JPH09226133A - インクジェットプリントヘッド用ノズルプレートとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ノズルプレートに撥水性を持たせるためにわざ
わざ撥水処理を施す工程の必要をなくし、作業工程の簡
略化を実現し、ノズルプレートのインクに対する耐性の
向上させる。 【解決手段】ノズルプレート３は、金属とフッ素系高分
子粒子の共析物で形成されており、このノズルプレート
３の製造方法は、ベース１上にインク吐出ノズル３０と
対応する位置に所定の大きさのレジスト層２０を形成す
る工程と、上記ベース１上に金属とフッ素系高分子粒子
の共析物層を形成する工程と、上記共析物層をベース１
から分離する工程とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本願発明は、インクジェット
プリントヘッドに接着されるノズルプレートおよびその
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリントヘッドの製作に
おいて、均一な大きさのインク滴をインク吐出ノズルか
ら吐出させるためには、インク吐出ノズルの口径および
位置を高精度に仕上げることが望まれる。しかし、一般
に用いられてるガラス製等のヘッド基板にエッチング処
理を施すことによりインク吐出ノズルを形成する場合な
どは、寸法通りに高精度のインク吐出ノズルを形成する
のは困難である。

【０００３】そこで従来より、上記のような不具合を解
消するために、図３に示すように、インク吐出孔７０が
設けられたノズルプレート７をそのインク吐出孔７０が
ヘッド基板５上のインク吐出ノズル４におのおの対応す
るようにして、ヘッド基板５表面に接着している。具体
的には、各ノズル吐出孔７０の口径および形状を所定の
位置に、かつ、寸法通りに仕上げたノズルプレート７
を、ヘッド基板５に上記インク吐出孔７０の口径よりも
幾分大き目に形成されたインク吐出ノズル４に対応させ
て接着することによって対処していた。

【０００４】上記ノズルプレート７は、ヘッド基板５と
接着される面の反対の面には、インク切れを良くしてイ
ンク吐出孔７０からインク滴を適切に吐出させるために
撥水性が、ヘッド基板５と接着される面には、ヘッド基
板５に対する良好な接着状態が保たれるように親水性が
それぞれ求められる。

【０００５】上記の条件を満たすために、従来、図５に
示す工程によってノズルプレート７の表面に処理を施し
ている。図５（ａ）に示すように所定の口径、形状そし
て位置にインク吐出孔７０が設けられた金属製のノズル
プレート７は、脱脂および酸処理といった前処理を施さ
れる。次いで、図５（ｂ）に示すように、上記ノズルプ
レート７の片面７ａに、スクリーン印刷法などによって
非金属製の保護膜８を形成する。そして、図５（ｃ）に
示すように、ニッケルや還元剤等を含む溶液に上記保護
膜８を形成させたノズルプレート７を浸し、かつ、加熱
することにより、ノズルプレート７の上記保護膜を形成
させた面と反対側の面７ｂにメッキを施す。続けて、図
５（ｄ）に示すように、ニッケル、フッ素系高分子粒子
や還元剤等を含む溶液に上記片面に保護膜８を形成させ
たノズルプレート７を浸し、加熱することで、上記メッ
キ層９の上にフッ素系高分子粒子とニッケルとの共析物
による撥水層１０を積層する。そしてその後、図５
（ｅ）に示すように、保護膜８を剥離する。最後に、上
記ノズルプレートの歪みを除去し、あるいは、撥水性を
高めるために、アニール処理を施す。

【０００６】このような手段により、片面にフッ素系高
分子粒子を含む撥水面１０ａを、他面にヘッド基５と接
着可能な金属面７ａを有するノズルプレート７ができあ
がる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のノズルプレート７の作成方法では、ノズル
プレート７の片面７ａに保護膜８を形成した後に、上記
ノズルプレート７の上記保護膜を形成した面と反対側の
面７ｂにメッキを施し、さらに、上記メッキ層９の上に
フッ素系高分子粒子とニッケルとの共析物による撥水層
１０を積層する必要がある。すなわち、ノズルプレート
７に金属メッキの下付けをそしてさらに撥水処理をする
というように、二度のメッキ工程が必要であり、上記ノ
ズルプレート７に撥水性を持たせるために、わざわざ撥
水処理を施す工程が必要であった。

【０００８】また、従来は、金属プレートへの孔開け、
所定の前処理、保護膜８の形成、上述した二度のメッ
キ、保護膜８の剥離そしてアニール処理といった多くの
工程を必要とする。従って、工程数が多い分だけ作業効
率が悪くなり、さらに、寸法誤差等の生じた製品数も増
加する。

