JPH10305585A - 微細形状部分を有する成形金型の製造方法、およびインクジェット記録ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクジェット記録ヘッドの部品であって、
微細なインク流路溝とこれに連通した比較的大きなイン
ク溜りとを有するの溝付き体を成形するに当たり、この
溝付き体を成形するための雄型を一体化する。 【解決手段】 インク流路溝の反転形状を成すインク流
路溝成形用凸部１３を有するインク流路溝反転模型１０
と、インク溜りの反転形状を成すインク溜り成形用凸部
２２を有するインク溜り反転模型２０とをそれぞれ形成
する。これら反転模型１０，２０を突き合わせて一体化
し、反転模型１０，２０上に電鋳層を形成し、反転模型
１０，２０から電鋳層を剥離して、この電鋳層を金型母
型３０とする。続いて、この金型母型３０上に電鋳層を
形成し、金型母型３０から電鋳層を剥離して、この電鋳
層を雄型４０とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微細形状部分を有
する成形金型の製造方法であって、特に、微細な第１の
凹部と、該第１の凹部に連通した比較的大きな第２の凹
部とを有する成形品を成形するための成形金型の製造方
法、及び、この製造方法で製造された成形金型を用いた
インクジェット記録ヘッドの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、成形品の形状についての要求が多
様化してきており、その例として、比較的大きな凹部と
多数の微細な凹部とを有するものがある。

【０００３】このような成形品の具体的な例としては、
例えば、インクジェットプリンタに用いられているイン
クジェット記録ヘッドがある。このインクジェット記録
ヘッドは、例えば、特開平８−５２８７９号公報に記載
されているものや、図１４に示すもののように、比較的
大きな凹部を成すインク溜り２と、このインク溜り２に
連通した微細な凹部を成す多数のインク流路溝３，３，
…とがある。

【０００４】インクジェット記録ヘッドは、近年、印刷
の高精細化が進められるに伴い、インク流路溝の相互間
ピッチを小さくすることが要求されている。例えば、イ
ンク吐出密度（記録詳細度）が４００ｄｐｉの場合、並
列に並べられるインク流路溝のピッチは６３．５μｍに
なるから、インク流路溝の幅を５０μｍとすると、イン
ク流路間の壁厚は、１３．５μｍになる。このため、こ
のようなインクジェット記録ヘッドを成形する金型も、
サブミクロンオーダの精度で、微細な形状を再現するこ
とが要求される。

【０００５】以上のように、比較的大きな凹部と、この
凹部に連通した多数の微細な凹部とを有する成形品の成
形金型の製造方法としては、以下のような方法がある。

【０００６】まず、多数の微細な凹部の反転形状を再現
した第１の金型と、比較的大きな凹部の反転形状を再現
した第２の金型とを、それぞれ個別に製造する。そし
て、これらの二つの金型を突き合わせて、これを一つの
金型とするという方法である。第２の金型は、微細形状
を再現し易くするために、機械加工が容易な黄銅を母材
として用い、これを切削加工して形成するのが一般的で
ある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような従来技術では、二つの金型を用いて成形品を製造
すると、二つの金型の突合せ部分に樹脂が入り込んでバ
リとなり、成形品の大きな凹部と微細な凹部との境目を
塞いでしまうことが多い。このため、従来技術では、二
つの金型で成形した後、大きな凹部と微細な凹部との境
目に形成されたバリを除く工程が必要になり、完成品と
しての成形品を得るために手間がかかるという問題点が
ある。また、従来技術では、機械加工の容易な黄銅で金
型を形成しているために、耐久性が低く、さらに、一個
一個の金型を精密に機械加工しなければならず、多数の
金型を製造する場合には、多くの労力が必要になる上に
多くの時間も必要になるという問題点もある。

【０００８】本発明は、このような従来の問題点につい
て着目してなされたもので、容易に成形品を得ることが
できると共に、多数の金型を短時間でしかも少ない労力
で製造することができる成形金型の製造方法、及びこの
製造方法で製造された成形金型を用いたインクジェット
記録ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の成形金型の製造方法は、微細な第１の凹部と、該第１
の凹部に連通した比較的大きな第２の凹部とを有する成
形品を成形するための成形金型の製造方法において、前
記第１の凹部の反転形状を有した第１の凹部反転模型
と、前記第２の凹部の反転形状を有した第２の凹部反転
模型とをそれぞれ形成し、該第１の凹部反転模型の端面
と該第２の凹部反転模型の端面とを接触させて一体化し
た反転模型を形成する反転模型形成工程と、前記反転模
型に対して電鋳処理を施して該反転模型上に電鋳層を形
成し、該反転模型から該電鋳層を剥離して、該反転模型
から剥離された該電鋳層を金型母型とする母型形成工程
と、前記金型母型に対して電鋳処理を施して該金型母型
上に電鋳層を形成し、該金型母型から該電鋳層を剥離し
て、該金型母型から剥離された該電鋳層を金型とする金
型形成工程と、を行なうことを特徴とするものである。

【００１０】ここで、前記成形金型の製造方法におい
て、前記第１の凹部反転模型と前記第２の凹部反転模型
とのうち、少なくとも一方の反転模型の前記端面は、両
模型を接触せた状態において、凹部の反転形状が再現さ
れている面と該端面との角を基点として他方の反転模型
の前記端面から次第に遠ざかる方向に傾斜したテーパ面
を有することが好ましい。この場合、前記テーパ面の傾
斜角度は、前記第１の凹部の深さに応じた角度であると
よい。

