JPH02249651A - 金属型および型形成方法およびオリフィス開口の形成方法およびオリフィス・プレートの形成方法 - Google Patents

金属型および型形成方法およびオリフィス開口の形成方法およびオリフィス・プレートの形成方法

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JPH02249651A JP63285616A JP28561688A JPH02249651A JP H02249651 A JPH02249651 A JP H02249651A JP 63285616 A JP63285616 A JP 63285616A JP 28561688 A JP28561688 A JP 28561688A JP H02249651 A JPH02249651 A JP H02249651A
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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】 （発明の技術分野） 本発明は一般的にインキ・ジェット・ペンの製造に係り
、特に熱式インキ・ジェット・プリントヘッド用のプラ
スチック・オリフィス・プレートの製造に関するもので
ある。このオリフィス・プレートは、必要であれば、ペ
ン内の液体の流動性を観察するために透明にすることが
できる。
（従来技術とその問題点） 熱式ジェット・プリント・システム用の使い捨てペンの
製造においては、ペンの外側インキ排出オリフィス・プ
レートを所望の輪郭形状に形成するために金属電気めっ
き処理を使用する常套手段がある。このオリフィス・プ
レートはときにノズル・プレートとも呼ばれ、基層薄膜
抵抗器（ＴＦＲ）基板に接着固定されかつこの基板を正
確に整合されている。この構造においては、複数の抵抗
性のヒータ・エレメントが、インキ・ジェット・プリン
ト動作時に被覆オリフィス・プレート内のオリフィス開
口を通してインキが排出される関連する複数のインキ・
タンクと通常の場合は整合されている。このタイプの薄
膜抵抗器プリントヘッド構造は、たとえば、Ｈｅｗｌｅ
ｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ　Ｊｏｕｒｎａｌ（１９８５年５
月、Ｎａ　５、Ｖｏｌ、　３６）　ニ記載すレテイル。
上記のＨｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ　Ｊｏｕｒｎａ
ｌの開示のほかに、他のタイプのニッケル・オリフィス
・プレートおよび関連電鋳処理が、“熱式インキ・ジェ
ット・プリントヘッド・アセンブリ用バリヤ屡およびオ
リフィス・プレート”と題するＣ、　Ｓ、　Ｃｈａｎ外
に交付された米国特許第４，６９４．３０８号および“
熱式インキ・ジェット・プリントヘッド・アセンブリ用
改良型バリヤ層およびオリフィス・プレートとその製造
方法”と題するＣ、　Ｓ、　Ｃｈａｎ外の審査中の米国
特許出願第９１５，２９０号（１９８６年１０月３日提
出）に記載されている。上記の諸開示に加えて、インキ
・ジェット・プリントヘッド用の複式ボア・ニッケル・
オリフィス・プレートを製造するだめの関係電鋳処理が
、１９８７年６月２３日Ｊａｍｅｓ　Ｇ、　Ｂｅａｒｓ
ｓ外に交付された米国特許第４．６７５．０８３号に開
示かつ特許請求されている。
上記の関連文書に開示されている金属オリフィス・プレ
ートは、インキ排出効率と性能を改良かる見地において
並びにインキ・キャビテーション損耗およびインキ腐食
を軽減することにおいて非常に満足すべきものであるこ
とが証明されているもので、したがってプリントヘッド
の寿命を増大させている。
しかしながら、これらの金属オリフィス・プレートは不
透明であるので、インキ・ジェット・プリントヘッド試
験および評価オペレーション時にオリフィス・プレート
の下方＄よび関連薄膜抵抗器基板の上方で発生する液体
の流動性を実際に観察することができる。
（発明の目的） したがって、本発明の一般的目的は、前記Ｃｈａｎ外お
よび１３ｅａｒｓｓ外の発明に開示されているタイプの
好ましいオリフィス形状およびスペーシングが保持され
ている新規かつ改良型のプラスチック・オリフィス・プ
レートおよび同プレートを製造する方法を提供すること
である。
本発明の他の目的は、プリントヘッドの試験および評価
時にオリフィス・プレートをオリフィス・プレートを通
しかつプリントヘッド基板上方で発生する実際の液体の
