JPH09216370A - ノズルプレートの外面処理方法、およびノズルプレート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ノズルプレートのノズル孔の内周面の撥水性に
大きなばらつきが生じたり、あるいはアニール処理時に
ノズルプレートが大きく変形するといった不具合を生じ
させることなく、簡易な作業工程によって、ノズルプレ
ートにインクジェットプリントヘッドへの接着性とイン
ク吐出を適切に行うための撥水性との双方の特性を具備
させる。 【解決手段】少なくとも１以上のノズル孔１０を備えて
いるノズルプレート１の表裏両面１ａ，１ｂに、撥水性
を備えたメッキ層２を形成し、その後上記ノズルプレー
ト１の片面１ｂ側には、この片面１ｂ側のメッキ層２の
表面に親水性をもたせるためのガスプラズマ処理を施
す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本願発明は、インクジェットプリントヘッ
ドのノズル形成面に貼付して用いられるノズルプレート
の外面処理方法、およびノズルプレートに関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のとおり、インクジェットプリント
ヘッドの製作に際しては、インク吐出用のノズルの口径
やその配列を所望の寸法通りに高い精度に仕上げておく
ことが要請される。しかし、インクジェットプリントヘ
ッドのノズルが、ガラス製の基板にエッチング処理を施
すことによって形成されるような場合には、このノズル
の口径や配置に多少の寸法誤差が生じる。これでは、ノ
ズルから吐出されるインク滴の均一化が図れず、印字画
像の画質を高めることができない。

【０００３】そこで、従来より、上記のような不具合を
解消する手段として、たとえば図６に示すように、イン
クジェットプリントヘッド５のノズル形成面５０に、ノ
ズルプレート１Ａを貼付する手段が採用されている。こ
のノズルプレート１Ａは、正確な位置および口径に仕上
げられた貫通孔状のノズル孔１０Ａを有するものであ
り、インクジェットプリントヘッド５の各ノズル５１の
口径を本来の口径よりも幾分大き目に形成しておけば、
このノズルプレート１Ａをノズル形成面５０に接着する
ことによって、上記各ノズル５１の開口径や配置を矯正
し、その寸法誤差を解消することが可能である。

【０００４】このようなノズルプレート１Ａは、上記イ
ンクジェットプリントヘッド５のノズル形成面５０に接
着剤などを用いて確実に接着できるように、その片面１
ｄについては、ある程度の親水性を備えていることが要
求される。一方、その反対面１ｃについては、ノズル孔
１０Ａを通過したインクが、インク滴となって適切に吐
出されるように、高い撥水性を有することが要求され
る。そこで、従来では、このような要求を満たす手段と
して、ノズルプレート１Ａの外面に次のような処理を施
していた。

【０００５】すなわち、従来では、まず図７（ａ）に示
すように、複数のノズル孔１０Ａが形成されている金属
製のノズルプレート１Ａの片面１ｄに、スクリーン印刷
法などによって非金属製の保護膜６を形成する。次い
で、同図（ｂ）に示すように、上記ノズルプレート１Ａ
の他面１ｃに、下地となるメッキ層２８ａを形成した後
に、上記ノズルプレート１Ａを、フッ素系高分子微粒子
とニッケルとが混合されたメッキ溶液中に浸漬させて、
共析メッキ処理を施すことにより、同図（ｃ）に示すよ
うに、上記メッキ層２８ａの上に撥水性の高いメッキ層
２８を形成する。そして、その後同図（ｄ）に示すよう
に、上記保護膜６を剥離し、除去する。また、その後は
上記メッキ層２８の撥水性をより高めるために、同図
（ｅ）に示すように、上記ノズルプレート１Ａをたとえ
ば３００〜３８０°Ｃ程度に加熱し、アニール処理（ア
ニーリング）を施す。

【０００６】このような方法によれば、ノズルプレート
１Ａの片面１ｃについては、フッ素系高分子微粒子を含
むメッキ層２８が形成されており、高い撥水性が得られ
る。一方、ノズルプレート１Ａの他面１ｄについては、
図７（ａ）〜（ｃ）の段階において保護膜６が形成され
ていることにより、撥水性の高いメッキ層２８は形成さ
れておらず、ノズルプレート１Ａの表面をそのまま露出
させることができるので親水性をもたせることができ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の手段では、ノズルプレート１Ａの片面１ｄに保護膜
６を形成する工程と、その剥離除去作業が必要である。
また、上記保護膜６を適切に形成するためには、それ専
用の前処理などを行う必要もある。したがって、従来で
は、全体の処理工程数が非常に多く、作業能率が悪くな
っていた。さらには、処理工程数が多くなる分だけ、ノ
ズルプレート１Ａの各部にダスト類が付着する機会も多
くなるため、歩留りも悪くなっていた。

