JP2007331346A - Nozzle plate and method for manufacturing nozzle plate - Google Patents

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Hidehiko Fujimura
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nozzle plate which maintain the stable meniscus on an opening part of a discharge side of a nozzle and which has a structure of excellent adhesive strength and adhesion of a metal plate body, resin sheet and water repellent film and which can be manufactured by a simple process, and to provide a method for manufacturing the same. <P>SOLUTION: The nozzle plate for an ink jet head is obtained by laminating a sheet having the water repellent film in a surface of a base layer comprising a hydrophilic polymer material in a discharge side of a hydrophilic metal plate body 1 having a through-hole, which previously become a nozzle, using the water repellent film 3 as an outside face, and forming the nozzle by opening the part corresponding to the through-hole of the metal plate body of the sheet having the water repellent film. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、インクジェットヘッドのノズルプレートおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to an ink jet head nozzle plate and a method of manufacturing the same.

近年、インクジェットによるプリンターがオンデマンド方式の印刷方式として広く利用されている。方式としては、流路内のインクをヒータにより加熱発砲させ液滴をノズルから噴射するバブルジェット方式と流路内のインクを振動板に固定された圧電素子を変位させ液滴をノズルから噴射するピエゾ方式が一般的である。   In recent years, inkjet printers are widely used as on-demand printing methods. As a method, a bubble jet method in which ink in a flow path is heated and fired by a heater and droplets are ejected from a nozzle, and a piezoelectric element fixed to a diaphragm is used to displace ink in a flow path and droplets are ejected from a nozzle. Piezo method is common.

液滴を更に安定にまっすぐに噴射する為には、流路内の設計やインクに圧力を印加する方法を最適化するのはもちろん必須な技術である。しかし、それだけでは不十分であり、さらにインクを噴射するノズルの周りをいつも安定な表面状態に保持する必要がある。その為には、インク吐出面のノズル開口周辺部にインクが付着、残留しないように撥水性を付与する必要がある。撥水性を付与する具体的方法として、インク吐出面の所定部へのシリコン系もしくはフッ素系の樹脂の塗布やテフロンの共析めっきが広く知られている。   In order to eject droplets more stably and straightly, it is of course essential to optimize the design in the flow path and the method of applying pressure to the ink. However, this is not sufficient, and it is necessary to always maintain a stable surface around the nozzles that eject ink. For this purpose, it is necessary to provide water repellency so that ink does not adhere to and remain on the periphery of the nozzle opening on the ink ejection surface. As a specific method for imparting water repellency, application of a silicon-based or fluorine-based resin to a predetermined portion of the ink discharge surface or tephron eutectoid plating is widely known.

また、上記の撥水膜を形成する方法として、フッ素系の樹脂を用いたスピンコート法やディッピング法等が採用されている。この場合には、例えば膜厚が50μm以上のポリイミドなどの樹脂製の基体にフッ素系の樹脂を1μm以下の膜厚で塗布し、乾燥した後レーザ照射によりノズルを形成する方法が知られている。また、テフロン共析めっきでは、下地としてニッケルプレート基体が用いられ、この基体に、予めノズルとなる貫通孔を形成した後に、吐出側の面にテフロン共析めっきが行われる。その際、ノズル内にテフロン共析めっきが析出しないようにマスク処理等が必要である。   As a method for forming the water repellent film, a spin coating method or a dipping method using a fluorine-based resin is employed. In this case, for example, a method is known in which a fluorine-based resin is applied with a film thickness of 1 μm or less on a resin substrate such as polyimide having a film thickness of 50 μm or more, and after drying, a nozzle is formed by laser irradiation. . Further, in Teflon eutectoid plating, a nickel plate substrate is used as a base, and after a through-hole serving as a nozzle is previously formed in this substrate, Teflon eutectoid plating is performed on the discharge side surface. At that time, a mask process or the like is required so that Teflon eutectoid plating does not deposit in the nozzle.

前述したポリイミド基体に撥水膜を塗布した後レーザ照射によりノズルを形成する方法は、レーザ照射による除去量が多い為、除去処理後のノズル周辺部に残渣が出やすくなるという問題やノズル自体が歪んで形成されてしまう等の問題が発生する場合がある。このため、液滴の噴射の直進性が阻害されやすくなってしまう。また、予めノズルを形成したNi基体にマスク処理を行ってテフロンの共析めっきを形成する場合は、処理自体が非常に複雑になり、さらにノズル内からマスク処理で利用したレジストを完全に除去するのが非常に困難である等の問題が生じる場合がある。   The method of forming a nozzle by laser irradiation after applying a water repellent film to the polyimide substrate described above has a large amount of removal by laser irradiation. There are cases where problems such as distortion occur. For this reason, the straightness of droplet ejection tends to be hindered. In addition, when a Teflon eutectoid plating is formed by performing a mask process on a Ni substrate on which a nozzle has been previously formed, the process itself becomes very complicated, and the resist used in the mask process is completely removed from within the nozzle. Problems such as being very difficult to occur may occur.

