JPH05269998A

JPH05269998A - インクジェット記録ヘッドの製造方法

Info

Publication number: JPH05269998A
Application number: JP7097992A
Authority: JP
Inventors: Yaeko Uchiyama; 八恵子内山; Yoshie Hosono; 由江細野
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1992-03-27
Filing date: 1992-03-27
Publication date: 1993-10-19

Abstract

(57)【要約】【目的】インク接液面とインクの濡れ性を向上させる
ことにより、インクの初期充填性を向上させる他、流路
内に発生した気泡を容易に排出することを可能とする。
また、安定したインクの供給を可能とし、インク吐出の
信頼性の向上を図る。【構成】インク供給系の接液面の構成材料として感光
性樹脂からなる、いわゆるドライフィルムを用い、紫外
線、可視光線等の照射による一次露光、二次露光、及び
ベーキングの工程を有し、一次露光の後の二次露光時間
を２０分以上、ベーキングの融着温度を５０〜１５０
℃、より望ましくは二次露光を２０〜４０分、ベーキン
グ温度を７０〜１００℃とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録ヘ
ッドの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のインクジェット記録用インクとし
ては、信頼性、安全性の面から染料と水とからなる水性
インクが主流であり、各種の水溶性染料を水または水及
び水溶性有機溶剤からなる溶媒中に溶解させ、必要に応
じて各種添加剤を添加したものが用いられている。

【０００３】このようなインクジェット記録用インクを
用いた場合の、従来のインクジェット記録ヘッドとして
は、インクと接液面の構成材料に各種金属、ガラス、各
種樹脂等の他、白金、ニッケル、コバルト、チタン、二
酸化珪素等の比較的水に濡れ易い（親インク性の高い）
材料を用いたものが提案されている。

【０００４】また、例えば、特開昭６２ー５９６７２公
報のように、感光性樹脂の硬化層で形成されたインク流
路溝を用い、液体の流れをスムーズにし、液滴の安定吐
出、均一性を改善したインクジェット記録ヘッドの製造
方法が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のインク
ジェット記録ヘッド及びその製造方法はインク供給路の
接液面の構成材料として、前記のように比較的、親水性
（親インク性）の高い材料を選択した場合においても、
記録ヘッド製造時に加工が困難である、耐インク性が不
十分であるという問題点がある他、インクを注入する時
の充填性、安定したインク供給、気泡の排出性、インク
吐出の不安定、吐出不能の改善においては不十分である
といえる。

【０００６】そこで本発明の目的とするところは、ヘッ
ド製造時に成形加工が容易にできる他、接液面のインク
との濡れを向上させることで、インクの充填性、インク
の供給不良、気泡の排出性、インク吐出の不安定を改善
することにある。また、耐インク性の向上を図ることに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
記録ヘッドの製造方法は、インク供給系の接液面の構成
材料として感光性樹脂からなる、ドライフィルムを用
い、紫外線、可視光線等の照射による一次露光工程のあ
と、二次露光を行い、次に基板に融着するためのベーキ
ング工程を有し、二次露光時間を２０分以上、ベーキン
グの融着温度を５０〜１５０度で製造することを特徴と
する。

【０００８】また望ましくは、二次露光を２０〜４０
分、ベーキング温度を７０〜１００℃とすることを特徴
とする。

【０００９】

【作用】インクと接液面の構成材料に感光性樹脂から成
るドライフィルムを用い、一次露光工程の後に二次露光
を２０分以上行い、次に基板に融着するためのベーキン
グ処理温度を５０〜１５０度とすることにより、インク
との接液面のインク流路の濡れが向上し、インクの充填
性、インクの供給不良、気泡の排出性、インク吐出の不
安定を改善することができる。

【００１０】また、更に、二次露光の時間を２０〜４０
分、ベーキング温度を７０〜１００℃にすることによ
り、純水との接触角が４０度以下まで下がり、インクと
の濡れ性が非常に安定し、耐インク性も向上する。
（尚、接触角とは図３に示すように、水平に固定された
プレート３０２の上にインク交換水３０１を滴下し、１
分間静置後、液滴表面とプレート面とのなす角θをい
う。）

【００１１】

【実施例】以下に、本発明のインクジェット記録ヘッド
の製造方法について詳細に説明する。

【００１２】図２は、公知の圧電型記録ヘッドの拡大図
である。この記録ヘッドは、インクをインク貯蔵部２０
８からインク供給路２０７及び流路２０６を経て液室２
０５に一旦貯蔵する。圧電素子２０１に電圧を印加する
とノズル２０２からインク２０３の小液滴が吐出する。
本発明におけるインクジェット記録ヘッドの製造方法に
関するインク供給系のインク接液面は、少なくとも流路
２０６を経て、液室２０５からノズル２０２にかけての
壁面２０９に相当する。

