JP3629944B2

JP3629944B2 - インクジェット印刷装置、印刷ヘッドおよびその製造方法

Info

Publication number: JP3629944B2
Application number: JP8438198A
Authority: JP
Inventors: 耕司森腰
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1998-03-30
Filing date: 1998-03-30
Publication date: 2005-03-16
Anticipated expiration: 2018-03-30
Also published as: JPH11277756A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット印刷装置及び印刷ヘッドに関し、特に、ノズルプレートの表面構造の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット印刷ヘッドでは、ノズル出口の並んでいるノズルプレート表面に、インク滓や紙粉などのゴミが付着しがちである。そこで、これらのゴミを除去してノズルの目詰まりを防止するため、弾性材製のワイパーブレードをノズルプレート表面に押し当てて擦ること（以下、「ワイピング」という）がしばしば行われる。
【０００３】
また、図１及び図２に示すように、印刷用紙との接触でノズル出口１が摩耗したり、ノズル出口１の周囲に施されている撥水層３が摩耗したりすることがないように、ノズルプレート表面５には周囲の領域７より５〜１０μｍ程度凹んだ「ノズルクレータ」と呼ばれる領域９が形成されており、このノズルクレータ９内にノズル出口１が配置されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図１及び図２に示すように、ブレード１１でワイピングを行っても、ノズルクレータ９内の特にワイピング方向下流側のエッジ１３近傍にゴミ１５が残ってしまうという問題がある。その主たる理由は、ブレード１１がノズルクレータ９から出る際に、ブレード１１の集めたゴミ１５がクレータ９のエッジ１３で掻き取られ（トラップされ）てブレード１１から離脱してしまうからである。
【０００５】
また、従来は、ブレード１１がノズルプレート表面の５のノズルクレータ９の手前の領域で集めたゴミが、ノズルクレータ９内に入ってしまい、それが上述したようにしてクレータ９のエッジ１３近傍に溜まってしまうという問題もある。
【０００６】
従って、本発明の目的は、ノズルプレート表面のワイピングにおいて、ノズルクレータ内からゴミを確実に除去できるようにすることにある。
【０００７】
本発明の別の目的は、ノズルプレート表面のワイピングにおいて、ワイパーブレードが掻き集めたゴミがノズルクレータ内に入らないようにすることにある。
【０００８】
本発明の更に別の目的は、ノズルプレート表面のワイピングにおいて、ワイパーブレードが掻き集めたゴミが他の領域に及ばないようにすることにある。
【０００９】
本発明の更にまた別の目的は、ワイピング中にワイパーブレードからゴミを除去する（リフレッシュする）ことができるようにすることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面に従うインクジェット印刷装置及びインクジェット印刷ヘッドでは、ノズルプレート表面のノズルクレータが、そのワイピング方向下流側の辺部に、主表面に対して傾斜した傾斜面を有している。ワイピングでブレードがノズルクレータから出る際、ブレードは掻き集めたゴミを捕らえたまま傾斜面を登り、ゴミをノズルクレータ外へ掃き出す。
【００１１】
本発明の第２の側面に従うインクジェット印刷装置及びインクジェット印刷ヘッドでは、ノズルクレータのワイピング方向下流側のエッジが鈍角であるか又は丸められている。ワイピングでブレードがノズルクレータから出る際、ワイパーブレードが掻き集めたゴミはノズルクレータの鈍角又は丸まったエッジではトラップされにくいので、良好にノズルクレータ外へ掃き出される。