上記の問題を解決する方法として、予めノズルとなる貫通孔が形成されている金属プレート基体に撥水性樹脂シートを接着し、樹脂シートのノズル吐出口に該当する位置にレーザ照射等で穴をあける方法が提案されている(特開平10−305584号公報)。この特許文献では、インク吐出孔内の撥水性と親水性の境界位置が均一でメニスカス位置を一定にすることができるとされている。
特開平10−305584号公報
As a method of solving the above problem, a water-repellent resin sheet is bonded to a metal plate substrate in which a through-hole serving as a nozzle is previously formed, and a hole is formed by laser irradiation or the like at a position corresponding to the nozzle discharge port of the resin sheet. A method has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 10-305584). In this patent document, the boundary position between the water repellency and the hydrophilicity in the ink discharge hole is uniform, and the meniscus position can be made constant.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-305584

上述した金属プレート基体に撥水性樹脂シートを接着してから樹脂シートに孔を開ける方法では、樹脂シートが撥水性を有しているために接着剤による樹脂シートの金属プレート基体への接着時に良好な密着性や接着強度が得られない場合がある。これらの部材の接着は金属プレート基体と撥水性樹脂シートの接着だけでなく、ノズル周辺部のインクに対する密封性を維持するためにも必要である。つまり、ノズルの内における金属プレート基体と撥水性樹脂シートの境界部において接着不良があると、この部分へのインクの侵入による接着不良部分の拡大やインク漏れの発生等の問題を生じる可能性が高くなる。   In the above-described method in which the water-repellent resin sheet is bonded to the metal plate substrate and then the holes are formed in the resin sheet, the resin sheet has water repellency, so it is good when the resin sheet is bonded to the metal plate substrate with an adhesive. May not provide good adhesion and adhesive strength. Adhesion of these members is necessary not only for adhesion of the metal plate substrate and the water-repellent resin sheet but also for maintaining the sealing performance against the ink around the nozzle. In other words, if there is poor adhesion at the boundary between the metal plate base and the water-repellent resin sheet in the nozzle, there is a possibility that problems such as enlargement of the poor adhesion due to the penetration of ink into this part and occurrence of ink leakage may occur. Get higher.

一方、上記の親水性の金属プレート基体上に撥水性樹脂シートを積層した構成におけるノズル内でのヘッドに組み込んだ際のメニスカス位置は、通常、吐出側開口部から樹脂シートの膜厚分だけ奥に引っ込んだところになる。ところが、この構成においてメニスカスを上記の位置に安定維持させるには、ヘッド内のインクの圧力を適度な負圧に制御しなければいけないという制約が生じる場合がある。さらに、連続吐出を行っているとメニスカス位置が安定せず、金属プレート基体と樹脂シート境界から吐出側に移動してしまう場合がある。これは、インク吐出時に、ノズル内の樹脂シートからなる部分へのインクの接触通過が繰り返されるうちに、加工面の撥水樹脂シートの撥水性が徐々に変化してしまうためである。このように、メニスカス位置が不安定になると、当初の吐出性能を維持することができないといった問題や、複数のノズルを設けた場合において各ノズル間での吐出性能のバラツキが発生するといった問題の原因となる。   On the other hand, the meniscus position when incorporated in the head in the nozzle in the configuration in which the water-repellent resin sheet is laminated on the hydrophilic metal plate substrate is usually deeper by the thickness of the resin sheet than the opening on the discharge side. It will be a place that has been withdrawn. However, in this configuration, in order to stably maintain the meniscus at the above position, there may be a restriction that the pressure of the ink in the head must be controlled to an appropriate negative pressure. Furthermore, if continuous discharge is performed, the meniscus position may not be stable, and the metal plate base and the resin sheet may move to the discharge side. This is because the water repellency of the water-repellent resin sheet on the processed surface gradually changes while ink contact and passage through the resin sheet in the nozzle are repeated during ink ejection. As described above, when the meniscus position becomes unstable, the problem is that the original discharge performance cannot be maintained, and when a plurality of nozzles are provided, the discharge performance varies among the nozzles. It becomes.

本発明の目的は、メニスカスをノズルの吐出側開口部に安定維持可能であり、かつ、金属プレート基体、樹脂シート及び撥水膜の接着強度及び密着性が良好な構造を有し、簡便な工程により製造可能であるノズルプレートおよびその製造方法の提供にある。   An object of the present invention is to provide a structure that can stably maintain a meniscus in a discharge side opening of a nozzle, and has a structure in which a metal plate substrate, a resin sheet, and a water-repellent film have good adhesive strength and adhesion. It is in providing the nozzle plate which can be manufactured by, and its manufacturing method.

