JP2001187447A - Nozzle plate of ink jet recording head - Google Patents
Nozzle plate of ink jet recording headInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、プレートの表面とノズ
ルの内面に撥水性の皮膜を形成したインクジェット記録
装ヘッドのノズルプレートに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nozzle plate of an ink jet recording head having a water-repellent film formed on the surface of a plate and the inner surface of a nozzle.
【０００２】[0002]
【従来の技術】インクジェットプリンタでは、記録ヘッ
ドのノズル回りの状態、つまりノズルの周囲表面にイン
クの濡れができるとインク滴の飛翔方向にズレが生じる
といった問題が起きる。このような問題に対して、特開
昭５５−６５５６４号公報あるいは特開平２−５５１４
０号公報には、ノズルプレートの表面に撥水性の皮膜を
設けて濡れが生じるのを抑えるようにした技術が示され
ている。2. Description of the Related Art In an ink-jet printer, a problem arises in that the state around the nozzles of a recording head, that is, when ink is wet on the peripheral surface of the nozzles, a deviation occurs in the flying direction of ink droplets. To solve such a problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-65564 or Japanese Patent Application Laid-Open No.
No. 0 discloses a technique in which a water-repellent film is provided on the surface of a nozzle plate to suppress wetting.
【０００３】ところがこのような皮膜を施すには、接着
剤の付きをよくするため、ノズルプレートの裏面をマス
キングしておく必要があるが、このための被覆材にノズ
ル孔を設けたものでは、孔の周囲を完全に覆っておくこ
とが困難であるため、表面に施した撥水性皮膜の一部が
ノズル孔の内面に不均一に回り込んでしまい、その結
果、ノズル孔内で形成されるインクのメニスカスがノズ
ル孔毎に異なって、インクの吐出タイミングにばらつき
が生じるといった不都合が生じる。However, in order to apply such a coating, it is necessary to mask the back surface of the nozzle plate in order to improve the adhesion of the adhesive. However, in the case where the coating material for this purpose is provided with a nozzle hole, Since it is difficult to completely cover the periphery of the hole, a part of the water-repellent coating applied to the surface is unevenly wrapped around the inner surface of the nozzle hole, and as a result, is formed in the nozzle hole There is a disadvantage that the meniscus of the ink differs for each nozzle hole and the ejection timing of the ink varies.
【０００４】また、ノズル孔の内部に被覆材を完全に埋
め込んでノズルプレートの表面にのみ撥水性の皮膜を施
すようにしたものでは、ノズル孔の縁の部分に皮膜がエ
ッジ状に突出してその部分がワイピング処理した際に欠
け落ちてしまう結果、濡れ性に部分的な差が生じてイン
クの飛翔方向が不均一になってしまうといった問題が生
じる。Further, in the case where a coating material is completely embedded in the inside of the nozzle hole and a water-repellent film is applied only to the surface of the nozzle plate, the film protrudes in an edge shape at an edge portion of the nozzle hole. As a result of the chipping of the portion when the wiping process is performed, there is a problem that a partial difference occurs in the wettability and the flying direction of the ink becomes non-uniform.
【０００５】またさらに、ノズルプレートの表面にのみ
撥水性皮膜を施した場合には、インクとの親和性がノズ
ル孔の出口の部分で大きく異なるため、メニスカスの位
置が不安定になるといった問題が生じる。Further, when a water-repellent film is formed only on the surface of the nozzle plate, the affinity for ink is greatly different at the exit of the nozzle hole, so that the position of the meniscus becomes unstable. Occurs.
