JPH07256885A - インクジェット記録装置のインク吐出口の製作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 第１の凹形母型を準備し、この第１の凹形母
型からＮｉ電鋳法により第２の凸形母型を製作し、この
第２の凸形母型を用いてＮｉ電鋳により吐出口の微細穴
を加工する。 【構成】 液滴を噴射させ、被記録紙に該液滴により画
像を形成させるインクジェット記録装置の印字ヘッドの
製造方法である。まず、第１の凹形母型（図１（ａ）の
２１）を準備し、この第１の凹形母型からＮｉ電鋳法に
より第２の凸形母型（図１（ｄ）の２４）を製作する。
この第２の凸形母型を接合剤２６により、基板２５に接
合するとともに、凸形部に不導電性の樹脂２７をコーテ
ィングする（図１（ｅ））。次いで、Ｎｉ層２８を電鋳
により形成し（図１（ｆ））、基板２５により剥離し
て、ノズルプレート２８を得る（図１（ｇ））。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録装
置における印字ヘッドのインク液吐出口（ノズル）の製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、インクジェット印字ヘッドを搭
載したインクジェット記録装置の一例を説明するための
全体斜視図で、周知のように、印字ヘッド１は、キャリ
ッジ３に搭載され、ガイドレール４ａの及び４ｂにて支
持され、モータ等の駆動 （図示せず）により、矢印Ａ
に示す方向に走査できる構造となっている。また、印字
用紙Ｈは、モータ等（図示せず）の駆動によりドライブ
ギア８及びスプロケット９を介してプラテン２が回転さ
れ、用紙Ｈがガイド板５とプラテン２の間に挿入され、
プレッシャーローラ６からの圧接により矢印Ｂ方向に搬
送される構造となっている。

【０００３】図４（ａ）は、インクジェット印字ヘッド
の一部断面を拡大して示す図で、周知のように、ノズル
プレート１１にはオリフィス穴１２が複数個設けてあ
り、インク流路板１３の隔壁に固定されている。インク
流路板１３の液室１４にはインクが充填されており、こ
の液室１４内のインクに圧力を加える圧電素子等が組み
込まれており（図示せず）、この圧力によって液室１４
内のインクがインク滴１５にて示すように、ノズルプレ
ート１１のオリフィス穴１２から飛翔し、印字用紙Ｈに
付着する。図４（ｂ）は、ノズルプレート１１の平面概
略図であり、図示のように、ノズルプレート１１には、
オリフィス穴１２が複数個設けられている。ノズルプレ
ート１１にオリフィス穴１２を加工する方法は多数ある
が(例えば、ドリル加工、放電加工、レーザ加工、etc
…)、一般に知られている方法として、Ｎｉ電鋳法があ
り、このＮｉ電鋳法は複数個のオリフィス１２を低コス
トで形成できる利点がある。

【０００４】図５は、Ｎｉ電鋳法によりオリフィス１２
を形成する一例を説明するための図で、まず、図５
（ａ）に示すように、導電性基板１６に感光性樹脂１７
をコーティングする。この感光性樹脂１７の上に直径Ｄ
の穴があいたマスク１８を置き、露光光１９にて、この
直径Ｄの穴の部分の感光性樹脂１７を露光する。これを
現像処理をすると、図５（ｂ）に示すように、直径Ｄの
感光性樹脂１７を残し他の部分は除去される。直径Ｄの
部分の厚さをｔＤとする。図５（ｂ）の基板１６に、ニ
ッケル（Ｎｉ）電鋳法にてＮｉをメッキすると、図５
（ｃ）に示すように、ニッケル（Ｎｉ）２０が積層され
るが、直径Ｄの感光性樹脂１７のために、直径Ｄの穴
（オリフィス）１２が形成される。この直径ｄの穴径
は、Ｎｉ２０の厚さをｔＮとすると、ほぼ次式で表され
る。 直径ｄ≒直径Ｄ−２（ｔＮ−ｔＤ） よって、必要な穴直径Ｄは、感光性樹脂１７の直径Ｄと
その厚さｔＤ及びニッケル（Ｎｉ）２０の厚さｔＮによ
って決定される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ノズルプレー
ト１１の面等の平面上に複数個のオリフィス１２を形成
する場合、感光性樹脂１７の厚さｔＤ、及び、ニッケル
厚さｔＮを一様に形成することが、メッキ電解液の電流
密度や外周温度等により大きく左右されるためオリフィ
ス１２の直径Ｄを高精度に形成することが困難であっ
た。本発明は以上の問題を解決し、高精度にオリフィス
を形成することを目的としてなされたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、（１）液滴を噴射させて被記録紙に該液
滴により画像を形成させるインクジェット記録装置の印
字ヘッドの製造方法において、第１の凹形母型を準備す
る工程と、該第１の凹形母型からＮｉ電鋳法により第２
の凸形母型を製作する工程と、該第２の凸形母型にＮｉ
電鋳により吐出口の微細穴を加工する工程とから成るこ
と、更には、（２）前記第１の凹形母型を導電体である
金属にて形成すること、更には、（３）前記第１の凹形
母型を樹脂（不導電体）にて形成すること、更には、
（４）前記第２の凸形母型の凸部に感光性樹脂材をフォ
トレジスト法により、レジスト処理をすること、更に
は、（５）前記第２の凸形母型の製作時、第１の凹形母
型と基板とを感光性樹脂の接合剤にて接合し、第１の凹
形母型の凹部をエッチング法により接合剤を除去して第
２の凸形母型を製作すること、更には、（６）前記第２
の凸形母型の製作時、第１の凹形母型と基板とを導電性
の接合剤を使用して接合することを特徴としたものであ
る。