本発明にかか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は、
親水性の金属プレート基体のノズルとなる貫通孔が開口する液体吐出側の面に、親水性高分子材料からなる基層の表面に撥水膜を有するシートを、該撥水膜を外表面として積層する工程と、
前記シートの前記貫通孔の開口に対応する部分を開口してノズルを開通させる工程と、
を有することを特徴とするノズルプレートの製造方法である。
A method of manufacturing a nozzle plate for an inkjet head according to the present invention is as follows.
A sheet having a water-repellent film on the surface of a base layer made of a hydrophilic polymer material is laminated on the surface of the liquid discharge side where a through-hole serving as a nozzle of a hydrophilic metal plate substrate opens, with the water-repellent film as an outer surface. And a process of
Opening a portion corresponding to the opening of the through hole of the sheet to open the nozzle;
It is a manufacturing method of the nozzle plate characterized by having.

本発明のノズルプレートの一態様は、上記の製造方法により得られたことを特徴とするものである。   One aspect of the nozzle plate of the present invention is obtained by the manufacturing method described above.

本発明のノズルプレートの他の態様は、インクジェットヘッド用のノズルプレートにおいて、親水性の金属基体の吐出側の面に、親水性高分子材料からなる基層と撥水膜とを有するシートを、該撥水膜を外表面として積層した積層構造を有し、該積層構造の各層の厚さ方向にノズルとなる貫通孔が設けられていることを特徴とするノズルプレートである。   In another aspect of the nozzle plate of the present invention, in the nozzle plate for an ink jet head, a sheet having a base layer made of a hydrophilic polymer material and a water repellent film on the discharge side surface of the hydrophilic metal substrate, A nozzle plate having a laminated structure in which a water-repellent film is laminated as an outer surface, and a through-hole serving as a nozzle is provided in the thickness direction of each layer of the laminated structure.

本発明のノズルプレートでは、撥水膜と金属プレート基体との間に親水性高分子材料からなる基層の介在によりこれらが接合された構造を有し、各部材間での密着性及び接着強度を良好なものとすることができる。その結果、液漏れ等のない信頼性の高いインクジェットヘッド用のノズルプレートを提供することが可能となる。   The nozzle plate of the present invention has a structure in which a water repellent film and a metal plate substrate are joined by a base layer made of a hydrophilic polymer material, and the adhesion and adhesion strength between members are improved. It can be good. As a result, it is possible to provide a highly reliable nozzle plate for an ink jet head that does not leak liquid.

本発明のインクジェットヘッド用のノズルプレートは、親水性の金属プレート基体と、親水性高分子材料からなる基層上に撥水膜を有するシートと、を有して構成される。撥水膜は吐出側の外表面を形成し、基層が金属プレート基体に固定されている。   The nozzle plate for an ink jet head of the present invention comprises a hydrophilic metal plate substrate and a sheet having a water repellent film on a base layer made of a hydrophilic polymer material. The water repellent film forms the outer surface on the discharge side, and the base layer is fixed to the metal plate substrate.

ノズルは上記の各部材の厚さ方向に設けられた貫通孔により形成されており、その内壁は、親水性の金属プレート基体の部分、親水性高分子材料の部分及び撥水膜の部分を有する。   The nozzle is formed by a through-hole provided in the thickness direction of each member described above, and its inner wall has a hydrophilic metal plate base portion, a hydrophilic polymer material portion, and a water repellent film portion. .

金属プレート基体は、ノズルプレートとしての機械的強度を確保でき、かつ、インク流路の一部を形成するものであるので表面が親水性である金属材料からなるものが利用される。金属プレート基体としては、ニッケルシート、ステンレスシートなどを用いることができる。金属プレート基体の厚さは、インクジェットヘッド用としても目的用途に応じて選択すればよいが、例えば40μm以上150μm以下の範囲から選択することが好ましい。   The metal plate substrate is made of a metal material having a hydrophilic surface because it can secure mechanical strength as a nozzle plate and forms part of the ink flow path. As the metal plate substrate, a nickel sheet, a stainless sheet, or the like can be used. The thickness of the metal plate substrate may be selected according to the intended use even for the inkjet head, but is preferably selected from a range of 40 μm to 150 μm, for example.

