JPH09131880A - インクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents
インクジェットヘッドの製造方法Info
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- JPH09131880A JPH09131880A JP29442895A JP29442895A JPH09131880A JP H09131880 A JPH09131880 A JP H09131880A JP 29442895 A JP29442895 A JP 29442895A JP 29442895 A JP29442895 A JP 29442895A JP H09131880 A JPH09131880 A JP H09131880A
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Abstract
クジェットヘッドの製造方法に関し、簡易な製造工程で
表面処理材のだれ込み等を防止してノズル板形成の高精
度化、低コスト化を図ることを目的とする。 【解決手段】 インクジェットプリンタに搭載されるイ
ンクジェットヘッドを構成するノズル板を製造する方法
であって、基板にノズル孔を形成した後(S1)、レジ
スト部材で該ノズル孔を閉塞し(S2)、加熱によりレ
ジスト部材をノズル孔先端部分で平坦化し(S3)、ノ
ズル板のレジスト部材以外の表面上に表面処理層を形成
して(S4)レジスト部材を除去する(S5)構成とす
る。
Description
て記録を行うインクジェットヘッドの製造方法に関す
る。近年、コンピュータやワードプロセッサの汎用化に
伴い、これら電子機器の出力装置の一つであるプリンタ
が数多く使用されており、このプリンタの一つにインク
ジェットプリンタが普及してきている。そして、インク
ジェットプリンタに搭載されるインクジェットヘッドに
おける印字品質の向上、低コスト化が要求されている。
説明図を示す。図6(A)に示すように、インクジェッ
トヘッド11は、長方形状の外壁12に囲まれ、下方に
弾性部材13を介して加圧板14が設けられると共に、
上方にノズル孔15aが形成されたノズル板15が設け
られて圧力室16が形成される。外壁12にはインク供
給口17が形成され、インク溜まり(図示せず)とイン
ク供給路18を介して連通される。また、加圧板14の
裏面にはピエゾ素子19が取り付けられる。
エゾ素子19に電圧を印加する。インクジェットヘッド
11におけるピエゾ素子19に電圧を印加することによ
り、ピエゾ素子19が変形して加圧板14を上方に膨ら
むように弾性変形させる。加圧板14は大きく撓み、上
方にほぼ平行移動する。この動作によって、圧力室16
内のインク液がノズル孔15aから被印字物にインク滴
20となって噴射される。
ゼロにすると、ピエゾ素子19が弾性で元の位置に戻
り、それによって加圧板14が元の位置に戻る。この動
作によって、圧力室16内へインク液がインク供給口1
7より吸い込まれる。ここで、ノズル板15は、セラミ
ック板、金属板、高分子樹脂板等にプレス加工、レーザ
加工、エッチング加工、モールド加工等の工程によって
ノズル孔15aとなる開口部が形成されたものである。
例えば図6(B)に示すように、金属板15bにプレス
加工を施して円錐形とするテーパ部15a1 と円筒形を
有するスレート部15a2 とを形成している。そして、
スレート部15a2 の先端におけるノズル孔15aの開
口部分に撥水層15cが形成されている。
処理剤を塗布、スパッタ、又はめっき等によりノズル板
15の表面に付着又は合成により行っている。この場
合、表面処理層を形成しない部分にはレジストやワック
ス等のマスキング材により被覆している。
て、撥インク性の表面処理剤が形成された層とマスキン
グ材との境界面の特にノズル孔15aの開口部分でのマ
スキング材の不均一性や表面処理剤の必要以上の付着、
