JP3989248B2 - インクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents
インクジェットヘッドの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3989248B2 JP3989248B2 JP2002002287A JP2002002287A JP3989248B2 JP 3989248 B2 JP3989248 B2 JP 3989248B2 JP 2002002287 A JP2002002287 A JP 2002002287A JP 2002002287 A JP2002002287 A JP 2002002287A JP 3989248 B2 JP3989248 B2 JP 3989248B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ink discharge
- ink
- plate
- fine particles
- etching
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インク液滴を記録媒体に飛翔させて記録するインクジェットヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、水性インクのインク液滴を吐出して記録を行うインクジェットプリンタが普及しているが、一方において、インクジェットプリンタは、写真のように高画質の画像を高速にプリント出力できることが強く望まれている。
このため、インクジェットプリンタの画質の向上や印刷速度の向上のための種々の技術が提案されている。例えば、インク液滴が所望の方向に正確に吐出して飛翔し、高画質の画像を高速にプリントできるように、インク吐出ノズルの吐出開口部分の周辺に撥水処理層が設けられたインクジェットヘッドが提案されている。
【０００３】
特開平１０−１５１７４４号公報では、インク吐出ノズルのインク吐出開口部分周辺に、フッ素系ポリマーの塗布を行うことが提案されている。
図６に、上記公報におけるインクジェットヘッドのインク吐出ノズルに対応した構成が示されている。また、図７には、図６に示す領域Ｃの拡大図が示されている。
上記公報によると、基板１００上に発熱抵抗体１０２および薄膜導体１０４、１０６を設けるとともに、隔壁層１０８を基板１００上に設けることによって個別インク通路１１０を形成し、隔壁層１０８の上にインク吐出ノズル１１２を有するプレート１１４を貼り付けている。そして、このプレート１１４のインク吐出ノズル１１２の吐出開口部１１２ａの周辺に、フッ素系ポリマーの塗布を行い、撥水処理層１１６を設けている。特に、図７に示すように、撥水処理層１１６の表面に、３０〜６０ｎｍの微細な凹凸面１１８を形成することで、撥水性を一層向上させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公報におけるインクジェットヘッドでは、記録紙等への印刷のために飛翔したインク液滴の一部分が跳ね返ってインク吐出ノズル１１２のインク吐出開口部周辺に付着したインク液等をクリーニング除去するために、クリーニングブレード等によって撥水処理層１１６が擦られ、撥水処理層１１６はクリーニングの回数に伴って磨耗する。従って、インクジェットプリンタを長期間使用すると、撥水処理層１１６が消滅し、撥水性の劣るプレート１１４が表面に現れるため、記録紙等から跳ね返ったインク液滴の一部分がインク吐出ノズル１１２の吐出開口部周辺に付着し易くなる。その結果、インク吐出ノズル１１２から吐出しようとするインク液滴の吐出方向が乱れ、インク液滴が記録紙等の所望の位置に着弾せず、高画質な画像をプリントすることはできくなるといった問題がある。
このような問題は、インク液滴を吐出させるアクチュエータとして発熱素子を用いた加熱方式のインクジェットヘッドのみならず、アクチュエータとしてピエゾ素子等の圧電素子を用いた圧電方式のインクジェットヘッドにおいても同様に発生する問題である。
【０００５】
そこで、本発明は、上記問題を解決するために、インク液滴を吐出するインク吐出ノズルが設けられたプレートを備えるインクジェットヘッドであって、所望の場所が撥水性（撥インク性）を有し、長期間使用してもインク液滴に対する撥インク性が維持され、また、高画質なプリントを出力することのできるインクジェットヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、基板上に設けられ、インクを吐出するためのインク吐出作用面を有するインク吐出手段と、このインク吐出手段を用いて前記インク吐出作用面に対して略垂直方向にインクが吐出するように前記インク吐出作用面に対向してインク吐出開口部が配置されたインク吐出ノズルを有するプレートであって、少なくともインク吐出側の表面近傍領域に、撥水機能を有する微粒子がプレート母材中に分散したプレートを備え、前記インク吐出手段を用いて前記インク吐出ノズルからインク液滴を吐出するインクジェットヘッドを製造するに際し、前記インク吐出ノズル形成前のプレートを前記基板に沿って貼り付けた後、前記インク吐出ノズルの内表面が平滑面となるように、前記プレート母材と前記微粒子のエッチングレートが略同等の第１のエッチング条件で前記インク吐出ノズルをドライエッチングし、形成されたインク吐出ノズルのインク吐出開口部周りのプレート表面が前記微粒子の露出した微小凹凸面となるように、前記プレート表面を、前記プレート母材のエッチングレートが前記微粒子のエッチングレートより速い第２のエッチング条件でドライエッチングし、前記第１のエッチング条件と前記第２のエッチング条件は、ドライエッチングに用いるガス成分が異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を提供する。
【０００７】
ここで、前記撥水機能を有する微粒子は、シリコーンを主成分とする微粒子であり、前記インク吐出ノズルの形成は、酸素およびフッ素を含むガスを反応ガスとするドライエッチングによって行われ、前記プレート表面の加工は、酸素ガスを反応ガスとするドライエッチングによって行われることが好ましい。
前記プレート表面の加工は、前記インク吐出ノズルの形成をドライエッチング装置にて行った後、このドライエッチング装置にて、反応ガスを変えて、続けて行うことが好ましい。
【０００８】
又、前記インク吐出ノズルのインク吐出開口部周りのプレート表面に、前記第２のエッチング条件を用いたエッチングにより、前記微粒子が露出し微小凹凸面が形成されることが好ましい。
【０００９】
さらに、前記インク吐出ノズルのノズル内表面には、前記第１のエッチング条件を用いたエッチングにより、微小凹凸のない平滑面が形成されることが好ましい。
【００１０】
さらに、前記基板に貼り付ける前記プレートにおいて、インク吐出面側と反対の貼り付け面側の表面における前記微粒子の分散密度は、インク吐出面側表面における前記微粒子の分散密度に対して低いことが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のインクジェットヘッドの製造方法で製造されるインクジェットヘッドについて、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。
【００１４】
図１には、本発明のインクジェットヘッドの製造方法で製造されるインクジェットヘッド１０が示されている。また、図２には、図１に示すＡ−Ａ’線に沿ったインクジェットヘッドの断面図が示されている。
インクジェットヘッド１０は、Ａ４フルカラーインクジェットプリンタ用ラインヘッドであり、６インチウエハから得られるモノリシックなシリコン基板である基板１０ａおよび１０ｂが中央で突き合わされて、実装フレーム１１に取り付けられている。
【００１５】
ここで、基板１０ａおよび１０ｂの表面には、例えば、７２０ｄｐｉ（ドット／インチ）の密度で６０４８個のインク吐出ノズルが配列されているノズル列１２、すなわち、ブラック用ノズル列１２ｂ、イエロー用ノズル列１２ｙ、シアン用ノズル列１２ｃおよびマゼンタ用ノズル列１２ｍが設けられ、ノズル列には、２１０ｍｍの長さに総数２４１９２個のインク吐出ノズルが並んでいる。
このような基板１０ａおよび１０ｂは、各色のノズル列１２のインク吐出ノズル各々に対応して、図３に示すように、後述する発熱素子３２と個別インク通路４２を有する同様のインク吐出機構を備えている。ここで、図２に示す領域Ｂのインク吐出ノズルに対応するインク吐出機構１４を例にとって説明する。
【００１６】
図３には、インク吐出機構１４が示されている。
