JP3339569B2 - インクジェット記録ヘッド - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録ヘッド及びその製造方法に関し、特に、高品位な階調
印字を実現することができるインクジェット記録ヘッド
及びその製造方法に関する。
録ヘッド及びその製造方法に関し、特に、高品位な階調
印字を実現することができる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】ノンインパクト記録法は、記録時におけ
る騒音の発生が無視し得る程度に小さいという点におい
て優れており、近年特に関心を集めている。この記録法
の内でもインクジェット記録法は、簡単な機構で記録媒
体上に直接に高速記録が可能であり、しかも普通紙を記
録媒体として使用できるため簡便であるという利点があ
る。
る騒音の発生が無視し得る程度に小さいという点におい
て優れており、近年特に関心を集めている。この記録法
の内でもインクジェット記録法は、簡単な機構で記録媒
体上に直接に高速記録が可能であり、しかも普通紙を記
録媒体として使用できるため簡便であるという利点があ
る。
【０００３】インクジェット記録法として、これまで種
々の方式が提案されている。その一つに、記録ヘッドか
ら飛翔したインク滴を記録用紙に付着させて、文字、図
形等の記録を行う記録方式が知られている。この記録方
式は、高速記録ができると共に、普通紙に特別の定着処
理をしないで記録を行うことができるという利点があ
り、現在このインクジェット記録方式を用いた種々のイ
ンクジェット式プリンタが提案され、商品化されてい
る。
々の方式が提案されている。その一つに、記録ヘッドか
ら飛翔したインク滴を記録用紙に付着させて、文字、図
形等の記録を行う記録方式が知られている。この記録方
式は、高速記録ができると共に、普通紙に特別の定着処
理をしないで記録を行うことができるという利点があ
り、現在このインクジェット記録方式を用いた種々のイ
ンクジェット式プリンタが提案され、商品化されてい
る。
【０００４】上記インクジェット記録方式は、連続噴射
型、オンデマンド型、及び静電吸引型の三種に大別する
ことができる。オンデマンド型は、必要なときにのみ圧
電素子を作動させてインク滴を吐出させるため、インク
消費が良好であると共に構造が極めて簡素であり、普及
が期待されている。従来のオンデマンド型のインクジェ
ット記録ヘッドは、インクプールに連通する圧力室と、
圧力室に対応するインクノズルと、圧力室の一部を成す
振動板と、振動板を振動させ圧力室内の圧力を高めてイ
ンクノズルからインク滴を吐出する圧電素子とを有して
いる。
型、オンデマンド型、及び静電吸引型の三種に大別する
ことができる。オンデマンド型は、必要なときにのみ圧
電素子を作動させてインク滴を吐出させるため、インク
消費が良好であると共に構造が極めて簡素であり、普及
が期待されている。従来のオンデマンド型のインクジェ
ット記録ヘッドは、インクプールに連通する圧力室と、
圧力室に対応するインクノズルと、圧力室の一部を成す
振動板と、振動板を振動させ圧力室内の圧力を高めてイ
ンクノズルからインク滴を吐出する圧電素子とを有して
いる。
【０００５】従来のオンデマンド型のインクジェット記
録ヘッド及びその製造方法が、特開平8-187868号公報
（第１従来例）及びＰＣＴ出願公開公報WO93/25390号
（第２従来例）に夫々記載されている。これらの公報に
記載の製造方法で製造されるインクジェット記録ヘッド
は、夫々、インクが供給される圧力室と、圧力室に面す
る振動板と、振動板の所定位置に配設された島状凸部
と、この島状凸部に接触して配設され、インクノズルか
らインク滴を吐出する圧電素子とを有している。このよ
うな構造の各インクジェット記録ヘッドでは、振動板
が、高分子有機化合物から成る延伸フィルム材や板材か
ら構成され、島状凸部は、これら延伸フィルム材や板材
に接着された金属薄板がエッチングされることによって
形成される。
録ヘッド及びその製造方法が、特開平8-187868号公報
（第１従来例）及びＰＣＴ出願公開公報WO93/25390号
（第２従来例）に夫々記載されている。これらの公報に
記載の製造方法で製造されるインクジェット記録ヘッド
は、夫々、インクが供給される圧力室と、圧力室に面す
る振動板と、振動板の所定位置に配設された島状凸部
と、この島状凸部に接触して配設され、インクノズルか
らインク滴を吐出する圧電素子とを有している。このよ
うな構造の各インクジェット記録ヘッドでは、振動板
が、高分子有機化合物から成る延伸フィルム材や板材か
ら構成され、島状凸部は、これら延伸フィルム材や板材
に接着された金属薄板がエッチングされることによって
形成される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記第１及び第２従来
例では、撥水性が高い高分子有機化合物から成る延伸フ
ィルム材や板材が、圧力室内のインクに接触することに
なる。このため、圧力室に供給されるインクが、延伸フ
ィルム材や板材から離れる方向に追いやられ、この結果
として圧力室内に適正に充填されなくなる。この場合、
