JPH037349A - インクジェット記録ヘッドの吐出口形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［ａ業上の利用分野］ 本発明は液滴を吐出して印字を行なうインクジェット記
録ヘッドの吐出口を形成する方法に関する。

［従来の技術］ 近年、コンピューターの普及に伴い、各種の応用機種の
開発が盛んに行なわれている。とくに、パーソナルコン
ピューター等のオフィスオートメーション用の事務機器
の開発及び普及には著しいものがある。

これらの事務機器においては、処理されたデータ、ある
いは文章等の出力用機器としてのいわゆるプリンタで必
須の装置である。

従来このようなプリンタとしては、ワイヤドツトプリン
タ等のインパクト式のプリンタや、静電複写方式を用い
たレーザービームプリンタが用いられているがインクジ
ェット記録方式によるプリンタも近年そのすぐれた特徴
が注目されて各種の方式の開発が進められており、特に
高密度・高精細な画像を得ることが技術開発の目標とな
っている。

そのための第１のインクジェット記録ヘットとしては、
インク吐出ノズルを小さく形成しインクを高速度かつ高
密度に吐出させるようにしたものかある。また他のイン
クジェット記録ヘットとしては、インク吐出ノズルを小
さくかつ密接して配置することが考えられ、そのために
いわゆるフォトリソ技術を用いた微細加工方式を用いて
多数の吐出口を密接して製作する方法が知られている。

第２図はこのような方法により製造された従来のインク
ジェット記録ヘッドの一例の主要部の斜視図である。図
において１はたとえばシリコンウェハ等で形成された第
１の基板、２はたとえば５ｊ０２等により第１の基板１
表面上に形成された層である。３はフォトリングラフイ
ー等の手段により形成されたノズル壁、４はたとえばガ
ラス板で形成した第２の基板、５は第２の基板４とノズ
ル壁の上部の接着層、６はインク吐出口である。

従来、インク吐出口を形成するには、第３図に示すよう
に、安定した高速回転の得られるスピンドルダイヤモン
ドプレートを備えた切断装置を用いてノズル端部を切断
加工することにより行なわれている。同図において７は
ダイヤモンドプレートであり、Ａ−Ａ’　ライン上で切
断することにより吐出口を形成していた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、切断に使用するダイヤモンドブレードは
厚みが１＋ｎｍ以下と非常に薄く、そのためブレードの
面に対して垂直方向に微振動が起こり、切断面上の空隙
部位であるインク吐出口に対してプレートの食いこみが
生じ、結果として第４図および第５図に示すように５ｉ
ｎ２層やノズル壁に割れや欠けを引きおこし、そしてこ
れら割れや欠けによりインクの吐出方向が正常な第７図
のような吐出方向に対し、第６図に示すように不規則な
方向へ吐出されてしまい、印字品位を著しく低下させて
いた。

本発明は上記欠点に鑑みなされたもので、インク吐出口
形成のための切断時に発生するＳｉＯ□層及びノズル壁
の割れや欠けを解消し、吐出方向を安定化させ製造歩留
りを向上させたインクジェット記録ヘッドを提供するこ
とを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討の結果、 液体を吐出して飛翔液滴を形成するための吐出口と、該
吐出口と連通ずるノズルとを有するインクジェット記録
ヘッドの前記吐出口を形成するにあたり。

１）前記ノズル内部を水可溶性物質にて充填する工程、 ２）前記水可溶性物質にて充填されたノズル端部を切断
して吐出口を形成する工程、 ３）前記ノズル内部に充填された水可溶性物質を除去す
る工程、 を含むことを特徴とするインクジェット記録ヘッドの吐
出口形成方法により、達成し得ることを見出した。

すなわち、本発明によれば、インク吐出口形成のだめの
切断時に切断面に位置するノズル空隙部が充填されてい
るために、切断用ブレードが面方向に対して垂直に微振
動することによるインク吐出口縁への食い込みによる衝
撃を直接受けないことにより、５ｊ０２層及びノズル壁
の割れや欠けを解消し、吐出方向の安定化した吐出口を
形成し、またノズル内部に充填された水可溶性物質を除
去するためにノズル内部を温水にて洗浄することにより
２、電気熱変換体層及びノズル壁等に温水より均等に熱
伝達が行なわれ、第２図に示すように各種異種材料によ
り構成されノズル内部と水とのなじみが促進され結果と
して、主要成分が水であるインクの吐出が安定化したイ
ンクジェット記録ヘッドを得ることが出来る。

