JPH07304176A - ノズルプレートの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 良好にインクを噴射することができるノズル
プレートの製造方法を提示すること。 【構成】 まず、基板１の一面に撥水性膜２を形成す
る。次に、エキシマレーザビームを、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。次に、ノズ
ル加工を行ったノズルプレート３の撥水性膜２を除く部
分に親水化処理を行う。０．１規定の水酸化ナトリウム
水溶液８を６０℃から９０℃に加熱し、ノズルプレート
３を１分間浸漬し取り出した後、純水にて洗浄し温風で
乾燥させた。この処理後、親水化の程度を、純水の接触
角で調べたところ、処理を行わないポリイミドは、６４
°であったのに対し本実施例の処理を行った後では１５
°となり十分に親水化されたのが確かめられた。

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、前記基板のノズルが形成され
る位置の周囲に形成される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液を塗布すると、撥水性液
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
射しないとい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。このよ
うな背景から、特開平２−１８７３４２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。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、撥水性
膜を形成したノズルプレートのインクと接触する部分、
即ちノズル内面及びノズルプレート裏面においては、イ
ンクとの濡れ性が悪いとインク充填時やインク噴射時に
気泡の進入や巻き込みが起こりその除去が容易でない。
そして、インク流路内に気泡が存在すると、インク噴射
のためのエネルギーを吸収してインクが噴射されなくな
ったり、噴射方向が安定しないと言った問題があった。

【０００６】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、良好にインクを噴射することが
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。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の請求項１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
の周囲に形成される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、前記基板に撥水性膜を形成する工
程と、前記撥水性膜が形成された前記基板に前記ノズル
を形成する工程と、前記基板のインクに接する部分を親
水化処理する工程とからなることを特徴とする。

【０００８】請求項２では、前記基板は、ポリイミド樹
脂で形成され、前記撥水性膜は、フッ素系またはシリコ
ン系の材料で形成され、前記親水化処理は、前記基板を
アルカリ溶液に浸してエッチングすることを特徴とす
る。

【０００９】請求項３では、前記基板は樹脂で形成さ
れ、前記撥水性膜は、フッ素系またはシリコン系の材料
で形成され、前記親水化処理は、染料液に前記基板を浸
して染料の一部を付着、浸透させることを特徴とする。

【００１０】請求項４では、前記親水化処理は、前記基
板における、前記撥水性膜が形成された面の反対側か
ら、微小固体を衝突させることを特徴とする。

【００１１】請求項５では、前記ノズルは、エキシマレ
ーザ光によって加工されることを特徴とする。

【００１２】請求項６では、前記エキシマレーザ光によ
るノズル加工時に、撥水性膜が加工されずに残った蓋状
部材を粘着部材によって除去することを特徴とする。

【００１３】請求項７では、前記エキシマレーザ光によ
るノズル加工時に、発生した撥水性膜のバリを加熱によ
って溶融す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の
製造方法では、前記基板に撥水性膜を形成し、その基板
に前記ノズルを形成した後、親水化処理することによ
り、前記基板のインクに接する部分が親水化され、気泡
の進入、巻き込みが防止され、噴射方向が均一で安定し
た飛翔速度のインク滴が吐出される。

【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３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が形成さ
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、本実施
例に於いてはポリイミド樹脂を用いている。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】撥水性膜２は、本実施例においては４フッ
化エチレン−６フッ化プロプレン共重合樹脂（以下ＦＥ
Ｐ樹脂と称す）を約１μｍ程度に塗布成膜したものであ
る。ここで、ＦＥＰ樹脂の軟化点（融点）は、２５０℃
〜２８０℃である。

【００１８】この時、基板１の撥水性液を塗布する面ま
たは全面に、微小な固体を衝突させるブラスト加工等を
行なって、微細な凹凸形成加工を施すことによって、撥
水性膜２の基板１への付着力を上げるのが望ましい。

【００１９】本実施例に於いては、凹凸形成加工にブラ
スト加工方法を用いたが、他に溶剤等による化学エッチ
ングでの凹凸形成でも一向に差し支えない。

【００２０】次に、図２に示すように、レーザ発振器１
４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
マレーザビーム１１は２４８ｎｍの波長をもつＫｒＦエ
キシマレーザビームである。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６の噴
射口付近には、図２に示すように撥水性膜２のバリ４
や、撥水性膜２が加工されずに蓋形状（図３参照）とし
て残ることがある。

