JP2684665B2 - インクジェットヘッドとその製造方法 - Google Patents

インクジェットヘッドとその製造方法

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JP2684665B2
JP2684665B2 JP63020240A JP2024088A JP2684665B2 JP 2684665 B2 JP2684665 B2 JP 2684665B2 JP 63020240 A JP63020240 A JP 63020240A JP 2024088 A JP2024088 A JP 2024088A JP 2684665 B2 JP2684665 B2 JP 2684665B2
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    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/16Production of nozzles
    • B41J2/1606Coating the nozzle area or the ink chamber

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、インクジェットヘッドとその製造方法に
関するものである。
[従来技術及びその問題点] 従来のインクジェットヘッドにおいて、インクが通過
するインク通路を形成するにあたっては、通常、ガラス
板等に切削加工やエッチング等を施してインク通路を形
成するようにしていた。
しかし、ガラス板等に切削加工を施した場合、ガラス
板等に割れや欠けが生じて不良品が発生し易く、製品の
歩留まりが悪くなり、また切削されたインク通路はその
内壁面が荒く、インクを吐出させるために多くのエネル
ギーが必要になると共に、インク吐出の安定性や均一性
が低下するという問題があった。一方、ガラス板等にエ
ッチングを施してインク通路を形成する場合は、微細な
加工が困難であり、加工精度に限界があるという欠点が
あった。
このため、近年においては、感光性樹脂を使用してこ
のようなインク通路を形成することが試みられるように
なった。
しかし、従来用いられているノボラック系、ポリメタ
クリル酸メチル系等の感光性樹脂の場合、アスペクト比
が高くかつエッジ切れの良い厚膜パターンを形成するこ
とができず、インクジェットヘッドのインク通路の形成
に使用することは事実上不可能であった。また、このよ
うな感光性樹脂の場合、絶縁性や耐圧性の点でも問題が
あると共に、インクによって膨潤して変形するおそれも
あり、インクを安定して均一に吐出することができない
という問題もあった。
さらに、スリット方式のインクジェットヘッドのよう
に、ガラス板等に切削加工やエッチングを施さずにその
まま使用するものも存在したが、このようなスリット式
のものにおいては、クロストークによる誤動作等の問題
があった。
この発明は、上記のような様々な問題を解決すること
を目的としたものであり、インクジェットヘッドにおい
てインク通路を形成するにあたり、切削加工やエッチン
グを行わず、特定の感光性樹脂を用いることにより、ア
スペクト比が高くかつエッジ切れの良い厚膜パターンを
形成することに成功し、加えて絶縁性や耐圧性に優れ、
インクにより膨潤して変形するということもなく、イン
クを安定して均一に吐出することができるインクジェッ
トヘッドとその製造方法を提供するものである。
[問題点を解決するための手段及び作用] この発明におけるインクジェットヘッドは、上板と基
材とから構成され、その間に複数のインク通路を形成す
るインクヘッドにおいて、上記基材は上板との接合部に
複数の溝が形成された感光性ポリイミド樹脂の層を有
し、上記溝と上板とによってインク通路を形成するよう
にしたのである。
また、基材に有する感光性ポリイミド樹脂層を露光し
て複数の溝を形成する工程と、上板のインク通路の端部
に相当する位置に疎インク性処理を、他の部分に親イン