流動性を観察することができる。新規かつ改良型の透明
なプラスチック・オリフィス・プレートおよびこのプレ
ートの製造方法を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、耐久性がありかつ経済的な
オリフィス・プレートが高い歩留りで確実に複製するこ
とができる前述のタイプのプラスチック・オリフィス・
プレートおよび関連方法（プロセス）を提供することで
ある。
本発明の他の目的は、透明または不透明で構わずかつ非
腐食性の新規かつ改良型プラスチック・オリフィス・プ
レートを提供することである。
本発明のさらに他の目的は、インテグラル・バリヤ層が
薄膜抵抗器または同等なエネルギー発生基板にその後に
付着するべく外側オリフィス・プレートで形成可能な前
述のタイプの新規かつ改良型のプラスチック・オリフィ
ス・プレートを提供することである。
（発明の概要） 本発明の上記の目的と、付随する利点および機能とは、
プラスチック・オリフィス・プレートの所望の内部表面
形状を模写する好ましい輪郭表面形状の隆起部分を有す
るように金属型を電鋳することを含む製造プロセスの提
供によって達成される。予じめ選択された肉厚のプラス
チックプリフォームが次に、金属型の隆起部分が前記プ
ラスチック・プリフォームを通して突抜けてこのプリフ
ォームに密に配置された輪郭オリフィス開口を形成する
ような方法で、金属型と物理的に接触せしめられる。下
層のプリントヘッド基板内の液体の流動性等の観察を望
む場合は、上記製造プロセスにおいて透明なプラスチッ
クのプリフォームをもちろん使用することができる。
（発明の詳細な説明） 第１図および第２図の対応する等角面および断面図をそ
れぞれ参照すると、周知の方法並びに前記のＣｈａｎ外
の特許または特許出願の教義に基づいて、ステンレス鋼
基板１０はホトレジスト１２の薄い層で被覆されている
。このホトレジスト１２は次々に、従来方式のホトリン
グラフイック・マスキング、ＵＶｎ光および現象の諸プ
ロセスによって処理されて第１Ａ図および第２Ｂ図に示
しであるような形状が円筒であるホトレジスト・マスク
１４を形成する。
第１Ｂ図および第２Ｂ図のマスクされた構造体は次に、
上記のＣｈａｎ外の発明にさらに詳しく説明母菌に示さ
れている形状にニッケルの第１の表面層１Ｇが形成され
るニッケル電鋳ステーションに移送される。示された方
法による円形のマスター４の使用によってニッケルがこ
のマスクの外縁上をめつきすることを可能ならしめ、こ
れによ収束型オリフィス開口１８を形成する、しかしな
がら、この単一オリフィス開口１８は、以下にさらに詳
しく説明する打抜き（“スタンプ・アウト”または“パ
ンチ・スルー′）プロセスに基づいて製造されたプラス
チック・オリフィス・プレート内の複数のオリフィス開
口に結局のところ対応する複数のオリフィス開口を表わ
しているに過ぎないことは理解できるであろう。
第１Ｃ図および第２Ｃ図の構造体はホストレジスト・マ
スク１４を除去するべく次に化学溶液槽に置かれ、そし
て次いで炉に移送されて第１Ｄ図および第２Ｄ図に示さ
れているようにこの構造体の上に薄膜ニッケル酸化層２
０を形成するべく約２時間にわたって約１５０℃にて加
熱される。この構造体は次に炉から取り出されて再びニ
ッケル電鋳ステーションに持ち込まれ、このステーショ
ンでニッケルの別の層２２が約０．０７６ｍｍ−（３ミ
！Ｊ　）の肉厚に電鋳される。この第２のニッケル層２
２は第１Ｅ図および第２Ｅ図に示されている。そしてこ
のニッケル酸化層２０の目的は第１図および第２図のニ
ッケルめっきの層１６．２２間の分離層としての役割を
果すことである。この第２のニッケ・ル層２２すなわち
めっき２２は、後述する後続プラスチック・オリフィス
・プレート形成段階のための型である。
このニッケル型となる層２２は、（以下ニッケル型２２
とも呼称する）それ自身およびステンレス鋼基板１０の
両者に付けられる粘着テープの使用によって基層ニッケ
ル酸化層２０から容易に取り除くことができこれによっ
て第１Ｆ図および第２Ｆ図に示された形状の型構造を残
置する。
第１Ｆ図および第２Ｆ図のニッケル型２２は次に第１Ｇ
図および第２Ｇ図に示されているようなヒート・ステー
カー・ステーションに取り込まれ、このステーションに
おてこのニッケル型２２は先ず肉厚が約０．０５１ｍｍ
　（２，０ミル）の薄膜透明プラスチック・プリフォー
ム（ディスク）２４上に載置され、そして次の２つのガ
ラス・ピース２６．２８の間に挿入される。ここで、約