インク吐出機構１４は、シリコンやパイレックスガラス等からなる基板１６と、隔壁層１８と、インク吐出ノズル２０を備えるプレート２２とが積層された３層構造である。
基板１６には、エッチング等によって、例えば１５０μｍ加工されて、各インクのノズル列１２に割り当てられるインク供給路２４が形成される。また、図３中、プレート２２のインク吐出ノズル２０下方直下に発熱抵抗体２６がスパッタ法によって形成される。
インク供給路２４の底面には、基板１６の裏面に貫通する連結用インク孔３６が間欠的に設けられ、インク供給路２４は、水性インクを蓄えるインクタンク４０と接続されるインクタンク接続路３８と連通し、常時インクがインク供給路２４に供給される構成となっている。
【００１７】
発熱抵抗体２６には、パルス電圧を印加するための配線導体２８、３０が接続され、配線導体２８は、基板１６上に設けられた耐エッチング層や断熱層（いずれも図示されない）を横切る図示されないスルーホール接続部を通して、シフトレジスタ回路およびドライバ回路を有する駆動用ＬＳＩ３４のコレクタ電極に接続されている。また、配線導体３０は接地されている。
ここで、駆動用ＬＳＩ３４は、図示されないプリンタ制御部から配線されているデータ線、クロック線、および２本の電源線の計４本と接続され、また、基板１０ａあるいは１０ｂの側方から配線されているアース線が発熱素子３２の配線導体３０と接続されている。
【００１８】
隔壁層１８は、基板１６上に設けられ、個別インク通路４２とインク供給路２４を形成する。隔壁層１８は、耐水性フィルムレジストを基板１６上に接着し、個別インク通路４２とインク供給路２４の部分のレジストを除去することによって形成され、配線導体２８の一部分と駆動用ＬＳＩ３４を覆う。本実施例では、耐水性フィルムレジストを隔壁層１８とするものであるが、ポリイミドを用いてもよい。
【００１９】
プレート２２は、インク吐出ノズル２０を有し、シリコーン（ポリシロキサン）を主成分とする撥水機能を有する微粒子２３がプレート母材中に略均一に分散している。ここで、撥水とは、インク液滴の接触角が９０度以上である状態をいう。
プレート２２のプレート母材は、広く高分子フィルムに用いられる樹脂材料が用いられる。例えば、ポリイミドやポリウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリサルフォン等の熱可塑性樹脂、さらには、アラミド樹脂がプレート母材として用いられる。
プレート母材中に分散する微粒子２３の粒径は、１μｍ以下であるのが好ましく、また、この微粒子２３のプレート母材中の分散密度は、３×１０7 個／ｍｍ3 以上であるのが好ましい。
インク吐出ノズル２０のインク吐出側（表面側）のプレート２２の表面には、微粒子２３が表面に露出して、微小凹凸面２２ａを形成している。従って、微小凹凸面２２ａの凹凸は、微粒子２３の粒径に対応した大きさとなっており、１μｍ以下の微小凹凸が形成されるのが好ましい。このような微小凹凸面２２ａは、インク吐出ノズル２０のインク吐出側のプレート２２の表面全面に形成されてもよいし、インク吐出ノズル２０のインク吐出開口部分の所定の範囲内に形成されるものであってもよい。
【００２０】
このように、インク吐出ノズル２０のインク吐出開口部分の周辺に、微粒子２３を露出させ、微小凹凸面２２ａを形成するのは、微粒子２３が撥水機能を有するシリコーンを主成分とすることにより、水性インクからなるインクに対して、撥水性（撥インク性）を持たせ、さらに、微小凹凸の形状効果によって、インク液滴の接触角が９０度以上、好ましくは１２０度以上とし、超撥インク性を発現させるためである。
このような微小凹凸面２２ａは、プレート２２のプレート母材のエッチングレートが微粒子２３のエッチングレートより速いエッチング条件を用いて、ドライエッチングあるいはウェットエッチングによってエッチング加工されて形成される。例えば、ドライエッチングの場合、反応性イオンエッチングによってプレート母材が選択的に加工されて形成される。
プレート母材のエッチングレートが微粒子２３のエッチングレートより速いとは、加工後の加工面が微小凹凸面として許容される程度のエッチングレートの差異である。
【００２１】
また、インク吐出ノズル２０の内表面は、微粒子２３が表面に露出せず、微粒子２３の表面がプレート母材と面一になった微小凹凸のない平滑面２２ｂが形成されている。このインク吐出ノズル２０は、インク吐出ノズル２０形成前のプレート２２が隔壁層１８に貼り付けられた後、プレート母材と微粒子２３のエッチングレートが略同等のエッチング条件を用いて、ドライエッチングあるいはウェットエッチングによって穴あけ加工されて形成される。従って、プレート母材および微粒子２３は、区別なくエッチングされる。エッチングによる穴あけ加工は、例えば、後述するように、反応性イオンエッチングによって行われる。
エッチングレートが略同等とは、加工後の加工面が平滑面として許容される程度のエッチングレートである。
このように、インク吐出ノズル２０の内表面に、微小凹凸のない平滑面２２ｂを形成させるのは、インク吐出ノズル２０の内表面は、吐出するインク液滴と接触する際、円滑にインク液滴が通過できるように超撥インク性が発現しないことが好ましいからである。従って、このような平滑面２２ｂでは、インクの接触角が１２０度以下、より好ましくは９０度以下となる。
【００２２】
また、インク吐出ノズル２０のインク吐出開口部分と反対側の裏面側は、微粒子２３が表面に露出しない平滑面となっている。裏面側を平滑面とするのは、プレート２２を隔壁層１８に接着剤で貼り付ける際、超撥インク性が発現せず、接着剤が裏面全体に薄く拡がり、プレート２２と隔壁層１８の接着を良好にするためである。
【００２３】
このような微小凹凸面２２ａおよび平滑面２２ｂを有するプレート２２の形成は、例えば、ドライエッチングの場合、予め、プレート母材に微粒子２３を略均一に分散したプレートを加熱熱硬型接着剤や紫外線硬化型接着剤等を用いて隔壁層１８に貼り付け、その後、Ｏ2 およびＣＦ4 を反応ガスとして、公知の反応性ドライエッチング装置を用いてプラズマ反応性ドライエッチングを行い、インク吐出ノズル２０を形成（穿孔）する。インク吐出ノズル２０の形成に際し反応ガスをＯ2 およびＣＦ4 を用いるので、シリコーンを主成分とする微粒子２３とプレート母材のエッチングレートは略同等であり選択性なくエッチングされる。従って、インク吐出ノズル２０の内表面には平滑面２２ｂが形成される。
【００２４】
次に、同一の反応性ドライエッチング装置を用いて、Ｏ2 を反応ガスとしてプラズマ反応性ドライエッチングを行い、プレート２２のインク吐出側の表面をエッチング加工する。この時、反応ガスをＯ2 とするので、プレート２２のプレート母材のエッチングレートが微粒子２３のエッチングレートより速くなり、プレート母材が選択的にエッチング加工され、シリコーンからなる微粒子２３は加工されない。従って、微粒子２３は、インク吐出側表面に露出して、微小凹凸面２２ａを形成する。
【００２５】
なお、上記インク吐出ノズル２０の穴あけ加工では、反応ガスとしてＯ2 とＣＦ4 を含むガスを用いているが、これに限定されず、エッチングレートが同等である反応ガスであれば、どのようなものであってもよく、例えば、ＣＦ4 の替わりに、Ｃ2 Ｆ6 や、ＳＦ6 等のフッ素を含むガスを反応ガスとしてもよい。なお、本発明におけるエッチングレートを略同等とするエッチング条件は、ドライエッチングの場合、上記反応ガスの種類や反応ガスの組成比のみならず、ドライエッチング装置内の圧力や温度や印加する高周波電源の周波数等の種々の条件や、ウェットエッチングの場合、エッチング液の液組成比やエッチング液の温度等も含まれる。
このようにして、プレート２２は作製される。
【００２６】
上記実施例は、インク液を沸騰させてインク吐出ノズル２０からインク液滴を吐出する発熱素子３２をインク吐出手段として用いるものであるが、本発明におけるインク吐出手段は、所定電圧に応じてピエゾ素子等の圧電素子の容積を変化させてインク液滴を吐出させる圧電方式であってもよい。
また、インク吐出ノズル２０を有するプレート２２は、基板１６の面に沿って配置され、基板１６上に設けられる発熱素子３２の発熱抵抗体２６の面に対して略垂直方向にインク吐出ノズル２０からインク液滴を吐出させるトップシュータ方式であるが、本発明においては、発熱素子の発熱抵抗体の面と略平行にインク液滴を吐出させるサイドシュータ方式に適用してもよい。
【００２７】
