(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の位置にインクが吐出される貫通したノズル吐出孔を有する平板状部材のインク吐出面からポジ型感光性樹脂をインク吐出面とインク吐出孔内部に充填被覆し硬化させる工程と、インク吐出面の裏側をポジ型感光性樹脂によって被覆し硬化させる工程と、インク吐出面よりインク吐出孔内部の入り込み位置まで紫外線を露光しポジ型感光性樹脂を現像する工程と、撥液性被膜をインク吐出面よりインク吐出孔内部の入り込み位置まで被覆する工程と、ポジ型感光性樹脂を除去する工程とを有することを特徴とするインクジェットプリンターヘッド用ノズル板の製造方法。
【請求項２】
ポジ型感光性樹脂のインク吐出孔内部への入り込み量を露光強度と露光時間によって制御することを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンターヘッド用ノズル板の製造方法。
【請求項３】
ポジ型感光性樹脂の粘度が１００センチポイズ以下であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリンターヘッド用ノズル板の製造方法。
【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プリンターヘッドに用いるノズル板の表面処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コンピュータ出力の応用分野におけるノンインパクトプリンターの一方式であるインクジェットプリンターにおいて圧電体の圧電作用をインク吐出の駆動力に応用した手段が特公平４−４８６２２号公報や特開昭６３−２４７０５１号公報等に提案されている。
【０００３】
これらの公報に記載の製造方法および構造は、圧電性基板にインク流路のための微細な貫通した溝の加工を施した後、その表面に電極膜を形成、表面を研磨加工し、溝内部に電極膜を残す。
【０００４】
さらに溝内面に絶縁膜として気相合成法によるポリパラキシリレン樹脂からなるパリレン膜を形成する。この絶縁膜はインクの不安定吐出の原因となるインクの電気分解による気泡発生およびインクの変質を防ぐための重要な構成体として位置づけられている。
【０００５】
以上のように作製した圧電性基板の溝を有する面どうしを対向させて接着、あるいは溝を有する面上にガラス、セラミック、金属あるいはプラスチック製の平板状の蓋を接着することによってインク流路を形成する。
【０００６】
さらにインク流路の一方の端部に直径３０〜６０ミクロンのインク吐出孔を有した厚さ０．１ｍｍのノズル板を接着した後、電極に駆動回路を接続することによってインクジェットプリンターヘッドが構成される。この時、ノズル板の材質としては、金属、プラスチック、セラミックス製ノズル板が使われる。
【０００７】
圧電作用を利用したインクジェットプリンターヘッドの駆動原理は各溝中に形成された電極に電圧を印加すると溝を形成する隔壁がその圧電作用のためにインク流路の容積を増大または減少せしめるように変形する。そして、この減少の変形によって生じた圧力が溝内部に充填されたインクに伝播し、インク吐出孔からインク滴として吐出するものである。
【０００８】
一般に、インク滴を安定に真っ直ぐ吐出させるためにはノズル板において吐出後のインク吐出孔周囲への残留インクの付着を防止し、さらに水性あるいは非水性インクに対して化学的に安定でなければならないことが要求されている。
【０００９】