【００１１】また、以上のいずれかの成形金型の製造方
法において、前記母型形成工程と前記金型形成工程との
うち、少なくとも一方の工程での前記電鋳層を成長させ
ている途中で、予め形態化された中間材をそれまでに成
長した電鋳層に接触させ、該中間材を包むように該電鋳
層を成長させて、該中間材を包んだ該電鋳層を前記金型
母型又は前記金型としてもよい。

【００１２】また、以上のいずれかの成形金型の製造方
法において、前記第１の凹部反転模型は、黄銅で形成
し、前記母型形成工程と前記金型形成工程との電鋳処理
で形成される前記電鋳層は、ニッケルで形成することが
好ましい。

【００１３】また、前記金型形成工程では、前記金型母
型に対して無電解ニッケルメッキを施してから、前記電
鋳処理を施し、該金型母型に形成された無電解ニッケル
メッキ層と電鋳層とを一体的に該金型母型から剥離して
前記金型としてもよい。また、この方法に換えて、前記
金型形成工程出は、前記金型母型から剥離した前記電鋳
層の少なくとも成形面に無電解ニッケルメッキを施し、
該無電解ニッケルメッキ層が形成された電鋳層を前記金
型とし、前記反転模型形成工程では、前記無電解ニッケ
ルメッキ層の厚み分だけ、小さい前記第１の凹部反転模
型及び前記第２の凹部反転模型を形成してもよい。

【００１４】ここで、以上のいずれかの成形金型の製造
方法において、前記成形品は、前記第１の凹部としての
複数のインク流路溝と、前記第２の凹部としてのインク
溜りとを有するインクジェット記録ヘッドの部品であ
り、前記反転模型形成工程では、複数のインク流路溝の
反転形状を有したインク流路溝反転模型と、前記インク
溜りの反転形状を有したインク溜り反転模型とを形成す
るものであってもよい。

【００１５】また、前記目的を達成するための金型の製
造方法は、流体の流路を形成するために設けられた第１
の形状を備えた第１の型部材と、該流路に連続する空間
を形成するために設けられた第２の形状を備えた第２の
型部材とを用い、前記第１の形状と前記第２の形状とが
連なるよう前記第１の型部材と前記第２の型部材とを接
触させて型を形成する型形成工程と、前記型をもとに電
鋳型を形成する電鋳型形成工程と、前記電鋳型形成後
に、前記電鋳型に生じたバリを除去するバリ除去工程
と、を行うことを特徴とするものである。この場合、前
記バリ除去工程では、前記電鋳型のうち、前記第１の形
状と前記第２の形状とが接した箇所と対応する部位に生
じたバリを除去することが好ましい。なお、ここでの金
型は、以下で述べる実施の形態では、金型母型のことで
ある。

【００１６】また、前記目的を達成するためのインクジ
ェット記録ヘッドの製造方法は、複数のインク流路と、
複数の該インク流路に連通したインク溜りとを有した溝
付き体に、蓋体を接合して成るインクジェット記録ヘッ
ドの製造方法において、複数の前記インク流路溝の反転
形状を有したインク流路溝反転模型と、前記インク溜り
の反転形状を有したインク溜り反転模型とを形成し、該
インク流路反転模型の端面と該インク溜り反転模型の端
面とを接触させて一体化した反転模型を形成する反転模
型形成工程と、前記反転模型に対して電鋳処理を施して
該反転模型上に電鋳層を形成し、該反転模型から該電鋳
層を剥離して、該反転模型から剥離された該電鋳層を金
型母型とする母型形成工程と、前記金型母型に対して電
鋳処理を施して該金型母型上に電鋳層を形成し、該金型
母型から該電鋳層を剥離し、該金型母型から剥離された
該電鋳層を前記溝付き体の成形金型の一部として用い
て、該成形金型を形成する金型形成工程と、前記金型形
成工程で作成された前記成形金型内に、インクジェット
記録ヘッド形成材料を注入して、前記溝付き体を成形す
る成形工程と、前記成形工程で成形された前記溝付き体
と、予め準備された又は形成された前記蓋体とを接合す
る接合工程と、を行なうことを特徴とするものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る一実施形態と
してのインクジェット記録ヘッドの製造方法について、
図面を用いて説明する。

【００１８】まず、インクジェット記録ヘッドの製造方
法について説明するまでに、図１４を用いてインクジェ
ット記録ヘッドの構造について説明する。インクジェッ
ト記録ヘッドは、インク溜り２等の溝が形成されている
溝付き体１と、この溝付き体１の溝を塞ぐ蓋体７とを有
している。溝付き体１には、インクが一時的に溜められ
る比較的大きな凹部であるインク溜り（第２の凹部）２
と、このインク溜り２内にインクを供給するためのイン
ク供給孔６と、インク溜り２に連通した複数の微細な凹
部であるインク流路溝（第１の凹部）３，３，…と、各
インク流路溝３，３，…を通過してきたインクを噴射す
るインク噴出孔５，５，…とが形成されている。蓋体７
は、溝付き体１に形成されているインク溜り２の凹部開
口と複数のインク流路溝３，３，…の凹部開口を塞げる
大きさである。この蓋体７には、各インク流路溝３，
３，…を塞いでいる位置に、それぞれ、インク流路溝３
を通過しているインクを加熱するヒータ８が設けられて
いる。インクジェット記録ヘッドは、このヒータ８が取
り付けられた蓋体７を溝付き体１に接合して成る。な
お、インクジェット記録ヘッドでは、インク噴出口の大
きさを制限したオリフィス板を設けることがあるが、こ
のオリフィス板は、本発明と直接関係が無いので、ここ
では、その説明を省略する。

