JPH07108683A - ノズルプレート製造方法 - Google Patents

ノズルプレート製造方法

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JPH07108683A JP6009777A JP977794A JPH07108683A JP H07108683 A JPH07108683 A JP H07108683A JP 6009777 A JP6009777 A JP 6009777A JP 977794 A JP977794 A JP 977794A JP H07108683 A JPH07108683 A JP H07108683A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 インク滴の飛翔方向のばらつきを生じさせる
ことの無いノズルプレートの製造方法を提供すること。 【構成】 ノズルプレート3は基板1の一面に撥水性膜
2が塗布されているものである。そのノズルプレート3
にエキシマレーザでノズル加工を行なった後に、ノズル
プレート3を撥水性膜2の軟化温度より所定温度高い温
度で所定時間前記撥水性膜を熱処理し、ノズル加工時に
残った撥水性膜2のバリを溶融する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インクが噴射されるノ
ズルが形成される基板と、基板の一面に形成された撥水
性膜とを有するノズルプレートの製造方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】インクを噴射するヘッドでは、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
にズレが生じたり、さらに濡れがひどくなるとインク滴
が飛ばないといった問題がおきる。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
−55140号公報には、ノズルが形成されたノズルプ
レートの表面に撥水性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】ところが、プレートにノズルを形成した
後、プレートの表面に撥水性膜を塗布すると、撥水性膜
の一部がノズル内部に不均一に回り込んだり、またはノ
ズルを塞いでしまったりする。その結果、ノズルで形成
されるインクのメニスカスがノズル毎に異なって、イン
クの噴射タイミングにばらつきが生じたり、インクが噴
射しないと言った不都合が生じる。
【0004】このため、ノズルの内部に被覆材を完全に
埋め込んだ後、ノズルプレートの表面に撥水性膜を施す
ことも考えられているが、ノズルの内部に被覆材を完全
に埋め込むことが非常に難しく、実用的でない。
【0005】このような背景から、特開平2−1873
42号公報には、インクジェットプリンタのノズルを、
ノズルプレートに撥水性膜を施した後、ノズルプレート
の基板と撥水性膜とをエキシマレーザ等によって同時に
加工して作製する方法が記載されている。このノズルプ
レートの作製方法においては、ノズルプレートには、ド
ライフィルム(東京応化製SE−320)が用いられ、
撥水性膜には、ポリイミドフィルムが用いられている。
高分子材料がエキシマレーザビームで加工される時、ア
ブレーション加工が行われる。このアブレーションに関
するメカニズムはアメリカン・ケミカル・ソサエティ発
行のケミカル・レビュー、1989年、vol.89,
No.6に記載されており、その内容を紹介すると、図
5の(a)〜(c)の3工程からなっている。まず、最
初に(a)で高分子材料9がマスク5を透過したエキシ
マレーザビーム6を吸収し、次に(b)で高分子材料9
の分子結合が切られ、(c)で結合が切られた分子、原
子が分解、飛散するものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】一般的に、撥水性を向
上するためには、フッ素系またはシリコン系の撥水膜が
用いられる。しかしながら、撥水性膜として、フッ素系
またはシリコン系が用いられると、レーザ加工性は著し
く悪くなる。これは、フッ素系やシリコン系の材質の撥
水性膜は、紫外線用レーザであるエキシマレーザ(例え
ば、ArF=198nm,KrF=248nm,XeK
r=308nm)を吸収しないので、エキシマレーザで
は加工されなく、上述したプレートの分子、原子の分
解、飛散によるエネルギによって加工されるからであ
る。従って、撥水性膜の加工が良好に行なわれなく、バ
リが残って、インク滴の飛翔方向にばらつきが生じて、
印字品質が悪くなる問題があった。
【0007】また、プレス加工やドリル加工してノズル
を形成するときには、フッ素系またはシリコン系以外の
撥水性膜においても、ノズル形成時にバリが残り同様の
問題があった。
【0008】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、撥水性膜のバリの無いノズルプ
レートの製造方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明では、インクが噴射されるノズルが形成される
基板と、前記基板のノズルが形成される位置の周囲に形
成された撥水性膜とを有するノズルプレートの製造方法