インクに気泡が発生し易くなるため、圧電素子から圧力
室に与えられた圧力がインク中の気泡で吸収されて良好
なインク吐出動作が損なわれ、高品位な階調表現が困難
になるおそれがある。
例では、撥水性が高い高分子有機化合物から成る延伸フ
ィルム材や板材が、圧力室内のインクに接触することに
なる。このため、圧力室に供給されるインクが、延伸フ
ィルム材や板材から離れる方向に追いやられ、この結果
として圧力室内に適正に充填されなくなる。この場合、
インクに気泡が発生し易くなるため、圧電素子から圧力
室に与えられた圧力がインク中の気泡で吸収されて良好
なインク吐出動作が損なわれ、高品位な階調表現が困難
になるおそれがある。
【０００７】また、上記第１及び第２従来例では、エッ
チングによる深さ方向での除去制御、つまり、島状凸部
の周囲における薄肉部分の厚さを調節することが難しい
ので、圧力室に圧電素子の振動を伝える際の振動板の振
動が島状凸部毎に異なって、チャネル毎或いはロット毎
にばらつきを生じることがある。また、このような製造
方法では、島状凸部の周囲における薄肉部分がエッチン
グ時の液剤に晒されるので、振動板の良好な強度が損な
われることがある。
チングによる深さ方向での除去制御、つまり、島状凸部
の周囲における薄肉部分の厚さを調節することが難しい
ので、圧力室に圧電素子の振動を伝える際の振動板の振
動が島状凸部毎に異なって、チャネル毎或いはロット毎
にばらつきを生じることがある。また、このような製造
方法では、島状凸部の周囲における薄肉部分がエッチン
グ時の液剤に晒されるので、振動板の良好な強度が損な
われることがある。
【０００８】本発明は、上記に鑑み、圧力室内へのイン
ク充填性とインクノズルからのインク吐出性とを向上さ
せ、高品位な階調表現を実現することができるインクジ
ェット記録ヘッド及びその製造方法を提供することを目
的とする。
ク充填性とインクノズルからのインク吐出性とを向上さ
せ、高品位な階調表現を実現することができるインクジ
ェット記録ヘッド及びその製造方法を提供することを目
的とする。
【０００９】
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のインクジェット記録ヘッドは、インクプー
ルに連通する複数の圧力室と、該各圧力室に共通に配設
された振動板と、前記各圧力室に対応して配設され、各
圧力室に対応する前記振動板の部分を振動させることに
より各圧力室からインク滴を吐出する圧電素子とを備え
たインクジェット記録ヘッドにおいて、前記振動板が、
各圧力室に共通に配設される高分子化合物層と、前記各
圧電素子に対応して、前記圧力室と逆側の前記高分子化
合物層の表面上に形成された島状凸部と、各圧力室に共
通に配設され、該圧力室に面する高分子化合物層の表面
上を被覆する被覆金属層とを備え、前記被覆金属層の表
面に酸化シリコン膜が形成されていることを特徴とす
る。
に、本発明のインクジェット記録ヘッドは、インクプー
ルに連通する複数の圧力室と、該各圧力室に共通に配設
された振動板と、前記各圧力室に対応して配設され、各
圧力室に対応する前記振動板の部分を振動させることに
より各圧力室からインク滴を吐出する圧電素子とを備え
たインクジェット記録ヘッドにおいて、前記振動板が、
各圧力室に共通に配設される高分子化合物層と、前記各
圧電素子に対応して、前記圧力室と逆側の前記高分子化
合物層の表面上に形成された島状凸部と、各圧力室に共
通に配設され、該圧力室に面する高分子化合物層の表面
上を被覆する被覆金属層とを備え、前記被覆金属層の表
面に酸化シリコン膜が形成されていることを特徴とす
る。
【００１１】本発明における「高分子有機化合物」は、
分子量（数）が１０3以上の有機化合物を意味する。
分子量（数）が１０3以上の有機化合物を意味する。
【００１２】本発明のインクジェット記録ヘッドでは、
各圧力室に面する高分子化合物の表面上を被覆する被覆
金属層を備えるので、被覆金属層が有する親水性によっ
てインクを振動板になじませつつ圧力室に充填すること
ができる。これにより、インクに気泡が発生し難くなる
ので、圧力室に与えられた圧力がインク中の気泡で吸収
される等の不具合を防止することができ、良好なインク
吐出動作を維持し、高品位な階調表現を得ることができ
る。
各圧力室に面する高分子化合物の表面上を被覆する被覆
金属層を備えるので、被覆金属層が有する親水性によっ
てインクを振動板になじませつつ圧力室に充填すること
ができる。これにより、インクに気泡が発生し難くなる
ので、圧力室に与えられた圧力がインク中の気泡で吸収
される等の不具合を防止することができ、良好なインク
吐出動作を維持し、高品位な階調表現を得ることができ
る。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】好ましくは、前記被覆金属層の表面に酸化
シリコン膜を形成する。 更に好ましくは、前記酸化シ
リコン膜の表面を、酸化雰囲気中におけるプラズマ照射
によって活性化させる。これにより、圧力室内のインク
に接触する酸化シリコン膜の表面の親水性がより向上す
る。
シリコン膜を形成する。 更に好ましくは、前記酸化シ