【００１９】次に、図１を用いて、インクジェット記録
ヘッドの製造方法に付いて説明する。まず、図１（ａ）
に示すように、先に述べたインクジェット記録ヘッドを
成形するための金型４０，５１を製造する。金型４０，
５１としては、溝付き体１を成形するための雄型４０及
び雌型５１がある。溝付き体成形用雌型５１は、溝付き
体１の外面を成形するものであるから、その形状が簡単
で、しかも高い精度は要求されない。従って、溝付き体
成形用雌型５１は、一般的な金型の製造方法、例えば、
研削加工や切削加工や放電加工等で特に工夫することな
く、製造することができる。これに対して、溝付き体成
形用雄型４０には、図１０に示すように、比較的大きな
凹部であるインク溜り２を成形するインク溜り成形用凸
部４２と、微細な凹部であるインク流路溝３を成形する
インク流路溝成形用凸部４３とを形成しておく必要があ
るため、この型を容易に製造することはできない。特
に、インク溜り成形用凸部４２に対して、複数のインク
流路溝成形用凸部４３，４３，…は、単に微細であるに
とどまらず、その形状精度、サイズ精度、位置精度に関
して、非常に高い精度が求められるため、この型を製造
することは難しい。そこで、この溝付き体成形用雄型４
０の製造に関しては、後で、詳細に説明する。

【００２０】次に、図１（ｂ）に示すように、溝付き体
成形用の雄型４０と雌型５１とを合わせて、これらの型
内の空間に樹脂を射出し、溝付き体１ａを成形する。こ
の溝付き体１ａには、図９に示すように、複数のインク
流路溝３と、これに連通しているインク溜り２とが形成
され、前述したインク供給孔６やインク噴出孔５，５，
…は未だ形成されていない。なお、図９中に（）内の符
号は、後述する金型母型の各部を示す符号である。さら
に、一般的な半導体プロセスで、蓋体７を形成する。

【００２１】溝付き体１ａ及び蓋体７が成形されると、
図１（ｃ）や図１４に示すように、溝付き体１にインク
供給孔６やインク噴出孔５，５，…を形成し、蓋体７に
ヒータ８を取り付ける等して、それぞれを完成させる。
最後に、図１（ｄ）に示すように、溝付き体１に蓋体７
を接合して、インクジェット記録ヘッドを完成させる。

【００２２】次に、溝付き体成形用雄型４０の製造方法
について説明する。まず、図２（ａ）に示すように、イ
ンク溜り成形用凸部２２が形成されているインク溜り反
転模型（第２の凹部反転模型）２０と、インク流路溝成
形用凸部１３，１３，…が形成されているインク流路溝
反転模型（第１の凹部反転模型）１０とを作る。インク
溜り反転模型２０は、図３に示すように、直方体状のベ
ース部２１と、インク溜り２の反転形状を成すインク溜
り成形用凸部２２とを有している。インク溜り成形用凸
部２２は、直方体状のベース部２１の一の面（以下、成
形面とする。）２４上であって、この成形面２４の縁の
一の辺（以下、端辺とする）２５に沿って形成する。イ
ンク流路溝反転模型１０は、直方体状のベース部１１
と、インク流路溝３，３，…の反転形状を成すインク流
路溝成形用凸部１３，１３，…とを有している。複数の
インク流路溝成形用凸部１３，１３，…は、直方体状の
ベース部１１の一の面（以下、成形面とする。）１４上
であって、この成形面１４の縁の一の辺（以下、端辺と
する）１５に沿って、並んで形成する。

【００２３】図４に示すように、各模型１０，２０の成
形面１４，２４と隣合う面であって、前述した端辺１
５，２５を含む端面１６，２６は、成形面１４，２４に
対して９０°より僅かに小さい角度を成しているテーパ
面１７，２７と、このテーパ面１７，２７に対して平行
で且つ段差のある逃げ面１８，２８とを有している。こ
のこの実施形態において、テーパ面１７，２７は、成形
面１４，２４に対して９０°を成す仮想面Ｐに、１’の
角度θを成している。また、テーパ面１７，２７の幅
Ａ、言い替えると、端辺１５，２５からテーパ面１７，
２７が終る位置までの距離Ａは、０．５〜１．０mmで、
テーパ面１７，２７に対する逃げ面１８，２８の段差ｔ
は、0.005〜0.01mmである。

【００２４】インク流路溝反転模型１０は、黄銅製のブ
ロックを切削加工して得る。切削加工の際には、切削面
を鏡面にするために、切削工具としてダイヤモンドバイ
トを用いる。このように、ここでは、ダイヤモンドバイ
トを用いること予定しているため、ダイヤモンドバイト
による切削加工に適した材料である黄銅を用いている。
黄銅製のブロックに対しては、切削前に、冷間圧延と低
温焼き鈍しとを施すことで、硬さの向上と結晶粒の微細
化を図って、ダイヤモンド切削による微細加工を可能に
しておく。具体的には、硬さはビッカース硬度で１７０
以上、結晶粒の大きさは３０μm以下が望ましい。

