘッドを得ること
ができる。特に第３図に示した空気流の急激な曲りによ
り生ずる圧力勾配中にノズル口周囲に凸状部を有するイ
ンクノズルを配置し、静電力と空気流とによシインクを
吐出させるインクジェット記録装置用のインクノズルを
高精度で容易に作成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のインクジェット記録ヘッドのノズル部の
一例を示す断面図、第２図は従来のインクノズルの製造
方法を説明するための工程図、第３図は本発明の適用さ
れるインクジェット記録装置の一例を示す断面図、第４
図は本発明によるノズル製造方法の実施例を示す構成図
、第６図は本発明により得られたインクジェット記録ヘ
ッドノズルの拡大断面図である。 ２１・・・・・・絶縁性基板、２２・・・・薄層材、２
３゜２６・−・・・フォトレジスト、２４・・・・露光
マスク、２６　、２８・・・・・耐エツチング液性被膜
、２９・・・・貫通孔。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）−主面に少なくとも一層の薄層材が形成された絶
   縁性基板の前記薄層材上に所定のバターＺのマスキング
   を行なう第１の工程と、前記薄層材のマスキングされて
   いない部分をエツチングして除去する第２の工程と、前
   記エツチングされた面に耐エツチング液性被膜を形成す
   る第３の工程と、前記エツチングされた面の反対側の面
   における前記薄層材の残余部に対応する位置を除いてマ
   スキングを行なう第４の工程と、前記第４の工程でマス
   キングされない部分よシ前記絶縁性基板をエツチングし
   て貫通孔を形成する第５の工程とを含むことを特徴とす
   るインクシエンド記録ヘッドのノズル製造方法。 （匂　第１の工程におけるマスキングパターンはリング
   状の透光部を有しており、第４の工程におけるマスキン
   グパターンは前記透光部の内径よシ大きく外径よシ小さ
   い径の円形の透光部を有している特許請求の範囲第１項
   記載のインクジェット記録ヘッドのノズル製造方法。