JP3947846B2 - インクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙などの記録紙面にインク液滴を吐出して付着させるインクジェット記録装置の主要部であるインクジェットヘッドの製造方法および該方法によるインクジェットヘッドに関し、特にインクと流路面との親和性を有するインクジェットヘッドの製造方法および該方法によるインクジェットヘッドに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、インクカセットなどのインク貯蔵部から供給される液室とインク供給路を備えたインクジェットヘッド、または、インク貯蔵部とインク供給路が一体となったインクジェットヘッドにおいて、インクジェットヘッドの構成部材としては、各種樹脂、ガラス、シリコン、各種金属等が構成部材として利用されている。また、インク供給系のインクとの接液面に気泡付着を防止し、インクとの接液面における耐インク性が優れ、しかも記録時においてインクを停滞させることなく、連続的に円滑にインクを移送させるために、インク供給系を染料溶液等によって加温浸漬させ、親インク化処理をおこなう方法がとられている。(例えば特許文献1参照。)
【0003】
【特許文献1】
特公平2−54784号公報(第1−4頁)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来におけるインクジェットヘッドにおいて、上記特許文献1の例では、インクジェットヘッドの気泡排出性を向上させるために、インク供給系の接液面をインク浸漬させ、高温放置処理をおこなう方法がとられている。しかし、インク流路部の洗浄からインク浸漬までの間に、乾燥やユニットの組み立て等の工程があると、流路部内の表面に異物や有機物やフッ素化合物等の不純物が付着する可能性が高い。仮に、異物や不純物が流路内部に付着した場合、例えば印字記録停止あるいは休止後の記録再開時にインクが再び記録手段へ供給される際、流路部内表面とインクとの親和性が低下し、インクとの接液面に気泡が付着しやすくなり、結果として気泡排出が十分にされず吐出不良に至るといった解決すべき課題がある。
【0005】
発明の課題は、このような点に鑑みて、流路部内の表面に異物や有機物やフッ素化合物等の不純物が付着することによる不十分な親インク性を改善し、常時連続的かつ円滑に印字記録を行い得る静電駆動式インクジェットヘッドの製造方法を提案し、同静電駆動式インクジェットヘッドを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、インク染料を含むインクを液滴として吐出するノズル孔と、前記インクを取入れるインク取入口と、シリコン基板に形成され、前記インクを前記インク取入口から前記ノズル孔へ導く流路と、を有し、前記シリコン基板の前記流路の表面である流路面には、シリコン酸化膜が成膜されており、前記流路をガラス基板でカバーした構成を有するインクジェットヘッドの製造方法であって、前記流路面を前記シリコン酸化膜に対するエッチング性を有する洗浄液で洗浄し、前記流路面の前記洗浄液を純水で置換してから前記流路面を、前記インク染料を含む水溶液に浸漬する工程を有することを特徴とする。
【0007】
上記のインクジェットヘッドの製造方法において、前記流路面の洗浄では、水酸化カリウム水溶液、弗酸水溶液、弗化アンモニウム及び過酸化水溶液のうちの少なくとも1つを含む前記洗浄液で、前記流路面を洗浄してもよい。
【0008】
上記のインクジェットヘッドの製造方法において、前記流路面の洗浄では、濃度が5%以上で20%以下の水酸化カリウム水溶液で前記流路面を洗浄し、前記インク染料を含む前記水溶液への前記流路面の浸漬では、前記流路面を前記水溶液に浸漬した状態を、温度が25℃以上で45℃以下の環境下で少なくとも6時間だけ放置してもよい。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1は静電駆動方式のインクジェットヘッドの分解斜視図である。また図2は、図1に示す静電駆動方式のインクジェットヘッドの方向2からみた断面図である。