リコン膜の表面を、酸化雰囲気中におけるプラズマ照射
によって活性化させる。これにより、圧力室内のインク
に接触する酸化シリコン膜の表面の親水性がより向上す
る。
【００１８】
【００１９】また、前記被覆金属層の圧力室に露出する
面にプラズマ照射を施すことが好ましい。この場合、圧
力室内のインクに接触する被覆金属層の表面の親水性を
向上させることができる。
面にプラズマ照射を施すことが好ましい。この場合、圧
力室内のインクに接触する被覆金属層の表面の親水性を
向上させることができる。
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【発明の実施の形態】図面を参照して本発明を更に詳細
に説明する。図１は、本発明の一実施形態例におけるイ
ンクジェット式プリンタの全体構成を示す斜視図であ
る。
に説明する。図１は、本発明の一実施形態例におけるイ
ンクジェット式プリンタの全体構成を示す斜視図であ
る。
【００２８】インクジェット式プリンタ４３は、プリン
タ本体の左右方向に渡されたガイド軸４７と、このガイ
ド軸４７に沿ってモータ（図示せず）の動力で往復移動
するヘッドキャリッジ５２と、種々の作動を統括的に制
御する制御部（図示せず）とを有する。プリンタ本体
は、記録用紙５３を給紙する給送ローラ対４７、５４を
有しており、印刷時には、ヘッドキャリッジ５２の動作
に連動する給送ローラ対４７、５４によって記録用紙５
３が矢印ａ方向に所定距離ずつ断続的に送られる。給送
ローラ対４７、５４よりも搬送路の前方には、記録用紙
５３の裏面を支持する排紙ローラ５６ａ、５６ｂ及び５
６ｃが夫々配設される。
タ本体の左右方向に渡されたガイド軸４７と、このガイ
ド軸４７に沿ってモータ（図示せず）の動力で往復移動
するヘッドキャリッジ５２と、種々の作動を統括的に制
御する制御部（図示せず）とを有する。プリンタ本体
は、記録用紙５３を給紙する給送ローラ対４７、５４を
有しており、印刷時には、ヘッドキャリッジ５２の動作
に連動する給送ローラ対４７、５４によって記録用紙５
３が矢印ａ方向に所定距離ずつ断続的に送られる。給送
ローラ対４７、５４よりも搬送路の前方には、記録用紙
５３の裏面を支持する排紙ローラ５６ａ、５６ｂ及び５
６ｃが夫々配設される。
【００２９】ヘッドキャリッジ５２は、文字印刷用のブ
ラックカートリッジ５０及びカラー画像印刷用のカラー
カートリッジ４９を収容するホルダ５１と、記録用紙５
３に対してインク滴を吐出するインクジェット記録ヘッ
ド５５とを有する。
ラックカートリッジ５０及びカラー画像印刷用のカラー
カートリッジ４９を収容するホルダ５１と、記録用紙５
３に対してインク滴を吐出するインクジェット記録ヘッ
ド５５とを有する。
【００３０】ブラックカートリッジ５０から供給される
黒色インクは、複数の圧力室に共通のインクプールを通
って各圧力室に充填され、圧電素子から吐出エネルギー
が与えられると、各圧電素子に対応する圧力室に設けら
れたインクノズルからインク滴として記録用紙５３に吐
出されて印刷が施される。また、カラーカートリッジ４
９から供給された各カラーインクは、各色に対応するイ
ンクプールを通って各圧力室に充填され、圧電素子から
吐出エネルギーが与えられると、各圧電素子に対応する
圧力室に設けられた各インクノズルから各色のインク滴
が記録用紙５３に吐出されて印刷が施される。
黒色インクは、複数の圧力室に共通のインクプールを通
って各圧力室に充填され、圧電素子から吐出エネルギー
が与えられると、各圧電素子に対応する圧力室に設けら
れたインクノズルからインク滴として記録用紙５３に吐
出されて印刷が施される。また、カラーカートリッジ４
９から供給された各カラーインクは、各色に対応するイ
ンクプールを通って各圧力室に充填され、圧電素子から
吐出エネルギーが与えられると、各圧電素子に対応する
圧力室に設けられた各インクノズルから各色のインク滴
が記録用紙５３に吐出されて印刷が施される。
【００３１】図２は、ブラックカートリッジ５０からの
黒色インクに対応するインクジェット記録ヘッド、及
び、カラーカートリッジ４９からの各カラーインクに夫
々対応するインクジェット記録ヘッドのいずれにも共通
する構造を示す分解斜視図である。
黒色インクに対応するインクジェット記録ヘッド、及
び、カラーカートリッジ４９からの各カラーインクに夫
々対応するインクジェット記録ヘッドのいずれにも共通
する構造を示す分解斜視図である。
【００３２】インクジェット記録ヘッド５５は、インク
ノズル数に対応する数の個別電極２２と、個別電極２２
の全てに共通する共通電極２０ａ、２１とを有する圧電
素子２０を備える。圧電素子２０は、薄肉部２４から突
出する島状凸部１８（図４(b)）に接触して配設され、
インクノズル４１からインク滴を吐出する。インクジェ
ット記録ヘッド５５は更に、圧力室１９に面する振動板
２３、チャンバプレート１６、供給プレート３０、プー
ルプレート３６、及び吐出プレート４２を有する。
ノズル数に対応する数の個別電極２２と、個別電極２２
の全てに共通する共通電極２０ａ、２１とを有する圧電
素子２０を備える。圧電素子２０は、薄肉部２４から突
