JP2001199069A - Method for manufacturing inkjet printer head and ink jet printer - Google Patents

Method for manufacturing inkjet printer head and ink jet printer

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JP2001199069A
JP2001199069A JP2000012383A JP2000012383A JP2001199069A JP 2001199069 A JP2001199069 A JP 2001199069A JP 2000012383 A JP2000012383 A JP 2000012383A JP 2000012383 A JP2000012383 A JP 2000012383A JP 2001199069 A JP2001199069 A JP 2001199069A
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JP
Japan
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ink
ink jet
orifice
jet printer
printer head
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Application number
JP2000012383A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideaki Inoue
秀昭 井上
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Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
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Publication date
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing an ink jet printer head in which hydrophilicity can be sustained permanently in a hydrophilic region required for an orifice plate, and an ink jet printer equipped with that ink jet printer head. SOLUTION: At first, a resistor heating part 31 is provided on a head chip 29 while being surrounded by a barrier wall 23, an orifice plate 24 is placed thereon and a mask pattern 32-1 of Ti film 32 is formed thereon. An orifice 25 is bored by means of oxygen plasma 33 using a helicon wave etching system and O2 gas for processing and a Ti oxide film 32-2 is formed, as a hydrophilic region 28, on the surface of the Ti film 32. When power is turned on and when a specified number of sheets are printed or when a specified time has elapsed, the hydrophilic region 28 is irradiated with UV-rays in order to recover the aging hydrophilicity of the Ti oxide through photocatalysis.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、オリフィスプレー
トに要求される親水性領域の親水性を持続させることが
可能なインクジェットプリンタヘッドの製造方法及びそ
のインクジェットプリンタヘッドを備えたインクジェッ
ト印字装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing an ink jet printer head capable of maintaining the hydrophilicity of a hydrophilic region required for an orifice plate, and an ink jet printing apparatus having the ink jet printer head.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、インクジェット方式のプリンタが
広く用いられている。このインクジェット方式によるプ
リンタには、インクを加熱し気泡を発生させてその圧力
でインク滴を飛ばすサーマル方式や、ピエゾ抵抗素子
(圧電素子)の変形によってインク滴を飛ばすピエゾ方
式等がある。これらは、色材たるインクをインク滴にし
て直接記録紙に向かって吐出し印字を行うから、粉末状
の印材であるトナーを用いる電子写真方式と比較した場
合、印字エネルギーが低くて済み、インクの混合によっ
てカラー化が容易であり、印字ドットを小さくできるの
で高画質であるなどの利点が多く、このため特にパーソ
ナル用プリンタとして広く用いられている印字方式であ
る。
2. Description of the Related Art In recent years, ink jet printers have been widely used. Ink jet printers include a thermal method in which ink is heated to generate air bubbles to eject ink droplets under the pressure, and a piezo method in which ink droplets are ejected by deformation of a piezoresistive element (piezoelectric element). In these methods, printing is performed by ejecting ink as a color material as ink droplets directly onto recording paper and printing is performed.Compared with the electrophotographic method using toner which is a powdery printing material, the printing energy is low, and ink Is easy to colorize, and the printing dots can be reduced, so that there are many advantages such as high image quality. Therefore, this printing method is widely used especially as a personal printer.

【0003】上記のサーマル方式には、インク滴の吐出
方向により二通りの構成がある。一つは発熱素子の発熱
面に平行な方向へインク滴を吐出する構成のサイドシュ
ータ型と呼称されるものであり、他の一つは発熱素子の
発熱面に垂直な方向にインク滴を吐出する構成のルーフ
シュータ型と呼称されるものである。
The above-mentioned thermal system has two configurations depending on the ejection direction of ink droplets. One type is called a side shooter type, which discharges ink droplets in a direction parallel to the heat generating surface of the heating element, and the other discharges ink droplets in a direction perpendicular to the heat generating surface of the heat generating element. This is called a roof shooter type.

【0004】図6(a) は、そのようなルーフシュータ型
のインクジェットプリンタに配設されるモノカラーイン
クジェットプリンタヘッドのインク吐出面を模式的に示
す平面図であり、同図(b) は、そのA−A′断面矢視拡
大図、同図(c) は、このようなインクジェットプリンタ
ヘッドが製造されるシリコンウェハを示す図、そして、
同図(d) は、4列のノズル列を備えたフルカラーインク
ジェットプリンタヘッドを示す図である。
FIG. 6A is a plan view schematically showing an ink ejection surface of a monocolor ink jet printer head provided in such a roof shooter type ink jet printer, and FIG. FIG. 2C is an enlarged view taken along the line AA ′, and FIG. 2C is a view showing a silicon wafer on which such an ink jet printer head is manufactured.
FIG. 1D is a diagram showing a full-color ink jet printer head having four nozzle rows.

【0005】同図(c) に示すように、モノカラーインク
ジェットプリンタヘッド1(以下、印字ヘッド1とい
う)は、シリコンウェハ2の上で、LSI形成処理技術
と薄膜形成処理技術とにより形成され、完成後にシリコ
ンウェハ2から個々に切り出されて採取される。
As shown in FIG. 1C, a mono-color ink-jet printer head 1 (hereinafter, referred to as a print head 1) is formed on a silicon wafer 2 by using an LSI forming technique and a thin film forming technique. After completion, they are individually cut out from the silicon wafer 2 and collected.

【0006】同図(a) に示すように、印字ヘッド1のイ
ンク吐出面には、インクを吐出する1列のノズル列3が
形成されている。ノズル列3は多数のオリフィス4が例
えば25.4mm当り300ドットの解像度(1mm当
り約12個の密度)で縦1列に並んで配置されてなる。
As shown in FIG. 1A, a single nozzle row 3 for discharging ink is formed on the ink discharge surface of the print head 1. The nozzle row 3 has a large number of orifices 4 arranged in one vertical line at a resolution of, for example, 300 dots per 25.4 mm (about 12 density per 1 mm).

【0007】この印字ヘッド1の内部構成は、同図(b)
に示すように、チップ基板5上に、LSIからなる駆動
回路6と薄膜からなる抵抗発熱部7が形成され、この抵
抗発熱部7の一方の端部と駆動回路6を結ぶ個別配線電
極8が形成され、外部からの駆動回路6への制御信号を
受け取るための駆動回路端子6−1が形成され、更に抵
抗発熱部7の他方の端部と給電用端子9とを接続する共
通電極11が形成されている。
The internal structure of the print head 1 is shown in FIG.
As shown in (1), a drive circuit 6 composed of an LSI and a resistance heating section 7 composed of a thin film are formed on a chip substrate 5, and an individual wiring electrode 8 connecting one end of the resistance heating section 7 and the drive circuit 6 is formed. A drive circuit terminal 6-1 for receiving a control signal from the outside to the drive circuit 6 is formed, and a common electrode 11 for connecting the other end of the resistance heating section 7 and the power supply terminal 9 is formed. Is formed.

【0008】上記の抵抗発熱部7と個別駆動電極8は、
各オリフィス4に夫々対応して配設されている。そし
て、これらの上には隔壁12が積層されている。更にチ
ップ基板5の表面に、ノズル列3に平行してインク供給
溝13が形成されており、このインク供給溝13に連通
してチップ基板5の下面に貫通するインク供給孔14が
穿設されている。
The above-described resistance heating section 7 and individual drive electrodes 8
A plurality of orifices 4 are provided correspondingly. The partition 12 is laminated on these. Further, an ink supply groove 13 is formed on the surface of the chip substrate 5 in parallel with the nozzle row 3, and an ink supply hole 14 penetrating through the lower surface of the chip substrate 5 is formed so as to communicate with the ink supply groove 13. ing.

【0009】そして、これらの上層にオリフィスプレー
ト15が、隔壁12上に接着されて積層されており、こ
れにより、隔壁12の厚さに対応する高さおよそ10μ
mのインク通路16が、抵抗発熱部7とインク供給溝1
3間に形成されている。オリフィスプレート15には、
インクを吐出する上述のオリフィス4が形成されてい
る。
[0009] An orifice plate 15 is adhered and laminated on the upper layer of the partition 12 so that the height corresponding to the thickness of the partition 12 is about 10 μm.
m of the ink passage 16 is formed by the resistance heating portion 7 and the ink supply groove 1.
It is formed between three. In the orifice plate 15,
The above-mentioned orifice 4 for discharging ink is formed.

