JP2002225282A - 液体吐出ヘッドとその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 撥水処理を施した吐出口形成部材表面に保護
フィルムを貼り付けることができ、使用後は撥水層に傷
を付けることなく保護フィルムを簡単に剥離することが
できる液体吐出ヘッドの製造方法を提供すること。 【構成】 レーザー（エキシマレーザー光）３４を照射
することによって液体（インク）の吐出口（オリフィ
ス）１１を加工する液体吐出ヘッドの製造方法におい
て、吐出口形成部材（オリフィスプレート）１０の吐出
口（オリフィス）１１が形成される面に保護フィルム２
１を真空密着させた後、レーザー光３４を照射すること
によって吐出口（オリフィス）１１を形成し、その後、
保護フィルム２１を剥離する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体の噴射によっ
て飛翔液滴を形成して記録を行なう液体吐出ヘッドとそ
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、液体吐出ヘッドの吐出口（以下、
オリフィスと称する）から記録液（インク）を吐出する
ことによって記録を行うインクジェット記録装置が、低
騒音、高速記録等の点で優れた記録装置として知られて
いる。このインクジェット記録法については、これまで
にも種々の方式が提案され、改良が加えられて商品化さ
れたものもあれば現在実用化への努力が続けられている
ものもある。

【０００３】この種の液体吐出ヘッドは、例えば図１に
示すようにインクを吐出するためのオリフィス１１を有
するオリフィスプレート１０と各オリフィス１１に連通
した流路１２を形成するための天板１３と、流路１２の
一部を構成して吐出のためのエネルギーを発生するエネ
ルギー発生素子（以下、ヒーターと称する）１４を有す
る基板（以下、ヒーターボードと称する）１５とによっ
て構成されている。

【０００４】ところで、インクが吐出するオリフィスプ
レート表面の撥水性が不十分であるとインク滴がオリフ
ィス周辺に不均一に溜まるようになり、吐出インクの飛
翔方向が乱れて良好な記録が行われなくなる。

【０００５】この対策として、一般にオリフィスプレー
ト表面若しくはオリフィス周辺に撥水処理を施すことが
行われている。そして、更に撥水処理を施したオリフィ
スプレート表面に保護テープや別部材を貼り付けたり、
犠牲層をコーティングする等の工程が必要な場合があ
る。

【０００６】以下にその具体例について説明する。

【０００７】先ず、レーザー加工に伴って発生する汚染
物質の付着を防止するために犠牲層をコーティングした
り、保護テープ等を貼り付ける方法について説明する。

【０００８】近年の記録技術の進歩に伴って、高速、高
精細な記録が要求されるようになりつつあり、このため
オリフィスはその大きさ（オリフィス））が微小で且つ
高密度に形成されるようになってきた。

【０００９】この結果、オリフィスの加工方法にも様々
な工夫がなされており、例えばオリフィスプレートに樹
脂フィルムを用い、該樹脂フィルムにエキシマレーザー
等のレーザー光を照射し、樹脂を分解除去することによ
ってオリフィスを形成する方法が実用化されている。

【００１０】又、レーザー光を用いた加工方法はオリフ
ィスプレートと天板を樹脂で一体成形した場合にも用い
られている。

【００１１】しかしながら、従来の加工では、樹脂がエ
キシマレーザによるアブレーションで分解除去される際
に炭素或は炭化物から成ると思われる微小破片が汚染物
資となってレーザー照射部の周囲に付着・堆積する。

【００１２】撥水処理を施したオリフィスプレートの表
面に上記のような汚染物質が存在すると、汚染物質のあ
る部分とない部分での物理的な性質、特にインクに対す
る濡れ性が変化する。つまり、汚染物質の存在する部分
が親水領域となってインク溜りとなる。このインク溜り
が存在すると、インク液滴の飛翔方向が安定せず、良好
な記録が行えなくなる。又、インク溜りが大きくなる
と、液滴の吐出が不能になり、記録が行えなくなる状態
に陥ることもあった。

【００１３】この汚染物質のオリフィスプレート表面へ
の付着を防ぐ方法として、撥水処理を施したオリフィス
プレート表面に予め保護テープを貼ったり、犠牲層をコ
ーティングする等の前処理を行い、レーザー加工後汚染
物質と共に保護テープや犠牲層を剥離して除去するとい
う方法が提案されている。