【０００９】さらに、ノズルプレート７にメッキを施す
ために、ニッケルや還元剤等、あるいは、ニッケル、フ
ッ素系高分子粒子や還元剤等含む溶液に、所定の処理、
工程を済ませたノズルプレート７を浸し、加熱すること
によりメッキを施す無電解メッキ法を用いていた。しか
し、上記の方法では、メッキ層および撥水層内に還元剤
の構成元素であるリンが混入する。メッキ層および撥水
層内にリンが混入していると、インク中のアミンにより
メッキ層および撥水層が浸食され、メッキの剥離、撥水
性の喪失といった不具合が生じる。

【００１０】本願発明は、このような事情のもとに考え
出されたものであって、インクジェットプリントヘッド
用ノズルプレートの製造において、ノズルプレートに撥
水性を持たせるためにわざわざ撥水処理を施す工程が必
要がなく、作業工程の簡略化を実現することによって作
業効率を上げ、さらには、ノズルプレートのインクに対
する耐性を向上させることをその課題としている。

【００１１】

【発明の開示】上記課題を解決するため、本願発明で
は、次の手段を講じている。

【００１２】すなわち、本願発明の第１の側面により提
供されるインクジェットプリントヘッド用ノズルプレー
トは、インク吐出ノズルを備えたヘッド基板表面に接着
して用いられ、上記インク吐出ノズルと対応する位置に
インク吐出孔が設けられているインクジェットプリント
ヘッド用ノズルプレートであって、金属と高分子粒子の
共析物で形成されていることを特徴としている。

【００１３】本願発明の第２の側面により提供されるイ
ンクジェットプリントヘッド用ノズルプレートの製造方
法は、インク吐出ノズルを備えたヘッド基板表面に接着
して用いられ、上記インク吐出ノズルと対応する位置に
インク吐出孔が設けられているインクジェットプリント
ヘッド用ノズルプレートの製造方法であって、ベース上
にインク吐出ノズルと対応する位置に所定の大きさのレ
ジスト層を形成する工程と、上記ベース上に金属とフッ
素系高分子粒子の共析物層を形成する工程と、上記共析
物層をベースから分離する工程とを含むことを特徴とし
ている。

【００１４】上記レジスト層の形成工程は、たとえば、
上記ベースの一面全面に形成したレジスト層の所定の領
域に露光、現像処理を施すことにより行い、また、上記
ベース上に金属とフッ素系高分子粒子の共析物層を形成
する工程は、たとえば、レジスト層を形成した上記ベー
ス上に、電気分解による電着を利用して金属とフッ素系
高分子粒子の共析物層を形成させることにより行うこと
ができる。

【００１５】本願発明では、ベースの一面全面に形成し
たレジスト層の所定の領域に、露光、現像処理を施すな
どして作成した共析物層形成ベースに、電気分解による
電着を利用するなどして金属とフッ素系高分子粒子の共
析物層を形成させてノズルプレートを製造する。このこ
とにより、従来のように、金属製ノズルプレートの保護
膜を形成した面と反対側の面にメッキを施し、さらに、
上記メッキ層の上にフッ素系高分子粒子とニッケル等と
の共析物による撥水層を積層するといった複雑な処理は
必要なくなる。すなわち、ノズルプレートに金属メッキ
の下付け、撥水処理といった二度のメッキ工程が必要な
く、ノズルプレート自体に撥水性を持たせることができ
る。

【００１６】また、本願発明では、上述した共析物層形
成ベースを用いてノズルプレートを製造するので、ノズ
ルプレートの製造に際し、金属プレートへの孔開け、所
定の前処理、保護膜の形成、二度のメッキ、保護膜の剥
離、そしてアニール処理といった多くの工程を必要とせ
ず、上述のようにして作成した再使用可能な共析物層形
成ベース上に、電気分解による電着を利用して金属とフ
ッ素系高分子粒子の共析物層を形成させ、共析物層形成
ベースと共析物層を分離するだけでよい。その結果、工
程数の減少にともない作業効率が良くなる。さらに、工
程数が少ない分だけ、寸法誤差等の生じた製品数も減少
する。

【００１７】さらに、本願発明では、還元剤を用いた無
電解メッキを用いず、電気分解による電着を利用して金
属とフッ素系高分子粒子の共析物層を共析物層形成ベー
ス上に形成させてノズルプレート自体を製造している。
このことにより、ノズルプレートに還元剤の構成成分で
あるリンが混入する恐れがなくなり、ノズルプレートの
撥水層がインク中のアミンにより浸食されたり、メッキ
が剥離したり、撥水性が失われるという心配がなくな
る。