【0010】
図2において、1は、インク液滴3を基板の端部に設けたノズル孔18から吐出させるエッジ型インクジェットヘッドで、3枚の基板4,5,6を重ねて接合した積層構造となっている。第1の基板5は、シリコンによって構成され、基板5の表面はシリコン酸化膜19が約0.1μm程成膜されており、3枚のうちの中間に位置している。
【0011】
この第1の基板5の上面側には、一方の側(ここでは図1の手前側)に複数のノズル孔18が形成されるように一端より平行に等間隔で設けられた複数のノズル溝7と、ノズル溝7にそれぞれ連通し一方の壁(ここでは底壁)が振動板8であるインク流路部9と、インク流路部9の後部にオリフィス10を形成するインク流入用細溝11と、インク流路部9にインク取入口17からインクを供給する共通インク室12とが設けられている。なお、インク流路部9の底壁である振動版8は、面外方向に変位可能となっている。
【0012】
第2の基板6はガラスによって構成され、第1の基板5の下面側に位置している。この第2の基板6の上面側には、第1の基板5の各振動板8と対向する位置にアクチュエータ13を形成する凹部14が設けられ、凹部14はエッチングにより形成されている。その各凹部14の内底面に例えば透明電極であるITO(Indium Tin Oxide、インジウム酸化第1錫)膜からなるITO電極15がそれぞれ配設されていて、各振動室13が封止されるように、第1の基板5の下面と第2の基板6のITO電極15との間には封止部材16がぞれぞれ設けられている。
【0013】
第3の基板4は、ガラスによって構成され、第1の基板5の上面側に位置している。この第3の基板4は、第1の基板5と接合することによって、第1の基板5のノズル溝7、インク流路部9、インク流入用細溝11および共通インク室12の上部がカバーされて区画形成され、ノズル孔18、インク流路部9、オリフィス10およびアクチュエータ13が形成される。振動板8とITO電極15の間に電圧を印加することにより振動板8を変位させると、インク流路部9の容積が変動して、インク孔18からインク液滴3が吐出するようになっている。
【0014】
このように形成されたインクジェットヘッド1を短冊状に切断し、ノズル孔18を研削した後、ノズル表面およびインク流路部9を洗浄する。その後、乾燥、撥インク処理を経て、インクジェットヘッド1に付随するユニットを組み立て、最後にインクジェットヘッド1のインク取入口17からインク流路部9にインクを注入し、数日間のインク浸漬を行った後、印字検査を行う。
【0015】
このようなインクジェットヘッドの製造方法において、シリコン酸化膜19が成膜されているインクと接触する共通インク室12およびオリフィス10およびインク流路部9およびノズル溝7 をシリコンまたはシリコン酸化膜19に対するエッチング性のある洗浄液で洗浄を行った直後は、シリコン酸化膜19の表面に水酸基が結合した状態になる。その後の処理工程において、乾燥や撥水処理を行うため、部分的に水酸基にフッ素化合物を含む不純物が付着した状態が発生する。
【0016】
その後、インク染料を含む水溶液をインク取入口17からインク流路部に注入した際、フッ素化合物を含む不純物が付着していない部分については上記インクと接触する共通インク室12およびオリフィス10およびインク流路部9およびノズル溝7の表面にインクが付着しやすく、上記インクと接触する表面はインク染料を含む水溶液に対する濡れ性が高くなる。しかし、フッ素化合物を含む不純物が付着している部分は、インク染料を含む水溶液に対する濡れ性が低くなってしまう。これに対し、まずシリコン酸化膜19が成膜されている上記インクと接触する表面をシリコンまたはシリコン酸化膜19に対するエッチング性のある洗浄液で洗浄を行なう。
【0017】
