(57)【要約】【課題】複数のノズルが設けられたノズルプレートの各ノズルの径を安定して形成する。【解決手段】複数のノズル１２が設けられたノズルプレート１３をブリッジ２１，２２により接続して同時に複数作製するとき、個々のノズルプレート１３を接続するブリッジ２１，２２のうち、ノズル列２３の方向を接続するブリッジ２１を、中心線がノズル列２３を結ぶ直線と一致するように配置する。ブリッジ２１，２２により接続された複数のノズルプレート１３を電鋳メッキにより作製するとき、個々のノズルプレート１３においてノズル列２３の端部寄りのノズル１２とブリッジ２１の端部の距離を大きくすることができ、電鋳メッキをするときのノズル列２３の端部寄りのノズル１２の部分に電界が集中することを緩和して各ノズル列２３のノズル１２を均一なノズル径で作製する。【選択図】　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の機能部が直線状に設けられた精密部品を電鋳メッキにより作製する精密部品の製造方法において、
電鋳メッキ時に他の精密部品と接続するブリッジを各精密部品の周囲に複数配置し、直線状に配置された機能部の配列方向のブリッジを機能部の延長線上に配置して形成し、形成した各ブリッジを切断して、各精密部品を分離することを特徴とする精密部品の製造方法。
【請求項２】
前記精密部品の周囲に設けたブリッジの間隔を、ブリッジの幅の２倍以下で、かつ１ｍｍ以内とした請求項１記載の精密部品の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の精密部品の製造方法により作製され、複数のノズルが直線状に設けられたノズルプレートを有することを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記ノズルプレートの表面に撥水層を形成した請求項３記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の精密部品の製造方法により作製され、前記ノズルプレートの各ノズルに対向する振動板が設けられた振動板部材を有する請求項３又は４記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
前記振動板部材のブリッジの部分には第１層あるいは最終層のいずれかのメッキ層又は第１層と最終層のメッキ層を有しない請求項３乃至５のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項７】
請求項３乃至６のいずれかに記載のインクジェットヘッドを有することを特徴とするインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、インク液滴をノズルから吐出させるノズルヘッドや振動板部材等の精密部品の製造方法と、インク液滴をノズルから吐出させて文字や画像を記録するインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置、特に電鋳メッキで作製するノズル径や振動板の膜厚の均一化とノズルプレートや振動板部材の変形の抑制に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録装置は、高速記録が可能で、かつ普通紙に特別の定着処理を要せずに記録できるため近年多く使用されている。このインクジェット記録装置の記録ヘッドは、ノズルプレートと振動板部材及び個別電極部材を有し、振動板部材と個別電極部材を例えば直接接合にて接合した後、複数のノズルが形成されたノズルプレートを振動板部材に例えば接着剤接合により接合して記録ヘッドを形成している。この記録ヘッドのインクを吐出する複数のノズルを有するノズルプレートは、２層以上の電鋳メッキにより作製される。
【０００３】
