JP2003127345A - Nozzle plate for ink jet head and its manufacturing method - Google Patents

Nozzle plate for ink jet head and its manufacturing method

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JP2003127345A
JP2003127345A JP2001323303A JP2001323303A JP2003127345A JP 2003127345 A JP2003127345 A JP 2003127345A JP 2001323303 A JP2001323303 A JP 2001323303A JP 2001323303 A JP2001323303 A JP 2001323303A JP 2003127345 A JP2003127345 A JP 2003127345A
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fep
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a nozzle plate whose properties in rigidity, brittleness or the like is hardly lowered even if it is subjected to heating and melting treatment so that an ink repellency of an eutectoid plating layer of an Ni- fluorine compound is fully brought out, and which is also excellent in a discharge stability and mass-productivity. SOLUTION: An Ni-FEP eutectoid plating layer 108 is formed on an ink discharge surface side of the nozzle plate base 105 consisting of an Ni plated film, and an FEP pseudo surface layer is formed on its top surface by a heating treatment at 260 to 320 deg.C.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録装置に用いられるインクジェットヘッドに係り、特
に、インクジェットヘッドのノズルプレートに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an inkjet head used in an inkjet recording apparatus, and more particularly to a nozzle plate of the inkjet head.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、インクジェット方式によるプリン
ター、複写機、ファクシミリなどの画像形成装置は、カ
ラー化が容易である、騒音が小さいなどの利点を背景と
して普及が著しい。インクジェット方式の中でも、印字
記録の必要なときにのみインク滴を吐出する、いわゆる
ドロップオンデマンド型のものが、記録に不要なインク
液滴の回収を必要としないため主流となっている。
2. Description of the Related Art In recent years, image forming apparatuses such as ink jet printers, copiers, and facsimiles have become very popular due to their advantages such as easy colorization and low noise. Among the inkjet methods, the so-called drop-on-demand type, which ejects ink droplets only when print recording is required, is the mainstream because it does not require the collection of ink droplets unnecessary for recording.

【0003】一般に、ドロップオンデマンド型のインク
ジェット方式に用いられるインクジェットヘッドは、複
数のノズルが形成されたノズルプレートと、各ノズルに
連通するインク液室と、各インク液室内のインクを加圧
するためのエネルギー発生手段(圧電素子などの電気機
械変換素子、ヒータなどの電気熱変換素子など)とを備
え、エネルギー発生手段で発生したエネルギーでインク
液室内のインクを加圧してノズルからインク滴を吐出さ
せるタイプが主流となっている。
In general, an ink jet head used in a drop-on-demand type ink jet system is designed to press a nozzle plate having a plurality of nozzles, an ink liquid chamber communicating with each nozzle, and ink in each ink liquid chamber. Energy generating means (electromechanical conversion element such as piezoelectric element, electrothermal conversion element such as heater), and pressurizes the ink in the ink liquid chamber with the energy generated by the energy generating means to eject ink droplets from the nozzle. The type that makes it is the mainstream.

【0004】最近のインクジェット記録装置は、印字の
高品質化、高速化および省電力化などが求められてい
る。印字の高品質化に関しては、圧電素子あるいは電機
熱変換素子を利用したインクジェットヘッドのいずれの
場合でも、ノズル形状による吐出性能の影響が大きく、
そのさらなる改善が求められている。ノズル内の形状に
よる吐出への影響は、エネルギー発生手段からインクへ
のエネルギーの伝播の仕方や、インクがノズルを通って
滴となる過程に影響を及ぼし、その結果として、印字品
質に大きな影響を及ぼすのであって、高品質な画像を得
るためには、飛翔するインク滴の形状を一定にコントロ
ールしながら、一方向にのみインク滴を吐出させる必要
がある。
Recent ink jet recording apparatuses are required to have high quality printing, high speed printing, and power saving. Regarding the improvement of printing quality, the influence of the nozzle shape on the ejection performance is large, regardless of whether the inkjet head uses a piezoelectric element or an electric heat conversion element.
Further improvement is required. The influence of the shape inside the nozzle on the ejection affects the way the energy is propagated from the energy generating means to the ink and the process in which the ink forms droplets through the nozzle, and as a result, it has a great influence on the print quality. Therefore, in order to obtain a high quality image, it is necessary to eject the ink droplets only in one direction while controlling the shape of the flying ink droplets to be constant.

【0005】インク滴を、その形状を一定にコントロー
ルしながら一方向にのみ吐出させるためには、吐出滴の
ノズルプレートから離れる際の形状が重要である。ノズ
ルプレート離脱時のインク滴の形状を均一にするために
は、ノズル周囲のインクの濡れ性を均一にする必要があ
る。すなわち、ノズルプレートの周囲のインク濡れ性が
不均一であると、ノズルプレートより離脱するインク滴
の末端部に作用する界面張力がノズル周方向で不均一に
なるため、ノズルプレートに対し垂直かつ一定な方向に
インク滴が吐出されなくなるからである。
In order to eject ink droplets in only one direction while controlling the shape of the ink droplets, the shape of the ejected droplets when they are separated from the nozzle plate is important. In order to make the ink droplet shape uniform when the nozzle plate is detached, it is necessary to make the ink wettability around the nozzle uniform. That is, if the ink wettability around the nozzle plate is not uniform, the interfacial tension acting on the end portion of the ink droplet that separates from the nozzle plate becomes uneven in the circumferential direction of the nozzle, so that it is vertical and constant with respect to the nozzle plate. This is because the ink droplets will not be ejected in any direction.

【0006】一方、吐出の安定性を得るためにノズル周
囲のインクの濡れ性を均一に高くすると、短い間隔で複
数の吐出孔を配列したマルチノズルヘッドでは、ノズル
表面でのメニスカスの相互干渉が生じるようになり、安
定した噴射特性が得られなくなり、ノズル配列の高密度
化が困難になるという別の問題が生じる。
On the other hand, if the wettability of the ink around the nozzles is increased uniformly in order to obtain ejection stability, in a multi-nozzle head in which a plurality of ejection holes are arranged at short intervals, mutual interference of meniscuses on the nozzle surface may occur. As a result, another problem arises in that stable ejection characteristics cannot be obtained and it is difficult to increase the density of the nozzle array.

【0007】よって、印字の高品質化のためには、ノズ
ルの周囲を均一な撥インク性に維持することが重要であ
る。印字の高品質化のためにインクの組成、特に、界面
活性剤の種類や量が検討されているが、このような種々
の界面活性剤が添加されたインクに対して撥インク性を
有する撥インク層をノズル周囲に形成することが重要で
ある。
Therefore, in order to improve the quality of printing, it is important to maintain uniform ink repellency around the nozzles. In order to improve the quality of printing, the composition of the ink, especially the type and amount of the surfactant has been studied. However, it has ink repellency with respect to the ink added with such various surfactants. It is important to form an ink layer around the nozzle.

