JP4385675B2 - インクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents
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Description
このインクジェット法に用いられるインクジェットヘッドは、液状体を収容するキャビティと、このキャビティに連通するノズルを形成したノズルプレートとを有したもので、前記キャビティと反対の側のノズル開口を吐出口として、前記キャビティ内に収容した液状体を前記吐出口から吐出するよう構成されたものである。
このような観点から、従来、ノズルプレートの前記吐出口側の面に共析メッキを施し、この吐出口側の面およびノズル内の吐出口近傍部を撥液化したものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、液滴の安定吐出、特に吐出量の安定化という点で考えた場合、ノズルプレートのノズル吐出口を形成した側の面における液状体の濡れ性(撥液性または親液性)だけを考慮しても、安定吐出を行うには十分とはいえなかった。
液滴を吐出した後、次の吐出までの間において、キャビティからノズルにかけて収容される液状体は、通常ノズル内にてメニスカスを形成する。つまり、液状体はそのメニスカスの端部がノズルの内部に位置した状態に保持され、次の吐出を待つことになる。したがって、このノズルの内部でのメニスカス端部の位置が毎回同じ位置となれば、吐出量の安定化が図られ、より良好な安定吐出を行うことができるようになる。
そして、このような知見に基づき、さらに研究を重ねた結果、本発明者は本発明を完成した。
このようにすれば、テーパ部上の積層膜の端部が棒体によって斜めに研削・研磨されることにより、積層膜はノズル内に撥液膜、親液膜の各端面を露出させるようになり、したがって得られるノズル内撥液膜は、環状の撥液部と環状の親液部とが交互に分布してなるものとなる。
このようにすれば、積層膜を形成すると同時に、ノズルプレートの外面に撥液膜が形成される。
このようにすれば、撥液膜の撥液性の変化を良好に行うことが可能になる。
このようにすれば、撥液膜の撥液性を変化させ、親液性にすることが容易になる。
このインクジェットヘッドによれば、ノズル内撥液膜が環状の撥液部と環状の親液部とを交互に分布して形成されていることにより、このノズル内撥液膜はその後退接触角と前進接触角との差が大となり、したがってこのノズル内撥液膜によって良好な安定吐出性を発揮するようになる。
このようにすれば、撥液膜によってノズルプレートの外面側における液状体の濡れも防止することが可能になり、したがってここが濡れていることに起因して吐出が不安定になることを防止することが可能になる。
図1(a)、(b)は、本発明の製造方法が適用されたインクジェットヘッドの概略構成を説明するための図であり、図1(a)、(b)において符号1はインクジェットヘッドである。このインクジェットヘッド1は、図1(a)に示すように例えばステンレス製のノズルプレート12と振動板13とを備え、両者を仕切部材(リザーバプレート)14を介して接合したものである。ノズルプレート12と振動板13との間には、仕切部材14によって複数のキャビティ15…とリザーバ16とが形成されており、これらキャビティ15…とリザーバ16とは流路17を介して連通している。
また、振動板13のキャビティ15に向く面と反対の側の面上には、図1(b)に示すように圧電素子(ピエゾ素子)20が接合されている。この圧電素子20は、インクジェットヘッド1において吐出手段として機能するもので、一対の電極21、21間に挟持され、通電により外側に突出するようにして撓曲するよう構成されたものである。
そして、このような状態から圧電素子20への通電を解除すると、圧電素子20と振動板13はともに元の形状に戻る。よって、キャビティ15も元の容積に戻ることから、キャビティ15内部の液状体の圧力が上昇し、ノズル18の吐出口9から液状体の液滴22が吐出される。
(2)拡張収縮法は、注射針やガラス毛細管等の先端から、固体試料表面上に液体試料を一定流量で押し出すことによって液滴を形成しながら、固体試料表面と液滴の間の接触角を測定することによって前進接触角を得、逆に注射針やガラス毛細管等の先端から液滴を形成している液体試料を引き込みながら、固体試料表面と液滴の間の接触角を測定することによって後退接触角を得る方法である。
(3)転落法は、固体試料上に液滴を形成し、この固体試料を傾ける、あるいは垂直にして固体試料上の液体を転落移動させながら、固体試料と液滴の間の接触角を測定するものである。液体が移動する方向の前方における接触角が前進接触角であり、後方における接触角が後退接触角である。
図3(a)に示すように、固体試料2の表面上に形成した液滴3内に針状管体4の先端が挿入されている状態で、固体試料2を水平方向に移動させる。すると、液滴3内に針状管体4が挿入されているので、液滴3と針状管体4との界面張力により、図3(b)に示すように、固体試料2の移動に伴い液滴3が針状管体4に引きずられるように変形する。
本実施形態では、まず、ノズル18を形成したノズルプレート12を用意する。なお、用意するノズルプレート12のノズル18としては、図4(a)に示すように、特にその吐出口9側をテーパ状に形成しておき、また吐出口9と反対の側(キャビティ15側)もテーパ状に形成しておく。
このようにしてプラズマ重合を行うと、得られたプラズマ重合膜は、−Si−O−Si−からなる主鎖を有し、かつアルキル基やアリル基等の炭素含有基を側鎖とするものとなることから、撥液性(撥水性)を有する膜、すなわち撥液膜10aとなる。
このような条件で露光を行うことにより、プラズマ重合膜は、図4(c)に示したようにその内層側は露光されずに撥液膜10aのままで残り、表面側は親液化して親液膜10bとなる。
このようにすれば、レンズアレー32によってレーザ光をノズル18内に集光させることにより、露光効率を高めて例えば露光時間を短縮し、あるいは露光度を上げることができる。
11…ノズル内撥液膜、11a…積層膜、12…ノズルプレート、15…キャビティ、
18…ノズル、18a…テーパ部、100a…撥液部、100b…親液部
Claims (7)
- 液状体を収容するキャビティと、このキャビティに連通するノズルとを有し、前記キャビティと反対の側のノズル開口を吐出口として、前記キャビティ内に収容した液状体を前記ノズルの吐出口から吐出するインクジェットヘッドの製造方法であって、
前記ノズルの吐出口側を、吐出口側に行くに連れて漸次拡径するテーパ部とするテーパ部形成工程と、
前記ノズル内のテーパ部上に、撥液膜と親液膜とを交互に形成して積層膜を形成する工程と、
前記テーパ部上の積層膜を研削し、その側断面を露出させることにより、撥液膜の環状の端面と親液膜の環状の端面とが交互に露出してなるノズル内撥液膜を形成する工程と、を備えたことを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。 - 前記テーパ部上の積層膜の研削を、所望するノズル径より僅かに細い外径の円柱状の棒体を前記ノズル内に挿通し、前記積層膜を研削・研磨することで行うことを特徴とする請求項1記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記ノズルがノズルプレートに形成されてなり、
前記の撥液膜と親液膜とを交互に形成して積層膜を形成する工程では、前記ノズルプレートの外面側にも同様の積層膜を形成するようにし、かつ、該積層膜の最外層を撥液膜とすることを特徴とする請求項1又は2に記載のインクジェットヘッドの製造方法。 - 前記撥液膜がシリコーン樹脂からなることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記撥液膜がシリコーン樹脂をプラズマ重合させて形成したプラズマ重合膜であることを特徴とする請求項4記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記親液膜の形成を、撥液膜にエネルギーを与えて撥液性を親液性に変化させることで行うことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記親液膜の形成を、撥液膜に光を照射して撥液性を親液性に変化させることで行うことを特徴とする請求項4又は5に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
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