【0010】同図(d) に示すフルカラーインクジェット
プリンタヘッド17は、上記のような印字ヘッド1を構
成素子として、これをモノリシックに4列並べて形成し
たものである。このように、モノカラーインクジェット
プリンタヘッドの構成を4列並べてフルカラーインクジ
ェットプリンタヘッド17をモノリシックに構成するこ
とは、上述した製造方法によれば可能であり、各列の位
置関係も今日の半導体の製造技術により正確に配置する
ことが可能である。
A full-color ink jet printer head 17 shown in FIG. 1D is formed by monolithically arranging four rows of the above-described print head 1 as a constituent element. As described above, it is possible to form the full-color ink-jet printer head 17 in a monolithic manner by arranging the structures of the mono-color ink-jet printer heads in four rows, and the positional relationship of each row can be changed according to today's semiconductor manufacturing. It is possible to place it accurately by technology.

【0011】ここまでが、シリコンウェハの状態で処理
される。そして、最後に、ダイシングソーなどを用いス
クライブラインに沿ってカッティングしてチップ基板単
位毎に個別に分割し、実装基板にダイボンディングし、
ワイヤボンディングにより端子接続して実用単位のフル
カラーインクジェットプリンタヘッド17が完成する。
The process up to this point is performed in the state of a silicon wafer. And finally, cutting along the scribe line using a dicing saw or the like, dividing into individual chip substrate units, die bonding to the mounting substrate,
The terminals are connected by wire bonding to complete a practical unit of a full-color inkjet printer head 17.

【0012】このフルカラーインクジェットプリンタヘ
ッド17は、印字に際しては、外部のインクカートリッ
ジ等からインク供給孔14及びインク供給溝13を介し
て抵抗発熱部7に常時インクを供給され、駆動回路6か
らの印字データに応じた駆動信号の印加に基づいて、各
抵抗発熱部7が、個別配線電極8及び共通電極11によ
り選択的に通電され、瞬時に発熱してインクとの界面に
膜沸騰現象を発生させる。その膜沸騰現象により生じた
膜気泡の圧力により、その抵抗発熱部7に対応するオリ
フィス4からインク滴を吐出させる。吐出されたインク
滴は対向する用紙面に着弾して印字ドットを形成し、こ
れにより画像が印刷されていく。
In the full-color ink jet printer head 17, during printing, ink is constantly supplied from an external ink cartridge or the like to the resistance heating section 7 through the ink supply holes 14 and the ink supply grooves 13, and printing from the drive circuit 6 is performed. Based on the application of the drive signal according to the data, each of the resistance heating sections 7 is selectively energized by the individual wiring electrode 8 and the common electrode 11 and instantaneously generates heat to cause a film boiling phenomenon at the interface with the ink. . An ink droplet is ejected from the orifice 4 corresponding to the resistance heating section 7 by the pressure of the film bubble generated by the film boiling phenomenon. The ejected ink droplets land on the opposing paper surface to form print dots, whereby an image is printed.

【0013】ところで、上記のように印刷動作を繰り返
していると、オリフィス4から吐出されたインク滴が用
紙等の印刷対象物から跳ね返ったり、インク滴の主滴以
外の部分が霧状になって飛散し、これらがオリフィスプ
レート15の表面に汚れとなって付着して、インク滴の
吐出を不安定にさせるという不具合が発生する。
By the way, when the printing operation is repeated as described above, the ink droplets ejected from the orifice 4 bounce off the printing object such as paper, or the portions other than the main droplets of the ink droplets become mist. The ink droplets scatter and adhere to the surface of the orifice plate 15 as dirt, thereby causing a problem that ink droplet ejection becomes unstable.

【0014】図7(a) は図6(a) の印字ヘッド1をやや
拡大して模式的に再掲した図、同図(b) はそのB−B′
断面拡大矢視図であり、オリフィス4とその周辺のみを
示している。また、同図(c) 及び同図(d) は上述の不具
合を説明する図である。
FIG. 7 (a) is a diagram schematically showing the print head 1 of FIG. 6 (a) in a slightly enlarged manner, and FIG.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the orifice, showing only the orifice 4 and its periphery. FIGS. 3C and 3D are diagrams for explaining the above-mentioned problems.

【0015】同図(b) に示すように、不図示の用紙面に
下向きに近接して配置される印字ヘッド1のオリフィス
4のインク吐出面には、初期時にはインク18が均整の
とれたメニスカス18aを形成しており、印字(印刷)
時には正しい形状のインク滴となって、図の矢印Cに示
すように不図示の用紙面に向けて吐出される。
As shown in FIG. 1B, the ink 18 on the ink ejection surface of the orifice 4 of the print head 1, which is disposed in the vicinity of the paper surface (not shown) downward, is initially provided with a uniform meniscus. 18a is formed and printed (printed)
Occasionally, the ink droplets are ejected toward a sheet surface (not shown) as shown by an arrow C in FIG.

【0016】しかし、上述したように跳ね返ったインク
や霧状に飛散したインクによって、同図(c) に示すよう
に、オリフィス4の周囲近傍にインク汚れ18bが付着
すると、図のようにメニスカス18aがインク汚れ18
bと連結しインク汚れ18bの方向に矢印Dで示すよう
に引かれて、メニスカス18aの形状が変形する。
However, as shown in FIG. 3C, when the ink that has bounced back and the ink that has scattered in the form of mist adheres to the periphery of the orifice 4 as shown in FIG. Is ink stain 18
b and is pulled in the direction of the ink stain 18b as shown by the arrow D, and the shape of the meniscus 18a is deformed.

【0017】このメニスカス18aの変形が原因となっ
て、矢印Eで示す印字時のインク滴吐出方向が不安定と
なって、吐出されたインク滴の用紙面への着弾位置がず
れたり、あるいは正規のインク滴に伴って多数の微細イ
ンク滴が吐出され、着弾ドットの周囲にサテライトと呼
ばれる無用の微細ドットが形成されて画質を低下させる
という不具合が発生する。
Due to the deformation of the meniscus 18a, the ejection direction of the ink droplet at the time of printing indicated by the arrow E becomes unstable, and the landing position of the ejected ink droplet on the paper surface is shifted, or A large number of fine ink droplets are ejected along with the ink droplets, and unnecessary fine dots called satellites are formed around the landing dots, causing a problem that the image quality is deteriorated.

【0018】また、インク汚れ18bの付着が無い場合
でも、オリフィス4の周辺部が親水性であると、同図
(d) に示すように、インク18のメニスカス18aが、
オリフィス4周辺部のオリフィスプレート15表面に広
がって、この場合もやはり上述した不具合が発生する。
In addition, even when the ink stain 18b does not adhere, if the periphery of the orifice 4 is hydrophilic,
As shown in (d), the meniscus 18a of the ink 18 is
It spreads over the surface of the orifice plate 15 around the orifice 4, and in this case, the above-described problem still occurs.

【0019】そこで、上記の不具合を解決するために、
オリフィスプレート15表面のオリフィス4周辺部を撥
水性領域に形成してインク汚れ18bの付着を阻止し、
その阻止されたインク汚れ18bの行き場として上記撥
水性領域の外側に親水性領域を形成したものが実用化さ
れている。
Therefore, in order to solve the above problem,
The periphery of the orifice 4 on the surface of the orifice plate 15 is formed in a water-repellent region to prevent the ink stain 18b from adhering.
As a destination for the blocked ink stain 18b, one in which a hydrophilic region is formed outside the water-repellent region has been put to practical use.

【0020】図8(a) は、そのような印字ヘッド1′を
模式的に示す図であり、同図(b) は、そのG−G′断面
矢視拡大図である。同図(a),(b) に示す印字ヘッド1′
は、オリフィスプレート15を撥水性の材料で構成し、
オリフィス4の周辺部の外側の一定領域を選択的に表面
処理等により親水性領域に形成したり、あるいは親水性
の材料から成るシート等を接着剤で張り付けて、オリフ
ィス4の周辺部に撥水性領域19と、その外側に親水性
領域21を形成するようにしている。
FIG. 8 (a) is a diagram schematically showing such a print head 1 ', and FIG. 8 (b) is an enlarged cross-sectional view taken along the line GG' of FIG. Print head 1 'shown in FIGS.
Comprises the orifice plate 15 of a water-repellent material,
A certain area outside the peripheral portion of the orifice 4 is selectively formed into a hydrophilic region by surface treatment or the like, or a sheet made of a hydrophilic material is adhered with an adhesive, and the peripheral portion of the orifice 4 is water-repellent. The region 19 and the hydrophilic region 21 outside the region 19 are formed.

