JPH0880610A - インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インクジェットヘッドのインクと接触する
金属部材の一部又は全部に、腐食防止処理を施こして、
耐インク性を向上させ、信頼性の高いインクジェットヘ
ッドを得る。 【構成】 （１）一つもしくは複数のノズル２ａ，２ｂ
…と、各ノズルに対応するインク液室４ａ，４ｂ…と、
該インク液室にインクを供給する共通液室５と、インク
液室の体積を変化させてノズルよりインク滴を噴射する
振動板６とからなる。インクに接触する部材の一部もし
くは全体が金属部材により構成されており、該金属部材
のインクと接する接液部に腐食防止処理が施されてい
る。前記腐食防止処理としてノズルプレート１の接液
側、振動板６の接液側に有機被膜、無機膜等が施されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットヘッ
ド、より詳細には、オンデマンド型インクジェットヘッ
ドの液室構成金属部材の腐食防止に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１は、本発明が適用されるインクジェ
ットヘッドの一例を示す斜視図で、図中、１はノズルプ
レート２（２ａ，２ｂ…）はノズル、３は液室部材、４
ａ，４ｂ…は液室、５は共通液室、６は振動板、６ａ，
６ｂ…は振動領域、７（７ａ，７ｂ，…）は圧電素子、
８は基板、９はフレームで、積層圧電素子７は、基板８
に固着され、画素単位で駆動される駆動圧電素子７ａ，
７ｂ，…（以後、圧電素子と記す）に区画されている。
また、圧電素子７ａ，７ｂ…の自由端面は、フレーム９
の上部面に固着された振動板６の振動領域６ａ，６ｂ…
に接合されている。

【０００３】振動板６の他面には、液室部材３が接合さ
れ、この液室部材３には、前記振動板６の振動領域６
ａ，６ｂ…に対応して液室４ａ，４ｂ，…４ｆ…が、例
えば、千鳥列状に配置され、振動領域６ａ，６ｂ…と液
室４ａ，４ｂ…とが対をなすように接合されている。更
に、液室部材３の上面には、ノズルプレート１が接合さ
れ、ノズルプレート１には液室４ａ，４ｂ，…４ｆ…に
連通する複数のノズル２ａ，２ｂ，…２ｆが設けられて
いる。

【０００４】上記インクジェットヘッドにおいては、周
知のように、まず、印字データに従って、ヘッドの圧電
素子７ａ，７ｂ…の中から、例えば、駆動される圧電素
子７ａが選択され、選択された圧電素子７ａにパルス幅
およびパルス電圧が一定なパルス電圧まだは交番電圧の
駆動信号が印加され、該圧電素子７ａが変位される。こ
の圧電素子７ａの変位は、振動領域６ａを駆動して圧電
素子７ａの変位に対応して液室４ａ内のインクを加圧
し、駆動信号のパルス幅、パルス電圧に比例した量のイ
ンクをノズル２ａより噴射し、インク滴を記録紙上に定
着させる。

【０００５】上述のごときオンデマンド型インクジェッ
トヘッドにおいては、振動板６、液室部材３、ノズルプ
レート１が接合されて液室４ａ，４ｂ…を形成している
が、これら振動領域６ａ，６ｂ…、液室部材３，ノズル
プレート１は直接、インクに触れる構成になっている。
これら液室を形成する液室用部材としては、シリコン、
電鋳Ｎｉ，ドライフィルムレジスト、エッチングされた
金属、成形樹脂等が考えられる。また、ノズルにＮｉ電
鋳工法を用いる場合には、ノズルと液室用部材との一体
形成も可能である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】而して、上述のごとき
インクジェットヘッドにおいて、インク液室の接液部に
金属部材を使用した場合、長時間のインク浸漬により、
金属部材に腐食が起こる。この腐食は、特に、電鋳品の
ように、結晶性が低く、不純物の混入の多いもので顕著
にあらわれ、Ｎｉ電鋳で作成した振動板では、薄層部が
腐食により欠落してしまうことが確認されている。もち
ろん、この腐食には、金属部材のみならず、インクの組
成にも大きく依存するが、画質等の関係からインク組成
に関しては、大きく変えることができないのが実情であ
る。