ク性処理を行う工程と、上記処理を施された上板を、上
記溝が形成された基材に接合する工程とからなるインク
ジェットヘッドの製造方法である。
このようにインクジェットヘッドにおいて、複数の吐
出口にそれぞれ対応して設けられた複数のインク通路を
構成するにあたり、各インク通路を構成する基材に設け
た溝を、感光性ポリイミド樹脂で一体に構成すると、ア
スペクト比が高くかつ、エッジ切れが良く、インクを通
すのに好適なインク通路が形成されるようになると共
に、この感光性ポリイミド樹脂は、絶縁性や耐圧性に優
れ、インクによって膨潤して変形するということもな
い。しかも、溝には接合部がないため破損したり剥離の
恐れもなく、加工性も良い。
また、インク通路の先端部を除く表面を親インク性処
理を行い、先端部のインク吐出口部分を疎インク性をも
つように処理することが望ましい。
このように、インク通路の先端部を除く表面を親イン
ク性にすると、インクの輸送性が高まって応答性を向上
させることができ、また吐出口の部分を疎インク性にす
ると、吐出口からのインクの液だれを抑制できるように
なる。なお、これらの処理は、処理の容易性等の点か
ら、真空中におけるガスプラズマ処理で行うことが望ま
しい。
ここで、上記感光性ポリイミド樹脂は疎水性であるた
め、インクが水性インクの場合には、一般に吐出口部分
を除くインク通路の表面に、公知の真空中グロー放電に
よるガスプラズマ処理、例えば酸素や窒素ガスプラズマ
処理を行い、感光性ポリイミド樹脂表面が、水性インク
に対して親インク性をもつようにする。
一方、インクが油性インクの場合には、一般に吐出口
部分に上記と同様に親水化処理を行い、油性インクに対
して疎インク性を与えるようにする。なお、この場合、
ガスプラズマ処理の他に、公知のグロー放電法による有
機プラズマ重合膜(a−C:X膜)の形成において、酸素
や窒素を膜中に含む有機化合物のプラズマ重合膜を感光
性ポリイミド樹脂上に形成し、親水性を持たせるように
した場合にも同様の効果があった。
また、感光性ポリイミド樹脂の水性インクに対する疎
インク性、油性インクに対する親インク性をさらに向上
させるため、水性インクを用いる場合においては吐出口
部分に、油数インクを用いる場合においてはインク通路
の吐出口部分を除く部分の表面に、それぞれ疎水性の有
機プラズマ重合膜を形成することも可能である。なお、
この場合も上述したグロー放電法による有機プラズマ重
合膜の場合と同様にその形成において、炭化水素ガス及
び/又はハロゲン含有炭素または炭化水素ガス等を導入
し、有機プラズマ重合膜中に水素原子やハロゲン原子等
を含有する有機プラズマ重合膜を感光性ポリイミド樹脂
上に形成し、疎水性を持たせるようにする。
[実施例] 以下、この発明の実施例を添付図面に基づいて具体的
に説明すると共に、比較例を挙げこの発明の実施例のも
の優れていることを明らかにする。
この実施例においては、スリット方式のインクジェッ
トヘッドの場合について説明する。
ここで、感光性ポリイミド樹脂として、ポジ型の感光
性ポリイミド樹脂であるフォトニースUR−3600(東レ社
製)と、ネガ型の感光性ポリイミド樹脂であるプロビミ
ド348(チバガイギー社製)との2種類の感光性ポリイ
ミド樹脂を使用した。
そして、これらの2種類の感光性ポリイミド樹脂を、
それぞれ塗布あるいは枠組中に流し込んで50μmの厚さ
にし、高圧水銀灯を用いて、ポジ型の感光性ポリイミド
樹脂のものにおいてはポジ型の露光パターンで、ネガ型
の感光性ポリイミド樹脂のものにおいてはネガ型の露光
パターンでそれぞれUV露光し、約830mJ/cm2のエネルギ
ーを与えた。
このようにして、ポジ型の感光性ポリイミド樹脂を用
いたものにおいては光化学反応を、ネガ型の感光性ポリ
イミド樹脂を用いたものにおいては光重合をおこさせ
た、いずれのものについても、吐出口における幅及び深
さがそれぞれ約49μmになったインク通路用の溝を形成
した。
一方、比較例としてポジ型のノボラック系感光性樹脂
であるクレゾールノボラック(住友化学工業社製)を用
いた場合、高粘度タイプのものを用いても溝深さが8μ