【０００８】また、従来では、ノズルプレート１Ａの片
面１ｄに保護膜６を形成する段階において、この保護膜
６の一部が、ノズルプレート１Ａのノズル孔１０Ａの内
部に不規則に進入する場合がある。このような事態が生
じたのでは、その後にメッキ層２８ａ，２８を形成する
場合に、これらの各メッキ層２８ａ，２８が、ノズル孔
１０Ａの内周面に不規則な状態で形成されることとな
る。その結果、従来では、複数のノズル孔１０Ａからイ
ンク滴を吐出させる場合に、その吐出状態にばらつきが
生じ、印字画像の画質が悪くなるという不具合もあっ
た。

【０００９】さらに、従来では、メッキ層２８ａ，２８
をノズルプレート１Ａの片面１ｃのみに形成しているた
めに、アニール処理を施すべくノズルプレート１Ａを加
熱したときには、図７（ｅ）の仮想線に示すように、ノ
ズルプレート１Ａが弓形状に反ってしまい、その取扱い
に苦慮するという不具合も生じていた。

【００１０】本願発明は、このような事情のもとで考え
出されたものであって、ノズルプレートのノズル孔の内
周面の撥水性に大きなばらつきが生じたり、あるいはア
ニール処理時にノズルプレートが大きく変形するといっ
た不具合を生じさせることなく、簡易な作業工程によっ
て、ノズルプレートにインクジェットプリントヘッドへ
の接着性とインク吐出を適切に行うための撥水性との双
方の特性を具備させることができるようにすることをそ
の課題としている。

【００１１】

【発明の開示】上記の課題を解決するため、本願発明で
は、次の技術的手段を講じている。

【００１２】すなわち、本願発明の第１の側面によれ
ば、少なくとも１以上のノズル孔を備えているノズルプ
レートの表裏両面に撥水性を備えたメッキ層を形成し、
その後上記ノズルプレートの片面側には、この片面側の
メッキ層の表面に親水性をもたせるためのガスプラズマ
処理を施すことを特徴としている。

【００１３】本願発明では、上記メッキ層は、金属と撥
水性の樹脂とが共析したメッキ層である構成とすること
ができる。また、本願発明では、上記ノズルプレートの
表裏両面に撥水性を備えたメッキ層を形成した後には、
上記ガスプラズマ処理を行う以前の段階において、上記
メッキ層を加熱してアニール処理を施す構成とすること
もできる。

【００１４】本願発明の第２の側面によれば、少なくと
も１以上のノズル孔を備えているノズルプレートであっ
て、その表裏両面には、金属と撥水性の樹脂とが共析し
たメッキ層が形成されており、かつその片面側には、こ
の片面側のメッキ層の表面に親水性をもたせるためのガ
スプラズマ処理が施されていることを特徴としている。

【００１５】本願発明によれば、ノズルプレートの表裏
両面のそれぞれに形成された２つのメッキ層のうち、ガ
スプラズマ処理が施された側の一方については親水性を
もたせることができる。これに対し、他方については撥
水性を発揮させることができる。したがって、プリント
ヘッドのノズル形成面へのノズルプレートの接着性を良
好にできるとともに、ノズルプレートのノズル孔からの
インク滴の吐出をも適切に行わせることが可能となる。

【００１６】本願発明では、ノズルプレートの外面処理
過程において、ノズルプレートの表裏両面のそれぞれに
撥水性を備えたメッキ層を形成している。したがって、
本願発明では、ノズルプレートの片面に保護膜を形成す
ることにより、その反対面のみにメッキ層を形成してい
た従来の手段とは異なり、保護膜の形成作業、そのため
の前処理、およびメッキ層の形成後における保護膜の剥
離除去作業などの煩雑な作業工程を無くすことができ
る。その結果、全体の作業工程数を少なくして、作業能
率を高めることができ、作業コストを安価にすることが
できるという格別な効果が得られる。さらには、全体の
処理工程数が少なくなる分だけ、ノズルプレートにダス
ト類が付着する機会を少なくできるので、歩留りも良く
することができる。