成長により、マスキング材を除去した後に該表面処理剤
がノズル孔15aのエッジにバリやだれ込み15c1 と
して残り、インク粒子の飛翔方向を妨げることになる。
このようなだれ込み15c1 の形成防止として、例えば
特開平6−246921号公報に記載されていることが
行われている。
ッドにおけるノズル板の製造工程図を示す。図7は、上
記特開平6−246921号公報に記載されている製造
工程図であり、まずノズル孔15aが形成された金属板
(ノズルプレート)15bの表面にレジストとしての感
光性樹脂フィルム21が形成される(図7(A))。こ
の場合、感光性樹脂フィルム21はノズル孔15a内に
も入り込む。
照射し、当該金属板15bをマスクとしてノズル孔15
aに充填された部分の感光性樹脂フィルム21を硬化さ
せて硬化部21aを形成する(図7(B))。続いて、
金属板15bの表面及び裏面にレジストとしての液状感
光性樹脂22a,22bを塗布し、裏面側より紫外線を
照射して該裏面に形成された液状感光性樹脂22bを硬
化させる(図7(C))。そして、金属板15bの表面
の感光性樹脂フィルム21及び液状感光性樹脂22aを
現像により剥離して、表面上に硬化部21aのみを残す
(図7(D))。
性の表面処理剤15cを塗布し(図7(E))、硬化部
21a及び裏面の硬化して感光性樹脂22bを現像して
剥離し、金属板15bの表面上にノズル孔15aの周辺
(ノズル孔15aの開口径の20%を越えない範囲)以
外の部分に撥水層15cが形成されるものである(図7
(F))。
造工程では、現像やリンスの工程を必要とし、また複数
種の感光性樹脂部材を使用する必要があることから、複
雑な工程が多く、ひいてはコスト高につながるという問
題がある。
もので、簡易な製造工程で表面処理材のだれ込み等を防
止してノズル板形成の高精度化、低コスト化を図るイン
クジェットヘッドの製造方法を提供することを目的とす
る。
を示す。上記課題を解決するために、請求項1では図1
に示すように、インク液が充填される圧力室の一方にノ
ズル孔が形成されたノズル板が設けられ、他方に変形自
在な加圧板が設けられて、アクチュエータにより該加圧
板を変形させることにより該ノズル孔よりインク滴を噴
射させるインクジェットヘッドであって、前記ノズル板
に前記ノズル孔を所定数形成する工程と(ステップ
(S)1)、形成した該ノズル孔内にレジスト部材を充
填して該ノズル孔を閉塞する工程(S2)と、該レジス
ト部材を加熱して該ノズル孔の先端部分で平坦化させる
工程(S3)と、該ノズル板の該レジスト部材以外の表
面上に表面処理層を形成する工程(S4)と、該ノズル
孔に充填した該レジスト部材を除去する工程(S5)
と、を含んでインクジェットヘッドの製造方法が構成さ
れる。
に前記レジスト部材を充填するにあたり、該レジスト部
材を前記ノズル板の裏面よりラミネートにより付着させ
る。請求項3では、請求項1又は2記載のレジスト部材
は、耐腐食性高分子樹脂が用いられる。
分子樹脂として感光性樹脂フィルムが用いられる。請求
項5では、請求項1において、請求項3又は4記載の耐
腐食性高分子樹脂を前記ノズル孔先端部分で平坦化させ
るにあたり、該耐腐食性高分子樹脂のガラス転移点を少
なくとも越える温度で加熱して軟化させる。
記耐腐食性高分子樹脂の硬化開始温度以下とする。請求
項7では、請求項1〜6の何れか一項において、前記レ
ジスト部材の加熱後に、露光により該レジスト部材を硬
化させる。
を形成するにあたり、フッ素系高分子又はシリコン系高
分子樹脂、その他の撥インク性物質からなる微粒子を含
有する共析めっきで形成する。上述のように請求項1の
発明では、図1に示すようにノズル板にノズル孔を形成
した後、レジスト部材で該ノズル孔を閉塞し、加熱によ
りレジスト部材をノズル孔先端部分で平坦化し、ノズル
板のレジスト部材以外の表面上に表面処理層を形成して
レジスト部材を除去する。これにより、表面処理層のノ
ズル孔へのだれ込みが微小に抑えることが可能となり、
簡易な製造工程でノズル板形成の高精度化、低コスト化