撥水膜を有するシートの基層は、親水性高分子材料から形成される。この親水性高分子材料としては、例えば、ポリサルフォン、ポリアミド等の親水性の各種樹脂を用いることができる。基層は、金属プレート基体に対して良好な接着強度と密着性が得られるように、金属プレート基体の材質に応じてその種類を選択することができる。基層は、撥水層を保持でき、かつ金属プレート基体上に設けられる層としての機械的強度を有するものであればよい。基層の厚さは、加工性や強度などを考慮すると、10μm以上100μm以下の範囲から選択することが好ましい。   The base layer of the sheet having a water repellent film is formed from a hydrophilic polymer material. As this hydrophilic polymer material, for example, various hydrophilic resins such as polysulfone and polyamide can be used. The type of the base layer can be selected according to the material of the metal plate base so that good adhesive strength and adhesion to the metal plate base can be obtained. The base layer may be any layer that can hold the water-repellent layer and has mechanical strength as a layer provided on the metal plate substrate. The thickness of the base layer is preferably selected from a range of 10 μm or more and 100 μm or less in consideration of processability and strength.

金属プレート基体及び撥水膜シート用の基層の親水性は、これらの接着面が親水性であることでこれらの接着剤による接着強度を高めることができる程度であればよく、純水の接触角度で50°を超えない程度とすることが好ましい。   The hydrophilicity of the base layer for the metal plate substrate and the water-repellent film sheet only needs to be such that the adhesive strength by these adhesives can be increased by the fact that these adhesive surfaces are hydrophilic, and the contact angle of pure water It is preferable that the angle does not exceed 50 °.

基層の金属プレート基体への接合には各種の方法を利用することができる。簡便な接合方法としては、接着剤を用いた方法が簡便かつ好適である。金属プレート基体及び基層がともに親水性であるので、これらの部材間で良好な接着強度及び密着性を得ることができる。   Various methods can be used for joining the base layer to the metal plate substrate. As a simple joining method, a method using an adhesive is simple and preferred. Since the metal plate substrate and the base layer are both hydrophilic, good adhesive strength and adhesion can be obtained between these members.

これらを接合するための接着剤としてはエポキシ系接着剤あるいはシリコン系接着剤などを挙げることができる。   Examples of the adhesive for joining them include an epoxy adhesive or a silicon adhesive.

撥水膜は、基層上に設けられるものであり、撥水面の形成用に用いられている撥水性材料からなる膜から、インクジェットヘッド用の目的用途に適したものを選択して用いればよい。このような撥水性材料としては、例えば、テフロン系などを挙げることができる。撥水膜は、撥水性の材料を含む塗工液を基層の所定面に塗布し、必要に応じて乾燥処理などを行うことにより形成することができる。撥水膜の膜厚は、所望とする撥水性をノズルプレートの吐出側の面(外表面)に付与可能であり、かつ吐出側の面付近でのメニスカスの維持を容易とする程度であればよく、10nm以上500nm以下の範囲から選択することが好ましい。   The water repellent film is provided on the base layer, and a film suitable for the intended use for the ink jet head may be selected from films made of a water repellent material used for forming a water repellent surface. As such a water repellent material, for example, a Teflon-based material can be used. The water-repellent film can be formed by applying a coating liquid containing a water-repellent material to a predetermined surface of the base layer and performing a drying treatment or the like as necessary. The film thickness of the water repellent film is such that the desired water repellency can be imparted to the discharge side surface (outer surface) of the nozzle plate and the meniscus can be easily maintained in the vicinity of the discharge side surface. It is preferable to select from a range of 10 nm to 500 nm.

