JPS6049950A - インクジェット記録用ノズルの製造方法 - 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】 この発明はインクジェット記録技術の信頼性向上に有効
なノズルの製造方法に関し、特にめっき技術を応用した
ノズルの製造方法の改善に関する。

インクを微細なノズルから記録媒体に回けて噴射し、記
録を行なうインク記録技術は長年に亘って実用化への試
みが檎々行なわれて来たが信頼性の点で今−歩真の実用
化を達成するまでに至っていない。この主な原因は、イ
ンクジェット記録技術ではインク噴射用ノズルの構造や
加工４ｉｆ度が噴射特性に大きな影響を及ぼす点にめっ
だ。特に従来の平板ノズルでは、ノズル端面は外部から
のほこりやノズル内部からのインク等が付着して汚れや
すい等の欠点があった。このため第１図に示すように噴
射口を有するノズル先端部分工Ｏ１を直管状に形成し、
かつ前記噴射口周囲の肉厚を薄くすると共に他端は前記
先端部に比べ孔径、肉厚共に十分大キくシかも接着用の
フランジ１０２を有するインクジェット記録ヘッド用ノ
ズルが開発され、同時にこのようなノズルを安価にかつ
大量に生殖するだめの技術が特願昭５７−２１６７１１
により開示された。

第２図（ａ）〜（ｆ）　＋ｉ上記従来のノズルの製造プ
ロセスを説明するだめの図である。

すなわち同図においてノズルの外形に対して丁度雌型と
なるような孔２０１を有するような導電性の平板部材に
よる母型に対してめっきを行なった後機械的にはく離す
ることによりノズルを作成した。

又ノズル形成用の材料としては低コスト、耐蝕性及び機
械的強度等の点からニッケルが用いられている。

このような従来のインクジェット用ノズルの製造プロセ
スにおいて、母型材料としてステンレス鋼のような材料
表面に安定な不動態膜を形成する材料を使用することに
よシ一般的にははく難処理を施さなくても良い。しかし
、例えばこのステンレス鋼の表面加工が少し狙い場付等
には接２ｄ表面積が増力口するため前記ニッケルめっき
を行ガクだ場合かなシ大きな接着強匿を示しこｎを機械
的にはく離するとノズル先端部の薄メッキの部分が破損
若しくは変形する欠点が生じた。

本発明の目的は前記欠点をなくシ、高精度のノズルを歩
留シ良く製造するだめのインクジェット記録用ノズル製
造方法を提供することに必る。

本発明によれば平板部材に垂直に賞通し、かつ断面積が
表面から裏面に向かって面域した後裏面の開口部および
その近傍で最小となるように形成された微小孔を有する
導′螺性の前記平板部材を雌型母型として使用し、かつ
前記母型の裏面をめつき液から分離するとともにＡｆＪ
記貫通貫通孔面開口を透間するだめの遮断層を形成する
工程と、前記母型の表面の不要部分にめっき層の形成を
防止するだめの絶縁層を形成する工程と前記母型表面の
前記貫通孔の開口部分を中心とした所要部分および前記
貫通孔内面に第１のめり＠層を形成する工程と、さらに
該めっき層上に第２のめつき層を形成する工程と、前記
めっき層を剥離する工程とからなることを特徴とするイ
ンクジェット記録用のノズルの製造方法が得られる。

以下に、本発明について図面を参照しながら詳細な説明
を行なう。

第３図（ａ）〜（ｇ）は本発明のノズルの製造方法の第
１の実施例を説明するための図であり、次のようなプロ
セスによって作られる。すなわち第３図（ａ）に示しだ
ようにノズルの外形に対して丁度雌型となるような孔３
０１を有する導電性の平板部材３０２を母型としてめっ
き法によってノズルを形成スル。

孔３０１は平板部材３０２の表面３０３よす裏面３０４
に貫通しておシ、その断面積は表面よシ、裏面に向って
漸減していき、裏面の近傍では一定かつ最小値となって
いる。

前記平板部材３０２は精密加工を施しているためメッキ
母型としてく）返し使用する必要があ夛、この母型材料
としては、例えばステンレス鋼のような材料表面に安定
な不動ｍ換金形成する材料を使用する。

