JP2001171121A - インクジェット記録ヘッド及びその製造方法 - Google Patents

インクジェット記録ヘッド及びその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクジェットプリンタにおいて、記録ヘッ
ドのインク吐出口8の周辺にインクが付着してくると、
インク液滴の不吐出や吐出/飛翔方向に“ずれ”が生じ
て印字品質を害うため、吐出口形成面に撥水処理を行う
が、この処理を従来のように高価な装置と煩雑な工程を
要することなく、簡単な工程で安価に部分撥水処理を行
う手段を提供する。 【解決手段】 このため、活性エネルギー線によって硬
化性材料の吐出口8部を除く、少くとも非表面処理部を
硬化後、前記活性エネルギー線で硬化する撥水性の表面
処理剤5を塗布し、前記処理部を活性エネルギー線で硬
化すると同時に、吐出口8を形成する材料及び前記表面
処理剤5の同時一括パターニングにより形成するように
した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般にインクと呼
ばれる記録液を、微細口から小滴として吐出、飛翔さ
せ、この小滴の被記録面への付着を以て記録を行うイン
クジェット記録ヘッド及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】この種のインクジェット記録方式に適用
されるインクジェット記録ヘッドは、一般に、微細なイ
ンク吐出口(オリフィス)、インク流路及びこのインク
流路の一部に設けられる液体吐出エネルギー発生部を備
えている。従来このようなインクジェット記録ヘッドを
作成する方法としては、例えば特開昭61−15494
7号公報及び特開昭62−253457号公報等に記載
の製造工程が知られている。
【0003】ところで、これらのインクジェット記録ヘ
ッドで高品位の画像を得るためには、前記オリフィスか
ら吐出される記録液小滴が、それぞれの吐出口より常に
同じ体積、吐出速度で吐出されることが望ましい。
【0004】これを達成するために、例えば特開平4−
10940号ないし特開平4−10942号公報におい
ては、インク吐出圧力発生素子(電気熱変換素子)に記
録情報に対応して駆動信号を印加し、この電気熱変換素
子にインクの核沸騰を越える急激な温度上昇を与える熱
エネルギーをインクに付与することによって、インク内
に気泡を形成させ、この気泡を外気と連通させてインク
液滴を吐出させる方法が開示されている。
【0005】このような方法を実現するため、インクジ
ェット記録ヘッドとしては、電気熱変換素子とオリフィ
スとの距離(以下「OH距離」と称する)が短い方が好
ましい。また、前記方法においては、OH距離がその吐
出体積をほぼ決定するため、OH距離を正確に、また再
現性良く設定できることが必要である。
【0006】このようなOH距離を短く、しかも正確に
製造することができるインクジェット記録ヘッドの製造
方法を例えば特開平6−286149号公報は開示して
いる。以下に、この製造方法の概略を説明する。
【0007】この公報に記載される製造方法は、基板上
に溶解可能な樹脂にてインク流路パターンを形成する工
程と、常温にて固体状のエポキシ樹脂を含む被覆樹脂を
溶媒に溶解して、これを前記溶解可能な樹脂層上にソル
ベントコートすることによって、前記溶解可能な樹脂層
上にインク流路壁となる被覆樹脂層を形成する工程と、
前記インク吐出圧力発生素子上方の前記被覆樹脂層にイ
ンク吐出口を形成する工程と、前記溶解可能な樹脂層を
溶出する工程とを有することを特徴とするインクジェッ
ト記録ヘッドの製造方法である。
【0008】このようにして形成されたインクジェット
記録ヘッドの吐出口面に、シリコンゴム等の可撓性材料
上に塗布した撥水処理剤を転写し、乾燥/硬化等を実施
してインクジェット記録ヘッドを完成する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】以上の製造方法による
インクジェット記録ヘッドでは、吐出口の周辺に、イン
ク等の記録用の液体が付着してくると、吐出口から吐出
されるインク液滴の吐出(飛翔)方向に“ずれ”が生
じ、高精度での印字ができなくなるという問題があり、
かかる吐出方向の“ずれ”の原因となる吐出口付近への
液体の付着を防止するために、吐出口が形成されている
面に撥水剤処理を行う方法が知られている。
【0010】また、上記撥水剤処理を行っても、吐出口
面に滞留するインクが移動して吐出口を塞ぎ、一時的に
吐出されない等の不具合を生ずるため、吐出口から少々
離れた場所を非撥水処理としてインクの溜る部位を作り
(以下、“部位撥水処理”とする)、大量のインクが吐
出口へ移動するのを防止することが行われている。
【0011】従来、以上の部分撥水処理を行う方法とし
て、溶剤に溶解したフッ素樹脂を塗布乾燥後、エキシマ
レーザ等で非撥水部をアブレーション処理により溶融/
蒸発させて形成しており、高額な装置が必要で工程も煩