このようなインク吐出機構１４では、図示されないプリンタ制御部からデータ線を通じて送られた信号に基づいて、発熱素子３２は発熱し、個別インク通路４２の発熱抵抗体３２上に位置するインクを加熱して、気泡を発生させる。気泡は急激に膨張して、インク吐出ノズル２０内のインクを上方に押し上げ、インク液滴を吐出させる。その後、膨張した気泡は、インク吐出ノズル２０の開口部分で大気と連通するとともに、断熱膨張により冷却した気泡は収縮を開始し消滅する。これによってインク液滴の１回の吐出が終了する。
【００２８】
インク液滴がインク吐出ノズル２０から吐出する際、インク吐出ノズル２０のインク吐出開口部分周辺は、撥水機能を有する微粒子２３が表面に露出し、しかも微小凹凸面２２ａが形成され、超撥インク性の機能を持つ表面が形成されるので、記録紙等に吐出したインク液滴の一部分が跳ね返ったインク液が、インク吐出ノズル２０のインク吐出開口部分周辺に跳ね返っても、インク液をはじき、付着しない。従って、インク液滴の吐出の際、インク吐出開口部分には、付着物がないので、付着物の影響を受けて、インク液滴の吐出方向が微妙に変化することはなくなる。
【００２９】
たとえ、付着物が付き、クリーニングブレードによって微小凹凸層２２ａが摺動され、磨耗しても、プレート２２には微粒子２３が均一に分散しているので、微粒子２３が表面に常時露出し、微粒子２３による微小凹凸層２２ａを形成する。従って、長期間インクジェットヘッドを使用してもインク液滴の吐出方向が安定する。
【００３０】
上記実施例のプレート２２は、プレート母材中に、シリコーンを主成分とする撥水機能を有する微粒子２３を略均一に分散させたものであるが、本発明は、さらに、プレート２２の替わりに、撥水機能を有する微粒子が分散し、プレートのインク吐出面側と反対の裏面側の表面における上記微粒子の密度が、インク吐出面側表面における上記微粒子の密度に対して小さいプレートを用いたインクジェットを提供する。
【００３１】
このようなインクジェットの好適実施例は、プレート２２を除き、図３に示すインク吐出機構１４と同一の構成を持つものである。
【００３２】
例えば、図４（ａ）に示すようなプレート２２’が、プレート２２の替わりに用いられる。
プレート２２’は、プレート２２と同様に、インク吐出ノズル２０’を有し、プレート母材として、広く高分子フィルムに用いられる樹脂材料が用いられる。例えば、ポリイミドやポリウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリサルフォン等の熱可塑性樹脂やアラミド樹脂等が用いられる。
【００３３】
さらに、プレート２２’には、シリコーンやフッ素系オリゴマー、フッ素系ポリマーやフッ素系グラファイトからなる撥水機能を有する微粒子２３’が分散し、インク吐出面側からその反対側の裏面側に行くにつれ、微粒子２３’の分散密度が徐々に低下し、裏面側表面では殆ど微粒子２３’がなくなる粒子密度の分散分布となっている。すなわち、プレート２２’は、インク吐出面側では微粒子２３’に基づく撥水性の効果を有し、裏面側表面では、微粒子２３’に基づく撥水性の効果がなくなる傾斜機能を持っている。なお、微粒子２３’は、微粒子２３と同様に、粒径が、１μｍ以下であるのが好ましく、またこの微粒子２３の分散密度が３×１０7 （個／ｍｍ3 ）以上であるのが好ましい。このようなプレート２２’は、微粒子２３’の分散密度が異なる溶融状態の高分子フィルム形成溶液を用いて多層塗布することによって作製することができる。
【００３４】
また、インク吐出開口部分側（表面側）のプレート２２’の表面には、プレート２２と同様に、微粒子２３’が表面に露出して、微小凹凸面２２ａ’が形成されている。このような微小凹凸面２２ａ’は、インク吐出ノズル２０’のインク吐出側のプレート２２’の表面全面に形成されてもよいし、インク吐出ノズル２０’の吐出開口部分の所定の範囲内に形成されてもよい。
【００３５】
また、図４（ｂ）に示すように、プレート２２’の替わりに、シリコーンやフッ素系オリゴマー、フッ素系ポリマーやフッ素系グラファイト等の撥水機能を有する微粒子２３’’の分散密度が、インク吐出面側から段階的に低下するように、分散密度の異なる多層膜４４、４６によって構成されるプレート２２’’を用いてもよい。このようなプレート２２’’の作製は、例えば、微粒子２３’’の分散密度の異なる膜を押し出し直後に積層することによって行う。
インク吐出ノズル２０’および２０’’の内表面は、平滑面２２ｂと同様の平滑面が形成される。
【００３６】
このような構成をとることによって、インク吐出面側と反対の裏面側は、撥水性微粒子に基づく撥インク性や凹凸形状による超撥インク性が発現せず、隔壁層等に接着剤を用いてプレートを貼り付ける際にも接着剤が容易に拡がり十分に接着される。従って、長期間使用しても、隔壁層とプレートが剥離せず、インク液滴の吐出も安定し、高画質な画像等のプリントを出力できる。
【００３７】
上記実施例のプレートは、プレート母材中に、シリコーンを主成分とする撥水機能を有する微粒子２３を分散させたものであるが、本発明では、少なくともインク吐出側の表面近傍領域には、撥水機能を有する微粒子が分散したプレートを用いてもよい。このようなプレートは、前記表面近傍領域中の微粒子とこの微粒子を除く部分のエッチングレートの高低の関係が異なる少なくとも２種類のエッチング条件を用いてエッチング加工されて、インク吐出ノズルとこのインク吐出ノズルのインク吐出開口部周りのプレート表面が形成される。
なお、微粒子を除く部分が、エッチングレートの異なる複数の組成物によって構成されている場合、これらのエッチングレートがいずれも微粒子のエッチングレートより速いエッチング条件、および、これらのエッチングレートがいずれも微粒子のエッチングレートと略同等であるエッチング条件を用いることが好ましい。
【００３８】
図５は、インク吐出側の表面近傍領域に、撥水機能を有する微粒子が分散したプレート６０の断面図である。
プレート６０は、プレート基材６２のインク液滴の吐出側の上層に、Ｎｉ（ニッケル）とＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）の組成からなり、ＰＴＦＥが撥水機能を有する微粒子として構成される共析メッキ膜６４が、インク吐出側のプレートの表面近傍領域に形成される。インク吐出ノズル６４のインク吐出開口部周りのプレート表面、すなわち、共析メッキ膜６４のインク吐出開口部周りの表面は、ＰＴＦＥの微粒子によって微小凹凸面６８が形成される。インク吐出ノズル６６の内表面は、後述する方法によりドライエッチングを用いてＰＴＦＥの微粒子が表面に露出せず、ＰＴＦＥの微粒子がＮｉと面一になった微小凹凸のない平滑面７０が形成されている。
このようなプレート６０は、ＰＴＦＥの微粒子とＮｉのエッチングレートの高低の関係が異なる少なくとも２種類のエッチング条件を用いて、プレートがエッチング加工されて、インク吐出ノズル６６が形成（穿孔）されるとともに、このインク吐出ノズルのインク吐出開口部周りのプレート表面が微小凹凸面にされる。
上記プレート６０を用いるインクジェットヘッドは、図３に示すプレート２２に替えてプレート６０を用いたインク吐出機構を有する。従って、プレート６０を除き各部分の構成や機能の説明は省略する。
【００３９】
プレート６０は、プレート基板６２のインク吐出側の面にＮｉ、ＰＴＦＥの共析メッキ膜６４が形成されたもので、例えば１〜５μｍの厚さの共析メッキ膜６４が形成されて、共析メッキ膜６４を含めたプレート基板６２の厚さが数１０μｍとなる。プレート基板６２の材料は、特に限定されず、例えば、ポリイミドやポリウレタン樹脂やポリサルフォンやアラミド等の樹脂材料やガラス材料等が用いられる。
共析メッキ膜６４は、フッ素樹脂をＮｉメッキ液に分散させてメッキすることによってプレート基材６２上に形成される公知の複合Ｎｉメッキ被膜である。
【００４０】
このようなプレート６０のインク吐出ノズル６６は、ＮｉおよびＰＴＦＥが略同等のエッチングレートとなるエッチング条件、例えば、Ａｒガス雰囲気でドライエッチングを行って穿孔して形成され、インク吐出ノズル６６の内表面に平滑面７０が形成される。また、ＰＴＦＥのエッチングレートをＮi のエッチングレートと略同等とするために、ＡｒガスとＯ2 ガスの混合ガスを所定比に調整してエッチングを行ってもよい。このようなエッチング条件は、撥水機能を有するＰＴＦＥの微粒子と、この微粒子を取り巻くＮｉとが略同等のエッチングレートとなる条件であれば、どのようなものであってもよい。
【００４１】
一方、インク吐出ノズル６６のインク吐出開口部周りの表面の微小凹凸は、例えば、硝酸、リン酸、塩酸、酢酸等の１種もしくはこれらの混合物の溶液によってウェットエッチングにより、Ｎｉを選択的にエッチングして、ＰＴＦＥが表面に露出するように行う。この場合、すでに形成されたインク吐出ノズル６６の内表面の平滑面７０がエッチングされないように、予めインク吐出ノズル６６をマスキングしてウェットエッチングを行うとよい。
