(57)【要約】【課題】  ノズルプレートの流路およびノズル穴を精度良く成形することができ、かつノズルプレートの製造コスト低減を図る。【解決手段】  ノズルプレートの製造方法はＳＵＳ製基材１１ａを準備する工程と、基材１１ａの一方の面にウェットエッチングによりランド部１７を残しながら複数の流路１６を形成する工程と、基材１１ａの他方の面の流路１６の端部に対応してウェットエッチングによりノズル穴形成部１２ａを形成する工程と、基材１１ａの他方の面に金属メッキ層１９を設ける工程とを備えている。基材１１ａをその一方の面からパンチ２０の微細ピン２１により貫通させて、ノズル穴形成部１２ａと流路１６とを連通する貫通孔１２ｂが形成され、同時に金属メッキ層１９に貫通孔１９ａが形成される。金属メッキ層１９が基材１１ａから剥離され、ノズル穴形成部１２ａと貫通孔１２ｂとによって、流路１６に連通するノズル穴１２が構成される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐食性金属からなる基材を準備する工程と、
基材の一方の面からウェットエッチングによりランド部を残しながら複数の細長状流路を形成する工程と、
基材の他方の面に金属メッキ層を設ける工程と、
基材および金属メッキ層のうち各流路に対応する部分を基材の一方の面から機械加工により貫通させて、基材と金属メッキ層とを貫通する貫通孔を設ける工程と、
基材から金属メッキ層を剥離する工程と、
を備えたことを特徴とするインクジェットヘッド用のノズルプレート製造方法。
【請求項２】
基材および金属メッキ層のうち各流路に対応する部分を一方の面から微細ピンにより貫通させて貫通孔を設けることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド用のノズルプレート製造方法。
【請求項３】
基材としてＳＵＳ材の基材を準備することを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド用のノズルプレート製造方法。
【請求項４】
基材は６５μｍの厚みを有し、流路深さは３５μｍ、金属メッキ層の深さは３５μｍであることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド用のノズルプレート製造方法。
【請求項５】
微細ピンにより基材および金属メッキ層を貫通する貫通孔を設ける際、一つおきの流路に対応して貫通孔を複数同時に設け、次に残りの一つおきの流路に対応して貫通孔を複数同時に設けることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド用のノズルプレート製造方法。
【請求項６】
基材の他方の面に金属メッキ層を設ける前に、基材の他方の面からウェットエッチングにより、各流路に対応する部分に凹部からなるノズル穴形成部を設けることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド用のノズルプレート製造方法。
【請求項７】
耐食性金属からなる基材を備え、
基材の一方の面に、複数の細長状流路が設けられるとともに、流路間にランド部が形成され、
基材の他方の面のうち、各流路に対応する部分に凹部からなるノズル穴形成部が設けられ、
基材のノズル穴形成部と流路とが貫通孔により連通されて、ノズル穴が形成されたことを特徴とするインクジェットヘッド用のノズルプレート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッド用のノズルプレート、およびその製造方法に係り、とりわけ低コストで精度良くノズルプレートを製造することができるインクジェットヘッド用のノズルプレート、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来よりインクジェットヘッド用のノズルプレートとして、単結晶シリコンを有し、この単結晶シリコンに対して異方性エッチングを行なって流路およびノズル穴を形成したものが知られている。しかしながら、このノズルプレートは単結晶シリコンを有するため高価となってしまう。
【０００３】
またノズルプレートとして樹脂材料からなり、樹脂材料にフォトリソまたは成型を施して流路およびノズル穴を形成したものが知られている。しかしながら、このノズルプレートは樹脂材料からなり剛性が低くなっており、流路間のピッチを大きくとることができない。
【０００４】