【００１４】又、撥水処理を施したオリフィスプレート
表面に別部材を貼り付ける別の例として、インク吐出方
向と対向する方向からレーザーを照射してオリフィスを
形成する方法があるが、この方法では加工深さを確保す
るためにオリフィスプレート表面に別部材を貼り付ける
工程が必要とされている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようにオリフィスプレート表面に撥水処理が施すと、表
面自由エネルギーが低くなる。つまり、各種物質に濡れ
にくい特性を持っていると言える。これは逆に、保護テ
ープや別部材等が貼り付きにくく、犠牲層のコーティン
グが難しいという欠点となっている。つまり、密着性が
悪く、取り扱い中やレーザー加工中に剥離してしまうと
いう問題があった。

【００１６】又、保護テープ、別部材、犠牲層は使用後
に除去することが前提となっているが、使用中に剥離し
ないよう強固に接着すると逆にこの除去が困難になり、
長時間の洗浄等の複雑な工程が必要となっていた。

【００１７】更に、保護テープ、別部材、犠牲層除去後
に撥水剤を塗布する方法もあるが、この方法ではオリフ
ィスが既に形成されているため、オリフィス内部に撥水
剤が進入するという問題があった。

【００１８】オリフィス内部に撥水剤が進入すると、吐
出方向が不安定になる。従って、オリフィス内部に撥水
剤が進入することなく、オリフィスのエッジまで撥水剤
が均一に塗布されている必要があるが、近年、オリフィ
スが微小で且つ高密度に形成されるようになったために
非常に困難な問題となっていた。

【００１９】本発明は上記問題に鑑みてなされたものの
で、その目的とする処は、撥水処理を施した吐出口形成
部材表面に保護フィルムを貼り付けることができ、使用
後は撥水層に傷を付けることなく保護フィルムを簡単に
剥離することができる液体吐出ヘッドとその製造方法を
提供することにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、レーザーを照射することによって液体の
吐出口を加工する液体吐出ヘッドの製造方法において、
吐出口形成部材の吐出口が形成される面に保護フィルム
を真空密着させた後、レーザー光を照射することによっ
て吐出口を形成し、その後、保護フィルムを剥離するこ
とを特徴とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００２２】＜実施の形態１＞本実施の形態では、オリ
フィスプレート１０に厚さが５０μｍのポリサルフォン
（以下、ＰＳＦと略称する）から成るフィルムを用い、
保護フィルム２１には厚さが１５μｍのＰＳＦフィルム
を用いた。

【００２３】又、 オリフィスプレート１０及び保護フィ
ルム２１は使用前にアルコール類で超音波洗浄を行い、
表面の汚れやごみ等をきれいに取り除いた。尚、本実施
の形態ではアルコール類としてイソプロピルアルコール
を用いた。

【００２４】オリフィスプレート１０の片面（つまり、
インクが吐出される側の面）にはサイトップＣＴＸ（旭
硝子製）を塗布して撥水処理を行って撥水層２２を形成
した。

【００２５】図２にオリフィスプレート１０と保護フィ
ルム２１を密着させる工程を示す。ローラー２３の表面
には柔軟性のあるシリコンゴム２４を取り付けてある。

【００２６】図２に示すように位置合わせを行った後、
ローラー２３の間にオリフィスプレート１０と保護フィ
ルム２１を重ね合わせながら通した。すると、 徐々にフ
ィルム同士が重ね合わされてシリコンゴム２４によって
圧着されることで、 隙間の空気が排出され、 真空状態と
なってフィルム同士が密着する。

【００２７】化学的な接着と異なり、真空状態を利用し
た物理的な接着であるため、 撥水層２２の存在は密着力
に影響しない。十分密着させるためにはフィルム表面の
平滑度が問題となるが、 本来、オリフィスプレート１０
の表面、 特にオリフィス１１付近となる領域はインク滴
の飛翔方向を安定させるためにも傷等が無く均一且つ平
滑でなければならない。このオリフィスプレート１０表
面の平滑度は本発明のの真空密着に十分な平滑度であ
る。

【００２８】次に、上記工程により保護フィルム２１を
貼りつけたオリフィスプレート１０にオリフィス１１を
形成する工程について説明する。

【００２９】図３（ａ）に示すように、エキシマレーザ
ー光３４に対してオリフィス１１のパターンに対応した
レーザー透過部分と非透過部分を持つマスク３１をレー
ザー発振器とオリフィスプレート１０の間に設置した。

【００３０】樹脂から成るオリフィスプレート１０に対
して、マスク３１を介してエキシマレーザー光３４を照
射し、 照射部分の樹脂を分解除去することによって図３
（ｂ）に示すようにオリフィス１１を形成する。この
際、炭素或は炭化物から成ると思われる微小破片が汚染
物資となってレーザー照射部の周囲（つまり、オリフィ
ス１１の周辺）に付着・堆積する。