【００２２】図３に示すように、加工されずに残った撥
水性膜２の蓋形状のものすなわち蓋５は、粘着性を有す
るシート７を撥水性膜２及び蓋５に接触させ（図３
（ｂ））、その後、シート７を剥離することにより（図
３（ｃ））、容易に取り除くことが出来る。

【００２３】本実施例ではこのような方法を用いたが、
例えば粘着性を有するシート７をエキシマレーザ加工前
に予め撥水性膜２の面に粘着させて加工を行い、後に剥
離しても同様な効果が得られる。

【００２４】次に、上述のように蓋５を取り除いたもの
でも小さなバリが残るため、このバリ４を取り除くため
に熱加工を行う。すなわち、バリ４を軟化溶融させて消
滅させるために、３００℃の温度下で１時間放置した。
その結果、図４に示すように、撥水性膜２のバリ４が軟
化し、バリ４の無いノズル６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は、撥水性膜２がノズル６
内に流れ込む恐れがあるため、温度管理には注意を要す
る。

【００２５】本実施例に於いては、ノズル加工後噴射に
悪影響を及ぼすバリ等が形成されたため、このようなバ
リ等を除く処理を行ったが、他の加工方法や他の撥水膜
を用いてバリ等の形成を防いだ場合は、このような処理
は行う必要はない。

【００２６】次に図５に示すように、ノズル加工を行っ
たノズルプレート３の撥水性膜２を除く部分に親水化処
理を行う。ポリイミド樹脂の親水化の方法としてアルカ
リ溶液に浸す方法が上げられる。本実施例に於いては、
例えば０．１規定の水酸化ナトリウム水溶液８を６０℃
から９０℃に加熱し、ノズルプレート３を１分間浸漬し
取り出した後、純水にて洗浄し温風で乾燥させた。本処
理に於ては、ポリイミドで形成された基板１は親水化さ
れるが、アルカリ溶液に侵されない撥水性膜２は親水化
されない。処理後、親水化の程度を、純水の接触角で調
べたところ、処理を行わない基板１は、６４°であった
のに対し、本実施例の処理を行った後では１５°となり
十分に親水化されたことが確かめられた。また、ノズル
加工を行った後でこの処理を行うため、ノズル６内部も
親水化される。

【００２７】本実施例に於ては基板１がポリイミドのた
めアルカリ溶液による処理を行ったが、基板１の材料に
よっては酸処理やプラズマ処理、火炎処理、溶剤処理等
も有効である。また、染料水溶液にノズルプレートを浸
漬し加温して接液面に前記染料を予め吸着または浸透さ
せ接液面の濡れ性を向上させてもよい。

【００２８】このようにして得られたノズルプレート３
を用いてインクジェットヘッドを作製しインク噴射を行
った結果、ノズルプレートの噴射側の面が撥水処理さ
れ、且つノズルプレート３のノズル６の内面及びインク
流路側の面が親水化されているので、気泡の巻き込みが
防止され、噴射方向が均一で安定した飛翔速度のインク
滴が吐出されることを確認した。また、気泡がインク流
路内に発生しても容易に除去することができた。

【００２９】また、本実施例では、ノズルプレート３に
撥水性膜２を作製した後、ノズル加工を行なっているの
で、ノズル６が撥水性液によって塞がれることがない。
更に、ノズル加工を行ない、親水化処理を行ったノズル
プレートを、インクジェットヘッド本体に組み付けるた
め、親水化処理がノズルプレート基板単位で処理でき、
そのため処理方法が複雑でなく、処理コストも低い。

【００３０】尚、本実施例では、撥水性膜２が、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）で形成されていたが、他にポリ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、
さらにはフッ素原子を含んだ表面改質剤やコーティング
材例えばサイトップ（商品名：旭ガラス）、ＫＰ８０１
Ｍ（商品名：信越化学）、ＡＦ１６００（商品名：デュ
ポン）、ＤＥＦＥＮＮＳＡ７７７０２（光ラジカル重合
型樹脂：大日本インキ化学工業）、ＦＳ−１１６（商品
名：ダイキン）、フロラード（商品名：住友３Ｍ）等で
撥水性膜を形成してもよい。これらフッ素系の樹脂およ
びフッ素原子を含んだ表面改質剤やコーティング材は特
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
脂等で撥水性膜を形成しても問題無い。