【００４２】
なお、上記例は、ＰＴＦＥとＮｉのエッチングレートの高低の関係が異なる２種類のエッチング条件を用いてプレートの加工を行うものであるが、本発明においては、２種類以上のエッチング条件を用いてプレートの加工を行ってもよい。
また、共析メッキ膜６４はＰＴＦＥとＮｉの共析メッキ膜の他に、フッ化グラファイト微粒子をＮｉメッキ液に分散させてメッキすることによって得られるフッ化グラファイト系の複合メッキ被膜等であってもよく、特に制限されない。
【００４３】
以上、本発明のインクジェットヘッドの製造方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。
【００４４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、インクジェットヘッドのインク吐出ノズルを形成するプレートが、少なくともインク吐出側の表面近傍領域に、撥水機能を有する微粒子が分散し、この表面近傍領域中の微粒子とこの微粒子を除く部分のエッチングレートの高低の関係が異なる少なくとも２種類のエッチング条件を用いて、エッチング加工することによって、例えば、プレート母材と微粒子のエッチングレートが略同等のエッチング条件と、プレート母材のエッチングレートが微粒子のエッチングレートより速いエッチング条件を用いて、エッチング加工することによって、内表面が平滑面となったインク吐出ノズルが穿孔されるとともに、このインク吐出ノズルのインク吐出開口部周りのプレート表面が微小凹凸面に加工されるので、インク吐出ノズルの内表面は超撥インク性を有さず、インク吐出ノズルの開口部分周辺は超撥インク性を有するプレートを容易に形成することができ、長期間使用してもインク液滴の超撥インク性が維持され、高画質なプリントを出力することができる。
また、プレートのインク吐出面側と反対の裏面側の表面における撥水性微粒子の密度が、インク吐出面側表面における撥水性微粒子の密度に対して低いので、プレートは、隔壁層等と接着剤により強固に接着され、長期間使用しても、プレートが剥離することはない。従って、インク液滴の吐出が安定し、高画質な画像等をプリント出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のインクジェットヘッドの製造方法で製造されるインクジェットヘッドをインク吐出ノズル面から見た平面図である。
【図２】 図１に示すＡ−Ａ’線に沿ったインクジェットヘッドの断面図である。
【図３】 図２に示す領域Ｂを拡大した断面図である。
【図４】 （ａ）および（ｂ）は、本発明のインクジェットヘッドの別の実施態様の一例を説明する説明図である。
【図５】 本発明のインクジェットヘッドの製造方法で製造されるインクジェットヘッドの別の実施態様の一例を説明する説明図である。
【図６】 従来のインクジェットヘッドのインク吐出ノズルに対応した構成を説明する図である。
【図７】 図５に示されるＣ領域を示す拡大図である。
【符号の説明】
１０ インクジェットヘッド
１１ 実装フレーム
１２ ノズル列
１４ インク吐出機構
１６ 基板
１８ 隔壁層
２０，２０’，２０’’，６６ インク吐出ノズル
２２，２２’，２２’’，６０ プレート
２２ａ、２２ａ’，２２ａ’’，６８ 微小凹凸面
２２ｂ，２２ｂ’，２２ｂ’’，７０ 平滑面
２３，２３’，２３’’ 微粒子
２４ インク供給路
２６ 発熱抵抗体
２８，３０ 配線導体
３２ 発熱素子
３４ 駆動用ＬＳＩ
３６ 連結用インク孔
３８ インクタンク接続路
４０ インクタンク
４２ 個別インク通路
４４ インク液滴
４６ 気泡
６２ プレート基材
６４ 共析メッキ層
【発明の属する技術分野】
本発明は、インク液滴を記録媒体に飛翔させて記録するインクジェットヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、水性インクのインク液滴を吐出して記録を行うインクジェットプリンタが普及しているが、一方において、インクジェットプリンタは、写真のように高画質の画像を高速にプリント出力できることが強く望まれている。
このため、インクジェットプリンタの画質の向上や印刷速度の向上のための種々の技術が提案されている。例えば、インク液滴が所望の方向に正確に吐出して飛翔し、高画質の画像を高速にプリントできるように、インク吐出ノズルの吐出開口部分の周辺に撥水処理層が設けられたインクジェットヘッドが提案されている。
【０００３】
特開平１０−１５１７４４号公報では、インク吐出ノズルのインク吐出開口部分周辺に、フッ素系ポリマーの塗布を行うことが提案されている。
図６に、上記公報におけるインクジェットヘッドのインク吐出ノズルに対応した構成が示されている。また、図７には、図６に示す領域Ｃの拡大図が示されている。
上記公報によると、基板１００上に発熱抵抗体１０２および薄膜導体１０４、１０６を設けるとともに、隔壁層１０８を基板１００上に設けることによって個別インク通路１１０を形成し、隔壁層１０８の上にインク吐出ノズル１１２を有するプレート１１４を貼り付けている。そして、このプレート１１４のインク吐出ノズル１１２の吐出開口部１１２ａの周辺に、フッ素系ポリマーの塗布を行い、撥水処理層１１６を設けている。特に、図７に示すように、撥水処理層１１６の表面に、３０〜６０ｎｍの微細な凹凸面１１８を形成することで、撥水性を一層向上させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公報におけるインクジェットヘッドでは、記録紙等への印刷のために飛翔したインク液滴の一部分が跳ね返ってインク吐出ノズル１１２のインク吐出開口部周辺に付着したインク液等をクリーニング除去するために、クリーニングブレード等によって撥水処理層１１６が擦られ、撥水処理層１１６はクリーニングの回数に伴って磨耗する。従って、インクジェットプリンタを長期間使用すると、撥水処理層１１６が消滅し、撥水性の劣るプレート１１４が表面に現れるため、記録紙等から跳ね返ったインク液滴の一部分がインク吐出ノズル１１２の吐出開口部周辺に付着し易くなる。その結果、インク吐出ノズル１１２から吐出しようとするインク液滴の吐出方向が乱れ、インク液滴が記録紙等の所望の位置に着弾せず、高画質な画像をプリントすることはできくなるといった問題がある。
このような問題は、インク液滴を吐出させるアクチュエータとして発熱素子を用いた加熱方式のインクジェットヘッドのみならず、アクチュエータとしてピエゾ素子等の圧電素子を用いた圧電方式のインクジェットヘッドにおいても同様に発生する問題である。
【０００５】
そこで、本発明は、上記問題を解決するために、インク液滴を吐出するインク吐出ノズルが設けられたプレートを備えるインクジェットヘッドであって、所望の場所が撥水性（撥インク性）を有し、長期間使用してもインク液滴に対する撥インク性が維持され、また、高画質なプリントを出力することのできるインクジェットヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、基板上に設けられ、インクを吐出するためのインク吐出作用面を有するインク吐出手段と、このインク吐出手段を用いて前記インク吐出作用面に対して略垂直方向にインクが吐出するように前記インク吐出作用面に対向してインク吐出開口部が配置されたインク吐出ノズルを有するプレートであって、少なくともインク吐出側の表面近傍領域に、撥水機能を有する微粒子がプレート母材中に分散したプレートを備え、前記インク吐出手段を用いて前記インク吐出ノズルからインク液滴を吐出するインクジェットヘッドを製造するに際し、前記インク吐出ノズル形成前のプレートを前記基板に沿って貼り付けた後、前記インク吐出ノズルの内表面が平滑面となるように、前記プレート母材と前記微粒子のエッチングレートが略同等の第１のエッチング条件で前記インク吐出ノズルをドライエッチングし、形成されたインク吐出ノズルのインク吐出開口部周りのプレート表面が前記微粒子の露出した微小凹凸面となるように、前記プレート表面を、前記プレート母材のエッチングレートが前記微粒子のエッチングレートより速い第２のエッチング条件でドライエッチングし、前記第１のエッチング条件と前記第２のエッチング条件は、ドライエッチングに用いるガス成分が異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を提供する。
【０００７】
ここで、前記撥水機能を有する微粒子は、シリコーンを主成分とする微粒子であり、前記インク吐出ノズルの形成は、酸素およびフッ素を含むガスを反応ガスとするドライエッチングによって行われ、前記プレート表面の加工は、酸素ガスを反応ガスとするドライエッチングによって行われることが好ましい。