であって、前記基板に熱可塑性を有する撥水性材料によ
り撥水性膜を形成し、その基板及び撥水性膜に穴明け加
工によりノズルを形成した後、前記撥水性材料の軟化温
度より所定温度高い温度で所定時間前記撥水性膜を熱処
理することを特徴とする。
【0010】また請求項2では、前記所定温度をT、前
記所定時間をtとしたとき、前記熱処理は、15≦T≦
70(度)、及び5≦t≦100(分)を満たし、さら
に−2t+40≦T≦−t/3+80の関係を満たす条
件で行われることを特徴とする。
【0011】また請求項3では、前記撥水性材料はフッ
素系の樹脂であることを特徴とし、請求項4では、前記
撥水性材料はFEP樹脂であることを特徴とする。
【0012】また請求項5では、前記基板は前記熱処理
による温度以上の融点を有する材料、もしくは熱により
軟化しない材料よりなることを特徴とし、請求項6で
は、前記基板はポリイミド樹脂であることを特徴とす
る。
【0013】また請求項7では、前記穴明け加工は、エ
キシマレーザによる加工であることを特徴とする。
【0014】
【作用】上記の構成を有する本発明のノズルプレート製
造方法では、熱可塑性を有する前記撥水性膜が、穴明け
加工後に前記撥水性材料の軟化温度より所定温度高い温
度で所定時間熱処理されるので、撥水性膜の穴明け加工
時に残ったバリは溶融され平坦化される。
【0015】
【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して詳細に説明する。
【0016】図1はノズルプレートの断面図である。ノ
ズルプレート3は基板1の一面に撥水性膜2が塗布され
ているものであり、基板1は、使用インク成分中に含ま
れる溶剤に対して耐溶剤性のある材質であり、また、撥
水性膜2より軟化温度の高い材料である。例えば本実施
例においては、撥水性膜2は、4フッ化エチレン−6フ
ッ化プロプレン共重合樹脂(FEP樹脂)を約1μm程
度に塗布成膜したものである。また基板1にはポリイミ
ド樹脂を用いている。ここで、FEP樹脂の軟化点(融
点)は、250℃〜280℃であり、ポリイミド樹脂に
関しては、融点がなく非常に熱的特性の優れた樹脂であ
る。
【0017】本実施例においては、このような材料を用
いたが、他に撥水性膜2としてはポリ4フッ化エチレン
樹脂(PTFE樹脂)、4フッ化エチレン−パーフルオ
ロアルコキシエチレン共重合樹脂(PFA樹脂)、3フ
ッ化塩化エチレン樹脂(PCTFE樹脂)、4フッ化エ
チレン−エチレン共重合樹脂(ETFE樹脂)、フッ化
ビニリデン樹脂、フッ化ビニル樹脂等のフッ素系の樹脂
が上げられる。これらフッ素系の樹脂は特に、インク溶
剤に対する撥水特性、耐溶剤性が優れている。また、用
いるインク溶剤によっては、シリコン系樹脂等でも問題
無い。
【0018】さらに、基板1としては、本実施例におい
ては、ポリイミド樹脂を用いているが、熱硬化性樹脂や
軟化温度が撥水性膜2として用いた材料より比較的高い
樹脂であれば一向に問題無い。
【0019】また、本実施例においては、次に述べるノ
ズル加工において、エキシマレーザ加工を用いるが、例
えば打ち抜き加工やドリル加工を用いた場合には、基板
1は、これらの加工で加工可能な材料であり、且つ撥水
性膜2より比較的高い温度の軟化温度を持つ材料、例え
ば金属材料であっても一向に差し支えない。
【0020】次に図2に示すように、エキシマレーザを
発するレーザ発振器14より出たエキシマレーザビーム
11を、所望する加工形状と相似系のマスク12を通
し、レンズ13によりマスク形状をノズルプレート3の
基板1上に結像させてノズル加工を行う。ここで、本実
施例においては、エキシマレーザは248nmの波長を
もつKrFエキシマレーザである。また、マスク12お
よびレンズ13はノズル形状やレーザ加工条件等によっ
て適切に設定する。本実施例では、1/5の縮小レンズ
13および直径300μmの穴を開けたマスク12を用
いた。
【0021】この加工によって得られた、ノズルの噴射
口付近には、図2に示すように撥水性膜2にバリが存在
する。次に、この撥水性膜2のバリを軟化溶融させて平
坦化させるために、300℃に加熱されたオーブン中に
1時間放置した。その結果、図3に示すように、撥水性
膜2のバリが軟化し、バリがほぼ平坦化されたノズルが
形成される。本実施例においては、塗布したFEP樹脂
の溶融温度の関係から熱処理温度を300℃としたが、
処理温度が撥水性膜2の溶融温度よりかなり高い場合あ
るいは熱処理時間が長すぎる場合は、図4に示すように
撥水性膜2がノズル内に流れ込む恐れがあるため、温度
及び時間管理には注意を要する。
【0022】そこで、上記熱処理の温度・時間と、熱処
理の結果について実験し、温度・時間の最適範囲を求め
たので、図6(a)、(b)を用いて説明する。図6
(a)は熱処理時間tが3〜30分のときのグラフであ
り、図6(b)は熱処理時間tが20〜120分のとき
のグラフである。グラフ中、縦軸の温度Tは、撥水性材
料の溶融温度から何度高い温度で熱処理をしたかを示
し、横軸の熱処理時間tは、処理温度の下におかれてか
ら熱処理終了までの時間を示すものである。熱処理の結
果は、撥水性膜2のバリが軟化しほぼ平坦化されたもの
を○、バリがあまり平坦化されなかったものを▲、図4
のように撥水性膜2がノズル内に流れ込んでしまったも
のを×で表わした。実験に用いた撥水性材料は軟化点2