【0008】このような撥インク層としてはフッ素樹脂
−金属による共析めっき層が知られている(特開平7-13
8763、特開平7-246707、特開平11-58746、特開平11-9109
0、特公2000-6422など)。特に、NiとPTFE(4フ
ッ化ポリエチレン)の共析めっき層が一般的である。N
i−PTFE共析めっき層を加熱することで、撥インク
性が向上、安定化することも知られている。これは、共
析めっき膜表面上のPTFE粒子の一部が溶解・溶融
し、緻密ではないが擬似的なPTFEの最表層が形成さ
れるからである。共析めっきの下地としては、表層を導
電化したポリイミド樹脂や、Niなどの金属が採用され
る。特に、Niはフォトリソグラフィーによる非導電性
パターンとNiめっき工法との組合せで精密な加工が比
較的容易にできるため、採用されることが多い。
As such an ink-repellent layer, a fluororesin-metal eutectoid plating layer is known (JP-A-7-13).
8763, JP-A-7-246707, JP-A-11-58746, JP-A-11-9109
0, etc. 2000-6422). In particular, an eutectoid plating layer of Ni and PTFE (polytetrafluoroethylene) is generally used. N
It is also known that heating the i-PTFE eutectoid plating layer improves and stabilizes the ink repellency. This is because a part of the PTFE particles on the surface of the eutectoid plated film is melted and melted to form a pseudo PTFE outermost surface layer although it is not dense. As a base for eutectoid plating, a polyimide resin having a surface layer made conductive or a metal such as Ni is adopted. In particular, Ni is often used because it is possible to perform precision processing relatively easily by combining a non-conductive pattern by photolithography and a Ni plating method.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】インクジェットヘッド
用ノズルプレートは、液室内インク加圧時の圧力による
変形を減らし、また、振動によるノズル間相互干渉を生
じさせないために、高い剛性を求められる。しかし、N
i−PTFE共析めっき層を表面層として有するノズル
プレートにおいては、共析めっき層中のPTFEを十分
に溶融・溶解させる加熱処理を行うと、ノズルプレート
の剛性を左右する下地材料の物性に好ましくない影響が
生じるという問題があった。具体的には、ポリイミド樹
脂ベースのノズルプレートの場合、PTFEの加熱・溶
融処理により、ポリイミド樹脂自体の変形等の劣化が生
じてしまう。Niめっき膜ベースのノズルプレートで
は、剛性が低下し、脆性が高くなるという問題があり、
そのことが量産性を低下させるという問題もあった。
The nozzle plate for an ink jet head is required to have high rigidity in order to reduce the deformation due to the pressure when the ink in the liquid chamber is pressurized and to prevent mutual interference between nozzles due to vibration. But N
In a nozzle plate having an i-PTFE eutectoid plating layer as a surface layer, it is preferable for the physical properties of the base material that influences the rigidity of the nozzle plate to be subjected to a heat treatment to sufficiently melt and dissolve PTFE in the eutectoid plating layer. There was a problem that there was no impact. Specifically, in the case of a polyimide resin-based nozzle plate, the heating and melting of PTFE causes deterioration such as deformation of the polyimide resin itself. The Ni-plated film-based nozzle plate has a problem that rigidity is reduced and brittleness is increased.
There is also a problem that this reduces mass productivity.

【0010】ちなみに、Ni-PTFE共析めっきの場
合、PTFEの融点は約330℃であるので、共析めっき
表面のPTFEをむらなく溶融してPTFEの疑似表面
層を形成するには約350℃の30分から1時間程度の加
熱処理が必要で、加熱による基材の物性変化が顕著であ
る。
By the way, in the case of Ni-PTFE eutectoid plating, since the melting point of PTFE is about 330 ° C., it takes about 350 ° C. to uniformly melt PTFE on the surface of eutectoid plating to form a pseudo surface layer of PTFE. The heat treatment for 30 minutes to 1 hour is required, and the change in physical properties of the base material due to heating is remarkable.

【0011】例えば、ポリアミドイミド樹脂(PAI)や
ポリイミド樹脂(PI)をノズルプレートの基材として
用いた場合に、加熱による基材の変化をDSC(示差走
査熱量測定)により調査した結果を図5に示す。PAI
では220℃近辺から酸化劣化が開始し、PTFEの加熱
溶融処理後は炭化してしまうため、ノズルプレートを作
製できない。PIでは、PAIの様な酸化劣化は生じな
いが、PTFEの加熱溶融処理後の変形が大きいため、
使用に耐えるようなノズルプレートは得られない。
For example, when a polyamide-imide resin (PAI) or a polyimide resin (PI) is used as the base material of the nozzle plate, the change in the base material due to heating is investigated by DSC (differential scanning calorimetry). Shown in. PAI
In that case, since the oxidative deterioration starts at around 220 ° C. and the carbonization occurs after the PTFE heating and melting treatment, the nozzle plate cannot be manufactured. PI does not cause oxidative deterioration like PAI, but since the deformation of PTFE after heating and melting is large,
No nozzle plate that can withstand use is obtained.

【0012】また、硫黄元素を分子内に持つ有機添加
剤、あるいは、ベンゼン環骨格を有する有機添加剤を含む
めっき液で加工したNiめっき膜を基材として用いた場
合、PTFEの加熱溶融処理前は基材に非晶性部分が存
在するが、処理後では結晶が成長すると同時に非晶質性
が損なわれ、結果的に、加熱溶融処理前よりも硬さが低
下し、かつ、脆性は上昇傾向となる。Niめっき膜の加
熱処理による硬さの変化を図6に示す。未加熱時にはマ
イクロビッカース硬度は490Hv程度であったが、350℃
で1時間の加熱処理後には235Hv程度まで低下し、ノ
ズルプレートに必要な強度が得られない。また、加熱温
度が高くなるほど基材の脆性が高くなる。4mm径のNi
棒を用いた実験では、図7に示すように、350℃で1時
間の加熱処理後は破断が生じてしまう。
In addition, when a Ni plating film processed with a plating solution containing an organic additive having a sulfur element in the molecule or an organic additive having a benzene ring skeleton is used as a base material, before heat-melting treatment of PTFE, Has an amorphous part in the base material, but after the treatment, the crystal grows and at the same time the amorphous property is impaired, resulting in a decrease in hardness and an increase in brittleness compared to before the heat-melting treatment. It becomes a tendency. FIG. 6 shows the change in hardness of the Ni plating film due to the heat treatment. Micro Vickers hardness was about 490Hv when not heated, but 350 ℃
After the heat treatment for 1 hour, the strength drops to about 235 Hv, and the strength required for the nozzle plate cannot be obtained. Further, the higher the heating temperature, the higher the brittleness of the substrate. 4mm diameter Ni
In the experiment using the rod, as shown in FIG. 7, fracture occurs after the heat treatment at 350 ° C. for 1 hour.

【0013】本発明は、上記問題点に鑑み、Ni−フッ
素化合物の共析めっき層の撥インク性を充分に引き出す
べく加熱・溶融処理を実施しても剛性、脆性などの面で
の特性低下が少なく、したがって、安定した吐出が可能
であり、かつ量産性の低下がないノズルプレートと、そ
の製造方法を提供することを目的とする。
In view of the above problems, the present invention reduces the characteristics in terms of rigidity, brittleness, etc. even if a heating / melting treatment is carried out in order to sufficiently bring out the ink repellency of the eutectoid plating layer of Ni-fluorine compound. Therefore, it is an object of the present invention to provide a nozzle plate that is capable of stable ejection and has no deterioration in mass productivity, and a manufacturing method thereof.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明においては、請求
項1記載のように、ノズルプレートの表面層としてNi
−FEP(テトラフルオロエチレンヘキサフルオロプロ
ピレン共重合体)の共析めっき層を用いる。表面層の下
地となる基材としては、表面に導電性を付与したポリイ
ミド樹脂のフィルム(請求項2)、Niなどの金属材料
のプレート(請求項3,4)、又は、非晶質を含むNi
めっき膜(請求項5)が用いられる。また、本発明のノ
ズルプレートは、Ni−FEP共析めっき層の最表面に
加熱処理により形成されたFEPの擬似表面層を有する
が、そのための加熱処理は260℃以上、320℃以下の温度
範囲で行われる(請求項6)。
According to the present invention, as described in claim 1, as the surface layer of the nozzle plate, Ni is used.
An eutectoid plating layer of -FEP (tetrafluoroethylene hexafluoropropylene copolymer) is used. The base material for the surface layer includes a polyimide resin film (claim 2) whose surface has conductivity, a plate of a metal material such as Ni (claims 3 and 4), or an amorphous material. Ni
A plating film (claim 5) is used. Further, the nozzle plate of the present invention has a pseudo surface layer of FEP formed by heat treatment on the outermost surface of the Ni-FEP eutectoid plating layer, and the heat treatment for that is in the temperature range of 260 ° C or higher and 320 ° C or lower. (Claim 6).

