JP3169032B2 - ノズルプレートとその表面処理方法 - Google Patents
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Description
置に適用されるノズルプレートと、その表面処理方法に
関する。
記録媒体上に記録像を書込む形式のインクジェット記録
装置においては、ノズル回りの状態、つまりノズルの周
囲のインクの濡れによってインク滴の飛翔方向にズレが
生じるといった問題を有している。
5565号公報あるいは特開昭57−107848号公
報で提案している装置は、ノズルプレートの表面に撥水
処理を施してノズルの周囲にインクの濡れができるのを
抑えるようにしたものであるが、このようにノズルプレ
ートの表面だけに処理を施すことはかなり困難で、特開
平2−48953号公報に開示されたもののように、シ
リコン系の撥水剤を含浸させたブレードをもってノズル
プレートの表面をワイピングするようにしても、あるい
は撥水剤を含浸させた多孔質体にノズルプレートの表面
を圧接させるようにしても、その一部がノズル内に回り
込んでしまう結果、高速でノズルから吐出しようとする
インク滴がノズルの内周面一部に付着した撥水剤に接触
して、その飛翔方向を著しく狂わせてしまうといった問
題は依然として発生する。
題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、
インク滴の飛翔曲りの生じない新たなノズルプレートを
提供することにあり、また、ノズル内への撥水剤の回り
込みを抑えて、ノズルプレートの表面に撥水性の皮膜を
形成する新たなノズルプレートの表面処理方法を提供す
ることにある。
るために本発明のノズルプレートは、インクの液滴を吐
出させるノズル孔を穿設し、かつ少なくとも表面が平板
状のノズルプレートにおいて、該ノズルプレートの表面
に、上記ノズル孔の周囲にノズル孔径の20%を越えな
い巾の部分を残して撥水性の被覆層を設けて構成されて
いる。また、このノズルプレートは、少なくとも一部を
ノズル内に入り込ませるように光により硬化する感光性
樹脂材をノズルプレートの表面に積層する工程と、ノズ
ルの直上部分の上記感光性樹脂材をノズルの径に相当す
る大きさからノズルの径の1.4倍の大きさに硬化させ
るエネルギの光をノズルプレートの裏面から照射して、
上記感光性樹脂材を硬化させる工程と、硬化させた部分
の上記感光性樹脂材を型としてノズルプレートの表面に
撥水性の被覆層を形成する工程とにより製造される。
る。図1は、本発明の一実施例をなすノズルプレートの
表面処理工程について示したものであり、また図2は、
この工程によって形成されたノズルプレートの一例を示
したものである。
トは、金属、セラミックス、シリコン、ガラス、プラス
チック等で形成され、好ましくはチタン、クロム、鉄、
コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、スズ、金等の単一材、
もしくはニッケル−リン合金、スズ−銅−リン合金(リ
ン青銅)、銅−亜鉛合金、ステンレス鋼等の合金や、ポ
リカーボネイト、ポリサルフォン、ABS樹脂(アクリ
ルニトリル・ブタジエン・スチレン供重合)、ポリエチ
レンテレフタレート、ポリアセタール及び各種の感光性
樹脂材で形成されている。 そして、このノズルプレート
1には、裏面3側に大きく開口した漏斗状部分4aと、
平板状の表面2の側に筒状に開口したオリフィス部分4
bとからなる複数のノズル孔4が設けられている。
めに、光により硬化する感光性樹脂フィルム6、一例と
して、三菱レーヨン製ダイヤロンFRA305−38
(商品名)のドライフィルムレジストがラミネートさ
れ、ついで、この感光性樹脂フィルム6を、ガラス転移
点以上の温度、つまり72±1℃以上の温度で加熱しつ
つこれを加圧して、フィルム6の裏面一部を少なくとも
8μm以上の長さを有する栓体部6aとしてノズル4の
内部に入り込ませる(図1(a))。
外線を照射し、ノズル4内へ入り込んだ部分の光感光性
樹脂を栓体部6aとして硬化させるとともに、この部分
を通して表面に達した光を回析、屈折、乱反射させて、
ノズル4の直上部分の感光性樹脂フィルム6を、少なく
ともノズル径dに相当する大きさから最大でもノズル径
dの1.4倍程度、好ましくは1.2倍程度の同心円状
の膨大部6bとして硬化させる(同図(b))。
の感光性樹脂フィルム6の入り込み量tと露光量Qによ
り左右され、一般的なノズルプレート、つまり板厚Tが
80μm、ノズル径dが40μm、ノズルの筒状部の長
さlが35μmのノズルプレート1を用い、この裏面3
に照射する紫外線(波長365nm)の光量E(光エネ