２００℃の熱および約８４．３６８ｋｇ／ｍ’　（１２
０ボンド／平方インチ）の圧力がニッケルと型２２およ
び透明プラスチック・プリフォーム２４と印加され、ニ
ッケル型２２の輪郭メサ部３０が肉薄プラスチック・プ
リフォーム２４を打ち抜いてこれによって第１Ｈ図およ
び第２Ｈ図に示されているプラスチック・プリフォーム
構造体内に収束型輪郭オリフィス開口３２を形成するこ
とを可能ならしめる。
第１Ｈ図および第２Ｈ図に示されている上記のとおり形
成された透明なオリフィス・プレートは次にプラズマ・
リアクターに入れられ、このリアクターでプラスチック
・オリフィス・プレート鋳ばりのあるプラスチック表面
が下記のりアクタ−条件で除去される。
ガス＝ＣＦ、および０２、 電力＝２００ワット、 圧力＝　０．７Ｔｏｒｒ、および 時間＝２分。
上記の手順はプラスチック・オリフィス・プレート３４
０表面から約０．００２５ｍｍ　（０，１ミル）のプラ
スチックの鋳ばり物質を除去して、収束型オリフィス開
口３２の出力エツジとしてきれいな円形エツジ３６を残
置せしめる。
透明なプラスチック・プリフォーム２４は市販品として
も容易に得られるが、この透明基板物質は本発明の実施
に際して下記のようにして作られたものであって、した
がって本発明を実施するための現在周知の最良の方式の
一部を表わしている。
先ず、ポリカーボーネート・ディスクが用意されそして
約３．１８ｍ＋ａ　（１／　８インチ）立方のペレット
にカットされた。そて、このベレットは２枚のガラス・
プレートの間にはさまれて約２分間にわたって約２００
℃、３５．１５４ｋｇ　／　ｍ’　（５０ｐｓｉ）の印
加圧力のもとで加熱される。この初期プロセスは、内厚
０．３ａｕａ　（１２ミル）で直径的１２．７ｍｍ　（
０，５インチ）のポリカーボーネートのディスクを生じ
た。
次に、上記のディスクは最終的なプリフォーム品の肉厚
を制御するべく　　０．０５１ｍｍ　（２ミル）の金属
基板（図示せず）によって支持された２枚のガラス・プ
レートの間に再び置かれた。この後、約２００℃の熱お
よび約７０．３００ｋｇ　／　ｍ’　（１００ｐｓｉ）
の圧力が約２分間これらのディスクに印加されて、これ
によって肉厚が約０．０５１ｍｍ　（２，０ミル）の最
終的プラスチック・プリフォーム２４がもたられさた。
単一オリフィス３２の形成についての上記の説明は、ニ
ッケル型２２上の複数のメサ状の数、形状および間隔に
基づいて透明なオリフィス・プレート内に同時に形成さ
れることになる多数のオリフィス（図示せず）のただ１
つのみのものであることが理解されるであろう。したが
って、本発明は任意の所望形状の配置された１個または
複数個のオリフィス開口３２の形成に広く応用されるこ
とは明らかである。
さらに、本発明は単一ステップの細収束型ノズルのみの
形成に限られるものではなく、上記のＢ−ｅａｒｓｓ外
の米国特許第４，６７５，０８３号に開示されている複
式ボア形状のアプローチかまたは型２２の形成について
の上記のＣｈａｎ外の発明に開示されている二重層ニッ
ケル形状のアプローチ、さ歯付ボア・オリフィス形状の
アプローチを使用することができる。ニッケル型２２を
作るために二重層ニッケルのプロセスを使用する場合は
、メサ部分３０は最初の２つの上記Ｃｈａｎ外の発明に
記載されている金属バリヤ層および金属オリフィス・プ
レート構造と同様な集積多層プラスチック・バリヤ層お
よびプラスチック・オリフィス・プレート構造を形成す
るために使用可能な段付二重層メサ部になる。この後者
の代替実施例においては、集積プラスチック・バリヤ層
およびオリフィス・プレート構造は、デュポン社の登録
商標名であるＲＩＳ−Ｔ［ｌＮおよびＶＡＣＲＥＬとし
てこの技術分野で周知のバリヤ物質のように従来技術で
広く周知のポリマー・と バリヤ層の省略ｌ可能になる。
下記の寸法表は単なる例として与えるものである。
層　　厚さ　　オリフィスの　オリフィスの（ｍｍ）　
　　直径（ｍｍ）　　中心間距離（ｍｍ）１６　　　　
０．０５ ２０　　　　０．０００１ ２２　　　　０．０５ ３４　　　　０．０５ ０、０５　　　　　　　　０．１７ ０．１７ ０、０５　　　　　　　　０．１７ ０、０５　　　　　　　　０．１７ 本発明は主としてプラスチック透明非金属オリフィス・
プレート・プリフォームのプロセスを指向しているが、
本発明はこれに限られるものではなく、型打抜き動作に
かなう任意のプリフォーム物質（材料）のプロセスに使
用することができる。
（発明の効果） 上記に詳述したように、本発明により、前記（発明の目