【0015】FEPは、PTFEよりも引っ張り強さな
ど強度面で弱いが、PTFEと同等の良好な撥インク性
を有する。また、FEPは、PTFEより融点が60℃程
度低いので、Ni−フッ素化合物の共析めっき層の撥イ
ンク性を充分に引き出すための加熱処理を低い温度で実
施できるため、十分な撥インク性を確保しつつノズルプ
レートの基材の硬度低下、変形を抑制することができ、
吐出性能の安定した、かつ、組立時のハンドリング性も
良好なノズルプレートを実現できる。
FEP is weaker in strength such as tensile strength than PTFE, but has good ink repellency equivalent to that of PTFE. Further, since FEP has a melting point lower than that of PTFE by about 60 ° C., heat treatment for sufficiently bringing out the ink repellency of the eutectoid plating layer of a Ni-fluorine compound can be carried out at a low temperature, and thus sufficient ink repellency is obtained. It is possible to suppress the hardness decrease and deformation of the base material of the nozzle plate while ensuring the
It is possible to realize a nozzle plate with stable discharge performance and good handleability during assembly.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明のいくつかの実施例
を、その製造方法とともに説明する。また、本発明の理
解を容易にするため、いくつか比較例もあわせて説明す
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described together with a manufacturing method thereof. In addition, some comparative examples will be described together to facilitate understanding of the present invention.

【0017】《実施例1》本実施例のノズルプレートに
ついて図1及び図2を参照して説明する。
<< Embodiment 1 >> A nozzle plate according to this embodiment will be described with reference to FIGS.

【0018】まず、ラウンド形状を有するノイズプレー
ト・ベースを作成する。図1(a)に示すように、SU
S基板101(少なくとも表面が導電性を有する任意の
基板を用い得る)上にフォトレジスト膜102を形成
し、このフォトレジスト膜102に対しマスクを用いた
露光、現像、リンス、硬化の工程を経て図1(b)に示
すような膜厚1.1μmのレジストパターン103を形成
する。次にNiめっきを実施して、図1(c)に示すよ
うにNiめっき膜104を形成する。その後、図1
(d)に示すように、SUS基板101とレジストパタ
ーン103を剥離し、Niめっき膜104からなるノズ
ルプレート・ベース105を作成した。Niめっき膜1
04の膜厚はノズル106の径が30μmとなるように約
30μmに調整した。また、ノズル106は600dpiとなる
様に配列した。
First, a noise plate base having a round shape is prepared. As shown in FIG. 1A, the SU
A photoresist film 102 is formed on an S substrate 101 (at least the surface of which may be any substrate having conductivity), and the photoresist film 102 is subjected to steps of exposure, development, rinsing, and curing using a mask. A resist pattern 103 having a film thickness of 1.1 μm as shown in FIG. 1B is formed. Next, Ni plating is performed to form a Ni plating film 104 as shown in FIG. Then, Figure 1
As shown in (d), the SUS substrate 101 and the resist pattern 103 were peeled off to form a nozzle plate base 105 made of a Ni plating film 104. Ni plating film 1
The film thickness of 04 is about 30 μm so that the diameter of the nozzle 106 is about 30 μm.
It was adjusted to 30 μm. The nozzles 106 are arranged so as to have a resolution of 600 dpi.

【0019】Niめっき膜の十分硬度と光沢度(レベリ
ングされた表面)を確保するため、上記Niめっき加工
の際に用いるNiめっき液として、硫黄元素を分子内に
持つ有機添加剤あるいはベンゼン環骨格を有する有機添
加剤を含むめっき液を用いる。本実施例においては、硫
黄元素を分子内に持つ有機添加剤を3.0g/lの濃度で含む
めっき液を用いた。得られたNiめっき膜のマイクロビ
ッカース硬度は490Hvであった。このようにNiめっき
膜の剛性を確保することで、ノズルプレート・ベースの
量産加工における取り扱いによる不具合が低減され、ま
た、完成したノズルプレートの剛性を高め、プレート内
のノズル間での相互干渉を防止し、さらに、表面のレベ
リングによりインクによる腐食を抑制できる。
In order to secure sufficient hardness and glossiness (leveled surface) of the Ni plating film, an organic additive having a sulfur element in the molecule or a benzene ring skeleton is used as a Ni plating solution used in the above Ni plating process. A plating solution containing an organic additive having is used. In this example, a plating solution containing an organic additive having a sulfur element in the molecule at a concentration of 3.0 g / l was used. The micro Vickers hardness of the obtained Ni plating film was 490 Hv. By ensuring the rigidity of the Ni-plated film in this way, defects due to handling in mass production of the nozzle plate / base are reduced, and the rigidity of the completed nozzle plate is increased to prevent mutual interference between nozzles in the plate. In addition, the leveling of the surface can prevent corrosion due to the ink.

【0020】なお、硫黄元素を分子内に持つ有機添加
剤、あるいは、ベンゼン環骨格を有する有機添加剤として
は、スルフォン酸系、スルフォンアミド系、スルフォン
イミド系、クマリンやサッカリンの類およびその塩類な
どがある。これら硫黄元素を分子内にもつ有機物、ある
は、ベンゼン環骨格を有する有機添加剤をめっき液中に
添加している場合、それら有機添加剤による電析面への
吸着が生るため、成長してゆくNiは結晶成長を阻害さ
れ、結果として電析膜中に非晶性が部分的に生ずるた
め、高い硬度を得られる。
As the organic additive having a sulfur element in the molecule or the organic additive having a benzene ring skeleton, sulfonic acid-based, sulfonamide-based, sulfonimide-based, coumarin and saccharin and their salts, etc. There is. Organic substances containing these sulfur elements in the molecule, or when organic additives having a benzene ring skeleton are added to the plating solution, they grow because the organic additives adsorb on the electrodeposition surface. Higher hardness can be obtained because the growing Ni hinders the crystal growth and, as a result, amorphousness is partially generated in the electrodeposited film.

【0021】次に、撥インク性を付与するための処理が
行われる。図2(a)に示すように、前述の手順で作成
されたノズルプレート・ベース105のラウンド形状を
有している面(ノズル内面及び液室側の面)に、ドライ
フィルムレジストをラミネートし、その方向より全面露
光し、現像することによって、ノズルプレート・ベース
105のノズル内面及び液室側面を硬化ドライフィルム
レジスト107で封止、マスキングする。その後、Ni
−FEPの共析めっきを電解法により施し、図2(b)
に示すように、ノズルプレート・ベース105の吐出面
側にNi−FEPの共析めっき層108を例えば2.0μ
mの膜厚に形成した。そして、図2(c)に示すよう
に、ドライフィルムレジスト剥離液とIPAリンス液に
よりドライフィルムレジスト107を除去し、最後に、
260℃に加熱する処理を実施することにより、Ni−F
EPの共析めっき層108の最表面にFEPの擬似表面
層を形成してノズルプレートを完成した。
Next, processing for imparting ink repellency is performed. As shown in FIG. 2A, a dry film resist is laminated on the round-shaped surface (the inner surface of the nozzle and the surface on the liquid chamber side) of the nozzle plate base 105 created by the above-mentioned procedure, By exposing the entire surface in that direction and developing it, the inner surface of the nozzle and the side surface of the liquid chamber of the nozzle plate base 105 are sealed and masked with a cured dry film resist 107. Then Ni
-FEP eutectoid plating was performed by an electrolytic method, and FIG.
As shown in FIG. 5, a Ni-FEP eutectoid plating layer 108 is formed on the discharge surface side of the nozzle plate base 105, for example, 2.0 μm.
It was formed to a film thickness of m. Then, as shown in FIG. 2C, the dry film resist 107 is removed by a dry film resist remover and an IPA rinse, and finally,
By carrying out the treatment of heating to 260 ° C, Ni-F
The FEP pseudo surface layer was formed on the outermost surface of the EP eutectoid plating layer 108 to complete the nozzle plate.

【0022】上記加熱処理により、基材としてのNiめ
っき膜内の非晶質性が損なわれノズルプレートの硬度が
低下し、かつ、脆性が上昇することは前述したとおりで
あるが、本実施例では加熱温度が低いため硬度低下と脆
性上昇は許容範囲内に抑えられる。実験によれば、加熱
処理後の基材のマスクロビッカース硬度が270Hv以上で
あれば、ハンドリングに支障をきたすような変形や破損
を生じることがなく、かつ、安定した吐出性能を持つノ
ズルプレートを実現できる。
As described above, the above heat treatment deteriorates the amorphousness of the Ni plating film as the base material, lowers the hardness of the nozzle plate, and increases the brittleness. Since the heating temperature is low, the decrease in hardness and the increase in brittleness can be suppressed within the allowable range. According to the experiment, if the mask Rovicers hardness of the base material after the heat treatment is 270 Hv or more, a nozzle plate having stable ejection performance without causing deformation or damage that hinders handling is obtained. realizable.