【０００６】このような問題を解消するために、実願昭
57-153540号公報に見れれるように、ノズルプレートの
表面と、表面に続くノズル孔の内面と、ノズルプレート
の裏面に続くノズル孔の周囲に、撥インク性の皮膜を形
成することが提案されているが、裏面に形成された撥イ
ンク性の皮膜が接着強度を低下させて記録ヘッドとして
の信頼性を低下させるという問題を抱えている。In order to solve such a problem, Japanese Utility Model
As can be seen in JP-A-57-153540, it has been proposed to form an ink-repellent film on the surface of the nozzle plate, the inner surface of the nozzle hole following the surface, and around the nozzle hole following the back surface of the nozzle plate. However, there is a problem that the ink-repellent film formed on the back surface lowers the adhesive strength and lowers the reliability as a recording head.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、
メニスカスの位置を安定させ、かつ記録ヘッドを構成す
る基体との接着強度を十分に確保することができる撥イ
ンク層を備えたインクジェット記録ヘッド用のノズルプ
レートを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such a problem.
An object of the present invention is to provide a nozzle plate for an ink jet recording head having an ink-repellent layer capable of stabilizing a position of a meniscus and sufficiently securing an adhesive strength with a substrate constituting a recording head.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】すなわち、このような課
題を達成するための本発明のノズルプレートは、ノズル
プレートの表面と、該表面に続くノズル孔の内面と、ノ
ズルプレートの裏面に続く上記ノズル孔の周囲部分を残
すように被覆材で被覆して撥インク性の皮膜を形成し、
前記被覆材を剥離した領域を接着部とした。That is, a nozzle plate according to the present invention for achieving the above object has a nozzle plate having a front surface, an inner surface of a nozzle hole following the surface, and a back surface of the nozzle plate. Coating with a coating material to leave a part around the nozzle hole to form an ink-repellent film,
The area where the coating material was peeled off was used as an adhesive part.
【０００９】[0009]
【作用】ノズルプレートの表面とこれに続くノズル孔の
内面からノズルプレートの裏面の一部にかけて撥インク
性の皮膜が限定的に形成され、接着領域が確保されてい
るので、接着強度の低下を伴うことなく記録ヘッドを構
成する基体に固定でき、常に安定したメニスカスを形成
させて印字品質の向上を図ることができる。The ink-repellent film is formed in a limited manner from the front surface of the nozzle plate and the inner surface of the nozzle hole following the nozzle plate to a part of the back surface of the nozzle plate, and the bonding area is secured. The recording head can be fixed to the base constituting the recording head without accompanying the recording medium, and a stable meniscus can be always formed to improve the printing quality.
【００１０】[0010]
【実施例】そこで以下に図示した実施例に基づいて説明
する。図１は本発明の一実施例をなすノズルプレートで
あり、また図２はその製造工程を示したものである。は
じめに、図２によりこのノズルプレートの製造方法につ
いて説明する。図２において符号１で示したノズルプレ
ートは、金属、セラミックス、シリコン、ガラス、プラ
スチック等で形成され、好ましくはチタン、クロム、
鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、スズ、金等の単一
もしくはニッケルーリン合金、スズー銅−リン合金（リ
ン青銅）、銅−亜鉛合金、ステンレス鋼等の合金や、ポ
リカーボネイト、ポリサルフォン、ＡＢＳ樹脂（アクリ
ルニトリル・ブタジエン・スチレン供重合）、ポリエチ
レンテレフタレート、ポリアセタール及び各種の感光性
樹脂で形成されていて、このノズルプレート１には、裏
面２側に大きく開口した漏斗状部分と、表面３側に狭く
開口したオリフィス部分とからなる複数のノズル孔４が
設けられている。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. FIG. 1 shows a nozzle plate according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a manufacturing process thereof. First, a method for manufacturing the nozzle plate will be described with reference to FIG. The nozzle plate indicated by reference numeral 1 in FIG. 2 is formed of metal, ceramics, silicon, glass, plastic, or the like, and is preferably titanium, chromium,
Single or nickel-phosphorus alloys such as iron, cobalt, nickel, copper, zinc, tin, and gold, alloys such as tin-copper-phosphorus alloy (phosphor bronze), copper-zinc alloy, stainless steel, polycarbonate, polysulfone, and ABS resin (Polymerization of acrylonitrile / butadiene / styrene), polyethylene terephthalate, polyacetal and various photosensitive resins. The nozzle plate 1 has a funnel-shaped part which is greatly opened on the back surface 2 side, and a A plurality of nozzle holes 4 each having a narrow opening orifice portion are provided.