以下、図面を参照にして本発明の詳細な説明する。

第２図は従来の方法にて製造されたインクジェット記録
ヘッドの一例の主要部であるが、本発明の一実施例とし
てこのインクジェット記録ヘッドの構成において、吐出
方向の安定化したインク吐出口をもったインクジェット
記録ヘッドの吐出口形成方法を述へる。

工程（１） インクジェット記録ヘッドの吐出口形成予定のノズル内
部を水可溶性物質にて充填する工程。

第８図は第２図のイ“ンクジェット記録ヘッドのノズル
内部に水可溶性物質が充填されている状態を示している
が、この状態において吐出口形成予定のノズルの端部す
なわち切断面部位の５ｉｎ２層及びノズル壁には割れ（
ａ）や欠け（ｂ）が発生している。また、水可溶性物質
の充填方法については、切断面であるノズル端面を水可
溶性物質に侵し、毛管現象により充填する方法、第９図
の如く液室部１１より注入し、ノズル端面より吸引する
ことによりノズル内部に充填する方法等あるが、ノズル
内部に水可溶性物質の充填が行なわれればいかなる方法
を用いても良い。またノズル内部に充填が行なわれた後
、水可溶性物質の固形部の濃度に応じた乾燥条件により
、水分を蒸発させ、ノズル内部の切断部位にて凝固させ
る。

第１０図に水分を蒸発させた後の凝固状態を示す。

工程（２） 水可溶性物質にて充填された吐出口形成予定のノズルを
水可溶性物質充填部位にて切断することにより吐出口を
形成する工程。

面記工程（１）において水可溶性物質にて充填されたノ
ズルを第１図の如く、５ｉｎ２層及びノズル壁の欠けや
割れの影響の無い位置で吐出口を形成すべく切断する。

図においてＡ−Ａ’　　・Ｂ−Ｂ”で形成される面が新
たな吐出口面であり、切断時に切断面に位置するノズル
空隙部が充填されているために、５ｉ０２層及びノズル
壁は切断ブレードの微振動の影響を直接受けることが無
く、割わや欠けの無い吐出口を得ることが出来る。

工程（３） 水可溶性物質の充填されたノズルに切断を行ない吐出口
の形成されたノズル内の水可溶性物質を温水にて除去す
る工程。

酵記工程（２）において切断を行ない吐出口が形成され
たノズル内部の水可溶性物質を除去するか、この時、温
水にて除去を行なうことを本願の特徴とする。また、除
去時に超温液洗浄を併用することにより除去作用を促進
させることも可能である。なお、前記工程（１）におい
て水可溶性物質の充填領域は、前記工程（２）の切断部
位さえ含んでいわば本願の目的は達成され、また、充填
領域が少ない程除去時間も短縮することが出来る。

次に本発明のノズル内部に充填する水可溶性物質につい
て述べる。

本発明に用いられる水可溶性物質の要求特性は、工程（
１）においてノズル内部に充填しやすいこと、工程（２
）において切断時の切削抵抗がノズル形成材料に近いこ
と、工程（３）においてノズルより除去しやすいこと等
が挙げられるが、これらの緒特性を満たしていても溶剤
可溶性物質であっては、本願における効果と同等の効果
を得ることは出来ない。すなわち、第２図に示したよう
に従来の方法によって製造されるインクジェット記録ヘ
ッドは各種異種材料より構成される複合体であり、工程
（１）においてノズル内部に充填する時、工程（３）に
おいてノズル内部より除去する時に使用される溶剤に接
着層５が侵されることにより、接合されたノズル壁３と
第２の基板４との剥離が生じ結果としてノズルが破壊さ
れるというような不具合を生じることになる。しかしな
がら、本願のように水可溶性物質を使用した場合には、
これらの現象は全く生じない。また、工程（３）におい
てノズル内の水可溶性物質の除去を目的として温水にて
洗浄することにより、各種異種材料より構成されたノズ
ル内部と水とのなじみが促進され、結果として主要成分
が水であるインクの吐出が安定化したインクジェット記
録ヘッドを得ることが出来、また、工程（３）におけろ
水可溶性物質の除去が完全でなく、ノズル内部に残漬が
生じた場合でも、インクジェット記録ヘッド使用時にノ
ズル内部へ充填されるインクに溶解するために最終的に
除去は完全に行なわれる。