このノズルプレートを作製するとき、図６に示すように、複数のノズルプレート１３をブリッジ２１，２２により接続された形で複数同時に作製し、完成後にブリッジ２１，２２を切断して個々のノズルプレート１３を形成する。このノズルプレート１３を電鋳メッキで作製するとき、例えばステンレス板等の導電性基板からなるマスター基板にポジ型レジストでノズルパターンを形成した後、電鋳メッキによりマスター基板にＮｉメッキ層を析出させ、Ｎｉメッキ層にノズル孔を形成する。その後、Ｎｉメッキ層上に電鋳マスク材、例えばネガ型ドライフィルムレジストをラミネートし、フォトリソグラフィーの手法を用いてノズル連通孔とインク供給溝のパターンを形成し、ノズル連通孔とインク供給溝のパターンを除いたＮｉメッキ層の上に第２Ｎｉメッキ層を析出させる。その後、Ｎｉメッキ層及び第２Ｎｉメッキ層をマスター基板から遊離させて、各レジストを剥離除去してノズルプレート１３を形成する。
【０００４】
このノズルプレート１３を用いた記録ヘッドでインク滴の吐出特性を良好にするためには、インクを保持するインク供給溝やノズル連通孔やノズルの内面はインクとの親水性を高くする必要があり、かつ、インク滴が形成されるノズルの外周部に位置する吐出面はインクとの撥水性が高い必要がある。そこでノズルプレート１３のインク吐出側の表面への撥水層を形成する。この撥水層を形成するときは、図７に示すように、ノズルプレート１３の表面にフッ素樹脂例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）と金属例えばＮｉの電界共析メッキ又は無電界共析メッキ３０を施す。そして、より撥水性を向上させるために、ＰＴＦＥの融点（３２７℃）をはるかに超える高温、例えば５００℃で５〜２０秒間加熱して共析めっき３０の表面に撥インク層を形成する。
【０００５】
また、振動板部材もノズルプレートと同様にフォトリソグラフィーの手法により基板上にレジストパターンを形成し、電鋳メッキにより作製する。この振動板部材は、振動板と凸部を形成するためフォトリソグラフィーとメッキを繰り返して多層構造にしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に電鋳メッキを行う場合、図８に示すように、電極となる基板４０の端部に電界が集中し、基板４０端部の電鋳メッキ４１のメッキ厚さｔ１は中央部の電鋳メッキ４１のメッキ厚さｔ２より厚くなる傾向がある。このため、複数のノズルプレート１３をブリッジ２１により接続された形で電鋳メッキ４１で同時に作製する場合、図６に示すように、形成するノズル列２３の方向のブリッジ２１をノズルプレート１３の中心線に沿って設け、ノズル列２３とブリッジ２１の中心線がずれた状態で配置していると、個々のノズルプレート１３においてノズル列２３の端部寄りのノズル１２が基板４０の端部に近接し、端部寄りのノズル１２の部分でメッキ厚さｔ２が中央部のメッキ厚さｔ２より厚くなる。また、電鋳メッキ４１は、レジストパターン４２に乗り上げるような形で成長するが、メッキ厚さが厚い場合、レジストパターン４２への乗り上げ量が大きく、ノズルプレート１３の端部のノズル径Ｄ１，Ｄ２が中央のノズル径Ｄより小さくなってしまう。
【０００７】
また、電鋳メッキにより作製したノズルプレート１３を加熱処理する場合、一般にメッキ自体の内部応力によって反りや変形が生じてしまう。特に、ノズルプレート１３の表面に撥水性を持たせるためにフッ素樹脂と金属の共析メッキなどを施したり加熱する場合には、より顕著に変形が生じてしまう。
【０００８】
さらに、振動板部材を電鋳メッキで作製する場合も、メッキ時にレジストの周囲に電界が集中するため、レジスト周囲のメッキが厚くなってしまい、結果的に振動板の厚さがばらつき、振動板の硬度が部分的に異なってチャンネルごとの噴射特性に影響を与える可能性がある。また、振動板部材はフォトリソグラフィーとメッキを繰り返して多層構造にしているため、図９（ａ）に示すように、複数の振動板部材１４をブリッジ２４で接続して複数を同時に作製するとき、ブリッジ２４も多層構造となり、切断刃２６でブリッジ２４の部分を切断して各振動板部材１４を分割する場合、図９（ｂ）に示すように、ブリッジ２４の部分に大きな応力が加えられて大きな幅で変形し、振動板部材１４にまで変形領域が拡大して振動板部材１４自体も変形してしまい、ノズルプレート１３と振動板部材１４の接合不良が発生するという短所がある。
【０００９】
