JP4385675B2 - 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 PDF

Info

Publication number
JP4385675B2
JP4385675B2 JP2003284006A JP2003284006A JP4385675B2 JP 4385675 B2 JP4385675 B2 JP 4385675B2 JP 2003284006 A JP2003284006 A JP 2003284006A JP 2003284006 A JP2003284006 A JP 2003284006A JP 4385675 B2 JP4385675 B2 JP 4385675B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
nozzle
liquid repellent
lyophilic
liquid
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 - Lifetime
Application number
JP2003284006A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2005047223A (ja
Inventor
弘綱 三浦
信子 岡田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2003284006A priority Critical patent/JP4385675B2/ja
Priority to US10/889,069 priority patent/US7267427B2/en
Priority to TW093122727A priority patent/TWI247683B/zh
Priority to KR1020040059685A priority patent/KR100692447B1/ko
Priority to CNB2004100587182A priority patent/CN1310764C/zh
Publication of JP2005047223A publication Critical patent/JP2005047223A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4385675B2 publication Critical patent/JP4385675B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B41J2/1621Manufacturing processes
    • B41J2/1632Manufacturing processes machining
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201Structure of print heads with piezoelectric elements
    • B41J2/14233Structure of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/1433Structure of nozzle plates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B41J2/1607Production of print heads with piezoelectric elements
    • B41J2/161Production of print heads with piezoelectric elements of film type, deformed by bending and disposed on a diaphragm
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B41J2/162Manufacturing of the nozzle plates

