JP2003127345A - インクジェットヘッド用ノズルプレート及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｎｉ−フッ素化合物の共析めっき層の撥イン
ク性を充分に引き出すべく加熱・溶融処理を実施しても
剛性、脆性などの面での特性低下が少なく、吐出安定
性、量産性の良好なノズルプレートを実現する。 【解決手段】 Ｎｉめっき膜からなるノズルプレート・
ベース１０５のインク吐出面側にＮｉ−ＦＥＰの共析め
っき層１０８を形成し、その最表面に２６０℃〜３２０
℃の加熱処理によりＦＥＰの擬似表面層を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録装置に用いられるインクジェットヘッドに係り、特
に、インクジェットヘッドのノズルプレートに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、インクジェット方式によるプリン
ター、複写機、ファクシミリなどの画像形成装置は、カ
ラー化が容易である、騒音が小さいなどの利点を背景と
して普及が著しい。インクジェット方式の中でも、印字
記録の必要なときにのみインク滴を吐出する、いわゆる
ドロップオンデマンド型のものが、記録に不要なインク
液滴の回収を必要としないため主流となっている。

【０００３】一般に、ドロップオンデマンド型のインク
ジェット方式に用いられるインクジェットヘッドは、複
数のノズルが形成されたノズルプレートと、各ノズルに
連通するインク液室と、各インク液室内のインクを加圧
するためのエネルギー発生手段（圧電素子などの電気機
械変換素子、ヒータなどの電気熱変換素子など）とを備
え、エネルギー発生手段で発生したエネルギーでインク
液室内のインクを加圧してノズルからインク滴を吐出さ
せるタイプが主流となっている。

【０００４】最近のインクジェット記録装置は、印字の
高品質化、高速化および省電力化などが求められてい
る。印字の高品質化に関しては、圧電素子あるいは電機
熱変換素子を利用したインクジェットヘッドのいずれの
場合でも、ノズル形状による吐出性能の影響が大きく、
そのさらなる改善が求められている。ノズル内の形状に
よる吐出への影響は、エネルギー発生手段からインクへ
のエネルギーの伝播の仕方や、インクがノズルを通って
滴となる過程に影響を及ぼし、その結果として、印字品
質に大きな影響を及ぼすのであって、高品質な画像を得
るためには、飛翔するインク滴の形状を一定にコントロ
ールしながら、一方向にのみインク滴を吐出させる必要
がある。

【０００５】インク滴を、その形状を一定にコントロー
ルしながら一方向にのみ吐出させるためには、吐出滴の
ノズルプレートから離れる際の形状が重要である。ノズ
ルプレート離脱時のインク滴の形状を均一にするために
は、ノズル周囲のインクの濡れ性を均一にする必要があ
る。すなわち、ノズルプレートの周囲のインク濡れ性が
不均一であると、ノズルプレートより離脱するインク滴
の末端部に作用する界面張力がノズル周方向で不均一に
なるため、ノズルプレートに対し垂直かつ一定な方向に
インク滴が吐出されなくなるからである。

【０００６】一方、吐出の安定性を得るためにノズル周
囲のインクの濡れ性を均一に高くすると、短い間隔で複
数の吐出孔を配列したマルチノズルヘッドでは、ノズル
表面でのメニスカスの相互干渉が生じるようになり、安
定した噴射特性が得られなくなり、ノズル配列の高密度
化が困難になるという別の問題が生じる。

【０００７】よって、印字の高品質化のためには、ノズ
ルの周囲を均一な撥インク性に維持することが重要であ
る。印字の高品質化のためにインクの組成、特に、界面
活性剤の種類や量が検討されているが、このような種々
の界面活性剤が添加されたインクに対して撥インク性を
有する撥インク層をノズル周囲に形成することが重要で
ある。