【0023】《実施例2》本実施例のノズルプレート
は、前記実施例1のノズルプレートと同じ手順で作成さ
れたが、Ni−FEP共析めっき層の加熱処理温度を29
0℃とした。
Example 2 The nozzle plate of this example was prepared by the same procedure as the nozzle plate of Example 1, except that the heat treatment temperature of the Ni-FEP eutectoid plating layer was 29.
The temperature was 0 ° C.

【0024】《実施例3》本実施例のノズルプレート
は、前記実施例1のノズルプレートと同じ手順で作成さ
れたが、Ni−FEP共析めっき層の加熱処理温度を32
0℃とした。
Example 3 The nozzle plate of this example was prepared by the same procedure as the nozzle plate of Example 1, except that the heat treatment temperature of the Ni-FEP eutectoid plating layer was set to 32.
The temperature was 0 ° C.

【0025】《実施例4》本実施例においては、図3
(a)に示すように、200μm厚のポリイミド樹脂
(PI)フィルム120にレーザー加工によりノズル1
21を開口し、さらに図3(b)に示すように、吐出面
側の面に(ノズル部分を除く)導電層としてNi膜12
2をスパッタ法で形成することにより(導電化処理)、
ノズルプレート・ベース123を作成した。このような
導電化処理したPIフィルムをベースとして用いる構成
は、工程数の少ないレーザー加工などによりノズルを開
口できる利点がある。
<< Embodiment 4 >> In this embodiment, FIG.
As shown in (a), the nozzle 1 is formed by laser processing on a polyimide resin (PI) film 120 having a thickness of 200 μm.
21 is opened, and as shown in FIG. 3B, the Ni film 12 is formed as a conductive layer (excluding the nozzle portion) on the ejection surface side.
2 is formed by a sputtering method (conductivity treatment),
A nozzle plate base 123 was created. The configuration using such a PI film subjected to the electroconductivity treatment as a base has an advantage that the nozzle can be opened by laser processing or the like with a small number of steps.

【0026】このようにして作成したノズルプレート・
ベースの吐出面上に前記実施例1と同じ手順でNi−F
EP共析めっき層を形成した。ただし、共析めっきは無
電解法で行った。そして、290℃の加熱処理によりFE
Pの擬似表面層を形成してノズルプレートを作成した。
Nozzle plate prepared in this way
Ni-F was formed on the ejection surface of the base by the same procedure as in Example 1.
An EP eutectoid plating layer was formed. However, the eutectoid plating was performed by an electroless method. Then, by heat treatment at 290 ° C, FE
A pseudo surface layer of P was formed to make a nozzle plate.

【0027】《比較例1》200μm厚のポリアミドイミ
ド樹脂(PAI)フィルムを用いて、前記実施例4と同
じ手順でノズルプレート・ベースを作成し、その吐出面
側の面に前記実施例4と同じ手順でNi−PTFEの共
析めっき層を形成し、さらに360℃で加熱処理を行っ
た。
Comparative Example 1 A nozzle plate base was prepared using a polyamideimide resin (PAI) film having a thickness of 200 μm in the same procedure as in Example 4, and the surface on the discharge surface side was prepared as in Example 4 above. A Ni-PTFE eutectoid plated layer was formed by the same procedure, and heat treatment was further performed at 360 ° C.

【0028】《比較例2》前記実施例4と同じ手順で20
0μm厚のPIフィルムを用いてノズルプレート・ベー
スを作成し、その吐出面側の面に前記実施例4と同じ手
順でNi−PTFEの共析めっき層を形成し、さらに36
0℃の加熱処理を行った。
Comparative Example 2 The same procedure as in Example 4 was repeated.
A nozzle plate base was prepared using a PI film having a thickness of 0 μm, and an eutectoid plating layer of Ni-PTFE was formed on the ejection surface side by the same procedure as in Example 4 above.
Heat treatment was performed at 0 ° C.

【0029】《比較例3》前記実施例1と同じ手順でN
iめっき膜からなるノズルプレートベースを作成し、そ
の吐出面側の面に前記実施例4と同じ手順でNi−PT
FEの共析めっき層を形成し、さらに360℃の加熱処理
を実施した。
<< Comparative Example 3 >> The same procedure as in Example 1 was repeated.
A nozzle plate base made of an i-plated film was prepared, and the Ni-PT was formed on the ejection surface side by the same procedure as in Example 4.
A FE eutectoid plating layer was formed, and heat treatment was further performed at 360 ° C.

【0030】《比較例4》前記実施例1と同じ手順で、
Niめっき膜からなるノズルプレート・ベースにNi−
FEPの共析めっき層を形成し加熱処理したが、加熱処
理の温度は240℃とした。
<< Comparative Example 4 >> By the same procedure as in Example 1,
Ni-on the nozzle plate base made of Ni plating film
A FEP eutectoid plating layer was formed and heat treated, and the temperature of the heat treatment was 240 ° C.

【0031】《評価結果》前記各実施例及び各比較例の
ノズルプレートの単体評価、及び、それらノズルプレー
トを用いて後述の構造のインクジェットヘッドを組み立
て、その吐出安定性及び組立時のハンドリングの善し悪
しの評価を行った結果を図4に示す。
<< Evaluation Results >> A single evaluation of the nozzle plates of the above-mentioned Examples and Comparative Examples, and assembling of an inkjet head having a structure described later using these nozzle plates, and the ejection stability and handling at the time of assembly were judged as good or bad. The results of the evaluation are shown in FIG.

【0032】実施例1のノズルプレートは、加熱処理後
のマイクロビッカース硬度が360Hvであり加熱による
硬度低下を抑制することができ、また、加熱によるFE
Pの溶融が十分に行われたため撥インク性も十分であ
り、吐出の安定性も良好であった。変形、脆性ともハン
ドリングに支障をきたすものではなかった。
The nozzle plate of Example 1 has a micro-Vickers hardness of 360 Hv after the heat treatment and can suppress the decrease in hardness due to heating.
Since P was sufficiently melted, the ink repellency was also sufficient and the ejection stability was good. Deformation and brittleness did not hinder handling.

【0033】実施例2のノズルプレートも、FEPの加
熱による溶融が十分に行われたため撥インク性は良好で
あった。また、加熱によりマイクロビッカース硬度は32
5Hvまで低下したが、吐出の安定性は良好であり、変
形、脆性ともハンドリングに支障をきたすものではなか
った。
The nozzle plate of Example 2 also had good ink repellency because the FEP was sufficiently melted by heating. Also, the micro Vickers hardness is 32 by heating.
Although it decreased to 5 Hv, the ejection stability was good, and neither deformation nor brittleness caused any trouble in handling.

【0034】実施例3のノズルプレートは、FEPの加
熱による溶融が十分に行われたため撥インク性は良好で
あった。また、加熱によりマイクロビッカース硬度は29
0Hvまで低下したが、吐出の安定性は良好であり、変
形、脆性ともハンドリングに支障をきたすものではなか
った。
The nozzle plate of Example 3 had good ink repellency because the FEP was sufficiently melted by heating. Also, the micro Vickers hardness is 29 by heating.
Although it decreased to 0 Hv, the ejection stability was good, and neither deformation nor brittleness caused any trouble in handling.

【0035】実施例4のノズルプレートは、変形破損も
なく、撥インク性、吐出安定性、ハンドリング性も良好
であった。
The nozzle plate of Example 4 was free from deformation and damage, and had good ink repellency, ejection stability, and handling property.

【0036】比較例1、2のノズルプレートは、加熱処
理により変色、破損し、ノズルプレートとして使用する
ことは不可能であった。
The nozzle plates of Comparative Examples 1 and 2 were discolored and damaged by the heat treatment and could not be used as a nozzle plate.