【００１１】このノズルプレート１には、はじめにその
裏面２にノズル孔４とその周囲の部分６を除いて適宜レ
ジストテープ８が貼着される（図２（ｂ））。すなわ
ち、このノズルプレート１の裏面２には、漏斗状部分か
ら平坦な裏面２へとその周囲の部分６を露出させるよう
な大径の孔７を多数設けたレジストテープ８が貼着され
るが、この孔７は、レジストテープ８をノズルプレート
１に貼着したあとで打抜き等によって形成することもで
きる。A resist tape 8 is first adhered to the back surface 2 of the nozzle plate 1 except for the nozzle hole 4 and a portion 6 therearound (FIG. 2B). That is, on the back surface 2 of the nozzle plate 1, a resist tape 8 provided with a large number of large-diameter holes 7 that expose the surrounding portion 6 from the funnel-shaped portion to the flat back surface 2 is adhered. The holes 7 can be formed by punching or the like after the resist tape 8 is attached to the nozzle plate 1.
【００１２】このようにしてレジストテープ８が貼着さ
れたノズルプレート１は、一旦酸で洗浄した上、ニッケ
ルイオンとポリテトラフルオロエチレン等の撥水性高分
子樹脂の粒子を電荷により分散させた電解液中に浸漬
し、ついで、電解液を撹拌しながらその表面に共析メッ
キを施こす（図２（ｃ））。The nozzle plate 1 on which the resist tape 8 is stuck as described above is washed once with an acid, and then electrolytically prepared by dispersing nickel ions and particles of a water-repellent polymer resin such as polytetrafluoroethylene by electric charge. The electrode is immersed in the solution, and then the surface is subjected to eutectoid plating while stirring the electrolyte (FIG. 2 (c)).
【００１３】この共析メッキ処理に使用されるフッ素系
高分子としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリバ
ーフルオロアルコキシブタジェン、ポリフルオロビニリ
デン、ポリフルオロビニル、ポリジパーフルオロアルキ
ルフマレート、及び樹脂等を単独にあるいは混合したも
のが用いられる。Examples of the fluorine-based polymer used in the eutectoid plating include polytetrafluoroethylene, polybarfluoroalkoxybutadiene, polyvinylidene, polyfluorovinyl, polydiperfluoroalkyl fumarate, and resins. A single material or a mixture thereof is used.
【００１４】このメッキ層のマトリックスとしては特に
制限はなく、ニッケル、銅、銀、亜鉛、錫等の適宜の金
属を選ぶことができるが、好ましくは、ニッケルやニッ
ケルーコバルト合金、ニッケル−リン合金、ニッケル−
ホウ素合金等の表面硬度が大で、しかも対摩耗性に優れ
たのもが選定される。The matrix of the plating layer is not particularly limited, and an appropriate metal such as nickel, copper, silver, zinc, and tin can be selected. Preferably, nickel, nickel-cobalt alloy, nickel-phosphorus alloy is used. , Nickel
It is also selected that the surface hardness of the boron alloy or the like is large and that it has excellent wear resistance.
【００１５】これにより、ポリテトラフルオロエチレン
の粒子は、ニッケルイオンを媒介としてノズルプレート
１の表面３とノズル孔４の内面５及びレジストテープ８
の孔７から露出した裏面２部分に均一の層となって付着
するから、つぎに、ノズルプレート１に荷重を加えて反
りの発生を抑えながら、これをポリテトラフルオロエチ
レンの融点以上の温度、例えば３５０℃以上の温度で加
熱する。As a result, the particles of polytetrafluoroethylene are formed on the surface 3 of the nozzle plate 1, the inner surface 5 of the nozzle hole 4 and the resist tape 8 through nickel ions.