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

本発明は、液滴を吐出するインクジェット法に用いられる、インクジェットヘッドの製造方法に関する。
所定量の液状材料を所望する位置に配することのできる方法として、液滴吐出法が知られている。このような液滴吐出法の一つとして、特に微量の液状材料を吐出するのに好適なインクジェット法がある。
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。
ところで、このようなインクジェットヘッドにあっては、特にノズルの吐出口近傍部での液状体との接触性、すなわちこの吐出口近傍部が撥液性であるか親液性であるかということが、前記液状体からなる液滴の安定吐出を行ううえで重要な因子となっている。
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)。
また、撥液性であるか、あるいは親液性であるかということに着目した技術として、ノズルプレートの前記吐出口を形成した側の面に撥インク性皮膜(撥液膜)を形成し、吐出する液状体として、前記の撥インク性皮膜に対してその後退動的接触角が15度以上のものを用いるといった技術が知られている(例えば、特許文献2参照)。
特開平4−294145号公報 特開2000−290556号公報
ところが、前記の共析メッキを施した技術、および撥インク性皮膜に対しての後退動的接触角に着目した技術は、いずれもノズルプレート表面、すなわちノズルプレートの前記吐出口を形成した側の面における液状体の濡れを防止し、ここが濡れていることに起因して次に吐出される液滴が不安定に吐出されてしまうのを防止したものである。
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。
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、良好な安定吐出性を有するインクジェットヘッドの製造方法を提供することにある。
前記目的を達成するため、本発明者等は鋭意研究を重ねた結果、以下の知見を得た。
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。
本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、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している。
このインクジェットヘッドの製造方法によれば、前記ノズルの吐出口側に、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ので、このノズル内撥液膜は後退接触角と前進接触角との差が大となる。したがって、得られたインクジェットヘッドは、そ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。すなわち、液状体のメニスカス端部が前記ノズル内撥液膜上を移動した際、このノズル内撥液膜の前記液状体に対する後退接触角と前進接触角との差が大であることから、これが小である場合に比べてメニスカス端部が該ノズル内撥液膜上の所定位置(初期位置)に留まり易くなる。したがって、メニスカス端部の位置が毎回ほぼ同じ位置となることにより、吐出量の安定化が図られる。
また、前記インクジェットヘッドの製造方法においては、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のが好ましい。
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。
また、前記インクジェットヘッドの製造方法においては、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のが好ましい。
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。
また、前記インクジェットヘッドの製造方法においては、前記撥液膜がシリコーン樹脂からなるのが好ましく、その場合に、該撥液膜は、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のが好ましい。
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。
また、前記インクジェットヘッドの製造方法においては、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のが好ましい。また、特に撥液膜がシリコーン樹脂からなる場合、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のが好ましい。
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。
本発明のインクジェットヘッドは、ノズルの内壁面の、吐出口の近傍部に、環状の親液部と環状の撥液部とが交互に分布してなるノズル内撥液膜が形成されていることを特徴としている。
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。
また、前記インクジェットヘッドにおいては、前記ノズルがノズルプレートに形成されてなり、前記ノズルプレートの外面側最表面に、撥液膜が設けられているのが好ましい。
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。
以下、本発明のインクジェットヘッドの製造方法、及びこの方法によって得られる本発明のインクジェットヘッドを詳しく説明する。