そのための手段として、インクの吐出面にインクに対して撥液性の被膜表面を形成することが提案されており、撥液性を発現する材料としてはシリコーン樹脂やフッ素樹脂、またはテフロン共析メッキ被膜などが知られている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような撥液性被膜を形成する場合、撥液性被膜のインク吐出孔内部への入り込み位置によってインクのメニスカスの位置が決定し、インクの吐出特性に大きな影響を与えることが知られている。したがって、撥液性被膜のインク吐出孔内部への入り込み量を精密に制御し、メニスカス位置を一定にしなければならないことが要求される。すなわち、撥液性被膜の入り込み量がインク吐出面に近いと外部からの機械的振動によって誤吐出を生じ易く、また入り込み量がインク吐出面から遠いとインク滴を吐出後、気泡を巻き込み易くなり、吐出特性が不安定になる。さらに撥液性被膜の入り込み量によって決定されるメニスカス位置はインク流路の寸法、ノズル板の厚み、インク吐出孔の大きさ、インクの種類、駆動方法、駆動力などのパラメータに大きく依存するため、その位置を可変できる形成技術が要求される。
【００１１】
その方法として例えば特開平７−１２５２２０に感光性樹脂フィルムをノズル板のインク吐出裏面から圧接し、フィルムの一部をインク吐出孔内部に入り込ませて硬化し、テフロン共析メッキを行い、その後フィルムを除去する方法が開示されているが、この方法では感光性樹脂フィルムの入り込み量を温度で調節するために境界位置の正確な制御が困難であり、さらに印字解像度を上げるためインク吐出孔の径を小さくした場合、インク吐出孔内部への感光性樹脂フィルムの入り込みが困難となり、撥水性被膜のインク吐出孔内部への入り込み量を正確に制御することが困難である。
【００１２】
本発明の目的は、上記課題を解決して、撥液性被膜のインク吐出孔内部への入り込み量を精密に制御し、メニスカス位置を一定にするためのインクジェットプリンターヘッド用ノズル板の表面処理方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のインクジェットプリンターヘッド用ノズル板の表面処理方法では下記記載の手段を採用する。
【００１４】
本発明のインクジェットプリンターヘッド用ノズル板の表面処理方法はインク吐出面を一方に有する平板状部材からなり、平板状部材の所定の位置にインクが吐出される貫通したインク吐出孔を有するインクジェットプリンターヘッド用ノズル板に、ポジ型感光性樹脂をインク吐出面からインク吐出面とインク吐出孔内部を被覆充填し硬化させる工程と、インク吐出面の裏側をポジ型感光性樹脂によって被覆し硬化させる工程と、インク吐出面より紫外線を露光しポジ型感光性樹脂を現像する工程と、撥液性被膜を被覆する工程と、ポジ型感光性樹脂を除去する工程とを有することを特徴とする。
【００１５】
また本発明のインクジェットプリンターヘッド用ノズル板の表面処理方法では、ポジ型感光性樹脂のインク吐出孔内部への入り込み量を露光量と露光時間によって制御することを特徴とする。
【００１６】
また本発明のインクジェットプリンターヘッド用ノズル板の表面処理方法では、ポジ型感光性樹脂の粘度が１００センチポイズ以下であることを特徴とする。
【００１７】
（作用）
本発明のノズル板の表面処理方法は、まず最初にインク吐出面とインク吐出孔内部をポジ型感光性樹脂、具体的には液状のポジ型感光性レジストによって被覆充填し硬化させる。この時ポジ型感光性樹脂はインク吐出孔内部に充填する必要があるため、粘度の低い、具体的には１００センチポイズ以下の液状レジストを用いる。
【００１８】
ポジ型感光性樹脂をインク吐出面からスピンナーで塗布しインク吐出面とインク吐出孔内部を充填被覆し硬化する。続いてインク吐出裏面をポジ型感光性樹脂をスピンナーで被覆し硬化する。インク吐出面はポジ型感光性で被覆されているのでインク吐出裏面にポジ型感光性樹脂を被覆する際にスピンナーの基台に触れることによる表面の汚染が防止される。
【００１９】
次に、インク吐出面より紫外線を露光する。この時、露光強度と露光時間とを制御することにより、現像よるポジ型感光性樹脂の溶解量を制御することができる。すなわち、形成する撥液性被膜はポジ型感光性樹脂がマスキング材となるため、ポジ型感光性樹脂のインク吐出孔内部への入り込み量を露光量と露光時間によって制御することにより、撥液性被膜の回り込み量を制御することが可能となる。
【００２０】
