JPH08309998A - インクジェットヘッドのノズル板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インクジェットヘッドのノズル板を改良し、
印字品質を向上する。 【構成】 （１）ノズル板１の外部表面１ｂに撥水性の
第２の表面皮膜８を、ノズル孔１ａの内面に親水性の第
１の表面皮膜７を形成し、ノズル孔の最小径の部分１３
に第１の表面皮膜７と第２の表面皮膜８の境界１ｃを設
けてなるインクジェットヘッドのノズル板。 （２）第１の表面皮膜７と第２の表面皮膜８のうち少な
くとも一方を真空蒸着により形成する前記ノズル板の製
造方法。 【効果】 インクのメニスカスＭ０〜Ｍ３の形状及び位
置を安定化し、インク適径、吐出速度等を安定化して印
字品質を向上する。又このような効果を与えるノズル板
を確実な方法により製造することを可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインクジェットプリンタ
に関し、特にインクジェットヘッドのノズル板に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットヘッドにおいては、ノズ
ルの周囲表面におけるインクのぬれの状態によりインク
のメニスカスの状態が変化し、吐出するインク滴の大き
さや方向速度等が変動し印字品質の低下を起こす。そこ
で従来からインクのぬれの状態を安定化するため、例え
ば特開昭６１ー１４１５６５号公報に示すように、ノズ
ル板の表面を撥水性とし、ノズル板に設けたノズル孔の
内面を親水性とする技術が知られている。図 はこれと
類似の技術を示す図であり、図 に示すように、ノズル
板１の全面に撥水性の皮膜２２を形成した後、マスキン
グテープ２３をノズル板１の外部表面１ｂに取り付け
て、ノズル孔内面１ａを含む残り面の撥水性皮膜２２の
上にスパッタリングによりＣｒ等の親水性皮膜２１を形
成してからマスキングテープ２３を剥すという方法もあ
る。又、特開平５ー１１６３２７号公報に示すようにノ
ズル板の表面及びノズル孔の内面を共に撥水性とする技
術が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開昭６１ー
１４１５６５号公報に示す技術によれば、表面へ撥水膜
のコーテイ ングを行う際に裏面側への回り込みを防止す
るために裏面側からガス流し込む手段や、マスク部材に
よりノズル孔を埋めておくことが必要となり、手間がか
かる。更に、このような手段を用いても、ノズル孔の出
口の部分で皮膜が不規則な形状で残り、ワイピングの際
に欠落し、親水膜と撥水膜の境界が不規則となり、イン
クの濡れの状態の安定が損なわれ、インクへの気泡の混
入、吐出するインク滴の不均一化を起こす場合が少なく
ない。よって、ノズル間のバラツキも多くなり印字品質
が低下する。

【０００４】又図８に示すようなこれと類似の技術にお
いては、ノズル板１の全表面に撥水性皮膜２２を形成し
た後、外部表面１ｂにマスキングテープ２３を取り付け
てスパッタリングにより親水性皮膜２１を形成する。こ
のとき、マスキングテープ２３と外部表面１ｂに隙間が
できて親水性皮膜２１が回りこんだり、或いはマスキン
グテープ２３がノズル孔内面１ａに入りこむことにより
ノズル孔のエッジに親水性皮膜２１が付かなかったりす
る。更には、マスキングテープにも親水性皮膜２１が付
着するため、マスキングテープを剥すときに親水性皮膜
２１が引っ張られて不規則に剥離する。このようにして
親水膜と撥水膜の境界が不規則となり、インクの濡れの
状態の安定が損なわれ、上記と同様の問題を起こす場合
が少なくない。

【０００５】一方、特開平５ー１１６３２７号公報に示
す技術によれば、ノズルの径方向におけるインクのぬれ
の状態は均一となり、メニスカスの形状自体は安定した
ものとなるが、メニスカスの高さはインクとノズル内面
の内面の間の吸着力が弱いため変動し易く、高速印字に
おいてはインク滴の大きさや速度がばらついて印字品質
を低下させる傾向がある。