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。
各キャビティ15とリザーバ16は、その内部に液状体を満たしてこれを収容するようになっており、これらの間の流路17はリザーバ16からキャビティ15に液状体を供給する供給口として機能するようになっている。また、ノズルプレート12には、キャビティ15から液状体を吐出するための孔状のノズル18が縦横に整列した状態で複数形成されている。ノズル18は、前記キャビティ15の側がテーパ形状になっており、キャビティ15側に行くに連れて漸次拡径したものとなっている。また、キャビティ15と反対の側の開口は、液滴を吐出するための吐出口9となっている。ここで、ノズルプレート12には、その吐出口9を形成した面に撥液膜10が形成されており、この撥液膜10は、ノズル18の内壁面の、前記吐出口9の近傍部にまで回り込んで形成されたものとなっている。
一方、振動板13には、リザーバ16内に開口する孔19が形成されており、この孔19には液状体を充填したタンク(図示せず)がチューブ(図示せず)を介して接続されるようになっている。
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。
このような構成のもとに圧電素子20が接合された振動板13は、圧電素子20が撓曲すると、これと一体になって同時に外側へ撓曲し、これによりキャビティ15の容積を増大させる。すると、キャビティ15内とリザーバ16内とが連通しており、リザーバ16内に液状体が充填されている場合には、キャビティ15内に増大した容積分に相当する液状体が、リザーバ16から流路17を介して流入する。
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。
なお、インクジェットヘッド1の吐出手段としては、前記の圧電素子(ピエゾ素子)20を用いた電気機械変換体以外でもよく、例えば、エネルギー発生素子として電気熱変換体を用いた方式や、帯電制御型、加圧振動型といった連続方式、静電吸引方式、さらにはレーザなどの電磁波を照射して発熱させ、この発熱による作用で液状体を吐出させる方式を採用することもできる。
このような構成のインクジェットヘッド1において、ノズルプレート12には、前述したように吐出口9を形成した面からノズル18の内壁面の吐出口9の近傍部にかけて撥液膜10が形成されている。そして、この撥液膜10において、図2に示すように特にノズル18の内壁面の、吐出口9の近傍部に形成された部分は、ノズル内撥液膜11となっており、このノズル内撥液膜11は、吐出する液状体に対する後退接触角と前進接触角との差が大、具体的には前進接触角が50度以上90度以下、後退接触角が25度未満となっており、その差が25度以上となっている。
したがって、このインクジェットヘッド1は、そのノズル内撥液膜11により、良好な安定吐出性を発揮するようになっている。すなわち、ノズル18内において、吐出動作を終えて次の吐出に備えるべく、液状体のメニスカス端部Mが図2に示したように前記ノズル内撥液膜11上を移動した際、このノズル内撥液膜11の前記液状体に対する後退接触角と前進接触角との差が大であることから、これが小である場合に比べてメニスカス端部Mが該ノズル内撥液膜11上の所定位置(初期位置)に留まり易くなる。したがって、メニスカス端部Mの位置が毎回ほぼ同じ位置となることにより、吐出量の安定化が図られるのである。
ここで、ノズル内撥液膜11(固体試料)の、吐出する液状体(液状試料)に対する後退接触角及び前進接触角は、動的接触角と呼ばれるもので、その測定法としては、例えば(1)ウィルヘルミー法、(2)拡張収縮法、(3)転落法などが知られている。なお、以下の測定法において固体試料としては、ステンレス板に前記ノズル内撥液膜11と同様の撥液膜を形成したものを用いるものとする。
(1)ウィルヘルミー法は、試料槽内の液体試料中に固体試料を沈める過程で、また沈めたものを引き上げる過程での荷重を測定し、その測定値と固体試料の表面積の値とから動的接触角を求める方法である。固体試料を沈める過程で得られる接触角が前進接触角、引き上げる過程で得られる接触角が後退接触角である。
(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。
しかしながら、前記の測定法では、いずれも測定できる試料が限られているなどの難点があることから、本実施形態では、特に前記の(2)拡張収縮法の変形である、以下の測定法を用いている。
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。
このように液滴3が変形した状態での固体試料2と液滴3の間の接触角の大きさは、液滴3を成す液体の表面張力、固体試料2を成す固体の表面張力、液体−固体間の界面張力、摩擦力、吸着力、固体表面粗さ等によるため、この状態での接触角を測定することにより、動的接触角を得ることができる。すなわち、固体試料2の移動方向の前方の接触角θ1より後退接触角が得られ、後方の接触角θ2より前進接触角が得られる。
このような測定方法は、固体試料2上の液滴内に針状管体の先端を挿入した状態で前記固体試料2を水平方向に移動させることにより、表面エネルギーや摩擦等の上記因子を調べることなく、その結果として引き起こされる動的接触角のみを測定することができるものであり、あらゆる固体試料および液体試料について動的接触角の測定を適切に行うことができる。したがって、本実施形態では、前進接触角、後退接触角の測定法として、図3に示した測定法を採用するものとする。なお、本発明は図3に示した測定法以外の測定法、例えば前記の(1)〜(3)に示した測定法を採用してもよいのはもちろんであるが、その場合、測定装置などの違い(器差)などによって測定法の間で得られる動的接触角(前進接触角、後退接触角)に差が生じることがある。そこで、図3に示した測定法以外の測定法を用いた場合には、その測定法と図3に示した測定法との間で相関をとっておき、実際に測定した数値(動的接触角)を図3に示した測定法で得られる数値(動的接触角)に換算し、用いるのが好ましい。
