JP3183033B2 - インク噴射装置のノズルプレートの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インク噴射装置のノズ
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】従来、この種のノズル形成方法として
は、特開平２ー１２１８４２号公報に記載されているも
のがあり、以下その概略を説明する。

【０００３】インクを噴射するヘッドを構成するノズル
プレートは、インクが噴射される複数のノズルを有して
いる。そして、そのノズルは、ポリイミド、ポリエーテ
ルサルフォン等の高分子材料で形成されたノズルプレー
トに、前記ノズルプレートのノズルが加工される部位に
対応して透明な部分が設けられたマスクを介して、エキ
シマレーザビームを照射することにより形成される。そ
の形成過程を詳しく説明すると、エキシマレーザビーム
の照射により、前記ノズルプレートは、エキシマレーザ
ビームを吸収し、次に高分子材料の分子結合が切られ、
その結合が切られた分子、原子が分解、飛散してノズル
穴が形成される（アメリカンケミカルソサエティ発行の
ケミカルレビュー、１９８９年、ｖｏｌ．８９、Ｎｏ．
６参照）。

【０００４】そして、このノズルの形成は、エキシマレ
ーザ入射側の内径が、エキシマレーザ出射側の内径より
大きくなる。ここで、ノズルの形状は、インク噴射側の
内径が、ヘッド内側の内径より小さい方が好ましいの
で、ノズルプレートのヘッド内側となる面からエキシマ
レーザビームが照射される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た特開平２ー１２１８４２号公報に記載されている方法
では、従来から用いられているポリイミド、ポリエーテ
ルサルフォン等の材料のノズルプレートに、インク噴射
性を向上するためのフッ素系やシリコン系の撥水撥油性
膜が塗布されていると、レーザ加工性は著しく悪くな
る。

【０００６】そのフッ素系やシリコン系の材料の撥水撥
油性膜は、紫外線用レーザであるエキシマレーザ（例え
ば、ＫｒＦ＝２４８ｎｍ，ＸｅＫｒ＝３０８ｎｍ）を吸
収しないので、エキシマレーザでは加工されなく、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
ーによって加工される。そして、上述したように、ノズ
ルの形状は、インク噴射側の内径が、ヘッド内側の内径
より小さい方が好ましいので、前記撥水撥油性膜の形成
された面に対して反対側の面からエキシマレーザが照射
される。このため、前記撥水撥油性膜に与える、プレー
トの分子、原子の分散、飛散によるエネルギーが小さい
ので、撥水撥油性膜の加工が良好に行われなく、ノズル
形状、寸法精度が、通常要求される寸法精度に対して、
２〜３倍程度悪くなっていた。また、前記プレートの分
子、原子の分解、飛散のエネルギーが小さく、その分布
にバラツキがあると、インク噴射側の穴形状が悪くな
り、インク滴の飛翔方向にばらつきが生じて、印字品質
が悪くなる問題があった。

【０００７】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、寸法精度がよく、インク滴の飛
翔方向のバラツキを生じさせることのないインク噴射装
置の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。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の請求項１では、ノズルからインクを噴射して
画像を形成するインク噴射装置のノズルプレートの製造
方法において、エキシマレーザビームを吸収する材料で
形成された基板の一面に、前記エキシマレーザビームを
吸収しないフッ素系またはシリコン系の撥水撥油材料に
前記エキシマレーザを吸収するエマルジョン型高分子紫
外線吸収剤を２０重量％以上６０重量％以下混合して形
成した撥水撥油性膜を形成し、前記基板上に前記撥水撥
油性膜を形成した後、前記エキシマレーザビームの照射
によりノズルを形成することを特徴とする。

【０００９】

【作用】上記の構成を有する本発明のインク噴射装置の
ノズルプレートでは、エキシマレーザビームを吸収する
材料で形成された基板の一面に形成される撥水撥油性膜
が、前記エキシマレーザビームを吸収しない撥水撥油材
料と前記エキシマレーザを吸収する紫外線吸収剤との混
合により形成されることによって、前記エキシマレーザ
ビームの照射により、前記撥水撥油性膜が良好に加工さ
れ、良好な形状のノズルが加工される。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。