さらに、ノズルプレートとして金属材料を有し、この金属材料に対してエッチングを施して流路を形成したものが知られている。金属材料に対して、更にノズル穴を有する樹脂材料が積層される。しかしながらこのノズルプレートは、金属材料と樹脂材料とを接着して積層する必要があり、その分だけ工程が増加してしまう。また金属材料と樹脂材料との間の接着剤に気泡が生じることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、インクジェット用のノズルプレートとして従来より種々のタイプのものが知られているが、未だノズルプレートを低コストでかつ精度良く微細に作製することができるインクジェットヘッド用のノズルプレートおよびその製造方法は開発されていないのが実情である。
【０００６】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、低コストでかつ精度良く作製できるインクジェットヘッド用のノズルプレートおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、耐食性金属からなる基材を準備する工程と、基材の一方の面からウェットエッチングによりランド部を残しながら複数の細長状流路を形成する工程と、基材の他方の面に金属メッキ層を設ける工程と、基材および金属メッキ層のうち各流路に対応する部分を基材の一方の面から機械加工により貫通させて、基材と金属メッキ層とを貫通する貫通孔を設ける工程と、基材から金属メッキ層を剥離する工程と、を備えたことを特徴とするインクジェットヘッド用のノズルプレート製造方法である。
【０００８】
本発明は、基材および金属メッキ層のうち各流路に対応する部分を一方の面から微細ピンにより貫通させて貫通孔を設けることを特徴とするインクジェットヘッド用のノズルプレート製造方法である。
【０００９】
本発明は、基材としてＳＵＳ材の基材を準備することを特徴とするインクジェットヘッド用のノズルプレート製造方法である。
【００１０】
本発明は、基材は６５μｍの厚みを有し、流路深さは３５μｍ、金属メッキ層の深さは３５μｍであることを特徴とするインクジェットヘッド用のノズルプレート製造方法である。
【００１１】
本発明は、微細ピンにより基材および金属メッキ層を貫通する貫通孔を設ける際、一つおきの流路に対応して貫通孔を複数同時に設け、次に残りの一つおきの流路に対応して貫通孔を複数同時に設けることを特徴とするインクジェットヘッド用のノズルプレート製造方法である。
【００１２】
本発明は、基材の他方の面に金属メッキ層を設ける前に、基材の他方の面からウェットエッチングにより、各流路に対応する部分に凹部からなるノズル穴形成部を設けることを特徴とするインクジェットヘッド用のノズルプレート製造方法である。
【００１３】
本発明は、耐食性金属からなる基材を備え、基材の一方の面に、複数の細長状流路が設けられるとともに、流路間にランド部が形成され、基材の他方の面のうち、各流路に対応する部分に凹部からなるノズル穴形成部が設けられ、基材のノズル穴形成部と流路とが貫通孔により連通されて、ノズル穴が形成されたことを特徴とするインクジェットヘッド用のノズルプレートである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、金属基材の一方の面に対してウェットエッチングを施すことによりノズルプレートの流路を精度良く成形することができる。また基材の他方の面に金属メッキ層を設け、かつ基材と金属メッキ層とを基材の一方の面から機械加工により貫通させて貫通孔を設けた後、基材から金属メッキ層を剥離することにより、バリを生じさせることなくノズルプレートのノズル穴を精度良く成形することができる。また金属基材を用いることにより、ノズルプレートの製造コスト低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１６】
図１乃至図７は、本発明によるインクジェットヘッド用のノズルプレートおよびその製造方法の一実施の形態を示す図である。
【００１７】
まず、図５および図６によりインクジェットヘッドの概略について述べる。
【００１８】
図５および図６に示すように、インクジェットヘッド１０は、ＳＵＳ製基材１１ａからなり、基材１１ａの一方の面に多数の流路１６が設けられたノズルプレート１１と、ノズルプレート１１上に各流路１６を覆うように配置された駆動板１３と、駆動板１３を流路１６上で作動させる圧電素子１５と、流路１６内にインクを供給するインク供給部１４とを備えている。
【００１９】
このうちノズルプレート１１は、上述のようにＳＵＳ製基材１１ａからなり、基材１１ａの一方の面に多数の細長状流路１６が形成され、この流路１６は互いに平行に延びている。
【００２０】