次に、図2に示したノズル内撥液膜11の形成方法に基づき、本発明のインクジェットヘッドの製造方法及びインクジェットヘッドの実施形態を説明する。
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。
すなわち、吐出口9側については、吐出口9側に行くに連れて漸次拡径するテーパ部18aを形成しておき、また、吐出口9と反対の側(キャビティ15側)については、キャビティ15側に行くに連れて漸次拡径するテーパ部18bを形成しておく。吐出口9側のテーパ部18aについては、その内面の傾斜角、すなわちノズル18の中心軸に対する傾斜角を、例えば5度から15度程度、好ましくは約6度に形成する。一方、キャビティ15側の傾斜角については、特に制限されることなく任意の角度、例えば5度から15度程度に形成する。
このようなテーパ部18a、18bの形成方法としては、例えば形成する角度に対応したテーパ面を有する棒体、すなわち円錐状の先端部を有してなる棒体を用意し、これをノズルプレート12の一方の面側に向けて回転させることで所定深さまで研削し、かつその内面を研磨するといった方法が採用される。ここで、研磨にあたっては、例えば平均粒径が0.5μm程度のアルミナ微粒子を研磨剤として用い、これをノズルプレート12と棒体との間に注入した状態で行う。なお、ノズル18については、最終的にその吐出口9側の内径を例えば25μmとなるようにするべく、テーパ部18aについてはその最も小径の部分の内径を約25μmにしておく。
続いて、このノズルプレート12の吐出口9を形成した面にシリコーン樹脂をプラズマ重合させ、吐出口9を形成した面にプラズマ重合膜を厚さ50nm程度に形成する。すると、プラズマ重合膜は、特にノズル18の吐出口9側が外側に拡径したテーパ部18aとなっているので、このテーパ部18a上にまで容易に回り込んで形成され、図4(b)に示すようにノズル18の内壁面の、テーパ部18a上にもプラズマ重合膜が形成される。なお、このノズル18の内壁面に形成されたプラズマ重合膜の膜厚も、ノズルプレート12の吐出口9形成面に形成されたプラズマ重合膜の膜厚と同程度の膜厚、すなわち約50nm程度となる。
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。
このようにしてプラズマ重合膜からなる撥液膜10aを吐出口9形成面、およびノズル18内のテーパ部18a上にそれぞれ形成したら、このノズルプレート12の撥液膜10a側、すなわち吐出口9側から紫外線レーザ光であるエキシマレーザ光(波長;174nm)を、酸素存在雰囲気下(ただし、酸素は紫外光を吸収してオゾンを発生するため、本実施形態では窒素に対してわずかに酸素を添加した雰囲気とした)でノズル18の軸方向に沿って照射する。
すると、ノズル18内ではエキシマレーザ光によってプラズマ重合膜(撥液膜10a)が露光される。このようにして露光がなされると、露光部では、シリコーン樹脂からなるプラズマ重合膜中の側鎖であるアルキル基やアリル基がエキシマレーザ光によって破壊され、雰囲気中の酸素が取り込まれることなどにより、最終的には親水性(親液性)であるSiOを形成し、図4(c)に示すように親液膜10bとなる。ここで、このエキシマレーザ光による露光にあたっては、プラズマ重合膜(撥液膜10a)全体、すなわちその全厚に亘って露光するのではなく、膜厚の表面側半分程度を露光し、内層側は露光しないよう、照射光量と時間とを調整する。例えば、5mW/cmの光量で3分間照射することにより、表面側半分程度を露光し、内層側は露光しないようにすることができる。
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。
さらに、このようなプラズマ重合膜の形成(成膜)工程、形成したプラズマ重合膜に対する表面側のみの露光工程を、例えば10回順次繰り返すことにより、図5(a)に示すようにノズルプレート12の吐出口9形成面とノズル18内のテーパ部18a上に、撥液膜10aと親液膜10bとからなる、厚さ500nm程度の積層膜11aを形成する。このようにして積層膜11aを形成すると、特にノズル18内のテーパ部18a上では、テーパ部18aの斜面(テーパ面)に各膜が順次積層されることにより、積層膜11aはテーパ部18aのテーパ面をそのまま移した状態でノズル18の中心軸に対し斜めに積層されるようになる。したがって、この積層膜11aは、特にその内方側(吐出口9と反対の側)にてノズル18の内径を狭めるようになる。
なお、このような積層膜11aの形成にあたっては、特にその最外層となる膜について、これを撥液膜10aとするのが、すなわち、プラズマ重合膜を形成した後露光を行うことなくそのままで残すのが、望ましい。このようにすれば、この撥液膜10aが、図2に示したノズルプレート12の吐出口9形成面上において撥液膜10として機能するようになり、したがって、積層膜11aの形成と同時に、この撥液膜10を形成することができるようになるからである。
このようにして積層膜11aを形成したら、そのノズル18内に吐出口9側から棒体を挿通することにより、前記積層膜11aの一部を研削してその側断面を露出させるとともに、露出した断面を研磨する。ノズル18内に挿通する棒体としては、先にテーパ部18(18b)を形成した場合とは異なり、その先端側がテーパ面を有さない円柱状のものとする。また、この棒体の外径としては、最終的に形成するノズル18の吐出口9側の内径、すなわち所望するノズル径より僅かに細い外径のものとする。このような棒体による積層膜11aの一部研削、および研磨にあたっては、特にその研磨に際して、前述したアルミナ微粒子からなる研磨剤を用いて行う。