【００２５】切削加工では、図６に示すように、複数の
インク流路溝成形用凸部１３，１３，…になる予定部分
がつらなった凸部１３ａを有する黄銅製のブロック１０
ａを形成した後、この凸部１３ａに、ダイヤモンドバイ
トを何度か平行移動させて、複数の溝を形成し、複数の
インク流路溝成形用凸部１３，１３，…を形成する。な
お、同図において、矢印は、ダイヤモンドバイトの移動
方向を示している。この実施形態では、反転模型とし
て、インク流路溝成形用とインク溜り成形用とをそれぞ
れ別体で作るので、複数のインク流路溝成形用凸部１３
になる予定部分がつらなった凸部１３ａをダイヤモンド
バイトで切削する際、この凸部１３ａをダイヤモンドバ
イトで突き抜かせることができ、この凸部１３ａに溝加
工を施しやすい。切削過程では、同図（ａ）に示すよう
に、ダイヤモンドバイトの切削終了端の位置にバリ６６
が形成される恐れがある。そこで、このバリ６６を除く
ために、切削加工後、インク流路溝反転模型１０を化学
研磨液に浸すとよい。インク流路溝反転模型１０を化学
研磨液に浸している間の数秒間、研磨液が入っている研
磨液槽を振動させて、バリ除去を促す。その後、化学研
磨液から反転模型１０を取り出して、これを洗浄し、乾
燥させる。また、このバリ発生を未然に防ぐために、同
図（ｂ）に示すように、インク流路溝反転模型１０を形
成するためのブロック１０ａと同形状で同サイズのダミ
ーブランク用ブロック１０ｂを用いてもよい。切削加工
の際には、このダミーブランク用ブロック１０ｂをイン
ク流路溝反転模型１０を形成するためのブロック１０ａ
と突合せ、インク流路溝反転模型１０を形成するための
ブロック１０ａの凸部１３ａとダミーブランク用ブロッ
ク１０ｂの凸部１３ｂとに、連なった溝加工を施す。な
お、ダミーブランク用ブロック１０ｂを用いて切削加工
した後にも、必要に応じて化学研磨してもよい。

【００２６】インク溜り反転模型２０は、インク流路溝
反転模型１０に比べて、微細で高精度を要求される形状
部分がないので、基本的に、どのような材質のもので
も、また、どのような加工法を採用してもよい。しかし
ながら、インク溜り反転模型２０は、インク流路溝反転
模型１０と突き合わせて使用するため、その際の温度に
よる熱膨張差が生じないよう、インク流路溝反転模型１
０と同様の黄銅で形成することが好ましい。また、加工
法に関しても、切削加工、研削加工、放電加工等のいず
れを用いてもよいが、インク流路溝反転模型１０の端面
１６と対向するインク溜り反転模型２０の端面２６に関
しては、鏡面仕上げする必要があるため、インク流路溝
反転模型１０と同様に、ダイヤモンドバイトを用いた切
削加工等で形成することが好ましい。また、成形品にお
いて、インク流路溝３とインク溜り２の表面粗さや形状
精度を同一にするためには、インク溜り反転模型２０
も、インク流路溝反転模型１０と同様に、黄銅をダイヤ
モンドバイトで切削加工して得ることが好ましい。切削
加工等が終了すると、インク溜り反転模型２０に対して
も、インク流路溝反転模型１０と同様に、化学研磨を施
す。

【００２７】以上のように加工された各反転模型１０，
２０は、成形品に求められる精度等にもよるが、その平
面部は、平行平面度が０．５μm以下で、表面粗さは
０．２μm以下であることが望ましい。

【００２８】次に、図８に示すように、各反転模型１
０，２０の端面１６，２６相互を突き合わせた状態で、
各反転模型１０，２０が相互に移動しないよう、つま
り、各反転模型１０，２０が一体化するよう、各反転模
型１０，２０を電鋳ベース６０にボルト６１等で固定す
る。この段階では、図４及び図５に示すように、インク
溜り反転模型２０のテーパ面２７のうち、端辺２５を含
む端辺２５近傍の部分と、インク流路溝反転模型１０の
テーパ面１７のうち、端辺１５を含む端辺１５近傍の部
分とが接触する。後述するように、各反転模型１０，２
０の各成形面１４，２４側に電鋳層を形成する場合、各
反転模型１０，２０の端辺１５，２５間に隙間が在る
と、この隙間から電鋳バリが成長してしまう。特に、各
反転模型１０，２０の端面全体相互を接触させようとし
た場合、これら端面を非常に精度良く仕上げても、これ
らの端面の一部に僅かにでも凸部が在ると、各反転模型
１０，２０の端辺間に隙間が生じてしまう。この隙間
は、従来技術のように、二つの金型を突き合わせた際
に、金型相互に生じる隙間よりも遥かに小さいが、わず
かでも隙間が在ると、反転模型１０，２０相互を接触さ
せたものに電鋳層を形成した場合、この僅かな隙間によ
って、電鋳バリがほぼ確実に形成されてしまう。そこ
で、この実施形態では、各反転模型１０，２０の端面１
６，２６に、テーパ面１７，２７を形成し、このテーパ
面１７，２７の端辺１５，２５近傍部分のみが、相互に
接触し合うようにしている。但し、テーパ面１７，２７
の角度θは、あまりに大き過ぎると、テーパ面１７，２
７相互の接触面積が極端に小さくなり、電鋳バリの形成
原因となるので、ここでは、テーパ面１７，２７の角度
θを前述したように、１’にしている。なお、このテー
パ面１７，２７の角度θは、インク流路溝３の深さが深
くなるほど接触面積を大きくした方がよいことから、イ
ンク流路溝３の深さが深くなるほど小さくした方が好ま
しい。