【０００６】本発明は上記の従来技術の問題点を課題と
して解決し、（１）ノズル孔の周囲のインクのぬれの状
態を安定化し、インクのメニスカスの変動を減少するこ
とにより、気泡の混入、吐出するインク滴の不均一化を
防止し、印字品質を向上することができるノズル板を提
供すること、（２）及び、このようなノズル板を確実で
手間のかからない方法により製造することができる方法
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めの第１の手段として本発明のインクジェットヘッドの
ノズル板は、ノズル板に親水性の高い第１の表面皮膜及
び該第１の表面皮膜よりも親水性の低い第２の表面皮膜
を形成したノズル板において、ノズル穴の最小径の部分
に前記第１の表面皮膜と第２の表面皮膜の境界を設け、
ノズル板の外部表面に第２の表面皮膜を形成し、ノズル
孔の内面に第１の表面皮膜を形成したことを特徴とする

【０００８】前記の課題を解決するための第２の手段と
して本発明のインクジェットヘッドのノズル板の製造方
法は前記第１の手段のノズル板の製造方法において、前
記第２の表面皮膜を形成した後に前記第１の表面皮膜を
真空蒸着により形成することを特徴とする。

【０００９】前記の課題を解決するための第３の手段と
して本発明のインクジェットヘッドのノズル板の製造方
法は前記第１の手段のノズル板の製造方法において、前
記第１の表面皮膜及び第２の表面皮膜の両方またはいず
れか一方を真空蒸着により形成することを特徴とする

【００１０】前記の課題を解決するための第４の手段と
して本発明のインクジェットヘッドのノズル板は前記第
１の手段のノズル板において第１の表面皮膜はＣｒであ
ることを特徴とする。

【００１１】前記の課題を解決するための第５の手段と
して本発明のインクジェットヘッドのノズル板の製造方
法は前記第２又は第３の手段の製造方法において、前記
第１の表面皮膜はＣｒであることを特徴とする

【００１２】

【作用】前記第１の手段によれば、インクジェットヘッ
ドのノズル板において、撥水性の皮膜である第２の表面
皮膜と親水性の皮膜である第１の表面皮膜の境界をノズ
ル孔の最小径のところに設けることにより、後に詳述す
るようにインクのメニスカスを形状および位置を安定化
し、インクへの気泡の混入を防ぐとともに、インク滴径
及び吐出速度を安定化し、インクジェットヘッドの印字
品質を向上することができる。

【００１３】前記第２の手段又は第３の手段によれば、
後に詳述するように、蒸着により表面皮膜をノズルの最
小径の反対側に回り込ますことなく形成することができ
るので、前記第１の表面皮膜と前記第２の表面皮膜の境
界を正確にノズル孔の最小径のところに一致させること
が容易にでき、上記のような特徴を有するインクジェッ
トヘッドのノズル板を煩雑な手間をかけることなく製造
することができる。

【００１４】前記第４の手段又は第５の手段によれば、
Ｃｒは親水性に富み、基板への密着性もよいので、上記
のような特徴を有するインクジェットヘッドのノズル板
を確実に実現することができる。

【００１５】

【実施例】

（実施例１）本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。図１（ａ）は本発明一実施例であるノズル板を組み
込んで完成させたインクジェットヘッドのノズル板の付
近の内部構造及びインクのメニスカスの状態を示す図で
ある。図１（ｂ）は図１（ａ）のＢに示すノズル孔１２
の出口の付近の部分の拡大図である。

【００１６】図１（ａ）に示すように、先ず、ノズル孔
内面１ａにＣｒ等の親水性の高い第１の表面皮膜７を、
外部表面１ｂにテフロン等の第１の表面皮膜７よりも親
水性の低い第２の表面皮膜８を形成したノズル板１を溝
１０を有する圧電素子２に接着剤３により固定し、紙面
垂直方向に溝１０を塞ぐようにして圧電素子２に図示し
ない上板を固定することによりインク室４を形成する。
インク室４に充填したインクはメニスカスはノズル孔の
最小径の部分１３に設けられた第１と第２の表面皮膜
７、８の境界１ｃにメニスカスを形成する。