【００１２】
本発明の第３の側面に従うインクジェット印刷装置及びインクジェット印刷ヘッドでは、ノズルクレータよりもワイピング方向上流側の位置又は下流側の位置に、ゴミをトラップしやすいトラップ溝が配置されている。上流側にトラップ溝がある場合には、ワイパーブレードが上流側で掻き集めたゴミがそのトラップ溝でトラップされるので、ブレードがリフレッシュされ、ノズルクレータにゴミが入りにくい。下流側にトラップ溝がある場合は、ノズルクレータから掻き出されたゴミがそのトラップ溝でトラップされ、ブレードがリフレッシュされ、さらに下流側へはゴミが及ばない。トラップ溝に入ったゴミは、ノズルプレートにキャップを当てて行うインク吸引動作によって、容易に排除できる。
【００１３】
トラップ溝は、ワイピング方向に直角な方向へ、ノズルクレータの存在範囲をカバーする範囲にわたって伸びていることが望ましい。または、複数個のトラップ溝を、ワイピング方向に直角な方向へ、ノズルクレータの存在範囲をカバーする範囲にわたって配列することも望ましい。
【００１４】
本発明の第４の側面に従うインクジェット印刷ヘッドの製造方法は、フィルムに穴を空ける工程と、穴の空いたフィルムをノズルプレートの表面に接合する工程とを有する。フィルムに穴を開ける工程では、ノズルプレート表面のノズル出口をカバーする領域に穴を開け、その穴の辺部には傾斜面を形成する。これにより、上述した第１の側面又は第２の側面に従う構成のインクジェット印刷ヘッドのノズルプレート表面を形成することができる。
【００１５】
本発明の第５の側面に従うインクジェット印刷ヘッドの製造方法は、ノズルプレートの表面のノズル出口をカバーする領域にレジスト層を形成する工程と、その後にノズルプレート表面に電鋳メッキ法により金属層をレジスト層よりも高く成長させる工程と、その後にレジスト層を除去する工程とを有する。電鋳メッキ工程で、レジスト層のエッジの箇所で金属層が湾曲した傾斜面をもつように成長するので、上述した第１の側面又は第２の側面に従う構成のインクジェット印刷ヘッドのノズルプレート表面を形成することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図３は、本発明の一実施形態にかかるインクジェット印刷ヘッドのノズルプレートの平面図を示し、図４は、同ノズルプレートの断面図を示す。
【００１７】
ノズルプレート２１の表面２３には、他の領域（以下、「主表面」という）２５より５〜１０μｍ程度凹んだノズルクレータ２７が形成されている。各ノズルクレータ２７は短冊形の平面形状を有し、その底面２８に多数のインクジェットノズル２９の出口３１がノズルクレータ２７の長手方向に沿って一列に配置されている。
【００１８】
各ノズルクレータ２７は、そのワイピング方向下流側の辺部に、主表面２５に対して緩く傾斜した傾斜面３３を有している。よって、この傾斜面３３と主表面２５との交線に形成される各ノズルクレータ２７の下流側のエッジ３５は、その断面角度が従来のような直角ではなく、鈍角であり、それによりゴミがトラップされにくくなっている。一方、各ノズルクレータ２７のワイピング方向上流側の辺はこの実施形態では主表面２５に垂直な壁であるが、この上流側の辺部にも下流側と同様の傾斜面を形成して、そのエッジ３７を鈍角にしてもよく、特に、ワイピングを双方向に行う場合にはそうすべきである。
【００１９】
各ノズルクレータ２７の上流側および下流側の外方の各ノズルクレータ２７に近接した箇所には、細長い２本のトラップ溝３９が形成されている。各トラップ溝３９は、ノズルクレータ２７の全長より若干長い範囲にわたって、ノズルクレータ２７に沿って伸びている。各トラップ溝３９のワイピング方向上流側及び下流側の辺は共に、主表面２５から直角に切れ落ちた垂直壁である。よって、この垂直壁と主表面２５との交線に形成される各トラップ溝３９の両側のエッジ４１、４３は共に９０度の断面角度を有し、このエッジ４１、４３でゴミがトラップされ易くなっている。
【００２０】