ルギ)Eと、ノズル4内への感光性樹脂フィルム6の入
り込み量tを変えて実験を行ったところ、図3に示した
ような結果が得られた。
に対して露光量Eが少な過ぎる場合には、ノズル4の直
上に形成される膨大部6bの径Dはノズル径dより小さ
くなり、また、樹脂フィルム6の入り込み量tに対して
露光量Eが多過ぎる場合には、ノズル4の直上に形成さ
れる膨大部6bの径Dが1.4dを超えてしまうことに
なって、後述するようなインク滴の飛翔曲がりを抑える
ことができなくなる。したがって、入り込み量tに対す
る露光量Eについては、 18≦t≦30の場合、露光量Eを300mJ/cm2 30<t≦35の場合、露光量Eを600mJ/cm2 と、すべきであることが判った。また、このようにして
形成された栓体部6aはノズル4内に強く嵌合し、メッ
キ層形成過程で膨大部6bがノズル4部分から抜け落ち
るのを防ぐとともに、ノズル4内への撥水性高分子樹脂
剤の侵入を抑え、また、表面2に突出形成された膨大部
6bはノズルプレート表面2に共析メッキを施す際の型
として働く。つぎに、このノズルプレート1の表裏面
2、3に光により硬化する液状の感光性樹脂剤7を塗布
し、その裏面3から光を照射してその面3の感光性樹脂
剤8を被膜として硬化させる(同図(c))。
れることなく残された感光性樹脂フィルム6と感光性樹
脂材7とを溶剤により除去してから酸で洗浄した上(同
図(d))、ニッケルイオンとポリテトラフルオロエチ
レン等の撥水性高分子樹脂の粒子を電荷により分散させ
た電解液中に浸漬し、液を撹拌しながらノズルプレート
1の表面に共析メッキ層8を形成する(同図(e))。
高分子材としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ
バーフルオロアルコキシブタジエン、ポリフルオロビニ
リデン、ポリフルオロビニル、ポリジパーフルオロアル
キルフマレート等の樹脂を単独にあるいは混合したもの
として用いられる。
に制限はなく、ニッケル、銅、銀、亜鉛、錫等の適宜の
金属を選ぶことができるが、好ましくは、ニッケルやニ
ッケル−コバルト合金、ニッケル−リン合金、ニッケル
−ホウ素合金等の表面硬度が大で、しかも耐摩耗性に優
れたものが選定される。
の粒子は、ノズルプレート1の表面2に形成された膨大
部6bを型として、ノズル4の周囲に、最大でも巾Wが
0.2dの同心円状の非撥水部5を残してその表面2全
体を均一に覆う。
て、栓として使用した感光性樹脂フィルム6と保護皮膜
として使用した感光性樹脂剤7を溶解除去し、ついで、
ノズルプレート1に荷重を加えてその反りの発生を抑え
つつ、これをポリテトラフルオロエチレンの融点以上の
温度、例えば350℃以上の温度で加熱して、ノズルプ
レート1の表面2に硬度の大なる撥インク性のメッキ層
8を形成する(同図(f))。
1には、図2に示したように、少なくともノズル4の内
面への回り込みが抑えられた状態で、その表面2にのみ
撥インク性のメッキ層8が形成される。
プレート1を用いて記録書込みを行うと、高速でノズル
4から吐出したインク滴は、そのまま記録媒体に向けて
正しく飛行する。そして、ノズル4の周囲に、ノズル径
dの20%を越えない巾Wの非撥水面5が形成された場
合には、この部分に乗ったインク滴のうち、余剰のイン
クがノズル4の内壁面を伝ってインク室内に戻される一
方、残りは非撥水面5全周に等しくゆきわたってそこに
均一な濡れを形成して互いに飛行曲りを打消し合うよう
に作用し、また、撥インク性のメッキ層8に乗ったイン
クは、インク滴の飛翔に影響を及ぼさない領域で表面張
力により球状になって付着する結果、インク滴はこれら
に影響されることなくノズル4の軸線方向に正しく飛翔
することになる。
水面5の巾Wを種々に変えて撥インク性のメッキ層8を
施し、これらのノズルプレート1をピエゾ駆動方式を採
るオンデマンド型インクジェットプリンタに装着して、
径が40μmのノズル4から0.1μg/dotのイン
ク滴を30秒間フルに吐出させる実験を100回行っ
て、その際の飛行曲りの発生回数をカウントしたとこ
ろ、 上記のような結果が得られ、このことから、ノズル4の
縁一杯まで撥インク性のメッキ層8を施した場合には、
ノズル4の内面にメッキ層8の一部が入り込む事態が発
生して、その部分がインク滴の飛翔に悪影響を及ぼすら
しいことが判明し、また、ノズル4の周囲に、巾Wがノ
ズル径dの20%以上の排撥水面5が形成されたような
場合には、ノズルプレート1の表面2に撥水処理を施さ
ない場合と同様の飛翔曲がりが発生することが判明し
た。
関する本発明の第2の実施例を示したものである。この
方法は、はじめにノズルプレート1の表面2に、光によ