【００１７】図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すようにイ
ンクを吐出する際には当初Ｍ０の状態にあったメニスカ
スがＭ１からＭ２の状態へと変化するが、メニスカスは
常にノズルの最小径の部分１３に接している。このた
め、吐出するインク滴の径、速度及び方向を一定とする
ことができる。次に、インク室を拡大してインクを吸入
する際にはＭ３の状態へと変化するがこの状態において
もノズルの最小径の部分１３に接しいる。このため、気
泡の混入を防ぐことができるとともに高速印字のときで
も、メニスカスの変動を小さく抑え、印字品質を向上さ
せることができる。このようにメニスカスをノズルの最
小径の部分１３に接した状態に維持できるのは、この最
小径の部分１３に設けた前記境界１ｃによる親水性・撥
水性の境界性及び最小径の部分１３自体の持つ幾何学的
境界性の相乗効果によるものと考えられる。

【００１８】本実施例の変形例につき図面を参照して説
明する。図２はこの変形例を示す図である。図２に示す
ようにノズル孔の最小径の部分１３はノズル孔１２の出
口のエッジに一致している。ノズル板１の外部表面１ｂ
に撥水性の第２の表面皮膜８を形成し、ノズル孔内面１
ａにＣｒ等の親水性の第１の皮膜７を形成してあり、最
小径の部分１３に親水・撥水の境界１ｃを設けてある。
その他の構造は図１に示した実施例と同様である。本例
においてはノズル板本体 は機械加工により形成する。
本例も前記の実施例と同様の作用・効果を有する。

【００１９】（実施例２）次に本実施例のノズル板の製
造方法につき図面を参照して説明する。図３は本体１ｄ
に第１の表面皮膜７及び第２の表面皮膜８を形成する方
法の第１の例を示す工程図である。

【００２０】図３（ａ）はノズル板１に第１の表面皮膜
７及び第２の表面皮膜８を形成する以前の本体１ｄを示
す図である。本例においては本体１ｄは公知の電鋳法に
よりＮｉで形成する。この場合図２に示すようにノズル
孔１２の出口からわずかに入ったところにノズル径の最
小部分１３がノズル孔１２の径方向に突出した形となっ
ている。

【００２１】本体１ｄに第１の表面皮膜７及び第２の表
面皮膜８を形成する方法の一例を図３を参照して説明す
る。

【００２２】図３（ａ）に示すような本体１ｄを準備す
る。

【００２３】図３（ｂ）に示すように、本体１ｄの全面
に一部が第１の表面皮膜７となる親水性の高いＣｒの皮
膜７ｂをスッパッタリングにより形成する。

【００２４】次に図３（ｃ）に示すように、親水性が低
く撥水性に富むＡｕの皮膜を第２の表面皮膜８として外
部表面１ｂに真空状着法により形成する。このとき第２
の表面皮膜８の蒸着源（図示しない）は外部表面１ｂに
対しほぼ垂直な方向にあり、相対的な距離はかなり大き
いので、蒸発源から四方に放射する粒子の内でノズル板
１に向かうものは、外部表面１ｂに対しほぼ垂直な方向
に直進しノズル径の最小部分１３よりも外側の部分にお
いてはノズル板１の表面に衝突してＣｒの皮膜の上にＡ
ｕの皮膜を第２の表面皮膜８として形成する。

【００２５】一方、ノズル径の最小部分１３よりも内側
の部分には粒子の直進性により、粒子はノズル板１に衝
突せず、第１の表面皮膜としてＣｒの皮膜が残る。この
結果、第１の表面皮膜７と第２の表面皮膜８の境界１ｃ
をノズル径の最小部分１３に正確に一致させることがで
きる。

【００２６】次に、本実施例の変形例につき図面を参照
して説明する。図４は本実施例の変形例において第２の
表面皮膜８として、弗素樹脂２５を外部表面１ｂのＣｒ
皮膜７ｂの上に形成する方法を示す図である。