これらの特性を満たす水可溶性物質として例えば、アル
ブミン、ゼラチン、カゼイン、デンプン５カチオンデン
プン、アラビアゴム、アルギン酸ソーダ等の天然樹脂、
カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロ
ース、イオン変性ヒドロキシエチルセルロース、ポリア
ミド、ポリアクリルアミド、ポリエチレンイミン、ポリ
ビニルピロリドン、四級化ポリビニルピロリドン、ポリ
ビニルピリジニウムハライド、ポリビニルアルコール、
イオン変性ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリ
アクリル酸ソーダ、ポリエチレンオキサイド等の合成樹
脂などが挙げられる。ここで工程（２）において、切断
時の切削抵抗の低減及び切断面と切断ブレードとの摩擦
熱による温度上昇の抑制及び切削屑の除去等の目的から
切断部位に切削液として純水が噴射されているが、本発
明においてノズル内に充填された水可溶性物質が切断部
位に隙間無く完全充填され、なおかつ切削抵抗がノズル
形成材料に近い時のみ５ｉｎ２層及びノズル壁の割れや
欠けの解消に効果を発揮するので、この切削液に対して
水可溶性物質が容易に溶解しないことも要求特性のひと
つとして挙げられる。また、工程（３）においてノズル
内に充填された水可溶物質を除去する時に温水を使用す
る理由もここにあり、−Ｆ述した水可溶性物質は切削時
に切削液として噴射される純水には容易に溶解しないが
、温水には速やかに溶解する物質であり、極めて温度依
存性の高い溶解性をもっている。特開昭６３−１２２５
６０ではインクジェット記録ヘッドの表面処理方法であ
るが、吐出口内部に充填する物質としてワックス状のポ
リエチレングリコールや天然ワックスを挙げている。し
かしポリエチレングリコールの場合には除去時にアルコ
ール系溶剤を用いなければならず、ノズルが破壊されて
しまう可能性がある。また天然ワックスの場合も同様に
キシレン等の溶剤を用いなければならず、また、ノズル
形成材料に比べ非常に軟かく、切削抵抗も小さいために
、本発明の目的とするところの効果を得ることは出来な
い。

以下、本発明を実際のインクジェット記録ヘッドに適用
した実施例についてさらに具体的に説明する。

（実施例１） 第２図に示すような形状を有するインクジェット記録ヘ
ッド（３６０ｄｐｊヘツド・ノズル数４８本）にカルボ
キシメチルセルロース（出隅国策パルプ（株）製、サン
ローズＦＯＩＭＣ）と固形分１０％の水溶液とした後、
第９図に示す如く、液室部より注入し、ノズル端面より
吸引することにより、ノズル内に充填を行なった。

次にこのインクジェット記録ヘッドを１００℃２０分間
の乾燥及び硬化を行なった。この時ノズル内に充填され
ていた水溶液は水分が蒸発しながら乾燥収縮したために
、硬化後の形状は第１０図図示の如く、液室側にメニス
カスを形成した。

次に第１図に示すように吐出口面より１０μｍを切断量
とすべく高速回転するダイヤモンドブレードにて切断を
行なった。

次にこのインクジェット記録ヘッドを８０℃の温水に３
０分間浸漬した後、液室より新たに形成されたインク吐
出口へと温水を循環し、残渣が確認出来なくなるまで洗
浄を行なった。

（実施例２） 実施例１と同様の工程にてポリビニルアルコール（クラ
レ■製、ＰＶＡ−２１７）を固型分１０％の水溶液とし
てノズル内に充填し、乾燥及び硬化、切断、洗浄を行な
った。