【０００７】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなさ
れたもので、特に、広範囲のインク組成に耐えうるよ
う、金属部材に腐食防止処理をし、信頼性の高いインク
ジェットヘッドを提供することを目的としてなされたも
のである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、（１）一つもしくは複数のノズルと、各
ノズルに対応するインク液室と、該インク液室にインク
を供給する共通液室と、インク液室内のインクに圧力を
加えて前記ノズルよりインク滴を噴射させる振動板とか
らなり、インクに接触する部材の一部もしくは全体が金
属部材により構成されているインクジェットヘッドにお
いて、前記金属部材のインクと接する接液部に腐食防止
処理が施されていることを特徴としたものであり、更に
は、上記腐食防止処理として、（２）有機被膜が施され
ていること、前記有機被膜として、（３）シランカップ
リング剤が塗布されていること、或いは、（４）液状フ
ォトレジストが塗布されていること、或いは、（５）感
光性ポリイミド樹脂が塗布されていること、或いは、前
記腐食防止処理として、（６）無機被膜が施されている
こと、或いは、（７）金属部表面に不働態膜が施こされ
ていること、或いは、（８）金属部材自体が耐食性に優
れたＮｉ合金で形成されていること、或いは、（９）前
記金属部材が、金属電鋳部材から成り、該電鋳部材の接
液表面数μｍ程度が結晶性の高い均一な電鋳であるこ
と、或いは、（１０）前記金属部材が電鋳部材から成
り、該電鋳部材の接液表面数μｍ程度が耐食性に優れた
Ｎｉ合金電鋳であることを特徴としたものである。

【０００９】

【作用】インクジェットヘッドのインクと接触する金属
部材の一部又は全部に、腐食防止処理を施こして、耐イ
ンク性を向上させ、信頼性の高いインクジェットヘッド
を得る。

【００１０】

【実施例】

実施例１（請求項１に対応） 図１に関して説明したように、インクジェットヘッド
は、振動板６，液室部材３、ノズルプレート１が接合さ
れて液室を形成しており、振動板６の振動領域６ａ，６
ｂ…，ノズルプレート等は直接、インクに触れる構成に
なっている。この液室用部材としては、シリコン，電鋳
Ｎｉ，ドライフィルムレジスト，エッチングされた金
属，成形樹脂等が考えられる。また、ノズルにＮｉ電鋳
工法を用いる場合には、ノズルと液室用部材との一体形
成も可能である。

【００１１】しかし、インク液室の接液部に金属材料を
使用した場合、長時間のインクの浸漬により金属部材に
腐食が起こる。この腐食は、特に電鋳品のように、結晶
性が低く、不純物の混入の多いもので顕著にあらわれ、
Ｎｉ電鋳で作成した振動板６では、薄層部が腐食により
欠落してしまうことが確認されている。もちろん、この
腐食には、金属部材のみならず、インク組成にも大きく
依存するが、画質等の関係からインク組成に関しては大
きく変えることができないのが実情である。

【００１２】本発明は、これらの欠点を解決し、広範囲
のインク組成に耐えうるよう金属部材に腐食防止処理を
し、信頼性の高いインクジェットヘッドを提供しようと
するもので、具体的には、金属部材の接液部に、物質
層の被膜を施こし、或いは、表面組成を変更し、或い
は、表面結晶組織を制御し、或いは、金属部材自体
の組成を変更することにより接液部の耐インク性を向上
したものである。

【００１３】実施例２（請求項２乃至５に対応） 図２は、上述のごとき液室用金属部材の表面に有機被膜
を施こした場合の例を示す要部断面図で、図中、１はノ
ズルプレート、２はノズル、３は液室部材、４は液室、
６は振動板、１１は液状フォトレジスト、又は、感光性
ポリイミド、１２はシランカップリング剤、又は、液状
フォトレジスト、又は、感光性ポリイミドで、本実施例
は、これら液室形成部であるノズルプレート，液室部材
３，振動板６等の表面に、これら有機被膜１１又は１２
を施こして接合したものである。

【００１４】図３は、ノズルプレート１の表面に、上述
のごとき、シランカップリング剤，液状フォトレジス
ト，感光性ポリイミド等をスピンコーター、もしくは、
ロールコーターを用いて数千Å〜数μｍ程度の厚みで塗
布する例を示すものであるが、振動板６の表面にも、同
様にして塗布することができる。シランカップリング剤
に関しては、全面コートになるため、ノズル板等の穴の
ある基材には不適であるが、液状レジスト、感光性ポリ
イミドには、乾燥後、露光，現像を行うことにより、不
必要な穴部を除くことができるため、汎用性がある。