この発明はかかる短所を改善し、ノズル列の各ノズルの径を安定して形成するとともに振動板部材の変形を防止してノズルプレートと振動板部材を良好に接合することができるノズルプレートや振動板部材等の精密部品の製造方法と、均一なノズル径と変形を防止して良好に接合したノズルプレートと振動板部材を有し、安定した噴射特性でインクを吐出して良質な画像を形成することができるインクジェットヘッド及びインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の精密部品の製造方法は、複数の機能部が直線状に設けられた精密部品を電鋳メッキにより作製する精密部品の製造方法において、電鋳メッキ時に他の精密部品と接続するブリッジを各精密部品の周囲に複数配置し、直線状に配置された機能部の配列方向のブリッジを機能部の延長線上に配置して形成し、電鋳メッキ時に機能部端部への電界集中を緩和し、均一な機能部を作製することを特徴とする。この各ブリッジを切断して、各精密部品を分離する。
【００１１】
前記精密部品の周囲に設けたブリッジの間隔を、ブリッジの幅の２倍以下で、かつ１ｍｍ以内にして、電鋳メッキ時に精密部品端部への電界集中を緩和してメッキ層の厚さの変動を低減する。
【００１２】
この発明のインクジェットヘッドは、前記精密部品の製造方法により作製され、複数のノズルが直線状に設けられたノズルプレートを有することを特徴とする。
【００１３】
前記ノズルプレートの表面に撥水層を形成することが望ましい。この撥水層を形成するとき、ノズルプレートに生じる反りを、間隔が１ｍｍ以内に配列されたブリッジで吸収してノズルプレートに生じる反りを小さく抑制する。
【００１４】
また、この発明のインクジェットヘッドは、前記精密部品の製造方法により作製され、前記ノズルプレートの各ノズルに対向する振動板が設けられた振動板部材を有し、変形のないノズルプレートと振動板部材を良好に接合したことを特徴とする。
【００１５】
さらに、前記振動板部材のブリッジの部分には第１層あるいは最終層のいずれかのメッキ層又は第１層と最終層のメッキ層を有しないで、各振動板部材を個別に切断するときに、振動板部材に変形が生じることを抑制する。
【００１６】
この発明のインクジェット記録装置は、前記インクジェットヘッドを有し、インクをノズルから安定して吐出させることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明のインクジェットプリンタの構成図である。図に示すように、インクジェットプリンタ１はシアンＣ，マゼンタＭ、イェロＹ，ブラックＢの各色のインクをそれぞれ収納した４個のインクカートリッジ２と、複数のノズルを有し各インクカートリッジ２からインクが供給される４個の記録ヘッド３と、インクカートリッジ２と記録ヘッド３を搭載したキャリッジ４と、記録紙を収納した給紙トレイ５ａ，５ｂと、給紙トレイ５ａ，５ｂや手差しテーブル６から記録紙を印字部７に搬送する搬送ローラ８と、印字した記録紙を排紙トレイ９に排出する排出ローラ１０を有する。そしてホスト装置から送られる画像データを記録紙に印字するときは、キャリッジ４をキャリッジガイドローラ１１に倣って走査しながら、搬送ローラ８により印字部７に送られた記録紙に記録ヘッド３のノズルから画像データに応じてインクを噴射して文字や画像を記録する。
【００１８】
記録ヘッド３は、図２の分解斜視図に示すように、複数のノズル１２が例えば２列に設けられたノズルプレート１３と、振動板部材１４及び個別電極部材１５を有し、図３の断面図に示すように、個別電極部材１５に接合された振動板部材１４の上面にノズルプレート１３が接合されて記録ヘッド３を形成している。振動板部材１４は、各ノズル１２と対向して設けられた振動板１６を有する加圧液室１７と流体抵抗路１８と共通液室１９を有する。個別電極部材１５には、振動板１６に対して所定間隔で設けられた個別電極２０を有し、振動板１６と個別電極２０の間に電圧を印加して正又は負の電荷をそれらに与えて振動板１６を個別電極２０側に静電的吸引又は反発させて変形させ、加圧液室１７のインクをノズル１２から吐出させて記録紙に印字する。
【００１９】