【０００７】

【作用】インクジェット記録装置の印字ヘッドの製造方
法において、第１の凹形母型を準備し、この第１の凹形
母型からＮｉ電鋳法により第２の凸形母型を製作し、こ
の第２の凸形母型にＮｉ電鋳により吐出口の微細穴を加
工する。

【０００８】

【実施例】図１は、本発明によるインク吐出口（ノズ
ル）形成方法の一実施例を説明するための工程図で、こ
の実施例は、図１（ａ）に示す第１の凹形母型材２１の
材質として導電性の金属を使用したもので、この第１の
凹形母型材２１としてステンレス材を用い、放電加工に
よって高精度な穴空け加工を行なったものを使用した。

【０００９】前記第１の凹形母型２１を、図１（ｂ）に
示すように、基板２３に接合剤２２によって接合し、次
いで、この第１の凹形母型２１に、図１（ｃ）に示すよ
うに、ニッケル（Ｎｉ）電鋳法によって第２の凸形母型
２４を形成する。この第２の凸形母型２４を、第１の凹
形母型２１より剥離し、図１（ｄ）に示すように、基板
２５に接合剤２６にて接合する。更に、図１（ｅ）に示
すように、第２の凸形母型２４の凸部に不導電体樹脂２
７をコーティングする。本実施例では、このコーティン
グをフォトレジスト法により実施した。図１（ｆ）は、
図１（ｅ）の状態にニッケル（Ｎｉ）電鋳法によって、
ニッケル層（ノズルプレート）２８を形成した図であ
る。この時、ノズルプレート２８のオリフィス穴２９
（図１（ｇ）参照）は第２の凸形母型２４の直径ｄ（実
際には、コーティング材２７の厚さである１μ前後が加
算された径）に強制的に形成される。次に、図１（ｆ）
に示すように、図１（ｇ）により形成されたニッケル層
２８を基板２５及び第２の凸形母型より剥離し、ノズル
プレート２８を完成する。

【００１０】この利点は、第１の凹形母型が高精度で加
工されているために第２の凸形母型２１も高精度の母形
に形成され、ノズルプレート２８の穴径も同様に高精度
で、且つ、低コストで提供できる点である。また、第２
の利点は図１(ｄ)に示した第２の凸形母型を用いて、ニ
ッケル電鋳法を繰り返し使用してノズルプレート２８を
形成できるので品質の安定したノズルプレートが形成で
きることであり、且つ、図１（ｄ）の第２の凸形母型２
４が劣化した場合は、第１の凹形母型２１にて再度母型
を作ることができることである。

【００１１】なお、本実施例では、図１（ｂ）の接合剤
２２を導電性の接合剤とし、基板２３を電極とし、接合
剤２２を通して第１の凹形母型２１に電流を通じるよう
にしたが接合剤２２は不導体であっても、第１の凹形母
型２１が導電体であるので、直接、この第１の凹形母型
に通電して電鋳しても良い。いずれの場合も、第１の凹
形母型２１は導電性材料のためにその母型表面に電鋳さ
れる。

【００１２】図２は、本発明の他の実施例を説明するた
めの図で、この実施例は、図２（ａ）に示す第１の凹形
母型３１として、不導電材料を使用したものである。図
２（ｂ）は、第１の凹形母型３１を接合剤３２によって
基板３３に接合した図であり、凹型部の接合剤は除去さ
れている。図２（ｃ）とは、図２（ｂ）にニッケル電鋳
３４したもの、図２（ｄ）は図１（ｃ）から第１の凹形
母型３１を剥離した図である。この時、ニッケル３４
は、基板３３に積層された形の第２の凸形母型となる。
この母型の凸部に、図１（ｅ）の不導体コーティング２
７と同様に不導体樹脂３５をコーティングする。その
後、ノズルプレート３６形成するために、図２（ｆ）に
示すように、ニッケル電鋳３６を行ない、その後、該ニ
ッケル電鋳３６を剥離し、ノズルプレート３６（図２
（ｇ））を得る。ノズルプレート３６の形成工程は、図
１の例と同じように、図２（ｄ）〜図２（ｇ）を繰り返
して形成され、第２凸形母型が精度の限界になった時
は、再度第１の凹形母型３１を使用し、図２（ａ）〜図
２（ｄ）の工程により新しい第２の凸形母型を作ること
が可能である。これを繰り返すことにより、基本の母型
（第１凸形母型）よりノズルプレートを形成できるの
で、品質のバラツキを均一にすることが可能となる。