本発明にかかるノズルプレートは、予め所定位置にノズルとなる貫通孔が設けられた金属プレート基体の吐出側の面に、撥水膜を有するシートを撥水膜が外表面を形成するように積層した後、貫通孔をシート側に延長して外表面まで貫通させる開口処理を行うことにより得ることができる。金属プレート基体への貫通孔の形成には、種々の方法が利用できるが、プレス加工と研磨処理を組み合わせた方法が簡便である。金属プレート基体上に接合された撥水膜を有するシートの所定部分の開口にも種々の方法を利用することができる。なかでも、レーザ照射による開口処理は、簡便かつ位置精度良い開口が可能であり、好ましい。特に、後述するように、金属プレート基体のインク供給側(撥水膜を有するシートが設けられている面に対して反対側の面)からレーザ照射を行うことで、シートへのレーザ照射領域が予め設けられた貫通孔により自動的に規制され、位置精度よくレーザ照射を行うことが可能となる。レーザ照射は、金属プレート基体に対して影響を及ぼさず、かつ撥水膜を有するシートに開口を行うことができる強度で行われる。レーザとしてはエキシマレーザを好適に利用可能である。   The nozzle plate according to the present invention is formed by laminating a sheet having a water-repellent film on the discharge-side surface of a metal plate base provided with a through-hole serving as a nozzle at a predetermined position in advance so that the water-repellent film forms the outer surface. Then, it can be obtained by performing an opening process of extending the through hole to the sheet side and penetrating to the outer surface. Various methods can be used for forming the through hole in the metal plate substrate, but a method combining press working and polishing is simple. Various methods can also be used for opening predetermined portions of a sheet having a water-repellent film bonded on a metal plate substrate. Among these, the opening process by laser irradiation is preferable because it enables simple and accurate opening. In particular, as will be described later, by performing laser irradiation from the ink supply side of the metal plate substrate (the surface opposite to the surface on which the sheet having the water-repellent film is provided), the laser irradiation region on the sheet is reduced. It is automatically regulated by a through-hole provided in advance, and laser irradiation can be performed with high positional accuracy. The laser irradiation is performed with an intensity that does not affect the metal plate substrate and can open the sheet having the water-repellent film. An excimer laser can be suitably used as the laser.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明のノズルプレートの一例の概略図である。このノズルプレートは、金属プレート基体1と、金属プレート基体上に接着固定された撥水膜を有するシートから構成されている。撥水膜を有するシートは、高分子材料からなるシート(基層)2及び撥水膜3からなっている。ノズルは4及び5から構成されている。ノズルの長さは金属プレート基体及び撥水膜を有するシートの厚さにより規定される。また、ノズルの断面形状は所望とするインクジェットヘッドの目的用途に応じて適宜選択される。図1に示す例では、ノズルの金属プレート基体1中にある部分4は、インク供給側(図面上下方側)から吐出側(図面上上方側)へ内径が減少するテーパ部分と内径に変化のないストレート部分からなる。ストレート部分は、シート2及び撥水膜3を貫通した部分5と連通し、吐出側にノズル開口部を形成している。   FIG. 1 is a schematic view of an example of the nozzle plate of the present invention. The nozzle plate is composed of a sheet having a metal plate substrate 1 and a water repellent film bonded and fixed on the metal plate substrate. The sheet having a water repellent film is composed of a sheet (base layer) 2 and a water repellent film 3 made of a polymer material. The nozzle is composed of 4 and 5. The length of the nozzle is defined by the thickness of the sheet having the metal plate substrate and the water repellent film. Moreover, the cross-sectional shape of the nozzle is appropriately selected according to the desired purpose of the inkjet head. In the example shown in FIG. 1, the portion 4 in the metal plate base 1 of the nozzle has a taper portion in which the inner diameter decreases from the ink supply side (lower side in the drawing) to the ejection side (upper side in the drawing) and the inner diameter changes. No straight part. The straight portion communicates with the portion 5 penetrating the sheet 2 and the water repellent film 3 and forms a nozzle opening on the discharge side.

上記の構成によれば、撥水性樹脂シートのみを金属プレート基体に接合した場合に比べて、撥水膜を薄くすることできる。その結果、インクジェットヘッドに組み込んだ際に、撥水膜が設けられた側のノズル開口付近にメニスカスを位置させることが容易となる。更に、撥水膜を有するシートの厚さを薄くすることで、シートへのレーザ照射などを用いた開口処理を更に容易とすることができる。   According to said structure, a water-repellent film can be made thin compared with the case where only a water-repellent resin sheet is joined to a metal plate base | substrate. As a result, it becomes easy to position the meniscus in the vicinity of the nozzle opening on the side where the water repellent film is provided when the ink jet head is incorporated. Further, by reducing the thickness of the sheet having the water repellent film, the opening process using laser irradiation or the like to the sheet can be further facilitated.

以下、本発明について実施例を用いて更に詳細に説明する。
(実施例1)
図2(a)にノズルが予め形成されたノズルプレートを示す。膜厚50μmのニッケルシート1にプレス加工によりノズル4を形成している。ノズル4は吐出側に規定の長さ10μmのストレート部をもっている。これは、予めプレス加工用のポンチにストレート部とテーパ部を持たせて形状を形成してある。ストレート部の長さは、規定の長さ10μmに成るようにプレス加工の押し込み量で調整している。プレス加工後は、プレスによるバリ除去のために研磨工程を実施している。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
(Example 1)
FIG. 2A shows a nozzle plate in which nozzles are formed in advance. A nozzle 4 is formed on a nickel sheet 1 having a thickness of 50 μm by press working. The nozzle 4 has a straight portion having a specified length of 10 μm on the discharge side. This is formed in advance by giving a straight punching portion and a taper portion to a punch for pressing. The length of the straight portion is adjusted by the pressing amount of press working so that the specified length becomes 10 μm. After pressing, a polishing process is performed to remove burrs by pressing.