【００１３】なお、本発明のインクジェット記録ヘッド
の製造方法が適用される記録ヘッドはこれに限定される
ものではない。

【００１４】インクジェット記録用のインクは一般に染
料、顔料等の着色剤とそれを溶解或は分散させて、液状
とする水または各種有機溶剤によって構成されるが、信
頼性、安全性、低価格等の面から水性インクが主流であ
り、各種の水溶性染料を水または水及び水溶性有機溶剤
からなる溶媒中に溶解させ、必要に応じて各種添加剤を
添加したものが用いられている。

【００１５】従って、図２の壁面２０９は、このような
インクによって良く濡らされる材料として、極性が大き
く親水性の高い材料であり、耐インク性を有するもので
なくてはならない。そこで、これらの点を考慮して本実
施例に適用可能な感光性樹脂から成るドライフィルムの
選択について述べる。

【００１６】まず、ドライフィルムにはネガ型とポジ型
の２種類があるが、いずれも必須成分の一つとしてバイ
ンダーポリマーが用いられている。その１つはアクリル
基、メタアクリル基、ビニル基、アリール基等の重合性
基を有するモノマーを１種または２から３種重合ないし
は共重合させたポリマーで、分子は線状に重合してい
る。他の１つはこれらモノマーが単に線状に重合しただ
けでなく、いくつかの側鎖を有し、しかもこ側鎖の末端
にアクリル基、ビニル基、アリール基等の光重合性官能
基を有する他に、さらにエポキシ基、イソシアネート
基、アミノ基等の反応性基を有するものがある。また、
現像剤にアルカリ水溶液を用いるタイプではカルボキシ
ル基等のアルカリ可溶性を付与するための末端基を有す
るものもある。

【００１７】これらのバインダーポリマーを構成するモ
ノマーの具体例をあげると、アクリル基を有するもので
は、アクリル酸のメチル、エチル、プロピル等のエステ
ル、アクリル酸、メタアクリル酸とそのメチルエステ
ル、エチルエステル、プロピルエステル、ブチルエステ
ル等、ビニル基を有するものでは酢酸ビニル、塩化ビニ
ル、アクリロニトリル、スチレン、ビニルアルコール
等、アリール基を有するものでは、アリルアクリレー
ト、アリルグリシジールエーテル、アリルカーボネート
等がある。この他に後にあげる光重合性モノマーを含む
場合がある。また、エポキシ基を末端に有する側鎖を形
成するものとしてはグリシジールアクリレート、グリシ
ジルメタアクリレートの他いわゆるエポキシ樹脂とアク
リル酸またはメタクリル酸とのエステル化物等があげら
れる。また、イソシアネート基を有するものとしては、
たとえばトリレンジイソシアネートのヒドロキシアクリ
レートの部分ウレタン化物等、また、アミノ基末端を有
するものとしてはたとえば、グリシジルメタアクリレー
ト或はグリシジールアクリレートのジアミンによるハー
フアダクト等がある。

【００１８】次に、これらのバインダーポリマーに混合
してドライフィルムを構成する光重合性のモノマーまた
はオリゴマーをあげると次の通りである。ジエチレング
リコール、トリエチレングリコール、テトラエチレング
リコール、ポリエチレングリコール等のモノ、ジ、ト
リ、アクリレートまたはメタアクリレート及びこれらの
誘導体、ジシクロペンテニルアクリレート、ジシクロペ
ンテニルオキシエチルアクリレート、ブタンジオールジ
アクリレート、ネオペンチルジアクリレート、ヘキサン
ジオールジアクリレート、トリメチロールプロパントリ
アクリレート、ペンタエリスリトールのトリ及びテトラ
アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレ
ート、フェノキシエチルオキシエチルアクリレート、フ
ェノキシポリエチレングリコールアクリレート及びその
誘導体、フェノキシポリプロピレングリコールアクリレ
ート及びその誘導体、エポキシアクリレート、ウレタン
アクリレート等がある。なおこれらのアクリルエステル
は同時に、メタアクリルエステルと読み換えたものも含
まれるものとする。