m程度のものしか作製できなかった。
また、溝深さをこれ以上深くしようとすると、パター
ンがぼやけてしまい、溝にはならず、うねり程度のもの
になってしまい、インクジェットヘッドのインク通路を
構成するには不適当なものであった。なお、このような
溝の深さは、インクジェット方式やそれを用いたプリン
ターの仕様により異なるが、最低30〜40μm以上ない
と、実用上画像形成が困難になる。また、その他の非ポ
リイミド系の感光性樹脂を用いた場合も、これとほぼ同
様であり、充分な溝深さを持つインク通路を形成するこ
とができなかった。
そして、この実施例のものにおいては、第1図及び第
2図(B)に示すように、上記のようにして、感光性ポ
リイミド樹脂からなる基材(10)に、吐出口(13)の部
分における幅及び深さがそれぞれ49μmになったインク
通路用の溝(11)を、ピッチ60μmの間隔で所要数形成
した。
次に、このように形成したインク通路用の各溝(11)
及び基材(10)上に配置する上板(12)において、吐出
口(13)部分を除くインク通路に水性インクに対して親
インク性のある有機プラズマ重合膜(14)を形成すると
共に、インク通路用の各溝(11)の溝底部にスパッタリ
ングによって、縦横がそれぞれ30μmのクロムの個別電
極(15)を、上記吐出口(13)より20μm離れた位置に
形成した。
ここで、上述した有機プラズマ重合膜(14)の形成に
あたっては、一般に使用されている公知のプラズマCVD
装置を用い、キャリアガスであるヘリウムガス100sccm
に対して、ブタジエンモノマー80sccmと酸素ガス12sccm
とを加え、圧力0.7Torr、電圧90w、周波数2.0MHzの条件
で、常温のもと2分30秒間有機プラズマ重合膜形成を行
った。
そして、このように水性インクに対して親インク性の
ある有機プラズマ重合膜(14)を形成した吐出口部分を
除くインク通路と、有機プラズマ重合膜(14)が形成さ
れていない吐出口(13)部分とにおける水性インクの接
触角を測定した。なお、水性インクとしては、一般に用
いられている下記の第1表に示す組成からなるものを用
いた。
この結果、有機プラズマ重合膜(14)を形成したイン
ク通路においては接触角が14度で、水性インクが流れ易
くなっており、一方、有機プラズマ重合膜(14)が形成
されていない吐出口(13)部分においては接触角が80度
で、水性インクが吐出口(13)部分で止まり、液だれが
生じないようになっていた。
また、この実施例のインクジェットヘッドにおいて
は、上板(12)を基材(10)上に配置するにあたり、上
板(12)と基材(10)との間に少しの隙間を設け、イン
ク通路用の各溝(11)と上板(12)との間でインクが詰
まるのを防止するようにした。
次に、このように形成したインクジェットヘッドを、
第1図に示すように、その先端の吐出口(13)が、185
μmの間隔を介して対向電極(16)と対向するように配
し、インクジェット記録を行った。
このインクジェット記録を行うにあたっては、−200V
の電極パルス印加電圧をマルチスタイラスの駆動方法を
用い、溝(11)の溝底部に設けた個別電極(15)に印加
し、すなわち、各溝(11)の溝底部に設けた個別電極
(15)の数十から数百個を1ブロックとして幾つかのブ
ロックに分け、各ブロックに対応して駆動ICを実装さ
せ、駆動ICに基づいて個別電極(15)に−200Vのパルス
電圧を印加するようにした。一方、これに対応して対向
電極(16)には均一に−300Vのパルス電圧を印加し、イ
ンクジェットヘッド構成部材の吐出口(13)から飛翔さ
れた−に帯電した飛翔インク(17)を静電吸引し、この
対向電極(16)のインクジェットヘッド構成部材側にロ
ーラ(18)によって供給された記録紙(19)にインクジ
ェット記録を行った。
この結果、上記のようなインクジェットヘッドを用い
たものにおいては、インクが安定して均一に吐出され、
良好なインクジェット画像が形成されるようになった。
なお、この実施例では、水性インクを用いる場合のも
のについて説明したが、油性インクを用いることも可能