撥液性被膜を形成するためには予めインク吐出面が清浄に保っておくことが重要である。マスキング後に洗浄する場合、洗浄剤によってはマスキング材であるポジ型感光性樹脂を破壊してしまう。そのためマスキング前にインク吐出面を強力に洗浄し、撥液性被膜の形成時までインク吐出面を汚染せず清浄に保つことが望ましい。インク吐出孔裏面からポジ型本発明によればインク吐出裏面にポジ型感光性樹脂を被覆する際に、インク吐出面がスピンナーの基台に触れることがなく、汚染されずに清浄に保つことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施例におけるインクジェットプリンターヘッド用ノズル板の表面処理方法を説明する。
【００２２】
図１は本発明の実施例におけるインクジェットプリンターヘッド用ノズル板の構造を示す模式断面図である。本インクジェットプリンターヘッド用ノズル板はインク吐出面３０に撥液性被膜５０が被覆されており、撥液性被膜５０の一部はインク吐出孔内部７０の中へ入り込んでいる。この構造によってインク吐出時のメニスカス位置が安定となる。図２から図６は本発明の実施例におけるインクジェットプリンターヘッド用ノズル板の表面処理方法を示す工程断面図である。
【００２３】
はじめに図２に示すように、長さ５０ｍｍ、幅１５ｍｍ、厚さ０．１ｍｍのインク吐出のための円形の貫通した孔を有するノズル板１０のインク吐出面３０とインク吐出孔内部７０にポジ型感光性樹脂４０を被覆充填し、硬化させる。
【００２４】
ノズル板１０は電鋳法によって作製したニッケル板であるが、他の材質、例えば塑性加工によってインク吐出孔２０を形成したステンレス鋼板や、あるいは射出成型法によって作製したプラスチック材料のノズル板でも良い。
【００２５】
インク吐出面３０のインク吐出孔２０の直径は３５ミクロン、その裏面の直径は１００ミクロンであり、インクをスムーズに供給し、まっすぐに吐出させるため、その断面はテーパー状になっており、本実施例で用いたノズル板には３０個のインク吐出孔２０が開いている。
【００２６】
ポジ型感光性樹脂４０はインク吐出孔内部７０まで充填する必要があるため、粘度の低い、具体的には１００センチポイズ以下の液状レジストを用いる。
【００２７】
本実施例では粘度３０センチポイズの東京応化製ＯＦＰＲ−８００のポジ型感光性レジストを用い、インク吐出裏面６０をシリコンゴムシートに圧着した状態でインク吐出面３０よりレジストを滴下した。その後スピンコート法によって被覆充填した。この状態で６０℃〜１００℃の温度で硬化させる。
【００２８】
次にインク吐出裏面６０を上にしてシリコンゴムシートに圧着し、ポジ型感光性レジストをインク吐出裏面６０に滴下しスピンコート法により被覆すると図３に示す状態となる。この状態で６０℃〜１００℃の温度で硬化させる。
【００２９】
次にインク吐出面３０より紫外線（波長３６５ｎｍ）を照射する。その後アルカリ性の現像液に浸漬することにより、紫外線によって露光された部分が溶解し、図４に示す状態となる。
【００３０】
本実施例で用いた紫外線の露光強度は１０ｍＷ／ｃｍ2 であり、露光時間を５秒、１０秒、２０秒と長くすることにより、インク吐出面３０から感光性樹脂４０までの距離Ｌはそれぞれ５μｍ、８μｍ、１５μｍとなることが確認された。本実施例では露光時間を５秒に設定し、インク吐出面３０から感光性樹脂４０までの距離Ｌを５μｍとした。
【００３１】
次に図５に示すようにこのノズル板１０に撥水性被膜５０を形成するためテフロン共析メッキを行う。
【００３２】
このメッキ処理は電気メッキあるいは無電解メッキのいずれのメッキ方法でも可能である。本実施例では商品名カニフロン（日本カニゼン（株））と呼ばれる無電解メッキを採用した。
【００３３】
テフロン共析メッキのメッキ厚は、メッキ液への浸漬時間によってコントロール可能であり、本発明の実施例では３μｍとした。
【００３４】
このテフロン共析メッキの被膜中には直径０．２μｍのフッ素樹脂微粒子が２０〜３０ｖｏｌ％の範囲で均一に分散含有していることが電子顕微鏡観察によって確認されている。
【００３５】
次にポジ型感光性樹脂４０を溶剤を用いて溶解除去する。本実施例ではアセトンを用いた。
【００３６】