また基材１１ａの他方の面のうち、各流路１６の端部に対応する部分に凹部からなるノズル穴形成部１２ａが設けられ、基材１１ａのノズル穴形成部１２ａと流路１６の端部とは貫通孔１２ｂにより連通している（図４参照）。
【００２１】
そして流路１６の端部に対応して設けられたノズル穴形成部１２ａと貫通孔１２ｂとによってノズル穴１２が形成されている。
【００２２】
図５および図６に示すインクジェットヘッド１０において、圧電素子１５により駆動板１３が作動すると、インキ供給部１４から流路１６内に供給されたインクが、駆動板１３によって流路１６からノズル穴１２を経て外方へ排出されるようになっている。
【００２３】
次にインクジェットヘッド１０に用いられるノズルプレート１１について、図１乃至図４により詳述する。まず図４により、ノズルプレート１１の概略を述べる。図４に示すようにノズルプレート１１はＳＵＳ製基材１１ａからなり、基材１１ａの一方の面に多数の流路１６が互いに平行に配置され、基材１１ａの他方の面に流路１６の端部に対応する位置にノズル穴形成部１２ａが設けられている。そして流路１６とノズル穴形成部１２ａとは貫通孔１２ｂにより連通し、ノズル穴形成部１２ａと貫通孔１２ｂとによってノズル穴１２が構成されている。
【００２４】
また基材１１ａの一方の面には、流路１６間にランド部１７が形成されている。
【００２５】
次にノズルプレートの製造方法について、図１乃至図４により説明する。
【００２６】
図１に示すように、まず厚み６５μｍのＳＵＳ製基材１１ａが準備される。この場合、ＳＵＳ製基材１１ａの代わりに他の耐食性金属からなる基材を用いてもよい。
【００２７】
次に、基材１１ａの一方の面に対してウェットエッチングを施して、ランド部１７を残しながら複数の互いに平行な細長状流路１６を形成する。例えば流路１６の幅は、７０μｍとなっており、ランド部１７の幅は１５μｍ以上となっている。また流路１６の深さは、３５μｍとなっている。
【００２８】
次に基材１１ａの他方の面に対して同様にウェットエッチングを施して、凹部からなるノズル穴形成部１２ａを設ける。この場合、ノズル穴形成部１２ａは、基材１１ａの他方の面のうち流路１６の端部に対応する部分に設けられている。
【００２９】
次に基材１１ａの他方の面に、金属メッキ層１９が設けられる。この金属メッキ層１９は銅メッキ層からなっている。
【００３０】
その後、図２に示すように一方の面および他方の面に対してウェットエッチングが施され、他方の面に銅メッキ層１９が設けられた基材１１ａは、載置台２２上に載置される。次に載置台２２上に載置された基材１１ａ上方から微細ピン２１を有するパンチ２０を降下させ、基材１１ａの一方の面から微細ピン２１を基材１１ａのうちノズル穴形成部１２ａ上部を貫通させて、流路１６の端部とノズル穴形成部１２ａとを連通する貫通孔１２ｂを形成する。同時に微細ピン２１により、基材１１ａの他方の面に設けられた金属メッキ層１９を貫通させて、金属メッキ層１９に貫通孔１９ａを形成する。このようにして、微細ピン２１により形成された基材１１ａの貫通孔１２ｂと、金属メッキ層１９の貫通孔１９ａと、ノズル穴形成部１２ａとによって基材１１ａと金属メッキ層１９とを貫通する貫通孔が構成される。またノズル穴形成部１２ａと貫通孔１２ｂとによって、流路１６に連通するノズル穴１２が構成される。
【００３１】
ところで、パンチ２０の微細ピン２１は基材１１ａの一方の面から基材１１ａを貫通して貫通孔１２ｂを形成し、その後金属メッキ層１９を貫通して貫通孔１９ａを形成する。この場合、微細ピン２１により金属メッキ層１９の貫通孔１９ａ下端に、金属メッキ層１９のバリ１９ｂが生じることがある。しかしながら後述のように金属メッキ層１９は基材１１ａから剥離されるため、微細ピン２１による加工により生じたバリ１９ｂがノズル穴１２に残ることはない。
【００３２】
なお、基材１１ａの一方の面に流路１６を設け、基材１１ａの他方の面にノズル穴形成部１２ａを設けた後、基材１１ａと金属メッキ層１９に対して微細ピン２１により貫通孔１２ｂ、１９ａを形成した例を示したが、基材１１ａの一方の面に流路１６を設けるとともに、基材１１ａの他方の面にノズル穴形成部１２ａを設けることなく、基材１１ａの他方の面に金属メッキ層１９を設け、これら基材１１ａと金属メッキ層１９に対して微細ピン２１により貫通孔１２ｂ、１９ａを形成してもよい。この場合は、基材１１ａの貫通孔１２ｂのみによってノズル穴１２が構成される。
【００３３】
ところでパンチ２０の微細ピン２１の直径は５０μｍとなっているため、貫通孔１２ｂ、１９ａの直径も５０μｍとなる。さらに流路１６の幅は７０μｍ、ランド部１７の幅は１５μｍであるため、パンチ２０の微細ピン２１により貫通孔１２ｂ、１９ａを８５μｍピッチで形成する必要がある。