すると、テーパ部18a上の積層膜11aは、前述したようにノズル18の中心軸に対して斜めに積層されて形成されていることから、棒体がノズル18の中心軸に沿って挿通されることにより、積層膜11aは図5(b)に示すようにその端部側が斜めに研削・研磨される。そして、このように斜めに研削・研磨されると、積層膜11aはノズル18内に撥液膜10a、親液膜10aの各端面を露出させるようになり、これによって積層膜11aの各端面は、交互に分布することでノズル内撥液膜11となる。すなわち、このような研削・研磨によって撥液膜10a、親液膜10aの各端面は、それぞれ撥液部100a、親液部100bとなり、テーパ部18aの周面にてその周方向に沿って円環状に形成され、かつ約0.5μmピッチで交互に形成されたものとなる。
このようにして円環状の撥液部100aと親液部100bとが交互に形成されると、これら撥液部100a、親液部100bからなるノズル内撥液膜11は、液状体に対する前進接触角が比較的大きく、かつ後退接触角が小さくなる。すなわち、撥液部100aと親液部100bとが交互に存在していると、このノズル18内を液状体が移動する際、その前進側では、主に撥液部100aに留まりつつこれら撥液部100a間の親液部100b上を瞬時に移動することから、前進接触角が大きくなる傾向にあり、一方後退側では、親液部100bに引きずられることで後退接触角が小さく傾向にあるからである。
したがって、このようにノズル内撥液膜11が形成されて得られたインクジェットヘッドは、このノズル内撥液膜11によって良好な安定吐出性を発揮するようになる。すなわち、液状体のメニスカス端部が前記ノズル内撥液膜11上を移動した際、このノズル内撥液膜11の前記液状体に対する後退接触角と前進接触角との差が大であることから、これが小である場合に比べてメニスカス端部が該ノズル内撥液膜11上の所定位置(初期位置)に留まり易くなり、これによってメニスカス端部の位置が毎回ほぼ同じ位置となることにより、良好な安定吐出性を発揮し、吐出量が安定化したものとなる。
なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない限り種々の変更が可能である。例えば、前記の実施形態において、撥液膜10aとしてのプラズマ重合膜を形成した後、これの膜厚の半分を露光してその表層部のみを親液膜10bにしたが、これに代えて、撥液膜10aを形成した後、これの上に再度プラズマ重合膜(撥液膜10a)を形成し、続いて後に形成したプラズマ重合膜のみが露光するように条件を設定して露光を行い、撥液膜10a上に親液膜10bを形成するようにしてもよい。
また、ノズル18内のテーパ部18aの角度や、積層膜11aにおける各膜の積層数、さらに各膜の厚さ等についても、前記実施形態に限定されることなく任意に設定することができ、これによって撥液部100aと親液部100bとのピッチを任意に決定することができる。
また、ノズルプレート12のノズル18内にレーザ光を照射する際に、図6に示すようにレーザ光源31とノズルプレート12との間にレンズアレー(集光レンズ)32を配し、このレンズアレー32によってレーザ光をノズルプレート12のノズル内18に集光させるようにしてもよい。すなわち、レーザ光源31から光学レンズ系33を介してレンズアレー32に平行光を入射させ、このレンズアレー32でノズルプレート12の各ノズル18にそれぞれ集光させるようにしてもよい。
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。
(a)、(b)はインクジェットヘッドの概略構成図である。 ノズルプレートの要部拡大図である。 (a)、(b)は動的接触角の測定法説明図である。 (a)〜(c)はインクジェットヘッドの製造方法説明図である。 (a)、(b)は図4に続く製造方法説明図である。 本発明の実施形態の変形例を説明するための図である。
符号の説明
1…インクジェットヘッド、9…吐出口、10、10a…撥液膜、10b…親液膜、
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)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
JP2003284006A 2003-07-31 2003-07-31 インクジェットヘッドの製造方法 Expired - Lifetime JP4385675B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003284006A JP4385675B2 (ja) 2003-07-31 2003-07-31 インクジェットヘッドの製造方法
US10/889,069 US7267427B2 (en) 2003-07-31 2004-07-13 Method of manufacturing ink jet head and ink jet head
TW093122727A TWI247683B (en) 2003-07-31 2004-07-29 Method of manufacturing ink jet head and ink jet head
KR1020040059685A KR100692447B1 (ko) 2003-07-31 2004-07-29 잉크젯 헤드의 제조 방법 및 잉크젯 헤드
CNB2004100587182A CN1310764C (zh) 2003-07-31 2004-07-29 喷墨头的制造方法及喷墨头