【0021】これにより、同図(b) に示すように、オリ
フィス4の周辺部の撥水性領域19に付着したインク汚
れ18bは、撥水性領域19の撥水性によって疎外さ
れ、その外側の親水性領域21に矢印Hで示すように吸
着されることになり、したがって、インク汚れ18bが
オリフィス4のメニスカス18aに上述したような悪影
響を与えるような不具合が解消される、というものであ
った。
As a result, as shown in FIG. 2B, the ink stain 18b adhering to the water-repellent area 19 around the orifice 4 is separated by the water-repellent property of the water-repellent area 19, and the hydrophilic property on the outside is removed. As a result, the ink 21 is adsorbed on the area 21 as indicated by the arrow H, and therefore, the problem that the ink stain 18b adversely affects the meniscus 18a of the orifice 4 as described above is eliminated.

【0022】[0022]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一方の
撥水性材料の撥水性は経時変化しにくいが、他方の親水
性材料の親水性は、経時変化によって失われ易く、その
寿命が極めて短いという特質を有している。また、一般
に、親水性領域の水性インクに対する接触角は、それほ
ど小さくはならないという特性も有している。
However, while the water repellency of one water repellent material is unlikely to change over time, the hydrophilicity of the other hydrophilic material is easily lost over time, and its life is extremely short. have. Further, in general, the contact angle of the hydrophilic region with the aqueous ink is not so small.

【0023】図9(a) は、親水性領域の水性インクに対
する接触角の経時特性の一例を示す図であり、同図(b),
(c) は、水性インクの接触角を説明する図である。同図
(a)は横軸に印刷回数を示しており、これは時間に置き
換えることができる。また、縦軸には水性インクの接触
角を示している。
FIG. 9A is a diagram showing an example of the time-dependent characteristics of the contact angle of the hydrophilic region with the aqueous ink.
(c) is a diagram for explaining the contact angle of the aqueous ink. Same figure
(a) shows the number of prints on the horizontal axis, which can be replaced by time. The vertical axis indicates the contact angle of the aqueous ink.

【0024】図9(a) に示すように、親水性領域は、初
期時は付着する水性インクの接触角が小さく、例えば同
図(b) に示す水性インク滴22の接触角αのように小さ
く、水性インク滴22は親水性領域21に良く広がって
付着する。すなわち親水性領域21の親水性が強い。
As shown in FIG. 9A, in the hydrophilic region, the contact angle of the attached aqueous ink is small at the initial stage. For example, the contact angle α of the aqueous ink droplet 22 shown in FIG. The small, aqueous ink droplets 22 spread well and adhere to the hydrophilic regions 21. That is, the hydrophilicity of the hydrophilic region 21 is strong.

【0025】しかし、時間が経過すると、同図(a) に示
すように接触角が大きくなる。つまり同図(c) に示す水
性インク滴22′の接触角βのように大きくなって親水
性領域21の親水性が弱くなる。すなわち親水性が劣化
する。そして、その親水性が劣化した状態が維持され
る。
However, as time elapses, the contact angle increases as shown in FIG. That is, the contact angle β of the water-based ink droplet 22 'shown in FIG. That is, hydrophilicity deteriorates. Then, the state where the hydrophilicity is deteriorated is maintained.

【0026】このように、親水性部材の経時特性が良く
ない、すなわちオリフィスの近傍外側の親水性領域の水
性インクに対する親水性が経時的に劣化し易いというこ
とは、長寿命のインクジェットプリンタヘッドを構成し
ようとするときに設計上の障害の一つになっており、こ
のためインクジェットプリンタヘッドの設計において自
由度を制約されるという問題を有していた。
As described above, the poor aging characteristics of the hydrophilic member, that is, the fact that the hydrophilicity of the hydrophilic region outside the vicinity of the orifice with respect to the aqueous ink is liable to deteriorate with time, means that a long-life ink jet printer head is required. This is one of the obstacles in the design when trying to configure, and therefore, there is a problem that the degree of freedom is restricted in the design of the ink jet printer head.

【0027】本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、
オリフィスプレートに要求される親水性領域の親水性を
恒久的に持続させることが可能なインクジェットプリン
タヘッドの製造方法及びそのインクジェットプリンタヘ
ッドを備えたインクジェット印字装置を提供することで
ある。
The object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional situation,
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing an ink jet printer head capable of permanently maintaining the hydrophilicity of a hydrophilic region required for an orifice plate, and an ink jet printing apparatus provided with the ink jet printer head.

【0028】[0028]

【課題を解決するための手段】先ず、請求項1記載の発
明のインクジェットプリントヘッドの製造方法は、基板
上の所定方向に並んで配設され液体を吐出させる為の圧
カエネルギーを発生させる複数のエネルギー発生素子
と、上記基板上に立設され各上記エネルギー発生素子に
より上記液体に圧力を加える加圧室を夫々区画形成する
隔壁と、該隔壁に重畳して設けられインク吐出用のオリ
フィスが形成されたオリフィスプレートと、上記加圧室
にインクを供給するインク流路と、を有し、上記エネル
ギー発生素子の駆動により上記液体を所定方向に吐出さ
せて記録媒体上に記録を行うインクジェットプリントヘ
ッドの製造方法であって、上記オリフィスを形成する工
程は、上記オリフィスプレートにTi薄膜をスパッタリ
ングする工程と、該工程により形成された上記Ti薄膜
をフォトリソグラフイーによりパターニングする工程
と、該工程により形成されたパターンに従ってヘリコン
2 プラズマエッチングを行なう工程と、を有し、上記
ヘリコンO2 プラズマエッチングにより上記Ti薄膜を
酸化Ti膜に変化させるように構成される。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an ink jet print head, comprising: a plurality of ink jet print heads arranged in a predetermined direction on a substrate for generating pressure energy for discharging a liquid; An energy generating element, a partition wall that is formed on the substrate, and defines a pressurized chamber that applies pressure to the liquid by each of the energy generating elements, and an orifice for ink ejection provided to overlap with the partition wall. Ink jet printing having an orifice plate formed, and an ink flow path for supplying ink to the pressurizing chamber, and discharging the liquid in a predetermined direction by driving the energy generating element to perform recording on a recording medium. In the method for manufacturing a head, the step of forming the orifice includes: a step of sputtering a Ti thin film on the orifice plate; Includes a step of patterning by photolithography E. the Ti thin film formed by degree, and a step of performing a helicon O 2 plasma etching according to the pattern formed by the process, the Ti film by the helicon O 2 plasma etching Is changed to a Ti oxide film.

【0029】そして、例えば請求項2記載のように、上
記オリフィスの周辺の上記酸化Ti膜を除去する工程を
更に有して構成される。また、例えば請求項3記載のよ
うに、上記オリフィスの周辺の上記酸化Ti膜の表面を
撥水処理する工程を更に有して構成される。
Then, the method further comprises a step of removing the Ti oxide film around the orifice. Further, for example, the method further includes a step of performing a water-repellent treatment on the surface of the Ti oxide film around the orifice.

【0030】次に、請求項4記載の発明のインクジェッ
ト印字装置は、基板上の所定方向に並んで配設され液体
を吐出させる為の圧カエネルギーを発生させる複数のエ
ネルギー発生素子と、上記基板上に立設され各エネルギ
ー発生素子により上記液体に圧力を加える加圧室を夫々
区画形成する隔壁と、該隔壁に重畳して設けられインク
吐出用のオリフイスが形成されたオリフィスプレート
と、該オリフィスプレートの表面に形成された上記酸化
Ti膜と、上記加圧室にインクを供給するインク流路
と、を有するインクジェットプリントヘッドを備えたイ
ンクジェット印字装置であって、上記酸化Ti膜に対し
て紫外線を照射する紫外線照射手段を備えて構成され
る。
Next, an ink-jet printing apparatus according to a fourth aspect of the present invention is directed to an ink-jet printing apparatus comprising: a plurality of energy generating elements arranged in a predetermined direction on a substrate for generating pressure energy for discharging a liquid; An orifice plate which is formed on the partition wall to form a pressurized chamber for applying pressure to the liquid by each of the energy generating elements, an orifice plate provided on the partition wall and having an orifice for discharging ink, and An ink jet printing apparatus including an ink jet print head having the Ti oxide film formed on a surface of a plate and an ink flow path for supplying ink to the pressurizing chamber, wherein an ultraviolet ray is applied to the Ti oxide film. Is provided with ultraviolet irradiation means for irradiating light.

