JPH09193403A - Production of nozzle plate - Google Patents
Production of nozzle plateInfo
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- JPH09193403A JPH09193403A JP8026142A JP2614296A JPH09193403A JP H09193403 A JPH09193403 A JP H09193403A JP 8026142 A JP8026142 A JP 8026142A JP 2614296 A JP2614296 A JP 2614296A JP H09193403 A JPH09193403 A JP H09193403A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、インクジ
ェット式印字ヘッドに用いられるノズルプレートの製造
方法であって、詳しくは、基板と撥水性膜とを貫通する
微小な孔開け加工によりインク液滴を噴射させるノズル
を形成した後、ノズルからインクが適正かつ良好に噴射
されるように、当該ノズルの周囲に形成される撥水性膜
のバリを熱処理により無くすノズルプレートの製造方法
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a nozzle plate used in, for example, an ink jet print head, and more specifically, ink droplets are formed by forming a minute hole through a substrate and a water repellent film. The present invention relates to a method for manufacturing a nozzle plate in which burr of a water-repellent film formed around a nozzle is removed by heat treatment so that ink is appropriately and favorably ejected from the nozzle after the nozzle for ejecting the ink is formed.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、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号公報において、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。以下、添
付図面を参照して説明すると、図６の（ａ）に示すよう
に、ノズルプレート１の基板２の表面に撥水性膜３を塗
布すると、撥水性膜３の一部３ａ´がノズル４の内部に
不均一に回り込んだり、またはノズル４を塞いでしまっ
たりする。その結果、ノズル４で形成されるインクのメ
ニスカスがノズル４毎に異なって、図６の（ｂ）に示す
ように、インク５の噴射タイミングにばらつきが生じ
て、インク５が適正に噴射されないといった不都合が生
じる。2. Description of the Related Art Conventionally, in a head for ejecting ink, there is a problem that when the ink is wetted on the peripheral surface of the nozzle, a deviation occurs in the flight direction of the ink droplet, and when the wetness becomes severe, the ink droplet does not fly. . In order to solve such a problem, in JP-A-55-65564 or JP-A-2-55140, a water-repellent film is provided on the surface of a nozzle plate on which nozzles are formed to prevent wetting. The technique that was done is shown. Hereinafter, referring to the attached drawings, as shown in FIG. 6A, when the water-repellent film 3 is applied to the surface of the substrate 2 of the nozzle plate 1, a part 3 a ′ of the water-repellent film 3 becomes a nozzle. 4 may wrap around the inside of the nozzle 4 unevenly or block the nozzle 4. As a result, the meniscus of the ink formed by the nozzles 4 is different for each nozzle 4, and the ejection timing of the ink 5 varies as shown in FIG. 6B, and the ink 5 is not ejected properly. Inconvenience occurs.
【０００３】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。For this reason, it has been considered to apply a water-repellent film to the surface of the nozzle plate after completely embedding the coating material inside the nozzle, but it is very important to completely embed the coating material inside the nozzle. Very difficult and impractical.
【０００４】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プレ
ートを、基板に撥水性膜を施した後、当該基板と撥水性
膜とをエキシマレーザ等によって孔開け加工して作製す
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、ノズルプレートには、ドライフイルムが用
いられ、撥水性膜には、ポリイミドフイルムが用いられ
ている。From such a background, Japanese Patent Laid-Open No. 2-1873
Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 42-42 describes a method of manufacturing a nozzle plate of an inkjet printer by forming a water-repellent film on a substrate and then perforating the substrate and the water-repellent film with an excimer laser or the like. In this method for manufacturing a nozzle plate, a dry film is used for the nozzle plate and a polyimide film is used for the water-repellent film.
【０００５】しかしながら、撥水性膜として、一般的
に、フッ素系またはシリコン系の撥水膜を用いてその撥
水性を向上させているが、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，
ＸｅＫｒ＝３０８ｎｍ）を吸収しないので、エキシマレ
ーザでは撥水性膜の孔開け加工はされず、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
孔開け加工される。このため、撥水性膜の加工が良好に
行われずに、バリが残り、このバリによってノズルから
噴射されるインク滴の飛翔方向に滴液曲がりによるばら
つきが生じて、印字品質が悪くなる問題があった。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、ノズル形成時に上記問題と同様のバリによる問題
が生じていた。However, as the water-repellent film, a water-repellent film of fluorine-based or silicon-based material is generally used to improve the water-repellent property. Excimer laser (for example, ArF = 198 nm, KrF = 248 nm,
Since it does not absorb XeKr = 308 nm), the excimer laser does not perforate the water-repellent film, but perforates the energy by the above-described decomposition and scattering of molecules and atoms of the plate. Therefore, the water-repellent film is not properly processed, and burrs remain, and the burrs cause variations in the flight direction of the ink droplets ejected from the nozzles due to the bending of the liquid droplets, resulting in poor print quality. It was Further, when a nozzle is formed by pressing or drilling, even with a water-repellent film other than a fluorine-based or silicon-based film, a burr similar to the above problem occurs during nozzle formation.