【0037】比較例3のノズルプレートは、加熱処理後
のマイクロビッカース硬度が210Hvまで低下し、剛性
が下がったことの影響としてノズル間の相互干渉が生
じ、吐出安定性がやや不安定となった。また、脆性が大
きく破断しやすいため、ハンドリング性は不良であっ
た。
In the nozzle plate of Comparative Example 3, the micro-Vickers hardness after heat treatment was reduced to 210 Hv, the mutual interference between the nozzles was caused as a result of the lowered rigidity, and the ejection stability was slightly unstable. . Further, the brittleness was large and the material was easily broken, so that the handling property was poor.

【0038】比較例4のノズルプレートは、加熱処理後
のマイクロビッカース硬度が370Hvと加熱による低下
を抑制することができたが、FEPの溶融が十分に行わ
れないため撥インク性が不十分であり、その結果、吐出
安定性が良くなかった。
In the nozzle plate of Comparative Example 4, the micro Vickers hardness after heat treatment was 370 Hv, which was able to suppress the decrease due to heating, but the ink repellency was insufficient because FEP was not sufficiently melted. As a result, the ejection stability was not good.

【0039】なお、本発明においては、共析めっきのフ
ッ素化合物としてFEPを用いたが、その代替候補とし
て、PTFEよりも低融点の他のフッ素化合物、例えば
PFA(四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエ
チレン共重合体樹脂)、ETFE(四フッ化エチレン・
エチレン共重合体樹脂)、ECTFE(エチレン−クロ
ロトリフルオロエチレン樹脂)などを挙げ得る。
In the present invention, FEP was used as the fluorine compound for eutectoid plating, but as a substitute candidate, another fluorine compound having a melting point lower than that of PTFE, such as PFA (tetrafluoroethylene perfluoroalkoxy). Ethylene copolymer resin), ETFE (tetrafluoroethylene
Examples thereof include ethylene copolymer resin) and ECTFE (ethylene-chlorotrifluoroethylene resin).

【0040】《インクジェットヘッド》以上に説明した
本発明のノズルプレートを使用したインクジェットヘッ
ドの一例について、図8乃至図10を参照して説明す
る。なお、ここに示す例では、圧電素子によって加圧液
室を変形させて(容積を変化させて)インク滴を吐出さ
せる方式のインクジェットヘッドであるが、ノズル対応
の発熱素子で加圧室内のインクを加熱することにより吐
出させる方式のインクジェットヘッドにも、本発明のノ
ズルプレートを使用可能である。
<< Inkjet Head >> An example of an inkjet head using the nozzle plate of the present invention described above will be described with reference to FIGS. 8 to 10. In the example shown here, the ink jet head is of a type in which a piezoelectric element deforms the pressurized liquid chamber (changing the volume) to eject ink droplets. The nozzle plate of the present invention can also be used for an inkjet head of a type that discharges by heating.

【0041】図8はインクジェットヘッドの分解斜視
図、図9は同ヘッドのチャンネル方向(ノズル配列方
向)と直交する方向の要部拡大断面図、図10は同ヘッ
ドのチャンネル方向の要部拡大断面図である。
FIG. 8 is an exploded perspective view of the ink jet head, FIG. 9 is an enlarged sectional view of an essential part of the same head in a direction orthogonal to the channel direction (nozzle arrangement direction), and FIG. 10 is an enlarged sectional view of an essential part of the same head in the channel direction. It is a figure.

【0042】このインクジェットヘッドは、図8に示す
ように、駆動ユニット1と、液室ユニット2と、ヘッド
カバー3とを備えている。駆動ユニット1は駆動部材と
しての絶縁性の基板11(例えば、チタン酸バリウム、
アルミナ、フォルステライトなどのセラミックス基板)
の上に、エネルギー発生手段である複数の積層型圧電素
子12を列状に2列配置して接合し、これら2列の各圧
電素子12の周囲を取り囲む樹脂、セラミック等からな
るフレーム部材13を接着剤14によって接合した構成
である。複数の圧電素子12は、インクを液滴化して飛
翔させるための駆動パルスが与えられる圧電素子(これ
を「駆動圧電素子」という)17と、駆動パルスが与え
られずに単に液室ユニット2を基板11に固定する液室
支柱部材となる圧電素子(これを「非駆動圧電素子」と
いう)18とが交互に並んだ構成である。通常、長い圧
電素子素材を、溝加工によって個々の圧電素子12に分
割する方法が用いられる。
As shown in FIG. 8, this ink jet head comprises a drive unit 1, a liquid chamber unit 2, and a head cover 3. The drive unit 1 includes an insulating substrate 11 (for example, barium titanate,
Ceramic substrates such as alumina and forsterite)
A plurality of laminated piezoelectric elements 12 which are energy generating means are arranged in rows in two rows and bonded to each other, and a frame member 13 made of resin, ceramics or the like surrounding the piezoelectric elements 12 in the two rows is formed. It is a structure in which the adhesive 14 is used for joining. The plurality of piezoelectric elements 12 are composed of a piezoelectric element 17 to which a drive pulse is applied to make the ink droplets and to fly (this is referred to as a “drive piezoelectric element”) 17, and a liquid chamber unit 2 simply without a drive pulse. This is a configuration in which piezoelectric elements (which will be referred to as “non-driving piezoelectric elements”) 18 serving as liquid chamber column members that are fixed to the substrate 11 are alternately arranged. Usually, a method of dividing a long piezoelectric element material into individual piezoelectric elements 12 by groove processing is used.

【0043】圧電素子12としては積層型圧電素子が用
いられる。この積層型圧電素子は、例えば図9に示され
るように、厚さ10〜50μm/1層のチタン酸ジルコ
ン酸鉛(PZT)20と、厚さ数μm/1層の銀・パラ
ジューム(AgPd)からなる内部電極21とを交互に積
層したものであるが、これに限られるものではない。な
お、圧電素子12を他の電気機械変換素子で置き換える
ことも可能である。
As the piezoelectric element 12, a laminated piezoelectric element is used. For example, as shown in FIG. 9, this laminated piezoelectric element has a thickness of 10 to 50 μm / layer of lead zirconate titanate (PZT) 20 and a thickness of several μm / layer of silver / palladium (AgPd). However, the number of internal electrodes 21 is not limited to this. It is also possible to replace the piezoelectric element 12 with another electromechanical conversion element.

【0044】各圧電素子12の内部電極21は1層おき
にAgPdからなる左右の端面電極22,23(2つの圧
電素子列の対向する面側が端面電極22、対向しない面
側が端面電極23)に接続される。一方、基板11上に
は、図8に示すようにNi・Au蒸着、Auメッキ、AgP
tペースト印刷、AgPdペースト印刷等によって共通電
極24及び個別電極25の各パターンが設けられる。そ
して、図9に示すように、各列の各圧電素子12の対向
する端面電極22は導電性接着剤26を介して共通電極
24に接続され、他方、各列の各圧電素子12の対向し
ない端面電極23は同じく導電性接着剤26を介してそ
れぞれ個別電極25に接続される。このような電気的接
続を介して駆動圧電素子17に駆動電圧を与えることに
よって、駆動圧電素子17に積層方向の電界が発生し、
積層方向の伸びの変位が生じる。共通電極24は、図9
にも示されるように、フレーム部材13に設けた穴13
a内に導電性接着剤26を充填することで各圧電素子に
接続されたパターンの導通がとられる。
The inner electrodes 21 of the respective piezoelectric elements 12 are left and right end face electrodes 22 and 23 made of AgPd every other layer (the end faces of the two piezoelectric element rows facing each other are the end face electrodes 22 and the faces not facing each other are the end face electrodes 23). Connected. On the other hand, on the substrate 11, as shown in FIG. 8, Ni / Au vapor deposition, Au plating, AgP
Each pattern of the common electrode 24 and the individual electrode 25 is provided by t paste printing, AgPd paste printing, or the like. As shown in FIG. 9, the facing end electrodes 22 of the piezoelectric elements 12 in each row are connected to the common electrode 24 via the conductive adhesive 26, while the piezoelectric elements 12 in each row do not face each other. The end face electrodes 23 are similarly connected to the individual electrodes 25 via the conductive adhesive 26. By applying a driving voltage to the driving piezoelectric element 17 through such an electrical connection, an electric field in the stacking direction is generated in the driving piezoelectric element 17,
Displacement of elongation in the stacking direction occurs. The common electrode 24 is shown in FIG.
As also shown in FIG.
By filling the inside of a with the conductive adhesive 26, the conduction of the pattern connected to each piezoelectric element is achieved.