【００１５】シランカップリング剤としては、ＨＭＤＳ
（ヘキサメチレンジシラザン）等があり、液状フォトレ
ジストにも、ネガ型、ポジ型等多種あるが、液室部材と
してドライフィルムレジストを使用する場合には、ドラ
イフィルムと同組成のものが密着力の観点から良いと考
えられる。感光性ポリイミドに関しては、ＰＩＱ（日立
化成），フォトニース（東レ）等があり、接液性，密着
性に極めて優れている。

【００１６】図３について、詳細に説明すると、ノズル
プレート１の接液面側を上にし（図３（ａ））、この接
液面側表面にスピンコート等の手段によって液状レジス
ト又は感光性ポリイミドの有機被膜１１を塗布する（図
３（ｂ））。次いで、この被膜１１をマスク１３（ただ
し、レジスト，ポリイミド１１がポジ型ならばマスク１
３は反転）露光し（図３（ｃ）），現像することによ
り、図３（ｄ）に示すように、ノズルプレート１の接液
側表面に液状レジスト又は感光性ポリイミドの膜１３が
施こされる。

【００１７】実施例２（請求項６に対応） 図４は、本発明の他の実施例を説明するための要部断面
図で、この本実施例は、図４（ａ）の（１）に示すノズ
ルプレート１及び図４（ａ）の（２）に示す振動板６に
無機被膜を形成する場合の例を示し、図４（ｂ）に無機
被膜１４を施こした後のそれぞれの断面図を示す。無機
被膜としては、耐食性に優れる金（Ａｕ）の薄膜が考え
られ、工法としては、蒸着法、スパッタ法、イオンプレ
ーティング法等が考えられる。いずれの場合も膜厚は数
千Åオーダーが可能であり、ノズル径等への影響はほと
んど無く、金属部材の形状を選ばず、被膜を形成でき
る。

【００１８】実施例３（請求項７に対応） 図５は、本発明の他の実施例を説明するための要部断面
図で、この本実施例は、図５（ａ）の（１）に示すノズ
ルプレート１及び図５（ａ）の（２）に示す振動板６の
表面に不働態膜１５を形成する場合の例を示し、図５
（ｂ）に不働態膜１５が形成された後のそれぞれの断面
図を示す。この不働態膜を形成するには、ノズルプレー
ト１或いは振動板６を濃硝酸等に浸漬することにより、
その表面に不働態酸化膜１５を形成することができ、こ
れによりインクによる侵食を防ぐことができる。不働態
形成用の溶液としては、ニクロム酸イオンを含む酸のよ
うに極めて強い酸化性のある溶液が代替品として考えら
れる。

【００１９】実施例４（請求項８に対応） この実施例は、金属部材自体の耐食性を向上させるため
に、金属部材にＮｉ合金を用いるものである。Ｎｉ合金
はＮｉ−Ｃｒ，Ｎｉ−Ｍｏ，Ｎｉ−Ｒｕ等があり、それ
ぞれＮｉに対し、数％のＣｒ，Ｍｏ，Ｒｕが含まれ、耐
食性は極めて高い。プレス成形等で、金属部材を作る方
法もあるが、これらの合金は、共析するため電鋳も可能
である。

【００２０】実施例５（請求項９に対応） 図６及び図７は、それぞれ２段階のＮｉ電鋳を説明する
ための要部構成図で、図６は、ノズルプレートの電鋳面
側に耐食性処理を施す場合の工程図、図７は、振動板６
の基板側に耐食性処理を施す場合の工程図である。

【００２１】最初に、図６を参照して、ノズルプレート
１の電鋳面側に耐食性処理を施こす場合について説明す
ると、基板２０上に液体レジスト１６を塗布し（図６
（ａ））、該基板２０の液体レジスト１６を塗布した側
の面に、通常の条件でＮｉ電鋳１７を形成し（図６
（ｂ））、次いで、その上に低電流密度でＮｉ電鋳（耐
液層）１８を形成し（図６（ｃ））、その後、基板２０
を剥離する（図６（ｄ））。

【００２２】次に、図７を参照して、振動板６の基板側
に耐食性処理を施こす場合について説明すると、まず、
基板２０の表面（図７（ａ））に、図７（ｂ）に示すよ
うに、低電流密度でＮｉ電鋳１８を施こし、次いで、こ
の上に通常条件でＮｉ電鋳１７を施こして振動板６を形
成し（図７（ｅ））、その後、基板２０を剥離する（図
７（ｄ））。

【００２３】上述のように、この実施例は、Ｎｉ電鋳接
液部を低電流密度で電鋳速度を遅くして、表面結晶性を
上げることにより、耐食性を向上させるものである。図
６，図７に示したように、基板側，電鋳側どちら側でも
可能であり、しかも、同じ電鋳槽内でできるため、作業
効率も優れている。