【０００６】このような問題を解決するための方策とし
て、エキシマレーザ、プレス加工、ドリル加工の何れに
おいても、バリが残らないような孔開け加工をすること
ができないことから、孔開け加工後にバリを無くすこと
が必要である。このバリを無くすための方策として、特
開平７−１０８６８３号公報において、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
及び撥水性膜に孔開け加工によりノズルを形成した後、
前記撥水性膜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て、撥水性膜の孔開け加工時
に残ったバリを溶融して平坦化する技術が記載されてい
る。As a measure for solving such a problem, since it is impossible to perform the drilling process such that the burr does not remain in any of the excimer laser, the press working, and the drilling, the burr after the drilling is performed. It is necessary to eliminate. As a measure for eliminating this burr, in JP-A-7-108683, a water-repellent film is formed on a substrate with a water-repellent material having thermoplasticity, and a nozzle is formed on the substrate and the water-repellent film by perforating. rear,
A technique is described in which the water-repellent film is heat-treated at a temperature higher by a predetermined temperature than the softening temperature of the water-repellent film for a predetermined period of time to melt and flatten the burr remaining at the time of punching the water-repellent film.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平７−１０８６８３号公報に記載の技術は、同公報に
おける図３に示すように、基板の上面側に撥水性膜を向
けた姿勢で、バリを軟化溶融させる手法を採っているた
め、同公報の図４及び対応する明細書中の記載のよう
に、「処理温度が撥水性膜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。」といった問題が
生じる。However, in the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-108683, the burr is oriented with the water-repellent film facing the upper surface of the substrate as shown in FIG. 3 of the publication. As described in FIG. 4 of the publication and the corresponding specification, “when the treatment temperature is considerably higher than the melting temperature of the water-repellent film or when the heat treatment time is too long, As shown in FIG. 4, since the water-repellent film may flow into the nozzle,
Care must be taken in temperature and time management. The problem arises.
【０００８】なお、同公報の明細書において、実験の結
果、設定温度をＴ、熱処理温度をｔ、とした場合に、１
５≦Ｔ≦７０（度）、及び５≦ｔ≦１００（分）を満た
し、−２ｔ＋４０≦Ｔ≦−ｔ／３＋８０の関係を満たす
条件で熱処理を行うと、ノズル加工時に残った撥水性膜
のバリが軟化溶融して、バリの無いノズルを有するノズ
ルプレートが作製できることが記載されているが、上記
条件下で熱処理を行ってバリを溶融軟化させても、図７
に示すように、溶融軟化に伴なってバリ相当部分３ｃが
ノズルの径を小さくする方向に平坦化して広がることも
予想され、これがインクの適正な噴射量や噴射方向を妨
げて、印字品質を悪くするという新たな問題が生じる。
とくに、上記公報の図２及び図３に示すように、ノズル
が基板の一面側から撥水性膜を貫通する方向に向かうに
従って次第に小径になる斜面状に形成されていると、上
述した問題はさらに大きくなる。勿論、同公報の図３に
示すように、ノズルを変化させることなくバリを無くす
ことは可能であるが、上記条件を満たす熱処理環境を得
ることは、設定温度を満たした加熱室内であっても、例
えば、その室内の位置によって温度差が生じるため、ま
た、複数のノズルプレートを一定間隔毎に間隔をあけて
多数枚並べたときには、ノズルプレートの置く位置等に
よって、加熱温に差が生じるため、バリを均一な温度で
熱処理し難いという問題が残る。In the specification of the publication, as a result of experiments, when the set temperature is T and the heat treatment temperature is t, 1
When heat treatment is performed under the conditions of satisfying 5 ≦ T ≦ 70 (degrees) and 5 ≦ t ≦ 100 (minutes) and satisfying the relationship of −2t + 40 ≦ T ≦ −t / 3 + 80, the water-repellent film remaining at the time of nozzle processing is formed. Although it is described that the burr is softened and melted to produce a nozzle plate having a burr-free nozzle, even if heat treatment is performed under the above conditions to melt and soften the burr, the burr shown in FIG.
As shown in Fig. 3, it is expected that the burr-corresponding portion 3c will be flattened and spread in the direction of reducing the diameter of the nozzle in association with the melting and softening, which will interfere with the proper ejection amount and ejection direction of the ink and improve the printing quality. There is a new problem of worsening.
In particular, as shown in FIG. 2 and FIG. 3 of the above publication, if the nozzle is formed in a slanted shape whose diameter gradually decreases from the one surface side of the substrate in the direction of penetrating the water-repellent film, the above-mentioned problem is further caused. growing. Of course, as shown in FIG. 3 of the publication, it is possible to eliminate the burr without changing the nozzle, but it is possible to obtain a heat treatment environment satisfying the above conditions even in a heating chamber satisfying a set temperature. , For example, because a temperature difference occurs depending on the position in the room, and when a plurality of nozzle plates are arranged at regular intervals, the heating temperature varies depending on the position where the nozzle plate is placed. However, there remains a problem that it is difficult to heat treat the burr at a uniform temperature.
【０００９】本発明は上記問題を解消すべく提案された
ものであり、基板と撥水性膜とを貫通するノズルの孔開
け加工により生じるバリを無くすことができ、しかも、
バリの軟化溶融によるノズルの内側への流れ込みやノズ
ルの孔の径を狭くする方向への脹らみによるインクの噴
射時における液滴曲がりやバラツキが生じず、高印字品
質を確保することができる、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。The present invention has been proposed in order to solve the above problems, and it is possible to eliminate burrs caused by boring processing of a nozzle penetrating the substrate and the water-repellent film, and
High quality printing can be ensured without liquid drop bending or variation at the time of ink jetting due to the inflow of the burr due to softening and melting of the burr and the expansion of the nozzle in the direction of narrowing the diameter of the nozzle. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a nozzle plate.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載のノズルプレートの製造方法は、イン
クが噴射されるノズルが形成された基板の少なくとも当
該ノズルが形成される部位の周囲に撥水性膜が形成され
たノズルプレートの製造方法であって、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
及び撥水性膜に孔開け加工によりノズルを形成した後、
前記撥水性膜が重力方向下向きになるように前記基板を
配置し、撥水性膜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ものである。In order to achieve the above object, a method of manufacturing a nozzle plate according to a first aspect of the present invention is directed to at least a portion of a substrate on which a nozzle for ejecting ink is formed, where the nozzle is formed. A method for manufacturing a nozzle plate having a water-repellent film formed on the periphery thereof, wherein a water-repellent film is formed on a substrate by a water-repellent material having thermoplasticity, and a nozzle is formed by perforating the substrate and the water-repellent film. rear,
The substrate is arranged so that the water-repellent film faces downward in the direction of gravity, and the water-repellent film is heat-treated at a temperature higher by a predetermined temperature than the softening temperature of the water-repellent film for a predetermined time.