【００１８】

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

【００１９】図１（ａ）〜（ｅ）は、本願発明に係るノ
ズルプレートの製造方法の一例を示す模式図である。図
２は、上記ノズルプレート３の正面図である。また、図
３は、ヘッド基板５の表面にノズルプレート３が接着さ
れた状態を示しており、図４は、上記図３の要部拡大断
面図である。

【００２０】図３に示すように、ヘッドフレーム６に取
り付けられたヘッド基板５は、インク流路基板１６、振
動板１２および圧電素子１３により構成されている。上
記インク流路基板１６は、裏面側に複数の個別インク流
路用凹陥部１１ないし各個別インク流路用凹陥部１１に
連通する共通インク流路用凹陥部が形成されている。さ
らに、上記各個別インク流路用凹陥部１１の適部には、
インク吐出ノズル用貫通孔４が形成されている。上記イ
ンク流路基板１６の裏面側に振動板１２を接着すること
により、個別インク流路１８は形成されている。上記振
動板１２の圧力室１７に対応する位置の片面には、圧電
素子１３が実装され、圧電素子１３に電圧を印加するこ
とにより圧力室１７が圧迫され、圧力室１７内のインク
が各インク吐出ノズル用貫通孔４ないし後述のノズルプ
レート３に形成された各インク吐出孔３０を介してイン
ク滴として吐出される。

【００２１】図２に示すように、ノズルプレート３は、
複数個のインク吐出孔３０を備え、図３、４に示すよう
に、ヘッド基板５表面に接着して用いられる。このノズ
ルプレート３のインク吐出孔３０は、ヘッド基板５のイ
ンク吐出ノズル４と対応する位置に設けられている。

【００２２】なお、上述したインク吐出方法、あるい
は、ノズルプレート３に設けられたインク吐出孔３０の
配列等は、あくまでも一般的な一例であって、本願発明
は、後述するノズルプレート３およびその製造方法に特
徴づけられるものである。

【００２３】上述したインク吐出方法に限らずとも、ノ
ズルプレート３の表面には、インク吐出ノズル４を通過
したインクが、インク滴としてインク吐出孔３０から適
切に吐出させられるためには、高い撥水性が要求され
る。

【００２４】以下、図１を参照しつつ本願発明によるノ
ズルプレート３の製造方法の一実形態を説明する。

【００２５】図１（ａ）は、ベース１となる部材を表
す。上記部材は、電気分解による電着を利用して金属と
フッ素系高分子粒子の共析物層３をその上面に形成させ
得るもの、たとえば、ステンレス製のものが好ましい。

【００２６】図１（ｂ）は、上記ベース１に感光性樹脂
２（レジスト層）を塗布した状態を示し、同図（ｃ）
は、共析物層形成ベース１５を示している。共析物層形
成ベースは、感光性樹脂２を塗布した上記ベース１に、
マスクを使って露光した後、不必要な部分を現像等で除
去し、所望のインク吐出孔３０に対応する位置に感光性
樹脂２０を残して形成させたものである。

【００２７】図１（ｄ）は、共析物層形成ベース１５上
に、電気分解による電着を利用して、金属、たとえばニ
ッケルなどとフッ素系高分子粒子、たとえばテトラフル
オロエチレンなどのフッ素樹脂との共析物層を、所望の
厚みに形成させた状態を示す。また、同図（ｅ）は、上
記共析物層形成ベース１５から分離させた上記共析物層
を示す。この分離した共析物層がノズルプレート３にな
る。

【００２８】上記共析物層形成ベース１５上に、ニッケ
ルとフッ素樹脂などの共析物層を形成させる方法として
は、上述の通り電着を利用する。具体的には、ニッケル
イオンを含む溶液中にフッ素系高分子粒子を分散させた
処理液に、上記共析物層形成ベース１５を陰極として浸
し、通電することによってフッ素樹脂粒子を含むように
ニッケルを陰極、すなわち、共析物層形成ベース１５上
に析出させることにより行う。

【００２９】なお、上記ノズルプレート３には、上記図
（ａ）〜（ｅ）の処理が終わった後に、たとえば３００
〜３８０℃の温度で約１時間程度加熱し、その後、徐々
に上記加熱したノズルプレート３を冷やすアニール処理
を施すのが好ましい。この処理を行うことにより、共析
物層に含まれるフッ素樹脂粒子を積極的に結合させ、ノ
ズルプレート３自体の撥水性を高めることができ、ま
た、ノズルプレート３の歪みも除去できる。

【００３０】上記のとおり、ノズルプレート３は、それ
自体に撥水性を有するフッ素樹脂を含むように電気分解
による電着を利用して作成されており、ノズルプレート
３に金属メッキの下付け、撥水処理といった二度のメッ
キ工程を施す必要がなくなる。また、上記方法で製造し
たノズルプレート３に形成されたインク吐出孔３０は、
外表面に向かってその口径が大きくなるようなテーパ状
に形成されおり、スムースなインク滴の吐出を実現す
る。

【００３１】また、共析物層形成ベース１５は再使用が
可能であり、一度共析物層形成ベース１０を作成すれ
ば、その後は電鋳法により、上記共析物層形成ベース１
５に、それ自体に撥水性を有するフッ素樹脂を含むよう
に電気分解によりニッケルとともにフッ素樹脂を電着さ
せるだけでよく、撥水性を備えるノズルプレート３を製
造するのに多工程を必要としない。その結果、工程数の
減少に伴い作業効率が向上させられる。さらには、工程
数が少ない分だけ、寸法誤差等の生じた不良品を減少さ
せることが可能となる。

【００３２】また、上記ノズルプレート３を製造する際
に、電気分解による電着を利用して、ニッケルとフッ素
樹脂を共析させる方法を用いており、無電解メッキを施
すにあたり問題となる還元剤の成分元素であるリンがノ
ズルプレート中に混入する恐れがなくなり、ノズルプレ
ートの撥水層がインク中のアミンにより浸食されたり、
メッキが剥離したり、撥水性が失われるという心配がな
くなる。

【００３３】もちろん、本願発明は、上述した実施形態
に限定されるものではない。たとえば、ノズルプレート
のインク吐出孔の配列は、図２に示すような、二列列状
にする必要はない。上記インク吐出孔はヘッド基板に設
けられたインク吐出ノズルの位置に対応させて設けるも
のであるから、上記インク吐出ノズルの配列に応じて一
列列状、多角形あるいは円形状等と設計可能である。ま
た、上記実施例では、ニッケルとフッ素樹脂を構成成分
とするノズルプレートを製造する方法を示したが、ノズ
ルプレートの構成成分は上記のものに限定されず、ニッ
ケルのほかに、他の金属を用いてもよいのはいうまでも
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｂ）は、本願発明に係るノズルプレ
ートの製造方法の一例を示す模式図。

【図２】ノズルプレートの正面図。

【図３】ヘッド基板にノズルプレート接着した状態の正
面図。

【図４】図３の要部拡大断面図。

【図５】（ａ）〜（ｂ）は、従来例に係るノズルプレー
トの製造方法の一例を示す模式図。

【符号の説明】

１ ベース ２ レジスト層 ３ ノズルプレート ４ インク吐出ノズル ５ ヘッド基板 ３０ インク吐出孔

【手続補正書】

【提出日】平成８年６月１４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｅ）は、本願発明に係るノズルプレ
ートの製造方法の一例を示す模式図。

【図２】ノズルプレートの正面図。

【図３】ヘッド基板にノズルプレートを接着した状態の
正面図。

【図４】図３の要部拡大断面図。

【図５】（ａ）〜（ｅ）は、従来例に係るノズルプレー
トの製造方法の一例を示す模式図。

【符号の説明】 １ ベース ２ レジスト層 ３ ノズルプレート ４ インク吐出ノズル ５ ヘッド基板 ３０ インク吐出孔

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インク吐出ノズルを備えたヘッド基板表
   面に接着して用いられ、上記インク吐出ノズルと対応す
   る位置にインク吐出孔が設けられているインクジェット
   プリントヘッド用ノズルプレートであって、 金属とフッ素系高分子粒子の共析物で形成されているこ
   とを特徴とする、インクジェットプリントヘッド用ノズ
   ルプレート。
2. 【請求項２】 インク吐出ノズルを備えたヘッド基板表
   面に接着して用いられ、上記インク吐出ノズルと対応す
   る位置にインク吐出孔が設けられているインクジェット
   プリントヘッド用ノズルプレート製造方法であって、 ベース上にインク吐出ノズルと対応する位置に所定の大
   きさのレジスト層を形成する工程と、 上記ベース上に金属とフッ素系高分子粒子の共析物層を
   形成する工程と、 上記共析物層をベースから分離する工程と、 を含むことを特徴とする、インクジェットプリントヘッ
   ド用ノズルプレートの製造方法。
3. 【請求項３】 上記レジスト層の形成工程は、上記ベー
   スの一面全面に形成したレジスト層の所定の領域に露
   光、現像処理を施すことにより行う、請求項２に記載の
   インクジェットプリントヘッド用ノズルプレート製造方
   法。
4. 【請求項４】 上記ベース上に金属とフッ素系高分子粒
   子の共析物層を形成する工程は、レジスト層を形成した
   上記ベース上に、電気分解による電着を利用して金属と
   フッ素系高分子粒子の共析物層を形成させることにより
   行う、請求項２に記載のインクジェットプリントヘッド
   用ノズルプレート製造方法。