このような構造のノズルプレート表面２３を、ゴムや発泡樹脂などの弾性材料製のブレード４５でワイピングすると、図４に示すように、ブレード４５はまずノズルクレータ２７の上流側の主表面２５でゴミ４７を掻き集めるが、このゴミ４７の大部分は、ノズルクレータ２７の上流側のトラップ溝３９のエッジ４３でトラップされてトラップ溝３９内に溜まる。こうしてブレード４５はリフレッシュされ、続いてノズルクレータ２７内に入る。よって、主表面２５のゴミ４７はノズルクレータ２７内に殆ど入らない。続いて、ブレード４５はノズルクレータ２７内からゴミ４９を掻き集め、そして、そのゴミ４９を捕らえたまま傾斜面３３を登って、ゴミ４７をノズルクレータ２７外へ掃き出す。このゴミ４９はノズルクレータ２７の下流側のトラップ溝３９にトラップされる。以上のワイピング動作が、各ノズルクレータ２７について行われる。トラップ溝３９にトラップされたゴミは、後にノズルプレート表面２３にゴムキャップ等を被せて真空吸引を行うことにより除去される。
【００２１】
このように、ノズルクレータ２７に傾斜面３３があるために、ノズルクレータ２７内のゴミ４９はノズルクレータ２７外へ良好に掃き出される。傾斜面３３がこの作用をなす原理は、第１に、傾斜面３３の表面がブレード４５の先端と良好に接触を保てること、第２に、ノズルクレータ２７のエッジ３５が鈍ってゴミがそこを通過し易くなることにあると考えられる。この２つの原理に個別に着目すると、ノズルクレータ２７の断面形状は必ずしも図４と同じである必要はなく、種々の変形例が考え得る。例えば、図５に示すように、傾斜面３３が凹状にカーブしていてもよく、或いは、図６に示すように、傾斜面３３が凸状にカーブしていてもよく（極端な場合、エッジを単に丸めた（アールをつけた）て尖ったエッジ３５を無くしただけでもよく）、或いは、図７に示すように、傾斜面３３がノズルクレータ２７の底面２８から直接立ち上がらずに、底面２８から僅かな垂直壁５１を経て傾斜面２８になっていてもよい。このような変形例であっても、効果の大小は別として、従来に比較すれば良好なゴミ掃き出し効果が期待できる。
【００２２】
トラップ溝３９は上述のように、ゴミをトラップしてブレード４５をリフレッシュし且つゴミがノズルクレータ２７や他の場所へ行かないようにする作用をなす。このトラップ溝３９についても幾つもの変形例が考え得る。例えば、図８に示すように、図３，４に示した実施形態よりも多くの本数のトラップ溝３９を設けてもよい。逆に、例えば、２本のノズルクレータ２７の間のトラップ溝３９の本数を１本だけとしたり、片方向にのみワイピングを行う場合に最下流側のノズルクレータ２７の下流のトラップ溝３９を省略したり、というようにトラップ溝３９の本数をもっと少なくしてもよい。また、図９に示すようにノズルクレータ２７よりも長さの短いトラップ溝３９、或いは図１０に示すように、「溝」よりむしろ「穴」と呼ぶにふさわしいような形状のトラップ溝３９を、ノズルクレータ２７の長手方向（つまり、ワイピング方向に直角な方向）に沿って複数個並べてもよい。図９、１０のような場合、ノズルクレータ２７の全長が必ずどれかのトラップ溝３９によってカバーされるように、複数のトラップ溝３９をノズルクレータ２７の長手方向で互いにオーバーラップするようにして千鳥状に配置することが好ましい。また、図１１に示すようにトラップ溝３９が蛇行形状や、その他の形状にデザインされていてもよい。
【００２３】
ノズルクレータ２７の傾斜面３３と、トラップ溝３９とは必ずしも組み合わせされなければならないわけではなく、単独で用いてもそれぞれの効果を発揮する。
【００２４】
次に、上述した構造をもつノズルプレート表面２３を製造する方法の実施形態について説明する。
【００２５】
図１２は、張り合わせ法による製造方法の実施形態を示している。すなわち、ノズルプレート２１の元々プレーンな表面に、例えばプレスなどの方法で穴の開けられたフィルム６１を接合する。フィルム６１の穴は、ノズルクレータ２７やトラップ溝３７の場所をカバーする位置に開けられており、特にノズルクレータ２７となる穴の辺部には傾斜面３３が形成されている。
【００２６】