的）に掲げる数々の目的が達成さるという効果が得られ
る。
また、本発明は、プラスチック・プリフォームのプロセ
スはもとより、打抜き工程を適用できる任意のプリフォ
ームに適用できるという長所を有する。
従って、本発明は実用に供して有益である。
【図面の簡単な説明】
第１Ａ図から第１Ｈ図は本発明の一実施例に従う種々の
プロセス・ステップを示す一連の等角面、は 第２Ａ図から第２Ｈ図声（第１Ａ図と第２Ａ図を例とす
れば第１Ａ図の２−２断面となる）第１Ａ図から第１Ｈ
図のそれぞれに対応する断面図である。 １０：ステレンス鋼基板 １２：ホトレジスト １４：マスク １６：表面層（めっき層） １８ニオリフイス開口 ２０：ニッケル酸化層 ２２：ニッケル型 ２４ニブラスチツク・プリフォーム ２６．２８ニガラス・ピース ３０：輪郭メサ部 ３２ニオリフイス開口 ３４ニオリフイス・プレート ３６：円形エツジ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、次の（イ）〜（ロ）のステップより成るオリフィス
    ・プレートの製造方法。 （イ）インキ・ジェット・オリフィス・プレートのオリ
    フィス開口の輪郭を定める隆起 輪郭部分を有する金属ダイを用意するステ ップ。 （ロ）前記金属ダイを所定の材料で成る所定の厚さのプ
    リフォームに物理的に接触させ、前記隆起輪郭部分が該
    プリフォームを打抜 いて輪郭づけしたオリフィス構造を与える ステップ。 ２、つぎの（イ）〜（ロ）から成るインキ・ジェットプ
    リントヘッド用オリフィス・プレートの製造方法。 （イ）前記オリフィス・プレートのオリフィス開口間の
    中心間距離を定めるように、所 定の中心間距離を配した隆起輪郭部分を有 する金属ダイを用意するステップ。 （ロ）前記金属ダイを所定の材料で成る所定の厚さのプ
    リフォームに物理的に接触させ、前記隆起輪郭部分が該
    プリフォームを打抜 いて輪郭づけしたオリフィス構造を与える ステップ。 ３、次の（イ）〜（ハ）から成るインキ・ジェット・プ
    リントヘッドに用いるプラスチック製のオリフィス・プ
    レートの製造方法。 （イ）前記オリフィス・プレートのオリフィス表面の所
    望の内部表面形状を模写する輪 郭づけした表面形状を有する隆起部分をも った金属ダイを電鋳形成するステップ。 （ロ）所定厚さのプラスチック・プリフォームを用意す
    るステップ。 （ハ）前記金属ダイと前記プラスチック・プリフォーム
    を互いに物理的に接触させ、前 記隆起部分が前記プラスチック・プリフォ ームを打抜いて、該プラスチック・プリフ ォームに輪郭づけしたオリフィスを形成す るステップ。 ４、次の（イ）〜（ヘ）から成るプラスチック製のオリ
    フィス・プレートの製造方法。 （イ）所定の基板上にマスクを備えるステップ。 （ロ）前記基板上に、前記マスクと同心の開口を有する
    第１金属層を電着するステップ。 （ハ）前記第１金属層上に金属酸化物薄層を設けるステ
    ップ。 （ニ）前記金属酸化物薄層上に第２金属層を電着し前記
    第１金属層の前記開口を模写す る輪郭を有する隆起部分を形成するステッ プ。 （ホ）前記金属酸化物薄層から前記第２金属層を除去す
    るステップ。 （ヘ）前記第２金属層をダイに用いて、プラスチック基
    板を打抜き高密度に配設された オリフィス・開口を有するオリフィス・プ レートを生成するステップ。 ５、次の（イ）〜（ハ）のステップによって製造れさた
    インキ・ジェット・プリントヘッド用のプラスチック製
    オリフィス・プレート。 （イ）前記オリフィス・プレートのオリフィス表面の所
    望の内部表面形状を模写する輪 郭づけした表面形状を有する隆起部分をも った金属ダイを電鋳形成するステップ。 （ロ）所定厚さのプラスチック・プリフォームを用意す
    るステップ。 （ハ）前記金属ダイと前記プラスチック・プリフォーム
    を互いに物理的に接触させ、前 記隆起部分が前記プラスチック・プリフォ ームを打抜いて、該プラスチック・プリフ ォームに輪郭づけしたオリフィスを形成す るステップ。 ６、中心間間隔が約０．１６８ｍｍ（６．６ミル）のオ
    ーダで配設された複数の収束型オリフィス・開口を有す
    るプラスチック基板を含むインキ・ジェット・プリント
    ヘッド用オリフィス・プレート。
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