図2(b)に撥水膜を有するシートの模式的断面図を示す。このシートは、20μm厚のポリサルフォンのシート2上に撥水膜3を塗布により形成した構造を有する。塗布はスピンコート法により行った。撥水剤としては、サイトップCTL−809M(旭硝子製)を希釈剤CT-Solv180(旭硝子製)により6重量%に希釈し、スピン塗布器にて膜厚を200nmに調整した。その後200℃、1時間の焼成を行い乾燥させ撥水膜(膜厚:20nm)を形成した。   FIG. 2B shows a schematic cross-sectional view of a sheet having a water repellent film. This sheet has a structure in which a water-repellent film 3 is formed on a polysulfone sheet 2 having a thickness of 20 μm by coating. Application was performed by a spin coating method. As the water repellent, Cytop CTL-809M (Asahi Glass) was diluted to 6% by weight with a diluent CT-Solv180 (Asahi Glass), and the film thickness was adjusted to 200 nm with a spin coater. Thereafter, baking was carried out at 200 ° C. for 1 hour to dry it, and a water repellent film (film thickness: 20 nm) was formed.

次に、上記のニッケルシートの吐出側の面に、接着剤スーパX8008(スリーボンド製)を転写塗布した後、撥水膜を有するシートを接着固定し、図3に示す積層体を形成した。その際、全面に圧力ムラが無く均一にこれらの部材を接着する為に、ニッケルシートと撥水膜付きシートをアライメント接触させた状態で、全面ゴム状の平板で押圧状態で接着剤が固化するまで1日放置し、乾燥固化させた。乾燥固化後、図4に示すように、積層体のインク供給側からエキシマレーザ光を照射した。エキシマレーザ光としてKrFレーザを用いた。KrFレーザ光は、Ni等の金属に対しては影響が少なく、本実施例におけるニッケルシートを加工用のマスク材として用いることが出来る。つまり、エキシマレーザ照射によりニッケルシート1自体の形状は変化せず、最初の形状を維持でき、撥水膜を有するシートの貫通孔を覆う部分に効果的にレーザ照射が行われ、その部分が除去されてノズルが貫通する。照射条件は、400mJ/cm2、1000pulseであった。このようにして、本実施例のノズルプレート(図1)を形成した。 Next, adhesive super X8008 (manufactured by ThreeBond) was transferred and applied to the discharge side surface of the nickel sheet, and then a sheet having a water-repellent film was adhered and fixed to form the laminate shown in FIG. At that time, in order to adhere these members uniformly without pressure unevenness on the entire surface, the adhesive solidifies in a pressed state on the entire rubber-like flat plate in a state in which the nickel sheet and the sheet with the water repellent film are brought into alignment contact. Left for 1 day until dry. After drying and solidifying, as shown in FIG. 4, excimer laser light was irradiated from the ink supply side of the laminate. A KrF laser was used as an excimer laser beam. The KrF laser beam has little influence on a metal such as Ni, and the nickel sheet in this embodiment can be used as a mask material for processing. That is, the shape of the nickel sheet 1 itself is not changed by the excimer laser irradiation, the initial shape can be maintained, and the laser irradiation is effectively performed on the portion covering the through hole of the sheet having the water repellent film, and the portion is removed. And the nozzle penetrates. The irradiation conditions were 400 mJ / cm 2 and 1000 pulse. In this way, the nozzle plate (FIG. 1) of this example was formed.

本実施例の効果を確認する。ノズルプレートをインクジェットヘッドに組み入れて試験を行った。まず、接着力及び密封性を周辺部のインク漏れによって確認した。インクへの共通流路側から5kPaの加圧による1000回の繰り返し耐久性を確認した。その後、ノズルプレートをはがし、密封性を確認した。この「インク漏れ」は、金属プレート基体と高分子材料からなるシートとの間及びインクジェットヘッド本体と金属プレート基体との間にインクが侵入することを言う。   The effect of this example is confirmed. The test was conducted by incorporating the nozzle plate into the inkjet head. First, the adhesive strength and the sealing performance were confirmed by ink leakage at the peripheral portion. The durability of 1000 times of repetition by pressurization of 5 kPa from the common flow path side to the ink was confirmed. Then, the nozzle plate was peeled off and the sealing property was confirmed. This “ink leakage” means that ink enters between the metal plate substrate and the sheet made of a polymer material and between the ink jet head body and the metal plate substrate.

その結果、インク漏れは見られず、良好な密封性を持つ接着性を示した。ノズル加工面をSEMにより観察したところレーザ除去による高分子材料の残渣はほとんど見られなかった。次に、連続吐出時の着弾方向の安定試験を行った結果、連続4時間の長時間吐出でも主滴及びサテライトにおいても着弾方向に変化は見られず、安定に吐出した。また、吐出状態の駆動周波数依存性を主滴の速度依存性で評価した。駆動周波数10kHzにおいても安定に吐出することが出来た。   As a result, no ink leakage was observed, and the adhesiveness had good sealing properties. When the nozzle processing surface was observed by SEM, the polymer material residue by laser removal was hardly seen. Next, as a result of conducting a stability test in the landing direction during continuous discharge, no change was observed in the landing direction even in long-term discharge for 4 hours continuously, and the discharge was stably performed. In addition, the driving frequency dependency of the ejection state was evaluated by the velocity dependency of the main droplet. Stable ejection was possible even at a driving frequency of 10 kHz.