80℃のFEP樹脂であり、熱処理はオーブンを用い
た。また、熱処理の結果は、光学顕微鏡を用いてバリの
形状を確認することにより行った。
【0023】その結果、図6(a)からは、温度Tは1
5〜70度(熱処理温度295〜350℃)、熱処理時
間tは5分以上、かつT≧−2t+40(図中の直線L
1の関係式)を満たす場合が、また図6(b)からは、
温度Tは15〜70度(熱処理温度295〜350
℃)、熱処理時間tは100分以下、かつT≦−t/3
+80(図中の直線L2の関係式)を満たす場合が熱処
理の結果が良いことがわかった。尚、上記と同様の実験
を撥水性材料として軟化点327℃のPTFE樹脂を用
いて行ったが、全く同様の結果であったため実験結果の
図示は省略した。
【0024】従って、熱処理は、15≦T≦70
(度)、及び5≦t≦100(分)を満たし、さらに−
2t+40≦T≦−t/3+80の関係を満たす条件で
行われることが好ましいことがこれらの実験より明らか
になった。
【0025】このようにして得られたノズルプレート3
を用いてインク噴射を行った結果、インク噴射時のメニ
スカスの破壊がなく、またインク滴の飛翔方向にばらつ
きを生じないことが確認された。
【0026】上述したように、本実施例では、ノズルプ
レート3にエキシマレーザビーム11でノズル加工を行
なった後に、ノズルプレート3を撥水性膜2の軟化温度
より所定温度高い温度で所定時間熱処理を行なっている
ので、ノズル加工時に残った撥水性膜2のバリが溶融す
る。このため、バリの無いノズルが形成されたノズルプ
レート3が得られ、このノズルプレート3を用いたイン
ク噴射装置では、インク滴の飛翔方向にばらつきがな
く、印字品質がよい。
【0027】尚、本発明は上述した実施例にのみ限定さ
れるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において
種々の変更を加えても一向に差し支えない。
【0028】
【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明のノズルプレートの製造方法によれば、基板に熱可
塑性を有する撥水性材料により撥水性膜を形成し、その
基板及び撥水性膜に穴明け加工によりノズルを形成した
後、撥水性材料の軟化温度より所定温度高い温度で所定
時間撥水性膜を熱処理するので、撥水性膜の穴明け加工
時に残ったバリが軟化して、バリの無いノズルが形成さ
れる。このため、バリの無いノズルプレートが得られ、
インク噴射時のメニスカスの破壊がなく、またインク滴
の飛翔方向にばらつきを生じない。従って、このノズル
プレート製造方法で製造されたノズルプレートを使用し
たインク噴射装置では、印字品質が良好である。また、
フッ素系またはシリコン系の撥水性膜を使用することが
できるので、撥水性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のノズルプレートを示す断面
図である。
【図2】前記実施例のノズルプレート加工を示す説明図
である。
【図3】前記実施例によって得られたノズル部分を示す
断面図である。
【図4】前記実施例の条件を大きく逸脱した時のノズル
部分を示す断面図である。
【図5】エキシマレーザによる高分子材料のアブレーシ
ョン加工を示す説明図である。
【図6】熱処理の温度・時間と、熱処理の結果を示すグ
ラフである。
【符号の説明】
1 基板 2 撥水性膜 2 ノズルプレート 11 エキシマレーザ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インクが噴射されるノズルが形成される
    基板と、前記基板のノズルが形成される位置の周囲に形
    成された撥水性膜とを有するノズルプレートの製造方法
    であって、 前記基板に熱可塑性を有する撥水性材料により撥水性膜
    を形成し、その基板及び撥水性膜に穴明け加工によりノ
    ズルを形成した後、前記撥水性材料の軟化温度より所定
    温度高い温度で所定時間前記撥水性膜を熱処理すること
    を特徴とするノズルプレート製造方法。
  2. 【請求項2】 前記所定温度をT、前記所定時間をtと
    したとき、前記熱処理は、15≦T≦70(度)、及び
    5≦t≦100(分)を満たし、さらに−2t+40≦
    T≦−t/3+80の関係を満たす条件で行われること
    を特徴とする請求項1記載のノズルプレート製造方法。
  3. 【請求項3】 前記撥水性材料はフッ素系の樹脂である
    ことを特徴とする請求項1記載のノズルプレート製造方
    法。
  4. 【請求項4】 前記撥水性材料はFEP樹脂であること
    を特徴とする請求項3記載のノズルプレート製造方法。
  5. 【請求項5】 前記基板は前記熱処理による温度以上の
    融点を有する材料、もしくは熱により軟化しない材料よ
    りなることを特徴とする請求項1記載のノズルプレート
    製造方法。
  6. 【請求項6】 前記基板はポリイミド樹脂であることを
    特徴とする請求項5記載のノズルプレート製造方法。
  7. 【請求項7】 前記穴明け加工は、エキシマレーザによ
    る加工であることを特徴とする請求項1記載のノズルプ
    レート製造方法。
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