【０００８】このような撥インク層としてはフッ素樹脂
−金属による共析めっき層が知られている（特開平7-13
8763、特開平7-246707、特開平11-58746、特開平11-9109
0、特公2000-6422など）。特に、ＮｉとＰＴＦＥ（４フ
ッ化ポリエチレン）の共析めっき層が一般的である。Ｎ
ｉ−ＰＴＦＥ共析めっき層を加熱することで、撥インク
性が向上、安定化することも知られている。これは、共
析めっき膜表面上のＰＴＦＥ粒子の一部が溶解・溶融
し、緻密ではないが擬似的なＰＴＦＥの最表層が形成さ
れるからである。共析めっきの下地としては、表層を導
電化したポリイミド樹脂や、Ｎｉなどの金属が採用され
る。特に、Ｎｉはフォトリソグラフィーによる非導電性
パターンとＮｉめっき工法との組合せで精密な加工が比
較的容易にできるため、採用されることが多い。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】インクジェットヘッド
用ノズルプレートは、液室内インク加圧時の圧力による
変形を減らし、また、振動によるノズル間相互干渉を生
じさせないために、高い剛性を求められる。しかし、Ｎ
ｉ−ＰＴＦＥ共析めっき層を表面層として有するノズル
プレートにおいては、共析めっき層中のＰＴＦＥを十分
に溶融・溶解させる加熱処理を行うと、ノズルプレート
の剛性を左右する下地材料の物性に好ましくない影響が
生じるという問題があった。具体的には、ポリイミド樹
脂ベースのノズルプレートの場合、ＰＴＦＥの加熱・溶
融処理により、ポリイミド樹脂自体の変形等の劣化が生
じてしまう。Ｎｉめっき膜ベースのノズルプレートで
は、剛性が低下し、脆性が高くなるという問題があり、
そのことが量産性を低下させるという問題もあった。

【００１０】ちなみに、Ｎｉ-ＰＴＦＥ共析めっきの場
合、ＰＴＦＥの融点は約330℃であるので、共析めっき
表面のＰＴＦＥをむらなく溶融してＰＴＦＥの疑似表面
層を形成するには約350℃の３０分から１時間程度の加
熱処理が必要で、加熱による基材の物性変化が顕著であ
る。

【００１１】例えば、ポリアミドイミド樹脂(ＰＡＩ)や
ポリイミド樹脂(ＰＩ）をノズルプレートの基材として
用いた場合に、加熱による基材の変化をＤＳＣ(示差走
査熱量測定）により調査した結果を図５に示す。ＰＡＩ
では220℃近辺から酸化劣化が開始し、ＰＴＦＥの加熱
溶融処理後は炭化してしまうため、ノズルプレートを作
製できない。ＰＩでは、ＰＡＩの様な酸化劣化は生じな
いが、ＰＴＦＥの加熱溶融処理後の変形が大きいため、
使用に耐えるようなノズルプレートは得られない。

【００１２】また、硫黄元素を分子内に持つ有機添加
剤、あるいは、ベンゼン環骨格を有する有機添加剤を含む
めっき液で加工したＮｉめっき膜を基材として用いた場
合、ＰＴＦＥの加熱溶融処理前は基材に非晶性部分が存
在するが、処理後では結晶が成長すると同時に非晶質性
が損なわれ、結果的に、加熱溶融処理前よりも硬さが低
下し、かつ、脆性は上昇傾向となる。Ｎｉめっき膜の加
熱処理による硬さの変化を図６に示す。未加熱時にはマ
イクロビッカース硬度は490Ｈｖ程度であったが、350℃
で１時間の加熱処理後には235Ｈｖ程度まで低下し、ノ
ズルプレートに必要な強度が得られない。また、加熱温
度が高くなるほど基材の脆性が高くなる。４mm径のＮｉ
棒を用いた実験では、図７に示すように、350℃で１時
間の加熱処理後は破断が生じてしまう。

【００１３】本発明は、上記問題点に鑑み、Ｎｉ−フッ
素化合物の共析めっき層の撥インク性を充分に引き出す
べく加熱・溶融処理を実施しても剛性、脆性などの面で
の特性低下が少なく、したがって、安定した吐出が可能
であり、かつ量産性の低下がないノズルプレートと、そ
の製造方法を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明においては、請求
項１記載のように、ノズルプレートの表面層としてＮｉ
−ＦＥＰ（テトラフルオロエチレンヘキサフルオロプロ
ピレン共重合体）の共析めっき層を用いる。表面層の下
地となる基材としては、表面に導電性を付与したポリイ
ミド樹脂のフィルム（請求項２）、Ｎｉなどの金属材料
のプレート（請求項３，４）、又は、非晶質を含むＮｉ
めっき膜（請求項５）が用いられる。また、本発明のノ
ズルプレートは、Ｎｉ−ＦＥＰ共析めっき層の最表面に
加熱処理により形成されたＦＥＰの擬似表面層を有する
が、そのための加熱処理は260℃以上、320℃以下の温度
範囲で行われる（請求項６）。