【００１１】上述した本発明のノズルプレートの製造方
法によって、熱可塑性を有する撥水性膜を、孔開け加工
後に撥水性膜の軟化温度より所定温度高い温度で所定時
間熱処理すると、撥水性膜の孔開け加工時に残ったバリ
は軟化溶融して無くなる。すなわち、バリが軟化溶融す
ると、その分子間に表面張力が生じて、全体が丸くなっ
たり、その周囲の撥水性部分に引き寄せられる。なお、
熱処理温度が高い場合には、バリが軟化溶融して、その
一部が垂れ落ち、残った部分が丸くなったり、その周囲
の撥水性部分に引き寄せられたりする。これらの現象
は、撥水性膜、すなわちバリを下向けにしているため
に、軟化溶融したバリの自重が基板と反対方向にかかる
ことに起因する。このため、バリが軟化溶融しても、少
なくとも撥水性膜のノズルの径を狭める方向に膨らんだ
り、流れたりするようなことはない。According to the above-described method for manufacturing a nozzle plate of the present invention, when the water-repellent film having thermoplasticity is heat-treated at a temperature higher by a predetermined temperature than the softening temperature of the water-repellent film for a predetermined time after the perforating process, the holes of the water-repellent film are formed. The burr remaining during the opening process softens and melts and disappears. That is, when the burr softens and melts, surface tension is generated between its molecules, so that the entire burr becomes round or is attracted to the water-repellent portion around it. In addition,
When the heat treatment temperature is high, the burr softens and melts, and a part thereof drips, the remaining part is rounded, or the surrounding water-repellent part is attracted. These phenomena result from the fact that the water-repellent film, that is, the burr is directed downward, so that the self-weight of the burr softened and melted is applied in the direction opposite to the substrate. Therefore, even if the burr softens and melts, it does not swell or flow at least in the direction of reducing the diameter of the nozzle of the water-repellent film.
【００１２】なお、上記所定温度及び所定時間に基づく
熱処理条件は、少なくとも、バリが軟化溶融する以上の
温度であって、基板を加熱による変形や変質を生じさせ
ない以下の温度であればよい。具体的には、上記従来技
術による公報に記載の明細書において示した、バリを無
くす加熱処理に必要である条件、すなわち、所定温度を
Ｔ、所定時間をｔ、としたとき、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、であっても構わ
ない。しかしこの条件に限定されるものではない。The heat treatment condition based on the predetermined temperature and the predetermined time may be at least a temperature at which the burr softens and melts and does not cause deformation or deterioration of the substrate due to heating. Specifically, when the conditions required for the heat treatment for eliminating burrs, that is, the predetermined temperature is T and the predetermined time is t, shown in the specification described in the above-mentioned prior art publication, the heat treatment is 15 ≤T≤
70 (degrees) and 5 ≦ t ≦ 100 (minutes) may be satisfied, and −2t + 40 ≦ T ≦ −t / 3 + 80 may be satisfied. However, it is not limited to this condition.
【００１３】また、請求項２に記載のノズルプレートの
製造方法は、上記構成に加えて、前記撥水性膜はフッ素
系の樹脂であるものである。Further, in the method for manufacturing a nozzle plate according to a second aspect of the present invention, in addition to the above structure, the water repellent film is made of a fluorine resin.
【００１４】上記ノズルプレートの製造方法によれば、
撥水性膜として、インク溶剤に対する揮発特性、耐溶剤
性が優れるフッ素系の樹脂が使用されるため、長期間高
品質が維持される撥水性膜を有するノズルプレートが得
られる。すなわち鮮明な印字出力が得られる。撥水性膜
に好適なフッ素系の樹脂として、ＦＥＰ樹脂（４フッ化
エチレン−６フッ化プロプレン共重合樹脂）の他、ポリ
４エチレン樹脂（ＰＴＦＥ樹脂）、４フッ化エチレン−
パ−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が挙
げられる。なお、限定されるものではないが、これら何
れかの樹脂は、基板面に約１μｍ程度に塗布成膜され
る。According to the above method of manufacturing the nozzle plate,
As the water-repellent film, a fluorine-based resin having excellent volatility and solvent resistance to the ink solvent is used, so that the nozzle plate having the water-repellent film that maintains high quality for a long time can be obtained. That is, clear print output can be obtained. As the fluorine-based resin suitable for the water-repellent film, in addition to FEP resin (tetrafluoroethylene-6-fluoropropylene copolymer resin), poly-4ethylene resin (PTFE resin), tetrafluoroethylene-
Perfluoroalkoxyethylene copolymer resin (PFA resin), trifluorochloroethylene resin (PCTFE resin),
Examples thereof include tetrafluoroethylene-ethylene copolymer resin (ETFE resin), vinylidene fluoride resin, vinyl fluoride resin and the like. It should be noted that, although not limited, any one of these resins is applied and formed to a film thickness of about 1 μm on the substrate surface.