【0031】そして、例えば請求項5記載のように、所
定の時間毎、あるいは所定の印字を行なう毎に上記紫外
線照射手段を駆動する駆動手段を有して構成される。
In addition, for example, as set forth in claim 5, a driving means for driving the ultraviolet irradiation means is provided every predetermined time or every time predetermined printing is performed.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。図1(a),(b) は、それぞれ本
発明の実施の形態におけるインクジェットプリンタヘッ
ドのオリフィスとその近傍の構成を模式的に示す断面図
である。同図(a)は隔壁23、オリフィスプレート2
4、オリフィス25、インク26、メニスカス26a、
撥水性領域27、及び親水性領域28を示している。ま
た、同図(b)は、上記同様に隔壁23、オリフィスプレ
ート24、オリフィス25、インク26、メニスカス2
6a、撥水性領域27、及び親水性領域28を示してい
るが、撥水性領域27の構成が同図(a) と異なる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIGS. 1A and 1B are cross-sectional views schematically showing the configuration of an orifice of an ink jet printer head and its vicinity in an embodiment of the present invention. FIG. 3A shows the partition 23 and the orifice plate 2.
4, orifice 25, ink 26, meniscus 26a,
A water-repellent region 27 and a hydrophilic region 28 are shown. FIG. 2B shows the partition 23, the orifice plate 24, the orifice 25, the ink 26, and the meniscus 2 in the same manner as described above.
6a, the water-repellent region 27, and the hydrophilic region 28 are shown, but the configuration of the water-repellent region 27 is different from FIG.

【0033】先ず、同図(a) は、オリフィスプレート2
4表面に覆設した親水性の膜部材の内のオリフィス25
周辺の親水性の膜部材を削除して、下地となっているオ
リフィスプレート24の表面を露出させ、その露出部を
撥水性領域27とし、残る親水性膜部材の部分を親水性
領域28としたインクジェットプリンタヘッド30を示
している。この場合、オリフィスプレート24にはポリ
イミドフィルムを用いる。ポリイミドはそれ自体が極め
て良好な撥水性を備えている。
First, FIG. 2A shows the orifice plate 2.
4 Orifice 25 of hydrophilic membrane member covered on the surface
The peripheral hydrophilic film member is removed to expose the surface of the orifice plate 24 serving as a base, the exposed portion is defined as a water-repellent region 27, and the remaining hydrophilic film member is defined as a hydrophilic region 28. 1 shows an inkjet printer head 30. In this case, a polyimide film is used for the orifice plate 24. Polyimide itself has very good water repellency.

【0034】そして、同図(b) は、オリフィスプレート
24表面に上記のように覆設した親水性の膜部材をその
まま残し、オリフィス25の周辺部の上記親水性膜部材
の上に重ねて撥水性部材をコーティングして撥水性領域
27を形成したインクジェットプリンタヘッド30′を
示している。
FIG. 4B shows a state in which the hydrophilic film member covered as described above is left as it is on the surface of the orifice plate 24, and is repelled by being superposed on the hydrophilic film member around the orifice 25. An ink jet printer head 30 'in which a water-repellent region 27 is formed by coating a water-based member is shown.

【0035】図2(a),(b),(c),(d),(e) は、上記のよう
に構成される本発明のインクジェットプリンタヘッドの
製造方法を示す図である。尚、一般に、インクジェット
プリンタヘッドは、これが使用される場合は図1(a),
(b) に示すようにインク吐出面を下向きにして使用され
るが、製造工程中に在る内は、図2(a) 〜(e) に示すよ
うに、インク吐出面を上向きにして加工処理される。
FIGS. 2 (a), (b), (c), (d), and (e) show a method of manufacturing the ink jet printer head of the present invention configured as described above. In general, when an ink jet printer head is used, the ink jet printer head is shown in FIG.
As shown in FIG. 2 (b), the ink ejection surface is used with the ink ejection surface facing downward, but during the manufacturing process, as shown in FIGS. 2 (a) to 2 (e), the processing is performed with the ink ejection surface facing upward. It is processed.

【0036】図2(a) は、ヘッドチップ29と、ヘッド
チップ29の上に形成された抵抗発熱部31、抵抗発熱
部31の三方を取り囲む(同図(a) 〜(e) では断面図で
あるので二方しか示していない)図1(a),(b) に示した
隔壁23及びオリフィスプレート24を示している。オ
リフィスプレート24の表面にはTi(チタン)膜32
が覆設されている。
FIG. 2A shows a head chip 29, a resistance heating portion 31 formed on the head chip 29, and three sides of the resistance heating portion 31 (the sectional views in FIGS. 2A to 2E). Therefore, only two sides are shown.) The partition 23 and the orifice plate 24 shown in FIGS. 1A and 1B are shown. A Ti (titanium) film 32 is provided on the surface of the orifice plate 24.
Is covered.

【0037】Ti膜32は、オリフィスプレート24を
選択的にエッチングしてオリフィス25や端子接続孔等
を孔空けする為のマスク材であるが、通常このマスク材
にはAl、Cu又はTaなどの比較的安価な金属を使用
する。しかし、本発明のインクジェットプリンタヘッド
では、マスク材にTiを使用する。このTiを用い、ス
パッタリング又は蒸着によって、図2(a) に示すよう
に、オリフィスプレート24上に厚さ0.5〜1μm程
度のTi膜32を形成する。
The Ti film 32 is a mask material for selectively etching the orifice plate 24 to form the orifice 25 and the terminal connection holes, but this mask material is usually made of Al, Cu or Ta. Use relatively inexpensive metals. However, in the ink jet printer head of the present invention, Ti is used for the mask material. As shown in FIG. 2A, a Ti film 32 having a thickness of about 0.5 to 1 μm is formed on the orifice plate 24 by sputtering or vapor deposition using this Ti.

【0038】このTi膜32に、図1(a),(b) に示すオ
リフィス25に対応する開口を、フォトリソグラフィー
技術と適宜のエッチング技術を用いて形成する。これに
より、図2(b) に示すように、オリフィスプレート24
の表面にマスクパターン32−1が形成される。
An opening corresponding to the orifice 25 shown in FIGS. 1A and 1B is formed in the Ti film 32 by using a photolithography technique and an appropriate etching technique. As a result, as shown in FIG.
Is formed on the surface of the mask pattern 32-1.

【0039】通常、ポリイミドフィルムつまりオリフィ
スプレート24と金属膜マスクとの選択比は概略50〜
100程度得られる。従って、約30μmのオリフィス
プレート24のエッチングには1μm以下の金属膜マス
クでも十分に可能である。
Usually, the selectivity of the polyimide film, that is, the orifice plate 24 and the metal film mask is approximately 50 to 50.
About 100 can be obtained. Therefore, the etching of the orifice plate 24 having a thickness of about 30 μm is sufficiently possible even with a metal film mask having a thickness of 1 μm or less.

【0040】このマスクパターン32−1に従ってオリ
フィスプレート24をエッチングしてオリフィス25の
孔空け加工を行うには、高密度プラズマを発生して高速
加工が行なうことができ且つ異方性が強く精密加工がで
きるため現在では最も能率が良いとされるヘリコン波エ
ッチング装置を用いる。
In order to etch the orifice plate 24 in accordance with the mask pattern 32-1 to form the orifice 25, high-density plasma can be generated and high-speed processing can be performed. Helicon wave etching equipment, which is currently considered to be the most efficient, is used.