【００１１】図１はレーザ加工機全体の構成を示す構成
図である。レーザ発振器１より出たエキシマレーザビー
ム２は、ミラー３ａ,３ｂ，３ｃによって、加工テーブ
ル８にいたる光路が形成される。ミラー３ａとミラー３
ｂとの間の光路には、エキシマレーザビーム２を所望の
サイズに拡大するビームエキスパンダー４が設けてあ
る。ミラー３ｂとミラー３ｃとの間の光路には、エキシ
マレーザビーム２を適切な形状にするためのマスク５が
設けられており、また、マスク５の下流には、マスク５
を通過したマスク像を結像光学系７に導くためのフィー
ルドレンズ６が設けられている。前記結像光学系７は、
ミラー３ｃと加工テーブル８との間に設けられ、加工テ
ーブル８に導かれた被加工物にマスク５を透過したエキ
シマレーザビーム２を所定の大きさに絞り込むためのも
のである。

【００１２】マスク５及び結像光学系７は、ノズル形状
やレーザ加工条件などによって適切に設定する。本実施
例に用いたエキシマレーザビーム２は２４８ｎｍの波長
をもつＫｒＦエキシマレーザビームである。

【００１３】そして、基板としてのポリイミドのノズル
用シート９の片面に、エマルジョン型高分子紫外線吸収
剤を撥水撥油材料としてのフッ素系ポリマー（四フッ化
エチレン六フッ化プロピレン）に溶かした混合液を塗布
して撥水撥油性膜２１を形成した後、ノズル用シート９
側からエキシマレーザビーム２を照射して、インク噴射
口となるノズルを形成するものである。尚、エマルジョ
ン型高分子紫外線吸収剤には、ベンゾフェノル系エマル
ジョン型高分子（ＢＡＳＦｊａｐａｎ社製のＵＶＡ−３
８３ＭＧ）を用いた。

【００１４】このようにして、ノズル加工したノズルプ
レートを、図示しないヘッド部に接合して、ノズルから
インクを噴射するインクジェットヘッドが構成される。
このインクジェットヘッドの噴射方式は、特公昭５３−
１２１３８号公報に開示されているカイザー型、特公昭
６１−５９９１４号公報に開示されているサーマルジェ
ット型、特開昭６３−２４７０５１号公報、特開昭６３
−２５２７５０号公報及び特開平２−１５０３５５号公
報に開示されているせん断モード型等の方式である。

【００１５】次に、前記エマルジョン型高分子紫外線吸
収剤の重量パーセントが１０％，２０％，３０％，４０
％，５０％，６０％，７０％である７種類の撥水撥油性
膜２１を、それぞれノズル用プレート９上に形成し、エ
キシマレーザビーム２によってノズル加工を行ない、個
々の撥油撥水性膜２１のエキシマレーザ加工性を評価し
た。その評価の判定基準は、ノズルのインク突出側（撥
水撥油性膜２１側）の穴形状の真円度を測定し、真円度
が２μｍ以下であるものを良好域とした。その評価結果
を図２に示す。

【００１６】図２に示すように、エマルジョン型高分子
紫外線吸収剤を添加すると、真円度が小さくなり、割合
が２０％以上となると、撥水撥油性膜２１側のノズル穴
形状が、真円度２μｍ以下となることが分かった。

【００１７】真円度が小さくなると、噴射されるインク
滴の飛翔方向のバラツキが小さくなる。そして、真円度
が２μｍ以下となると、噴射されるインク滴の飛翔方向
にばらつきがほとんど発生せずに、印字品質が良好であ
った。

【００１８】上述したように、本実施例のノズルプレー
トでは、ポリイミドで形成されたノズル用シート９の片
面に、エマルジョン型高分子紫外線吸収剤を撥水撥油材
料としてのフッ素系ポリマー（四フッ化エチレン六フッ
化プロピレン）に溶かした混合液を塗布して撥水撥油性
膜２１が形成されているので、エキシマレーザビーム２
でのノズル加工が良好に行なわれ、ノズルの寸法精度が
よく、インク滴の飛翔方向のバラツキが防止される。従
って、このノズルプレートを使用したインクジェットヘ
ッドでは、印字品質が良好である。

