JP2002127429A - インクジェット記録ヘッドの製造方法及びインクジェット記録ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ノズル板表面に形成された撥水膜を損傷する危
険性が少なく、インク吐出口の目詰まりのないインクジ
ェット記録ヘッドを簡易に製造し得る方法を提供する。 【解決手段】インク吐出口が形成されていないノズル板
の表面に撥水膜を形成する第１工程と、前記撥水膜の表
面に保護部材を形成する第２工程と、前記保護部材の形
成されたノズル板にインク吐出口を形成する第３工程
と、前記保護部材の形成されたノズル板の裏面に親水化
処理を行う第４工程と、前記保護部材を除去する第５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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録ヘッドの製造方法及びインクジェット記録ヘッドに関
し、詳しくは、ノズル板表面に撥水膜を形成したインク
ジェット記録ヘッドの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録ヘッドは、インク吐
出口からインクをインク滴として吐出させ、記録媒体上
に所定の画像を記録していく。高品質の画像記録を行う
ためには、インク吐出口から記録媒体上に向けてインク
滴が直進性良く吐出される必要があり、このためにはイ
ンク吐出口が形成されたノズル板の該インク吐出口周囲
に十分な撥水性が付与されていることが重要である。

【０００３】そこで、従来、特開平７−１０１０６８号
に記載のように、ノズル板の表面（インクが吐出する側
の面）に撥水膜をコーティングすることにより、ノズル
板表面に撥水性を付与するようにしている。

【０００４】また、ノズル板の表面には撥水性が求めら
れる一方で、ノズル板の裏面側には親水性が求められ
る。これはノズル板の裏面側に位置するインク流路内の
濡れ性を良くすることにより、該流路内にインクが供給
される際にインク中に気泡が混入することを防止し、円
滑なインク供給を可能にするためである。このノズル板
の裏面側のインク流路に親水性を付与する際、ノズル板
の表面にも親水性が付与されてしまうことがないように
するため、ノズル板の表面に保護膜を形成するようにし
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平７−１０１
０６８号に記載の技術では、既にインク吐出口が形成さ
れたノズル板表面に撥水膜を形成することにより、ノズ
ル板表面に撥水性を付与するようにしている。このた
め、撥水膜の形成時にインク吐出口に撥水膜が侵入して
しまい、インク吐出口が目詰まりを起こし、インク吐出
時の直進性を損なう問題がある。

【０００６】また、特開平６−８７２１６号は、ノズル
板の表面に撥水膜を形成し、その撥水膜の表面に更に保
護膜を形成した後、ノズル板にインク吐出口を形成する
技術を提案しているが、インク吐出口形成後に保護膜を
除去してしまうものであり、かかるノズル板の裏面側に
親水性を付与するべく親水化処理する際には、撥水膜の
表面に別途新たに保護膜を形成しなくてはならない。撥
水膜の表面に対して保護膜の張り替えを繰り返すこと
は、それだけ撥水膜の損傷や汚れの発生の危険性を高く
するばかりでなく、製造工程を煩雑なものとする問題が
ある。

【０００７】本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み
てなされたものであり、その課題は、ノズル板表面に形
成された撥水膜を損傷する危険性が少なく、インク吐出
口の目詰まりのないインクジェット記録ヘッドを簡易に
製造し得る方法を提供することにある。

【０００８】また、他の課題は、ノズル板表面の撥水膜
の損傷が少なく、インク吐出口の目詰まりもなく、簡易
に製造し得るインクジェット記録ヘッドを提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項１記載の発明は、インク吐出口が形成されていないノ
ズル板の表面に撥水膜を形成する第１工程と、前記撥水
膜の表面に保護部材を形成する第２工程と、前記保護部
材の形成されたノズル板にインク吐出口を形成する第３
工程と、前記保護部材の形成されたノズル板の裏面に親
水化処理を行う第４工程と、前記保護部材を除去する第
５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。

【００１０】このように、本発明では、ノズル板の表面
に撥水膜を形成し、更にその表面に保護部材を形成して
からノズル吐出口を形成しているため、撥水膜によるイ
ンク吐出口の目詰まりの問題は解消し、且つ保護部材に
よりその撥水膜の損傷や汚れを防ぐことができる。そし
て、撥水膜表面の保護部材をそのまま利用してノズル板
の裏面に親水化処理することで、インク吐出口の形成時
と親水化処理時の撥水膜の保護を共用できるため、保護
部材の張り替えの必要がなく、製造工程の簡略化を図る
ことができる。