を図ることが可能となる。
ル板の裏面よりラミネートにより付着する。これによ
り、ノズル板表面のノズル孔部分の汚れが少なくなり洗
浄工程を省略することが可能となる。請求項3又は4の
発明では、レジスト部材に例えば感光性樹脂フィルムの
耐腐食性高分子樹脂を用いる。これにより、ラミネート
により容易に付着され、露光のみで硬化することから工
程の簡素化、作業時間の短縮化を図ることが可能とな
る。
樹脂フィルムの耐腐食性高分子樹脂をガラス転移点以上
で硬化開始温度以下で加熱して軟化させる。これによ
り、ノズル孔への付回り、均一性、密着性が向上させ、
次工程でのマスキングを確実なものとすることが可能と
なる。
後に露光により該レジスト部材を硬化させる。これによ
り、レジスト部材の硬化の時間短縮を図ることが可能と
なる。請求項8の発明では、表面処理層をフッ素系高分
子又はシリコン系高分子等の撥インク性物質からなる微
粒子を含有する共析めっきで形成する。これにより、耐
摩耗性、撥インク性、膜の均一性を図ることが可能とな
る。
断面図を示す。図1は、本発明の特徴を示すノズル板の
断面図を示したもので、インクジェットプリンタにおけ
るインクジェットヘッドユニットに搭載されたインクジ
ェットヘッドのノズル板に相当するものである。
ズル孔33が所定数形成されたもので、ノズル孔33は
テーパ部33aとストレート部33bとにより構成され
る。そして、基板32のノズル孔33のストレート部3
3b側の表面上に撥インク性の表面処理層34が形成さ
れ、この表面処理層34におけるノズル孔33(ストレ
ート部33b)に対応する部分に開口部34aが形成さ
れる。すなわち、ノズル孔33のストレート部33bと
表面処理層34の開口部34aがインク滴の噴射孔とな
る。
3bには、表面処理層34が入り込むだれ込みを生じる
もので、ストレート部33bの穴径φ1 に対してだれ込
みで生じた表面処理層34の開口部34aの穴径φ2 に
よってインク滴の噴射孔の穴径を変化させるが、開口部
34aの穴径φ2 をストレート部33bの穴径φ1 より
3%の範囲内で小の径になるようにだれ込みを許容して
形成される。この3%の径の違いは表面処理層34の開
口部34aと、ノズル孔33のストレート部33bの内
側面とをほぼ同一側面上に並ぶようにするためのもので
ある。
に、表面処理層34の開口部34aの穴径φ2 が縮小値
で3%を越えない直径38.8μm 以上の大きさで制御され
て形成される。ところで、前述のように、表面処理層3
4がノズル孔33のストレート部33bへのだれ込みに
よって生じる噴射孔の寸法精度低下が印字品位に大きな
影響を及ぼすもので、画質に影響するインクドットのず
れが許容される量が一般に20μm 程度とされている。
そして、ずれを生じる主な原因の一つにインク粒子速度
のバラツキがあり、印字品位に基づく速度バラツキが許
容される量は、中心速度に対して6%程度となる。
度のバラツキを6%以内に抑制するためには噴射孔の穴
径の変化(ノズル孔33のストレート部33bの穴径φ
1 に対する表面処理層34の開口部34aの穴径φ2 )
を3%以内にするものである。これによって、上述のよ
うに表面処理層34の開口部34aの側面とノズル孔3
3のストレート部33bの側面をほぼ同一側面上に並ぶ
ようにすることができ、インク飛翔特性を安定させ、印
字品位を向上させることができるものである。
明する。基板32は、例えばセラミックス、ガラス、金
属等の弾性率の高い部材が選択される。使用条件として
はノズル孔33はインクに浸漬することから、インクに
対して腐食等の構造変化を起こさない材料であることが
必要であり、本実施例では耐蝕性の高いステンレススチ
ール(例えばSUS316)を使用する。なお、樹脂基
板を用いてもよい。
樹脂膜やシリコン系高分子樹脂膜等が使用される。本実
施例ではポリテトラフルオロエチレン(PTFE)微粒
子を含有するニッケル共析めっきにより形成している。
これは、耐摩耗性、層厚の均一性、厚さ制御性が優れて