【００２９】電鋳ベース６０には、図８に示すように、
各反転模型１０，２０相互が突き合わせられる部分に該
当する箇所に、貫通孔６２が形成されている。各反転模
型１０，２０を電鋳ベース６０に固定する過程では、反
転模型１０，２０を中心として電鋳ベース６０と反対側
に光源を置き、電鋳ベース６０の貫通孔６２から、光源
からの光が見えるか否かにより、反転模型１０，２０相
互の接触性の確認をする。そして、貫通孔６２から光源
からの光が見えず、且つインク流路溝成形用凸部１３の
左右端とインク溜り成形用凸部２２の左右端とが揃うよ
う、各反転模型１０，２０を電鋳ベース６０に固定す
る。以上のように、各反転模型１０，２０を一体化した
段階で、反転模型形成工程が終了する。

【００３０】ところで、以上は、反転模型１０，２０を
用いて電鋳層を形成する際、この電鋳層に電鋳バリが形
成されるのを未然に防ぐために、反転模型１０，２０に
テーパ面１７，２７を設け、さらに、反転模型１０，２
０相互の接触性を確認したが、以下で説明するように、
反転模型１０，２０を用いて電鋳層を形成した後に、こ
の電鋳層（金型母型）に形成された電鋳バリを、例え
ば、切削加工や放電加工等で取り除いてもよい。

【００３１】次に、図２（ｂ）に示すように、一体化し
た反転模型１０，２０に対して電鋳処理を施して、反転
模型１０，２０の成形面１４，２４上に電鋳層を形成
し、この電鋳層を反転模型１０，２０から剥離して、こ
の電鋳層を金型母型３０とする（母型形成工程）。この
母型形成工程では、図７及び図８に示すように、リング
状のデルリン製の電鋳層ガイド６５を用いる。この電鋳
層ガイド６５は、その内径が一体化した反転模型１０，
２０の成形面１４，２４の大きさよりも小さく、その厚
さが電鋳層の厚さに併せた１０mmである。そして、この
電鋳層ガイド６５を一体化した反転模型１０，２０の成
形面１４，２４上に置いから、反転模型１０，２０、電
鋳ベース６０、電鋳層ガイド６５を剥離液に浸す。この
剥離液は、例えば、重クロム酸ナトリウムの０．５％水
溶液で、反転模型１０，２０から電鋳層の剥離を容易に
する役目を果たす。反転模型１０，２０等を剥離液に浸
した後、反転模型１０，２０等を電鋳槽に入れ、反転模
型の成形面１４，２４上であって、電鋳層ガイド６５の
内側に電鋳層を成長させる。なお、この実施形態では、
電鋳層はニッケルで形成されている。電鋳層が必要な厚
さにまで成長すると、電鋳層が付いている反転模型１
０，２０等を電鋳槽から出して、洗浄後、剥離治具等を
用いて機械的な力で反転模型１０，２０から電鋳層を剥
離する。剥離した電鋳層は、その外周等を切削加工又は
放電加工等して整える等、してから、再び、洗浄乾燥
し、これを金型母型３０とする。

【００３２】この金型母型３０には、図９に示すよう
に、反転模型１０，２０の成形面１４，２４に対応した
成形面３４と、この成形面３４から凹み成形品１ａのイ
ンク流路溝３，３，…と同じ形状の母型側インク流路溝
３３，３３，…と、同じく、成形面３４から凹み成形品
１ａのインク溜り２と同じ形状の母型側インク溜り３２
とが形成されている。

【００３３】金型母型３０が完成すると、図２（ｃ），
（ｄ）に示すように、この金型母型３０に対して電鋳処
理を施して金型母型３０上に電鋳層を形成し、この電鋳
層を金型母型３０から剥離して、剥離された電鋳層を前
述した溝付き体成形用雄型４０とする（金型形成工
程）。この金型形成工程でも、金型母型３０を電鋳ベー
ス（不図示）に固定して、電鋳ベースごと金型母型３０
を剥離液に浸してから、図２（ｃ）に示すように、金型
母型３０等を電鋳槽に入れ、金型母型３０の成形面３
４、母型側インク流路溝３３、母型側インク溜り３２上
に、電鋳層を成長させる。この電鋳層も、金型母型３０
と同じニッケル製である。電鋳層が必要な厚さまで成長
すると、電鋳層が付いている金型母型３０等を電鋳槽か
ら出して、洗浄後、剥離治具等を用いて機械的な力で金
型母型３０から電鋳層４０ａを剥離する。剥離した電鋳
層４０ａは、図２（ｄ）に示すように、その外周等を切
削加工や放電加工等で整え、さらに射出成形装置への取
付用ネジ孔４６のネジ孔加工等してから、再び、洗浄乾
燥し、これを溝付き体成形用雄型４０とする。

【００３４】この溝付き体成形用雄型４０には、図１０
に示すように、金型母型３０の成形面３４に対応した成
形面４４と、この成形面４４から突出しインク流路溝３
の反転形状であるインク流路溝成形用凸部４３と、同じ
く、成形面４４から突出しインク溜り２の反転形状であ
るインク溜り成形用凸部４２とが形成されている。従っ
て、この溝付き体成形用雄型４０は、図３に示すよう
に、二つの反転模型１０，２０を突き合わせたものと基
本形状は同じである。