このように、本実施例では、密封性にすぐれた撥水膜を安定に容易に作成することが出来、長時間安定に吐出動作が可能なインクジェットヘッドのノズルプレートを提供することが可能となる。   As described above, in this embodiment, it is possible to stably and easily form a water-repellent film excellent in sealing performance, and to provide a nozzle plate for an inkjet head capable of a stable discharge operation for a long time. .

(実施例2)
図6(a)にノズルが予め形成されたノズルプレートを示す。膜厚75μmのSUS304シート1にプレス加工によりノズル4を形成している。プレス加工後は、プレスによるバリ除去のために研磨工程を実施している。
(Example 2)
FIG. 6A shows a nozzle plate in which nozzles are formed in advance. The nozzle 4 is formed on the SUS304 sheet 1 having a film thickness of 75 μm by press working. After pressing, a polishing process is performed to remove burrs by pressing.

図6(b)に撥水膜を有するシートの模式的断面図を示す。このシートは、30μm厚のポリサルフォンのシート2上に撥水膜3を塗布により形成した構造を有する。塗布はディッピング法で行った。撥水剤としては、サイトップCTL−809M(旭硝子製)を希釈剤CT-Solv180(旭硝子製)により6重量%に希釈しこれをディッピング液とした。ディッピング後200℃、1時間の焼成を行い乾燥させ撥水膜(膜厚:20nm)を形成した。   FIG. 6B shows a schematic cross-sectional view of a sheet having a water repellent film. This sheet has a structure in which a water-repellent film 3 is formed on a polysulfone sheet 2 having a thickness of 30 μm by coating. Application was performed by a dipping method. As a water repellent, Cytop CTL-809M (Asahi Glass Co., Ltd.) was diluted to 6% by weight with a diluent CT-Solv180 (Asahi Glass Co., Ltd.) to obtain a dipping solution. After dipping, baking was performed at 200 ° C. for 1 hour to dry the film, and a water repellent film (film thickness: 20 nm) was formed.

次に、SUS304シートの上面側(吐出側)に接着剤スーパX8008(スリーボンド製)を転写塗布した後、撥水膜付きシートを接着固定し、図7に示す積層体を形成した。その際、全面に圧力ムラが無く均一にこれらの部材を接着する為に、SUS304シートと撥水膜付きシートをアライメント接触させた状態で、全面ゴム状の平板で押圧状態で接着剤が固化するまで1日放置し、乾燥固化させた。乾燥固化後、図8に示すように、積層体のインク供給側からエキシマレーザ光を照射した。エキシマレーザ光としてKrFレーザを用いた。KrFレーザ光は、SUS等の金属に対しては影響が少なく、本実施例におけるSUSシートを加工用のマスク材として用いることが出来る。つまり、エキシマレーザ照射によりSUSシート1自体の形状は変化せず、最初の形状を維持でき、撥水膜を有するシートの貫通孔を覆う部分に効果的にレーザ照射が行われ、その部分が除去されてノズルが貫通する。照射条件は、200mJ/cm2、500pulseであった。このようにして、本実施例のノズルプレート(図5)を形成した。 Next, the adhesive super X8008 (manufactured by ThreeBond) was transferred and applied to the upper surface side (discharge side) of the SUS304 sheet, and then the sheet with a water-repellent film was adhered and fixed to form the laminate shown in FIG. At that time, in order to adhere these members uniformly without pressure unevenness on the entire surface, the adhesive solidifies in a pressed state on the entire rubber-like flat plate in a state where the SUS304 sheet and the sheet with the water repellent film are in alignment contact. Left for 1 day until dry. After drying and solidifying, excimer laser light was irradiated from the ink supply side of the laminate as shown in FIG. A KrF laser was used as an excimer laser beam. The KrF laser beam has little influence on metals such as SUS, and the SUS sheet in this embodiment can be used as a mask material for processing. In other words, the shape of the SUS sheet 1 itself is not changed by the excimer laser irradiation, the initial shape can be maintained, and the laser irradiation is effectively performed on the portion covering the through hole of the sheet having the water repellent film, and the portion is removed. And the nozzle penetrates. Irradiation conditions were 200 mJ / cm 2 and 500 pulse. Thus, the nozzle plate (FIG. 5) of this example was formed.

実施例1と同様に接着剤による密着性の確認、長時間の着弾方向の安定性及び高周波数の安定性を確認したところいずれも良好な結果が得られた。   As in Example 1, confirmation of adhesion with an adhesive, stability in the landing direction for a long time, and stability at a high frequency were all confirmed, and good results were obtained.