出する島状凸部１８（図４(b)）に接触して配設され、
インクノズル４１からインク滴を吐出する。インクジェ
ット記録ヘッド５５は更に、圧力室１９に面する振動板
２３、チャンバプレート１６、供給プレート３０、プー
ルプレート３６、及び吐出プレート４２を有する。
【００３３】振動板２３は、一縁部の近傍に形成された
供給口２５を備え、圧電素子２０の変位を圧力伝達する
振動板としての機能を有する。チャンバプレート１６
は、供給口２５に対応する位置に形成された供給口２９
と、圧電素子２０上に個別電極に対応して形成された個
別柱に夫々対応し表裏に貫通して配列され、インクプー
ル４０に連通する圧力室１９とを有する。供給プレート
３０は、供給口２９に対応する位置に形成された供給口
３５と、各圧力室１９に夫々対向して配列された貫通路
３３と、各貫通路３３に隣接して形成された供給口３２
とを有する。プールプレート３６には、各貫通路３３に
対向する複数の貫通路３７と、複数の供給口３２の全て
に共通にわたる略Ｕ字形状を有するインクプール４０と
が形成されている。吐出プレート４２には、各貫通路３
７に対向する複数のインクノズル４１が形成される。
供給口２５を備え、圧電素子２０の変位を圧力伝達する
振動板としての機能を有する。チャンバプレート１６
は、供給口２５に対応する位置に形成された供給口２９
と、圧電素子２０上に個別電極に対応して形成された個
別柱に夫々対応し表裏に貫通して配列され、インクプー
ル４０に連通する圧力室１９とを有する。供給プレート
３０は、供給口２９に対応する位置に形成された供給口
３５と、各圧力室１９に夫々対向して配列された貫通路
３３と、各貫通路３３に隣接して形成された供給口３２
とを有する。プールプレート３６には、各貫通路３３に
対向する複数の貫通路３７と、複数の供給口３２の全て
に共通にわたる略Ｕ字形状を有するインクプール４０と
が形成されている。吐出プレート４２には、各貫通路３
７に対向する複数のインクノズル４１が形成される。
【００３４】図３は、図２で説明したインクジェット記
録ヘッド５５の組立て状態を示す断面図である。同図で
は、主に圧電素子２０の中央凹部（２０ａ(図２)）から
片側半分に関して描いている。圧電素子２０の個別電極
２２に対応して形成された各個別柱には、振動板２３に
設けられた各島状凸部１８が夫々固定される。また、振
動板２３にはチャンバプレート１６、チャンバプレート
１６には供給プレート３０、供給プレート３０にはプー
ルプレート３６、プールプレート３６には吐出プレート
４２が夫々に密着固定される。
録ヘッド５５の組立て状態を示す断面図である。同図で
は、主に圧電素子２０の中央凹部（２０ａ(図２)）から
片側半分に関して描いている。圧電素子２０の個別電極
２２に対応して形成された各個別柱には、振動板２３に
設けられた各島状凸部１８が夫々固定される。また、振
動板２３にはチャンバプレート１６、チャンバプレート
１６には供給プレート３０、供給プレート３０にはプー
ルプレート３６、プールプレート３６には吐出プレート
４２が夫々に密着固定される。
【００３５】供給プレート３０及び振動板２３によって
上下を閉塞されたチャンバプレート１６の圧力室１９
は、供給口３２を介してインクプール４０に連通する。
インクプール４０には、相互に連通する供給口２５、２
９及び３５を経由して、ブラックカートリッジ５０及び
複数のカラーカートリッジ４９の内のいずれか対応する
ものからインクが供給される。この供給によってインク
プール４０に充填されたインクは、供給口３２を経由し
て各圧力室１９に供給され、更に、順に小径となる貫通
路３３、３７を経由してインクノズル４１に到達する。
圧力室１９に対応する個別電極２２への通電で作動する
圧電素子２０により振動板２３が振動すると、対応する
インクノズル４１からインクが吐出する。
上下を閉塞されたチャンバプレート１６の圧力室１９
は、供給口３２を介してインクプール４０に連通する。
インクプール４０には、相互に連通する供給口２５、２
９及び３５を経由して、ブラックカートリッジ５０及び
複数のカラーカートリッジ４９の内のいずれか対応する
ものからインクが供給される。この供給によってインク
プール４０に充填されたインクは、供給口３２を経由し
て各圧力室１９に供給され、更に、順に小径となる貫通
路３３、３７を経由してインクノズル４１に到達する。
圧力室１９に対応する個別電極２２への通電で作動する
圧電素子２０により振動板２３が振動すると、対応する
インクノズル４１からインクが吐出する。
【００３６】図４は、図２及び図３で説明した振動板２
３の一部を拡大した断面図であり、（ａ）〜（ｅ）は組
立て工程を段階的に示す。
３の一部を拡大した断面図であり、（ａ）〜（ｅ）は組
立て工程を段階的に示す。
【００３７】まず、図４（ａ）に示すように、第１金属
層としてのステンレス材（ＳＵＳ）１１の表面に、高分
子延伸材料層（高分子有機化合物層）１３を接着剤層１
２を介して接着する。
層としてのステンレス材（ＳＵＳ）１１の表面に、高分
子延伸材料層（高分子有機化合物層）１３を接着剤層１
２を介して接着する。
【００３８】高分子延伸材料層１３の材料としては、ポ