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003284006A JP4385675B2 (ja) 2003-07-31 2003-07-31 インクジェットヘッドの製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005047223A JP2005047223A (ja) 2005-02-24
JP4385675B2 true JP4385675B2 (ja) 2009-12-16

Family

ID=34101077

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003284006A Expired - Lifetime JP4385675B2 (ja) 2003-07-31 2003-07-31 インクジェットヘッドの製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7267427B2 (ja)
JP (1) JP4385675B2 (ja)
KR (1) KR100692447B1 (ja)
CN (1) CN1310764C (ja)
TW (1) TWI247683B (ja)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005007654A (ja) * 2003-06-17 2005-01-13 Seiko Epson Corp インクジェットヘッドの製造方法及びインクジェットヘッド
JP4972949B2 (ja) * 2005-02-16 2012-07-11 ブラザー工業株式会社 液滴噴射装置
JP4548169B2 (ja) * 2005-03-23 2010-09-22 ブラザー工業株式会社 インクジェットヘッドの製造方法
JP2006272714A (ja) * 2005-03-29 2006-10-12 Fuji Photo Film Co Ltd ノズルプレートの製造方法及びノズルプレート
JP2006271651A (ja) * 2005-03-29 2006-10-12 Matsumoto Shika Univ 液体注入用針部品、及びその製造方法
CN101156226B (zh) * 2005-04-27 2012-03-14 株式会社尼康 曝光方法、曝光装置、组件制造方法、以及膜的评估方法
JP4239999B2 (ja) * 2005-05-11 2009-03-18 セイコーエプソン株式会社 膜パターンの形成方法、膜パターン、デバイス、電気光学装置、及び電子機器
JP5137454B2 (ja) * 2006-04-24 2013-02-06 キヤノン株式会社 インクジェット記録ヘッド、インクジェット記録カートリッジ、およびインクジェット記録ヘッドの製造方法
JP4893823B2 (ja) * 2007-03-28 2012-03-07 コニカミノルタホールディングス株式会社 液体吐出ヘッド及び液体吐出装置
JP2010069635A (ja) * 2008-09-16 2010-04-02 Fujifilm Corp 液体吐出ヘッド及び画像形成装置
JP5550143B2 (ja) * 2010-10-25 2014-07-16 富士フイルム株式会社 親水性薄膜の製造方法
US9220852B2 (en) * 2012-04-10 2015-12-29 Boehringer Ingelheim Microparts Gmbh Method for producing trench-like depressions in the surface of a wafer
CN107877107B (zh) * 2017-12-01 2019-04-16 浙江晋巨化工有限公司 一种高耐磨料浆喷嘴的制造方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5816856A (ja) 1981-07-24 1983-01-31 Fuji Photo Film Co Ltd インクジエツト用ノズルヘツド
JPH04294145A (ja) 1991-03-25 1992-10-19 Seiko Epson Corp インクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置
JPH05124200A (ja) * 1991-11-06 1993-05-21 Fuji Xerox Co Ltd インクジエツトヘツドおよびその製造方法
JP3169037B2 (ja) * 1993-10-29 2001-05-21 セイコーエプソン株式会社 インクジェット記録ヘッドのノズルプレートの製造方法
JPH0939255A (ja) * 1995-08-03 1997-02-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd インクジェットヘッド
JPH10217483A (ja) 1997-02-07 1998-08-18 Citizen Watch Co Ltd インクジェットプリンターヘッド用ノズル板の製造方法
DE69936120T2 (de) 1998-01-28 2008-01-17 Seiko Epson Corp. Tintenstrahlstruktur,tintenstrahldruckkopf und tintenstrahldrucker
JPH11268284A (ja) * 1998-03-25 1999-10-05 Konica Corp インクジェット方式の画像形成方法
JPH11334069A (ja) * 1998-05-27 1999-12-07 Oki Data Corp インクジェットヘッド
JP2000290556A (ja) 1999-04-08 2000-10-17 Seiko Epson Corp 撥インク処理ノズルプレート使用ヘッド用インク
JP2002355977A (ja) * 2001-02-08 2002-12-10 Canon Inc 撥液部材、該撥液部材を用いたインクジェットヘッド、それらの製造方法及びインクの供給方法
JP2003072085A (ja) * 2001-09-05 2003-03-12 Seiko Epson Corp 撥インク処理方法、インクジェットヘッドのノズルプレート、インクジェットヘッドおよびインクジェットプリンタ
JP2005007654A (ja) * 2003-06-17 2005-01-13 Seiko Epson Corp インクジェットヘッドの製造方法及びインクジェットヘッド