【0045】一方、液室ユニット2は、金属或いは樹脂
の薄膜からなる振動板部材31と、樹脂等からなる液室
部材32(図8には、作図の都合上でその一部のみ示さ
れている)と、本発明によるノズルプレート33から構
成され、これら各部材は順次を積層され、例えば熱融着
により接合される。図9に示すように、振動板部材31
は、駆動圧電素子17に対応したダイアフラム部34
と、非駆動圧電素子18と接合される梁41、フレーム
部材13と接合されるベース42とを有する。振動板部
材31と圧電素子12及びフレーム部材13とは接着剤
49により接合される。ダイアフラム部34は、駆動圧
電素子17と接合する島状凸部43と、この凸部43の
周囲に形成した厚み3〜10μm程度の薄膜部(ダイア
フラム領域)44とからなる。ノズルプレート33には
インク滴を飛翔させるための微細な吐出口であるノズル
38が2列に並べて形成される。これらの3つの部材が
接合されることにより、各ダイアフラム部34を介して
加圧される加圧液室35と、この加圧液室35の両側に
位置して加圧液室35に供給するインクを導入する共通
液室36と、加圧液室35と共通液室36とを連通する
インク供給路37と、加圧液室35に連通するノズル3
8とによって1つのチャンネルが形成される。この例で
は、チャンネルは複数個、2列に形成される。本発明に
よるノズルプレート33は、前述のように、反りや脆化
が抑えられハンドリング性が良好であるため、他の部材
との接合組立が容易である。
On the other hand, the liquid chamber unit 2 includes a vibrating plate member 31 made of a thin film of metal or resin and a liquid chamber member 32 made of resin or the like (in FIG. 8, only a part thereof is shown for convenience of drawing). And a nozzle plate 33 according to the present invention, and these members are sequentially laminated and joined by, for example, heat fusion. As shown in FIG. 9, the diaphragm member 31
Is a diaphragm portion 34 corresponding to the driving piezoelectric element 17.
And a beam 41 joined to the non-driving piezoelectric element 18 and a base 42 joined to the frame member 13. The vibrating plate member 31, the piezoelectric element 12, and the frame member 13 are joined by an adhesive 49. The diaphragm portion 34 is composed of an island-shaped convex portion 43 joined to the driving piezoelectric element 17, and a thin film portion (diaphragm region) 44 formed around the convex portion 43 and having a thickness of about 3 to 10 μm. Nozzles 38, which are fine ejection openings for ejecting ink droplets, are formed in two rows on the nozzle plate 33. By joining these three members, the pressurized liquid chamber 35 that is pressurized via each diaphragm portion 34 and the pressurized liquid chamber 35 located on both sides of this pressurized liquid chamber 35 are supplied to the pressurized liquid chamber 35. A common liquid chamber 36 that introduces ink, an ink supply path 37 that connects the pressurized liquid chamber 35 and the common liquid chamber 36, and a nozzle 3 that communicates with the pressurized liquid chamber 35.
And 8 form one channel. In this example, a plurality of channels are formed in two rows. As described above, the nozzle plate 33 according to the present invention suppresses warpage and embrittlement and has good handleability, so that it can be easily joined and assembled with other members.

【0046】ノズルプレート33のインク吐出面(ノズ
ル表面側)は、前述のように撥インク性の優れた撥イン
ク面47とされ、インクの滴形状、飛翔特性を安定化
し、高品位の画像品質を得られるようにしている。な
お、ノズルプレート33の周縁部は撥インク面が形成さ
れない非撥インク処理面48とされている。
The ink ejection surface (nozzle surface side) of the nozzle plate 33 is the ink repellent surface 47 having excellent ink repellency as described above, which stabilizes the ink drop shape and the flying characteristics, and provides high quality image quality. I am trying to get it. The peripheral edge of the nozzle plate 33 is a non-ink repellent surface 48 on which no ink repellent surface is formed.

【0047】駆動ユニット1と液室ユニット2とを接合
後、基板11をヘッド支持部材であるスペーサ部材(ヘ
ッドホルダ)50上に支持して保持し、このスペーサ部
材50の内部に配設されたヘッド駆動用IC等を有する
PCB基板と駆動ユニット1の各駆動圧電素子17に接
続した各電極24,25とがFPCケーブル51を介し
て接続される。
After the drive unit 1 and the liquid chamber unit 2 are joined, the substrate 11 is supported and held on a spacer member (head holder) 50 which is a head supporting member, and the substrate 11 is disposed inside the spacer member 50. A PCB substrate having a head driving IC and the like and the electrodes 24 and 25 connected to the driving piezoelectric elements 17 of the driving unit 1 are connected via an FPC cable 51.

【0048】また、ノズルカバー(ヘッドカバー)3
は、ノズルプレート33の周縁部及びヘッド側面を覆う
ための箱状のものであり、ノズルプレート33の撥イン
ク面47に対応した開口部を有し、ノズルプレート33
の周縁部に残した非撥インク処理面48に接着剤にて接
合される。さらに、このインクジェットヘッドには、図
示しないインクカートリッジからのインクを液室に供給
するため、スペーサ部材50、基板11、フレーム部材
13及び振動板31にそれぞれインク供給穴52,5
3,54,55が形成される。
Further, the nozzle cover (head cover) 3
Is a box-like member for covering the peripheral portion of the nozzle plate 33 and the side surface of the head, and has an opening corresponding to the ink repellent surface 47 of the nozzle plate 33.
Is bonded to the non-ink-repellent treated surface 48 left on the peripheral edge portion of the. Further, in order to supply the ink from the ink cartridge (not shown) to the liquid chamber, the ink jet head is provided with ink supply holes 52, 5 in the spacer member 50, the substrate 11, the frame member 13 and the diaphragm 31, respectively.
3, 54, 55 are formed.

【0049】このような構成のインクジェットヘッドに
おいては、記録信号に応じて駆動圧電素子17に駆動電
圧(10〜50Vのパルス電圧)を印加することによっ
て、駆動圧電素子17に積層方向の変位が生起し、振動
板部材31のダイアフラム部34を介して加圧液室35
が加圧されて圧力が上昇し、ノズル38からインク滴が
吐出される。このとき、加圧液室35から共通液室36
へ通じるインク供給路37方向へもインクの流れが発生
するが、断面積が狭小のインク供給路37が流体抵抗部
として働いて共通液室36側へのインクの流れを低減
し、インク吐出効率の低下を防ぐ。そして、インク滴吐
出の終了に伴い、加圧液室35内のインク圧力が低減
し、インクの流れの慣性と駆動パルスの放電過程によっ
て加圧液室34内に負圧が発生してインク充填行程へ移
行する。このとき、インクタンクから供給されたインク
は共通液室36に流入し、共通液室36よりインク供給
路37を経て加圧液室35内に充填される。そして、ノ
ズル38の出口付近のインクメニスカス面の振動が減衰
し、表面張力によってインクはノズル38の出口付近に
戻されて安定状態に至り、次のインク滴吐出動作の準備
が整う。
In the ink jet head having such a structure, the driving piezoelectric element 17 is displaced in the stacking direction by applying the driving voltage (pulse voltage of 10 to 50 V) to the driving piezoelectric element 17 according to the recording signal. Then, the pressurized liquid chamber 35 is inserted through the diaphragm portion 34 of the vibrating plate member 31.
Is pressurized to increase the pressure, and ink droplets are ejected from the nozzle 38. At this time, the pressurized liquid chamber 35 to the common liquid chamber 36
Although the ink flow also occurs in the direction of the ink supply path 37 leading to the ink, the ink supply path 37 having a narrow cross-sectional area acts as a fluid resistance portion to reduce the flow of the ink to the common liquid chamber 36 side, and the ink ejection efficiency is improved. Prevent the decline. Then, as the ink droplet ejection is completed, the ink pressure in the pressurized liquid chamber 35 is reduced, and a negative pressure is generated in the pressurized liquid chamber 34 due to the inertia of the ink flow and the discharge process of the driving pulse to fill the ink. Move to the process. At this time, the ink supplied from the ink tank flows into the common liquid chamber 36, and is filled in the pressurized liquid chamber 35 from the common liquid chamber 36 via the ink supply path 37. Then, the vibration of the ink meniscus surface near the outlet of the nozzle 38 is attenuated, and the surface tension causes the ink to be returned to the vicinity of the outlet of the nozzle 38 to reach a stable state, and the next ink droplet ejection operation is ready.