いることから品質安定化を図ることができるためであ
る。また、撥インク性においてもPTFE樹脂自体の撥
インク性とほぼ同程度の特性(接触角にして90度以
上)が得られ、安定したインク飛翔特性を得るに十分で
あるためである。
を示す。図2(A)に示すように、厚さ100μm 〜3
00μm のステンレススチール(SUS316)板の基
板32を、プレス加工、エッチング加工、放電加工、レ
ーザ加工等の方法によって加工し、ノズル板33を設け
る。ここでは、円錐形のノズル孔33をプレス加工によ
って作製するもので、ノズル孔33のストレート部33
bは穴径40μm ,長さ20μm とし、テーパ部33a
はテーパ角20°としている。なお、樹脂基板を用いる
場合のノズル孔33の形成はモールド加工等により行わ
れる。
れたノズル孔33に対してレジスト部材である耐腐食性
高分子樹脂をラミネートしてノズル孔33を閉塞する。
樹脂材としては後に剥離すること及び樹脂の加工特性を
考慮して感光性液体レジストを用いることができる。こ
こでは、光硬化性のアクリル系樹脂のドライフィルムレ
ジスト(DFR)41を用いている。この場合、ノズル
孔33を閉塞させるために、例えば厚さ50μm のもの
が使用される。DFRは十分な熱量を与えることによっ
て粘性を持つ液状となり、容易にノズル穴内部に充填す
ることができる。
始される性質のものである。また、液状時における剥離
に際しても水溶性のDFRを使用すればアルカリ性水溶
液で容易に剥離できるものである。上記ラミネートは、
基板32を裏面のDFR41と表面のPET(ポリエチ
レンテレフタレート)フィルム42で基板32を挟持さ
せ、ラミネータにより行われる。これにより、容易に密
着させることができ、後述の露光だけで硬化させること
ができることから工程が簡素化し、作業時間を短縮させ
ることができるものである。
フィルム42を剥離し、例えばドライオーブンにより当
該DFR41のガラス転移点(例えば、70℃)以上、
硬化開始温度(例えば、130℃)以下で加熱して軟化
させる。例えばDFR41を本実施例では80℃により
加熱する。これにより、ノズル孔33の先端部分で平坦
化することができると共に、付回り、均一性、密着性が
良好となってマスキングを確実ならしめ、撥インク性表
面処理剤が付着するのを確実に防止することができる。
また、上記のような温度設定でマスキングを確実ならし
めることができるものである。
タ露光により硬化させるもので、露光量は後述のめっき
工程で該DFR41が変化しない程度に十分に硬化する
光量としている。このように、露光によりDFR41を
硬化させることで、硬化温度で加熱して硬化させるより
も短時間で硬化させることができるものである。
ストライクニッケルメッキを行い、図2(D)に示すよ
うにノズル開口部表面にニッケル共析めっきにより表面
処理層34を形成する。この表面処理層34の厚さはめ
っき工程時間、コスト、膜の均一性を考慮して2〜3μ
m としている。これにより、耐摩耗性、撥インク性、膜
の均一性を向上させることができるものである。
漬することにより、図2(E)に示すようにDFR41
が剥離除去されてノズル板31が完成するものである。
なお、基板32にセラミック、ガラス、樹脂等の不導電
性のものが選択された場合には、図2(D)における表
面処理層34の形成は無電解めっき(樹脂の場合には表
面に活性化溶液を塗布又は浸漬)により行えばよい。
よりラミネートすることによりノズル孔33の開口部分
の汚染が防止され、洗浄工程を省くことができる。ま
た、加熱によりノズル孔33の先端部分で平坦化させる
ことから、ノズル開口部表面に行うニッケル共析めっき
による表面処理層34がノズル孔33内にだれ込むこと
が阻害され、正確にノズル孔33(ストレート部33
b)及び表面処理層34の開口部34aの寸法精度を維
持することができる。従って、ノズル孔33のストレー
ト部33bの側面と表面処理層34の開口部34aの側
面とを穴径3%以内でほぼ同一側面で形成することがで
