JPH08187867A - 耐食インクジェットプリントヘッド - Google Patents

耐食インクジェットプリントヘッド

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JPH08187867A
JPH08187867A JP381795A JP381795A JPH08187867A JP H08187867 A JPH08187867 A JP H08187867A JP 381795 A JP381795 A JP 381795A JP 381795 A JP381795 A JP 381795A JP H08187867 A JPH08187867 A JP H08187867A
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JP
Japan
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ink
corrosion
print head
corrosion resistant
layer
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JP381795A
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English (en)
Inventor
Keiji Watanabe
啓司 渡辺
Kunihiro Tamahashi
邦裕 玉橋
Atsushi Sunahara
淳 砂原
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Koki Holdings Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Koki Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、薄板を安価な接合部材を用
いて低温で接合、積層したプリントヘッドを形成した場
合に、腐食性の強いインクを使用しても剥離等を生じな
い耐食インクジェットプリントヘッドを提供するにあ
る。 【構成】 鉄系、Ni系あるいは銅系の材質で厚さ10
〜300μmの薄板及びそれらを固定する部材の組合せ
からなる被接合物を接合してインクジェットプリントヘ
ッドを形成する。そのインク流路部には全周にわたっ
て、Ni系、Au、Ag、Pd、Pt、Rh、Ruから
選ばれた純金属もしくは合金による耐食層を被覆する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はインク耐食性に優れたイ
ンクジェットプリントヘッドに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、鉄系、Ni系あるいは銅系の材質
で厚さ10〜300μmの薄板及びそれらを固定する部
材からなるインクジェットプリントヘッドの接合は、有
機系の接着剤またはAu−Snはんだ、Au−Niロー
を用いて行ってきた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記した従来の技術に
おいて、有機系の接着剤はインクによる腐食とともに熱
サイクルにより劣化する問題がある。
【0004】一方、低融点金属で接合する方法は特開昭
62−70051号に開示されているが、Pb、Sn、
Pb−Sn、In等Auを含まない低融点金属において
は、印字品質向上の要求に伴うインクの改良により腐食
性が強くなっているインクに対し、耐食性が十分でな
い。特にホットメルト型インクに対しては、使用に耐え
ない場合が多い。
【0005】また、特開昭61−255864号には、
インクジェットプリントヘッドを構成する板に、あらか
じめSiO2等の拡散防止層を形成し、その後接合する
方法が開示されている。これによって、前記各板材その
ものの耐食性は向上するものの、インク流路部の接合層
の部分の耐食性は改善されない。
【0006】Au−Snはんだは合金めっきとして組成
を制御する技術が確立されておらず、Au−Sn合金箔
を接合部に挿入する方法はAu−Sn合金が極めて脆く
難加工材であることから実用的でない。
【0007】Au−Ni系合金を用いるロー付の場合に
は、接合部のインク耐食性・耐熱性は高いが、接合温度
が800℃以上と高く被接合部に与える熱的ダメージが
大きく、使用する部品に制限がある。
【0008】またAu−Snはんだ及びAu−Niロー
はいずれもAuを使用するため高価となる。
【0009】本発明の目的は、被接合部に大きな熱的ダ
メージを与えることなく耐食性に優れた安価なインクジ
ェットプリントヘッドを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、薄板積層構造
プリントヘッドを有するインクジェットプリンタにおい
て、前記薄板積層構造を構成する各薄板とそれらを接合
する接合層からなるインク流路部の内壁全周にわたって
耐食層を被覆することにより達成される。
【0011】耐食層は、Ni系合金もしくは純Niまた
はAu、Ag、Pd、Pt、Rh、Ruが良い。これら
の材質は、インク耐食性に優れているとともに、めっき
技術が確立されており、容易に耐食層を形成できる。
【0012】上記耐食層の厚さは0.3μm以上が良い。
めっき膜はピンホールを有するため、0.3μm未満では
素地とインクが接触し腐食する場合がある。
【0013】製造工程は、インクジェットプリントヘッ