前記プレート表面の加工は、前記インク吐出ノズルの形成をドライエッチング装置にて行った後、このドライエッチング装置にて、反応ガスを変えて、続けて行うことが好ましい。
【０００８】
又、前記インク吐出ノズルのインク吐出開口部周りのプレート表面に、前記第２のエッチング条件を用いたエッチングにより、前記微粒子が露出し微小凹凸面が形成されることが好ましい。
【０００９】
さらに、前記インク吐出ノズルのノズル内表面には、前記第１のエッチング条件を用いたエッチングにより、微小凹凸のない平滑面が形成されることが好ましい。
【００１０】
さらに、前記基板に貼り付ける前記プレートにおいて、インク吐出面側と反対の貼り付け面側の表面における前記微粒子の分散密度は、インク吐出面側表面における前記微粒子の分散密度に対して低いことが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のインクジェットヘッドの製造方法で製造されるインクジェットヘッドについて、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。
【００１４】
図１には、本発明のインクジェットヘッドの製造方法で製造されるインクジェットヘッド１０が示されている。また、図２には、図１に示すＡ−Ａ’線に沿ったインクジェットヘッドの断面図が示されている。
インクジェットヘッド１０は、Ａ４フルカラーインクジェットプリンタ用ラインヘッドであり、６インチウエハから得られるモノリシックなシリコン基板である基板１０ａおよび１０ｂが中央で突き合わされて、実装フレーム１１に取り付けられている。
【００１５】
ここで、基板１０ａおよび１０ｂの表面には、例えば、７２０ｄｐｉ（ドット／インチ）の密度で６０４８個のインク吐出ノズルが配列されているノズル列１２、すなわち、ブラック用ノズル列１２ｂ、イエロー用ノズル列１２ｙ、シアン用ノズル列１２ｃおよびマゼンタ用ノズル列１２ｍが設けられ、ノズル列には、２１０ｍｍの長さに総数２４１９２個のインク吐出ノズルが並んでいる。
このような基板１０ａおよび１０ｂは、各色のノズル列１２のインク吐出ノズル各々に対応して、図３に示すように、後述する発熱素子３２と個別インク通路４２を有する同様のインク吐出機構を備えている。ここで、図２に示す領域Ｂのインク吐出ノズルに対応するインク吐出機構１４を例にとって説明する。
【００１６】
図３には、インク吐出機構１４が示されている。
インク吐出機構１４は、シリコンやパイレックスガラス等からなる基板１６と、隔壁層１８と、インク吐出ノズル２０を備えるプレート２２とが積層された３層構造である。
基板１６には、エッチング等によって、例えば１５０μｍ加工されて、各インクのノズル列１２に割り当てられるインク供給路２４が形成される。また、図３中、プレート２２のインク吐出ノズル２０下方直下に発熱抵抗体２６がスパッタ法によって形成される。
インク供給路２４の底面には、基板１６の裏面に貫通する連結用インク孔３６が間欠的に設けられ、インク供給路２４は、水性インクを蓄えるインクタンク４０と接続されるインクタンク接続路３８と連通し、常時インクがインク供給路２４に供給される構成となっている。
【００１７】
発熱抵抗体２６には、パルス電圧を印加するための配線導体２８、３０が接続され、配線導体２８は、基板１６上に設けられた耐エッチング層や断熱層（いずれも図示されない）を横切る図示されないスルーホール接続部を通して、シフトレジスタ回路およびドライバ回路を有する駆動用ＬＳＩ３４のコレクタ電極に接続されている。また、配線導体３０は接地されている。
ここで、駆動用ＬＳＩ３４は、図示されないプリンタ制御部から配線されているデータ線、クロック線、および２本の電源線の計４本と接続され、また、基板１０ａあるいは１０ｂの側方から配線されているアース線が発熱素子３２の配線導体３０と接続されている。
【００１８】
隔壁層１８は、基板１６上に設けられ、個別インク通路４２とインク供給路２４を形成する。隔壁層１８は、耐水性フィルムレジストを基板１６上に接着し、個別インク通路４２とインク供給路２４の部分のレジストを除去することによって形成され、配線導体２８の一部分と駆動用ＬＳＩ３４を覆う。本実施例では、耐水性フィルムレジストを隔壁層１８とするものであるが、ポリイミドを用いてもよい。
【００１９】
プレート２２は、インク吐出ノズル２０を有し、シリコーン（ポリシロキサン）を主成分とする撥水機能を有する微粒子２３がプレート母材中に略均一に分散している。ここで、撥水とは、インク液滴の接触角が９０度以上である状態をいう。
プレート２２のプレート母材は、広く高分子フィルムに用いられる樹脂材料が用いられる。例えば、ポリイミドやポリウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリサルフォン等の熱可塑性樹脂、さらには、アラミド樹脂がプレート母材として用いられる。
プレート母材中に分散する微粒子２３の粒径は、１μｍ以下であるのが好ましく、また、この微粒子２３のプレート母材中の分散密度は、３×１０7 個／ｍｍ3 以上であるのが好ましい。
インク吐出ノズル２０のインク吐出側（表面側）のプレート２２の表面には、微粒子２３が表面に露出して、微小凹凸面２２ａを形成している。従って、微小凹凸面２２ａの凹凸は、微粒子２３の粒径に対応した大きさとなっており、１μｍ以下の微小凹凸が形成されるのが好ましい。このような微小凹凸面２２ａは、インク吐出ノズル２０のインク吐出側のプレート２２の表面全面に形成されてもよいし、インク吐出ノズル２０のインク吐出開口部分の所定の範囲内に形成されるものであってもよい。
【００２０】
このように、インク吐出ノズル２０のインク吐出開口部分の周辺に、微粒子２３を露出させ、微小凹凸面２２ａを形成するのは、微粒子２３が撥水機能を有するシリコーンを主成分とすることにより、水性インクからなるインクに対して、撥水性（撥インク性）を持たせ、さらに、微小凹凸の形状効果によって、インク液滴の接触角が９０度以上、好ましくは１２０度以上とし、超撥インク性を発現させるためである。
このような微小凹凸面２２ａは、プレート２２のプレート母材のエッチングレートが微粒子２３のエッチングレートより速いエッチング条件を用いて、ドライエッチングあるいはウェットエッチングによってエッチング加工されて形成される。例えば、ドライエッチングの場合、反応性イオンエッチングによってプレート母材が選択的に加工されて形成される。
プレート母材のエッチングレートが微粒子２３のエッチングレートより速いとは、加工後の加工面が微小凹凸面として許容される程度のエッチングレートの差異である。
【００２１】
また、インク吐出ノズル２０の内表面は、微粒子２３が表面に露出せず、微粒子２３の表面がプレート母材と面一になった微小凹凸のない平滑面２２ｂが形成されている。このインク吐出ノズル２０は、インク吐出ノズル２０形成前のプレート２２が隔壁層１８に貼り付けられた後、プレート母材と微粒子２３のエッチングレートが略同等のエッチング条件を用いて、ドライエッチングあるいはウェットエッチングによって穴あけ加工されて形成される。従って、プレート母材および微粒子２３は、区別なくエッチングされる。エッチングによる穴あけ加工は、例えば、後述するように、反応性イオンエッチングによって行われる。
エッチングレートが略同等とは、加工後の加工面が平滑面として許容される程度のエッチングレートである。
このように、インク吐出ノズル２０の内表面に、微小凹凸のない平滑面２２ｂを形成させるのは、インク吐出ノズル２０の内表面は、吐出するインク液滴と接触する際、円滑にインク液滴が通過できるように超撥インク性が発現しないことが好ましいからである。従って、このような平滑面２２ｂでは、インクの接触角が１２０度以下、より好ましくは９０度以下となる。
【００２２】
また、インク吐出ノズル２０のインク吐出開口部分と反対側の裏面側は、微粒子２３が表面に露出しない平滑面となっている。裏面側を平滑面とするのは、プレート２２を隔壁層１８に接着剤で貼り付ける際、超撥インク性が発現せず、接着剤が裏面全体に薄く拡がり、プレート２２と隔壁層１８の接着を良好にするためである。
【００２３】
このような微小凹凸面２２ａおよび平滑面２２ｂを有するプレート２２の形成は、例えば、ドライエッチングの場合、予め、プレート母材に微粒子２３を略均一に分散したプレートを加熱熱硬型接着剤や紫外線硬化型接着剤等を用いて隔壁層１８に貼り付け、その後、Ｏ2 およびＣＦ4 を反応ガスとして、公知の反応性ドライエッチング装置を用いてプラズマ反応性ドライエッチングを行い、インク吐出ノズル２０を形成（穿孔）する。インク吐出ノズル２０の形成に際し反応ガスをＯ2 およびＣＦ4 を用いるので、シリコーンを主成分とする微粒子２３とプレート母材のエッチングレートは略同等であり選択性なくエッチングされる。従って、インク吐出ノズル２０の内表面には平滑面２２ｂが形成される。