【００３１】しかし、本実施の形態では、オリフィスプ
レート１０表面に保護フィルム２１が密着しているた
め、図３（ｂ）に示すように汚染物質３５は保護フィル
ム２１上に堆積する。

【００３２】次に、図３（ｃ）に示すように保護フィル
ム２１を剥離する。本実施の形態では、保護フィルム２
１は接着剤や粘着剤での接合ではなく、真空密着という
物理的な作用によって密着している。つまり、フィルム
に垂直方向の力に対しては非常に強い接合力を示すが、
剥離方向に対しては弱い。

【００３３】従って、保護フィルム２１とオリフィスプ
レート１０の間に僅かでも空気を入れる（つまり、めく
る）という動作で保護フィルム２１を簡単に剥がすこと
ができ、又、撥水層２２を傷付けることもない。

【００３４】保護フィルム２１を剥離することによっ
て、レーザー加工に伴って発生して付着した汚染物質３
５も取り除かれ、 清浄な撥水層２２を持つオリフィスプ
レート１０を得ることができる。

【００３５】本実施の形態により作製されたオリフィス
プレート１０を用いて液体吐出ヘッドを作製して印字評
価を行ったところ、 オリフィスプレート１０の表面にイ
ンクの溜りが発生せず、インク液滴の飛翔方向も安定し
て良好な記録を行うことができた。

【００３６】＜実施の形態２＞次に、本発明の実施の形
態２について説明する。

【００３７】本実施の形態では前記実施の形態１と同様
にオリフィスプレート１０に厚さが５０μｍのポリサル
フォン（以下、ＰＳＦと略称する）フィルムを用い、保
護フィルム２１には厚さが２５μｍのＰＳＦフィルムを
用いた。

【００３８】又、オリフィスプレート１０及び保護フィ
ルム２１は使用前にアルコール類で超音波洗浄を行い、
表面の汚れやごみ等をきれいに取り除いた。そして、オ
リフィスプレート１０の片面（つまり、インクが吐出さ
れる側の面）にはサイトップＣＴＸ（旭硝子製）を塗布
して撥水処理を行って撥水屑２２を設けた。

【００３９】而して、オリフィスプレート１０と保護フ
ィルム２１を前記実施の形態１と同様に図２に示すロー
ラー２３を用いて真空密着させた。

【００４０】次に、上記工程により保護フィルム２１を
貼り付けたオリフィスプレート１０をヘッド本体に接着
し、 オリフィス１１を形成する工程について説明する。

【００４１】液体吐出ヘッドは、図４に示すように、天
板１３とヒーターボード１５及びオリフィスプレート１
０を接合することによって構成される。

【００４２】天板１３の加工方法はＳｉにエッチング技
術を用いて流路及び液室等を形成する方法や、樹脂にレ
ーザー加工や成形加工を行って流路及び液室を形成する
方法等の種々の方法が提案されているため、これらにつ
いての説明はここでは省略する。

【００４３】先ず、ヒーターボード１５と液室枠及び流
路壁等を有する天板１３を接合することによってヘッド
本体を形成する。

【００４４】本実施の形態では、流路１２、液室を構成
するための液室枠及び流路壁等は天板１３に形成されて
いるが、ヒーターボード１５側に形成されている構成の
ヘッドでも本発明は有効である。

【００４５】ヒーターボード側に液室枠、流路壁等を形
成する方法としては感光性樹脂を使用して露光現像によ
り形成する方法等の種々の方法が提案されているため、
これについての詳細な説明はここでは省略する。

【００４６】先ず、流路１２の開口を配するヘッド本体
接合面４１に保護フィルム２１を貼り付けたオリフィス
プレート１０が接着剤４２等を介して貼り合わされる
（図４（ａ）参照）。この時点では未だオリフィスプレ
ート１０にはオリフィス１１が形成されていないため、
オリフィス１１と流路１２を精密に位置合わせして接合
する必要はない。尚、本実施の形態では、接着剤４２に
エポキシ系接着剤を用い、１２０℃、２時間オーブンで
加熱して接着剤４２の硬化を終了した。

【００４７】通常、このように熱硬化性接着剤を用いる
と、ヘッド本体とオリフィスプレートの熱膨張係数の違
いから、接着硬化時に流路とオリフィスの位置ずれを起
こすという問題があるが、本方法では接合時にはオリフ
ィスは未形成のため、この問題は発生しない。尚、本実
施の形態では、エポキシ系接着剤をオリフィスプレート
１０側に塗布して用いたが、ヘッド本体接合面４１側に
塗布されていても構わない。