き、インク飛翔の安定化、印字品位の向上を図ることが
できるものである。
耐腐食性高分子樹脂としてDFRを用いた場合を示した
が、熱により溶融して付回りを均一にするものとしてシ
ート状のワックス、めっき用マスキング材、液体レジス
ト等の高分子樹脂を用いてもよい。
ル孔が形成された基板の裏面からマスキングテープを貼
り合わせ、これをマスクとして基板表面に撥水層を形成
することが、例えば特開平5−330060号公報によ
り知られているが、これは基板とマスキングテープの付
回り、均一性、密着性が悪く、ノズル孔の先端部分での
撥水層のだれ込みを生じるものであり、本発明が加熱処
理を行うことでだれ込みを防止することができるもので
ある。
ズル板を使用したインクジェットヘッドの部分分解斜視
図を示す。図4に示すインクジェットヘッド51は、金
属又はヤング率が1×1010Pa程度以上のプラスチッ
ク等のような剛性の高い部材(例えば感光性フィルム)
で形成された長方形状の外壁52に囲まれて、圧力室5
3が形成されている。
インク液が充填され、その前面側(図において上方)に
は、上述のノズル孔33が穿設されたノズル板32が接
合されている。ノズル孔33は、外方の印字部(図示せ
ず)に向いており、圧力室53内のインク液がノズル孔
33からインク滴となって印字部に向かって吐出され
る。
が1×105 〜1×109 Pa程度のゴム又は樹脂等か
らなる弾力性のあるパッキング55を間に挟み込んで、
弾性変形可能な加圧板54が配置されている。加圧板5
4は長方形状に形成されて全面で圧力室53に面してお
り、長手方向の両端部において、細いリブ55によって
支持体56に連結されている。それと直角の方向では自
由端になっている。
れると変形するピエゾ素子57が密着して配置されてい
る。加圧板54に対するピエゾ素子57の当接面は長方
形であり、その長手方向は加圧板54の長手方向と一致
している。58は電極である。
ッドが適用されるインクジェットプリンタの全体概念図
を示す。図5に示すインクジェットプリンタ61は、回
転駆動される搬送手段であるプラテンロール62が外面
の半周に巻き付けられた記録紙63を用紙送りするもの
で、プラテンロール62の軸方向と平行に2本のステー
シャフト64a,64bが固定される。このステーシャ
フト64a,64bに摺動自在にキャリッジ65が設け
られて往復駆動される。このキャリッジ65上に上記イ
ンクジェットヘッド51が所定数一体となったインクジ
ェットヘッドユニット66がインク滴を吐出するノズル
を記録紙63側に向かって配置されて構成される。そし
て、インク供給手段としてのインク溜まり67よりチュ
ーブ68を介してインクジェットヘッドユニット66に
インクが供給されるものである。
ノズル板にノズル孔を形成した後、レジスト部材で該ノ
ズル孔を閉塞し、加熱によりレジスト部材をノズル孔先
端部分で平坦化し、ノズル板のレジスト部材以外の表面
上に表面処理層を形成してレジスト部材を除去すること
により、表面処理層のノズル孔へのだれ込みが微小に抑
えることが可能となり、簡易な製造工程でノズル板形成
の高精度化、低コスト化を図ることができる。
ノズル板の裏面よりラミネートにより付着することによ
り、ノズル板表面のノズル孔部分の汚れが少なくなり洗
浄工程を省略することができる。請求項3又は4の発明
によれば、レジスト部材に例えば感光性樹脂フィルムの
耐腐食性高分子樹脂を用いることにより、ラミネートに
より容易に付着され、露光のみで硬化することから工程
の簡素化、作業時間の短縮化を図ることができる。
光性樹脂フィルムの耐腐食性高分子樹脂をガラス転移点
以上で硬化開始温度以下で加熱して軟化させることによ
り、ノズル孔への付回り、均一性、密着性が向上させ、
次工程でのマスキングを確実なものとすることができ
る。
加熱後に露光により該レジスト部材を硬化させることに
より、レジスト部材の硬化の時間短縮を図ることができ
る。請求項8の発明によれば、表面処理層をフッ素系高