次に、第３図（ｂ）に示すように、母型３０２の裏面３
０４をめっき液から分離するとともに貫通孔３０１の裏
面開口３０６を迩閉するだめの遮断層３０８を形成する
。４断層３０８の材料としてはフィルム状に形成された
種々の有機材料が使用できるが好ましい例としてはドラ
イフィルム状フォトレジスト材料があげられる。これは
例えば米国、ダイナケム社製うミナーＡＸ等の商品名で
入手できる。次に第３図（Ｃ）に示すように、母型３０
２の表面３０３に選択的にめっきを施すために、表面３
０３に絶縁層３０７による所定のパターンを形成する。

絶縁層３０７の材料としては種々のフォトレジスト材料
が使用できるが、前記ドライフィルム状レジスト材料は
好ましい例としてあげられる。

例えば米国のダイナケム社製ラミナーＡＸを使用する場
合、まず９３〜１１０Ｃの温度で母型表面にフィルム状
のフォトレジスト材料を貼り付ける。

矢に、予め所要のパターンを形成しであるフォトマスク
を用い、高圧又は超高圧の水銀灯を光源とする露光装置
を使って、フォトマスクパターンをフィルムレジスト層
に銑キ付ける０次に弱アルカリ性の所定の現像液中で現
像すること（よって、非露光部のレジスト層を溶解除去
し、絶縁層による所定のパターンを形成する。このパタ
ーンは絶線層３０７が貫通孔３０１の表面開口３０５を
中心とした表面３０３を囲むように形成されている。

次に第２図（ｄ）に示すように母型表面３０３の絶縁層
がない部分および貫通孔３０１の内面にめっき技術によ
って４１のめっき層３１０を形成する。

第１のめりｊ！層は次工程で記す第２のめつき層に比べ
て母型との接着力が弱いことが特長である。

すなわち母型３０２は前述したように精密加工を施し、
＜シ返し使用するものであるが、現状では孔内部９面粗
さを含め所望の通９の精度を得ることは困難である。こ
のため例えば後述する第２のめつき層を直接母型にめっ
きした場合、前記孔内部の面粗さや母型の加工精度によ
っては母型とめつき層との間にかなシ大きな接着力を生
じるため、最終工程で母型からめつき部分を取りはずす
場合特にノズル先端の直管部の薄めつき部が破損や変形
を生じ歩留まシ低下の原因となった。

このような従来の欠点を解決するために、母型材料に対
してめっきを行なう場合に主材よりも接着力の弱い金属
を＄１のめっき層とし、前記主材となる金属層を第２の
めつき層とする。

このような例としては母型にステンレス鋼を用い主材に
耐蝕性のニッケルを用いた場合、第１のめつき層として
金を用いることが好ましい。この第１のめつき層の膜厚
としては母型材料と主材となる第２のめつき層を分離で
きる程度の１〜２μｍ程度で十分で必シ、第１のめつき
層に金や白金等の貴金属を用いた場合にもコストが大幅
に上がることはない。この第１の金属層を設けることに
よシ、母型の精密加工のばらつきによる接着力のばらつ
きを吸収することが可能となり、最終工程でノズルに破
損や変形を生ずることなくはく離することが可能となる
。

次に第３図（ｅ）に示すように、前記第１のめつき層上
にさらに主材となる第２のめつき層のめっきを行なう。

第２のめつき材料としては、使用するインクに対して十
分な耐蝕性を−有し、低価格のものを選択する。この好
ましい例としては前ｅてもめげたように母屋材料として
ステンレス鋼、第１の金属層の材料として金を用い、第
２の金属層としてニッケルを用いる。もちろん、第２の
金属層としてニッケルに限定されるものでないことは言
う迄もない。

ニッケルめっきとしては生成されためつき層の内部応力
が小さく、低温でも高′屯流密度が使用できるスル７ア
ミノ酸ニツケル浴がある。

第２のめつき層のめつき工程が完了した後は、第３図（
ｆ）に示すように、母型の表面３０３および裏面３０４
よりそれぞれ絶縁層及び遮断層を除去する。これらの層
として例えば先に述べたドライフィルム状フォトレジス
トのラミナーＡＸを使用した場合は、苛性ソーダ溶液中
に３０分間浸漬することによシ除去できる。

最後に第３図（ｇ）に示すように第２の金属めっき層３
０９を機械的にはく離する。その結果、母型の貫通孔と
全く逆の外形形状を有するノズルが得られる。なおこの
場合に第１の金属層３１０は通常第２の金属層側３０９
側に接着され母型の側には残らない。