リイミド（ＰＩ）樹脂、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）
樹脂、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、ポリパラバン
（ＰＰＡ）樹脂、ポリサルホン（ＰＳＦ）樹脂、ポリエ
ーテルサルホン（ＰＥＳ）樹脂、ポリエーテルケトン
（ＰＥＫ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥ
Ｋ）樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹
脂、ポリオレフィン（ＡＰＯ）樹脂、及び、ポリエチレ
ンナフタレート（ＰＥＮ）樹脂等が挙げられる。本実施
形態例における高分子延伸材料層（高分子有機化合物）
１３は、分子量（数）が１０3以上の有機化合物を意味
している。
リイミド（ＰＩ）樹脂、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）
樹脂、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、ポリパラバン
（ＰＰＡ）樹脂、ポリサルホン（ＰＳＦ）樹脂、ポリエ
ーテルサルホン（ＰＥＳ）樹脂、ポリエーテルケトン
（ＰＥＫ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥ
Ｋ）樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹
脂、ポリオレフィン（ＡＰＯ）樹脂、及び、ポリエチレ
ンナフタレート（ＰＥＮ）樹脂等が挙げられる。本実施
形態例における高分子延伸材料層（高分子有機化合物）
１３は、分子量（数）が１０3以上の有機化合物を意味
している。
【００３９】次いで、図４（ｂ）に示すように、ステン
レス材１１を高分子延伸材料層１３から遠い側からエッ
チング（貫通ハーフエッチング）することにより、上方
から見た形状が、同図の前後方向に長い楕円環状の貫通
穴１７を形成し、貫通穴１７によって囲まれた部分を島
状凸部１８として残す。貫通穴１７の存在により、島状
凸部１８の周囲には、島状凸部１８の図の上下方向の振
動を良好にする薄肉部２４が形成される。詳細には、ス
テンレス材１１の高分子延伸材料層１３から遠い側にレ
ジスト膜を塗布し、このレジスト膜に対してマスクパタ
ーンを用いつつ所定の露光処理を行った後、現像処理を
行い、上記エッチングを施す。
レス材１１を高分子延伸材料層１３から遠い側からエッ
チング（貫通ハーフエッチング）することにより、上方
から見た形状が、同図の前後方向に長い楕円環状の貫通
穴１７を形成し、貫通穴１７によって囲まれた部分を島
状凸部１８として残す。貫通穴１７の存在により、島状
凸部１８の周囲には、島状凸部１８の図の上下方向の振
動を良好にする薄肉部２４が形成される。詳細には、ス
テンレス材１１の高分子延伸材料層１３から遠い側にレ
ジスト膜を塗布し、このレジスト膜に対してマスクパタ
ーンを用いつつ所定の露光処理を行った後、現像処理を
行い、上記エッチングを施す。
【００４０】ステンレス材１１及び高分子延伸材料層１
３が接着剤層１２で相互に接着されているので、島状凸
部１８の周囲における薄肉部２４（図４(b)）を形成す
る上記エッチングでは、接着剤層１２の部分で浸食処理
が停止される。これにより、島状凸部１８の形成時にお
ける厚さ調節が容易になり、薄肉部２４がエッチング時
の液剤に晒される不都合が解消され、振動板２３の良好
な強度が確保できる。
３が接着剤層１２で相互に接着されているので、島状凸
部１８の周囲における薄肉部２４（図４(b)）を形成す
る上記エッチングでは、接着剤層１２の部分で浸食処理
が停止される。これにより、島状凸部１８の形成時にお
ける厚さ調節が容易になり、薄肉部２４がエッチング時
の液剤に晒される不都合が解消され、振動板２３の良好
な強度が確保できる。
【００４１】更に、図４（ｃ）に示すように、高分子延
伸材料層１３の図中下面に、ニッケル（Ｎｉ）薄膜１５
をスパッタリング又は蒸着法によって、例えば約０．１
〜１［μｍ］程度に形成し、撥水性を有する高分子延伸
材料層１３を被覆する。このように、スパッタリング又
は蒸着法によってニッケル薄膜１５を形成するので、例
えば高分子延伸材料層１３にニッケル薄膜１５を接着す
る場合に比して工程が簡素化すると共に、振動板の振動
効率を低下させ得る第２金属層をより薄くすることがで
きる。
伸材料層１３の図中下面に、ニッケル（Ｎｉ）薄膜１５
をスパッタリング又は蒸着法によって、例えば約０．１
〜１［μｍ］程度に形成し、撥水性を有する高分子延伸
材料層１３を被覆する。このように、スパッタリング又
は蒸着法によってニッケル薄膜１５を形成するので、例
えば高分子延伸材料層１３にニッケル薄膜１５を接着す
る場合に比して工程が簡素化すると共に、振動板の振動
効率を低下させ得る第２金属層をより薄くすることがで
きる。
【００４２】次いで、図４（ｄ）に示すように、プラズ
マＣＶＤ法によって、ニッケル薄膜１５の図中下面に、
例えば約０．１〜１［μｍ］程度の厚さに酸化シリコン