【００１５】また、請求項３に記載のノズルプレートの
製造方法は、請求項１又は請求項２の何れかに記載の構
成に加えて、前記基板は、ポリイミド樹脂であるもので
ある。Further, in the method for manufacturing a nozzle plate according to a third aspect, in addition to the configuration according to the first aspect or the second aspect, the substrate is a polyimide resin.
【００１６】上記ノズルプレートの製造方法によれば、
ポリイミド樹脂は、融点がなく非常に熱的特性の優れた
樹脂であるため、バリを無くすための熱処理時において
も、軟化溶融して変形したり、変質するようなことがな
く、高品質な基板、すなわちノズルプレートが得られ
る。According to the above method of manufacturing the nozzle plate,
Since the polyimide resin is a resin that has no melting point and has very good thermal characteristics, it does not soften, melt, deform, or deteriorate even during heat treatment to eliminate burrs, and it is a high-quality substrate. , Ie a nozzle plate is obtained.
【００１７】また、請求項４に記載のノズルプレートの
製造方法は、請求項１〜３のうちの何れかの構成に加え
て、前記孔開け加工は、エキシマレーザによる加工であ
るものである。Further, in the method for manufacturing a nozzle plate according to a fourth aspect, in addition to the structure according to any one of the first to third aspects, the boring process is a process using an excimer laser.
【００１８】上記ノズルプレートの製造方法によれば、
基板から撥水性膜を貫通する、ノズルとなる微孔を多数
正確に形成することができるため、高精度のノズルを有
するノズルプレートが得られる。エキシマレーザは２４
８ｎｍの波長をもつＫｒＦエキシマレーザであることが
好ましく、その加工時には、例えば、３００μｍの穴を
開けたマスクを利用して行う。According to the above method of manufacturing the nozzle plate,
Since it is possible to accurately form a large number of fine holes which serve as nozzles and penetrate the water-repellent film from the substrate, it is possible to obtain a nozzle plate having highly accurate nozzles. 24 excimer lasers
A KrF excimer laser having a wavelength of 8 nm is preferable, and the processing is performed using, for example, a mask having a hole of 300 μm.
【００１９】また、請求項５に記載のノズルプレートの
製造方法は、請求項１乃至請求項４の何れかの構成に加
えて、前記ノズルプレートが、インク液滴を噴射して印
字するインクジェット式印字ヘッドに用いられているも
のである。According to a fifth aspect of the present invention, in addition to the configuration of any one of the first to fourth aspects, the nozzle plate has an ink jet method for ejecting ink droplets for printing. It is used in the print head.
【００２０】上記ノズルプレートの製造方法によれば、
ノズルプレートに形成されているノズルが高精度に形成
され、特に撥水性膜側のノズル出口周辺にバリ等のイン
ク液滴の噴射を障害するものが残らないので、精度の高
い印字が出力される。また、ノズルプレートを構成する
撥水性膜が耐インク特性を有するため、長期間高品質な
印字出力が得られる。According to the above method of manufacturing the nozzle plate,
The nozzles formed on the nozzle plate are formed with high accuracy, and since there is no obstacle, such as burrs, that obstructs the ejection of ink droplets, especially around the nozzle outlet on the water repellent film side, highly accurate printing is output. . Further, since the water-repellent film forming the nozzle plate has ink resistance, high-quality print output can be obtained for a long period of time.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施の
一形態を図面を参照して説明する。図１（ａ）は本発明
のノズルプレートを示す正面図、（ｂ）は同じく正面方
向から見た斜視図、図２はノズルプレートの孔開け加工
の方法を示す図、図３の（ａ）は孔開け加工により生じ
るバリを残したノズルプレートを簡略して示した正面
図、（ｂ）は同斜視図、図４の（ａ）はバリを無くした
ノズルプレートを簡略して示した断面図、（ｂ）はバリ
を無くしたノズルプレートによるインク噴射の状態を簡
略して示した斜視図、図５はノズルプレートの使用例を
示す図である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 (a) is a front view showing a nozzle plate of the present invention, FIG. 1 (b) is a perspective view seen from the same front direction, FIG. 2 is a view showing a method of drilling a nozzle plate, and FIG. 3 (a). Is a front view schematically showing a nozzle plate having burrs generated by drilling, FIG. 4B is a perspective view thereof, and FIG. 4A is a sectional view showing a nozzle plate without burrs. , (B) are perspective views showing a simplified state of ink ejection by the nozzle plate without burrs, and FIG. 5 is a view showing an example of using the nozzle plate.
【００２２】図１の（ａ），（ｂ）に示すように、ノズ
ルプレート１は、基板２の一面に撥水性膜３が塗布さ
れ、適所にインクを噴射するための多数のノズル４が一
列に形成されたものからなる。As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the nozzle plate 1 has a water repellent film 3 applied to one surface of a substrate 2 and a large number of nozzles 4 for ejecting ink in a proper line. It is made up of.