【００１５】ＦＥＰは、ＰＴＦＥよりも引っ張り強さな
ど強度面で弱いが、ＰＴＦＥと同等の良好な撥インク性
を有する。また、ＦＥＰは、ＰＴＦＥより融点が60℃程
度低いので、Ｎｉ−フッ素化合物の共析めっき層の撥イ
ンク性を充分に引き出すための加熱処理を低い温度で実
施できるため、十分な撥インク性を確保しつつノズルプ
レートの基材の硬度低下、変形を抑制することができ、
吐出性能の安定した、かつ、組立時のハンドリング性も
良好なノズルプレートを実現できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明のいくつかの実施例
を、その製造方法とともに説明する。また、本発明の理
解を容易にするため、いくつか比較例もあわせて説明す
る。

【００１７】《実施例１》本実施例のノズルプレートに
ついて図１及び図２を参照して説明する。

【００１８】まず、ラウンド形状を有するノイズプレー
ト・ベースを作成する。図１（ａ）に示すように、ＳＵ
Ｓ基板１０１（少なくとも表面が導電性を有する任意の
基板を用い得る）上にフォトレジスト膜１０２を形成
し、このフォトレジスト膜１０２に対しマスクを用いた
露光、現像、リンス、硬化の工程を経て図１（ｂ）に示
すような膜厚1.1μｍのレジストパターン１０３を形成
する。次にＮｉめっきを実施して、図１（ｃ）に示すよ
うにＮｉめっき膜１０４を形成する。その後、図１
（ｄ）に示すように、ＳＵＳ基板１０１とレジストパタ
ーン１０３を剥離し、Ｎｉめっき膜１０４からなるノズ
ルプレート・ベース１０５を作成した。Ｎｉめっき膜１
０４の膜厚はノズル１０６の径が30μｍとなるように約
30μｍに調整した。また、ノズル１０６は600dpiとなる
様に配列した。

【００１９】Ｎｉめっき膜の十分硬度と光沢度（レベリ
ングされた表面）を確保するため、上記Ｎｉめっき加工
の際に用いるＮｉめっき液として、硫黄元素を分子内に
持つ有機添加剤あるいはベンゼン環骨格を有する有機添
加剤を含むめっき液を用いる。本実施例においては、硫
黄元素を分子内に持つ有機添加剤を3.0g/lの濃度で含む
めっき液を用いた。得られたＮｉめっき膜のマイクロビ
ッカース硬度は490Hvであった。このようにＮｉめっき
膜の剛性を確保することで、ノズルプレート・ベースの
量産加工における取り扱いによる不具合が低減され、ま
た、完成したノズルプレートの剛性を高め、プレート内
のノズル間での相互干渉を防止し、さらに、表面のレベ
リングによりインクによる腐食を抑制できる。

【００２０】なお、硫黄元素を分子内に持つ有機添加
剤、あるいは、ベンゼン環骨格を有する有機添加剤として
は、スルフォン酸系、スルフォンアミド系、スルフォン
イミド系、クマリンやサッカリンの類およびその塩類な
どがある。これら硫黄元素を分子内にもつ有機物、ある
は、ベンゼン環骨格を有する有機添加剤をめっき液中に
添加している場合、それら有機添加剤による電析面への
吸着が生るため、成長してゆくＮｉは結晶成長を阻害さ
れ、結果として電析膜中に非晶性が部分的に生ずるた
め、高い硬度を得られる。

【００２１】次に、撥インク性を付与するための処理が
行われる。図２（ａ）に示すように、前述の手順で作成
されたノズルプレート・ベース１０５のラウンド形状を
有している面（ノズル内面及び液室側の面）に、ドライ
フィルムレジストをラミネートし、その方向より全面露
光し、現像することによって、ノズルプレート・ベース
１０５のノズル内面及び液室側面を硬化ドライフィルム
レジスト１０７で封止、マスキングする。その後、Ｎｉ
−ＦＥＰの共析めっきを電解法により施し、図２（ｂ）
に示すように、ノズルプレート・ベース１０５の吐出面
側にＮｉ−ＦＥＰの共析めっき層１０８を例えば2.0μ
ｍの膜厚に形成した。そして、図２（ｃ）に示すよう
に、ドライフィルムレジスト剥離液とＩＰＡリンス液に
よりドライフィルムレジスト１０７を除去し、最後に、
260℃に加熱する処理を実施することにより、Ｎｉ−Ｆ
ＥＰの共析めっき層１０８の最表面にＦＥＰの擬似表面
層を形成してノズルプレートを完成した。