【００１１】請求項２記載の発明は、前記インク吐出口
を形成する工程がレーザー光を照射することにより行わ
れ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である。

【００１２】レーザー光を用いることで、インク吐出口
の孔開けが容易となる。しかも、保護部材の存在によ
り、バリや欠けや加工時の除去残留物等のないきれいな
孔を開けることができるので、保護部材の効果が一層高
まり好ましい。

【００１３】請求項３記載の発明は、前記親水化処理が
プラズマ処理であることを特徴とする請求項１又は２記
載のインクジェット記録ヘッドの製造方法である。

【００１４】プラズマ処理は親水化能力が高く、撥水膜
の保護が不可欠である。従って、撥水膜の表面に保護部
材が形成されたノズル板に対して親水化処理を行うこと
は、親水化処理がこのプラズマ処理である場合に特に効
果を発揮するため好ましい。

【００１５】請求項４記載の発明は、前記親水化処理
は、前記保護部材の形成されたノズル板を流路形成部材
に接合した後に行われることを特徴とする請求項１、２
又は３記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法であ
る。

【００１６】これにより、ノズル板の裏面の親水化処理
とインク流路内の親水化処理とを同時に行うことがで
き、工程の簡略化を図ることができる。

【００１７】請求項５記載の発明は、請求項１〜４のい
ずれかに記載の製造方法を用いて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である。

【００１８】これにより、ノズル板表面の撥水膜の損傷
が少なく、インク吐出口の目詰まりもなく、インクジェ
ット記録ヘッドを簡易に製造することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて説明する。

【００２０】図１〜図５は本発明に係るインクジェット
記録ヘッドを製造するための工程を示す説明図である。

【００２１】１はノズル板である。ノズル板１として
は、後述するようにインク吐出口を後加工するために、
容易に加工形成できるプラスチックが好ましく、具体的
には、ポリカーボネート、ポリサルフォン、ポリイミ
ド、ポリエーテルイミド、ポリベンズイミダゾール、ポ
リアセタール、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレ
ート、ポリスチレン、ポリフェニレンオキサイド、その
他、フェノール樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、Ａ
ＢＳ樹脂等を用いることができる。

【００２２】ここで、このインク吐出口が形成されてな
いノズル板１において表面側（インクを吐出する側）の
みに撥水膜２を形成し、ノズル板１の表面のみに撥水性
を付与する（第１工程）。

【００２３】撥水膜２は、例えば、撥水剤としてサイト
ップ１０５Ｐ（旭硝子社製商品名）４０重量％、ＣＴ−
ｓｏｌｖ．１００（旭硝子社製商品名）６０重量％より
なる含フッ素重合体の溶液にノズル板１の表面を浸して
静置した後、０．１μｍ／分の速度で溶液中より引き上
げ、これをオーブン内で約１時間、１２０℃で加熱して
溶媒を蒸発除去させ、ノズル板１の表面に膜厚が０．２
〜０．７μｍの撥水膜２を形成する。

【００２４】撥水膜２に使用される上記含フッ素重合体
は、非晶質含フッ素重合体が好ましく、具体的には、上
記した組成以外に、ポリジパーフルオロアルキルフマレ
ート、テフロンＡＦ（Ｄｕ ｐｏｎｔ社商標）のような
含フッ素重合体、あるいはジパーフルオロアルキルフマ
レートとスチレンの交互共重合体、三フッ化塩化エチレ
ンとビニルエーテルとの交互共重合体、四フッ化塩化エ
チレンとビニルエステルとの交互共重合体などの含フッ
素エチレンと炭化水素系エチレンとの交互共重合体もし
くはその類似体乃至誘導体、フマライト（日本油脂社商
標）が用いられる。

【００２５】これら非晶質含フッ素重合体はフッ素系の
有機溶媒に溶解するから、溶媒に任意の濃度で溶解して
コーティングすることにより、ノズル板１を構成するプ
ラスチックに対する密着性が高く、且つ均一なコーティ
ングが可能である。

【００２６】また、この非晶質含フッ素重合体のコーテ
ィング方法としては、上述したディッピング法以外に、
例えばスプレーを用いて噴霧するスプレーコート法、ノ
ズル板１の表面に１乃至数滴滴下した後に高速で回転さ
せてコーティングするスピンコート法、ゴムなどの支持
体に予め溶液を塗り、これをノズル板１の表面に押し付
けてコーティングする転写法などを採用することもでき
る。

