JP3264971B2 - インクジェット記録ヘッドの製造方法 - Google Patents

インクジェット記録ヘッドの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【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ノズルプレートを備
えたインクジェット記録ヘッドの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】インクジェット記録ヘッドは、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55−65
564号公報あるいは特開平2−55140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。
【0003】このような被膜は、ワイピング等による摩
擦を受けるため、その強度を高めるために共析メッキを
施し、その後に共析メッキを構成する樹脂を融点近くま
で加熱してノズルプレートとの接着力の向上が図られて
いる。しかしながら、加熱によりノズルプレートに反り
を生じて記録ヘッドとしての性能が低下するという問題
がある。 また、このような皮膜を施すには、記録ヘッド
を構成する基体との接着に使用する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、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の位置がノズル孔
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。
【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。
【0005】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。このような問題を
解消するため、実開昭57-153540号公報に見られるよう
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
がある。
【0006】
【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、
記録ヘッドとしての信頼性を損なうことなく、インク滴
の飛翔方向及びインク滴の吐出タイミングにばらつきを
生じさせることのない新たなノズルプレートを備えた記
録ヘッドの製造方法を提案することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】このような課題を達成す
るために本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法
は、共析メッキ層を形成する電解質に、ノズル孔が穿設
されたノズルプレートを浸漬し、前記ノズルプレートの
少なくとも表面に撥インク性の層を形成する工程と、前
記ノズルプレートを加圧して反りを防止しつつ、前記撥
インク性の層を前記ノズルプレートと共に加熱して撥イ
ンク性の被膜を形成する工程と、前記ノズルプレートを
インクジェット記録ヘッドの基体に固定する工程と、か
らなる。 また、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上記ノズルプレートの裏
面を被覆材で被覆する工程と、上記ノズルプレートの表
面と、これ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に、撥インク性の被膜を
形成する工程と、上記被覆材を剥離する工程と、を含
む。
【0008】
【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。
【0009】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、リサルフォン、AB
S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。
【0010】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。
【0011】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))。
【0012】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
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。
【0013】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。
【0014】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。
【0015】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。
【0016】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10〜5
0vol%になるようにすることが好ましい。
【0017】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+
+、Ca2+、Cl-、SO4 2-、SO3 2-、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。
【0018】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。
【0019】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。
【0020】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。
【0021】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))。
【0022】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。
【0023】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。
【0024】
【発明の効果】以上述べたように本発明のインクジェッ
ト記録ヘッドの製造方法によれば、撥インク層を有し、
かつ反りのないノズルレートを基台に取り付けることが
でき、印字品質の優れた記録ヘッドを提供することがで
きる。
【0025】また、本発明の請求項2のインクジェット
記録ヘッドの製造方法によれば、ノズル孔の周囲を除く
ノズルプレートの裏面全体をレジストテープによって被
覆した状態で撥インク性の皮膜を施すため、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
ートの裏面にかけての部分全体に撥インク性の皮膜を容
易に形成することができるとともに、接着領域を確保し
て接着剤の付きをよくしてノズルプレートを、記録ヘッ
ドを構成する基体に強固に接着することができる。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【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。
【符号の説明】
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
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 (56)参考文献 特開 平1−280566(JP,A) 特開 昭63−122560(JP,A) 特開 昭51−108638(JP,A) 特開 昭53−870(JP,A) 特開 昭58−70862(JP,A) 実開 昭57−153540(JP,U)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 共析メッキ層を形成する電解質に、ノズ
    ル孔が穿設されたノズルプレートを浸漬し、前記ノズル
    プレートの少なくとも表面に撥インク性の層を形成する
    工程と、 前記ノズルプレートを加圧して反りを防止しつつ、前記
    撥インク性の層を前記ノズルプレートと共に加熱して撥
    インク性の被膜を形成する工程と、 前記ノズルプレートをインクジェット記録ヘッドの基体
    に固定する工程と、 からなるインクジェット記録ヘッドの製造方法。
  2. 【請求項2】 前記撥インク性の層を形成する工程が、 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記ノズル孔の周囲部
    分を残すように前記ノズルプレートの裏面を被覆材で被
    覆する工程と、 記ノズルプレートの表面と、これに続くノズル孔の内
    面と、前記ノズルプレートの裏面に続く記ノズル孔の
    周囲にのみ、撥インク性の被膜を形成する工程と、 前記被覆材を剥離する工程と、 前記被覆材が剥離された領域を接着領域として前記ノズ
    ルプレートをインクジェット記録ヘッドの基体に固定す
    る工程と、 を含む請求項1に記載のインクジェット記録ヘッドの製
    造方法。
  3. 【請求項3】 記被覆材を被覆したノズルプレート
    を、含フッ素高分子溶液もしくは含フッ素高分子分散液
    の中にディッピングして、記ノズルプレートの該当す
    る面に含フッ素高分子の皮膜を形成するようにした請求
    項2に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
  4. 【請求項4】 記被覆材を被覆したノズルプレート
    を、初めに金属イオンとフッ素系高分子の粒子を分散さ
    せた電解液の中に浸漬し、ついで該フッ素系高分子の融
    点以上の温度で加熱して、記ノズルプレートの該当す
    る面にフッ素系高分子共析メッキの皮膜を形成するよう
    にした請求項2に記載のインクジェット記録ヘッドの製
    造方法。
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