【００２４】実施例６（請求項１０に対応） 図８，図９は、それぞれ金属部材の接液面表面の数μｍ
程度を耐食性に優れたＮｉ合金電鋳で形成するようにし
た場合の電鋳工程を説明するための要部構成図で、図８
は、ノズルプレート１の表面にＮｉ合金電鋳膜を形成す
る場合の例、図９は、振動板６の表面にＮｉ合金電鋳膜
を形成する場合の例を示す。この実施例は、腐食防止処
理として、金属部材の接液面表面数μｍ程度を耐食性に
優れたＮｉ合金電鋳で形成したもので、図８に本実施例
をノズルプレートに適用した例を、図９に振動板に適用
した例を示す。

【００２５】最初に、図８を参照してノズルプレートに
本実施例を適用した場合について説明すると、まず、基
板２０の上に液体レジスト１６を塗布し（図８
（ａ））、次いで、その上に通常条件でＮｉ電鋳１７を
行い（図８（ｂ））、その後、Ｎｉ合金電鋳槽へうつし
て電鋳を行い、Ｎｉ合金電鋳膜（耐食膜）１９を形成し
（図８（ｃ））、次いで、基板２０を剥離すると、Ｎｉ
電鋳（ノズル基板）１７の表面に耐食性に優れたＮｉ合
金膜１９を有するノズルプレート１が得られる（図８
（ｄ））。

【００２６】次に、図９を参照して振動板６を形成する
場合について説明すると、まず、基板２０を準備し（図
９（ａ））、該基板２０の表面にＮｉ合金の電鋳１９を
行って耐食性に優れたＮｉ合金電鋳層１９を形成し（図
９（ｂ））、次いで、Ｎｉ電鋳槽へうつして通常の条件
でＮｉ電鋳１７を行い（図９（ｃ））、その後、基板２
０を剥離すると、Ｎｉ電鋳基板１７の接液側表面に耐食
性に優れたＮｉ合金層１９を有する振動板６が得られる
（図９（ｄ））。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によると、以下のような効果がある。 〔請求項１に対応する効果〕インクジェットヘッド液室
において、金属部材接液部に腐食防止処理を施こすこと
によって、駆動部へのインクもれ等のない長期信頼性を
確保したインクジェットヘッドを提供することができ
る。 〔請求項２に対応する効果〕インクジェットヘッド液室
において、金属部材接液部を有機被膜でコートすること
によって、直接インクに触れず、保護されることに加
え、電鋳工程で作成した振動板等においては、薄層部ピ
ンホールも埋めることができ、ピンホール確認と封止の
作業の工程を短縮でき、より作業効率を上げることがで
きる。 〔請求項３に対応する効果〕インクジェットヘッド液室
において、金属部材接液部をシランカップリング剤で全
面コートすることによって、金属部材の保護とピンホー
ル対策がとれるのに加え、特に、液室をドライフィルム
で形成する場合には、カップリング効果により、著しく
金属部材との接合強度を向上し、信頼性を上げることが
できる。 〔請求項４に対応する効果〕インクジェットヘッド液室
において、金属部材接液部を液状フォトレジストを全面
コートすることによって、金属部材の保護とピンホール
対策がとれるのに加え、ノズル板等の穴あき基板に関し
ても、ノズル部の液状フォトレジストをフォトリソ工程
を用いて除去することにより、保護膜を形成することが
できる。また、液室をドライフィルムで形成する場合に
は、同一組成の液状レジストを用いることで密着性が上
がり、金属部材とドラスフィルムとの接合強度を向上
し、信頼性を上げることができる。 〔請求項５に対応する効果〕インクジェットヘッド液室
において、金属部材接液部を感光性ポリイミドを全面コ
ートすることによって、金属部材の保護、ピンホール対
策、また、フォトリソ工程によるノズル板等の保護がで
きるのに加え、感光性ポリイミドの高い密着性、高い耐
薬品性によって、特に、金属板液室を用いた場合に、優
れた接合強度と信頼性を得ることができる。 〔請求項６に対応する効果〕インクジェットヘッド液室
において、金スパッタ等による無機被膜を金属部材に全
面コートすることによって、金属部材が保護されること
に加え、全体の濡れ性を上げ、気泡等の排出性を上げる
ことができる。 〔請求項７に対応する効果〕インクジェットヘッド液室
において、濃硝酸処理による不働態酸化膜を金属部材表
面に生成させることにより、金属部材に保護されること
に加え、工程が極めて簡略であるので、作業効率を上げ
ることができる。 〔請求項８に対応する効果〕インクジェットヘッド液室
において、金属部材をＮｉ合金で作成することによっ
て、金属部材自体の耐液性を向上し、腐食を防止するこ
とができる。また、共析により、電鋳工法も可能であ
り、電鋳品に関しても工法を替えることなく合金化でき
る。 〔請求項９に対応する効果〕インクジェットヘッド液室
において、Ｎｉ電鋳で部材を作る際、接液側表面を電流
密度を低くして、結晶性を上げることにより、表面の耐
食性を上げ、インクによる腐食から保護することができ
る。また、工程上も同じ電鋳内で行えるので、作業効率
も上げることができる。 〔請求項１０に対応する効果〕インクジェットヘッド液
室において、Ｎｉ電鋳で部材を作る際、接液側表面をＮ
ｉ合金電鋳で形成することにより、表面の耐食性を上
げ、インクによる腐食から保護することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明が適用されるインクジェットヘッドの
一例を説明するための要部構成図である。