A uniform layer adheres to the back surface 2 exposed from the holes 7. Then, while suppressing the occurrence of warpage by applying a load to the nozzle plate 1, the nozzle plate 1 is heated to a temperature higher than the melting point of polytetrafluoroethylene. For example, heating is performed at a temperature of 350 ° C. or more.
【００１６】このため、ポリテトラフルオロエチレンの
粒子は、ノズルプレート１の表面３とノズル孔４の内面
５及び裏面２のノズル孔４の周囲部分５に融着し、そこ
に平滑でしかも硬度の大なる撥インク性のメッキ層１０
を形成する。For this reason, the particles of polytetrafluoroethylene are fused to the front surface 3 of the nozzle plate 1, the inner surface 5 of the nozzle hole 4, and the peripheral portion 5 of the nozzle hole 4 on the back surface 2, where the particles are smooth and hard. Greater ink-repellent plating layer 10
To form
【００１７】フッ素系高分子共析メッキ層１０は、膜厚
が薄すぎるとインク吐出口を有する面の撥インク性が不
十分となり、厚すぎるとインク吐出口の径の精度の影響
がでるから、面の１０の膜厚は１〜１０μmの範囲に抑
えるよう制御する。また、メッキ層１０中のフッ素系高
分子の共析量は、メッキ層中〜６０vol％、特に１０〜
５０vol％になるようにすることが好ましい。If the thickness of the fluoropolymer eutectoid plating layer 10 is too small, the ink repellency of the surface having the ink discharge ports becomes insufficient, and if it is too thick, the accuracy of the diameter of the ink discharge ports is affected. The thickness of the surface 10 is controlled to be in the range of 1 to 10 μm. Further, the eutectoid amount of the fluorine-based polymer in the plating layer 10 is 〜60 vol%, particularly
It is preferable that the volume be 50 vol%.
【００１８】共析メッキの方法としては、無電解法、電
解法のいずれによってもよいが、インクジェト記録用イ
ンクを含むインクを使用し、インク中にＬｉ+、Ｎａ+、
Ｋ+、Ｃａ2+、Ｃｌ-、ＳＯ42-、ＳＯ32-、ＮＯ3-、ＮＯ
2-等のイオンが不純物として混入しているため、このイ
オン種の影響を受けにくくかつ耐久性の高い電解法によ
る方が望ましい。さらに、フッ素系高分子共析メッキを
施したノズルプレート１をフッ素系高分子の融点以上の
温度に加熱した際に生じるノズルプレート１の反りを防
ぐため、１００gf/cm2以上、好ましくは、５００gf/cm2
の圧力をかけると良い。The method of eutectoid plating may be either an electroless method or an electrolytic method, but an ink containing an ink jet recording ink is used, and Li +, Na +,
K +, Ca2 +, Cl-, SO42-, SO32-, NO3-, NO
Since ions such as 2- are mixed as impurities, it is more desirable to use an electrolysis method which is less susceptible to the influence of the ion species and has high durability. Furthermore, in order to prevent warpage of the nozzle plate 1 that occurs when the nozzle plate 1 on which the fluoropolymer eutectoid plating is applied is heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the fluoropolymer, 100 gf / cm2 or more, preferably 500 gf / cm2 or more. cm2
It is good to apply pressure.
【００１９】このようにしてノズルプレート１の表面３
とノズル孔４の内面５に形成された撥インク性のメッキ
層１０は、さらにノズルプレート１の裏面２に達し、こ
こでノズル孔４の漏斗状部分から平坦な裏面２へと断面
が大きなアール状をなして周囲の部分６にまで拡がる。Thus, the surface 3 of the nozzle plate 1
The ink-repellent plating layer 10 formed on the inner surface 5 of the nozzle hole 4 further reaches the back surface 2 of the nozzle plate 1, where a large cross section is formed from the funnel-shaped portion of the nozzle hole 4 to the flat back surface 2. It extends in a shape to the surrounding part 6.