【0050】《インクジェット記録装置》上に述べたよ
うなインクジェットヘッドを用いるインクジェット記録
装置の一例を図11及び図12により説明する。図11
はインクジェット記録装置の概略斜視説明図、図12は
同装置の内部構成を説明するための概略断面図である。
<< Inkjet Recording Device >> An example of an inkjet recording device using the above-described inkjet head will be described with reference to FIGS. 11 and 12. Figure 11
FIG. 12 is a schematic perspective view of an inkjet recording apparatus, and FIG. 12 is a schematic sectional view for explaining the internal structure of the apparatus.

【0051】このインクジェット記録装置は、装置本体
301の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、そ
れに搭載したインクジェットヘッド、このインクジェッ
トヘッドにインクを供給するインクカートリッジ等で構
成される印字機構部302等を収納し、装置本体301
の下部には前方側から多数枚の用紙303を積載可能な
給紙カセット(或いは給紙トレイ)304を抜き差し自
在に装着することができ、また、用紙303を手差しで
給紙するための手差しトレイ305を開倒することがで
き、給紙カセット304或いは手差しトレイ305から
給送される用紙303を取り込み、印字機構部302に
よって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排
紙トレイ306に排紙する。
This ink jet recording apparatus comprises a carriage movable in the main scanning direction inside the apparatus body 301, an ink jet head mounted on the carriage, a printing mechanism section 302 including an ink cartridge for supplying ink to the ink jet head, and the like. The device body 301
A paper feed cassette (or a paper feed tray) 304 capable of stacking a large number of papers 303 from the front side can be detachably attached to the lower part of the tray, and a manual feed tray for manually feeding the papers 303 can be attached. 305 can be opened and closed, the sheet 303 fed from the paper feed cassette 304 or the manual feed tray 305 is taken in, the desired image is recorded by the printing mechanism unit 302, and then the paper discharge tray 306 mounted on the rear surface side. Eject the paper.

【0052】印字機構部302は、図示しない左右の側
板に横架したガイド部材である主ガイドロッド311と
従ガイドロッド312とでキャリッジ313を主走査方
向(図12で紙面垂直方向)に摺動自在に保持し、この
キャリッジ313にはイエロー(Y)、シアン(C)、
マゼンタ(M)、ブラック(K)の各色のインク滴を吐
出するための前述した構成のインクジェットヘッド31
4を、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
またキャリッジ313にはインクジェットヘッド314
に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ
315を交換可能に装着している。
The printing mechanism unit 302 slides the carriage 313 in the main scanning direction (the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 12) by the main guide rod 311 and the sub guide rod 312 which are guide members which are horizontally mounted on the left and right side plates (not shown). The carriage 313 is freely held, and yellow (Y), cyan (C),
The inkjet head 31 having the above-described configuration for ejecting ink droplets of each color of magenta (M) and black (K)
4 is mounted with the ink droplet ejection direction facing downward.
The carriage 313 has an inkjet head 314.
Each ink cartridge 315 for supplying each color ink is replaceably attached.

【0053】インクカートリッジ315は上方に大気と
連通する大気口、下方にはインクジェットヘッド314
へインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填さ
れた多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりイ
ンクジェットヘッド314へ供給されるインクをわずか
な負圧に維持している。
The ink cartridge 315 has an atmosphere port communicating with the atmosphere in the upper part, and an ink jet head 314 in the lower part.
The ink is supplied to the inkjet head 314 with a slight negative pressure due to the capillary force of the porous body. There is.

【0054】ここで、キャリッジ313は後方側(用紙
搬送方向下流側)を主ガイドロッド311に摺動自在に
嵌装し、前方側(用紙搬送方向下流側)を従ガイドロッ
ド312に摺動自在に載置している。そして、このキャ
リッジ313を主走査方向に移動走査するため、主走査
モータ317で回転駆動される駆動プーリ318と従動
プーリ319との間にタイミングベルト320を張装
し、このタイミングベルト320をキャリッジ313に
固定しており、主走査モーター317の正逆回転により
キャリッジ313が往復駆動される。
Here, the carriage 313 is slidably fitted to the main guide rod 311 on the rear side (downstream side in the sheet conveying direction) and slidably mounted on the sub guide rod 312 on the front side (downstream side in the sheet conveying direction). It is placed in. Then, in order to move and scan the carriage 313 in the main scanning direction, a timing belt 320 is stretched between a drive pulley 318 and a driven pulley 319 which are rotationally driven by a main scanning motor 317, and the timing belt 320 is attached to the carriage 313. The carriage 313 is reciprocally driven by forward and reverse rotations of the main scanning motor 317.

【0055】一方、給紙カセット304にセットした用
紙303をヘッド314の下方側に搬送するために、給
紙カセット304から用紙303を分離給送する給紙ロ
ーラ321及びフリクションパッド322と、用紙30
3を案内するガイド部材323と、給紙された用紙30
3を反転させて搬送する搬送ローラ324と、この搬送
ローラ324の周面に押し付けられる搬送コロ325及
び搬送ローラ324からの用紙303の送り出し角度を
規定する先端コロ326とを設けている。搬送ローラ3
24は副走査モータ327によってギヤ列を介して回転
駆動される。
On the other hand, in order to convey the paper 303 set in the paper feed cassette 304 to the lower side of the head 314, the paper feed roller 321 and the friction pad 322 for separating and feeding the paper 303 from the paper feed cassette 304, and the paper 30.
Guide member 323 for guiding the sheet 3 and the fed sheet 30
A conveyance roller 324 that reverses 3 and conveys the conveyance roller 324, a conveyance roller 325 that is pressed against the peripheral surface of the conveyance roller 324, and a leading end roller 326 that defines the feed angle of the sheet 303 from the conveyance roller 324 are provided. Conveyor roller 3
Reference numeral 24 is rotationally driven by a sub-scanning motor 327 via a gear train.

【0056】そして、キャリッジ313の主走査方向の
移動範囲に対応して搬送ローラ324から送り出された
用紙303をインクジェットヘッド314の下方側で案
内する用紙ガイド部材である印写受け部材329を設け
ている。この印写受け部材329の用紙搬送方向下流側
には、用紙303を排紙方向へ送り出すために回転駆動
される搬送コロ331、拍車332を設け、さらに用紙
303を排紙トレイ306に送り出す排紙ローラ333
及び拍車334と、排紙経路を形成するガイド部材33
5,336とを配設している。
A print receiving member 329, which is a paper guide member for guiding the paper 303 sent out from the carrying roller 324 below the ink jet head 314 in correspondence with the range of movement of the carriage 313 in the main scanning direction, is provided. There is. A delivery roller 331 and a spur 332 that are driven to rotate in order to send out the sheet 303 in the sheet discharge direction are provided on the downstream side of the print receiving member 329 in the sheet transport direction. Roller 333
And a spur 334, and a guide member 33 that forms a paper discharge path.
5, 336 are provided.

【0057】記録時には、キャリッジ313を移動させ
ながら画像信号に応じてインクジェットヘッド314を
駆動することにより、停止している用紙303にインク
を吐出して1行分を記録し、用紙303を所定量搬送後
次の行の記録を行う。記録終了信号または、用紙303
の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、
記録動作を終了させ用紙303を排紙する。
At the time of recording, by driving the ink jet head 314 according to the image signal while moving the carriage 313, ink is ejected to the stopped sheet 303 to record one line, and the sheet 303 is moved by a predetermined amount. After transportation, the next line is recorded. Recording end signal or paper 303
By receiving the signal that the rear end of the recording area has reached,
The recording operation is terminated and the paper 303 is discharged.