【図２】 本発明をノズルプレートに適用した場合の一
例を説明するための要部断面図である。

【図３】 図２に示したノズルプレートの製作工程を説
明するための要部断面図である。

【図４】 本発明をノズルプレート及び振動板に適用し
た場合の実施例を説明するための要部断面図である。

【図５】 本発明をノズルプレート及びに振動板に適用
した場合の実施例を説明するための要部断面図である。

【図６】 本発明をノズルプレートに適用した場合の一
例を説明するための製作工程図である。

【図７】 本発明を振動板に適用した場合の一例を説明
するための製作工程図である。

【図８】 本発明をノズルプレートに適用した場合の一
例を説明するための製作工程図である。

【図９】 本発明を振動板に適用した場合の一例を説明
するための製作工程図である。

【符号の説明】

１…ノズルプレート、２…ノズル、３…液室部材、４…
液室、５…共通液室、６…振動板、６ａ，６ｂ…振動領
域、７…圧電素子、８…基板、９…フレーム、１１，１
２…有機被膜、１３…マスク、１４…無機被膜、１５…
不働態酸化膜、１６…液体レジスト、１７…Ｎｉ電鋳
（通常条件）、１８…Ｎｉ電鋳（耐食層）、１９…Ｎｉ
合金電鋳層、２０…基板。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一つもしくは複数のノズルと、各ノズル
   に対応するインク液室と、該インク液室にインクを供給
   する共通液室と、インク液室内のインクに圧力を加えて
   前記ノズルよりインク滴を噴射させる振動板とからな
   り、インクに接触する部材の一部もしくは全体が金属部
   材により構成されているインクジェットヘッドにおい
   て、前記金属部材のインクと接する接液部に腐食防止処
   理が施されていることを特徴とするインクジェットヘッ
   ド。
2. 【請求項２】 前記腐食防止処理として、有機被膜が施
   されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジ
   ェットヘッド。
3. 【請求項３】 前記有機被膜として、シランカップリン
   グ剤が塗布されていることを特徴とする請求項２に記載
   のインクジェットヘッド。
4. 【請求項４】 前記有機被膜として、液状フォトレジス
   トが塗布されていることを特徴とする請求項２に記載の
   インクジェットヘッド。
5. 【請求項５】 前記有機被膜として、感光性ポリイミド
   樹脂が塗布されていることを特徴とする請求項２に記載
   のインクジェットヘッド。
6. 【請求項６】 前記腐食防止処理として、無機被膜が施
   されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジ
   ェットヘッド。
7. 【請求項７】 前記腐食防止処理として、金属部材表面
   に不働態膜が形成されていることを特徴とする請求項１
   に記載のインクジェットヘッド。
8. 【請求項８】 前記腐食防止処理として、金属部材自体
   が耐食性に優れたＮｉ合金で形成されていることを特徴
   とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
9. 【請求項９】 前記金属部材が金属電鋳部材から成り、
   該電鋳部材の接液表面数μｍ程度が結晶性の高い均一な
   電鋳であることを特徴とする請求項１記載のインクジェ
   ットヘッド。
10. 【請求項１０】 前記金属部材が電鋳部材から成り、該
    電鋳部材の接液表面数μｍ程度が耐食性に優れたＮｉ合
    金電鋳であることを特徴とする請求項１に記載のインク
    ジェットヘッド。