（ＳｉＯ2）膜１４を形成する。酸化シリコン膜１４は
親水性を有するので、酸化シリコン膜１４をこのまま振
動板２３の表面として圧力室１９内のインクに接触させ
たとしても、インクを振動板２３になじませつつ圧力室
に充填できるという効果が得られる。
マＣＶＤ法によって、ニッケル薄膜１５の図中下面に、
例えば約０．１〜１［μｍ］程度の厚さに酸化シリコン
（ＳｉＯ2）膜１４を形成する。酸化シリコン膜１４は
親水性を有するので、酸化シリコン膜１４をこのまま振
動板２３の表面として圧力室１９内のインクに接触させ
たとしても、インクを振動板２３になじませつつ圧力室
に充填できるという効果が得られる。
【００４３】更に、酸化雰囲気中でプラズマ照射を行う
ことによって、酸化シリコン膜１４の表面を活性化（改
質）させる。これにより、圧力室１９内のインクに接触
する酸化シリコン膜１４の表面の親水性を一層向上させ
ることができるので、上記効果をより高めることができ
る。
ことによって、酸化シリコン膜１４の表面を活性化（改
質）させる。これにより、圧力室１９内のインクに接触
する酸化シリコン膜１４の表面の親水性を一層向上させ
ることができるので、上記効果をより高めることができ
る。
【００４４】次いで、図４（ｅ）に示すように、相互に
密着したステンレス材１１、高分子延伸材料層１３、ニ
ッケル薄膜１５及び酸化シリコン膜１４から成るブロッ
クを、貫通穴１７及び島状凸部１８を圧力室１９に対向
させた所定の状態でチャンバプレート１６に接着する。
この際、酸化シリコン膜１４の表面を活性化させない場
合に比して、接着状態が良好になる。
密着したステンレス材１１、高分子延伸材料層１３、ニ
ッケル薄膜１５及び酸化シリコン膜１４から成るブロッ
クを、貫通穴１７及び島状凸部１８を圧力室１９に対向
させた所定の状態でチャンバプレート１６に接着する。
この際、酸化シリコン膜１４の表面を活性化させない場
合に比して、接着状態が良好になる。
【００４５】以上の工程によって、ステンレス材１１、
接着剤層１２、高分子延伸材料層１３、ニッケル薄膜１
５、及び酸化シリコン膜１４をこの順に有する振動板２
３が形成される。振動板２３では、圧力室１９に対向す
る島状凸部１８の周囲に隔壁としての薄肉部２４が形成
されるので、薄肉部２４に対応する接着剤層１２、高分
子延伸材料層１３、ニッケル薄膜１５及び酸化シリコン
膜１４が、圧電素子２０の作動時に振動する島状凸部１
８による圧力変化を圧力室１９内のインクに伝達するダ
イヤフラムを構成する。
接着剤層１２、高分子延伸材料層１３、ニッケル薄膜１
５、及び酸化シリコン膜１４をこの順に有する振動板２
３が形成される。振動板２３では、圧力室１９に対向す
る島状凸部１８の周囲に隔壁としての薄肉部２４が形成
されるので、薄肉部２４に対応する接着剤層１２、高分
子延伸材料層１３、ニッケル薄膜１５及び酸化シリコン
膜１４が、圧電素子２０の作動時に振動する島状凸部１
８による圧力変化を圧力室１９内のインクに伝達するダ
イヤフラムを構成する。
【００４６】圧力室１９にインクを充填する場合、圧力
室１９に露出する振動板２３の裏面に親水性が不足する
と、供給されるインクが振動板２３の裏面から離れる方
向に追いやられ、圧力室１９内に適正に充填されなくな
る。しかし、本実施形態例では、振動板２３の裏面の酸
化シリコン膜１４が十分な親水性を有するので、インク
が振動板２３裏面になじみつつ圧力室１９内に充填され
る。
室１９に露出する振動板２３の裏面に親水性が不足する
と、供給されるインクが振動板２３の裏面から離れる方
向に追いやられ、圧力室１９内に適正に充填されなくな
る。しかし、本実施形態例では、振動板２３の裏面の酸
化シリコン膜１４が十分な親水性を有するので、インク
が振動板２３裏面になじみつつ圧力室１９内に充填され
る。
【００４７】高分子延伸材料層１３は、親水性が低く、
例えば水に対する接触角が約８５〜９５゜にも達する。
このため、インクに接する流路等に高分子延伸材料層１
３をそのまま用いた場合には、例えば圧力室１９に供給
されるインクに接する際に、初期に必要な流路全体のイ
ンク充填が困難で、圧力室１９内のインク中に気泡が残
留する現象を引き起こす。この場合に、振動板２３の裏
面が接触する圧力室１９では、インク中の残留気泡がイ
ンク吐出のための圧力を吸収することになり、インクノ
ズル４１からのインク吐出が不良になる。
例えば水に対する接触角が約８５〜９５゜にも達する。
このため、インクに接する流路等に高分子延伸材料層１
３をそのまま用いた場合には、例えば圧力室１９に供給
されるインクに接する際に、初期に必要な流路全体のイ
ンク充填が困難で、圧力室１９内のインク中に気泡が残
留する現象を引き起こす。この場合に、振動板２３の裏
面が接触する圧力室１９では、インク中の残留気泡がイ
ンク吐出のための圧力を吸収することになり、インクノ
ズル４１からのインク吐出が不良になる。
【００４８】これに対し、本実施形態例では、高分子延
伸材料層１３の裏面にスパッタリング又は蒸着法でニッ
ケル薄膜１５を形成するので、例えば対水時には、振動
板２３の全体をニッケル材で構成した場合と同等の約６
０〜８０゜程度の接触角を得ることができる。また、ニ