この洗浄液は、水酸化カリウム水溶液または弗酸水溶液または弗化アンモニウムまたは過酸化水溶液の混合液であることが望ましい。そして洗浄直後に、インク染料を含む水溶液をインク取入口17からインクを注入し、上記インクと接触する表面をインク染料を含む水溶液で吸着、浸漬させる。その後、インクと接触する表面に対する親インク性を確保するため、6時間以上浸漬放置を行う。また、放置環境温度は、25℃〜45℃雰囲気で行うのが望ましい。
以下に、実施例を用いて本発明の説明をする。
【0018】
実施例1
インクと接触する流路面をシリコンまたは酸化膜に対するエッチング性のある洗浄液で洗浄および純水で置換後、以下のように水準分けを行った。
【0019】
No.1・・・洗浄および置換後、インク浸漬処理。その後、乾燥、撥水処理を行ったもの。サンプル数=21個
No.2・・・洗浄および置換後、乾燥、撥水処理を行ない、その後インク浸漬処理を行ったもの。サンプル数=13個
なお、上記水準のものをそれぞれインク浸漬処理後、45 ℃環境下で10日間放置。放置後、ヘッドノズル部の逆側へ軽い衝撃を20〜30回与えて流路内に気泡を作り込む。その後、プライミング気泡排出動作を行い気泡排出性の割合を確認した。
【0020】
結果を表1に示した。
[表1]
【0021】
なお、○ △ × については下記の基準で判定した。
○ ・・・ プライミング1回で気泡排出。
△ ・・・ プライミング2回で気泡排出。
× ・・・ プライミング2回行っても気泡が残留。
【0022】
表1から明らかなように、洗浄および置換後、乾燥、撥水処理を行い、その後インク浸漬放置を行った場合、プライミング気泡排出動作を2回行っても気泡残留するインクジェット記録装置が半数も存在することから、インクと接触する流路面の親インク性が不十分であって気泡排出が円滑に行われない。
一方、本発明の方法によって得られたインクジェット記録装置は、少なくともプライミング気泡排出動作2回行えば気泡排出が円滑に行われる。
【0023】
実施例2
インクと接触する流路面を水酸化カリウム水溶液による洗浄液で洗浄および純水で置換後、インク浸漬処理を行ったものに対し、浸漬放置条件を以下のように水準分けした。
No.3・・・KOH水溶液濃度=5%、浸漬温度=25℃、放置時間=6時間
No.4・・・KOH水溶液濃度=5%、浸漬温度=45℃、放置時間=6時間
No.5・・・KOH水溶液濃度=5%、浸漬温度=25℃、放置時間=24時間
No.6・・・KOH水溶液濃度=5%、浸漬温度=45℃、放置時間=24時間
No.7・・・KOH水溶液濃度=20%、浸漬温度=25℃、放置時間=6時間
No.8・・・KOH水溶液濃度=20%、浸漬温度=45℃、放置時間=6時間
No.9・・・KOH水溶液濃度=20%、浸漬温度=25℃、放置時間=24時間
No.10・・・KOH水溶液濃度=20%、浸漬温度=45℃、放置時間=24時間
なお、各水準に用いたインクジェット記録装置サンプルは5個である。
放置後、ヘッドノズル部の逆側へ軽い衝撃を20〜30回与えて流路内に気泡を作り込む。その後、プライミングを行い気泡排出性の割合を確認した。
【0024】
結果を表2に示した。
[表2]
【0025】
なお、○ △ × については下記の基準で判定した。
○ ・・・ プライミング1回で気泡排出。
△ ・・・ プライミング2回で気泡排出。
× ・・・ プライミング2回行っても気泡が残留。
【0026】
表2から明らかなように、インクと接触する流路面に対する水酸化カリウム水溶液濃度5%〜20%の範囲における洗浄の場合、インク浸漬の放置環境温度ならびに放置時間は25℃〜45℃ならびに6時間以上であれば気泡排出が円滑に行われる。つまり、洗浄液が水酸化カリウム水溶液の場合、5%〜20%の濃度であればインク浸漬放置時間は、前記実施例1で示した10日間で得られる効果が6時間でも同様の効果が得られる。また、この場合の放置温度は25℃でも実施例1で示したと同じ効果が得られる。
【0027】
このように、洗浄直後にインク染料を含む水溶液を流路内へ吸着、浸漬させることで、フッ素化合物を含んだ不純物が付着する前であるため、流路表面のシリコン酸化膜全体にインクが付着しやすくなる。その結果、流路面 のインク染料を含む水溶液に対する濡れ性が高くなり、気泡排出性が向上する。