第４図（ａ）〜（ｈ）は本発明のノズルの製造方法の第
２の実施例について説明するための図で、以下のような
プロセスによって作られる。

すなわち（ａ）〜（ｅ）のプロセスは前記第１の実施例
の場合と同様であ）（ｆ）のプロセスで前記第２のめっ
き層４０９のっぽの部分に中室の円盤部材４１１を接着
剤等によシ固着する。この場合の円盤部材の材質は接着
剤の硬化の際の熱膨張、インクに対する１耐腐食性、コ
スト等から前記第２のめつき層と同等かそれに類するも
のが好ましい。次に第４図（ｇ）に示すように前記第１
、第２のめっき層及び前記円盤部材４１１を一体をして
機械的に剥離する。さらに第４図（ｈ）に示すように絶
縁層４０７および４０８を除去し母型を洗浄することに
よりプロセスが完丁する。

以上のプロセスで得られたノズルは、肉厚は入口からノ
ズル先端に向かって連続的に薄くなって２９、ノズル先
端近傍で最も薄くなっている。この理由は第３図（ｅ）
のめつき工程において孔３０１の内部に入る程めっき液
の攪拌が十分に行なわれにくくなること、および電界分
布が孔３０１の内部程弱くなシめりき電流が孔の内部程
小さくなるためである。先に述べためつき工程の一実施
例では、ノズル先端の肉厚が１０μｍになる間にノズル
入口およびその周囲のフランジ部の肉厚は約５０μｍＫ
なることが確認された。

以上の説明で明らかなようにこの発明によれば高信頼化
ノズルを歩留υ良く容易に＃造することが可能となシ、
また貫通孔を多数有する母型を用いれば、大量に製造す
ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明よシ得られるノズルの断面図、第２図（
ａ）〜（ｆ）は従来のノズルの製造方法を説明するだめ
の工程の概略図、第３図（ａ）〜（ｇ）は本発明による
ノズルの製造方法の第１の実施例の工程概略図、さらに
第４図（ａ）〜（ｈ）は本発明によるノズルの製造方法
の第２の実施例の工程概略図であり、それぞれ１０１・
・・・・・ノズル端部、１０２・・−・・・接着用フラ
ンジ、２０１・・・・・・孔、２０２・・・・・・平板
部材、２０３・・・・・・表面、２０４・・・・・・裏
面、２０５・・・・・・表面開口、２０６・・・・、・
・裏面開口、２０７・・・・・・絶縁層、２０８・・・
・・・遮断層、２０９・・・・・・めっき層、３０１・
・・・・・孔、３０２・−・・・・平板部材、３０３・
・・・・・表面、３０４・・・・・・裏面、３０５・・
・・・・表面開口、３０６・・・−・・裏面開口、３０
７・・・・・絶縁層、３０８・・・・・・遮断層、３０
９・・・・・第１のめつき層、３１０・・・・・・第２
のめつき層、４０１・・・・孔、４０２・・・・・・平
板部材、４０３・・・・・・表面、４０４・・・・・・
裏面、４０５・・・・・表面開口、４０６・・・・−・
裏面開口、４０７・・・・・・絶縁層、４０８・・・・
・・遮断層、４０９・・・・・・第１のめつき層、４１
０・・・・・・第２のめつき層、４１１・・・・・・中
室の円盤部材を示す。 ７ｉ”１　図 ２（ ７２図 ○３ ＼ ７３図 （Ｇ） （ｄ） （ｅ） （９） オ　４１； （０） ４０３　４０１　４１０ ン ４０１　４０２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 平板部材に垂直に貫通し、かつｖｆＴ面積が表面から裏
   面に向かって漸減した後裏面の開口部およびその近傍で
   最小となるように形成された微小孔を有する４屯性の前
   記平板部材を雌型母型として使用し、かつ前記母型の裏
   面をめっき液から分離するとともに前記貫通孔の裏面開
   口を遮閉するだめの遮断層を形成する工程と、前記母型
   の表面の不要部分にめ′）き層の形成を防止するための
   絶縁層を形成する工程と前記母型表面の前記貫通孔の開
   口部分を中心とした所要部分および前記貫通孔内面に第
   １のめつき）ｆ！ｌ全形成する工程と、さらに該めっき
   層上に第２のめつき層を形成する工程と、前記めっき層
   を剥離する工程とからなることを特徴とするインクジェ
   ット記録用ノズルの製造方法〇