ッケル薄膜１５の下面に酸化シリコン膜１４がプラズマ
ＣＶＤ法で形成されるので、例えば、対水時の接触角
が、上記約６０〜８０゜程度から約４０〜７０゜程度に
向上する。更に、酸化シリコン膜１４の表面の親水性
が、プラズマ照射による活性化によって向上し、例え
ば、対水時における接触角が約４０〜６０゜程度に向上
する。
伸材料層１３の裏面にスパッタリング又は蒸着法でニッ
ケル薄膜１５を形成するので、例えば対水時には、振動
板２３の全体をニッケル材で構成した場合と同等の約６
０〜８０゜程度の接触角を得ることができる。また、ニ
ッケル薄膜１５の下面に酸化シリコン膜１４がプラズマ
ＣＶＤ法で形成されるので、例えば、対水時の接触角
が、上記約６０〜８０゜程度から約４０〜７０゜程度に
向上する。更に、酸化シリコン膜１４の表面の親水性
が、プラズマ照射による活性化によって向上し、例え
ば、対水時における接触角が約４０〜６０゜程度に向上
する。
【００４９】高分子延伸材料層１３の裏面に、ニッケル
薄膜１５も酸化シリコン膜１４も形成されない場合に
は、チャンバプレート１６との間での良好な接着性が損
なわれ、使用可能な接着剤がポリイミド系に限定され、
硬化温度に約２００℃以上の高温が要求され、組立時に
は熱膨張による位置ずれ等の課題が生じる。
薄膜１５も酸化シリコン膜１４も形成されない場合に
は、チャンバプレート１６との間での良好な接着性が損
なわれ、使用可能な接着剤がポリイミド系に限定され、
硬化温度に約２００℃以上の高温が要求され、組立時に
は熱膨張による位置ずれ等の課題が生じる。
【００５０】これに対し、本実施形態例では、ニッケル
薄膜１５をそのままチャンバプレート１６に接着する場
合でも、チャンバプレート１６との間に良好な接着性を
得ることができ、接着時には、ポリイミド系接着剤より
も低温硬化のエポキシ樹脂系等の接着剤を使用すること
ができる。また、ニッケル薄膜１５の下面に酸化シリコ
ン膜１４が形成されるので、ニッケル薄膜１５をそのま
まチャンバプレート１６に接着する場合と同様に、エポ
キシ樹脂系等の低温硬化の接着剤を使用することができ
る。更に、酸化シリコン膜１４の表面がプラズマ照射で
活性化されると、チャンバプレート１６に対する接着性
が一層良好になり、使用可能な接着剤の種類も増加す
る。
薄膜１５をそのままチャンバプレート１６に接着する場
合でも、チャンバプレート１６との間に良好な接着性を
得ることができ、接着時には、ポリイミド系接着剤より
も低温硬化のエポキシ樹脂系等の接着剤を使用すること
ができる。また、ニッケル薄膜１５の下面に酸化シリコ
ン膜１４が形成されるので、ニッケル薄膜１５をそのま
まチャンバプレート１６に接着する場合と同様に、エポ
キシ樹脂系等の低温硬化の接着剤を使用することができ
る。更に、酸化シリコン膜１４の表面がプラズマ照射で
活性化されると、チャンバプレート１６に対する接着性
が一層良好になり、使用可能な接着剤の種類も増加す
る。
【００５１】本実施形態例では、ステンレス材１１及び
高分子延伸材料層１３を有する振動板２３におけるステ
ンレス材１１側のみにエッチングを施すことにより、ほ
ぼ高分子延伸材料層１３自身の厚さから成る薄肉部２４
を形成することができる。これにより、薄肉部２４の厚
さが従来構造に比して増し、薄肉部２４の強度が増して
剛性が確保される。従って、チャネル間での薄肉部２４
の弾性のばらつきが解消できるので、各ノズル４１から
のインク吐出を均一化することができる。
高分子延伸材料層１３を有する振動板２３におけるステ
ンレス材１１側のみにエッチングを施すことにより、ほ
ぼ高分子延伸材料層１３自身の厚さから成る薄肉部２４
を形成することができる。これにより、薄肉部２４の厚
さが従来構造に比して増し、薄肉部２４の強度が増して
剛性が確保される。従って、チャネル間での薄肉部２４
の弾性のばらつきが解消できるので、各ノズル４１から
のインク吐出を均一化することができる。
【００５２】なお、ニッケル薄膜１５上に酸化シリコン
膜１４を設けず、ニッケル薄膜１５の圧力室１９に露出
する面に直接プラズマ照射を施すことも可能である。こ
れにより、圧力室１９内のインクに接触するニッケル薄
膜１５の表面の親水性がより向上する。
膜１４を設けず、ニッケル薄膜１５の圧力室１９に露出
する面に直接プラズマ照射を施すことも可能である。こ
れにより、圧力室１９内のインクに接触するニッケル薄
膜１５の表面の親水性がより向上する。
【００５３】また、振動板２３にニッケル薄膜１５を用
いない場合には、圧電素子２０に表面が接触するステン
レス材１１の裏面に高分子延伸材料層１３を設け、高分
子延伸材料層１３上に酸化シリコン膜１４（図４参照）
を形成することもできる。この場合、圧力室１９のイン
クに接触する振動板２３の面として酸化シリコン膜１４
が設けられるので、酸化シリコン膜１４の親水性によっ
てインクを振動板２３になじませつつ圧力室１９に充填
できる。酸化シリコン膜１４の表面を、酸化雰囲気中に
おけるプラズマ照射によって活性化すれば、親水性がよ
り向上する。
いない場合には、圧電素子２０に表面が接触するステン
レス材１１の裏面に高分子延伸材料層１３を設け、高分
子延伸材料層１３上に酸化シリコン膜１４（図４参照）