【００１９】特に、エマルジョン型高分子紫外線吸収剤
の割合が２０％以上となると、インク滴の飛翔方向のバ
ラツキがほとんど発生せず、印字品質が良好である。ま
た、エマルジョン型高分子紫外線吸収剤の割合が６０％
以下の時には、ノズルプレートが撥水撥油性膜２１によ
って濡れることがなく、良好に印字することができた。
エマルジョン型高分子紫外線吸収剤の割合が７０％の時
には、ノズルプレートの撥水撥油性膜２１の撥水性が劣
り、ノズルプレートが濡れ、印字に悪影響を与えた。従
って、エマルジョン型高分子紫外線吸収剤の割合を２０
％以上６０％以下とすれば、ノズルの寸法精度がよく、
且つ撥水性がよいノズルプレートを形成することがで
き、良好に印字を行なうことができる。

【００２０】尚、本実施例では、ノズル用プレート９に
ポリイミドを用いたが、ポリエーテルサルフォン等のエ
キシマレーザビーム２を吸収する材質であればよい。

【００２１】また、撥水撥油材料であるフッ素系ポリマ
ーとして四フッ化エチレン六フッ化プロピレンを用いた
が、四フッ素化エチレンやフッ化ビニリデン等を用いて
もよい。さらに、撥水撥油材料としてシリコン系のシリ
コンオイル等を用いてもよい。

【００２２】また、本実施例では、エキシマレーザービ
ーム２をノズル用シート９側から照射して、ノズル用シ
ート９及び撥水撥油性膜２１を加工していたが、エキシ
マレーザービーム２を撥水撥油性膜２１側から照射し
て、ノズル用シート９及び撥水撥油性膜２１を加工して
もよい。この場合、ノズルプレートを振りながらエキシ
マレーザーブームを照射することによって、ノズル用シ
ート側の開口を撥水撥油性膜側の開口より大きくするこ
とができる。

【００２３】また、本実施例では、加工するノズル用シ
ート９及び撥水撥油性膜２１からマスク５が離れた状態
で加工する方法であったが、加工する部材にマスクが接
触された状態で加工するコンタクトマスク法であっても
よい。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明のインク噴射装置のノズルプレートの製造方法によ
れば、エキシマレーザビームを吸収する材料で形成され
た基板の一面に形成される撥水撥油性膜が、前記エキシ
マレーザビームを吸収しないフッ素系またはシリコン系
の撥水撥油材料と前記エキシマレーザを吸収するエマル
ジョン型高分子紫外線吸収剤との混合により形成されて
いるので、前記エキシマレーザビームの照射によるノズ
ル加工によってインク噴射側となる前記撥水撥油性膜の
加工が良好に行なわれる。また撥水撥油性膜が、フッ素
系またはシリコン系の撥水撥油材料にエマルジョン型高
分子紫外線吸収剤を２０重量％以上６０重 量％以下混合
して形成されていることで、レーザ加工されたノズルの
寸法精度がよく、インク滴の飛翔方向のバラツキが防止
されるとともに、優れた撥水性を発揮する。従って、こ
のノズルプレートを使用したインク噴射装置では、印字
品質が良好である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のノズル加工装置の概略構成
図ある。

【図２】前記実施例における紫外線吸収剤の添加量を変
えたときのレーザ加工性を示す説明図である。

【符号の説明】

１ エキシマレーザビーム ９ ノズル用シート ２１ 撥水撥油性膜

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズルからインクを噴射して画像を形成
   するインク噴射装置のノズルプレートの製造方法におい
   て、 エキシマレーザビームを吸収する材料で形成された基板
   の一面に、前記エキシマレーザビームを吸収しないフッ
   素系またはシリコン系の撥水撥油材料に前記エキシマレ
   ーザを吸収するエマルジョン型高分子紫外線吸収剤を２
   ０重量％以上６０重量％以下混合して形成した撥水撥油
   性膜を形成し、 前記基板上に前記撥水撥油性膜を形成した後、前記エキ
   シマレーザビームの照射によりノズルを形成することを
   特徴とするインク噴射装置のノズルプレートの製造方
   法。