雑なため、インクジェット記録ヘッドのコストアップに
つながっていた。
【0012】本発明の目的は、記録紙ジャム、紙粉こす
り等の外因に対して充分に耐性を持つ部分撥水処理方法
を簡単な工程で安価に提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】このため、本発明におい
ては、下記の各項(1)〜(5)のいずれか記載のイン
クジェット記録ヘッド及びその製造方法を提供すること
により、前記目的を達成しようとするものである。
【0014】(1)インク吐出口を形成する材料が活性
エネルギー線による硬化性の材料であり、この吐出口部
を除く少なくとも非表面処理部を硬化後、前記活性エネ
ルギー線で硬化する撥水性の表面処理剤を塗布し、前記
処理部を活性エネルギー線で硬化すると同時に、前記吐
出口を、この吐出口を形成する材料及び前記表面処理剤
の同時一括パターニングによって形成する前記吐出口面
の表面処理方法を有することを特徴とするインクジェッ
ト記録ヘッドの製造方法。
【0015】(2)インク吐出エネルギー発生部が、熱
エネルギーを発生する電気熱変換体であることを特徴と
する前項(1)記載のインクジェット記録ヘッドの製造
方法。
【0016】(3)前記インクジェット記録ヘッドが、
記録媒体の記録領域の全幅にわたって前記インク吐出口
が複数設けられているフルラインタイプのものであるこ
とを特徴とする前項(1)記載のインクジェット記録ヘ
ッドの製造方法。
【0017】(4)前記インクジェット記録ヘッドが、
多色用の前記インク吐出口が一体成形されたものである
ことを特徴とする前項(1)記載のインクジェット記録
ヘッドの製造方法。
【0018】(5)前項(1)ないし(4)のいずれか
記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法により製造
されたことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【0019】
【作用】以上のような本発明の表面処理方法により、一
時的なインク不吐出等がなく、高品位の画像を安定的
に、さらに吐出方向のずれが実質的に皆無のインクジェ
ット記録ヘッドが低コストで得られる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を、複
数の実施例に基づき、図面を参照して詳細に説明する。
【0021】
【実施例】本実施例では、本発明を、前記特開平6−2
86149号公報に記載の製造方法に適用してインクジ
ェット記録ヘッドを作成した。なお、図1(a)〜
(c)及び図2(d)〜(g)は本実施例の各工程を説
明するための工程説明図である。
【0022】(実施例1)まず、図1(a)に示すよう
に、液体吐出エネルギー発生素子としての複数の電気熱
交換素子2(材質HfB2から成るヒータ)を形成した
シリコン基板1上にブラストマスクを設置し、サンドブ
ラスト加工によりインク供給のための貫通口(インク供
給口)6を形成した。
【0023】次いで、図1(b)に示すように、基板1
上に、溶解可能な樹脂層3としてポリメチルイソプロペ
ニルケトン(東京応化工業(株)社製、商品名ODUR
−1010)をPET(ポリエチレンテレフタラート)
シート上に塗布、乾燥しドライフィルムとしたものをラ
ミネートにより転写した。なお、前記ODUR−101
0は、低粘度であり厚膜形成できないため濃縮して用い
た。
【0024】次いで、120℃にて20分間プリベーク
した後、キヤノン(株)製マスクアライナー、商品名P
LA520(コールドミラーCM290)にてインク液
流路のパターン露光を行った。露光は1.5分間、現像
は1%の苛性ソーダにてスプレー現像で行った。この溶
解可能な樹脂で形成されたパターン3は、インク供給口
6と電気熱変換素子2とのインク流路を確保するための
ものである。なお、現像後のレジストの膜厚は10μm
であった。
【0025】次いで、図1(c)に示すように、以下に
示す樹脂組成物をメチルイソブチルケトン/ジグライム
混合溶媒に溶解し、スピンコートにて感光性被覆樹脂層
4を形成した。なお、パターン3上における膜厚は10
μmであった。
【0026】(被覆樹脂層4の組成) エポキシ樹脂 EHPE−3150(商品名:ダイセル
化学社製)、 ジオール 1、4−HFAB(商品名:セントラル硝子
(株)製)、 シランカップリング剤 A−187(商品名:日本ユニ
カー社製)、 光重合開始剤 アデカオプトマーSP−170(商品
名、旭電化工業(株)製) 次いで、前記PLA520(CM250)にて、マスク
7を介して非撥水処理部を露光するためのパターン露光
を行った。図1(d)に示すように、感光性被覆樹脂4
の網点部分を露光。なお、露光は10秒、アフターベー
クは60℃30分間行った。
【0027】続いて、以下に示す組成の撥水性かつ感光
性表面処理剤5をジグライム溶媒に溶解し、スプレー塗
布にて被覆した。次いで前記PLA520(CM25
0)にて、マスク7′を介してパターン露光を行った。