この複数のノズル１２が設けられたノズルプレート１３は、図４の平面図に示すように、複数のノズルプレート１３がブリッジ２１，２２により接続された形で同時に複数作製され、完成後にブリッジ２１，２２で切断して個々のノズルプレート１３となる。この個々のノズルプレート１３を接続するブリッジ２１，２２のうち、ノズル列２３の方向を接続するブリッジ２１は中心線がノズル列２３を結ぶ直線と一致するように配置されている。このブリッジ２１の間隔とノズル列２３と直交する方向を接続するブリッジ２２の間隔はそれぞれ、ブリッジ２１，２２の幅の２倍以下で、かつ１ｍｍ以下となっている。
【００２０】
このようにブリッジ２１，２２により接続された複数のノズルプレート１３を電鋳メッキにより作製するとき、ノズル列２３の方向を接続するブリッジ２１は中心線がノズル列２３を結ぶ直線と一致するように配置されているため、個々のノズルプレート１３においてノズル列２３の端部寄りのノズル１２とブリッジ２１の端部の距離を大きくすることができ、電鋳メッキをするときのノズル列２３の端部寄りのノズル１２の部分に電界が集中することを緩和することができる。したがって各ノズル列２３のノズル１２を均一なノズル径で作製することができる。
【００２１】
このブリッジ２１，２２により接続された複数のノズルプレート１３を電鋳メッキにより作製した後、表面に撥インク性を持たせるために、フッ素樹脂例えばＰＴＦＥとＮｉ等の金属の電界共析メッキ又は無電界共析メッキを施し、さらに、より撥水性を向上させるためにＰＴＦＥの融点（３２７℃）をはるかに超える高温下例えば５００℃で数秒間（５〜２０秒間）加熱して共析めっき表面に撥インク層を形成する。この加熱により各ノズルプレート１３は大きな反りを生じるが、各ノズルプレート１３を接続しているブリッジ２１，２２の間隔をブリッジ２１，２２の幅の２倍以下で、かつ１ｍｍ以下の細かい間隔で配置することにより、各ノズルプレート１３の反りを０．２ｍｍ以下と小さく抑えることができる。
【００２２】
また、振動板部材１４も、図５（ａ）の斜視図に示すように、複数の振動板部材１４がブリッジ２４に接続されて同時に電鋳メッキにより作製される。この各振動板部材１４を接続するブリッジ２４は、形成する振動板１６を結ぶ直線上に配置され、各ブリッジ２４の間隔は、ブリッジ２４の幅の２倍以下で、かつ１ｍｍ以下とし、振動板部材１４を電鋳メッキにより作製するとき、振動板部材１４の振動板１６の端部に電界が集中することを緩和して均一な膜厚の振動板１６を作成する。
【００２３】
さらに、振動板部材１４は、ノズルプレート１３の各ノズル１２と対向して設けられた振動板１６を有する加圧液室１７と流体抵抗路１８と共通液室１９を有するため、フォトリソグラフィと電鋳メッキを繰り返して多層、例えば３層のＮｉ電鋳メッキ２５ａ，２５ｂ，２５ｃにより作製する。この作製した複数の振動板部材１４のブリッジ２４の部分を切断刃２６で切断して個々の振動板部材１４とする。このブリッジ２４の部分を切断するとき、振動板部材１４のブリッジ２４の周辺に変形が生じることを防止するため、図５に示すように、ブリッジ２４は２層の電鋳メッキ２５ａ，２５ｂで形成し、ブリッジ２４の部分には３層目の電鋳メッキ２５ｃを行わないようにする。このように各振動板部材１４を接続するブリッジ２４の部分を薄く形成することにより、切断刃２６でブリッジ１４の部分を切断するときに、ブリッジ１４に加えられる応力を低減することができ、切断による変形領域を、図５（ｂ）に示すように、ブリッジ２４の部分に限定することができ、個々の振動板部材２４に切断するときに、振動板部材１４のブリッジ２４の周辺に変形が生じることを防止することができる。
【００２４】
この変形がない振動板部材１４を、反りが小さいノズルプレート１３に接合することにより、ノズルプレート１３と振動板部材１４を良好に接合することができ、接合不良が発生することを防止することができる。
【００２５】
また、振動板部材１４と接合したノズルプレート１３には均一なノズル径のノズル１２からなるノズル列を有するから、各ノズル１２から安定してインクを吐出することができ、良質な画像を安定して形成することができる。
【００２６】