分子又はシリコン系高分子等の撥インク性物質からなる
微粒子を含有する共析めっきで形成することにより、耐
摩耗性、撥インク性、膜の均一性を図ることができる。
ンクジェットヘッドの部分分解斜視図である。
クジェットプリンタの全体概念図である。
の製造工程図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 インク液が充填される圧力室の一方にノ
ズル孔が形成されたノズル板が設けられ、他方に変形自
在な加圧板が設けられて、アクチュエータにより該加圧
板を変形させることにより該ノズル孔よりインク滴を噴
射させるインクジェットヘッドの製造方法において、 前記ノズル板に前記ノズル孔を所定数形成する工程と、 形成した該ノズル孔内にレジスト部材を充填して該ノズ
ル孔を閉塞する工程と、 該レジスト部材を加熱して該ノズル孔の先端部分で平坦
化させる工程と、 該ノズル板の該レジスト部材以外の表面上に表面処理層
を形成する工程と、 該ノズル孔に充填した該レジスト部材を除去する工程
と、 を含むことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方
法。 - 【請求項2】 請求項1記載のノズル孔内に前記レジス
ト部材を充填するにあたり、該レジスト部材を前記ノズ
ル板の裏面よりラミネートにより付着させることを特徴
とするインクジェットヘッドの製造方法。 - 【請求項3】 請求項1又は2記載のレジスト部材は、
耐腐食性高分子樹脂が用いられることを特徴とするイン
クジェットヘッドの製造方法。 - 【請求項4】 請求項3記載の耐腐食性高分子樹脂とし
て感光性樹脂フィルムが用いられることを特徴とするイ
ンクジェットヘッドの製造方法。 - 【請求項5】 請求項1において、請求項3又は4記載
の耐腐食性高分子樹脂を前記ノズル孔先端部分で平坦化
させるにあたり、該耐腐食性高分子樹脂のガラス転移点
を少なくとも越える温度で加熱して軟化させることを特
徴とするインクジェットヘッドの製造方法。 - 【請求項6】 請求項5記載の温度は、前記耐腐食性高
分子樹脂の硬化開始温度以下とすることを特徴とするイ
ンクジェットヘッドの製造方法。 - 【請求項7】 請求項1〜6の何れか一項において、前
記レジスト部材の加熱後に、露光により該レジスト部材
を硬化させることを特徴とするインクジェットヘッドの
製造方法。 - 【請求項8】 請求項1記載の表面処理層を形成するに
あたり、フッ素系高分子又はシリコン系高分子樹脂、そ
の他の撥インク性物質からなる微粒子を含有する共析め
っきで形成することを特徴とするインクジェットヘッド
の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29442895A JP3532680B2 (ja) | 1995-11-13 | 1995-11-13 | インクジェットヘッドの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29442895A JP3532680B2 (ja) | 1995-11-13 | 1995-11-13 | インクジェットヘッドの製造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09131880A true JPH09131880A (ja) | 1997-05-20 |
JP3532680B2 JP3532680B2 (ja) | 2004-05-31 |
Family
ID=17807642
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29442895A Expired - Lifetime JP3532680B2 (ja) | 1995-11-13 | 1995-11-13 | インクジェットヘッドの製造方法 |
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