【００２０】このため、ノズル孔４の周囲から内部にか
けての部分は、全体が均一な表面状態を呈するため、例
えばインク室内の圧力変動等によってメニスカスＭが大
きく振動し、図１に示したようにこれが漏斗状部分の近
くまでインク室側に大きく後退したとしても、メニスカ
スＭはそのまま安定した球面を保持して、インク滴の曲
りやドット抜け等を生じさせることなく高い周波数での
記録書込みを可能にする。For this reason, since the entire portion from the periphery to the inside of the nozzle hole 4 exhibits a uniform surface state, the meniscus M greatly vibrates due to, for example, pressure fluctuations in the ink chamber, and as shown in FIG. Even if this retreats largely toward the ink chamber near the funnel-shaped part, the meniscus M keeps a stable spherical surface as it is, enabling recording and writing at a high frequency without causing ink droplet bending or missing dots etc. To
【００２１】したがって、このあとノズルプレート１の
裏面２からレジストテープ８を除去し、その部分に接着
剤１１を塗布してノズルプレート１を基体１２上に固着
すれば、１つのインクジェット記録ヘッドが形成され
る。Therefore, after removing the resist tape 8 from the back surface 2 of the nozzle plate 1 and applying an adhesive 11 to that portion to fix the nozzle plate 1 on the base 12, one ink jet recording head is formed. Is done.
【００２２】図３は、ノズルプレート１の裏面２を被覆
する他の被覆手段について示したものである。この被覆
手段は、一般のマスキング法と同様、はじめにノズルプ
レート１の裏面２全体に液状のレジスト材１８を塗布す
る（図３（ａ））。FIG. 3 shows another coating means for coating the back surface 2 of the nozzle plate 1. This coating means first applies a liquid resist material 18 to the entire back surface 2 of the nozzle plate 1 as in a general masking method (FIG. 3A).
【００２３】そしてつぎに、この上をマスク部材１９で
覆って、ノズル孔４の部分とその周囲の部分６を露光し
（図３（ｂ））、最後にこの露光した部分を溶融除去す
れば、図３（ｃ）に示したように、接着剤の塗布部分の
みを被覆することができる。Next, the upper portion is covered with a mask member 19, the portion of the nozzle hole 4 and its surrounding portion 6 are exposed (FIG. 3B), and finally the exposed portion is melted and removed. As shown in FIG. 3 (c), only the portion where the adhesive is applied can be covered.
【００２４】この被覆手段は、ノズルプレート１に上述
したような共析メッキ層１０を施す際に用いられるもの
であるが、もとよりこれ以外の撥インク性皮膜形成手段
にも適用することができる。すなわち、上述した以外の
撥インク性皮膜形成手段としては、ディッピングによる
フッ素樹脂の塗布方法がある。この撥インク性の皮膜
は、共析メッキによる皮膜に較べてワイピングのような
機械的な外部作用に対して弱いという難点を有している
が、反面においてこのものは融点が低いため、合成樹脂
のような熱に対して比較的弱い素材を用いてノズルプレ
ート１を成形する事ができる利点を有している。This coating means is used when the above-described eutectoid plating layer 10 is applied to the nozzle plate 1, but can be applied to other ink repellent film forming means. That is, as an ink repellent film forming means other than the above, there is a method of applying a fluororesin by dipping. This ink-repellent film has the disadvantage that it is weaker against mechanical external action such as wiping than the film formed by eutectoid plating. There is an advantage that the nozzle plate 1 can be formed by using a material which is relatively weak to heat as described above.
【００２５】[0025]
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、記録
ヘッドを構成する基体との接着領域を確保して確実に固
定して信頼性の向上を図りつつ、ノズルプレート表面の
インクの濡れを抑えてインク滴の飛翔方向を一定にする
ことができるばかりでなく、ノズル孔の内面状態を一定
となして、インクに作用する振動の如何に拘わりなく常
に安定したメニスカスを形成することができる。As described above, according to the present invention, it is possible to secure the adhesive area with the base constituting the recording head and securely fix it to improve the reliability, and at the same time, to wet the ink on the nozzle plate surface. Not only can the flying direction of the ink droplet be kept constant by suppressing the ink droplet, but also the inner surface state of the nozzle hole can be kept constant, and a stable meniscus can be always formed regardless of the vibration acting on the ink. .