ドを構成する薄板に接合層をコーティングするかあるい
は所定の形状の接合用の箔を接合部に挿入するかして、
前記薄板を接合する所定の位置にセットした後、加熱す
る前に抵抗溶接あるいは機械的締結を利用して固定され
た被接合物に対して予め所定温度に加熱保持された治具
を押し当てて加熱し、被接合物が所定の温度に到達後冷
却するものである。
【0014】上記工程により、インクジェットプリント
ヘッドは所定の形状に形成される。この後インク流路部
全周に耐食層を被覆すべくめっきを施す。
【0015】インク流路部は複雑な形状をしており、最
も狭いフィルタ部の流路は直径50μm以下と狭いの
で、耐食性を付与するコーティング法としては、湿式法
であるめっきが最適な方法である。めっきは、電解めっ
き・無電解めっきどちらでも構わないが、一般に無電解
めっきの方が狭路部へのめっきには適している。
【0016】また、さらに確実にインク流路部にめっき
を行うには、ポンプでインク流路部へめっき液を強制的
に流す、一種の噴流めっき法も可能である。
【0017】従って、はんだ材もしくはインクジェット
プリントヘッドを形成する部材がインク耐食性に劣る場
合でも、インク流路はその全周にわたって耐食層が被覆
されているため、耐食性に問題がなく、インクあるいは
インクジェットプリントヘッドを構成する部材の選択の
自由度が大きくなる利点がある。また、薄板の接合にお
いて、その対向する接合面が異種材質の場合、接合面に
ボイドやクラックを生じ、インクがリークする可能性が
あるが、本発明では接合後に耐食層を被覆するので、上
記ボイドやクラックを塞ぎリークを防止する効果があ
る。更に、耐食層の形成により、インク流路部を滑らか
にし、インク流路中で気泡のトラップが生じにくく、気
泡によるインクの噴射不良を防止する効果もある。
【0018】
【作用】本発明のように、インク流路部に耐食層を形成
したインクジェットプリントヘッドは、インク耐食性が
Au系のはんだ材もしくはロー材を使用した場合と同様
に優れている。従って、インクによる腐食あるいは熱的
な劣化により、接合部がダメージを受けることがなく、
接合部の信頼性が高く、腐食性が強いインクを使用した
場合でも剥離等を生ずることがない。
【0019】
【実施例】以下本発明を実施例図面を参照して説明す
る。
【0020】〔実施例1〕本実施例では、図1に示すよ
うにインクジェットプリントヘッドを構成するオリフィ
スプレート1、リストリクタプレート2、ダイアフラム
プレート3の3枚の金属製薄板及びハウジング4を接合
した。
【0021】なお、これらの被接合物は、すべて図示し
ないPb−50wt%Snはんだめっきを全面に3μm
施している。このはんだの融点は216℃である。Pb
−Snを主成分とするはんだは、めっきにより所定の組
成の膜を形成することができ、有機系接着剤に比べ耐熱
性及び接合強度に優れ、また比較的低温で接合できるた
め被接合物に与える熱的ダメージが小さい等の理由によ
り本実施例の接合層として用いることとした。
【0022】次に上記各部材を位置決めし、オリフィス
プレート1、リストリクタプレート2、ダイアフラムプ
レート3、ハウジング4の順にスポット溶接で仮止めす
る。これを図2に示すように、上から銅製加熱加圧治具
5、仮止したプレート6、銅製加熱加圧治具5の順にセ
ットした。これらを図示しない真空炉にセットし、10
~2Torr台の真空度で、上下の加熱加圧治具で240
℃まで加熱するとともに、10kgf/cm2の加圧力
を負荷する。被接合物が240℃に達した後3分間保持
して、ヒータ電源をOFFしそのまま冷却する。
【0023】このようにしてインクジェットプリントヘ
ッドを構成した後、このインクジェットプリントヘッド
の外周部のみに図示しないマスキング剤を塗布し、耐食
めっきの付着を防止する。そして、このインクジェット
プリントヘッド全体を80℃の無電解Auめっき浴に3
0分浸漬する。今回使用した無電解Auめっき液の組成
は、ジシアノ酸カリウム0.020mol/dm3、シア
ン化カリウム0.20mol/dm3、水酸化カリウム
0.20mol/dm3、水酸化ホウ素カリウム0.4m
ol/dm3である。
【0024】上記工程により、インク流路内部に0.3
μmの耐食性に優れたAuめっき層が被覆される。その
後、マスキング層を剥離してインクジェットプリントヘ
ッド15を完成させる。
【0025】本実施例においてAuめっき8が施される
のは、図3に示すようにインク流路内壁に露出している
Pb−Snはんだ接合部及び被接合部材のインク流路内
壁のみであり、しかも0.3μmと比較的薄いので、Au
系のはんだまたはロー材を使用して接合した場合に比べ
て安価である。
【0026】〔実施例2〕実施例1と同様の部材を同様
の接合方法で接合した。そして、図4に示すようにイン
クジェットプリントヘッド15のインク供給口9及びイ
ンク吐出口10にパイプ11をセットし、めっき液12
をポンプ13を用いてめっき槽14からインクジェット
ヘッド15へ注入し、再びめっき槽14へと循環させる
ようにした。
【0027】すなわち、本実施例ではインク供給口から
85℃の無電解Ni−Pめっき液をポンプで加圧して、
インク流路に注入し、オリフィスプレートのインク吐出
口からパイプ内に噴出させ、吐出液を再びめっき槽14
に回収させる。この工程を10分間行い、インク流路内
のみに1μmのNi−Pめっき層を被覆する。
【0028】今回使用したNi−Pめっき液の組成は、
硫酸Ni80g/L、酢酸ナトリウム12g/L、ホウ
酸8g/L、塩化アンモニウム6g/L、次亜リン酸ナ