図2(e)に示すように、感光性表面処理剤5の網点部
分及び感光性被覆樹脂4の網点追加部分を露光。
【0028】次いで、図2(f)に示すように、メチル
イソブチルケトンで現像を行い、インク吐出口8、撥水
部パターン及び非撥水処理部を形成した。なお、本実施
例ではφ26μの吐出口8aパターンを形成した。
【0029】(感光性表面処理剤5) エポキシ樹脂 EHPE−3150(商品名:ダイセル
化学社製)、 ケミノックス AFEp(商品名:日本メクトロン
(株)製)、 ジオール 1、4−HFAB(商品名:セントラル硝子
(株)製)、 MF−120(商品名:(株)トーケム製)、 シランカップリング剤 A−187(商品名:日本ユニ
カー社製)、 光重合開始剤 アデカオプトマーSP−170(商品
名、旭電化工業(株)製) また、この時、液流路パターン3は残存している。次に
図2(g)に示すように再びPLA520(CM29
0)にて2分間露光し、液流路パターン3の材料の主鎖
を分解した後、乳酸メチル中に超音波を付与しつつ浸漬
し、残存している液流路パターン3を溶出した。
【0030】次いで、ヘッドを150℃1時間加熱し感
光性被覆材料層4及び撥水性表面処理剤を完全に硬化さ
せる。
【0031】最後に、図2(g)に示すように、インク
供給口6にインク供給部材9を接着し、本発明に係るイ
ンクジェット記録ヘッドが完成する。なお図2(h)
に、同(g)図の上面吐出口8側から視た拡大図を示
す。
【0032】このようにして完成したインクジェット記
録ヘッドを用いて実際に印字テストを行ったところ、各
吐出口8の周囲の撥水処理部5の存在により、インク等
が付着することなく、またさらにその外周の非撥水処理
部に付着した溜ったインク等も吐出口8へ移動すること
も防止されるため、本来の吐出作用に悪影響を及ぼすこ
とがないため、一時的なインク不吐出等がなく、安定し
て高品位の画像が得られた。
【0033】(実施例2)前記実施例1のように、撥水
性かつ感光性表面処理剤をジグライム溶媒に溶解し、ス
プレー塗布にて被覆する代わりに、この表面処理剤をP
ET上に塗布、乾燥しドライフィルムとしたものをラミ
ネートにより転写した以外は、実施例1と同様にしてイ
ンクジェット記録ヘッドを作成した。
【0034】これを用いた実際の印字テストにより、前
記実施例1と同様の効果が確認された。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるイン
クジェット記録ヘッドの表面処理方法を含む本製造方法
によれば、高品位の画像を一時的な不吐出等なく安定的
に、さらに吐出方向のズレがほとんどない記録ヘッドが
安価に得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明実施例の表面処理方法の製造工程説明
図(その1)(a)〜(d)
【図2】 本発明実施例の表面処理方法の製造工程説明
図(その2)(e)〜(h)
【符号の説明】
1 基板 2 電気熱変換素子 3 溶解可能樹脂層 4 感光性被覆樹脂層 5 感光性表面処理剤 6 インク供給口 7,7′ マスク 8 吐出口 8a 吐出口下地開口

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インク吐出口を形成する材料が活性エネ
    ルギー線による硬化性の材料であり、この吐出口部を除
    く少なくとも非表面処理部を硬化後、前記活性エネルギ
    ー線で硬化する撥水性の表面処理剤を塗布し、前記処理
    部を活性エネルギー線で硬化すると同時に、前記吐出口
    を、この吐出口を形成する材料及び前記表面処理剤の同
    時一括パターニングによって形成する前記吐出口面の表
    面処理方法を有することを特徴とするインクジェット記
    録ヘッドの製造方法。
  2. 【請求項2】 インク吐出エネルギー発生部が、熱エネ
    ルギーを発生する電気熱変換体であることを特徴とする
    請求項1記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
  3. 【請求項3】 前記インクジェット記録ヘッドが、記録
    媒体の記録領域の全幅にわたって前記インク吐出口が複
    数設けられているフルラインタイプのものであることを
    特徴とする請求項1記載のインクジェット記録ヘッドの
    製造方法。
  4. 【請求項4】 前記インクジェット記録ヘッドが、多色
    用の前記インク吐出口が一体成形されたものであること
    を特徴とする請求項1記載のインクジェット記録ヘッド
    の製造方法。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし4のいずれか記載のイン
    クジェット記録ヘッドの製造方法により製造されたこと
    を特徴とするインクジェット記録ヘッド。
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