前記説明では複数の振動板部材１４のブリッジ２４の部分には３層目の電鋳メッキ２５ｃを行わない場合について説明したが、ブリッジ２４の部分に１層目の電鋳メッキ２５ａを行わなかったり、１層目の電鋳メッキ２５ａと３層目の電鋳メッキ２５ｃを行わない場合も、個々の振動板部材２４に切断するときに、振動板部材１４のブリッジ２４の周辺に変形が生じることを防止することができる。
【００２７】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、複数の機能部が直線状に設けられた精密部品を電鋳メッキにより作製する時に他の精密部品と接続するブリッジを各精密部品の周囲に複数配置し、直線状に配置された機能部の配列方向のブリッジを機能部の延長線上に配置して形成することにより、電鋳メッキ時に機能部端部への電界集中を緩和し、均一な機能部を作製することができる。
【００２８】
また、精密部品の周囲に設けたブリッジの間隔を、ブリッジの幅の２倍以下で、かつ１ｍｍ以内にすることにより、電鋳メッキ時に精密部品端部への電界集中を緩和してメッキ層の厚さの変動を低減することができる。
【００２９】
この発明のインクジェットヘッドは、前記精密部品の製造方法により均一なノズル径の複数のノズルが作製されノズルプレートを有し、各ノズルのインク噴射特性を均一にすることができる。
【００３０】
また、ノズルプレートの表面に撥水層を形成するとき、ノズルプレートに生じる反りを、間隔が１ｍｍ以内に配列されたブリッジで吸収してノズルプレートに生じる反りを小さく抑制することができる。
【００３１】
また、この発明のインクジェットヘッドは、前記精密部品の製造方法により均一な膜厚の振動板が作製された振動板部材を有し、各ノズルのインク噴射特性を均一にすることができる。また、振動板部材を前記精密部品の製造方法により作製することにより、振動板部材の変形を抑制し、ノズルプレートと良好に接合することができる。
【００３２】
さらに、振動板部材のブリッジの部分には第１層あるいは最終層のいずれかのメッキ層又は第１層と最終層のメッキ層を設けないことにより、各振動板部材を個別に切断するときに、振動板部材に変形が生じることを抑制することができる。
【００３３】
この発明のインクジェット記録装置は、前記均一なノズル径のノズルと有するノズルプレートと均一な膜厚の振動板を有する振動板部材を接合して形成したインクジェットヘッドを有し、インクをノズルから安定した噴射特性で吐出させることができ、良質な画像を安定して形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のインクジェットプリンタの構成図である。
【図２】記録ヘッドの構成を示す分解斜視図である。
【図３】記録ヘッドの構成を示す断面図である。
【図４】電鋳メッキで作製したノズルプレートの構成を示す平面図である。
【図５】電鋳メッキで作製した振動板部材とその切断方法を示す構成図である。
【図６】従来の電鋳メッキで作製したノズルプレートの構成を示す平面図である。
【図７】共析めっきをしたノズルプレートの構成を示す断面図である。
【図８】電鋳メッキの電界集中によるメッキ厚さの変動を示す断面図である。
【図９】従来の電鋳メッキで作製した振動板部材とその切断方法を示す構成図である。
【符号の説明】
１；インクジェットプリンタ、２；インクカートリッジ、３；記録ヘッド、
１２；ノズル、１３；ノズルプレート、１４；振動板部材、
１５；個別電極部材、１６；振動板、１７；加圧液室、１８；流体抵抗路、
１９；共通液室、２０；個別電極、２１，２２；ブリッジ、
２３；ノズル列、２４；ブリッジ。
【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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【図８】
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【図９】
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