【００１９】本発明の実施例及び比較例のインクジェッ
ト記録ヘッドの製造方法について具体的に説明する。

【００２０】本発明の実施例のインクジェット記録ヘッ
ドの製造方法は以下の通りである。図１に示すように、
まず前記バインダーポリマーから成る、約５０〜１００
μｍのドライフィルム１０１を８０〜１２０℃に加温
し、０．３〜０．８ｆ／分の速度、１〜５Ｋｇｆ／ｃｍ
の加圧条件下でラミネートする（ａ）。このドライフィ
ルム１０１をインク供給系の内壁の形状にあわせた型１
０２に固定し、上部から紫外線１０３を２０〜３０秒間
照射し、露光を行う。（一次露光）更に、ドライフィル
ムの硬化状態を安定化させるために、二次露光を２０〜
６０分間行う（ｂ）。最後に図２で説明するが、ノズル
プレート２０４と基板１０５に接合させるため、２００
〜７００ｇｆ／ｃｍの加圧条件で１時間、５０〜１５０
℃のベーキング温度で融着させ、インク供給系の接液面
の壁面２０９を作成する。

【００２１】本発明の比較例のインクジェット記録ヘッ
ドの製造方法は以下の通りである。まず、比較例１は上
記実施例における二次露光を１０分間とし、ベーキング
温度を１００℃としたものである。

【００２２】また、比較例２は二次露光を４０分間行
い、ベーキング温度を２０度としたもの、比較例３は二
次露光を４０分間、ベーキング温度を２００度としたも
である。

【００２３】比較例４はインク供給系の接液面にニッケ
ルを、比較例５はステンレスを材料とした金属ヘッドを
用いた。

【００２４】表１に本発明の実施例及び比較例のインク
ジェット記録ヘッドの製造方法における、ドライフィル
ムの二次露光時間及びベーキング温度と純水との接触角
について調査した結果を示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】次に表１中から、本発明の実施例及び比較
例の前記インクジェット記録ヘッドの製造方法に基づい
て製造した記録ヘッドの評価方法について説明する。

【００２７】インク初期充填性及び気泡排出性：図２に
示したインクジェット記録ヘッドに水性インクを充填
後、初期充填性及び気泡の排出性については、吸引ポン
プ（吸引ポンプの圧力は、ー１５０mmHg程度で吸引量は
０．０２ml／s）を使用し、ノズルからキャップを通じ
てインクを吸引し、インクの充填状態とインク供給路２
０７、流路２０６及びインク液室２０５内の気泡の排出
状態を観察した。

【００２８】インク初期充填性は前記ポンプの吸引量で
インクを吸引後、４８個あるノズル２０２中の充填でき
なかったノズルの数を比較した。

【００２９】また、気泡排出性はインク液室２０６内に
故意に気泡を発生させ、インクを１回に０．０２ml吸引
し、気泡がなくなるまでのインク吸引量を比較する。

【００３０】インク連続吐出時間：さらに、前記インク
ジェット記録ヘッドに水性インクをノズル出口まで充填
後、圧電素子２０１を３０Ｖ、周波数２ＫＨｚの条件で
駆動させ安定して吐出する時間を測定した。

【００３１】耐インク性：インク接液時のドライフィル
ムの安定性を目視にて観察し、以下の様に評価した。

【００３２】◎・・・優れている ○・・・問題ない ×・・・変色、溶解、剥離等の異常がみられるまた、本発明の実施例及び比較例のインクジェット記録
ヘッドの製造方法の評価において、インク充填及び気泡
の排出に使用したインクは以下の材料により構成した
が、本発明のインクジェット記録ヘッドの製造方法はこ
のインクジェット記録用インクに限定されるものではな
く、通常の水系インクジェット記録用インクに問題なく
適用される。

【００３３】染料：Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック１９６％エタノール５％グリセリン３％イオン交換水８６％表２にドライフィルムの二次露光及びベーキング温度を
表１の条件にて行った本発明の実施例１〜４のインクジ
ェット記録ヘッドの製造方法と評価結果について示す。

【００３４】

【表２】

【００３５】表３にドライフィルムの二次露光及びベー
キング温度を表１の条件にて行った実施例５〜８のイン
クジェット記録ヘッドの製造方法と評価結果について示
す。

【００３６】

【表３】

【００３７】表４にドライフィルムの二次露光及びベー
キング温度を表１の条件にて行った比較例１〜３及びニ
ッケルを比較例４、ステンレスを比較例５としたインク
ジェット記録ヘッドの製造方法と評価結果について示
す。

【００３８】

【表４】

【００３９】本発明の実施例及び比較例のインクジェッ
ト記録ヘッドの製造方法に於けるドライフィルムの製造
工程において、二次露光時間とベーキング温度はインク
に対するドライフィルムの接触角を決定する要因となっ
ており、インク供給系の接液面に表２、表３の実施例の
ような一定条件で作成したドライフィルムを用いること
により、インク流路の濡れが向上し、インクの初期充填
性が良好となり、４８ノズル中の未充填ノズル数が５個
以下に、また、流路内の気泡を全て追い出すまでのイン
ク吸引量は０．０６ml以下となり、気泡の排出性が向上
する。