【００３４】
本実施の形態においては、貫通孔１２ｂ、１９ａの成形精度を高めるため、パンチ２０の微細ピン２１の配置ピッチを１７０μｍとしておき、はじめに一つ置きの流路１６に対して微細ピン２１を適用して流路１６とノズル穴形成部１２ａとを連通する貫通孔１２ｂおよび金属メッキ層１９を貫通する貫通孔１９ａを複数同時に形成する（図２参照）。
【００３５】
その後、パンチ２０の微細ピン２１をずらして、残りの一つ置きの流路１６に対して微細ピン２１を適用して流路１６とノズル穴形成部１２ａとを連通する貫通孔１２ｂおよび金属メッキ層１９を貫通する貫通孔１９ａを複数同時に形成する（図３参照）。このようにして貫通孔１２ｂ、１９ａの成形精度を±５μｍ以下にすることができる。
【００３６】
その後、銅製の金属メッキ層１９が基材１１ａの他方の面から剥離されて、ノズルプレート１１が得られる（図４参照）。この場合、貫通孔１９ａを形成する際、貫通孔１９ａの下端に設けられたバリ１９ｂも金属メッキ層１９と一緒に基材１１ａから剥離されるので、このバリ１９ｂが基材１１ａのノズル穴１２に残ることはない。
【００３７】
次に図７によりノズルプレート１１の製造方法の比較例について述べる。
【００３８】
図７に示すように、ノズルプレート１１を製造する際、基材１１ａの一方の面に対してウェットエッチングを施すことにより、ランド部１７を残しながら流路１６を形成することができる（図７（ａ））。その後、流路１６側からウェットエッチングを続けてノズル穴１２を形成した場合、ランド部１７もエッチングされてしまい流路１６間が連通してしまうことも考えられる（図７（ｂ））。
【００３９】
これに対して本発明によるノズルプレートおよびその製造方法によれば、流路１６間隔が特に狭くなっても流路１６間が連通することはなく、ノズルプレート１１の基材１１ａにランド部１７を残しながら、流路１６およびノズル穴１２を精度良く形成することができる。
【００４０】
また基材１１ａはＳＵＳ製基材となっており、ウェットエッチングにより流路１６およびノズル穴形成部１２ａが形成されるので、製造コストの低減を図ることができる。
【００４１】
さらに流路１６間隔を狭めるため基材１１ａを厚くして剛性をもたせた場合でも、（１）基材１１ａの一方の面からウェットエッチングを施して流路１６を形成し、（２）基材１１ａの他方の面からウェットエッチングを施してノズル穴形成部１２ａを形成し、（３）基材１１ａの他方の面に金属メッキ層１９を設け、（４）基材１１ａの一方の面からパンチ２０の微細ピン２１により基材１１ａを貫通させて貫通孔１２ｂを形成するとともに金属メッキ層１９を貫通させて貫通孔１９ａを形成し、（５）基材１１ａから金属メッキ層１９を剥離することを組合せることにより、ノズルプレート１１に流路１６およびノズル穴１２を精度良く形成することができる。この場合、ノズル穴１２に貫通孔を形成する際のバリが残ることはない。
【００４２】
なお、上記実施の形態において、基材１１ａに対してパンチ２０の微細ピン２１を用いて貫通孔１２ｂを形成するとともに金属メッキ層１９に貫通孔１９ａを形成する例について説明したが、パンチ２０の微細ピン２１の代わりに他の機械加工、例えばレーザ加工、放電加工等を用いて貫通孔１２ｂ、１９ａを形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明によるインクジェットヘッド用のノズルプレートの製造方法を示す図。
【図２】本発明によるインクジェットヘッド用のノズルプレートの製造方法を示す図。
【図３】本発明によるインクジェットヘッド用のノズルプレートの製造方法を示す図。
【図４】本発明によるインクジェットヘッド用のノズルプレートを示す図。
【図５】ノズルヘッドを示す斜視図。
【図６】インクジェットヘッドを示す概略図。
【図７】インクジェットヘッド用のノズルプレートの製造方法の比較例を示す図。
【符号の説明】
【００４４】
１０  インクジェットヘッド
１１  ノズルプレート
１１ａ  基材
１２  ノズル穴
１２ａ  ノズル穴形成部
１２ｂ  貫通孔
１３  駆動板
１４  インク供給部
１５  圧電素子
１６  流路
１７  ランド部
１９  金属メッキ層
１９ａ  貫通孔
１９ｂ  バリ
２０  パンチ
２１  微細ピン
２２  載置台
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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