Also Published As

Publication number Publication date
KR20050014711A (ko) 2005-02-07
TW200510186A (en) 2005-03-16
TWI247683B (en) 2006-01-21
US20050024431A1 (en) 2005-02-03
CN1579782A (zh) 2005-02-16
US7267427B2 (en) 2007-09-11
KR100692447B1 (ko) 2007-03-09
JP2005047223A (ja) 2005-02-24
CN1310764C (zh) 2007-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4385675B2 (ja) インクジェットヘッドの製造方法
US7762650B2 (en) Method of manufacturing ink jet head and ink jet head
JP4189964B2 (ja) 大きいf番号の集束要素を使用する流体の音波射出
US7077334B2 (en) Positive pressure drop-on-demand printing
US20170028626A1 (en) Compact Drop-on-Demand Apparatus Using Light Actuation Through Optical Fibers
JPH01108056A (ja) インクジェットプリンタ用ノズル
JP2005523833A (ja) 表面に特徴を付ける装置および方法
JPS61185455A (ja) インクジエツトプリンタ
US7404624B2 (en) Ink-jet printhead and ink expelling method using a laser
GB2524337A (en) A method of forming a membrane, a membrane and an ultrasonic atomiser using the membrane
JP5593659B2 (ja) 液滴吐出装置
JP2965513B2 (ja) 記録素子および記録装置
JPH0234780B2 (ja) Kirokuhoho
WO2007091028A1 (en) Printing apparatus and a method of printing
US20040257660A1 (en) Method of manufacturing micro lens, micro lens, optical device, optical transmission device, head for laser printer, and laser printer
JP2004042399A (ja) インクジェット記録ヘッド
US20030227515A1 (en) Inkjet print head
JP3285041B2 (ja) インクジェットヘッドの製造方法
CN109195804B (zh) 热喷墨打印头和热喷墨打印头的制造方法
JP5266456B2 (ja) 吐出ヘッド
JP2005262471A (ja) 液滴吐出ヘッドの製造方法、及び液滴吐出ヘッド、並びに液滴吐出装置
Gleason Positive pressure drop-on-demand printhead for Three-Dimensional Printing
JPH1034934A (ja) インクジェット記録装置
JP2001158098A (ja) インクジェット記録ヘッド及びインクジェット記録装置
JP2006103220A (ja) インクジェットプリンタのノズルプレート及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060728

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20060731

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090625

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090630

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090723

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20090724

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: 20090908

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090921

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121009

Year of fee payment: 3