（実施例３） 実施例１と同様の工程にてゼラチン（宮城化学工業■製
、エースアガー）を固型分１０％の水溶液としてノズル
内に充填し、乾燥及び硬化、切断、洗浄を行なった。

（実施例４） 実施例１と同様の工程にてデンプンを固型分２０％の水
溶液としてノズル内に充填し、乾燥及び硬化、切断、洗
浄を行なった。

（比較例１） 第２図に示すような形状を有するインクジェット記録ヘ
ッドに天然ワックス（融点約５０℃）を、溶融状態とし
てノズル内に充填させた後、放冷し凝固させた。次に、
実施例１と同様に切断量が１０μｍとなる位置にて切断
を行なった。

次にこのインクシェツト記録ヘットをキシレン中に浸漬
し、超音波洗浄処理を行い、ワックスを完全に除去した
。

（比較例２） 第２図に示すような形状を有するインクジェット記録ヘ
ッドの吐出口より１０μｍを切断量とすへく高速回転す
るダイヤモンドブレッドにて切断を行なった。

以上のようにして得られた各実施例・比較例のインクジ
ェット記録ヘッドを印字可能な状態に実装を行なった後
、各ヘットにおける異常ノズル、すなわち、５ｉｎ２層
の割れやノズル壁の欠けの発生しているノズルの個数を
測定した（金属顕微鏡の拡大倍率２００倍にて測定）。

次にこれらのインクジェット記録ヘッドをプリンターに
搭載し、同一画像を出力し、印字品位を評価した。この
時従来の製造方法である比較例２を評価の基準とし、パ
ネラ−２０人のパネルテスト形式として評価を行なった
。

以下の第１表に、異常ノズル？；！ｉ及びパネルテスト
の結果を示す。

以上のように本発明による吐出口形成方法を用いた場合
の効果は明らかであり、異常ノズル数は減少し、その結
果として良好な印字品位が得られた。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、インク吐出口形成
のための切断時に発生する５ｉｎ２層及びノズル壁の割
れや欠けを解消し、吐出方向を安定化させ製造歩留りを
向上させたインクジェットを得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、水可溶性物質にて充填されたノズルに切断を
行なった後に形成される予定のインク吐出口の斜視図、 第２図は本発明方法を適用可能な従来のインクジェット
記録ヘットの斜視図、第３図は第２図に示した記録ヘッ
ドのダイヤモンドブレードによる切断の模式図、 第４図及び第５図は、それぞれ５ｉ０２層及びノズル壁
の欠けの斜視図、 第６図は第４図の如（５ｉｎ２層に欠けを生じた場合の
インク吐出時の側断面図、 第７図は正常なノズルのインク吐出時の側断面図、 第８図は５ｉ０２層及びノズル壁に割れや欠けの発生し
ているインク吐出口をもったノズル内部に水可溶性物質
を充填した場合の斜視図、 第９図は液室部より水可溶性物質を充填している状態の
斜視図、 第１０図は第７図の如く水可溶性物質を充填し、乾燥に
より水分を蒸発させた後の凝固状態を示す斜視図、 １・・・第１の基板　　　　２・・・表面層３・・・ノ
ズル壁　　　　　４・・・第２の基板５・・・接着層　
　　　　　６・・・インク吐出ロア・・・ダイヤモンド
ブレード ８・・・液室

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、液体を吐出して飛翔液滴を形成するための吐出口と
   、該吐出口と連通するノズルとを有するインクジェット
   記録ヘッドの前記吐出口を形成するにあたり、 １）前記ノズル内部を水可溶性物質にて充填する工程、 ２）前記水可溶性物質にて充填されたノズル端部を切断
   して吐出口を形成する工程、 ３）前記ノズル内部に充填された水可溶性物質を除去す
   る工程、 を含むことを特徴とするインクジェット記録ヘッドの吐
   出口形成方法。 ２、水可溶性物質のノズルへの充填をノズル端から内部
   の一定領域まで行なうことを特徴とする請求項１記載の
   方法。