【００２７】先に図３（ａ）及び図３（ｂ）を用いて説
明したのと同様の方法によりノズル板本体１ｄの全表面
に第１の表面皮膜７となるＣＲの皮膜７ｂを形成する。

【００２８】次に、図４（ａ）に示すように粉末状の弗
素樹脂２５を真空蒸着装置のボート２７に入れ、真空中
でボート２７に通電して弗素樹脂２５を溶融し、図４
（ｂ）に示すように溶融した弗素樹脂２５を蒸着源とし
て、親水性が低く撥水性に富む弗素樹脂２５の皮膜を第
２の表面皮膜８として外部表面１ｂのＣｒ皮膜７ｂの上
に真空状着法により形成する。この結果、すでに説明し
たのと同様の原理により、第１の表面皮膜７と第２の表
面皮膜８の境界１ｃをノズル径の最小部分１３に正確に
一致させることができる。

【００２９】（実施例３）次に本体１ｄに第１の表面皮
膜７及び第２の表面皮膜８を形成する方法の第２の例を
図面を用いて説明する。図４は本体１ｄに第１の表面皮
膜７及び第２の表面皮膜８を形成する方法の第２の例を
示す工程図である。

【００３０】図５（ａ）に示すような本体１ｄを準備す
る。

【００３１】図５（ｂ）に示すように、本体１ｄをテフ
ロン粒子を添加したＮｉの電解液に侵漬して公知の共析
メッキにより、本体１ｄの全面に撥水性に富む共析皮膜
８ｃを形成する。

【００３２】次に、図５（ｃ）に示すように、親水性が
高く第１の表面皮膜７となるＣｒの皮膜をノズル板１の
外部表面１ｂの裏側に真空状着法により形成する。この
とき第１の表面皮膜８の蒸着源（図示しない）は外部表
面１ｂに対しほぼ垂直な方向にあるので、蒸発源が放射
する粒子は外部表面１ｂに対しほぼ垂直な方向に直進し
ノズル径の最小部分１３よりも内側（外部表面１ｂと反
対の側）の部分においてはノズル板１の表面に衝突して
前記共析皮膜８ｃの皮膜の上にＣｒの皮膜を第２の表面
皮膜８として形成する。

【００３３】一方、ノズル径の最小部分１３よりも外側
（外部表面１ｂの側）の部分には粒子の直進性により、
粒子はノズル板１に衝突せず、第２の表面皮膜として共
析皮膜８ｃが残る。この結果、第１の表面皮膜７と第２
の表面皮膜８の境界１ｃをノズル径の最小部分１３に正
確に一致させることができる。

【００３４】（実施例４）次に本体１ｄに第１の表面皮
膜７及び第２の表面皮膜８を形成する方法の第３の例を
図面を用いて説明する。図６は本体１ｄに第１の表面皮
膜７及び第２の表面皮膜８を形成する方法の第３の例を
示す工程図である。

【００３５】図６（ａ）に示すような本体１ｄを準備す
る。

【００３６】図６（ｂ）に示すように、親水性が高く第
１の表面皮膜７となるＣｒの皮膜をノズル板１の外部表
面１ｂの裏側に真空状着法により形成する。このとき
は、すでに述べた原理により、ノズル径の最小部分１３
よりも内側（外部表面１ｂと反対の側）の部分に第１の
表面皮膜７としてＣｒの皮膜を形成し、ノズル径の最小
部分１３よりも外側（外部表面１ｂの側）の部分にはＣ
ｒの皮膜を形成しないこのときは、すでに述べた原理に
より、ノズル径の最小部分１３よりも内側（外部表面１
ｂと反対の側）の部分に第１の表面皮膜７としてＣｒの
皮膜を形成し、ノズル径の最小部分１３よりも外側（外
部表面１ｂの側）の部分にはＣｒの皮膜を形成しない。

【００３７】次に、図６（Ｃ）に示すように親水性が低
く撥水性に富むＡｕの皮膜を第２の表面皮膜８として外
部表面１ｂに真空状着法により形成する。このときは、
すでに述べた原理により、ノズル径の最小部分１３より
も外側（外部表面１ｂの側）の部分に第２の表面皮膜８
としてＡｕの皮膜を形成し、ノズル径の最小部分１３よ
りも内側（外部表面１ｂの反対の側）の部分にはＡｕの
皮膜を形成しない。この結果、第１の表面皮膜７と第２
の表面皮膜８の境界１ｃをノズル径の最小部分１３に正
確に一致させることができる。