【0041】先ず、ヘッドチップ29、つまりヘッドチ
ップ29が多数形成されているシリコンウェハを、ヘリ
コン波エッチング装置(不図示)のプロセスチャンバー
(処理室)内に搬入し、このシリコンウェハをプロセス
チャンバーの中央部に突設されているウェハ固定用ステ
ージ上に固定する。そして、ドライエッチングによるオ
リフィス25の孔空けを行う。
First, a head chip 29, ie, a silicon wafer on which a large number of head chips 29 are formed, is loaded into a process chamber (processing chamber) of a helicon wave etching apparatus (not shown), and this silicon wafer is loaded into the process chamber. It is fixed on a wafer fixing stage projecting from the center. Then, holes are formed in the orifice 25 by dry etching.

【0042】ヘリコン波エッチング装置によるドライエ
ッチングのプロセスガスとしては、種々の気体が用いら
れているが、本発明においては、酸素(O2 )を用い
る。この処理用酸素O2 は、ヘリコン波エッチング装置
内では、図2(c) に示すように酸素プラズマ33とな
り、酸素イオンと酸素ラジカル原子の2つの成分に分か
れて夫々Ti膜32(32−1)の面に吹き付けられ
る。
Various gases are used as the process gas for the dry etching by the helicon wave etching apparatus. In the present invention, oxygen (O 2 ) is used. In the helicon wave etching apparatus, the processing oxygen O 2 becomes an oxygen plasma 33 as shown in FIG. 2C, and is divided into two components of oxygen ions and oxygen radical atoms, and the Ti film 32 (32-1) ) Is sprayed on the surface.

【0043】これにより、Ti薄32の下のオリフィス
プレート24は削られずに残り、Ti膜32の無い部
分、つまりマスクパターン32−1の開口部のオリフィ
スプレート24が選択的に削られて貫通し、オリフィス
25が形成される。
As a result, the orifice plate 24 under the Ti thin film 32 remains without being scraped, and the portion without the Ti film 32, that is, the orifice plate 24 at the opening of the mask pattern 32-1 is selectively scraped and penetrated. , Orifice 25 is formed.

【0044】このとき、マスクパターン32−1の非開
口部つまりTi膜32自身も0.5μm程度削られる。
そして、その削られずに残った表面が酸化されて酸化T
i膜32−2が形成される。
At this time, the non-opening portion of the mask pattern 32-1, that is, the Ti film 32 itself is also shaved by about 0.5 μm.
Then, the remaining surface is oxidized to oxidize T
An i-film 32-2 is formed.

【0045】酸化Tiは、その物性として極めて高度な
親水性を有している。したがって、上記のようにTi膜
をオリフィス孔空け用マスクとして使用し、ヘリコン波
エッチング装置の処理用ガスに酸素(O2 )を用いる
と、オリフィス25の穿設と同時に、酸化Ti膜32−
2をオリフィスプレート24の上一面に形成して、これ
を親水性領域とすることができる。したがって、従来の
ように親水性領域を別工程で形成する必要がなくなる。
Ti oxide has a very high degree of hydrophilicity as its physical properties. Therefore, when the Ti film is used as a mask for forming an orifice hole and oxygen (O 2 ) is used as a processing gas of the helicon wave etching apparatus as described above, the Ti oxide film 32-
2 can be formed on the upper surface of the orifice plate 24 to be a hydrophilic region. Therefore, there is no need to form a hydrophilic region in a separate step as in the related art.

【0046】こののち、図2(d) に示すようにオリフィ
スプレート24表面に形成された親水性の酸化Ti膜3
2−2の内のオリフィス25周辺部を削除して、下地と
なっているオリフィスプレート24の表面を露出させ
て、その露出部を撥水性領域27とし、残る酸化Ti膜
32−2の部分を親水性領域28とする図1(a) に示す
インクジェットプリンタヘッド30が形成される。
Thereafter, as shown in FIG. 2D, the hydrophilic Ti oxide film 3 formed on the surface of the orifice plate 24 is formed.
The peripheral portion of the orifice 25 in 2-2 is removed to expose the surface of the orifice plate 24 serving as a base, the exposed portion is used as a water-repellent region 27, and the remaining portion of the Ti oxide film 32-2 is removed. An ink jet printer head 30 shown in FIG.

【0047】または、図2(e) に示すように、オリフィ
スプレート24表面の酸化Ti膜32−2をそのまま残
して親水性領域28を形成し、オリフィス25の周辺部
の酸化Ti膜32−2の上に重ねて撥水性部材34をコ
ーティングして撥水性領域27を形成して、図1(b) に
示すインクジェットプリンタヘッド30′が形成され
る。
Alternatively, as shown in FIG. 2E, the hydrophilic region 28 is formed while leaving the Ti oxide film 32-2 on the surface of the orifice plate 24 as it is, and the Ti oxide film 32-2 around the orifice 25 is formed. A water-repellent member 34 is coated thereon to form a water-repellent region 27, thereby forming an ink jet printer head 30 'shown in FIG. 1 (b).

【0048】ところで、酸化チタン(酸化Ti膜32−
2)は、上述したように極めて強い親水性(超親水性)
を示す特性を有しているが、この超親水性は酸化チタン
の表面に紫外線を照射することによって生ずる光触媒作
用によって得られる。この酸化チタンの超親水性は、他
の親水性物質が示す親水性と同様に経時的に劣化する。
ところが、酸化チタンの場合は紫外線を照射することに
より超親水性が再生する、すなわち復元する。
Incidentally, titanium oxide (Ti oxide film 32-
2) is extremely strong hydrophilicity (super hydrophilicity) as described above.
The superhydrophilicity is obtained by a photocatalytic action caused by irradiating the surface of titanium oxide with ultraviolet rays. The superhydrophilicity of this titanium oxide deteriorates with time, similarly to the hydrophilicity of other hydrophilic substances.
However, in the case of titanium oxide, the superhydrophilicity is regenerated, that is, restored, by irradiating with ultraviolet rays.

【0049】この酸化チタンの光触媒作用により再生す
る超親水性は、経時安定性に優れ、更に定期的に紫外線
を照射することにより超親水性を繰り返し持続すること
ができる。本発明では、上述の製造方法に加えて、この
酸化チタンの光触媒作用による超親水性の発現性を利用
して、インクジェットプリンタヘッド30又は30′
に、親水性領域28の恒久的な親水性、それも超親水性
の維持を図っている。これについて、以下に説明する。
The superhydrophilicity of the titanium oxide, which is regenerated by the photocatalytic action, is excellent in stability over time, and the superhydrophilicity can be repeatedly maintained by regularly irradiating ultraviolet rays. In the present invention, in addition to the above-described manufacturing method, the inkjet printer head 30 or 30 ′ is utilized by utilizing the superhydrophilicity of the titanium oxide by photocatalysis.
In addition, the permanent hydrophilicity of the hydrophilic region 28, which is also super-hydrophilic, is maintained. This will be described below.

【0050】図3(a) は、本発明のインクジェットプリ
ンタヘッドの親水性(超親水性、以下同様)を恒久的に
維持させるインクジェット印字装置の主要部の構成を模
式的に示す図であり、同図(b) は、その親水性が恒久的
に維持される状態を具体的に示す図である。同図(b) は
横軸に印刷回数を示し、縦軸に親水性領域に付着する水
溶性インク滴の接触角を示している。
FIG. 3 (a) is a view schematically showing the structure of a main part of an ink jet printing apparatus for maintaining the hydrophilicity (super hydrophilicity, the same applies hereinafter) of the ink jet printer head of the present invention permanently. FIG. 2B is a diagram specifically showing a state where the hydrophilicity is permanently maintained. In FIG. 5B, the horizontal axis indicates the number of times of printing, and the vertical axis indicates the contact angle of the water-soluble ink droplet adhering to the hydrophilic region.

【0051】同図(a) に示すインクジェット印字装置の
主要部において、インクジェットプリンタヘッド30
(又は30′、以下同様)は、図の矢印Jに示すよう
に、右方図外の印字領域と図に示す非印字位置とに移動
可能である。この非印字位置において、インクジェット
プリンタヘッド30のオリフィスプレートのインク吐出
面の上述した酸化Ti膜32−2からなる親水性領域に
対向する位置に、紫外線ランプ35が配設されている。
In the main part of the ink jet printing apparatus shown in FIG.
(Or 30 ', hereinafter the same) can be moved to a print area outside the right side of the drawing and a non-printing position shown in the figure, as indicated by an arrow J in the figure. In this non-printing position, an ultraviolet lamp 35 is provided at a position facing the hydrophilic region made of the above-described Ti oxide film 32-2 on the ink ejection surface of the orifice plate of the inkjet printer head 30.