【００２２】上記加熱処理により、基材としてのＮｉめ
っき膜内の非晶質性が損なわれノズルプレートの硬度が
低下し、かつ、脆性が上昇することは前述したとおりで
あるが、本実施例では加熱温度が低いため硬度低下と脆
性上昇は許容範囲内に抑えられる。実験によれば、加熱
処理後の基材のマスクロビッカース硬度が270Hv以上で
あれば、ハンドリングに支障をきたすような変形や破損
を生じることがなく、かつ、安定した吐出性能を持つノ
ズルプレートを実現できる。

【００２３】《実施例２》本実施例のノズルプレート
は、前記実施例１のノズルプレートと同じ手順で作成さ
れたが、Ｎｉ−ＦＥＰ共析めっき層の加熱処理温度を29
0℃とした。

【００２４】《実施例３》本実施例のノズルプレート
は、前記実施例１のノズルプレートと同じ手順で作成さ
れたが、Ｎｉ−ＦＥＰ共析めっき層の加熱処理温度を32
0℃とした。

【００２５】《実施例４》本実施例においては、図３
（ａ）に示すように、２００μｍ厚のポリイミド樹脂
（ＰＩ）フィルム１２０にレーザー加工によりノズル１
２１を開口し、さらに図３（ｂ）に示すように、吐出面
側の面に（ノズル部分を除く）導電層としてＮｉ膜１２
２をスパッタ法で形成することにより（導電化処理）、
ノズルプレート・ベース１２３を作成した。このような
導電化処理したＰＩフィルムをベースとして用いる構成
は、工程数の少ないレーザー加工などによりノズルを開
口できる利点がある。

【００２６】このようにして作成したノズルプレート・
ベースの吐出面上に前記実施例１と同じ手順でＮｉ−Ｆ
ＥＰ共析めっき層を形成した。ただし、共析めっきは無
電解法で行った。そして、290℃の加熱処理によりＦＥ
Ｐの擬似表面層を形成してノズルプレートを作成した。

【００２７】《比較例１》200μｍ厚のポリアミドイミ
ド樹脂（ＰＡＩ）フィルムを用いて、前記実施例４と同
じ手順でノズルプレート・ベースを作成し、その吐出面
側の面に前記実施例４と同じ手順でＮｉ−ＰＴＦＥの共
析めっき層を形成し、さらに360℃で加熱処理を行っ
た。

【００２８】《比較例２》前記実施例４と同じ手順で20
0μｍ厚のＰＩフィルムを用いてノズルプレート・ベー
スを作成し、その吐出面側の面に前記実施例４と同じ手
順でＮｉ−ＰＴＦＥの共析めっき層を形成し、さらに36
0℃の加熱処理を行った。

【００２９】《比較例３》前記実施例１と同じ手順でＮ
ｉめっき膜からなるノズルプレートベースを作成し、そ
の吐出面側の面に前記実施例４と同じ手順でＮｉ−ＰＴ
ＦＥの共析めっき層を形成し、さらに360℃の加熱処理
を実施した。

【００３０】《比較例４》前記実施例１と同じ手順で、
Ｎｉめっき膜からなるノズルプレート・ベースにＮｉ−
ＦＥＰの共析めっき層を形成し加熱処理したが、加熱処
理の温度は240℃とした。

【００３１】《評価結果》前記各実施例及び各比較例の
ノズルプレートの単体評価、及び、それらノズルプレー
トを用いて後述の構造のインクジェットヘッドを組み立
て、その吐出安定性及び組立時のハンドリングの善し悪
しの評価を行った結果を図４に示す。

【００３２】実施例１のノズルプレートは、加熱処理後
のマイクロビッカース硬度が360Ｈｖであり加熱による
硬度低下を抑制することができ、また、加熱によるＦＥ
Ｐの溶融が十分に行われたため撥インク性も十分であ
り、吐出の安定性も良好であった。変形、脆性ともハン
ドリングに支障をきたすものではなかった。

【００３３】実施例２のノズルプレートも、ＦＥＰの加
熱による溶融が十分に行われたため撥インク性は良好で
あった。また、加熱によりマイクロビッカース硬度は32
5Ｈｖまで低下したが、吐出の安定性は良好であり、変
形、脆性ともハンドリングに支障をきたすものではなか
った。

【００３４】実施例３のノズルプレートは、ＦＥＰの加
熱による溶融が十分に行われたため撥インク性は良好で
あった。また、加熱によりマイクロビッカース硬度は29
0Ｈｖまで低下したが、吐出の安定性は良好であり、変
形、脆性ともハンドリングに支障をきたすものではなか
った。