【図１】本発明の一実施例をなすノズルプレートの要部
を拡大して示した断片図である。FIG. 1 is an enlarged fragmentary view showing a main part of a nozzle plate according to an embodiment of the present invention.
【図２】（ａ）及至（ｅ）は、ノズルプレートの表面に
撥水性皮膜を施す各工程を示した図である。FIGS. 2 (a) to 2 (e) are views showing each step of applying a water-repellent film to the surface of a nozzle plate.
【図３】（ａ）及至（ｃ）は、マスキングの各加工工程
を示した図である。FIGS. 3A to 3C are diagrams showing each processing step of masking.
１ ノズルプレート ２ 裏面 ３ 表面 ４ ノズル孔 ６ 周囲の部分 ８ レジストテープ １０ メッキ層 １１ 接着剤 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nozzle plate 2 Back surface 3 Front surface 4 Nozzle hole 6 Peripheral part 8 Resist tape 10 Plating layer 11 Adhesive
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 修一 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 小林 武 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 上條 雅則 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 山森 昌雄 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shuichi Yamaguchi 3-3-5 Yamato, Suwa City, Nagano Prefecture Inside Seiko Epson Corporation (72) Inventor Takeshi Kobayashi 3-3-5 Yamato Suwa City, Nagano Prefecture Seiko Epson Inside (72) Inventor Masanori Kamijo 3-3-5 Yamato, Suwa City, Nagano Prefecture Seiko Epson Corporation (72) Inventor Masao Yamamori 3-3-5 Yamato, Suwa City, Nagano Prefecture Seiko Epson Corporation
Claims (3)
ノズル孔の内面と、ノズルプレートの裏面に続く上記ノ
ズル孔の周囲部分を残すように被覆材で被覆して撥イン
ク性の皮膜を形成し、前記被覆材を剥離した領域を接着
部としたことを特徴とするインクジェット記録ヘッドの
ノズルプレート。An ink-repellent film is formed by coating with a coating material so as to leave a front surface of a nozzle plate, an inner surface of a nozzle hole following the front surface, and a peripheral portion of the nozzle hole following a back surface of the nozzle plate. A nozzle plate of an ink jet recording head, wherein a region where the coating material is peeled off is used as an adhesive portion.
材の皮膜である請求項１に記載のインクジェット記録ヘ
ッドのノズルプレート。2. A nozzle plate for an ink jet recording head according to claim 1, wherein said ink-repellent film is a film of a fluoropolymer material.
共析メッキの皮膜である請求項１に記載のインクジェッ
ト記録ヘッドのノズルプレート。3. The nozzle plate for an ink jet recording head according to claim 1, wherein said ink-repellent film is a film of a fluoropolymer eutectoid plating.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001005226A JP2001187447A (en) | 1991-03-28 | 2001-01-12 | Nozzle plate of ink jet recording head |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3-89522 | 1991-03-28 | ||
| JP8952291 | 1991-03-28 | ||
| JP2001005226A JP2001187447A (en) | 1991-03-28 | 2001-01-12 | Nozzle plate of ink jet recording head |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09372092A Division JP3264971B2 (en) | 1991-03-28 | 1992-03-19 | Method of manufacturing ink jet recording head |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001187447A true JP2001187447A (en) | 2001-07-10 |
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ID=26430943
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| JP2001005226A Pending JP2001187447A (en) | 1991-03-28 | 2001-01-12 | Nozzle plate of ink jet recording head |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001187447A (en) |
Cited By (3)
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2001
- 2001-01-12 JP JP2001005226A patent/JP2001187447A/en active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010905 |