【0052】このインクジェット印字装置においては、
電源が投入されたとき、印刷回数がある一定回数に達し
たとき、または非印刷時間がある一定時間に達したと
き、インクジェットプリンタヘッド30が、同図(a) に
示す非印字位置に移動し、紫外線ランプ35が所定時間
発光駆動されて、インクジェットプリンタヘッド30の
オリフィスプレートのインク吐出面に紫外線が照射され
る。
In this ink jet printing apparatus,
When the power is turned on, when the number of printings reaches a certain number of times, or when the non-printing time reaches a certain time, the inkjet printer head 30 moves to the non-printing position shown in FIG. Then, the ultraviolet lamp 35 is driven to emit light for a predetermined time, so that the ink ejection surface of the orifice plate of the ink jet printer head 30 is irradiated with ultraviolet light.

【0053】これにより、同図(b) に示すように、酸化
Tiの親水性領域の経時変化で衰えた親水性を光触媒作
用によって復元することができる。すなわち、同図(b)
に明らかなように、衰えた親水性によって大きな角度に
変化した親水性インク滴の接触角が、光触媒作用によっ
て親水性領域の親水性が復元されたことにより、再び初
期の小さな接触角に戻る状態が、印刷回数(時間の経
過)とともに繰り返される状態が示されている。
As a result, as shown in FIG. 4B, the hydrophilicity of the hydrophilic region of Ti oxide, which has been deteriorated by a change with time, can be restored by the photocatalytic action. That is, FIG.
As can be seen, the contact angle of the hydrophilic ink droplet, which has changed to a large angle due to the weakened hydrophilicity, returns to the initial small contact angle again because the hydrophilicity of the hydrophilic region has been restored by photocatalysis. Are repeated with the number of times of printing (elapse of time).

【0054】図4は、上記電源投入時、所定の印刷回数
終了時、又は所定時間経過時に行われるインクジェット
プリンタヘッド30のインク吐出面への紫外線照射の制
御処理動作を説明するフローチャートである。尚、この
処理動作は、インクジェット印字装置の不図示の制御部
による制御のもとに行われる。また、制御部はこの処理
には、内蔵のタイマを用い、更に不図示のRAM領域内
にレジスタN領域を設定し、更に予め設定されている印
刷限度パラメータKを用いて処理を行なう。
FIG. 4 is a flow chart for explaining the control processing operation of ultraviolet irradiation on the ink ejection surface of the ink jet printer head 30 when the power is turned on, when a predetermined number of printings is completed, or when a predetermined time has elapsed. This processing operation is performed under the control of a control unit (not shown) of the ink jet printing apparatus. In addition, the control unit uses a built-in timer for this processing, sets a register N area in a RAM area (not shown), and further performs processing using a preset print limit parameter K.

【0055】同図において、先ずインクジェット印字装
置に電源が投入されると(ステップS1)、図3(a) に
示したように、インクジェットプリンタヘッド30が非
印字位置に移動し、紫外線ランプ35が所定時間発光駆
動されて、インクジェットプリンタヘッド30のオリフ
ィスプレートのインク吐出面に紫外線が照射される(ス
テップS2)。これにより、インクジェット印字装置の
電源投入時は先ず必ず紫外線照射が行われて、インクジ
ェットプリンタヘッド30のオリフィス近傍の外側周囲
に形成されている親水性領域の親水性復元が行われる。
In the figure, when the power is first turned on to the ink jet printing apparatus (step S1), as shown in FIG. 3A, the ink jet printer head 30 moves to the non-printing position, and the ultraviolet lamp 35 is turned on. After being driven to emit light for a predetermined time, the ink ejection surface of the orifice plate of the ink jet printer head 30 is irradiated with ultraviolet rays (step S2). Thus, when the power of the ink jet printing apparatus is turned on, ultraviolet irradiation is always performed first, and the hydrophilicity of the hydrophilic area formed around the outer periphery of the ink jet printer head 30 near the orifice is restored.

【0056】上記に続いて、レジスタNを「0」クリア
する(ステップS3)。これにより、レジスタNで印刷
回数を最初の一枚目から計数する準備が整う。次にタイ
マがリセットされる(ステップS4)。これにより、上
記紫外線照射後の経過時間の計測が開始される。
Following the above, the register N is cleared to "0" (step S3). Thus, the register N is ready to count the number of times of printing from the first sheet. Next, the timer is reset (step S4). Thus, measurement of the elapsed time after the irradiation of the ultraviolet rays is started.

【0057】次に、このタイマがタイムアップしている
か否かを判別する(ステップS5)。この処理では、イ
ンクジェット印字装置に電源を投入した直後は、タイマ
は未だタイムアップしていないので判別は「NO」であ
り、この場合は、続いて、一回の印刷が行われたか否か
を判別する(ステップS6)。
Next, it is determined whether or not the timer has expired (step S5). In this process, immediately after turning on the power to the inkjet printing apparatus, the timer has not yet timed out, so the determination is “NO”. In this case, it is subsequently determined whether or not one printing has been performed. It is determined (step S6).

【0058】そして、未だ一回の印刷が終了していない
ときは(S6がNO)、上記ステップS5に戻るという
ことを一回の印刷が終了するまで繰り返えす。これによ
り、紫外線照射後の経過時間と印刷回数の両方が平行し
て監視される。
If one printing has not been completed yet (S6: NO), the process returns to step S5 is repeated until one printing is completed. As a result, both the elapsed time after ultraviolet irradiation and the number of printings are monitored in parallel.

【0059】そして、一回の印刷が終了したときは(S
6がYES)、レジスタNを「1」インクリメントする
(ステップS7)。これにより、印刷が一回終了する毎
に、その印刷回数が計数(累計)される。
When one printing is completed, (S
6 is YES), the register N is incremented by "1" (step S7). Thus, each time printing is completed once, the number of times of printing is counted (cumulative).

【0060】続いて、上記レジスタスタNの計数値が所
定の印刷限度枚数Kに達しているか否かを判別する(ス
テップS8)。そして、未だ印刷限度枚数Kに達してい
ないときは(S8がNO)、ステップS5に戻って、ス
テップS5〜S8を繰り返す。また、上記ステップS8
の判別でレジスタNの値が印刷限度枚数Kに達している
ときは(S8がYES)、ステップS2に戻って上述の
紫外線照射の処理を行なった後、ステップS2以下を繰
り返す。
Subsequently, it is determined whether or not the count value of the register N has reached a predetermined print limit number K (step S8). If the maximum number of prints K has not been reached (S8: NO), the process returns to step S5 and repeats steps S5 to S8. Step S8
If the value of the register N has reached the maximum number of prints K (YES in S8), the flow returns to step S2 to perform the above-described ultraviolet irradiation processing, and then repeats the steps from step S2.

【0061】これにより、印刷枚数が所定の限度枚数に
達したときは紫外線照射処理により酸化Ti膜からなる
親水性領域の劣化しかけた親水性が元通りに復元され
て、再び印刷枚数及び経過時間が最初から計測されなが
ら印刷処理が実行される。
Thus, when the number of printed sheets reaches the predetermined limit number, the deteriorated hydrophilicity of the hydrophilic region composed of the Ti oxide film is restored to the original state by the ultraviolet irradiation treatment, and the number of printed sheets and the elapsed time are restored again. Is measured from the beginning, and the printing process is executed.

【0062】また、上記ステップS5で、タイムアップ
を判別したときは、紫外線照射後の所定の経過時間が経
過したのであり、この場合もステップS2に戻って紫外
線の照射処理を行なう。
When it is determined in step S5 that the time is up, it means that a predetermined elapsed time has elapsed after the irradiation of the ultraviolet rays. In this case, the process returns to step S2 to perform the irradiation of the ultraviolet rays.