【００３５】実施例４のノズルプレートは、変形破損も
なく、撥インク性、吐出安定性、ハンドリング性も良好
であった。

【００３６】比較例１、２のノズルプレートは、加熱処
理により変色、破損し、ノズルプレートとして使用する
ことは不可能であった。

【００３７】比較例３のノズルプレートは、加熱処理後
のマイクロビッカース硬度が210Ｈｖまで低下し、剛性
が下がったことの影響としてノズル間の相互干渉が生
じ、吐出安定性がやや不安定となった。また、脆性が大
きく破断しやすいため、ハンドリング性は不良であっ
た。

【００３８】比較例４のノズルプレートは、加熱処理後
のマイクロビッカース硬度が370Ｈｖと加熱による低下
を抑制することができたが、ＦＥＰの溶融が十分に行わ
れないため撥インク性が不十分であり、その結果、吐出
安定性が良くなかった。

【００３９】なお、本発明においては、共析めっきのフ
ッ素化合物としてＦＥＰを用いたが、その代替候補とし
て、ＰＴＦＥよりも低融点の他のフッ素化合物、例えば
ＰＦＡ（四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエ
チレン共重合体樹脂）、ＥＴＦＥ（四フッ化エチレン・
エチレン共重合体樹脂）、ＥＣＴＦＥ（エチレン−クロ
ロトリフルオロエチレン樹脂）などを挙げ得る。

【００４０】《インクジェットヘッド》以上に説明した
本発明のノズルプレートを使用したインクジェットヘッ
ドの一例について、図８乃至図１０を参照して説明す
る。なお、ここに示す例では、圧電素子によって加圧液
室を変形させて（容積を変化させて）インク滴を吐出さ
せる方式のインクジェットヘッドであるが、ノズル対応
の発熱素子で加圧室内のインクを加熱することにより吐
出させる方式のインクジェットヘッドにも、本発明のノ
ズルプレートを使用可能である。

【００４１】図８はインクジェットヘッドの分解斜視
図、図９は同ヘッドのチャンネル方向（ノズル配列方
向）と直交する方向の要部拡大断面図、図１０は同ヘッ
ドのチャンネル方向の要部拡大断面図である。

【００４２】このインクジェットヘッドは、図８に示す
ように、駆動ユニット１と、液室ユニット２と、ヘッド
カバー３とを備えている。駆動ユニット１は駆動部材と
しての絶縁性の基板１１（例えば、チタン酸バリウム、
アルミナ、フォルステライトなどのセラミックス基板）
の上に、エネルギー発生手段である複数の積層型圧電素
子１２を列状に２列配置して接合し、これら２列の各圧
電素子１２の周囲を取り囲む樹脂、セラミック等からな
るフレーム部材１３を接着剤１４によって接合した構成
である。複数の圧電素子１２は、インクを液滴化して飛
翔させるための駆動パルスが与えられる圧電素子（これ
を「駆動圧電素子」という）１７と、駆動パルスが与え
られずに単に液室ユニット２を基板１１に固定する液室
支柱部材となる圧電素子（これを「非駆動圧電素子」と
いう）１８とが交互に並んだ構成である。通常、長い圧
電素子素材を、溝加工によって個々の圧電素子１２に分
割する方法が用いられる。

【００４３】圧電素子１２としては積層型圧電素子が用
いられる。この積層型圧電素子は、例えば図９に示され
るように、厚さ１０〜５０μｍ／１層のチタン酸ジルコ
ン酸鉛（ＰＺＴ）２０と、厚さ数μｍ／１層の銀・パラ
ジューム（ＡgＰd）からなる内部電極２１とを交互に積
層したものであるが、これに限られるものではない。な
お、圧電素子１２を他の電気機械変換素子で置き換える
ことも可能である。

【００４４】各圧電素子１２の内部電極２１は１層おき
にＡgＰdからなる左右の端面電極２２，２３（２つの圧
電素子列の対向する面側が端面電極２２、対向しない面
側が端面電極２３）に接続される。一方、基板１１上に
は、図８に示すようにＮi・Ａu蒸着、Ａuメッキ、ＡgＰ
tペースト印刷、ＡgＰdペースト印刷等によって共通電
極２４及び個別電極２５の各パターンが設けられる。そ
して、図９に示すように、各列の各圧電素子１２の対向
する端面電極２２は導電性接着剤２６を介して共通電極
２４に接続され、他方、各列の各圧電素子１２の対向し
ない端面電極２３は同じく導電性接着剤２６を介してそ
れぞれ個別電極２５に接続される。このような電気的接
続を介して駆動圧電素子１７に駆動電圧を与えることに
よって、駆動圧電素子１７に積層方向の電界が発生し、
積層方向の伸びの変位が生じる。共通電極２４は、図９
にも示されるように、フレーム部材１３に設けた穴１３
ａ内に導電性接着剤２６を充填することで各圧電素子に
接続されたパターンの導通がとられる。