【００２３】図１の（ａ）及び（ｂ）に示すように、基
板２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、後述する撥水性膜３より
軟化温度の高い材料、すなわち、後述する熱処理による
温度以上の融点を有する材料、もしくは熱により軟化し
ない材料で形成されており、その一例として、融点がな
く非常に熱的特性の優れたポリイミド樹脂が使用される
が、これに限定することなく、熱硬化性樹脂や軟化温度
が撥水性膜３として用いた材料より比較的高い樹脂であ
っても構わない。As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the substrate 2 is made of a material having solvent resistance to the solvent contained in the ink components used, and the water repellent film 3 described later. A material having a higher softening temperature, that is, a material having a melting point equal to or higher than the temperature of the heat treatment described later, or a material that is not softened by heat, and one example thereof is a polyimide resin having no melting point and excellent thermal characteristics. However, the present invention is not limited to this, and a thermosetting resin or a resin having a softening temperature relatively higher than that of the material used for the water-repellent film 3 may be used.
【００２４】撥水性膜３は、本実施例の一例として、２
５０℃〜２８０℃の軟化点（融点）を有する、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程度に基板２の一面に塗布成膜したもの
で形成される。なお、撥水性膜３を形成するフッ素系の
樹脂として、上記ＦＥＰ樹脂の他に、例えば、ポリ４エ
チレン樹脂（ＰＴＦＥ樹脂）、４フッ化エチレン−パ−
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樹
脂で形成しても構わない。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構わない。The water-repellent film 3 is, as an example of this embodiment, 2
It is formed by applying a film of tetrafluoroethylene-6-fluoropropylene copolymer (FEP resin) having a softening point (melting point) of 50 ° C. to 280 ° C. to about 1 μm on one surface of the substrate 2. As the fluorine-based resin forming the water-repellent film 3, in addition to the above FEP resin, for example, poly-4 ethylene resin (PTFE resin), tetrafluoroethylene-peroxide
Fluoroalkoxyethylene copolymer resin (PFA resin), trifluorochloroethylene resin (PCTFE resin),
It may be formed of a resin such as tetrafluoroethylene-ethylene copolymer resin (ETFE resin), vinylidene fluoride resin, or vinyl fluoride resin. Further, depending on the ink solvent used, a silicone resin or the like may be used.
【００２５】次に、撥水性膜３が塗布された基板２の孔
開け加工を図２に基づいて説明する。本図はエキシマレ
ーザを利用する加工を示しており、エキシマレーザを発
するレーザ発振器１０より出たエキシマレーザビーム１
１を、所望する加工形状と相似形のマスク１２を通し、
レンズ１３によりマスク形状を基板２上に結像させてノ
ズル加工を行う。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エキシマレーザが使用
される。また、マスク１２及びレンズ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
孔を開けたマスク１２が用いられている。Next, the boring process of the substrate 2 coated with the water-repellent film 3 will be described with reference to FIG. This drawing shows processing using an excimer laser, and an excimer laser beam 1 emitted from a laser oscillator 10 that emits an excimer laser.
1 through a mask 12 similar in shape to the desired processing shape,
An image of the mask shape is formed on the substrate 2 by the lens 13, and nozzle processing is performed. In this embodiment, a KrF excimer laser having a wavelength of 248 nm is used as the excimer laser. Further, the mask 12 and the lens 13 are appropriately set depending on the nozzle shape, laser processing conditions, and the like. In this embodiment, a ⅕ reduction lens 13 and a mask 12 having a hole with a diameter of 300 μm are used.
【００２６】この加工によって形成されたノズル４の噴
射口付近には、図３の（ａ）及び（ｂ）に示すように、
撥水性膜３からなるバリ３ａが存在し、このバリ３ａに
よってノズル４から噴射されるインク滴の飛翔方向に滴
液曲がりによるばらつきが生じて、印字品質を悪くする
ことから、このバリ３ａを除去する加工が必要になる。
この加工は、バリ３ａを軟化溶融させて行い、具体的に
は、図４の（ａ）に示すように、撥水性膜３を重力方向
において基板２の下側に向けて、３００度に加熱された
オーブン中に、少なくとも上記バリ３ａが軟化溶融する
時間、例えば１時間放置すると、バリ３ａが軟化し、図
４の（ａ）に示すように、バリ３ａはその表面張力によ
って丸く縮小して撥水性膜３に吸収されるようにして無
くなる。しかも、撥水性膜３を基板２の下側に向けてい
るため、軟化したバリ３ａは、その自重によってノズル
４の径を狭くする方向に広がることはない。なお、加熱
温が高い場合には、バリ３ａは雫の如く垂れ落ち、その
残った部分はその表面張力によってその周囲の撥水性膜
部分３ｄに引き寄せられて凝固し、バリ３ａのない略平
坦化されたノズルが形成される。In the vicinity of the injection port of the nozzle 4 formed by this processing, as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b),
There is a burr 3a made of the water-repellent film 3, and the burr 3a is removed because the burr 3a causes variations in the flight direction of the ink droplets ejected from the nozzles 4 due to the bending of the liquid droplets and deteriorates the printing quality. Processing is required.
This processing is performed by softening and melting the burr 3a, and specifically, as shown in FIG. 4A, the water-repellent film 3 is heated to 300 degrees toward the lower side of the substrate 2 in the gravity direction. If the burr 3a is left in the oven for at least the time during which the burr 3a is softened and melted, for example, for 1 hour, the burr 3a is softened, and as shown in FIG. It disappears as it is absorbed by the water-repellent film 3. Moreover, since the water-repellent film 3 is directed to the lower side of the substrate 2, the softened burr 3a does not spread in the direction of reducing the diameter of the nozzle 4 due to its own weight. When the heating temperature is high, the burr 3a droops like a drop, and the remaining part is attracted to the surrounding water-repellent film part 3d by the surface tension and solidifies, and is substantially flattened without the burr 3a. Nozzles are formed.