【００４０】連続インク吐出時間は４時間以上と非常に
安定したインク供給、及び吐出状態が得られた。

【００４１】更に、二次露光時間を２０〜４０分、ベー
キング温度を７０〜１００℃の範囲とし製造した場合、
純水との接触角が４０度以下となり、接液面の濡れがよ
り向上することから、初期充填性、気泡排出性に十分な
効果が得られる他、吐出状態が安定し、信頼性の高いイ
ンクジェット記録ヘッドが実現できる。

【００４２】また、二次露光時間、ベーキング温度が十
分であるため、耐インク性も優れている。

【００４３】これに対し、表４の比較例１は二次露光の
照射時間が短いため、接液面の濡れ性及び硬化が不十分
であり、インクの初期充填されないノズルが１０個、気
泡排出に必要なインクの吸引量が０．１mlと多い上に、
インク吐出時にヘッドがインクによって軟化する等、耐
インク性に問題がある。

【００４４】比較例２は純水による接液面の接触角は３
０度とよく濡れているが、ベーキング温度が低すぎ基板
及びノズルプレートに十分融着されないため剥離等が発
生し、耐インク性に問題がある。

【００４５】比較例３は二次露光時間、ベーキング温度
ともに硬化、融着等、耐インク性の面からは十分である
が、ベーキング温度が高い事から、純水による接液面の
接触角が下がらず、インクの充填性が不安定であり、流
路内の気泡を追い出すまでのインク吸引量が０．１５ml
も必要であり、インクを連続して吐出できる時間が短い
等、インクの供給不良、気泡の排出性、インクの吐出状
態が不安定である。

【００４６】比較例４、５のニッケル及びステンレスの
金属ヘッドは、接液時のインクの濡れが良くない。その
ため、インクの充填性が不安定であり、流路内の気泡を
追い出すのが困難である、また連続インク吐出時間が短
く、インクの供給不良、気泡の排出性、インクの吐出状
態が不安定である。

【００４７】

【発明の効果】本発明のインクジェット記録ヘッドの製
造方法によれば、インク供給系の接液面の構成材料とし
て感光性樹脂からなる、ドライフィルムを用い、紫外
線、可視光線等の照射による一次露光工程の後、二次露
光を行い、次に基板に融着するためのベーキング工程を
有し、一次露光後の二次露光時間を２０分以上、ベーキ
ング温度を５０〜１５０度に、また望ましくは、二次露
光時間を２０〜４０分、ベーキング温度を７０〜１００
度にすることにより、インクとの接液面の濡れが向上
し、インク流路内に発生した気泡を容易に排出すること
が可能になる。そのため、ヘッドの空送品が可能となる
他、気泡排出に於ける装置の簡略化が可能となり、記録
装置の大幅なコスト削減および気泡の排出に使用する消
費インクを大幅に節約できる。

【００４８】また、インクの初期充填性が向上し、安定
したインクの供給が可能となるため、インク吐出の信頼
性が高く、十分な耐インク性を有するインクジェット記
録ヘッドを製造することができる。

【００４９】更に、感光性樹脂によるヘッドの製造は成
形加工が容易であり、複雑な流路を実現することも可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェット記録ヘッド製造方法を
説明するための製造プロセス図である。

【図２】本発明のインクジェット記録ヘッド製造方法を
説明するための、公知の圧電型インクジェット記録ヘッ
ドの拡大図である。

【図３】接触角を示す図である。

【符号の説明】

１０１ドライフィルム１０２型１０３紫外線１０４土台１０５ベース基板２０１圧電素子２０２ノズル２０３インク２０４ノズルプレート２０５液室２０６流路２０７インク供給路２０８インク貯蔵部２０９壁面３０１イオン交換水３０２プレート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インクジェット記録ヘッドのインク供給
系の接液面の構成材料として感光性樹脂からなるドライ
フィルムを用い、紫外線、可視光線等の照射による一次
露光工程のあと、二次露光を行い、次に、基板に融着す
るためのベーキング工程を有するインクジェット記録ヘ
ッドの製造方法であって、前記二次露光を２０分以上、
基板に対するベーキングの融着温度を５０〜１５０℃と
することを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造
方法。
【請求項２】二次露光を２０〜４０分、ベーキング温
度を７０〜１００℃とすることを特徴とする請求項１記
載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。