このようにして図１に示すように撥液性被膜５０がインク吐出孔内部７０に入り込み、入り込み位置が一定であるインクジェットプリンターヘッド用ノズル板が完成する。
【００３７】
さらに、テフロン共析メッキ表面の硬度を高くし、耐摩耗性を上昇させるためにポジ型感光性樹脂４０を溶解除去後、３５０℃から４００℃で熱処理することが好ましい。
【００３８】
本発明の実施例の効果を確認するために、比較用サンプル１として実施例で用いたポジ型感光性樹脂４０の代わりに感光性樹脂フィルムをノズル板１０のインク吐出裏面６０から圧接し、フィルムの一部をインク吐出孔内部７０に入り込ませて硬化し、テフロン共析メッキを行い、フィルムを除去し、熱処理を行ったノズル板を作製し、インク吐出孔内部７０の断面ＳＥＭ観察を行った結果、本発明によるノズル板はインク吐出孔内部７０に入り込んだテフロン共析メッキのインク吐出面３０からの距離はすべてのインク吐出孔２０で５μｍであった。しかしながら、比較サンプル１のノズル板ではインク吐出孔内部７０に入り込んだテフロン共析メッキのインク吐出面３０からの距離は５μｍから２０μｍの範囲で不規則にばらついていることが確認された。
【００３９】
また、本発明の実施例の効果を確認するために、比較用サンプル２としてインク吐出面３０にはポジ型感光性樹脂４０を被覆せずに、インク吐出裏面６０からポジ型感光性樹脂４０をインク吐出裏面６０とインク吐出孔内部７０に充填被覆し硬化し、他は実施例と同様の処理を行った。テフロン共析メッキ面の表面のＳＥＭ観察を行った結果、メッキ斑の発生が見られた。
【００４０】
また、本発明によるノズル板と比較用サンプル１のノズル板を用いてヘッドを組み立て、顔料系インクを注入し、連続吐出試験を行った結果、本発明によるノズル板を用いたヘッドは安定に吐出したが、比較用サンプルのノズル板を用いたヘッドはインクの吐出方向が曲がったり、全くインクが吐出しなくなる現象が生じた。
【００４１】
以上の結果からわかるように本発明によるインクジェットプリンターヘッド用ノズル板は撥液性被膜５０のインク吐出孔内部７０への入り込み位置が精密に制御され、メニスカス位置が一定であり、インクの安定吐出を可能にすることが確認された。
【００４２】
【発明の効果】
以上の実施例から明らかなように、本発明によるインクジェットプリンターヘッド用ノズル板はインク吐出面とインク吐出孔内部にポジ型感光性樹脂をインク吐出面から被覆充填し硬化させ、インク吐出裏面をポジ型感光性樹脂により被覆して硬化し、インク吐出面より露光、現像を行い、撥液性被膜を被覆し、その後ポジ型感光性樹脂を除去することにより撥液性被膜のインク吐出孔内部への入り込み位置が精密に制御され、メニスカス位置が一定となる。その結果、インクの安定吐出が可能となり、インクジェットプリンターの信頼性を向上させる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例におけるインクジェットプリンターヘッド用ノズル板の構造と表面処理方法を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例におけるインクジェットプリンターヘッド用ノズル板の表面処理方法を示す断面図である。
【図３】本発明の実施例におけるインクジェットプリンターヘッド用ノズル板の表面処理方法を示す断面図である。
【図４】本発明の実施例におけるインクジェットプリンターヘッド用ノズル板の表面処理方法を示す断面図である。
【図５】本発明の実施例におけるインクジェットプリンターヘッド用ノズル板の表面処理方法を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  ノズル板
２０  インク吐出孔
３０  インク吐出面
４０  ポジ型感光性樹脂
５０  撥液性被膜
６０  インク吐出裏面
７０  インク吐出孔内部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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