【００３５】以上のようにして、金型４０が製造される
と、図１を用いて前述したように、これらの金型４０，
５１，５５，５８を用いて、溝付き体１や蓋体７を射出
成形で形成する等して、インクジェット記録ヘッドを完
成させる。

【００３６】以上のように、この実施形態では、比較的
大きなインク溜り２と微細で且つ高精度が要求される複
数のインク流路溝３とを成形する溝付き体成形用雄型４
０は、一体物であるので、この雄型４０のインク溜り成
形用凸部４２と複数のインク流路溝成形用凸部４３，４
３，…とが隙間無く連なっており、この雄型４０を用い
て射出成形して得た成形品１ａには、インク溜り２とイ
ンク流路溝３との間にバリが発生することはない。従っ
て、射出成形後にバリ取り作業を行なう必要がなくな
り、インクジェット記録ヘッドをあまり手間をかけずに
製造することができる。なお、この実施形態では、二つ
の反転模型１０，２０を用いて金型母型３０を形成して
おり、金型母型３０に電鋳バリが形成されるおそれがあ
るが、前述したように、反転模型１０，２０にテーパ面
１７，２７を設ける等して、金型母型３０に電鋳バリが
形成されるのを未然に防ぐか、または、二つの反転模型
１０，２０を用いて電鋳層を形成した段階で、もし、こ
の電鋳層に電鋳バリが形成されていれば、切削加工等で
この電鋳バリを取り除くかすれば、完成した金型母型３
０には電鋳バリはなく、従って、この金型母型３０を用
いて成形した金型４０、さらに、この金型４０を用いて
成形した成形品に、バリができることはない。

【００３７】さらに、一度、反転模型１０，２０を形成
し、この反転模型１０，２０から金型母型３０を作る
と、この金型母型３０から簡単に多くの金型４０を複製
することができるので、多数の金型４０を短時間でしか
も少ない労力で製造することができる。また、この金型
４０は、硬いニッケルで形成され、耐久性が非常に高い
ので、この金型４０を用いて何度も射出成形を行なうこ
とができる。

【００３８】ところで、母型形成工程と金型形成工程に
おいて、電鋳層を成長させるには、長時間を要する。例
えば、４Ａ／ｄｍ²の電流密度で、３mmのニッケル電鋳
層を取得するためには、３〜４日間もかかる。そこで、
これらの工程に要する時間の短縮化を図るために、特定
の形状に形態化された中間材を予め準備しておき、これ
を電鋳層成長過程で用いるとよい。

【００３９】この中間材を用いての電鋳層形成につい
て、金型形成工程を例にして、図１１を用いて説明す
る。まず、図１１（ｂ）に示すように、この金型形成工
程で形成する溝付き体成形用雄型４０よりも小さく、且
つその形状にある程度対応したメッシュ状の中間材６９
を形成する。

【００４０】次に、図１１（ａ）に示すように、金型母
型３０上に電鋳層４９を形成する。この電鋳層４９があ
る程度の厚さにまで成長した段階で、例えば、０．５〜
１．０mm程度の厚さにまで成長した段階で、図１１
（ｂ）に示すように、この電鋳層４９の上に、中間材６
９を接触させる。そして、図１１（ｃ）に示すように、
この中間材６９をコアとして、中間材６９の周りにも電
鋳層を成長させ、この中間材６９をコアとする電鋳層４
９ｂを溝付き体成形用雄型４０ｂとする。このように、
中間材６９を用いると、溝付き体成形用雄型４０ｂとし
て必要な厚みになるまでの電鋳層量が減るので、電鋳処
理時間を大幅に短縮することができる。なお、ここで
は、電鋳処理を行なう金型形成工程において、中間材６
９を用いる例について述べたが、同じく、電鋳処理を行
なう母型形成工程において、中間材を用い、この中間材
をコアとする電鋳層を金型母型としてもよい。

【００４１】また、金型の耐久性をより上げるために
は、金型の表面に硬い金属層を形成すればよい。このた
め、金型の表面には、例えば、無電解ＮｉＰ（ニッケル
・リン）メッキ層を形成すればよい。金型の表面に無電
解ＮｉＰメッキ層を形成する方法としては、図１２に示
す方法と、図１３に示す方法とがある。

【００４２】図１２に示す方法では、まず、金型母型３
０を無電解ＮｉＰメッキ液に浸して、同図（ａ）に示す
ように、金型母型３０の表面に、例えば、数μmから約
５０μm程度の厚さの無電解ＮｉＰメッキ層（非晶質）
４８を形成する。そして、同図（ｂ）に示すように、こ
の無電解ＮｉＰメッキ層４８上に、必要な厚さに成るま
で電鋳層（結晶質）４９ｃを形成して、この電鋳層４９
ｃを無電解ＮｉＰメッキ層４８ごと金型母型３０から剥
離して、剥離したものを金型４０ｃとする。なお、この
方法でも電鋳層の成長過程で、前述した中間材を用いて
もよい。