【0028】
(その他の実施の形態)
上記の説明は本発明の方法を静電駆動式のインクジェットヘッドの記録装置に適用した例である。これ以外のシリコン基板の表面や酸化膜上に対し、親インク性を必要とし、気泡排出性を目的とした処理についても本発明を同様に適用できる。
なお、形成すべき酸化膜や洗浄液の特性、例えば、膜厚、エッチングレート、濃度等は、形成される酸化膜の膜厚等に応じて最適なものを選択すればよい。
【0029】
また、洗浄液は水酸化カリウム水溶液に替えて、弗酸水溶液、弗化アンモニウムまたは過酸化水溶液の混合液で行っても水酸化カリウム水溶液と同様の結果が得られた。
【0030】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によるインクジェト記録装置の製造方法において、インクと接触する流路面をシリコンまたはシリコン酸化膜に対するエッチング性のある洗浄液、例えば水酸化カリウム水溶液の場合、5%〜20%であることが望ましい。
【0031】
また、洗浄液は水酸化カリウム水溶液に限らず、弗酸水溶液、弗化アンモニウムまたは過酸化水溶液の混合液で行っても良い。
【0032】
洗浄および純水で置換後は、乾燥および撥水処理工程を経ずに前記インク染料を含む水溶液に接触させ、インク接液面にあらかじめ前記インク染料を吸着させ、25℃〜45℃の環境下で6時間以上の浸漬放置をおこなう。従って、従来における乾燥および撥水処理工程の後に前記インク染料を吸着、浸漬させる方法に比べて、インクと接触する流路面全体にインクが付着しやすくなる。その結果、流路面 のインク染料を含む水溶液に対する濡れ性が高くなり、気泡排出性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の方法を適用可能な静電駆動式インクジェットヘッドを示す分解斜視図である。
【図2】 図1に示すインクジェットヘッドを方向2から見た断面図である。
【符号の説明】
1 インクジェットヘッド
2 方向
3 インク液滴
4 第3の基板
5 第1の基板
6 第2の基板
7 ノズル溝
8 振動板
9 インク流路部
10 オリフィス
11 インク流入用細溝
12 共通インク室
13 アクチュエータ
14 凹部
15 ITO電極
16 封止部材
17 インク取入口
18 インク孔
19 酸化膜
20 共通電極
Claims (3)
- インク染料を含むインクを液滴として吐出するノズル孔と、前記インクを取入れるインク取入口と、シリコン基板に形成され、前記インクを前記インク取入口から前記ノズル孔へ導く流路と、を有し、
前記シリコン基板の前記流路の表面である流路面には、シリコン酸化膜が成膜されており、
前記流路をガラス基板でカバーした構成を有するインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記流路面を前記シリコン酸化膜に対するエッチング性を有する洗浄液で洗浄し、前記流路面の前記洗浄液を純水で置換してから前記流路面を、前記インク染料を含む水溶液に浸漬する工程を有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。 - 前記流路面の洗浄では、水酸化カリウム水溶液、弗酸水溶液、弗化アンモニウム及び過酸化水溶液のうちの少なくとも1つを含む前記洗浄液で、前記流路面を洗浄す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の製造方法。
- 前記流路面の洗浄では、濃度が5%以上で20%以下の水酸化カリウム水溶液で前記流路面を洗浄し、
前記インク染料を含む前記水溶液への前記流路面の浸漬では、前記流路面を前記水溶液に浸漬した状態を、温度が25℃以上で45℃以下の環境下で少なくとも6時間だけ放置す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の製造方法。
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