であり、この場合には、インク通路部分が油性インクに
対して親インク性をもつ一方、吐出口(13)部分が油性
インクに対して疎インク性をもつように、水性インクの
場合とは逆に、油性インクに対して疎インク性のある上
記有機プラズマ重合膜(14)を吐出口(13)部分に設け
るようにすればよい。
[発明の効果] 以上詳述したように、この発明に係るインクジェット
ヘッドとその製造方法によれば、複数の吐出口にそれぞ
れ対応して設けられる複数のインク通路を構成する基材
に設けた溝は感光性ポリイミド樹脂で一体に構成するよ
うにしたため、アスペクト比が高く、かつ、エッジ切れ
が良く、インクを通すのに好適なインク通路を形成でき
るようになった。しかも、上記溝は接合部のない一体構
成のため、加工性がよいばかりが接合部が劣化により破
損したり剥離するようなこともない。
また、感光性ポリイミド樹脂で形成されたインク通路
は、絶縁性や耐圧性に優れると共に、インクによって膨
潤して変形するということもないため、インクを安定し
て均一に吐出することができる。
さらに、インク通路の先端部を除く表面を親インク性
に、先端部の吐出口部分を疎インク性に処理することに
より、インクがより一層安定して均一に吐出され良好な
インクジェット画像を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例に係るインクジェットヘッド
を用いてインクジェット記録を行う状態を示す斜視図、
第2図(A),(B)はこの発明の実施例に係るインク
ジェットヘッドの断面図及び正面図である。 (10)……基材、(11)……インク通路用の溝、(12)
……上板、(13)……吐出口、(14)……プラズマ重合
膜、(15)……個別電極。

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】上板と基材とから構成され、その間に複数
    のインク通路を形成するインクジェットヘッドにおい
    て、 上記基材は、上板との接合部に複数の溝が形成された感
    光性ポリイミド樹脂の層を有し、上記溝と上板とによっ
    てインク通路が形成されていることを特徴とするインク
    ジェットヘツド。
  2. 【請求項2】上記インク通路は、断面方形に形成されて
    おり、インク通路の3方向が感光性ポリイミド樹脂で形
    成されていることを特徴とする請求項1に記載のインク
    ジェットヘッド。
  3. 【請求項3】上記インク通路の端部は、インク吐出口に
    なっており、使用されるインクに対して疎インク性処理
    がなされ、他の部分に親インク性処理がなされているこ
    とを特徴とする請求項1または2に記載のインクジェッ
    トヘッド。
  4. 【請求項4】上板と基材とから構成され、その間に複数
    のインク通路を形成するインクジェットヘッドの製造方
    法において、 基材に有する感光性ポリイミド樹脂層を露光して複数の
    溝を形成する工程と、 上板と基板とのインク通路の端部に相当する位置に疎イ
    ンク性処理を、他の部分に親インク性処理を行う工程
    と、 上記処理を施された上板を、上記溝が形成された基材に
    接合する工程とからなることを特徴とするインクジェッ
    トヘッドの製造方法。
  5. 【請求項5】上記基材に有する感光性ポリイミド樹脂層
    を露光して複数の溝を形成する工程では、インク通路に
    あたる部分を露光して光化学反応を起こさせて形成する
    ことを特徴とする請求項4に記載のインクジェットヘッ
    ドの製造方法。
  6. 【請求項6】上記基材に有する感光性ポリイミド樹脂層
    を露光して複数の溝を形成する工程では、インク通路の
    壁にあたる部分を露光して光重合を起こさせて形成する
    ことを特徴とする請求項4に記載のインクジェットヘッ
    ドの製造方法。
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