JPH09193403A - ノズルプレートの製造方法 - Google Patents
ノズルプレートの製造方法Info
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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
方法において、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たバリを無くして、インクの噴射時
における液滴曲がりやバラツキが生ず、高印字品質が得
られるノズルプレートの提供を可能にする。 【解決手段】 基板2に熱可塑性を有する撥水性材料に
より撥水性膜3を形成し、その基板2及び撥水性膜3に
孔開け加工によりノズル4を形成した後、撥水性膜3を
基板2の重力方向下側に向けて、撥水性膜3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、孔開け加工後に形成されたノズル4の噴射口の周
りの撥水性膜3からなるバリを無くすようにする。
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
レートの正面図、(b)は正面方向から見た斜視図であ
る。
ある。
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。
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。
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。
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。
Claims (5)
- 【請求項1】 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、 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。 - 【請求項2】 前記撥水性膜は、フッ素系の樹脂である
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。 - 【請求項3】 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1又は請求項2に記載のノズルプレ
ートの製造方法。 - 【請求項4】 前記孔開け加工は、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。 - 【請求項5】 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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02614296A JP3570060B2 (ja) | 1996-01-19 | 1996-01-19 | ノズルプレートの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02614296A JP3570060B2 (ja) | 1996-01-19 | 1996-01-19 | ノズルプレートの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09193403A true JPH09193403A (ja) | 1997-07-29 |
| JP3570060B2 JP3570060B2 (ja) | 2004-09-29 |
Family
ID=12185303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02614296A Expired - Lifetime JP3570060B2 (ja) | 1996-01-19 | 1996-01-19 | ノズルプレートの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3570060B2 (ja) |
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 (zh) * | 2018-08-01 | 2018-10-19 | 衡东县鑫德成鞋业有限公司 | 一种用于鞋后跟成型用热定型装置 |
-
1996
- 1996-01-19 JP JP02614296A patent/JP3570060B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| CN108669709A (zh) * | 2018-08-01 | 2018-10-19 | 衡东县鑫德成鞋业有限公司 | 一种用于鞋后跟成型用热定型装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3570060B2 (ja) | 2004-09-29 |
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