図１３〜図２０は、電鋳メッキ（電気メッキ）法による製造方法の実施形態を示している。
【００２７】
まず、図１３に示すように、ノズルプレート２１の元々プレーンな表面上に薄い紫外線硬化フィム（ＵＶフィルム）６１を転写する。次に、図１４に示すように、ノズルクレータ及びトラップ溝に対応する箇所に穴の空いたマスク６３を通して、ＵＶフィルム６１のノズルクレータ及びトラップ溝に対応する部分６５、６７だけを紫外線で露光する。次に、図１５に示すように、現像処理を行ってＵＶフィルムの非硬化部分を除去し、それにより、ノズルクレータ及びトラップ溝に対応する部分６５、６７だけがレジスト層として残る。次に、図１６に示すように、残ったレジスト層６５、６７の上に別の若干厚めのＵＶフィルム６９を転写し、そして、トラップ溝に対応する箇所にのみ穴の空いたマスク７１を通して、その第２のＵＶフィルム６９のトラップ溝に対応する部分７３だけを紫外線で露光する。次に、図１７に示すように、現像を行って、第２のＵＶフィルムの非硬化部分を除去し、トラップ溝に対応する部分７３だけをレジスト層として残す。これにより、ノズルプレート２１のノズルクレータに対応する部分の表面上には高さの低いレジスト層６５が、トラップ溝に対応する部分の表面上には高さの高いレジスト層７５が形成される。
【００２８】
次に、図１８に示すように、例えばニッケルなどの金属層７７を電鋳メッキ法によりノズルプレート２１の表面に成長させる。金属層７７は、ノズルクレータに対応するレジスト層６５よりは高く、トラップ溝に対応するレジスト層７５よりは低い高さまで成長させる。電鋳メッキ法では電界方向に沿って金属層７７が成長していくので、ノズルクレータに対応するレジスト層６５のエッジ近傍では、図示のように金属層７７が湾曲又は傾斜した外表面を形成するように成長し、これが、前述したノズルクレータ２７の傾斜面３３を形作る。一方、トラップ溝に対応するレジスト層７５の周囲は、金属層７７で完全に埋まる。
【００２９】
次に、図１９に示すように、レジスト６５、７５を除去する。次に、図２０に示すように、全体の表面に薄い撥水処理層７９（たとえば、ニッケルにテフロンを混入させたもの）をメッキ法により形成する。以上で、前述した形状をもったノズルクレータ２７とトラップ溝３９とが完成する。
【００３０】
以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態はあくまで本発明の説明のための例示であり、本発明をこれら実施形態にのみ限定する趣旨ではない。従って、本発明は、上記実施形態以外の様々な形態でも実施することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のインクジェット印刷ヘッドのノズルプレートの平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った同ノズルプレートの断面図。
【図３】本発明の一実施形態にかかるインクジェット印刷ヘッドのノズルプレートの平面図。
【図４】図３のＢ−Ｂ線に沿った同ノズルプレートの断面図。
【図５】第１の変形例にかかるノズルプレートの断面図。
【図６】第２の変形例にかかるノズルプレートの断面図。
【図７】第３の変形例にかかるノズルプレートの断面図。
【図８】第４の変形例にかかるノズルプレートの平面図。
【図９】第５の変形例にかかるノズルプレートの平面図
【図１０】第６の変形例にかかるノズルプレートの平面図。
【図１１】第７の変形例にかかるノズルプレートの平面図。
【図１２】本発明の製造方法の第１の実施形態を説明する断面図。
【図１３】本発明の製造方法の第２の実施形態のＵＶフィルム転写工程を説明する断面図。
【図１４】本発明の製造方法の第２の実施形態の第１露光工程を説明する断面図。
【図１５】本発明の製造方法の第２の実施形態の第１現像工程を説明する断面図。
【図１６】本発明の製造方法の第２の実施形態のＵＶフィルム再転写および第２露光工程を説明する断面図。
【図１７】本発明の製造方法の第２の実施形態の第２現像工程を説明する断面図。
【図１８】本発明の製造方法の第２の実施形態の電鋳メッキ工程を説明する断面図。