【００１３】

【発明の効果】請求項１に対応する効果：第１の凹形母
型により第２の凸形母型を形成し、この第２の凸形母型
により最終部品であるノズルプレート（吐出口）を形成
するために、第１の凹形母型と相似なノズルプレートを
形成することができ、高精度なオリフィス穴（ノズル
穴）を高品質で、且つ、部品間のバラツキの少ない均一
なプレートを形成することができる。且つ、ニッケル電
鋳法によって、ノズルプレートを形成するので、ニッケ
ル電鋳法の特徴である一度に多数枚のノズルプレートを
製造できる。請求項２に対応する効果：導電性の母型
（第１）は、金属の加工法が限定されている加工法（例
えば放電加工）や金属で高精度に穴加工できる加工法に
よって加工される場合に有効な方法となる。請求項３に
対応する効果：母型（第１の母型）が樹脂のような不導
電体の場合の製造法であって、上記と逆に、樹脂加工に
向いている加工法によって加工される不導電体の母型の
場合に有効な手法となる。加工法の一例としては、エキ
シマレーザー加工がある。請求項４に対応する効果：第
２凸形母型の凸部に不導電体のコーティングをする目的
は、ニッケル電鋳を行なう（ノズルプレート形成の時の
電鋳）場合、オリフィス穴を高精度に形成するためと、
ノズルプレートを母型より剥離する工程で凸部を保護す
るためである。この不導電体のコーティングをフォトレ
ジスト法にて行なうことにより、０．５〜数μｍ程度の
均一な保護膜のコーティングと不必要なコーティングを
現像工程で除去することが可能である。請求項５に対応
する効果：図２（ｂ）において、第１の凹形母型の凹部
の接合剤を除去しておくことにより、図２（ｄ）のよう
に、基板３３にニッケル３４が直接形成され電気的にも
接続されているために、凸部の強度及び図２（ｆ）のニ
ッケル電鋳の工程が簡単にできる。請求項６に対応する
効果：図１（ｂ）において、接合剤２２を導電性接合剤
を使用することになり、ニッケル電鋳を行なう時の電極
を第１の凹形母型にすることなく基板２３に設けること
ができるので、製造段階での取扱いが容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるインク吐出口製作方法の一実施例
を説明するための工程図である。

【図２】本発明によるインク吐出口製作方法の他の実施
例を説明するための工程図である。

【図３】インクジェット記録装置の一例を説明するため
の全体斜視図である。

【図４】インクジェット印字ヘッドの一例を説明するた
めの図である。

【図５】従来のインクジェット印字ヘッド製作方法の一
例を説明するための工程図である。

【符号の説明】

１…印字ヘッド、２…プラテン、３…キャリッジ、４
ａ，４ｂ…ガイドレール、５…ガイド板、６…プレッシ
ャーローラ、７…送りハンドル、８…ドライブギア、９
…スプロケットギア、１１…ノズルプレート、１２…オ
リフィス穴、１３…隔壁、１４…液室、１５…飛翔イン
ク滴、１６…導電性基板、１７…感光性樹脂、１８…マ
スク、１９…光露光、２０…ニッケル層、２１…第１の
凹形母型（導電性母材）、２２…接合剤、２３…基板、
２４…第２の凸形母型、２５…基板、２６…接合剤、２
７…不導体樹脂層、２８…ノズルプレート、２９…オリ
フィス穴、３１…第１の凹形母型（不導電性母材）、３
２…接合材、３３…基板、３４…ニッケル層、３５…不
導体樹脂層、３６…ノズルプレート。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液滴を噴射させて被記録紙に該液滴によ
   り画像を形成させるインクジェット記録装置の印字ヘッ
   ドの製造方法において、第１の凹形母型を準備する工程
   と、該第１の凹形母型からＮｉ電鋳法により第２の凸形
   母型を製作する工程と、該第２の凸形母型にＮｉ電鋳に
   より吐出口の微細穴を加工する工程とから成ることを特
   徴とするインクジェット記録装置のインク吐出口の製作
   方法。
2. 【請求項２】 前記第１の凹形母型を導電体である金属
   にて形成することを特徴とする請求項１記載のインクジ
   ェット記録装置のインク吐出口の製作方法。
3. 【請求項３】 前記第１の凹形母型を樹脂（不導電体）
   にて形成することを特徴とする請求項１記載のインクジ
   ェット記録装置のインク吐出口の製作方法。
4. 【請求項４】 前記第２の凸形母型の凸部に感光性樹脂
   材をフォトレジスト法により、レジスト処理をすること
   を特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置
   のインク吐出口の製作方法。
5. 【請求項５】 前記第２の凸形母型の製作時、第１の凹
   形母型と基板とを感光性樹脂の接合剤にて接合し、第１
   の凹形母型の凹部をエッチング法により接合剤を除去し
   て第２の凸形母型を製作することを特徴とする請求項３
   に記載のインクジェット記録装置のインク吐出口の製作
   方法。
6. 【請求項６】 前記第２の凸形母型の製作時、第１の凹
   形母型と基板とを導電性の接合剤を使用して接合するこ
   とを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装
   置のインク吐出口の製作方法。