り硬化する感光性樹脂フィルム6を貼着し、また裏面3
には、光により硬化する液状の感光性樹脂剤7を塗布す
る(同図(a))。
紫外線を照射して、その面3とノズル4内の感光性樹脂
剤7を硬化させる一方、ノズル4を通して表面2に達し
た紫外線によって、ノズル4の直上部分の感光性樹脂フ
ィルム6を、少なくともノズル径dに相当する大きさか
らノズル径dの1.4倍を越えない程度の大きさに硬化
させて、栓体部6aと膨大部6bを形成する(同図
(b))。
脂フィルム6のうち、その未露光部分6cを溶剤により
除去し(同図(c))、ついで、膨大部6bを型として
ノズルプレート1の表面2に撥インク性の共析メッキ層
8を形成する(同図(d))。
で硬化してその面2を保護している感光性樹脂剤8を溶
剤により除去することにより、ノズル4の縁を除いてノ
ズルプレート1の表面2全体に撥インク性のメッキ層8
を形成する(同図e))。
1の表面の撥インク性の被覆層を共析メッキで形成した
が、フッ素系高分子撥水剤を塗布して形成するようにし
てもよい。
レートは、インクの液滴を吐出させるノズル孔が穿設さ
れ、かつ少なくとも表面が平板状のノズルプレートにお
いて、該ノズルプレートの表面に、ノズル孔の周囲にノ
ズル孔径の20%を越えない巾の部分を残して撥水性の
被覆層が設けられているので、ノズル孔周囲の僅かな非
撥水面上に乗ったインク滴のうち余剰のインクをインク
室内に戻し、残りはこの面全体に等しく行き渡らせて均
一な濡れを形成して互いにインク滴の飛行曲がりを打ち
消し合せるようにするとともに、ノズル孔内での撥水層
との接触を皆無となして、接触によって生じるインク滴
の飛行曲がりを未然に防ぐことができる。また請求項2
のノズルプレートの表面処理方法は、少なくとも一部を
ノズル内に入り込ませるように光により硬化する感光性
樹脂材をノズルプレートの表面に積層する工程と、ノズ
ルの直上部分の感光性樹脂材をノズルの径に相当する大
きさからノズルの径の1.4倍の大きさに硬化させるエ
ネルギの光をノズルプレートの裏面から照射して、感光
性樹脂材を硬化させる工程と、硬化させた部分の感光性
樹脂材を型としてノズルプレートの表面に撥水性の被覆
層を形成する工程と、を含むので、ノズル孔内で硬化さ
せた栓体部分により飛行曲がりの原因となる撥水性の被
覆層のノズル孔への回り込みを皆無となすことができ、
また樹脂材の硬化に必要なエネルギの管理により入り込
み量を容易に調整でき、さらには表面で硬化させた感光
性樹脂材の脱落を抑えつつ、ノズルプレートの表面に撥
水面を容易、かつ正確に形成することができる。
ノズルプレートの表面処理工程を示した図である。
を示した断面図である。
係を示した図である。
すノズルプレートの製造工程を示した図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 インクの液滴を吐出させるノズル孔が穿
設され、かつ少なくとも表面が平板状のノズルプレート
において、該ノズルプレートの表面に、上記ノズル孔の
周囲にノズル孔径の20%を越えない巾の部分を残して
撥水性の被覆層を設けたことを特徴とするノズルプレー
ト。 - 【請求項2】 少なくとも一部をノズル内に入り込ませ
るように光により硬化する感光性樹脂材をノズルプレー
トの表面に積層する工程と、 ノズルの直上部分の上記感光性樹脂材をノズルの径に相
当する大きさからノズルの径の1.4倍の大きさに硬化
させるエネルギの光をノズルプレートの裏面から照射し
て、上記感光性樹脂材を硬化させる工程と、 硬化させた部分の上記感光性樹脂材を型としてノズルプ
レートの表面に撥水性の被覆層を形成する工程と、 を含むノズルプレートの表面処理方法。 - 【請求項3】 上記撥水性の被膜層がフッ素系樹脂であ
り、上記被膜層を形成する工程の後に、上記ノズルプレ
ートに反りを防止できる程度の荷重をかけて上記フッ素
系樹脂の融点以上に加熱する工程を含む請求項2に記載
のノズルプレートの表面処理方法。 - 【請求項4】 上記感光性樹脂材が感光性樹脂フィルム
であり、上記感光性樹脂フィルムをノズルプレートの表
面に押圧してその一部をノズル内に入り込ませるように
した請求項2に記載のノズルプレートの表面処理方法。 - 【請求項5】 上記感光性樹脂材が感光性樹脂フィルム
と液状の感光性樹脂材であり、上記感光性樹脂フィルム
をノズルプレートの表面に貼着する一方、上記液状の感
光性樹脂材をノズルプレートの裏面に塗布してその一部
をノズル内に入り込ませる請求項2に記載のノズルプレ
ートの表面処理方法。
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