【００２４】
次に、同一の反応性ドライエッチング装置を用いて、Ｏ2 を反応ガスとしてプラズマ反応性ドライエッチングを行い、プレート２２のインク吐出側の表面をエッチング加工する。この時、反応ガスをＯ2 とするので、プレート２２のプレート母材のエッチングレートが微粒子２３のエッチングレートより速くなり、プレート母材が選択的にエッチング加工され、シリコーンからなる微粒子２３は加工されない。従って、微粒子２３は、インク吐出側表面に露出して、微小凹凸面２２ａを形成する。
【００２５】
なお、上記インク吐出ノズル２０の穴あけ加工では、反応ガスとしてＯ2 とＣＦ4 を含むガスを用いているが、これに限定されず、エッチングレートが同等である反応ガスであれば、どのようなものであってもよく、例えば、ＣＦ4 の替わりに、Ｃ2 Ｆ6 や、ＳＦ6 等のフッ素を含むガスを反応ガスとしてもよい。なお、本発明におけるエッチングレートを略同等とするエッチング条件は、ドライエッチングの場合、上記反応ガスの種類や反応ガスの組成比のみならず、ドライエッチング装置内の圧力や温度や印加する高周波電源の周波数等の種々の条件や、ウェットエッチングの場合、エッチング液の液組成比やエッチング液の温度等も含まれる。
このようにして、プレート２２は作製される。
【００２６】
上記実施例は、インク液を沸騰させてインク吐出ノズル２０からインク液滴を吐出する発熱素子３２をインク吐出手段として用いるものであるが、本発明におけるインク吐出手段は、所定電圧に応じてピエゾ素子等の圧電素子の容積を変化させてインク液滴を吐出させる圧電方式であってもよい。
また、インク吐出ノズル２０を有するプレート２２は、基板１６の面に沿って配置され、基板１６上に設けられる発熱素子３２の発熱抵抗体２６の面に対して略垂直方向にインク吐出ノズル２０からインク液滴を吐出させるトップシュータ方式であるが、本発明においては、発熱素子の発熱抵抗体の面と略平行にインク液滴を吐出させるサイドシュータ方式に適用してもよい。
【００２７】
このようなインク吐出機構１４では、図示されないプリンタ制御部からデータ線を通じて送られた信号に基づいて、発熱素子３２は発熱し、個別インク通路４２の発熱抵抗体３２上に位置するインクを加熱して、気泡を発生させる。気泡は急激に膨張して、インク吐出ノズル２０内のインクを上方に押し上げ、インク液滴を吐出させる。その後、膨張した気泡は、インク吐出ノズル２０の開口部分で大気と連通するとともに、断熱膨張により冷却した気泡は収縮を開始し消滅する。これによってインク液滴の１回の吐出が終了する。
【００２８】
インク液滴がインク吐出ノズル２０から吐出する際、インク吐出ノズル２０のインク吐出開口部分周辺は、撥水機能を有する微粒子２３が表面に露出し、しかも微小凹凸面２２ａが形成され、超撥インク性の機能を持つ表面が形成されるので、記録紙等に吐出したインク液滴の一部分が跳ね返ったインク液が、インク吐出ノズル２０のインク吐出開口部分周辺に跳ね返っても、インク液をはじき、付着しない。従って、インク液滴の吐出の際、インク吐出開口部分には、付着物がないので、付着物の影響を受けて、インク液滴の吐出方向が微妙に変化することはなくなる。
【００２９】
たとえ、付着物が付き、クリーニングブレードによって微小凹凸層２２ａが摺動され、磨耗しても、プレート２２には微粒子２３が均一に分散しているので、微粒子２３が表面に常時露出し、微粒子２３による微小凹凸層２２ａを形成する。従って、長期間インクジェットヘッドを使用してもインク液滴の吐出方向が安定する。
【００３０】
上記実施例のプレート２２は、プレート母材中に、シリコーンを主成分とする撥水機能を有する微粒子２３を略均一に分散させたものであるが、本発明は、さらに、プレート２２の替わりに、撥水機能を有する微粒子が分散し、プレートのインク吐出面側と反対の裏面側の表面における上記微粒子の密度が、インク吐出面側表面における上記微粒子の密度に対して小さいプレートを用いたインクジェットを提供する。
【００３１】
このようなインクジェットの好適実施例は、プレート２２を除き、図３に示すインク吐出機構１４と同一の構成を持つものである。
【００３２】
例えば、図４（ａ）に示すようなプレート２２’が、プレート２２の替わりに用いられる。
プレート２２’は、プレート２２と同様に、インク吐出ノズル２０’を有し、プレート母材として、広く高分子フィルムに用いられる樹脂材料が用いられる。例えば、ポリイミドやポリウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリサルフォン等の熱可塑性樹脂やアラミド樹脂等が用いられる。
【００３３】
さらに、プレート２２’には、シリコーンやフッ素系オリゴマー、フッ素系ポリマーやフッ素系グラファイトからなる撥水機能を有する微粒子２３’が分散し、インク吐出面側からその反対側の裏面側に行くにつれ、微粒子２３’の分散密度が徐々に低下し、裏面側表面では殆ど微粒子２３’がなくなる粒子密度の分散分布となっている。すなわち、プレート２２’は、インク吐出面側では微粒子２３’に基づく撥水性の効果を有し、裏面側表面では、微粒子２３’に基づく撥水性の効果がなくなる傾斜機能を持っている。なお、微粒子２３’は、微粒子２３と同様に、粒径が、１μｍ以下であるのが好ましく、またこの微粒子２３の分散密度が３×１０7 （個／ｍｍ3 ）以上であるのが好ましい。このようなプレート２２’は、微粒子２３’の分散密度が異なる溶融状態の高分子フィルム形成溶液を用いて多層塗布することによって作製することができる。
【００３４】
また、インク吐出開口部分側（表面側）のプレート２２’の表面には、プレート２２と同様に、微粒子２３’が表面に露出して、微小凹凸面２２ａ’が形成されている。このような微小凹凸面２２ａ’は、インク吐出ノズル２０’のインク吐出側のプレート２２’の表面全面に形成されてもよいし、インク吐出ノズル２０’の吐出開口部分の所定の範囲内に形成されてもよい。
【００３５】
また、図４（ｂ）に示すように、プレート２２’の替わりに、シリコーンやフッ素系オリゴマー、フッ素系ポリマーやフッ素系グラファイト等の撥水機能を有する微粒子２３’’の分散密度が、インク吐出面側から段階的に低下するように、分散密度の異なる多層膜４４、４６によって構成されるプレート２２’’を用いてもよい。このようなプレート２２’’の作製は、例えば、微粒子２３’’の分散密度の異なる膜を押し出し直後に積層することによって行う。
インク吐出ノズル２０’および２０’’の内表面は、平滑面２２ｂと同様の平滑面が形成される。
【００３６】
このような構成をとることによって、インク吐出面側と反対の裏面側は、撥水性微粒子に基づく撥インク性や凹凸形状による超撥インク性が発現せず、隔壁層等に接着剤を用いてプレートを貼り付ける際にも接着剤が容易に拡がり十分に接着される。従って、長期間使用しても、隔壁層とプレートが剥離せず、インク液滴の吐出も安定し、高画質な画像等のプリントを出力できる。
【００３７】
上記実施例のプレートは、プレート母材中に、シリコーンを主成分とする撥水機能を有する微粒子２３を分散させたものであるが、本発明では、少なくともインク吐出側の表面近傍領域には、撥水機能を有する微粒子が分散したプレートを用いてもよい。このようなプレートは、前記表面近傍領域中の微粒子とこの微粒子を除く部分のエッチングレートの高低の関係が異なる少なくとも２種類のエッチング条件を用いてエッチング加工されて、インク吐出ノズルとこのインク吐出ノズルのインク吐出開口部周りのプレート表面が形成される。
なお、微粒子を除く部分が、エッチングレートの異なる複数の組成物によって構成されている場合、これらのエッチングレートがいずれも微粒子のエッチングレートより速いエッチング条件、および、これらのエッチングレートがいずれも微粒子のエッチングレートと略同等であるエッチング条件を用いることが好ましい。
【００３８】
図５は、インク吐出側の表面近傍領域に、撥水機能を有する微粒子が分散したプレート６０の断面図である。
プレート６０は、プレート基材６２のインク液滴の吐出側の上層に、Ｎｉ（ニッケル）とＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）の組成からなり、ＰＴＦＥが撥水機能を有する微粒子として構成される共析メッキ膜６４が、インク吐出側のプレートの表面近傍領域に形成される。インク吐出ノズル６４のインク吐出開口部周りのプレート表面、すなわち、共析メッキ膜６４のインク吐出開口部周りの表面は、ＰＴＦＥの微粒子によって微小凹凸面６８が形成される。インク吐出ノズル６６の内表面は、後述する方法によりドライエッチングを用いてＰＴＦＥの微粒子が表面に露出せず、ＰＴＦＥの微粒子がＮｉと面一になった微小凹凸のない平滑面７０が形成されている。