トリウム24g/Lである。その結果、実施例1と同様
にインク耐食性に優れたインクジェットプリントヘッド
が作製できる。
【0029】同様にして、Ni−PのかわりにAu、A
g、Pd、Pt、Rh、Ruめっきをそれぞれ1μm形
成したインクジェットプリントヘッドを作製した。これ
らを用いて印字評価を進めた結果を表1に示す。
【0030】なお、評価に使用したインクはホットメル
ト型である。このインクを加熱により液化し、用紙に向
けて噴射し印字を行った。水溶性インクに対しホットメ
ルト型インクの大きな利点として、該インクは室温で固
体であるため、取扱時に汚れないし、噴射後直ちに固化
するため「にじみ」もなく、和紙から画用紙、はがきと
いったさまざまな用紙を前処理等なしで用いることがで
きる。しかし、ホットメルト型インクは一般に水溶性イ
ンクに比べ、腐食性が強い。今回使用したインクの組成
はwt%で、ポリエステル55%、脂肪酸43%そして
マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各色ごとに染
料がそれぞれ2%である。
【0031】
【表1】
【0032】本表からわかるように、耐食層を形成しな
いインクジェットプリントヘッドは、3ヵ月で黒インク
とカラーインクが混色した。このインクジェットプリン
トヘッドを解体したところ、はんだが腐食し、黒インク
とカラーインクを噴出するノズル間がリークしているこ
とがわかった。一方、本発明の耐食層を形成したものは
12ヵ月後も混色はなく、良好な印字特性を示した。
【0033】〔実施例3〕耐食層の厚さの下限値を求め
るため、SUS304上にPb−50wt%Snはんだ
を2μmめっきし、その上に厚さ0.1から10μmの範
囲のめっきで耐食層を形成し、インクに浸漬し腐食試験
を行った。使用したインクの組成は実施例1と同じであ
る。腐食度合いの測定には、耐食層のピンホールを通し
てインク中に溶解するPb、SnをICP(誘導結合高
周波プラズマ)分光分析で分析する方法を採用した。結
果を表2に示す。
【0034】
【表2】
【0035】本表からわかるように、耐食層の厚さが
0.3μm以上であればインク中にPb、Snが溶解する
ことがなく、インクによる腐食を防止することができ
る。
【0036】〔実施例4〕Ni系の金属の組成と耐食性
の関係を求めるため実施例3と同様にSUS304板上
にPb−50wt%Snを2μmめっきした。その上
に、各種Ni系金属を耐食層として0.3μm形成した。
腐食度合いの測定は、実施例3と同様の手法を採用し
た。結果を表3に示す。
【0037】
【表3】
【0038】本表からわかるように、Ni−Coの場
合、Coの含有率が80wt%以下であればインク中に
Pb、Snが溶解しない。同様にNi−P、Ni−B、
Ni−S、Ni−Fe、Ni−Wの場合、それぞれP、
B、S、Fe、Wの含有率が15wt%以下であれば、
インクへのPb、Snが溶解もしくは耐食層の剥離がな
く、腐食を防止することができる。
【0039】
【発明の効果】本発明のように、インクジェットプリン
トヘッドを形成する部材を接合し、インク流路部内壁に
耐食層を被覆したインクジェットプリントヘッドは、腐
食性の強いインクを使用した場合でも、接合部が腐食さ
れて剥離等の不良を生じることがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を適用したインクジェットプリントヘ
ッドを構成する薄板及び薄板を固定する部材の形状の一
例である。
【図2】 本発明を適用したインクジェットプリントヘ
ッドを構成する薄板及び薄板を固定する部材の接合方法
の一例である。
【図3】 本発明を適用したインクジェットプリントヘ
ッドのインク流路部の断面図の一例である。
【図4】 本発明を実現するためのめっき方法の一例で
ある。
【符号の説明】
1.オリフィスプレート、 2.リストリクタプレー
ト、3.ダイアフラムプレート、 4.ハウジング、
5.銅製加熱加圧治具、6.仮止めしたプレート、
7.インク流路、 8.Auめっき層、9.インク供給
口、 10.インク吐出口、 11.パイプ、12.め
っき液、 13.ポンプ、 14.めっき槽、15.イ
ンクジェットプリントヘッド、 16.Pb−Snはん
だ接合部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 薄板積層構造プリントヘッドを有するイ
    ンクジェットプリンタにおいて、前記薄板積層構造を構
    成する各薄板とそれらを接合する接合層からなるインク
    流路部の全周にわたって耐食層が被覆されていることを
    特徴とする耐食インクジェットプリントヘッド。
  2. 【請求項2】 請求項1において、上記耐食層は、Ni
    系、Au、Ag、Pd、Pt、Rh、Ruから選ばれた
    純金属もしくは合金からなることを特徴とする耐食イン
    クジェットプリントヘッド。
  3. 【請求項3】 請求項1において、上記耐食層の厚さは
    0.3μm以上であることを特徴とする耐食インクジェッ
    トプリントヘッド。
  4. 【請求項4】 請求項2において、上記Ni系金属は純
    NiもしくはCo、P、B、S、Fe、Wの中の1種類
    以上の元素を含み、含有率はCoは80wt%以下、そ
    の他の元素は合計で15wt%以下とすることを特徴と
    する耐食インクジェットプリントヘッド。
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