【図１９】本発明の製造方法の第２の実施形態のレジスト除去工程を説明する断面図。
【図２０】本発明の製造方法の第２の実施形態の撥水処理層メッキ工程を説明する断面図。
【符号の説明】
２１ノズルプレート
２３ノズルプレート表面
２５ノズルプレート主表面
２７ノズルクレータ
２９ノズル
３１ノズル出口
３３ノズルクレータの傾斜面
３５、３７ノズルクレータのエッジ
３９トラップ溝
４１、４３トラップ溝のエッジ
４５ワイピング用ブレード

Claims

インクジェットノズルの出口が配置された表面を持つノズルプレートと、前記ノズルプレートの表面をワイパーブレードによりワイピングする機構とを備え、
前記ノズルプレートの表面が、主表面と、前記主表面から凹んだ領域であってこの領域内に前記ノズル出口が配置されている、短冊形の平面形状を持つノズルクレータと、前記ノズルクレータよりもワイピング方向上流側の位置及び下流側の位置の双方に配置されたトラップ溝と、を有しており、
前記ノズルクレータが、ワイピング方向下流側の辺部に、前記主表面に対して傾斜した傾斜面を有しており、
前記トラップ溝が、前記ワイピング方向に直角な方向へ、前記ノズルクレータの存在範囲をカバーする範囲に亘って前記ノズルクレータに沿って伸び、且つ前記ワイパーブレードのごみを前記トラップ溝のエッジで保持可能なように該ワイパーブレードが前記トラップ溝の底面に接触しない程度の幅と深さとを有しているインクジェット印刷装置。
前記ノズルクレータが、ワイピング上流側の辺部にも、前記主表面に対して傾斜した別の傾斜面を有している請求項１記載のインクジェット印刷装置。
前記ノズルクレータのワイピング方向下流側のエッジが、鈍角であるか又は丸められている請求項１記載のインクジェット印刷装置。
インクジェットノズルの出口が配置された表面を持つノズルプレートと、前記ノズルプレートの表面をワイパーブレードにより所定方向にワイピングすることが可能な機構とを有し、前記ノズルプレートの表面が、主表面と、前記主表面から凹んだ領域であってこの領域内に前記ノズル出口が配置されているノズルクレータと、前記ノズルクレータよりもワイピング方向上流側の位置及び下流側の位置の少なくとも一方に配置されたトラップ溝と、を有しており、前記ノズルクレータが、ワイピング方向下流側の辺部に、前記主表面に対して傾斜した傾斜面を有しており、前記ノズルクレータのワイピング方向下流側のエッジが、鈍角であるか又は丸められているインクジェット印刷ヘッドの製造方法において、
前記トラップ溝を、前記ワイピング方向に直角な方向へ、前記ノズルクレータの存在範囲をカバーする範囲に亘って前記ノズルクレータに沿って伸びるように前記ノズルプレートの表面に形成する工程と、
前記ワイパーブレードを、前記ワイパーブレードのごみを前記トラップ溝のエッジで保持可能なように、前記トラップ溝の底面に接触しない程度の幅と深さとに形成する工程と、
前記ノズルプレートのプレーンな表面に第１の紫外線硬化フィルムを転写する工程と、
前記ノズルクレータ及び前記トラップ溝に対応する箇所に、穴の開いたマスクを通して前記第１の紫外線硬化フィルムの前記ノズルクレータ及び前記トラップ溝に対応する部分だけを紫外線で露光する工程と、
現像処理を行って前記第１の紫外線硬化フィルムの非硬化部分を除去する工程と、
残ったレジスト層の上に別の若干厚めの第２の紫外線硬化フィルムを転写し、そして、前記トラップ溝に対応する箇所にのみ穴の開いたマスクを通して、前記第２の紫外線硬化フィルムの前記トラップ溝に対応する部分だけを紫外線で露光する工程と、
現像処理を行って、前記第２の紫外線硬化フィルムの非硬化部分を除去し、前記トラップ溝に対応する部分だけをレジスト層として残す工程と、
金属層を電鋳メッキ法により前記ノズルプレートの表面に、前記ノズルクレータに対応するレジスト層よりは高く、前記トラップ溝に対応するレジスト層よりは低い高さまで成長させる工程と、
前記レジストを除去する工程と、
全体の表面に薄い撥水処理層をメッキ法により形成する工程と、
を備えるインクジェット印刷ヘッドの製造方法。