このように、本実施例では、密着性にすぐれた撥水膜を安定に容易に作成することが出来、長時間安定に吐出動作が可能なインクジェットヘッドのノズルプレートを提供することが可能となる。   As described above, in this embodiment, it is possible to stably and easily form a water-repellent film having excellent adhesion, and it is possible to provide a nozzle plate for an inkjet head capable of performing a discharge operation stably for a long time. .

以上、一実施例の形態を詳細に説明したが本発明はこの実施形態に限定されるものではない。   As mentioned above, although the form of one Example was demonstrated in detail, this invention is not limited to this embodiment.

本発明の一実施形態のノズルプレートを示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the nozzle plate of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施例における金属プレート基体と撥水膜付きシートの構成を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the structure of the metal plate base | substrate in one Example of this invention, and a sheet | seat with a water repellent film. レーザ処理前の積層体の構造を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the structure of the laminated body before laser processing. レーザ加工を示す図である。It is a figure which shows laser processing. 本発明の一実施例のノズルプレートを示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the nozzle plate of one Example of this invention. 本発明の一実施例における金属プレート基体と撥水膜付きシートの構成を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the structure of the metal plate base | substrate in one Example of this invention, and a sheet | seat with a water repellent film. レーザ処理前の積層体の構造を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the structure of the laminated body before laser processing. レーザ加工を示す図である。It is a figure which shows laser processing.

符号の説明Explanation of symbols

1 金属プレート基体
2 高分子材料からなるシート
3 撥水膜
4 ノズルの基体中の部分
5 ノズルのシート中の部分
6 レーザ光
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Metal plate base | substrate 2 Sheet | seat which consists of polymeric materials 3 Water repellent film 4 Part in the base | substrate of a nozzle 5 Part in the sheet | seat of a nozzle 6 Laser beam

Claims (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において、
親水性の金属プレート基体のノズルとなる貫通孔が開口する液体吐出側の面に、親水性高分子材料からなる基層の表面に撥水膜を有するシートを、該撥水膜を外表面として積層する工程と、
前記シートの前記貫通孔の開口に対応する部分を開口してノズルを開通させる工程と、
を有することを特徴とするノズルプレートの製造方法。
In a method for manufacturing a nozzle plate for an inkjet head,
A sheet having a water-repellent film on the surface of a base layer made of a hydrophilic polymer material is laminated on the surface of the liquid discharge side where a through-hole serving as a nozzle of a hydrophilic metal plate substrate opens, with the water-repellent film as an outer surface. And a process of
Opening a portion corresponding to the opening of the through hole of the sheet to open the nozzle;
A method for producing a nozzle plate, comprising:
前記貫通孔の前記金属プレート基体に設けられている部分が、テーパ状に狭くなる部分と直管状の部分とからなり、これらの部分が、インク供給側から吐出側に向かってこの順に配置されている請求項1に記載の製造方法。   The portion of the through hole provided on the metal plate base is composed of a tapered portion and a straight tubular portion, and these portions are arranged in this order from the ink supply side to the discharge side. The manufacturing method according to claim 1. 前記シートの開口がレーザ照射により行われる請求項1または2に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein the opening of the sheet is performed by laser irradiation. 前記レーザ照射がエキシマレーザ照射である請求項3に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 3, wherein the laser irradiation is excimer laser irradiation. 請求項1乃至4のいずれかに記載の製造方法により得られたことを特徴とするノズルプレート。   A nozzle plate obtained by the manufacturing method according to claim 1. インクジェットヘッド用のノズルプレートにおいて、
親水性の金属基体の吐出側の面に、親水性高分子材料からなる基層と撥水膜とを有するシートを、該撥水膜を外表面として積層した積層構造を有し、該積層構造の各層の厚さ方向にノズルとなる貫通孔が設けられている
ことを特徴とするノズルプレート。
In the nozzle plate for inkjet heads,
A sheet having a base layer made of a hydrophilic polymer material and a water repellent film on the discharge side surface of the hydrophilic metal substrate, and having the water repellent film as an outer surface is laminated. A nozzle plate, wherein a through-hole serving as a nozzle is provided in the thickness direction of each layer.
前記貫通孔の前記金属プレート基体に設けられている部分が、テーパ状に狭くなる部分と直管状の部分とからなり、これらの部分が、インク供給側から吐出側に向かってこの順に配置されている請求項6に記載のノズルプレート。   The portion of the through hole provided on the metal plate base is composed of a tapered portion and a straight tubular portion, and these portions are arranged in this order from the ink supply side to the discharge side. The nozzle plate according to claim 6.
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JP2013202886A (en) * 2012-03-28 2013-10-07 Konica Minolta Inc Method for manufacturing nozzle plate

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