このようなプレート６０は、ＰＴＦＥの微粒子とＮｉのエッチングレートの高低の関係が異なる少なくとも２種類のエッチング条件を用いて、プレートがエッチング加工されて、インク吐出ノズル６６が形成（穿孔）されるとともに、このインク吐出ノズルのインク吐出開口部周りのプレート表面が微小凹凸面にされる。
上記プレート６０を用いるインクジェットヘッドは、図３に示すプレート２２に替えてプレート６０を用いたインク吐出機構を有する。従って、プレート６０を除き各部分の構成や機能の説明は省略する。
【００３９】
プレート６０は、プレート基板６２のインク吐出側の面にＮｉ、ＰＴＦＥの共析メッキ膜６４が形成されたもので、例えば１〜５μｍの厚さの共析メッキ膜６４が形成されて、共析メッキ膜６４を含めたプレート基板６２の厚さが数１０μｍとなる。プレート基板６２の材料は、特に限定されず、例えば、ポリイミドやポリウレタン樹脂やポリサルフォンやアラミド等の樹脂材料やガラス材料等が用いられる。
共析メッキ膜６４は、フッ素樹脂をＮｉメッキ液に分散させてメッキすることによってプレート基材６２上に形成される公知の複合Ｎｉメッキ被膜である。
【００４０】
このようなプレート６０のインク吐出ノズル６６は、ＮｉおよびＰＴＦＥが略同等のエッチングレートとなるエッチング条件、例えば、Ａｒガス雰囲気でドライエッチングを行って穿孔して形成され、インク吐出ノズル６６の内表面に平滑面７０が形成される。また、ＰＴＦＥのエッチングレートをＮi のエッチングレートと略同等とするために、ＡｒガスとＯ2 ガスの混合ガスを所定比に調整してエッチングを行ってもよい。このようなエッチング条件は、撥水機能を有するＰＴＦＥの微粒子と、この微粒子を取り巻くＮｉとが略同等のエッチングレートとなる条件であれば、どのようなものであってもよい。
【００４１】
一方、インク吐出ノズル６６のインク吐出開口部周りの表面の微小凹凸は、例えば、硝酸、リン酸、塩酸、酢酸等の１種もしくはこれらの混合物の溶液によってウェットエッチングにより、Ｎｉを選択的にエッチングして、ＰＴＦＥが表面に露出するように行う。この場合、すでに形成されたインク吐出ノズル６６の内表面の平滑面７０がエッチングされないように、予めインク吐出ノズル６６をマスキングしてウェットエッチングを行うとよい。
【００４２】
なお、上記例は、ＰＴＦＥとＮｉのエッチングレートの高低の関係が異なる２種類のエッチング条件を用いてプレートの加工を行うものであるが、本発明においては、２種類以上のエッチング条件を用いてプレートの加工を行ってもよい。
また、共析メッキ膜６４はＰＴＦＥとＮｉの共析メッキ膜の他に、フッ化グラファイト微粒子をＮｉメッキ液に分散させてメッキすることによって得られるフッ化グラファイト系の複合メッキ被膜等であってもよく、特に制限されない。
【００４３】
以上、本発明のインクジェットヘッドの製造方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。
【００４４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、インクジェットヘッドのインク吐出ノズルを形成するプレートが、少なくともインク吐出側の表面近傍領域に、撥水機能を有する微粒子が分散し、この表面近傍領域中の微粒子とこの微粒子を除く部分のエッチングレートの高低の関係が異なる少なくとも２種類のエッチング条件を用いて、エッチング加工することによって、例えば、プレート母材と微粒子のエッチングレートが略同等のエッチング条件と、プレート母材のエッチングレートが微粒子のエッチングレートより速いエッチング条件を用いて、エッチング加工することによって、内表面が平滑面となったインク吐出ノズルが穿孔されるとともに、このインク吐出ノズルのインク吐出開口部周りのプレート表面が微小凹凸面に加工されるので、インク吐出ノズルの内表面は超撥インク性を有さず、インク吐出ノズルの開口部分周辺は超撥インク性を有するプレートを容易に形成することができ、長期間使用してもインク液滴の超撥インク性が維持され、高画質なプリントを出力することができる。
また、プレートのインク吐出面側と反対の裏面側の表面における撥水性微粒子の密度が、インク吐出面側表面における撥水性微粒子の密度に対して低いので、プレートは、隔壁層等と接着剤により強固に接着され、長期間使用しても、プレートが剥離することはない。従って、インク液滴の吐出が安定し、高画質な画像等をプリント出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のインクジェットヘッドの製造方法で製造されるインクジェットヘッドをインク吐出ノズル面から見た平面図である。
【図２】 図１に示すＡ−Ａ’線に沿ったインクジェットヘッドの断面図である。
【図３】 図２に示す領域Ｂを拡大した断面図である。
【図４】 （ａ）および（ｂ）は、本発明のインクジェットヘッドの別の実施態様の一例を説明する説明図である。
【図５】 本発明のインクジェットヘッドの製造方法で製造されるインクジェットヘッドの別の実施態様の一例を説明する説明図である。
【図６】 従来のインクジェットヘッドのインク吐出ノズルに対応した構成を説明する図である。
【図７】 図５に示されるＣ領域を示す拡大図である。
【符号の説明】
１０ インクジェットヘッド
１１ 実装フレーム
１２ ノズル列
１４ インク吐出機構
１６ 基板
１８ 隔壁層
２０，２０’，２０’’，６６ インク吐出ノズル
２２，２２’，２２’’，６０ プレート
２２ａ、２２ａ’，２２ａ’’，６８ 微小凹凸面
２２ｂ，２２ｂ’，２２ｂ’’，７０ 平滑面
２３，２３’，２３’’ 微粒子
２４ インク供給路
２６ 発熱抵抗体
２８，３０ 配線導体
３２ 発熱素子
３４ 駆動用ＬＳＩ
３６ 連結用インク孔
３８ インクタンク接続路
４０ インクタンク
４２ 個別インク通路
４４ インク液滴
４６ 気泡
６２ プレート基材
６４ 共析メッキ層
Claims (6)
- 基板上に設けられ、インクを吐出するためのインク吐出作用面を有するインク吐出手段と、このインク吐出手段を用いて前記インク吐出作用面に対して略垂直方向にインクが吐出するように前記インク吐出作用面に対向してインク吐出開口部が配置されたインク吐出ノズルを有するプレートであって、少なくともインク吐出側の表面近傍領域に、撥水機能を有する微粒子がプレート母材中に分散したプレートを備え、前記インク吐出手段を用いて前記インク吐出ノズルからインク液滴を吐出するインクジェットヘッドを製造するに際し、
前記インク吐出ノズル形成前のプレートを前記基板に沿って貼り付けた後、前記インク吐出ノズルの内表面が平滑面となるように、前記プレート母材と前記微粒子のエッチングレートが略同等の第１のエッチング条件で前記インク吐出ノズルをドライエッチングし、
形成されたインク吐出ノズルのインク吐出開口部周りのプレート表面が前記微粒子の露出した微小凹凸面となるように、前記プレート表面を、前記プレート母材のエッチングレートが前記微粒子のエッチングレートより速い第２のエッチング条件でドライエッチングし、
前記第１のエッチング条件と前記第２のエッチング条件は、ドライエッチングに用いるガス成分が異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。 - 前記撥水機能を有する微粒子は、シリコーンを主成分とする微粒子であり、
前記インク吐出ノズルの形成は、酸素およびフッ素を含むガスを反応ガスとするドライエッチングによって行われ、