【００３８】次に、本実施例の変形例につき図面を参照
して説明する。図７は本例の製造方法により、第２の表
面皮膜８として弗素樹脂の皮膜を形成した状態を示す図
である。本例によれば、図６（ｂ）に示すようにノズル
板本体１ｄのノズル径の最小部分１３よりも内側（外部
表面１ｂと反対の側）の部分に真空蒸着法により第１の
表面皮膜７としてＣｒの皮膜を形成した後、図７に示す
ようにノズル径の最小部分１３よりも外側（外部表面１
ｂの側）の部分にすでに述べた真空蒸着の方法により第
２の表面皮膜８として弗素樹脂の皮膜を形成する。

【００３９】この結果、すでに説明したのと同様の原理
により、第１の表面皮膜７と第２の表面皮膜８の境界１
ｃをノズル径の最小部分１３に正確に一致させることが
できる。

【００４０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば （１）インクジェットヘッドのノズル板において、撥水
性の皮膜である第２の表面皮膜と親水性の皮膜である第
１の表面皮膜の境界をノズル孔の最小径のところに設け
ることにより、インクのメニスカスを形状および位置を
安定化し、インクへの気泡の混入を防ぐとともに、イン
ク滴径及び吐出速度を安定化し、インクジェットヘッド
の印字品質を向上することができる。 （２）蒸着により表面皮膜をノズルの最小径の反対側に
回り込ますことなく形成することができるので、前記第
１の表面皮膜と前記第２の表面皮膜の境界を正確にノズ
ル孔の最小径のところに一致させることが容易にでき、
上記のような特徴を有するインクジェットヘッドのノズ
ル板を煩雑な手間をかけることなく製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のノズル板を有するヘッドの構造を示す
断面図である。

【図２】本発明のノズル板を有するヘッドの構造を示す
断面図である。

【図３】本発明のノズル板の製造工程を示す図である。

【図４】本発明のノズル板の製造方法程を示す図であ
る。

【図５】本発明のノズル板の製造工程を示す図である。

【図６】本発明のノズル板の製造工程を示す図である。

【図７】本発明のノズル板の製造方法を示す図である。

【図８】従来のノズル板の製造方法を示す図である。

【符号の説明】

１ ノズル板 １ａ ノズル孔内面 １ｂ 外部表面 １ｃ 親水撥水境界部 １ｄ ノズル板本体 ２ 圧電素子 ３ 接着剤 ４ インク室 ７ 第１の表面皮膜 ７ｂ 皮膜 ８ 第２の表面皮膜 ８ｃ テフロン共析皮膜 １０ 溝 １２ ノズル孔 １３ ノズル最小径部分 ２１ 親水性皮膜 ２２ 撥水性皮膜 ２３ マスキングテープ ２５ 弗素樹脂 ２７ ボート

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズル孔を有するインクジェットヘッド
   のノズル板に親水性の高い第１の表面皮膜及び該第１の
   表面皮膜よりも親水性の低い第２の表面皮膜を形成した
   ノズル板において、ノズル穴の最小径の部分に前記第１
   の表面皮膜と第２の表面皮膜の境界を設け、ノズル板の
   外部表面に第２の表面皮膜を形成し、ノズル孔の内面に
   第１の表面皮膜を形成したことを特徴とするインクジェ
   ットヘッドのノズル板。
2. 【請求項２】 前記第２の表面皮膜を形成した後に前記
   第１の表面皮膜を真空蒸着により形成することを特徴と
   する請求項１に記載するインクジェットヘッドのノズル
   板の製造方法。
3. 【請求項３】 前記第１の表面皮膜及び第２の表面皮膜
   の両方またはいずれか一方を真空蒸着により形成するこ
   とを特徴とする請求項１に記載するインクジェットヘッ
   ドのノズル板の製造方法。
4. 【請求項４】 前記第１の表面皮膜はＣｒであることを
   特徴とする請求項１に記載するインクジェットヘッドの
   ノズル板。
5. 【請求項５】 前記第１の表面皮膜はＣｒであることを
   特徴とする請求項２又は請求項３に記載するインクジェ
   ットヘッドのノズル板の製造方法。