【００１７】また、本願発明では、既述したとおり、ノ
ズルプレートの片面に保護膜を形成する必要がないため
に、従来とは異なり、上記保護膜がノズルプレートのノ
ズル孔内へ不規則に進入することに原因して、ノズル孔
の内周面に形成されるメッキ層にばらつきが生じるよう
なことも無くすことができる。すなわち、本願発明で
は、ノズルプレートの表裏両面にメッキ層を形成する場
合には、たとえば所定のメッキ液中にノズルプレートの
全体をそのまま浸漬させるようにすればよく、このノズ
ルプレートのノズル孔の内部には、各所均一な状態にメ
ッキ処理を施すことが可能である。したがって、ノズル
プレートの複数のノズル孔からインク滴を吐出させると
きに、その吐出状態にばらつきが生じるようなことも適
切に防止し、または抑制することができるという効果も
得られる。

【００１８】さらに、本願発明では、ノズルプレートの
表裏両面にメッキ層を設けているために、従来とは異な
り、メッキ層のアニール処理を施すべくノズルプレート
を加熱したときに、このノズルプレートが不当に大きく
変形するようなことも解消することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の好ましい実施の
形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。

【００２０】図１（ａ）〜（ｄ）は、本願発明に係るノ
ズルプレートの外面処理方法の一例を示す断面図であ
る。図２は、処理対象となるノズルプレートの一例を示
す正面図であり、図３は、そのＸ−Ｘ線拡大断面図であ
る。

【００２１】まず、図２および図３において、処理対象
となるノズルプレート１を説明する。このノズルプレー
ト１は、たとえばステンレス製、あるいはニッケル製な
どの金属製であり、正面視矩形状の薄板状に形成されて
いる。また、このノズルプレート１には、所望の口径に
形成された貫通孔状のノズル孔１０が複数箇所設けられ
ている。これらの各ノズル孔１０は、インク滴の吐出に
好適なように、たとえばインクの通過方向（矢印ａ方
向）へ進むにしたがってその内径が徐々に小さくなるテ
ーパ状の孔に形成されている。

【００２２】この金属製のノズルプレート１は、ある程
度の撥水性は有するものの、インクジェットプリントヘ
ッドによる印字画像の画質を高めるためには、それ以上
の撥水性が要求される。また、このノズルプレート１
を、たとえば図６において説明したインクジェットプリ
ントヘッド５のノズル形成面５０に接着して用いる場合
に必要な親水性に劣る。そこで、後述の外面処理が必要
となる。

【００２３】なお、上記ノズルプレート１は、たとえば
所望の材質の薄板材にレーザ加工などによってノズル孔
１０を穿設することにより製造してもよい他、ステンレ
スなどの基板上に、ノズル孔１０に対応するレジスト層
を形成してから、この基板上に所望のニッケルなどの金
属のメッキ層を形成して、このメッキ層を基板から分離
し、この分離したメッキ層をノズルプレートとして形成
してもよい。いずれにしても、本願発明では、外面処理
対象となるノズルプレート１の具体的な製造方法は問わ
ない。また、ノズル孔１０の具体的な口径や配列など
は、ノズルプレート１の使用対象となるインクジェット
プリントヘッドのノズルに対応して適宜決定すればよ
い。

【００２４】次に、上記ノズルプレート１に外面処理を
施す方法について説明する。まず、上記ノズルプレート
１の外面の脱脂処理や、酸化物除去などの前処理を行
う。そして、その後図１（ａ）に示すように、たとえば
ニッケルのメッキ層２ａを、上記ノズルプレート１の外
面の全面に形成する。このメッキ層２ａは、ノズルプレ
ート１に対し、次に説明する撥水性のメッキ層２の付着
性を良好にするためのものである。