【0063】これにより、例えば印刷の時間間隔が空い
て、印刷回数が通常の印刷時間間隔で行われたときに撥
水性が限度以下に低下する枚数を示す所定の印字限度枚
数に達していない場合でも、撥水性が限度以下に低下す
る経過時間に基づいて、紫外線照射による親水性領域の
劣化しかけた親水性復元の処理が行われる。
Thus, for example, when the printing time interval is long and the number of printings does not reach the predetermined printing limit number indicating the number of sheets whose water repellency drops below the limit when the printing is performed at the normal printing time interval. However, based on the elapsed time during which the water repellency falls below the limit, a process of restoring the hydrophilicity of the hydrophilic region due to the irradiation of ultraviolet rays is performed.

【0064】尚、上記実施の形態では、紫外線ランプを
用いてインクジェットプリンタヘッドのインクリメント
吐出面、つまり酸化Ti膜からなる親水性領域を紫外線
照射しているが、インクジェットプリンタヘッドの酸化
Ti膜への紫外線照射は、これに限ることなく、インク
ジェット印字装置が設置されている部屋の窓からの自然
光を用いるようにしても良い。また、インクジェット印
字装置が使用される殆どの環境には照明機器があると考
えられるから、その照明機器から照射される光の中の紫
外線を利用してもよい。いずれにしても酸化Ti膜の親
水性を復元・維持することが可能である。
In the above-described embodiment, the ultraviolet discharge lamp is used to irradiate the increment discharge surface of the ink jet printer head, that is, the hydrophilic region made of the Ti oxide film, with the ultraviolet light. The ultraviolet irradiation is not limited to this, and natural light from a window of a room where the inkjet printing apparatus is installed may be used. In addition, since it is considered that there is a lighting device in most environments where the ink jet printing apparatus is used, ultraviolet light in light emitted from the lighting device may be used. In any case, the hydrophilicity of the Ti oxide film can be restored and maintained.

【0065】但し、インクジェットプリンタヘッド30
は、インクジェット印字装置の本体筐体内部にインク吐
出面を下向きにして装備されているものであるから、そ
のままでは、自然光または室内光をインクジェットプリ
ンタヘッド30のインク吐出面に効果的に照射すること
は出来ない。
However, the ink jet printer head 30
Is provided with the ink ejection surface facing down inside the main body housing of the ink jet printing apparatus, so that natural light or room light can be effectively irradiated to the ink ejection surface of the ink jet printer head 30 as it is. Can not.

【0066】図5は、自然光または室内光をインクジェ
ットプリンタヘッドのインク吐出面に効果的に照射し
て、インクジェットプリンタヘッドの親水性を恒久的に
維持させるインクジェット印字装置の主要部の他の構成
例を模式的に示す図である。
FIG. 5 shows another example of the configuration of the main part of an ink jet printing apparatus which effectively irradiates natural light or room light to the ink ejection surface of the ink jet printer head to maintain the hydrophilicity of the ink jet printer head permanently. It is a figure which shows typically.

【0067】同図に示すように、インクジェット印字装
置36は、本体筐体37内に、外部から内部の非印字位
置に在るときのインクジェットプリンタヘッド30の下
面に達する例えば光ファイバ、あるいは組合わせ反射鏡
等からなる導光路38を備えている。この導光路38を
介して外部の光39が取り込まれ、照射光39−1とな
ってインクジェットプリンタヘッド30下面の酸化チタ
ン膜32−2に照射される。このように、構成しても、
図4に示す制御によって、図3(a) の場合と同様に、親
水性の恒久的な維持を実現することができる。
As shown in the figure, an ink jet printing device 36 is provided inside a main body casing 37 with, for example, an optical fiber or a combination which reaches the lower surface of the ink jet printer head 30 when it is at an internal non-printing position. A light guide path 38 including a reflecting mirror and the like is provided. External light 39 is taken in through the light guide path 38 and becomes irradiation light 39-1 which is irradiated on the titanium oxide film 32-2 on the lower surface of the ink jet printer head 30. Even if configured in this way,
By the control shown in FIG. 4, permanent maintenance of hydrophilicity can be realized as in the case of FIG. 3 (a).

【0068】尚、上記実施の形態では、サーマル方式の
インクジェットプリンタヘッド及びそのインクジェット
印字装置を用いて説明をしているが、これに限ることな
く、ピエゾ方式のインクジェットプリンタヘッド及びそ
のインクジェット印字装置に適用できることは勿論であ
る。
In the above-described embodiment, the description has been made using the thermal type ink jet printer head and its ink jet printing apparatus. However, the present invention is not limited to this. Of course, it can be applied.

【0069】[0069]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、インクジェットプリントヘッドのオリフィスプレ
ート表面のオリフィス孔空け用マスクパターン膜をTi
で形成し且つオリフィスの孔空けを行なうヘリコン波エ
ッチングの処理用ガスにO2 を用いるので、オリフィス
プレート表面に親水性の強い酸化Ti膜を形成すること
ができ、これにより、この酸化Ti膜を利用してオリフ
ィス近傍外に必要な親水性領域を特別な工程を経ること
なく形成することができる。
As described above in detail, according to the present invention, the mask pattern film for forming orifice holes on the surface of the orifice plate of the ink jet print head is made of Ti.
Since O 2 is used as a processing gas for helicon wave etching for forming an orifice hole and forming an orifice hole, a highly hydrophilic Ti oxide film can be formed on the surface of the orifice plate. By utilizing this, a necessary hydrophilic region can be formed outside and around the orifice without going through a special process.

【0070】また、インクジェット印字装置の上記プリ
ンタインクジェットプリンタヘッドの可動範囲内に紫外
線照射ランプによる紫外線照射部又は外部からの導光路
による自然光(室内光を含む)照射部を設けて、インク
ジェット印字装置の電源が投入されたとき、印刷回数が
ある一定回数に達したとき、または非印刷時間がある一
定時間に達したとき等に、オリフィスプレートのインク
吐出面に紫外線又は自然光を照射するようにするので、
酸化Tiの経時変化で衰えた親水性を光触媒作用によっ
て復元することができ、これにより、酸化Tiの超親水
性を半永久的に保たせることが出来る。
Further, an ultraviolet irradiation unit by an ultraviolet irradiation lamp or a natural light (including room light) irradiation unit by a light guide path from the outside is provided within a movable range of the printer ink jet printer head of the ink jet printing device. When the power is turned on, when the number of printings reaches a certain number of times, or when the non-printing time reaches a certain time, etc., the ink ejection surface of the orifice plate is irradiated with ultraviolet light or natural light. ,
The hydrophilic property of Ti oxide, which has been deteriorated due to the change with time, can be restored by photocatalysis, whereby the super-hydrophilic property of Ti oxide can be maintained semipermanently.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a),(b) はそれぞれ本発明の実施の形態におけ
るインクジェットプリンタヘッドのオリフィスとその近
傍の構成を模式的に示す断面図である。
FIGS. 1A and 1B are cross-sectional views schematically showing the configuration of an orifice of an ink jet printer head and its vicinity in an embodiment of the present invention.

【図2】(a),(b),(c),(d),(e) は本発明のインクジェッ
トプリンタヘッドの製造方法を示す図である。
FIGS. 2 (a), (b), (c), (d), and (e) are diagrams illustrating a method of manufacturing an ink jet printer head according to the present invention.

【図3】(a) は本発明のインクジェットプリンタヘッド
の親水性を恒久的に維持させるインクジェット印字装置
の主要部の構成を模式的に示す図、(b) はその親水性が
恒久的に維持される状態を具体的に示す図である。
FIG. 3A is a diagram schematically showing the configuration of a main part of an ink jet printing apparatus for maintaining the hydrophilicity of the ink jet printer head of the present invention permanently, and FIG. It is a figure which shows the state performed specifically.

【図4】本発明のインクジェット印字装置の親水性維持
の処理動作を説明するフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart illustrating a processing operation for maintaining hydrophilicity of the inkjet printing apparatus of the present invention.

【図5】発明のインクジェットプリンタヘッドの親水性
を恒久的に維持させるインクジェット印字装置の主要部
の他の構成例を模式的に示す図である。
FIG. 5 is a diagram schematically showing another configuration example of a main part of an ink jet printing apparatus for maintaining the hydrophilicity of the ink jet printer head of the present invention permanently.