前記プレート表面の加工は、酸素ガスを反応ガスとするドライエッチングによって行われる請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法。 - 前記プレート表面の加工は、前記インク吐出ノズルの形成をドライエッチング装置にて行った後、このドライエッチング装置にて、反応ガスを変えて、続けて行う請求項１又は２に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記インク吐出ノズルのインク吐出開口部周りのプレート表面に、前記第２のエッチング条件を用いたエッチングにより、前記微粒子が露出し微小凹凸面が形成される請求項１〜３のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記インク吐出ノズルのノズル内表面には、前記第１のエッチング条件を用いたエッチングにより、微小凹凸のない平滑面が形成される請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記基板に貼り付ける前記プレートにおいて、インク吐出面側と反対の貼り付け面側の表面における前記微粒子の分散密度は、インク吐出面側表面における前記微粒子の分散密度に対して低い請求項１〜５のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002002287A JP3989248B2 (ja) | 2001-01-12 | 2002-01-09 | インクジェットヘッドの製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001-5444 | 2001-01-12 | ||
| JP2001005444 | 2001-01-12 | ||
| JP2002002287A JP3989248B2 (ja) | 2001-01-12 | 2002-01-09 | インクジェットヘッドの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002273891A JP2002273891A (ja) | 2002-09-25 |
| JP3989248B2 true JP3989248B2 (ja) | 2007-10-10 |
Family
ID=26607628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002002287A Expired - Fee Related JP3989248B2 (ja) | 2001-01-12 | 2002-01-09 | インクジェットヘッドの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3989248B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4697857B2 (ja) * | 2004-07-20 | 2011-06-08 | 株式会社リコー | インクジェットヘッド及びインクジェット記録装置 |
-
2002
- 2002-01-09 JP JP2002002287A patent/JP3989248B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002273891A (ja) | 2002-09-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5754202A (en) | Ink jet recording apparatus | |
| JP4727257B2 (ja) | 圧電方式のインクジェットプリントヘッドと、そのノズルプレートの製造方法 | |
| JP2006192622A (ja) | 液体吐出ヘッド、液体吐出装置、及び液体吐出ヘッドの製造方法 | |
| CN104507686B (zh) | 喷嘴板、喷嘴板制造方法、喷墨头和喷墨打印装置 | |
| JPH04226765A (ja) | インクジェットプリンタの印字ヘッド | |
| JPH11179926A (ja) | インクジェット記録ヘッドおよびその製造方法 | |
| JP3106136B2 (ja) | マイクロインジェクティングデバイスのノズルプレート装置製造方法 | |
| JP2000015820A (ja) | オリフィスプレートおよび液体吐出ヘッドの製造方法 | |
| JP3989248B2 (ja) | インクジェットヘッドの製造方法 | |
| JP3803985B2 (ja) | インク噴射記録ヘッドの製造方法および記録装置 | |
| US6637868B2 (en) | Inkjet head and method of manufacturing the same | |
| JP2001130009A (ja) | インクジェットプリンタヘッドの製造方法 | |
| JP2861117B2 (ja) | インクジェットプリンタヘッド及びその製造方法 | |
| JPH05124208A (ja) | 液体噴射記録ヘツドの製造方法および液体噴射記録ヘツド | |
| JP2002096472A (ja) | インクジェットヘッド用ノズル基板の製造方法 | |
| JP2002103632A (ja) | 液滴吐出ヘッド及びその製造方法並びにインクジェット記録装置 | |
| JPH09277537A (ja) | インクジェットヘッドの製造方法 | |
| JP2008213159A (ja) | 吐出ヘッド、吐出装置 | |
| JP2008149673A (ja) | 記録ヘッド | |
| JP2001353867A (ja) | 記録ヘッドとインクジェット記録装置及び記録ヘッドの製造方法 | |
| JP2007022004A (ja) | インクジェットヘッドおよびインクジェットヘッドの製造方法 | |
| JP3862235B2 (ja) | インク噴射記録ヘッド、その製造方法および記録装置 | |
| JP3564853B2 (ja) | インクジェットヘッドの製造方法およびそのヘッドを用いたプリンタ | |
| JP3672559B2 (ja) | インク噴射記録ヘッドチップの製造方法、インク噴射記録ヘッドの製造方法、および記録装置 | |
| JP2002219805A (ja) | インクジェット記録ヘッド及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040315 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050721 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050726 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20050926 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061017 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20061204 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20061215 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070306 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20070423 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070703 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Effective date: 20070717 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100727 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 4 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110727 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 4 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110727 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120727 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 5 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120727 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 6 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130727 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |