JPH10305584A - インクジェットプリンターヘッド用ノズル板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インク吐出面が撥水性であり、インク吐出孔
内の撥水性と親水性の境界位置が均一でメニスカス位置
を一定にすることができるノズル板の提供が可能とす
る。その結果として、インクの安定吐出が可能となり、
インクジェットプリンターの信頼性を向上させる。 【解決手段】 インク吐出孔を有する金属製平板状部材
のインク吐出面に撥水性を有する厚みが一定の樹脂シー
トを接着した後に、インク吐出孔に該当する位置の樹脂
シートに穴あけをすることを特徴とするインクジェット
プリンターヘッド用ノズル板の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はインクジェットプリ
ンターヘッドに用いるノズル板の製造方法に関し、特に
インク吐出面に撥水性を付与し、撥水性と親水性の境界
が明確なノズル板を提供するための製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、コンピュータ出力の応用分野にお
けるノンインパクトプリンターの一方式であるインクジ
ェットプリンターでは水溶性染料を溶解した水性インク
や有機系あるいは無機系顔料を水中に分散した水性イン
クなど主に水系インクをインク流路内に供給し、充填し
た後、圧電素子による機械的振動や瞬間的にインクに熱
を印加して爆発的に膨張させることによりインク滴とし
て吐出し印字する方式が主流である。

【０００３】一般に、インク滴を安定に真っ直ぐ吐出さ
せるためにはノズル板のインク吐出孔周囲への残留イン
クの付着を防止し、さらにノズル板のインク吐出面がイ
ンクに対して化学的に安定でなければならないことが要
求されている。

【０００４】そのための手段として、インク吐出面に撥
水性の被膜を形成することが提案されており、撥水性を
発現する材料としてはシリコーン樹脂やフッ素樹脂、ま
たはテフロン共析メッキ被膜などが知られている。

【０００５】しかしながら、上記のような撥水性被膜を
形成する場合、撥水性被膜のインク吐出孔内部への入り
込み量によってインクのメニスカスの位置が決定し、イ
ンクの吐出特性に大きな影響を与えることが知られてい
る。

【０００６】すなわち、撥水性被膜の入り込み量がイン
ク吐出面に近いと外部からの機械的振動によって誤吐出
を生じ易く、また入り込み量がインク吐出面から遠いと
インク滴を吐出後、気泡を巻き込み易くなり、吐出特性
が不安定になる。したがって、撥水性被膜の入り込み量
によって決定される撥水性と親水性の境界位置を明確に
して、メニスカス位置を一定にしなければならないこと
が要求される。

【０００７】さらに撥水性と親水性の境界位置によって
決定されるメニスカス位置はインク流路の寸法、ノズル
板の厚み、インク吐出孔の大きさ、インクの種類、駆動
方法、駆動力などのパラメータに大きく依存するため、
その位置が可変であり、また量産性のある形成技術が要
求される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】その一方法として例え
ば特開平７−１２５２２０に感光性樹脂フィルムをノズ
ル板のインク吐出裏面から圧接し、フィルムの一部をイ
ンク吐出孔内部に押し込ませて硬化し、テフロン共析メ
ッキを行い、その後フィルムを除去する方法が開示され
ているが、この方法では感光性樹脂フィルムの押し込み
量を温度で調節するために押し込み量の正確な制御が困
難であり、さらに印字解像度を上げるためにインク吐出
孔の径を小さくした場合、感光性樹脂フィルムの押し込
みが難かしくなるなど工程が非常に困難であり量産性に
劣る。

【０００９】本発明の目的は、上記課題を解決して、撥
水性被膜がインク吐出面へ被覆され、撥水性と親水性の
境界位置が制御可能で均一でありメニスカス位置が一定
となる量産性に優れたインクジェットプリンターヘッド
用ノズル板の製造方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のインクジェットプリンターヘッド用ノズル
板の製造方法では下記記載の手段を採用する。本発明の
請求項１記載のインクジェットプリンターヘッド用ノズ
ル板の製造方法はインク吐出面を一方に有し、所定の位
置にインクが吐出される貫通したインク吐出孔を有する
金属製平板状部材のインク吐出面に撥水性を有する厚み
が一定の樹脂シートを接着する工程と、インク吐出孔に
該当する位置の樹脂シートに穴あけをする工程とを有す
ることを特徴とする。

【００１１】また本発明の請求項２記載のインクジェッ
トプリンターヘッド用ノズル板の製造方法では、請求項
１記載の発明の構成のうち、撥水性を有する樹脂シート
がシリコーン樹脂もしくはフッ素樹脂であることを特徴
とする。

【００１２】また本発明の請求項３記載のインクジェッ
トプリンターヘッド用ノズル板の製造方法では、請求項
１記載の発明の構成のうち、インク吐出孔に該当する位
置の樹脂シートに穴あけをする工程がプレス加工法やレ
ーザー加工法やパウダービーム加工法による方法である
ことを特徴とする。

【００１３】（作用）上記の工程によって得られる本発
明のインクジェットプリンターヘッド用ノズル板はイン
ク吐出面に撥水性を有する厚みが一定の樹脂シートを接
着することにより、インク吐出面及びインク吐出孔内部
のインク吐出面から樹脂シートの厚みに相当する距離ま
でが撥水性を示し、これより深い箇所においては金属製
平板状部材の地肌が露出している。一般に、金属表面に
は自然酸化膜が形成されることにより親水性を呈するこ
とから、金属製平板状部材の地肌が露出しているインク
吐出孔内部は親水性となり、インク吐出面から樹脂シー
トの厚みに相当する位置を撥水性と親水性の境界位置と
するノズル板が完成する。

【００１４】また上記の方法によれば撥水性と親水性の
境界位置は撥水性を有する樹脂シートの厚みに依存する
ため、樹脂シートの厚みを変えることにより境界位置も
可変となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
例におけるインクジェットプリンターヘッド用ノズル板
の製造方法を説明する。図７は本発明の実施例における
インクジェットプリンターヘッド用ノズル板の構造を示
すインク吐出孔部を拡大した模式断面図である。本イン
クジェットプリンターヘッド用ノズル板はインク吐出面
３に撥水性を有する厚みが一定の樹脂シート６が接着さ
れており、インク吐出孔４に相当する位置にインク吐出
孔４と同形状の貫通した穴が開いている。

【００１６】図１は本発明の実施例における製造方法を
適用する薄板状のインクジェットプリンターヘッド用ノ
ズル板２の斜視外観図である。図２は本発明における金
属製平板状部材に裏面よりインク吐出孔４をプレス加工
により穴開けするために用いる筒状の先端部分と円錐状
の後端部分からなるパンチの断面図であり、炭化タング
ステンに代表される超硬材料から成っている。図３から
図７は本発明の実施例におけるインクジェットプリンタ
ーヘッド用ノズル板の製造方法を示し、インク吐出孔部
を拡大した工程断面図である。以下、図１と図２および
図３から図７の工程断面図に沿って説明する。

【００１７】本発明によるインクジェットプリンターヘ
ッド用ノズル板を作製するためには、図３に示す長さ３
０ｍｍ、幅１５ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの金属製平板状部
材１のインク吐出裏面５に当たる側より図２に示すパン
チによって穴開け加工を行う。金属製平板状部材１の材
質はステンレス鋼であるが他の材質、たとえばニッケ
ル、ニッケル合金や鉄系合金などでも良い。パンチにお
ける筒状の先端部分２１の長さは１０ミクロン、直径は
４０ミクロンである。

【００１８】この工程によりインク吐出面３にバリが生
ずるがインク吐出面３の研磨及び化学的なエッチングに
より除去する。

【００１９】以上の工程により図４に示すようにインク
吐出孔４のインク吐出面３の直径が４０ミクロン、イン
ク吐出裏面５の直径が１００ミクロン、筒状に開口した
部分７の長さが１０ミクロンのインク吐出孔４が形成さ
れる。図では１個のインク吐出孔４を例示してあるが、
図２に示すパンチを直列に並べることにより、図１に示
すように一度に多数個のインク吐出孔４を形成すること
が可能である。また、インク吐出孔を有する金属製平板
状部材の作製方法として電鋳や切削加工、レーザー加
工、放電加工による方法も適用できる。

【００２０】次に図５に示すようにインク吐出面３に撥
水性を有する厚みが一定の樹脂シート６を接着する。

【００２１】この樹脂シート６はシリコーン樹脂やフッ
素樹脂であるが、本実施例では商品名テフロンと呼ばれ
るポリテトラフロオロエチレンからなる厚さ２０ミクロ
ンの樹脂シートを用いた。

【００２２】この時、一般にシリコーン樹脂やフッ素樹
脂は接着性に劣るため、あらかじめ接着面を化学的処理
やプラズマ処理により改質しておくことが望ましい。本
実施例では樹脂シート６の片面をマスキングテープによ
り保護した後に酸素雰囲気下でプラズマ処理を行なっ
た。以下にプラズマ処理条件を示す。

【００２３】 圧力 ０．５Ｔｏｒｒ 高周波出力 １００Ｗ 処理時間 １０分

【００２４】樹脂シート６の接着はエポキシ系接着剤を
スクリーン印刷によってインク吐出面３表面に塗布した
後に樹脂シート６を密着させ、５ｋｇ／ｃｍ2 の圧力を
印加させながら１００℃で１時間放置し、硬化させた。
この時の接着層の厚さは１ミクロンである。

【００２５】次に図６に示すようにインク吐出裏面５の
側から樹脂シート６にエキシマレーザーを照射し、イン
ク吐出孔４と同形状の穴を開け、図７に示すようなイン
ク吐出面から樹脂シート６の厚みに相当する位置を撥水
性と親水性の境界位置とするインクジェットプリンター
ヘッド用ノズル板が完成する。また、樹脂シート６の穴
開け加工はプレス加工法やパウダービーム加工法でも可
能である。

【００２６】本発明の実施例の効果を確認するために、
比較用サンプルとして金属製平板状部材１のインク吐出
裏面５に当たる側より図２に示すパンチによって穴開け
加工を行った後に感光性樹脂フィルムをインク吐出裏面
５から圧接し、フィルムの一部をインク吐出孔４内部に
入り込ませて硬化し、撥水性被膜であるテフロン共析メ
ッキを行い、フィルムを除去し、熱処理を行ったノズル
板を作製し、インク吐出孔４部の断面ＳＥＭ観察を行っ
た結果、比較サンプルのノズル板ではインク吐出孔４内
部に入り込んだテフロン共析メッキのインク吐出面３か
らの距離は１０μｍから３０μｍの範囲で不規則にばら
ついていることが確認された。一方、本発明によるノズ
ル板ではテフロン樹脂シート６の接着による撥水性と親
水性の境界位置はインク吐出面３からすべてのインク吐
出孔４で２１μｍと一定であった。

【００２７】また、本発明によるノズル板と比較用サン
プルのノズル板を用いてヘッドを組み立て、顔料系イン
クを注入し、連続吐出試験を行った結果、本発明による
ノズル板を用いたヘッドは安定に吐出したが、比較用サ
ンプルのノズル板を用いたヘッドはインクの吐出方向が
曲がったり、途中で全くインクが吐出しなくなる現象が
生じた。

【００２８】

【発明の効果】以上の結果からわかるように本発明によ
るインクジェットプリンターヘッド用ノズル板の製造方
法は撥液性と親水性の境界位置が一定であり、メニスカ
ス位置も一定となるため、インクの安定吐出を可能にす
ることが確認された。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における薄板状のインクジェッ
トプリンターヘッド用ノズル板の構造を示す斜視外観図
である。

【図２】本発明の実施例におけるインクジェットプリン
ターヘッド用ノズル板の製造方法に用いるプレス加工に
より穴開けするためのパンチの断面図である。

【図３】本発明の実施例におけるインクジェットプリン
ターヘッド用ノズル板の製造方法を表す断面図である。

【図４】本発明の実施例におけるインクジェットプリン
ターヘッド用ノズル板の製造方法を表す断面図である。

【図５】本発明の実施例におけるインクジェットプリン
ターヘッド用ノズル板の製造方法を表す断面図である。

【図６】本発明の実施例におけるインクジェットプリン
ターヘッド用ノズル板の製造方法を表す断面図である。

【図７】本発明の実施例におけるインクジェットプリン
ターヘッド用ノズル板の製造方法を表す断面図である。

【符号の説明】

１ 金属製平板状部材 ２ ノズル板 ３ インク吐出面 ４ インク吐出孔 ５ インク吐出裏面 ６ 樹脂シート ７ 筒状に開口した部分 ８ 漏斗状に開口した部分 ２１ 筒状先端部分

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インク吐出面を一方に有する金属製平板
   状部材からなり、金属製平板状部材の所定の位置にイン
   クが吐出される貫通したインク吐出孔を有するインクジ
   ェットプリンターヘッド用ノズル板のインク吐出面に撥
   水性を有する厚みが一定の樹脂シートを接着する工程
   と、インク吐出孔に該当する位置の樹脂シートに穴あけ
   をする工程とを有することを特徴とするインクジェット
   プリンターヘッド用ノズル板の製造方法。
2. 【請求項２】 撥水性を有する樹脂シートがシリコーン
   樹脂もしくはフッ素樹脂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プリンターヘッド用ノズル板
   の製造方法。
3. 【請求項３】 インク吐出孔に該当する位置の樹脂シー
   トに穴あけをする工程がプレス加工法やレーザー加工法
   やパウダービーム加工法による方法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プリンターヘッド
   用ノズル板の製造方法。