【００４５】一方、液室ユニット２は、金属或いは樹脂
の薄膜からなる振動板部材３１と、樹脂等からなる液室
部材３２（図８には、作図の都合上でその一部のみ示さ
れている）と、本発明によるノズルプレート３３から構
成され、これら各部材は順次を積層され、例えば熱融着
により接合される。図９に示すように、振動板部材３１
は、駆動圧電素子１７に対応したダイアフラム部３４
と、非駆動圧電素子１８と接合される梁４１、フレーム
部材１３と接合されるベース４２とを有する。振動板部
材３１と圧電素子１２及びフレーム部材１３とは接着剤
４９により接合される。ダイアフラム部３４は、駆動圧
電素子１７と接合する島状凸部４３と、この凸部４３の
周囲に形成した厚み３〜１０μｍ程度の薄膜部（ダイア
フラム領域）４４とからなる。ノズルプレート３３には
インク滴を飛翔させるための微細な吐出口であるノズル
３８が２列に並べて形成される。これらの３つの部材が
接合されることにより、各ダイアフラム部３４を介して
加圧される加圧液室３５と、この加圧液室３５の両側に
位置して加圧液室３５に供給するインクを導入する共通
液室３６と、加圧液室３５と共通液室３６とを連通する
インク供給路３７と、加圧液室３５に連通するノズル３
８とによって１つのチャンネルが形成される。この例で
は、チャンネルは複数個、２列に形成される。本発明に
よるノズルプレート３３は、前述のように、反りや脆化
が抑えられハンドリング性が良好であるため、他の部材
との接合組立が容易である。

【００４６】ノズルプレート３３のインク吐出面（ノズ
ル表面側）は、前述のように撥インク性の優れた撥イン
ク面４７とされ、インクの滴形状、飛翔特性を安定化
し、高品位の画像品質を得られるようにしている。な
お、ノズルプレート３３の周縁部は撥インク面が形成さ
れない非撥インク処理面４８とされている。

【００４７】駆動ユニット１と液室ユニット２とを接合
後、基板１１をヘッド支持部材であるスペーサ部材（ヘ
ッドホルダ）５０上に支持して保持し、このスペーサ部
材５０の内部に配設されたヘッド駆動用ＩＣ等を有する
ＰＣＢ基板と駆動ユニット１の各駆動圧電素子１７に接
続した各電極２４，２５とがＦＰＣケーブル５１を介し
て接続される。

【００４８】また、ノズルカバー（ヘッドカバー）３
は、ノズルプレート３３の周縁部及びヘッド側面を覆う
ための箱状のものであり、ノズルプレート３３の撥イン
ク面４７に対応した開口部を有し、ノズルプレート３３
の周縁部に残した非撥インク処理面４８に接着剤にて接
合される。さらに、このインクジェットヘッドには、図
示しないインクカートリッジからのインクを液室に供給
するため、スペーサ部材５０、基板１１、フレーム部材
１３及び振動板３１にそれぞれインク供給穴５２，５
３，５４，５５が形成される。

【００４９】このような構成のインクジェットヘッドに
おいては、記録信号に応じて駆動圧電素子１７に駆動電
圧（１０〜５０Ｖのパルス電圧）を印加することによっ
て、駆動圧電素子１７に積層方向の変位が生起し、振動
板部材３１のダイアフラム部３４を介して加圧液室３５
が加圧されて圧力が上昇し、ノズル３８からインク滴が
吐出される。このとき、加圧液室３５から共通液室３６
へ通じるインク供給路３７方向へもインクの流れが発生
するが、断面積が狭小のインク供給路３７が流体抵抗部
として働いて共通液室３６側へのインクの流れを低減
し、インク吐出効率の低下を防ぐ。そして、インク滴吐
出の終了に伴い、加圧液室３５内のインク圧力が低減
し、インクの流れの慣性と駆動パルスの放電過程によっ
て加圧液室３４内に負圧が発生してインク充填行程へ移
行する。このとき、インクタンクから供給されたインク
は共通液室３６に流入し、共通液室３６よりインク供給
路３７を経て加圧液室３５内に充填される。そして、ノ
ズル３８の出口付近のインクメニスカス面の振動が減衰
し、表面張力によってインクはノズル３８の出口付近に
戻されて安定状態に至り、次のインク滴吐出動作の準備
が整う。