【００４８】次に、オリフィスブレート１０にオリフィ
ス１１を形成する工程について説明する。

【００４９】図４（ｂ）に示すように、マスクを介して
エキシマレーザー光３４をインク吐出と対向する方向か
ら照射し、 照射部分の樹脂を分解除去することによって
図４（ｃ）に示すようにオリフィス１１を形成する。こ
の際、マスクは図５に示すような額縁マスクと呼ばれ
る、開口パターン中に光透過部分３２と非透過部分３３
を兼ね備えたパターンを備えるマスクを用いる。このよ
うな額縁マスクを用いると、加工初期においてはアブレ
ーション加工時の反射光を活用できないため、加工が進
むに連れて細くなる先細りの形状が加工されるが、加工
深さがある（照射の方法により定まる）特定の領域より
も深くなると反射光の硬化により先広がりな加工形状と
なる（図４（ｃ）参照）。又、エポキシ系接着剤も同時
に加工除去されるため、オリフィス形状を損なうことが
ない。

【００５０】液体吐出ヘッドにおいて、アブレーション
初期時に発生する先細りの加工形状部分は不要である。

【００５１】そこで、次に前記実施の形態１と同様に保
護フィルム２１を剥離することによって、不要である先
細りの加工形状部分を除去した（図４（ｄ）参照）。

【００５２】この結果、オリフィスプレート１０とヘッ
ド本体接合後に、インク吐出方向と対向する方向（通常
はインク吐出方向と同じ方向）からレーザーを照射し、
加工が進むに連れて広がる形状（逆テーパー形状）のオ
リフィス１１を形成することができた。

【００５３】又、撥水層２２も保護フィルム２１で保護
されるため、傷の無い清浄な面が保たれ、高い撥水性が
保持される。

【００５４】而して、本実施の形態により作製された液
体吐出ヘッドを用いて印字評価を行ったところ、 オリフ
ィスプレート１０の表面にインクの溜りが発生せず、イ
ンク液滴の飛翔方向も安定して良好な記録を行うことが
できた。

【００５５】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、レーザーを照射することによって液体の吐出口
を加工する液体吐出ヘッドの製造方法において、吐出口
形成部材の吐出口が形成される面に保護フィルムを真空
密着させた後、レーザー光を照射することによって吐出
口を形成し、その後、保護フィルムを剥離するようにし
たため、撥水処理を施した吐出口形成部材表面に保護フ
ィルムを貼り付けることができ、使用後は撥水層に傷を
付けることなく保護フィルムを簡単に剥離することがで
きるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】液体吐出ヘッドの一例を示す斜視図である。

【図２】オリフィスプレートと保護フィルムを密着させ
る工程を示す斜視図である。

【図３】本発明の実施の形態１に係る製造方法における
オリフィスプレートにオリフィスを形成する工程を示す
図である。

【図４】本発明の実施の形態２に係る製造方法における
液体吐出ヘッドを形成する工程を示す図である。

【図５】本発明の実施の形態２に係る製造方法に使用さ
れる額縁マスクの一例を示す図である。

【符号の説明】

１０ オリフィスプレート（吐出口形成部材） １１ オリフィス（吐出口） １２ 流路 １３ 天板 ２１ 保護フィルム ２２ 撥水層 ３１ マスク ３４ エキシマレーザー光 ３５ 汚染物質

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザーを照射することによって液体の
   吐出口を加工する液体吐出ヘッドの製造方法において、 吐出口形成部材の吐出口が形成される面に保護フィルム
   を真空密着させた後、レーザー光を照射することによっ
   て吐出口を形成し、その後、保護フィルムを剥離するこ
   とを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
2. 【請求項２】 前記吐出口形成部材の吐出口が形成され
   る面には撥水層が形成されており、該撥水層上に保護フ
   ィルムを真空密着させることを特徴とする請求項１記載
   の液体吐出ヘッドの製造方法。
3. 【請求項３】 前記レーザーはエキシマレーザーである
   ことを特徴とする請求項１記載の液体吐出ヘッドの製造
   方法。
4. 【請求項４】 前記保護フィルムが樹脂で構成されるこ
   とを特徴とする請求項１記載の液体吐出ヘッドの製造方
   法。
5. 【請求項５】 前記樹脂がポリサルフォンであることを
   特徴とする請求項４記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
6. 【請求項６】 前記樹脂がポリイミドであることを特徴
   とする請求項４記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
7. 【請求項７】 前記請求項１〜６の何れかに記載の製造
   方法によって加工された液体吐出ヘッド。