【００２７】更に、撥水膜２を形成するノズル板１の表
面をオゾン雰囲気に曝して表面洗浄処理し、その後にコ
ーティングすることもできる。オゾンを用いた表面洗浄
処理を行うことにより、ノズル板１表面の汚れを除去し
て撥水膜２の密着性を高めることができる。オゾン雰囲
気は酸素プラズマや紫外線照射により得ることができ
る。

【００２８】また更に、ノズル板１表面と撥水膜２との
密着性を高めるために、カップリング化合物層を介して
撥水膜２を形成することができ、それは上記オゾンを用
いて表面洗浄処理と共に行うようにしても単独で行うよ
うにしてもよい。

【００２９】次に、ノズル板１表面に形成された撥水膜
２の表面に、図２に示すように更に保護部材３を形成し
て撥水膜２の表面を保護する（第２工程）。

【００３０】この保護部材３としては、剥離等により除
去可能なものなら何でもよいが、ポリカーボネート、ポ
リサルフォン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリ
ベンズイミダゾール、ポリアセタール、ポリエチレン、
ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリフェ
ニレンオキサイド、その他、フェノール樹脂、アクリル
樹脂、エポキシ樹脂、ＡＢＳ樹脂等を用いることができ
る。

【００３１】保護部材３を撥水膜２の表面に形成する方
法としては、塗布、シート接着、蒸着等が考えられる
が、除去の容易性から考えると、シート状のものを接着
することが好ましい。

【００３２】次に、撥水膜２及び保護部材３を表面に積
層形成したノズル板１に対して所定間隔で複数のインク
吐出口４を開口形成する（第３工程）。

【００３３】インク吐出口４を形成する方法としては、
図３に示すように、ノズル板１の裏面側からレーザー光
を照射することにより行うことが好ましい。使用できる
レーザー光としては、エキシマレーザー光等が挙げられ
る。

【００３４】このレーザー光をノズル板１の裏面側から
照射することにより、レーザー光の照射を受けたノズル
板１の部分が光化学反応により高濃度の励起種を生成
し、これが分解、飛散し、当該部分をエッチングしてイ
ンク吐出口４を削成する。このとき、レーザー光がノズ
ル板１を貫通することによりノズル板１の表面に形成さ
れている撥水膜２も開口し、その表面の保護部材３の一
部も除去される。

【００３５】なお、このインク吐出口４の開口形成にお
いて、図３に示すものでは、保護部材３まで開口が貫通
しているが、ノズル板１と撥水膜２に亘って開口が貫通
していればよく、必ずしも保護部材３まで貫通している
必要はない。

【００３６】本発明では、このようにノズル板１表面に
撥水膜２を形成した後にインク吐出口４を形成している
ため、撥水膜２の形成によってインク吐出口４が目詰ま
りを起こす問題は生じない。また、撥水膜２の表面に保
護部材３を形成し、その後にインク吐出口４を形成して
いるため、インク吐出口４の形成時に撥水膜２の損傷や
汚れを防止できる。また、レーザー光によりインク吐出
口４を形成する場合には、バリや欠けや加工時の除去残
留物等のないきれいな孔開けが可能となる。

【００３７】次に、インク吐出口４が形成されたノズル
板１の裏面に親水化処理を行う（第４工程）。

【００３８】この親水化処理は、ノズル板１裏面に親水
性を付与してインクとの濡れ性を良好にする。撥水膜２
及び保護部材３が形成されているノズル板１単体に対し
てこの親水化処理を直接行うようにしてもよいが、図４
に示すように、撥水膜２及び保護部材３が形成されてい
るノズル板１の裏面側を、インクが供給されるインク流
路６を形成するための流路形成部材５に接合して一体化
した後に行うことが好ましい。

【００３９】この実施形態において、流路形成部材５と
しては、図６に示すように、圧電材料５１にダイシング
ブレード等の研削機を用いて所定ピッチで互いに平行な
複数列の溝を加工することにより、インクが供給及び貯
留されるインク流路６を形成し、その上面にカバー部材
５２を接合して構成している。

【００４０】各インク流路６の両側壁には圧電材料５１
をせん断変形させるために電界を印加するための電極７
が、蒸着法やメッキにより形成されている。電極７を形
成する金属としては、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｏ（コバル
ト）、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）等があるが、
ＮｉやＣｕが好ましく、特に好ましくはＮｉである。更
に、電極７の表面にパリレン膜等の有機物からなる絶縁
膜を形成する。絶縁膜を形成することにより、水系イン
ク、溶剤系インクを問わずに吐出可能となる。