【００４３】また、図１３に示す方法では、金型成形工
程で得た電鋳品４９ｄの表面に無電解ＮｉＰメッキ層４
８ｄを形成し、この電鋳品４９ｄの表面に無電解ＮｉＰ
メッキ層４８ｄが施されたものを金型４０ｄとする。こ
の場合、電鋳品４９ｄが金型４０ｄとなる段階で、メッ
キ層４８ｄの厚み分ｔだけ大きくなるので、このメッキ
層４８ｄの厚み分ｔだけオフセットした母型金型３０ｄ
及び反転模型を形成する必要がある。すなわち、母型金
型３０ｄには、凹部が形成されるので、メッキ層の厚み
分ｔだけ凹部の大きさを小さくし、反転模型には、凸部
が形成されるので、メッキ層の厚み分ｔだけ凸部の大き
さを小さくする。なお、この方法は、メッキ層４８ｄの
形成過程でメッキ層４８ｄの厚み管理を厳しくしなけれ
ば、目的のサイズの金型を得ることができないこと、母
型金型３０の表面が金型の表面として正確に転写されな
いことから、図１２に示した方法の方が有利である。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、微細な第１の凹部と、
これに連通した比較的大きな第２の凹部とを有する成形
品を成形するための金型は、一体物であるので、この金
型の第１の凹部反転形状部（凸型）と第２の凹部反転形
状部（凸型）とは隙間無く連なっており、この金型を用
いて射出成形して得た成形品には、第１の凹部と第２の
凹部との間にバリが発生することはない。従って、射出
成形後にバリ取り作業を行なう必要がなくなり、成形品
をあまり手間をかけずに製造することができる。さら
に、一度、反転模型を形成し、この反転模型から金型母
型を作ると、この金型母型から簡単に多くの金型を複製
することができるので、多数の金型を短時間でしかも少
ない労力で製造することができる。このため、本発明で
得られた金型を用いて成形品を製造すると、多数の成形
品を短時間でしかも少ない労力で製造することができ
る。

【００４５】また、本発明では、金型の形成過程で、金
型母型が破損したとしても、反転模型を用いれば、非常
に簡単に新たな金型母型を得ることができる。

【００４６】さらに、本発明で得られる金型は、電鋳で
形成し、切削加工等の機械加工の容易な比較的柔らかい
材料で形成する必要がないので、耐久性を高めることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施形態としてのインクジェッ
ト記録ヘッドの製造過程を示す説明図である。