【００２７】なお、加熱処理の温度・時間は、少なくと
も、バリ３ａを軟化溶融させるに必要な温度であって、
基板２を加熱による軟化・変形や変質を生じさせない以
下の温度であればよい。なお参考までに説明しておく
と、撥水性膜３としてＦＥＰ樹脂を使用したときには、
ＦＥＰ樹脂の軟化点（融点）は、２５０℃〜２８０℃で
あるが、この温度で熱処理すると、基板２面に塗布され
ている撥水性膜３も溶融するおそれがあるため、少なく
とも、バリ３ａを軟化溶融させるに必要な温度と時間を
総合した条件下での加熱処理であることが必要である。
とくにバリ３ａは基板２面から突出しているため、基板
２面に塗布されている撥水性膜３の部分よりも軟化し易
くなることを考慮する必要がある。これらを考慮した加
熱処理の一例として、特開平７−１０８６８３号公報の
明細書中に記載されている、所定温度をＴ、所定時間を
ｔ、としたとき、熱処理は、１５≦Ｔ≦７０（度）、及
び５≦ｔ≦１００（分）であって、さらに−２ｔ＋４０
≦Ｔ≦−ｔ／３＋８０、の条件を満たす環境であっても
構わない。しかし、バリ３ａが融けてノズル４内に流れ
込むことがないので、上記温度が多少高くなったり、ま
た時間が多少長くなっても何ら問題は生じない。The temperature and time of the heat treatment are at least temperatures required for softening and melting the burr 3a,
The temperature may be the following temperature at which the substrate 2 is not softened / deformed or deteriorated by heating. Incidentally, for reference, when FEP resin is used as the water-repellent film 3,
The softening point (melting point) of the FEP resin is 250 ° C. to 280 ° C., but heat treatment at this temperature may also melt the water-repellent film 3 applied to the surface of the substrate 2, so that at least the burr 3 a is removed. It is necessary that the heat treatment is performed under the condition that the temperature and time required for softening and melting are integrated.
In particular, since the burr 3a projects from the surface of the substrate 2, it is necessary to consider that the burr 3a is more likely to be softened than the portion of the water-repellent film 3 applied to the surface of the substrate 2. As an example of the heat treatment in consideration of these, when the predetermined temperature is T and the predetermined time is t, which is described in the specification of JP-A-7-108683, the heat treatment is 15 ≦ T ≦ 70 ( Degree), and 5 ≦ t ≦ 100 (minutes), and further −2t + 40.
The environment may satisfy the condition of ≦ T ≦ −t / 3 + 80. However, since the burr 3a does not melt and flow into the nozzle 4, there is no problem even if the temperature rises a little or the time increases a little.
【００２８】このようにして、バリ３ａを無くしたノズ
ルプレート１は、図１の各図、及び図４の（ａ）に示す
ように、ノズル４内及びその周縁には、インクを適正に
噴射させるに障害となるようなものは残らず、図４の
（ｂ）に示すように、適量のインク液滴５を適正な方向
に噴射することができる。In this manner, the nozzle plate 1 without the burr 3a properly ejects ink into the nozzle 4 and its peripheral edge, as shown in each of FIG. 1 and FIG. 4 (a). As shown in FIG. 4B, the ink droplets 5 of a proper amount can be ejected in the proper direction without leaving any obstacles to the operation.
【００２９】次に、本発明の製造方法によって得られる
ノズルプレート１を備えたインクジェット記録装置１０
について説明する。図５は、その実施の一形態であるプ
リンタの内部機構を示した斜視図であり、印字機構、紙
送り機構、及びパージ装置等が示されている。印字機構
２０は、インクジェット式のノズルプレート１（印字ヘ
ッド）を備えるヘッドユニット２１と、ノズルプレート
１にインクを供給するインクカートリッジ２２等からな
り、ヘッドユニット２１とインクカートリッジ２２は、
キャリッジ２３に搭載されている。ここで、キャリッジ
２３は、ベルト２４を介してキャリッジモータ２５によ
り駆動されており、キャリッジ軸２６に沿って水平移動
するようになっている。なお、ノズルプレート１は、図
示しない複数個のノズルを有しており、キャリッジ２３
の移動に対応して、ノズルからインクを噴射する。Next, an ink jet recording apparatus 10 equipped with the nozzle plate 1 obtained by the manufacturing method of the present invention.
Will be described. FIG. 5 is a perspective view showing an internal mechanism of the printer which is one of the embodiments, and shows a printing mechanism, a paper feeding mechanism, a purging device and the like. The printing mechanism 20 includes a head unit 21 having an inkjet nozzle plate 1 (print head), an ink cartridge 22 that supplies ink to the nozzle plate 1, and the like. The head unit 21 and the ink cartridge 22 are
It is mounted on the carriage 23. Here, the carriage 23 is driven by a carriage motor 25 via a belt 24, and horizontally moves along a carriage shaft 26. The nozzle plate 1 has a plurality of nozzles (not shown), and the carriage 23
The ink is ejected from the nozzle in response to the movement of the.
【００３０】紙送り機構３０は、給紙カセット又は手差
給紙部から供給された印刷用紙をノズルプレート１に対
面させながら移動させるものであり、プラテンローラ３
１、圧ローラ３２、及び図示しないラインフィールド
（ＬＦ）モータ等で構成されている。給紙カセット等か
ら供給された印字用紙は、プラテンローラ３１と圧ロー
ラ３２に圧接されて保持され、ラインフィールドモータ
の回転に合わせて移動される。The paper feeding mechanism 30 is for moving the printing paper supplied from the paper feeding cassette or the manual paper feeding portion while facing the nozzle plate 1, and the platen roller 3
1, a pressure roller 32, a line field (LF) motor (not shown), and the like. The printing paper supplied from a paper feed cassette or the like is held in pressure contact with the platen roller 31 and the pressure roller 32, and is moved according to the rotation of the line field motor.