【００２５】次いで、同図（ｂ）に示すように、上記下
地となるメッキ層２ａの上に、撥水性を備えたメッキ層
２を形成する。このメッキ層２は、たとえばニッケルと
ポリテトラフルオルエチレンなどのフッ素樹脂とを共析
させたメッキ層であり、ニッケル塩の水溶液中にフッ素
樹脂の高分子微粒子を分散させたメッキ処理液中に、ノ
ズルプレート１を浸漬させて通電させることによって形
成することが可能である。したがって、このメッキ層２
は、ノズルプレート１の表裏両面１ａ，１ｂに形成され
ていることは勿論のこと、各ノズル孔１０の内周面の各
所にも均一な状態に形成することができる。このメッキ
層２は、撥水性の高いフッ素樹脂がニッケルとともに共
析しているために、ステンレス製あるいはニッケル製の
ままのノズルプレート１よりも、その外面の撥水性が高
まることとなる。

【００２６】上記撥水性のメッキ層２を形成した後に
は、図１（ｃ）に示すように、上記ノズルプレート１を
たとえば３００〜３８０°Ｃの温度範囲で約１時間ほど
加熱してから徐冷するアニール処理（アニーリング）を
施す。この処理によって、上記メッキ層２に含まれてい
るフッ素樹脂どうしを積極的に結合させて、このメッキ
層２の撥水性をより高め、かつ安定させることが可能と
なる。ノズルプレート１は、その表裏両面１ａ，１ｂに
メッキ層２が均等に形成されているために、上記加熱時
において不当に反り変形するようなことはない。

【００２７】上記アニール処理が終了した後には、図１
（ｄ）に示すように、ノズルプレート１の裏面１ｂ側に
形成されているメッキ層２に対し、ガスプラズマ処理を
施す。ガスプラズマ処理の対象となる裏面１ｂとは、イ
ンクジェットプリントヘッドのノズル形成面に接着され
る側の面である。

【００２８】ガスプラズマ処理は、たとえば図４に示す
ような、ガスプラズマ処理装置３を用いて行う。このガ
スプラズマ処理装置３は、基本的には、半導体製造プロ
セスで行われるガスプラズマエッチングを行うための装
置と同様な構成であり、高周波電源に接続された一対の
電極３０，３０間に配置されたチャンバー３１内におい
て、たとえば酸素によるプラズマを発生させて、その中
性ラジカルを上記ノズルプレート１に到達させるもので
ある。

【００２９】このプラズマ処理には、異方性（方向性）
はない。したがって、上記チャンバー３１内にノズルプ
レート１を配置させる場合には、たとえば図４に示すよ
うに、ノズルプレート１の一部をクリップ部材４０など
を用いて適当なジグ板４に取付け保持させることによ
り、上記ノズルプレート１の表面１ａ側を上記ジグ板４
の表面に密接させておく。このような状態に設定してお
けば、ノズルプレート１の表面１ａ側がガスプラズマ処
理されることを極力回避しつつ、その裏面１ｂ側へのガ
スプラズマ処理を効率良く行うことができる。上記ガス
プラズマ処理は、たとえばチャンバー内の圧力が１．３
ｍTorr、装置出力４６０Ｗの条件下において、５〜１０
分の処理時間で行う。

【００３０】上記ガスプラズマ処理によれば、ノズルプ
レート１の裏面１ｂ側のメッキ層２に含まれているフッ
素樹脂どうしの結合が分断され、このメッキ層２の表面
が活性化される。その結果、このメッキ層２の表面の撥
水性が損なわれて、親水性をもつこととなる。したがっ
て、ノズルプレート１の裏面１ｂ側に接着剤を塗布する
などして、このノズルプレート１の裏面１ｂ側を所望の
インクジェットプリントヘッドのノズル形成面に対して
確実かつ強固に接着することが可能となる。

【００３１】一方、上記ノズルプレート１の表面１ａ側
には撥水性の高いメッキ層２が形成されており、また各
ノズル孔１０の内周面にも上記メッキ層２が各所均一に
形成されている。さらに、各ノズル孔１０の内周面のメ
ッキ層２に対しては、プラズマの中性ラジカルが各所略
均等な状態に作用している。このため、各ノズル孔１０
からのインク滴の吐出を、各ノズル孔１０，１０間で大
きなばらつきを生じさせることなく、適切に行うことが
可能となる。上記ガスプラズマ処理時においては、ノズ
ルプレート１の表面１ａ側やノズル孔１０の内周面のメ
ッキ層２にも、プラズマの中性ラジカルが作用し、これ
らの部位の撥水性が多少低下する現象がみられる。しか
し、本願出願人の実験によれば、このような撥水性の低
下は、一時的な現象であって、その後の時間の経過とと
もに撥水性が徐々に回復することが確認された。したが
って、ノズルプレート１の表面１ａおよび各ノズル孔１
０の内周面については、適切な撥水性が得られることと
なる。