【図6】(a) は従来のモノカラーインクジェットプリン
タヘッドのインク吐出面を模式的に示す平面図、(b) は
そのA−A′断面矢視拡大図、(c) はそのインクジェッ
トプリンタヘッドが製造されるシリコンウェハを示す
図、(d) は4列のノズル列を備えたフルカラーインクジ
ェットプリンタヘッドを示す図である。
6A is a plan view schematically showing an ink ejection surface of a conventional mono-color ink jet printer head, FIG. 6B is an enlarged cross-sectional view taken along the line AA 'of FIG. 6, and FIG. (D) is a diagram showing a full-color ink jet printer head provided with four nozzle rows.

【図7】(a) は従来のモノカラーインクジェットプリン
タヘッドを拡大して模式的に再掲した図、(b) はそのB
−B′断面拡大矢視図、(c) 及び(d) はその不具合を説
明する図である。
7A is an enlarged schematic view of a conventional mono-color ink jet printer head, and FIG.
(B) and (d) are diagrams for explaining the problem.

【図8】(a) は従来の改良型のインクジェットプリンタ
ヘッドを模式的に示す図、(b)はそのG−G′断面矢視
拡大図である。
FIG. 8A is a view schematically showing a conventional improved type ink jet printer head, and FIG. 8B is an enlarged view of the section taken along the line GG ′ of FIG.

【図9】(a) は親水性領域の水性インクに対する接触角
の経時特性の一例を示す図、(b),(c) は水性インクの接
触角を説明する図である。
9A is a diagram illustrating an example of a temporal characteristic of a contact angle of a hydrophilic region with an aqueous ink, and FIGS. 9B and 9C are diagrams illustrating a contact angle of the aqueous ink.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、1′ モノカラーインクジェットプリンタヘッド
(印字ヘッド) 2 シリコンウェハ 3 ノズル列 4 オリフィス 5 ヘッドチップ 6 駆動回路 7 抵抗発熱部 8 個別配線電極 9 給電用端子 11 共通電極 12 隔壁 13 インク供給溝 14 インク供給孔 15 オリフィスプレート 16 インク通路 17 フルカラーインクジェットプリンタヘッド 18 インク 18a メニスカス 18b インク汚れ 19 撥水性領域 21 親水性領域 22、22′ 水性インク滴 23 隔壁 24 オリフィスプレート 25 オリフィス 26 インク 26a メニスカス 27 撥水性領域 28 親水性領域 29 ヘッドチップ 30、30′ インクジェットプリンタヘッド 31 抵抗発熱部 32 Ti(チタン)膜 32−1 マスクパターン 32−2 酸化Ti膜 33 酸素プラズマ 34 撥水性部材 35 紫外線ランプ 36 インクジェット印字装置 37 本体筐体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1 'Mono-color ink jet printer head (print head) 2 Silicon wafer 3 Nozzle row 4 Orifice 5 Head chip 6 Drive circuit 7 Resistance heating part 8 Individual wiring electrode 9 Power supply terminal 11 Common electrode 12 Partition wall 13 Ink supply groove 14 Ink Supply hole 15 Orifice plate 16 Ink passage 17 Full-color inkjet printer head 18 Ink 18a Meniscus 18b Ink stain 19 Water-repellent area 21 Hydrophilic area 22, 22 'Water-based ink drop 23 Partition wall 24 Orifice plate 25 Orifice 26 Ink 26a Meniscus 27 Water-repellent area 28 Hydrophilic area 29 Head chip 30, 30 'Inkjet printer head 31 Resistance heating part 32 Ti (titanium) film 32-1 Mask pattern 32-2 Ti oxide film 33 Acid Plasma 34 repellent member 35 UV lamp 36 inkjet printer 37 main housing

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上の所定方向に並んで配設され液体
を吐出させる為の圧カエネルギーを発生させる複数のエ
ネルギー発生素子と、前記基板上に立設され各前記エネ
ルギー発生素子により前記液体に圧力を加える加圧室を
夫々区画形成する隔壁と、該隔壁に重畳して設けられイ
ンク吐出用のオリフィスが形成されたオリフィスプレー
トと、前記加圧室にインクを供給するインク流路と、を
有し、前記エネルギー発生素子の駆動により前記液体を
所定方向に吐出させて記録媒体上に記録を行うインクジ
ェットプリントヘッドの製造方法であって、 前記オリフィスを形成する工程は、 前記オリフィスプレートにTi薄膜をスパッタリングす
る工程と、 該工程により形成された前記Ti薄膜をフォトリソグラ
フイーによりパターニングする工程と、 該工程により形成されたパターンに従ってヘリコンO2
プラズマエッチングを行なう工程とを有し、 前記ヘリコンO2 プラズマエッチングにより前記Ti薄
膜を酸化Ti膜に変化させることを特徴とするインクジ
ェットプリントヘッドの製造方法。
A plurality of energy generating elements arranged in a predetermined direction on a substrate to generate pressure energy for discharging a liquid; and a plurality of energy generating elements erected on the substrate and formed by the energy generating elements. A partition for forming a pressurized chamber for applying pressure to the partition, an orifice plate provided with an orifice for ink ejection provided to overlap the partition, and an ink flow path for supplying ink to the pressurized chamber, A method of manufacturing an ink jet print head that discharges the liquid in a predetermined direction by driving the energy generating element to perform recording on a recording medium, wherein the step of forming the orifice includes: A step of sputtering a thin film; and a step of patterning the Ti thin film formed by the step by photolithography. Helicon O 2 according to the pattern formed by the process.
A method of performing plasma etching, wherein the Ti thin film is changed to a Ti oxide film by the helicon O 2 plasma etching.
【請求項2】 前記オリフィスの周辺の前記酸化Ti膜
を除去する工程を更に有することを特徴とする請求項1
記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法。
2. The method according to claim 1, further comprising removing the Ti oxide film around the orifice.
A manufacturing method of the ink jet printer head described in the above.
【請求項3】 前記オリフィスの周辺の前記酸化Ti膜
の表面を撥水処理する工程を更に有することを特徴とす
る請求項1記載のインクジェットプリンタヘッドの製造
方法。
3. The method for manufacturing an ink jet printer head according to claim 1, further comprising a step of performing a water-repellent treatment on a surface of said Ti oxide film around said orifice.
【請求項4】 基板上の所定方向に並んで配設され液体
を吐出させる為の圧カエネルギーを発生させる複数のエ
ネルギー発生素子と、前記基板上に立設され各エネルギ
ー発生素子により前記液体に圧力を加える加圧室を夫々
区画形成する隔壁と、該隔壁に重畳して設けられインク
吐出用のオリフイスが形成されたオリフィスプレート
と、該オリフィスプレートの表面に形成された前記酸化
Ti膜と、前記加圧室にインクを供給するインク流路
と、を有するインクジェットプリントヘッドを備えたイ
ンクジェット印字装置であって、 前記酸化Ti膜に対して紫外線を照射する紫外線照射手
段を備えたことを特徴とするインクジェット印字装置。
4. A plurality of energy generating elements arranged in a predetermined direction on a substrate to generate pressure energy for discharging a liquid, and a plurality of energy generating elements erected on the substrate to form the liquid by the energy generating elements. A partition wall for forming a pressurizing chamber for applying pressure, an orifice plate provided with an orifice for ink ejection provided so as to overlap with the partition wall, and the Ti oxide film formed on the surface of the orifice plate; An ink jet printing apparatus including an ink jet print head having an ink flow path for supplying ink to the pressurizing chamber, comprising: an ultraviolet light irradiating unit configured to irradiate the Ti oxide film with ultraviolet light. Inkjet printing device.
【請求項5】 所定の時間毎、あるいは所定の印字を行
なう毎に前記紫外線照射手段を駆動する駆動手段を有す
ることを特徴とする請求項4記載のインクジェット印字
装置。
5. The ink jet printing apparatus according to claim 4, further comprising a driving unit for driving said ultraviolet irradiation unit every predetermined time or every time predetermined printing is performed.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007313890A (en) * 2006-04-24 2007-12-06 Canon Inc Inkjet recording head, inkjet recording cartridge, and method for manufacturing inkjet recording head
JP2012040753A (en) * 2010-08-18 2012-03-01 Toshiba Tec Corp Ink jet head, and its manufacturing method
US8794548B2 (en) 2009-03-05 2014-08-05 Denso Corporation Formation method of water repellent layer and injector having water repellent layer

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