【００５０】《インクジェット記録装置》上に述べたよ
うなインクジェットヘッドを用いるインクジェット記録
装置の一例を図１１及び図１２により説明する。図１１
はインクジェット記録装置の概略斜視説明図、図１２は
同装置の内部構成を説明するための概略断面図である。

【００５１】このインクジェット記録装置は、装置本体
３０１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ、そ
れに搭載したインクジェットヘッド、このインクジェッ
トヘッドにインクを供給するインクカートリッジ等で構
成される印字機構部３０２等を収納し、装置本体３０１
の下部には前方側から多数枚の用紙３０３を積載可能な
給紙カセット（或いは給紙トレイ）３０４を抜き差し自
在に装着することができ、また、用紙３０３を手差しで
給紙するための手差しトレイ３０５を開倒することがで
き、給紙カセット３０４或いは手差しトレイ３０５から
給送される用紙３０３を取り込み、印字機構部３０２に
よって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排
紙トレイ３０６に排紙する。

【００５２】印字機構部３０２は、図示しない左右の側
板に横架したガイド部材である主ガイドロッド３１１と
従ガイドロッド３１２とでキャリッジ３１３を主走査方
向（図１２で紙面垂直方向）に摺動自在に保持し、この
キャリッジ３１３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、
マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐
出するための前述した構成のインクジェットヘッド３１
４を、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
またキャリッジ３１３にはインクジェットヘッド３１４
に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ
３１５を交換可能に装着している。

【００５３】インクカートリッジ３１５は上方に大気と
連通する大気口、下方にはインクジェットヘッド３１４
へインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填さ
れた多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりイ
ンクジェットヘッド３１４へ供給されるインクをわずか
な負圧に維持している。

【００５４】ここで、キャリッジ３１３は後方側（用紙
搬送方向下流側）を主ガイドロッド３１１に摺動自在に
嵌装し、前方側（用紙搬送方向下流側）を従ガイドロッ
ド３１２に摺動自在に載置している。そして、このキャ
リッジ３１３を主走査方向に移動走査するため、主走査
モータ３１７で回転駆動される駆動プーリ３１８と従動
プーリ３１９との間にタイミングベルト３２０を張装
し、このタイミングベルト３２０をキャリッジ３１３に
固定しており、主走査モーター３１７の正逆回転により
キャリッジ３１３が往復駆動される。

【００５５】一方、給紙カセット３０４にセットした用
紙３０３をヘッド３１４の下方側に搬送するために、給
紙カセット３０４から用紙３０３を分離給送する給紙ロ
ーラ３２１及びフリクションパッド３２２と、用紙３０
３を案内するガイド部材３２３と、給紙された用紙３０
３を反転させて搬送する搬送ローラ３２４と、この搬送
ローラ３２４の周面に押し付けられる搬送コロ３２５及
び搬送ローラ３２４からの用紙３０３の送り出し角度を
規定する先端コロ３２６とを設けている。搬送ローラ３
２４は副走査モータ３２７によってギヤ列を介して回転
駆動される。

【００５６】そして、キャリッジ３１３の主走査方向の
移動範囲に対応して搬送ローラ３２４から送り出された
用紙３０３をインクジェットヘッド３１４の下方側で案
内する用紙ガイド部材である印写受け部材３２９を設け
ている。この印写受け部材３２９の用紙搬送方向下流側
には、用紙３０３を排紙方向へ送り出すために回転駆動
される搬送コロ３３１、拍車３３２を設け、さらに用紙
３０３を排紙トレイ３０６に送り出す排紙ローラ３３３
及び拍車３３４と、排紙経路を形成するガイド部材３３
５，３３６とを配設している。

【００５７】記録時には、キャリッジ３１３を移動させ
ながら画像信号に応じてインクジェットヘッド３１４を
駆動することにより、停止している用紙３０３にインク
を吐出して１行分を記録し、用紙３０３を所定量搬送後
次の行の記録を行う。記録終了信号または、用紙３０３
の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、
記録動作を終了させ用紙３０３を排紙する。