【００４１】撥水膜２及び保護部材３が形成されたノズ
ル板１は、かかる流路形成部材５の端面５ａに、ノズル
板１のインク吐出口４がインク流路６に対応するように
位置させてエポキシ系接着剤等の接着剤を用いて接合す
る。

【００４２】このように撥水膜２及び保護部材３が形成
されているノズル板１の裏面側を流路形成部材５に接合
して一体化した後に親水化処理を行うことで、ノズル板
１の裏面側の親水化処理とインク流路６内の親水化処理
とを同時に行うことができ、工程の簡略化を図ることが
できる。

【００４３】本発明において用いられる親水化処理とし
ては、プラズマ処理が好ましい。プラズマ処理として
は、例えば次の処理を具体例として挙げることができ
る。

【００４４】（処理条件） 装置：平行平板型反応装置 原料ガス：酸素 ガス流量：５０ｓｃｃｍ 圧力：１０Ｐａ 放電方法：高周波（１３．５６ＭＨｚ、出力２００Ｗ） 処理時間：２分間

【００４５】この処理により、ノズル板１の裏面を含む
インクに接するインク流路６全面が活性化される。その
結果、処理前の水の接触角８５°が、処理後１０°とな
り、ノズル板１の裏面を含むインクに接する流路６全面
の濡れ性及び気泡排出性が大きく向上する。

【００４６】他に有効なプラズマ処理として、マイクロ
波を用いた方法等が挙げられ、採用するガスも酸素に限
らず、窒素や他のガスまたは酸素と不活性ガスの混合ガ
ス等が挙げられる。

【００４７】次に、図５に示すように、ノズル板１の表
面に形成された保護部材３を剥離して除去する（第５工
程）。これによりインク吐出口４が形成されたノズル板
１の表面は撥水膜２によって撥水性が付与される一方
で、ノズル板１の裏面側は親水化処理されることで親水
性が付与されたインクジェット記録ヘッドが得られる。

【００４８】本発明では、このようにノズル板１の表面
に撥水膜２を形成した後に、更にその表面に保護部材３
を形成して撥水膜２を保護し、その保護部材３をインク
吐出口４の形成工程及び親水化処理工程において共通の
ものとしているため、最終工程まで保護部材３を除去す
る必要がない。従って、製造工程中で保護部材の形成及
び除去の各工程を繰り返し行う必要がなく、製造工程の
簡略化を図ることができると共に、工程中に撥水膜２が
損傷したり汚れたりする危険性も低減する。

【００４９】また、上記製造方法によって製造されたイ
ンクジェット記録ヘッドは、ノズル板１表面の撥水膜２
の損傷が少なく、インク吐出口４の目詰まりもなく、簡
易に製造することが可能となる。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、ノズル板表面に形成さ
れた撥水膜を損傷する危険性が少なく、インク吐出口の
目詰まりのないインクジェット記録ヘッドを簡易に製造
し得る方法を提供することができる。

【００５１】また、本発明によれば、ノズル板表面の撥
水膜の損傷が少なく、インク吐出口の目詰まりもなく、
簡易に製造し得るインクジェット記録ヘッドを提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】インクジェット記録ヘッドの製造工程を示す説
明図

【図２】インクジェット記録ヘッドの製造工程を示す説
明図

【図３】インクジェット記録ヘッドの製造工程を示す説
明図

【図４】インクジェット記録ヘッドの製造工程を示す説
明図

【図５】インクジェット記録ヘッドの製造工程を示す説
明図

【図６】インクジェット記録ヘッドを示す部分破断斜視
図

【符号の説明】

１：ノズル板 ２：撥水膜 ３：保護部材 ４：インク吐出口 ５：流路形成部材 ５ａ：端面 ５１：圧電材料 ５２：カバー部材 ６：流路 ７：電極

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インク吐出口が形成されていないノズル板
   の表面に撥水膜を形成する第１工程と、 前記撥水膜の表面に保護部材を形成する第２工程と、 前記保護部材の形成されたノズル板にインク吐出口を形
   成する第３工程と、 前記保護部材の形成されたノズル板の裏面に親水化処理
   を行う第４工程と、 前記保護部材を除去する第５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。
2. 【請求項２】前記インク吐出口を形成する工程がレーザ
   ー光を照射することにより行われ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】前記親水化処理がプラズマ処理であること
   を特徴とする請求項１又は２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】前記親水化処理は、前記保護部材の形成さ
   れたノズル板を流路形成部材に接合した後に行われるこ
   とを特徴とする請求項１、２又は３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１〜４のいずれかに記載の製造方法
   を用いて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。