【００３１】パージ装置（吸引手段）４０は、ノズルプ
レート１（印字ヘッド）の使用中に内部に気泡が発生し
たり、吐出面上にインクの液滴が付着することにより吐
出不良を起こすことを解消し、良好な吐出状態に回復さ
せるための措置である。パージ装置４０の先端には、キ
ャップ４１が設けられていて、このキャップ４１にノズ
ルプレート１が覆われているときにポンプにより負圧を
発生させて、ノズルプレート１の内部の不良インクを吸
引してノズルプレート１を回復させる。また、フラッシ
ング用吐出インク吸収体４２は、ノズルプレート１のノ
ズルを良好な状態に保つために行われるフラッシングに
よって吐出されるインクを吸収するためのものであり、
印字領域の外に配置されている。The purging device (suction means) 40 prevents the ejection failure due to the generation of bubbles inside the nozzle plate 1 (print head) or the deposition of ink droplets on the ejection surface. This is a measure for eliminating and recovering a good discharge state. A cap 41 is provided at the tip of the purging device 40, and when the nozzle plate 1 is covered with the cap 41, a negative pressure is generated by a pump to suck the defective ink inside the nozzle plate 1. To recover the nozzle plate 1. The flushing ejection ink absorber 42 is for absorbing ink ejected by flushing performed to keep the nozzles of the nozzle plate 1 in a good state.
It is located outside the print area.
【００３２】[0032]
【発明の効果】以上において示した本発明のノズルプレ
ートの製造方法によると、次のような効果を奏する。第
１に、熱可塑性を有する撥水性膜を、孔開け加工後に撥
水性膜の軟化温度より所定温度高い温度で所定時間熱処
理して、撥水性膜の孔開け加工時に残ったバリを軟化溶
融する工程を、撥水性膜を基板の重力方向下側に向け
て、バリを軟化溶融して無くすようにしたことによっ
て、溶融した撥水性膜が、ノズル内に流れ込んだり、ノ
ズルの孔方向に膨らんだりして、インク液滴の噴射の障
害となるようなことはない。この結果、インク液滴の吐
出が良好に行われるノズルプレートを、簡単に製造する
ことができる。According to the method for manufacturing a nozzle plate of the present invention described above, the following effects can be obtained. First, the water-repellent film having thermoplasticity is heat-treated after the perforation process at a temperature higher by a predetermined temperature than the softening temperature of the water-repellent film for a predetermined time to soften and melt the burr remaining during the perforation process of the water-repellent film. By performing the process by directing the water-repellent film to the lower side in the direction of gravity of the substrate and softening and melting the burr to eliminate it, the molten water-repellent film flows into the nozzle or swells in the nozzle hole direction. Thus, there is no obstacle to the ejection of ink droplets. As a result, it is possible to easily manufacture a nozzle plate that ejects ink droplets favorably.
【００３３】第２に、ノズルプレートの撥水性膜を形成
する撥水性材料として、フッ素系の樹脂、または、ＦＥ
Ｐ樹脂を用いるようにしたことによって、インク溶剤に
対する揮発特性、耐溶剤性が優れた、高品質な撥水性膜
を有するノズルプレートを製造することができる。Secondly, as the water repellent material for forming the water repellent film of the nozzle plate, fluorine resin or FE is used.
By using the P resin, it is possible to manufacture a nozzle plate having a high-quality water-repellent film having excellent volatility and solvent resistance to an ink solvent.
【００３４】第３に、ノズルプレートの基板として、融
点がなく非常に熱的特性が優れた樹脂であるポリイミド
樹脂が用いられるため、バリを無くす熱処理時に、加熱
による溶融変形や変質などが生じない、高品質な基板を
有するノズルプレートが得られる。Thirdly, since the polyimide resin, which is a resin having no melting point and excellent thermal characteristics, is used as the substrate of the nozzle plate, no melt deformation or deterioration due to heating occurs during heat treatment for eliminating burrs. A nozzle plate having a high quality substrate can be obtained.
【００３５】第４に、ノズルプレートの基板と撥水性膜
とを貫通するノズルの孔開け加工を、エキシマレーザを
利用して行うようにしたので、微小なノズルを高精度に
多数形成され、高品質な印字が得られるノズルプレート
を形成することができたのである。Fourthly, since the excavator laser is used to form the holes for the nozzles that penetrate the substrate of the nozzle plate and the water-repellent film, a large number of minute nozzles are formed with high precision, and high precision is achieved. It was possible to form a nozzle plate that could obtain high quality printing.
【００３６】第５に、上記効果を奏するノズルプレート
を、インク液滴を噴射して印字するインクジェット式印
字ヘッドに用いると、ノズルプレートに形成されている
ノズルが高精度に形成され、特に撥水性膜側のノズル出
口周辺にバリ等のインク液滴の噴射を障害するものが残
っていないので、精度の高い印字を出力することができ
る。また、ノズルプレートを構成する撥水性膜が耐イン
ク特性を有しているため、長期間高品質な印字出力を維
持することができる。Fifth, when a nozzle plate having the above-mentioned effect is used in an ink jet type print head for ejecting ink droplets for printing, the nozzles formed in the nozzle plate are formed with high precision, and particularly water repellency is achieved. Since there is no residue such as burrs that obstructs the ejection of ink droplets around the nozzle outlet on the film side, highly accurate printing can be output. In addition, since the water-repellent film forming the nozzle plate has ink resistance, it is possible to maintain high-quality print output for a long time.