【0058】また、キャリッジ313の移動方向右端側
の記録領域を外れた位置には、インクジェットヘッド3
14の吐出不良を回復するための回復装置337を配置
している。回復装置はキャップ手段と吸引手段とクリー
ニング手段を有している。キャリッジ313は、印字待
機中には回復装置337側に移動させられてキャッピン
グ手段でインクジェットヘッド314のインク吐出口部
分をキャッピングされ、吐出口部分を湿潤状態に保つこ
とによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、
記録途中などに記録と関係しないインクを吐出すること
により、全てのノズルのインク粘度を一定にし、安定し
た吐出性能を維持する。
Further, at a position outside the recording area on the right end side of the carriage 313 in the moving direction, the ink jet head 3
A recovery device 337 for recovering the ejection failure of No. 14 is arranged. The recovery device has a cap means, a suction means, and a cleaning means. The carriage 313 is moved to the recovery device 337 side during printing standby, the ink ejection port portion of the inkjet head 314 is capped by the capping means, and the ejection port portion is kept wet to prevent ejection failure due to ink drying. To do. Also,
By ejecting ink that is not related to recording during recording, the ink viscosity of all nozzles is made constant, and stable ejection performance is maintained.

【0059】吐出不良が発生した場合等には、キャッピ
ング手段でインクジェットヘッド314の吐出口部分を
密封し、チューブを通して吸引手段でノズルからインク
とともに気泡等を吸い出し、吐出口部分に付着したイン
クやゴミ等はシリコーンゴムなどの部材で拭うことによ
り除去され、吐出不良が回復される。また、吸引された
インクは、本体下部に設置された廃インク溜(不図示)
に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持
される。前述のように、本発明のノズルプレートは撥イ
ンク性、吐出安定性が優れているため、長期にわたり安
定した記録が可能である。
When ejection failure occurs, the ejection port portion of the ink jet head 314 is sealed by the capping means, and the bubbles and the ink are sucked out from the nozzle by the suction means through the tube and the ink or dust attached to the ejection port portion is sucked. Etc. are removed by wiping with a member such as silicone rubber, and the defective ejection is recovered. Also, the sucked ink is stored in a waste ink reservoir (not shown) installed at the bottom of the main unit.
And is absorbed and held by the ink absorber inside the waste ink reservoir. As described above, since the nozzle plate of the present invention has excellent ink repellency and ejection stability, stable recording is possible for a long period of time.

【0060】[0060]

【発明の効果】以上に詳細に説明したように、本発明に
よれば、良好な撥インク性と十分な剛性を持ち安定した
吐出性能を発揮するノズルプレートを実現でき、また、
ノズルプレートの変形、破損が生じにくくなるためハン
ドリング性、量産性も向上する等々の効果を得られる。
As described in detail above, according to the present invention, it is possible to realize a nozzle plate having good ink repellency and sufficient rigidity and exhibiting stable ejection performance.
Since the nozzle plate is less likely to be deformed or damaged, the handling property and the mass productivity can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】ノズルプレート・ベースの製作工程の一例を説
明するための概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining an example of a manufacturing process of a nozzle plate base.

【図2】ノズルプレートの撥インク処理工程の一例を説
明するための概略断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining an example of an ink repellent treatment process for a nozzle plate.

【図3】ノズルプレート・ベースの製作工程の他の例を
説明するための概略断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining another example of the manufacturing process of the nozzle plate base.

【図4】実施例及び比較例の評価結果を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing evaluation results of examples and comparative examples.

【図5】PAIフィルム、PIフィルムの加熱変化を示
す図である。
FIG. 5 is a diagram showing changes in heating of PAI film and PI film.

【図6】加熱処理によるNiめっき膜の硬度変化を示す
図である。
FIG. 6 is a diagram showing changes in hardness of a Ni plating film due to heat treatment.

【図7】加熱によるNiの脆化を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing embrittlement of Ni by heating.

【図8】本発明のノズルプレートを用いたインクジェッ
トヘッドの一例を示す分割斜視図である。
FIG. 8 is a divided perspective view showing an example of an inkjet head using the nozzle plate of the present invention.

【図9】上記インクジェットヘッドのチャンネル方向と
直交する方向の概略部分断面図である。
FIG. 9 is a schematic partial cross-sectional view in the direction orthogonal to the channel direction of the inkjet head.

【図10】上記インクジェットヘッドのチャンネル方向
の概略部分断面図である。
FIG. 10 is a schematic partial cross-sectional view of the inkjet head in the channel direction.

【図11】本発明のノズルプレートを組み込んだインク
ジェットヘッドを使用するインクジェット記録装置の一
例を示す概略斜視図である。
FIG. 11 is a schematic perspective view showing an example of an inkjet recording apparatus using an inkjet head incorporating the nozzle plate of the present invention.

【図12】上記インクジェット記録装置の内部構成を示
す概略断面図である。
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing an internal configuration of the inkjet recording apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 SUS基板 103 レジストパターン 104 Niめっき層 105 ノズルプレート・ベース 106 ノズル 107 ドライフィルムレジスト 108 Ni−FEP共析めっき層 120 PIフィルム 121 ノズル 122 Niめっき膜 123 ノズルプレート・ベース 101 SUS substrate 103 resist pattern 104 Ni plating layer 105 nozzle plate base 106 nozzles 107 Dry film resist 108 Ni-FEP eutectoid plating layer 120 PI film 121 nozzles 122 Ni plating film 123 nozzle plate base

フロントページの続き Fターム(参考) 2C056 EA21 HA24 2C057 AF65 AF93 AG07 AG12 AP13 AP55 Continued front page    F-term (reference) 2C056 EA21 HA24                 2C057 AF65 AF93 AG07 AG12 AP13                       AP55

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基材上にNi−FEP(テトラフルオロ
エチレンヘキサフルオロプロピレン共重合体)の共析め
っき層からなる表面層を有し、該表面層の最表面に加熱
処理により形成されたFEPの疑似表面層を有すること
を特徴とするインクジェットヘッド用ノズルプレート
1. A FEP formed by a heat treatment on the outermost surface of a surface layer of a Ni-FEP (tetrafluoroethylene hexafluoropropylene copolymer) eutectoid plating layer on a substrate. Nozzle plate for inkjet head, characterized by having a pseudo surface layer of
【請求項2】 基材が導電化処理を施されたポリイミド
樹脂からなることを特徴とする請求項1記載のノズルプ
レート。
2. The nozzle plate according to claim 1, wherein the base material is made of a polyimide resin subjected to a conductive treatment.
【請求項3】 基材が金属材料からなることを特徴とす
る請求項1記載のノズルプレート。
3. The nozzle plate according to claim 1, wherein the base material is made of a metal material.
【請求項4】 基材を構成する金属材料が、擬似表面層
を形成するための加熱処理後に270Hv以上のマイク
ロビッカース硬度を有する金属材料であることを特徴と
する請求項3記載のノズルプレート。
4. The nozzle plate according to claim 3, wherein the metal material forming the base material is a metal material having a micro Vickers hardness of 270 Hv or more after the heat treatment for forming the pseudo surface layer.
【請求項5】 基材が非晶質を含むNiめっき膜からな
ることを特徴とする請求項1記載のノズルプレート。
5. The nozzle plate according to claim 1, wherein the base material is a Ni plating film containing an amorphous material.
【請求項6】 請求項1乃至5のいずれか1項記載のノ
ズルプレートを製造する方法であって、基材上にNi−
FEPの共析めっき層を形成した後、260℃以上、320℃
以下の温度範囲で加熱することによりFEPの疑似表面
層を形成することを特徴とするノズルプレート製造方
法。
6. A method for manufacturing a nozzle plate according to claim 1, wherein Ni-on the base material.
After forming the eutectoid plating layer of FEP, 260 ℃ or more, 320 ℃
A method of manufacturing a nozzle plate, comprising forming a FEP pseudo surface layer by heating in the following temperature range.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7326524B2 (en) 2003-08-11 2008-02-05 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Methods for producing a nozzle plate and nozzle plate
CN110001200A (en) * 2017-11-14 2019-07-12 精工电子打印科技有限公司 Spray the manufacturing method of orifice plate

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