【００３２】このような撥水性の回復は、ノズルプレー
ト１の裏面１ｂ側のメッキ層２についても見られる。し
かし、この部分については、上記ガスプラズマ処理によ
って親水性が得られた後であって、かつその撥水性が回
復する以前の時期において、このノズルプレート１をイ
ンクジェットプリントヘッドのノズル形成面に接着させ
ておけば何ら不都合はない。すなわち、ノズルプレート
１の裏面１ｂの親水性は、インクジェットプリントヘッ
ドにノズルプレート１を接着するときにのみ得られれば
何ら不都合はなく、インクジェットプリントヘッドへの
接着後に上記メッキ層２の撥水性が回復しても、これに
よってノズルプレート１とインクジェットプリントヘッ
ドとの接着強度が徐々に低下するようなことはない。

【００３３】上記実施形態では、撥水性を備えたメッキ
層２として、ニッケルとフッ素樹脂とを共析させたメッ
キ層としているが、本願発明はこれに限定されない。本
願発明では、ノズルプレート１へのメッキ処理を可能と
するための素地金属として、ニッケル以外の金属を用い
てもよいことは勿論のこと、メッキ層に撥水性を具備さ
せるための複合材として、フッ素樹脂以外の樹脂などを
用いてもよい。なお、本願発明でいう撥水性を備えたメ
ッキ層とは、少なくともノズルプレートそのものの外面
よりも高い撥水性を備えたメッキ層の意である。

【００３４】また、上記実施形態では、ガスプラズマ処
理に用いるガスとして酸素を用いているが、やはり本願
発明はこれに限定されない。酸素以外の他の種類のガス
を用いても構わない。

【００３５】その他、本願発明に係るノズルプレートの
外面処理方法の各作業工程の具体的な内容は、種々に変
更自在である。また、本願発明に係るノズルプレートの
各部の具体的な構成も種々に設計変更自在である。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｄ）は、本願発明に係るノズルプレ
ートの外面処理方法の一例を示す断面図。

【図２】処理対象となるノズルプレートの一例を示す正
面図。

【図３】図２のＸ−Ｘ線拡大断面図。

【図４】ガスプラズマ処理装置の一例を示す説明図。

【図５】ガスプラズマ処理を施す際のノズルプレートの
セッティング状態の一例を示す要部断面図。

【図６】インクジェットプリントヘッドにノズルプレー
トを装着する状態を示す要部断面図。

【図７】（ａ）〜（ｅ）は、従来におけるノズルプレー
トの外面処理方法の一例を示す断面図。

【符号の説明】

１ ノズルプレート １ａ 表面（ノズルプレートの） １ｂ 裏面（ノズルプレートの） ２ メッキ層（撥水性の） ３ ガスプラズマ処理装置 １０ ノズル孔

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１以上のノズル孔を備えてい
   るノズルプレートの表裏両面に、撥水性を備えたメッキ
   層を形成し、その後上記ノズルプレートの片面側には、
   この片面側のメッキ層の表面に親水性をもたせるための
   ガスプラズマ処理を施すことを特徴とする、ノズルプレ
   ートの外面処理方法。
2. 【請求項２】 上記メッキ層は、金属と撥水性の樹脂と
   が共析したメッキ層である、請求項１に記載のノズルプ
   レートの外面処理方法。
3. 【請求項３】 上記ノズルプレートの表裏両面に撥水性
   を備えたメッキ層を形成した後には、上記ガスプラズマ
   処理を行う以前の段階において、上記メッキ層を加熱し
   てアニール処理を施す、請求項２に記載のノズルプレー
   トの外面処理方法。
4. 【請求項４】 少なくとも１以上のノズル孔を備えてい
   るノズルプレートであって、その表裏両面には、金属と
   撥水性の樹脂とが共析したメッキ層が形成されており、
   かつその片面側には、この片面側のメッキ層の表面に親
   水性をもたせるためのガスプラズマ処理が施されている
   ことを特徴とする、ノズルプレート。