【図１】（ａ）は本発明の実施の一形態によるノズルプ
レートの正面図、（ｂ）は正面方向から見た斜視図であ
る。FIG. 1A is a front view of a nozzle plate according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a perspective view seen from the front direction.
【図２】ノズルプレートの孔開け加工の方法を示す図で
ある。FIG. 2 is a diagram showing a method of punching a nozzle plate.
【図３】（ａ）は孔開け加工により生じるバリを残した
ノズルプレートを簡略して示した正面図、（ｂ）は同斜
視図である。FIG. 3 (a) is a front view schematically showing a nozzle plate in which a burr generated by drilling is left, and FIG. 3 (b) is a perspective view thereof.
【図４】（ａ）はバリを無くしたノズルプレートを簡略
して示した断面図、（ｂ）はバリを無くしたノズルプレ
ートによるインク噴射の状態を簡略して示した斜視図で
ある。FIG. 4A is a sectional view schematically showing a nozzle plate without burrs, and FIG. 4B is a perspective view schematically showing a state of ink ejection by the nozzle plate without burrs.
【図５】ノズルプレートの使用例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of use of a nozzle plate.
【図６】（ａ）はノズル内にバリが軟化溶融して流れ込
んだ状態のノズルプレートを示す断面図、（ｂ）はノズ
ル内にバリが軟化溶融して流れ込んだ状態のノズルプレ
ートによるインク噴射の状態を簡略して示した斜視図で
ある。6A is a cross-sectional view showing a nozzle plate in a state where burrs are softened and melted and flowed into the nozzle, and FIG. 6B is an ink jet from the nozzle plate in which burrs are softened and melted and flowed into the nozzle. It is the perspective view which simplified and showed the state of.
【図７】軟化溶融したバリがノズルの噴射口を狭める方
向に広がって凝固した状態を示すノズルプレートの断面
図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of the nozzle plate showing a state in which the softened and melted burr spreads in the direction of narrowing the injection port of the nozzle and solidifies.
１ ノズルプレート ２ 基板 ３ 撥水性膜 ３ａ バリ ４ ノズル ５ インク液滴 1 Nozzle plate 2 Substrate 3 Water-repellent film 3a Burr 4 Nozzle 5 Ink droplet
Claims (5)
基板の少なくとも当該ノズルが形成される部位の周囲に
撥水性膜が形成された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孔開け加工によりノ
ズルを形成した後、前記撥水性膜が重力方向下向きにな
るように前記基板を配置し、前記撥水性膜の軟化温度よ
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の製造方法。1. A method of manufacturing a nozzle plate in which a water-repellent film is formed at least around a portion of a substrate on which a nozzle for ejecting ink is formed, wherein the substrate is made of thermoplastic resin. After forming a water-repellent film by using the water-repellent material and forming nozzles in the substrate and the water-repellent film by forming holes, the substrate is arranged so that the water-repellent film faces downward in the direction of gravity. A method of manufacturing a nozzle plate, comprising heat-treating the water-repellent film at a temperature higher than a softening temperature of the film for a predetermined time.
ことを特徴とする請求項１に記載のノズルプレートの製
造方法。2. The method for manufacturing a nozzle plate according to claim 1, wherein the water-repellent film is a fluorine-based resin.
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のノズルプレ
ートの製造方法。3. The method of manufacturing a nozzle plate according to claim 1, wherein the substrate is a polyimide resin.
る加工であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の
何れかに記載のノズルプレートの製造方法。4. The method for manufacturing a nozzle plate according to claim 1, wherein the boring process is a process using an excimer laser.
射して印字するインクジェット式印字ヘッドに用いられ
ているものであることを特徴とする請求項１乃至請求項
４の何れかに記載のノズルプレートの製造方法。5. The nozzle according to claim 1, wherein the nozzle plate is used in an inkjet print head that ejects ink droplets to print. Plate manufacturing method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02614296A JP3570060B2 (en) | 1996-01-19 | 1996-01-19 | Nozzle plate manufacturing method |
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| JP02614296A JP3570060B2 (en) | 1996-01-19 | 1996-01-19 | Nozzle plate manufacturing method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09193403A true JPH09193403A (en) | 1997-07-29 |
| JP3570060B2 JP3570060B2 (en) | 2004-09-29 |
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ID=12185303
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02614296A Expired - Lifetime JP3570060B2 (en) | 1996-01-19 | 1996-01-19 | Nozzle plate manufacturing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3570060B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6660213B1 (en) | 1998-07-27 | 2003-12-09 | Fujitsu Limited | Nozzle plate manufacturing method |
| US7247198B2 (en) | 2002-03-20 | 2007-07-24 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Water base for ink-jet recording and ink-jet recording method |
| CN108669709A (en) * | 2018-08-01 | 2018-10-19 | 衡东县鑫德成鞋业有限公司 | One kind being used for heel of a shoe molding heat setting device |
-
1996
- 1996-01-19 JP JP02614296A patent/JP3570060B2/en not_active Expired - Lifetime
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| US7247198B2 (en) | 2002-03-20 | 2007-07-24 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Water base for ink-jet recording and ink-jet recording method |
| CN108669709A (en) * | 2018-08-01 | 2018-10-19 | 衡东县鑫德成鞋业有限公司 | One kind being used for heel of a shoe molding heat setting device |
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| JP3570060B2 (en) | 2004-09-29 |
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