【００５８】また、キャリッジ３１３の移動方向右端側
の記録領域を外れた位置には、インクジェットヘッド３
１４の吐出不良を回復するための回復装置３３７を配置
している。回復装置はキャップ手段と吸引手段とクリー
ニング手段を有している。キャリッジ３１３は、印字待
機中には回復装置３３７側に移動させられてキャッピン
グ手段でインクジェットヘッド３１４のインク吐出口部
分をキャッピングされ、吐出口部分を湿潤状態に保つこ
とによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、
記録途中などに記録と関係しないインクを吐出すること
により、全てのノズルのインク粘度を一定にし、安定し
た吐出性能を維持する。

【００５９】吐出不良が発生した場合等には、キャッピ
ング手段でインクジェットヘッド３１４の吐出口部分を
密封し、チューブを通して吸引手段でノズルからインク
とともに気泡等を吸い出し、吐出口部分に付着したイン
クやゴミ等はシリコーンゴムなどの部材で拭うことによ
り除去され、吐出不良が回復される。また、吸引された
インクは、本体下部に設置された廃インク溜（不図示）
に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持
される。前述のように、本発明のノズルプレートは撥イ
ンク性、吐出安定性が優れているため、長期にわたり安
定した記録が可能である。

【００６０】

【発明の効果】以上に詳細に説明したように、本発明に
よれば、良好な撥インク性と十分な剛性を持ち安定した
吐出性能を発揮するノズルプレートを実現でき、また、
ノズルプレートの変形、破損が生じにくくなるためハン
ドリング性、量産性も向上する等々の効果を得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ノズルプレート・ベースの製作工程の一例を説
明するための概略断面図である。

【図２】ノズルプレートの撥インク処理工程の一例を説
明するための概略断面図である。

【図３】ノズルプレート・ベースの製作工程の他の例を
説明するための概略断面図である。

【図４】実施例及び比較例の評価結果を示す図である。

【図５】ＰＡＩフィルム、ＰＩフィルムの加熱変化を示
す図である。

【図６】加熱処理によるＮｉめっき膜の硬度変化を示す
図である。

【図７】加熱によるＮｉの脆化を示す図である。

【図８】本発明のノズルプレートを用いたインクジェッ
トヘッドの一例を示す分割斜視図である。

【図９】上記インクジェットヘッドのチャンネル方向と
直交する方向の概略部分断面図である。

【図１０】上記インクジェットヘッドのチャンネル方向
の概略部分断面図である。

【図１１】本発明のノズルプレートを組み込んだインク
ジェットヘッドを使用するインクジェット記録装置の一
例を示す概略斜視図である。

【図１２】上記インクジェット記録装置の内部構成を示
す概略断面図である。

【符号の説明】

１０１ ＳＵＳ基板 １０３ レジストパターン １０４ Ｎｉめっき層 １０５ ノズルプレート・ベース １０６ ノズル １０７ ドライフィルムレジスト １０８ Ｎｉ−ＦＥＰ共析めっき層 １２０ ＰＩフィルム １２１ ノズル １２２ Ｎｉめっき膜 １２３ ノズルプレート・ベース

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C056 EA21 HA24 2C057 AF65 AF93 AG07 AG12 AP13 AP55

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基材上にＮｉ−ＦＥＰ（テトラフルオロ
   エチレンヘキサフルオロプロピレン共重合体）の共析め
   っき層からなる表面層を有し、該表面層の最表面に加熱
   処理により形成されたＦＥＰの疑似表面層を有すること
   を特徴とするインクジェットヘッド用ノズルプレート
2. 【請求項２】 基材が導電化処理を施されたポリイミド
   樹脂からなることを特徴とする請求項１記載のノズルプ
   レート。
3. 【請求項３】 基材が金属材料からなることを特徴とす
   る請求項１記載のノズルプレート。
4. 【請求項４】 基材を構成する金属材料が、擬似表面層
   を形成するための加熱処理後に２７０Ｈｖ以上のマイク
   ロビッカース硬度を有する金属材料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。
5. 【請求項５】 基材が非晶質を含むＮｉめっき膜からな
   ることを特徴とする請求項１記載のノズルプレート。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれか１項記載のノ
   ズルプレートを製造する方法であって、基材上にＮｉ−
   ＦＥＰの共析めっき層を形成した後、260℃以上、320℃
   以下の温度範囲で加熱することによりＦＥＰの疑似表面
   層を形成することを特徴とするノズルプレート製造方
   法。