【図２】本発明に係る一実施形態としての溝付き体成形
用雄型の製造過程を示す説明図である。

【図３】本発明に係る一実施形態としての反転模型の斜
視図である。

【図４】本発明に係る一実施形態としての反転模型の側
面図である。

【図５】本発明に係る一実施形態としてのインク溜り反
転模型とインク流路溝反転模型とを突合せた際のこれら
の断面図である。

【図６】本発明に係る一実施形態としてのインク流路溝
反転模型の加工方法を示す説明図である。

【図７】本発明に係る一実施形態としての反転模型に電
鋳処理を施す際の反転模型等の斜視図である。

【図８】図７におけるＶIII−ＶIII線断面図である。

【図９】本発明に係る一実施形態としての金型母型及び
溝付き体の斜視図である。

【図１０】本発明に係る一実施形態としての溝付き体成
形用雄型の斜視図である。

【図１１】本発明に係る一実施形態としての電鋳処理時
間の短縮化方法を示す説明図である。

【図１２】本発明に係る一実施形態としての金型の表面
に無電解メッキ層の形成方法を示す説明図である。

【図１３】本発明に係る他の実施形態としての金型の表
面に無電解メッキ層の形成方法を示す説明図である。

【図１４】インクジェット記録ヘッドの分解斜視図であ
る。

【符号の説明】 １，１ａ…溝付き体、２…インク溜り、３…インク流路
溝、５…インク噴射孔、６…インク供給孔、７…蓋体、
８…ヒータ、１０…インク流路溝反転模型、１３…イン
ク流路溝反転模型のインク流路溝成形用凸部、１４…イ
ンク流路溝反転模型の成形面、１５…インク流路溝反転
模型の端辺、１６…インク流路溝反転模型の端面、１７
…インク流路溝反転模型のテーパ面、２０…インク溜り
反転模型、２２…インク溜り反転模型のインク溜り成形
用凸部、２４…インク溜り反転模型の成形面、２５…イ
ンク溜り反転模型の端辺、２６…インク溜り反転模型の
端面、２７…インク溜り反転模型のテーパ面、３０…金
型母型、３２…母型側インク溜り溝、３３…母型側イン
ク流路溝、３４…金型母型の成形面、４０，４０ｂ，４
０ｃ，４０ｄ…溝付き体成形用雄型（金型）、４２…溝
付き体成形用雄型のインク溜り成形用凸部、４３…溝付
き体成形用雄型のインク流路溝成形用凸部、４４…溝付
き体成形用雄型の成形面、４８，４８ｄ…無電解ＮｉＰ
メッキ層、６９…中間材。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】微細な第１の凹部と、該第１の凹部に連通
   した第２の凹部とを有する成形品を成形するための成形
   金型の製造方法において、 前記第１の凹部の反転形状を有した第１の凹部反転模型
   と、前記第２の凹部の反転形状を有した第２の凹部反転
   模型とをそれぞれ形成し、該第１の凹部反転模型の端面
   と該第２の凹部反転模型の端面とを接触させて一体化し
   た反転模型を形成する反転模型形成工程と、 前記反転模型に対して電鋳処理を施して該反転模型上に
   電鋳層を形成し、該反転模型から該電鋳層を剥離して、
   該反転模型から剥離された該電鋳層を金型母型とする母
   型形成工程と、 前記金型母型に対して電鋳処理を施して該金型母型上に
   電鋳層を形成し、該金型母型から該電鋳層を剥離して、
   該金型母型から剥離された該電鋳層を金型とする金型形
   成工程と、 を行なうことを特徴とする成形金型の製造方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の成形金型の製造方法におい
   て、 前記第１の凹部反転模型と前記第２の凹部反転模型との
   うち、少なくとも一方の反転模型の前記端面は、両模型
   を接触せた状態において、凹部の反転形状が再現されて
   いる面と該端面との角を基点として他方の反転模型の前
   記端面から次第に遠ざかる方向に傾斜したテーパ面を有
   することを特徴とする成形金型の製造方法。
3. 【請求項３】請求項２記載の成形金型の製造方法におい
   て、 前記テーパ面の傾斜角度は、前記第１の凹部の深さに応
   じた角度であることを特徴とする成形金型の製造方法。
4. 【請求項４】請求項１から３のいずれか一項に記載の成
   形金型の製造方法において、 前記母型形成工程と前記金型形成工程とのうち、少なく
   とも一方の工程での前記電鋳層を成長させている途中
   で、予め形態化された中間材をそれまでに成長した電鋳
   層に接触させ、該中間材を包むように該電鋳層を成長さ
   せて、該中間材を包んだ該電鋳層を前記金型母型又は前
   記金型とすることを特徴とする成形金型の製造方法。
5. 【請求項５】請求項１から４のいずれか一項に記載の成
   形金型の製造方法において、 前記第１の凹部反転模型は、黄銅で形成されていること
   を特徴とする成形金型の製造方法。
6. 【請求項６】請求項１から５のいずれか一項記載の成形
   金型の製造方法において、 前記母型形成工程と前記金型形成工程との電鋳処理で形
   成される前記電鋳層は、ニッケルであることを特徴とす
   る成形金型の製造方法。
7. 【請求項７】請求項６記載の成形金型の製造方法におい
   て、 前記金型形成工程では、前記金型母型に対して無電解ニ
   ッケルメッキを施してから、前記電鋳処理を施し、該金
   型母型に形成された無電解ニッケルメッキ層と電鋳層と
   を一体的に該金型母型から剥離して前記金型とすること
   を特徴とする成形金型の製造方法。
8. 【請求項８】請求項６記載の成形金型の製造方法におい
   て、 前記金型成形工程では、前記金型母型から剥離した前記
   電鋳層の少なくとも成形面に無電解ニッケルメッキを施
   し、該無電解ニッケルメッキ層が形成された電鋳層を前
   記金型とし、 前記反転模型形成工程では、前記無電解ニッケルメッキ
   層の厚み分だけ、小さい前記第１の凹部反転模型及び前
   記第２の凹部反転模型を形成することを特徴とする成形
   金型の製造方法。
9. 【請求項９】請求項１から８のいずれか一項に記載の成
   形金型の製造方法において、 前記成形品は、前記第１の凹部としての複数のインク流
   路溝と、前記第２の凹部としてのインク溜りとを有する
   インクジェット記録ヘッドの部品であり、 前記反転模型形成工程では、複数のインク流路溝の反転
   形状を有したインク流路溝反転模型と、前記インク溜り
   の反転形状を有したインク溜り反転模型とを形成するこ
   とを特徴とする成形金型の製造方法。
10. 【請求項１０】複数のインク流路と、複数の該インク流
    路に連通したインク溜りとを有した溝付き体に、蓋体を
    接合して成るインクジェット記録ヘッドの製造方法にお
    いて、 複数の前記インク流路溝の反転形状を有したインク流路
    溝反転模型と、前記インク溜りの反転形状を有したイン
    ク溜り反転模型とを形成し、該インク流路反転模型の端
    面と該インク溜り反転模型の端面とを接触させて一体化
    した反転模型を形成する反転模型形成工程と、 前記反転模型に対して電鋳処理を施して該反転模型上に
    電鋳層を形成し、該反転模型から該電鋳層を剥離して、
    該反転模型から剥離された該電鋳層を金型母型とする母
    型形成工程と、 前記金型母型に対して電鋳処理を施して該金型母型上に
    電鋳層を形成し、該金型母型から該電鋳層を剥離し、該
    金型母型から剥離された該電鋳層を前記溝付き体の成形
    金型の一部として用いて、該成形金型を形成する金型形
    成工程と、 前記金型形成工程で作成された前記成形金型内に、イン
    クジェット記録ヘッド形成材料を注入して、前記溝付き
    体を成形する成形工程と、 前記成形工程で成形された前記溝付き体と、予め準備さ
    れた又は形成された前記蓋体とを接合する接合工程と、 を行なうことを特徴とするインクジェット記録ヘッドの
    製造方法。
11. 【請求項１１】流体の流路を形成するために設けられた
    第１の形状を備えた第１の型部材と、該流路に連続する
    空間を形成するために設けられた第２の形状を備えた第
    ２の型部材とを用い、前記第１の形状と前記第２の形状
    とが連なるよう前記第１の型部材と前記第２の型部材と
    を接触させて型を形成する型形成工程と、 前記型をもとに電鋳型を形成する電鋳型形成工程と、 前記電鋳型形成後に、前記電鋳型に生じたバリを除去す
    るバリ除去工程と、 を行うことを特徴とする金型の製造方法。
12. 【請求項１２】請求項１１記載の金型の製造方法におい
    て、 前記バリ除去工程では、前記電鋳型のうち、前記第１の
    形状と前記第２の形状とが接した箇所と対応する部位に
    生じたバリを除去することを特徴とする金型の製造方
    法。