【００３１】また、本実施例では、基板１としては、ポ
リイミド樹脂を用いたが、上述したノズル加工後のバリ
取りを熱加工方法で行う場合は、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く、熱加工方法以外のバリ取り方法
やノズル加工で、バリのでない加工方法を用いた場合
は、熱処理を行なわないので、基板１としては用いるイ
ンクに侵されないものであればどのような樹脂でも差し
支えない。

【００３２】また、本実施例では、ノズル加工に、エキ
シマレーザ加工を用いたが、例えば打ち抜き加工やドリ
ル加工等を用いてもよい。この場合には、基板１は、こ
れらの加工で加工可能な材料であり、例えば金属材料で
あっても一向に差し支えない。

【００３３】また、本実施例では、基板として、平らな
プレートを用いていたが、射出成形などによって、表面
が平であり、裏面にノズルとなる凹部が形成され基材で
あってもよい。

【００３４】更に、本実施例では、基板１の一面全面に
撥水性膜２が形成されていたが、基板１のノズルが形成
される部分にのみ撥水性膜が形成されてもよい。

【００３５】また、本実施例では、基板１の撥水性膜２
が形成された面の裏側から、マスク１２によって所望す
る形状とされたエキシマレーザビーム１１が照射されて
ノズルが形成されていたが、コンタクトマスクを用いて
ノズルを形成しても良いし、更には、撥水性膜側からエ
キシマレーザビームを照射してノズルを形成してもよ
い。

【００３６】

【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、前記基板に
撥水性膜を形成し、その基板に前記ノズルを形成してい
るので、ノズルが撥水性膜によって塞がれることがな
い。また、ノズルを形成した後、親水化処理しているの
で、前記基板のインクに接する部分が親水化される。こ
のため、、気泡の進入、巻き込みを防止でき、インク流
路内の気泡がノズルから除去し易く、噴射方向が均一で
安定した飛翔速度のインク滴を吐出させることが出来
る。また、親水化処理をノズルプレート基板単位で処理
できるので、処理コストが低い。

【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】前記本実施例のノズル加工を示す説明図であ
る。

【図３】前記本実施例のノズル加工時に残った撥水性膜
除去を示す説明図である。

【図４】前記本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５】前記本実施例の親水化処理を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 撥水性膜 ３ ノズルプレート ６ ノズル ８ 水酸化ナトリウム水溶液 １１ エキシマレーザ光

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
   成される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、 前記基板に撥水性膜を形成する工程と、 前記撥水性膜が形成された前記基板に前記ノズルを形成
   する工程と、 前記基板のインクに接する部分を親水化処理する工程と
   からなることを特徴とするノズルプレートの製造方法。
2. 【請求項２】 前記基板は、ポリイミド樹脂で形成さ
   れ、前記撥水性膜は、フッ素系またはシリコン系の材料
   で形成され、前記親水化処理は、前記基板をアルカリ溶
   液に浸してエッチングすることを特徴とする請求項１記
   載のノズルプレートの製造方法。
3. 【請求項３】 前記基板は樹脂で形成され、前記撥水性
   膜は、フッ素系またはシリコン系の材料で形成され、前
   記親水化処理は、染料液に前記基板を浸して染料の一部
   を付着、浸透させることを特徴とする請求項１記載のノ
   ズルプレートの製造方法。
4. 【請求項４】 前記親水化処理は、前記基板における、
   前記撥水性膜が形成された面の反対側から、微小固体を
   衝突させることを特徴とする請求項１記載のノズルプレ
   ートの製造方法。
5. 【請求項５】 前記ノズルは、エキシマレーザ光によっ
   て加工されることを特徴とする請求項１記載のノズルプ
   レートの製造方法。
6. 【請求項６】 前記エキシマレーザ光によるノズル加工
   時に、撥水性膜が加工されずに残った蓋状部材を粘着部
   材によって除去することを特徴とする請求項５記載のノ
   ズルプレートの製造方法。
7. 【請求項７】 前記エキシマレーザ光によるノズル加工
   時に、発生した撥水性膜のバリを加熱によって溶融する
   ことを特徴とする請求項５記載のノズルプレートの製造
   方法。