を形成することもできる。この場合、圧力室１９のイン
クに接触する振動板２３の面として酸化シリコン膜１４
が設けられるので、酸化シリコン膜１４の親水性によっ
てインクを振動板２３になじませつつ圧力室１９に充填
できる。酸化シリコン膜１４の表面を、酸化雰囲気中に
おけるプラズマ照射によって活性化すれば、親水性がよ
り向上する。
【００５４】以上、本発明をその好適な実施形態例に基
づいて説明したが、本発明のインクジェット記録ヘッド
及びその製造方法は、上記実施形態例にのみ限定される
ものではなく、上記実施形態例から種々の修正及び変更
を施したインクジェット記録ヘッド及びその製造方法
も、本発明の範囲に含まれる。
づいて説明したが、本発明のインクジェット記録ヘッド
及びその製造方法は、上記実施形態例にのみ限定される
ものではなく、上記実施形態例から種々の修正及び変更
を施したインクジェット記録ヘッド及びその製造方法
も、本発明の範囲に含まれる。
【００５５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のインクジ
ェット記録ヘッド及びその製造方法によると、圧力室内
へのインク充填性とインクノズルからのインク吐出性と
を向上させ、高品位な階調表現を実現することができ
る。
ェット記録ヘッド及びその製造方法によると、圧力室内
へのインク充填性とインクノズルからのインク吐出性と
を向上させ、高品位な階調表現を実現することができ
る。
【図１】本発明の一実施形態例におけるインクジェット
式プリンタの全体構成を示す斜視図である。
式プリンタの全体構成を示す斜視図である。
【図２】本実施形態例におけるインクジェット記録ヘッ
ドを示す分解斜視図である。
ドを示す分解斜視図である。
【図３】図２で説明したインクジェット記録ヘッドの組
立て状態を示す断面図である。
立て状態を示す断面図である。
【図４】図２及び図３で説明した振動板の一部を拡大し
た断面図であり、（ａ）〜（ｅ）は組立て工程を段階的
に示す。
た断面図であり、（ａ）〜（ｅ）は組立て工程を段階的
に示す。
１１：ステンレス材（第１金属層） １２：接着剤層 １３：高分子延伸材料層（高分子有機化合物層） １４：酸化シリコン膜 １５：ニッケル薄膜（第２金属層） １６：チャンバプレート １７：貫通穴 １８：島状凸部 １９：圧力室 ２０：圧電素子 ２３：振動板 ２４：薄肉部 ４０：インクプール ４１：インクノズル ５５：インクジェット記録ヘッド
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B41J 2/045 B41J 2/055 B41J 2/16
Claims (3)
- 【請求項１】 インクプールに連通する複数の圧力室
と、該各圧力室に共通に配設された振動板と、前記各圧
力室に対応して配設され、各圧力室に対応する前記振動
板の部分を振動させることにより各圧力室からインク滴
を吐出する圧電素子とを備えたインクジェット記録ヘッ
ドにおいて、 前記振動板が、各圧力室に共通に配設される高分子化合
物層と、前記各圧電素子に対応して、前記圧力室と逆側
の前記高分子化合物層の表面上に形成された島状凸部
と、各圧力室に共通に配設され、該圧力室に面する高分
子化合物層の表面上を被覆する被覆金属層とを備え、 前記被覆金属層の表面に酸化シリコン膜が形成されてい
ることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。 - 【請求項２】 前記酸化シリコン膜の表面が、酸化雰囲
気中におけるプラズマ照射によって活性化されているこ
とを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘ
ッド。 - 【請求項３】 前記被覆金属層の前記圧力室に露出する
面にプラズマ照射が施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記録ヘッド。
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| JP8406299A JP3339569B2 (ja) | 1999-03-26 | 1999-03-26 | インクジェット記録ヘッド |
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Family Applications (1)
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- 1999-03-26 JP JP8406299A patent/JP3339569B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
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- 2000-03-27 EP EP00106532A patent/EP1038675A3/en not_active Withdrawn
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