JPH10505557A - インクジェットプリントヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 物質が、プリントヘッドの外部の表面の一部を形成しようとしている表面（６）を有するインクジェットプリントヘッドの要素（４）から取り除かれ、物質の少なくとも一部が、該表面に向けられる高エネルギービームを使用してアブレーションにより除かれる場合、保護層（10）は、表面とシーリング係合して適用されろ。層は、アブレーション工程中、遊離される高エネルギー遊離ラジカルから表面を保護するものと思われる。

Description

【発明の詳細な説明】 インクジェットプリントヘッド 技術分野 本発明は、インクジェットプリントヘッドに関し、特にインクジェットノズル 並びにインクジェットプリントヘッドからの物質の除去が必要である他の場合の 製造に関する。この物質は、アブレーションにより少なくとも一部有効に取り除 かれる。 背景技術 光アブレーション分解としても知られているアブレーションの方法は、周知で あり、例えば、Ｒ．Ｓｒｉｎｉｖａｓａｎ、Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏ １．Ｂ、４巻、９２３ページ（１９８３）参照。 インクジェットプリントヘッドに関連するアブレーションは、ヨーロッパ特許 Ａ第０３６７５４１号から周知である。この文献の図２３−２８は、プリントヘ ッドのボディー上のノズルプレートの組立の前でしかもノズルプレートへの任意 の非湿潤性塗膜の適用前に、インクジェットプリンターのノズルプレートにおけ るノズルのアブレーションによる製造を開示している。当業者に周知であるこの 非湿潤性塗膜は、低い表面エネルギーを有し、インクをはじき、そのためノズル の開口の回りのインクの形成を防ぐことを助ける。ヨーロッパ特許Ａ第０３６７ ５４１号のノズルプレートは、一つの配置において、プリントヘッドボディーへ ノズルプレートを結合するのに使用される接着層を有する。この接着層は、ポリ エーテル又はマイラー（Ｍｙｌａｒ）のバッキング層により結合前に保護される 。ノズル形成工程中、接着層及びバッキングテープの両者は、ノズルが形成され る領域から取り除かれる。同様な接着層及びバッキングテープの配置は、ＷＯ９ ３／２２１４１号から知られている。ヨーロッパ特許Ａ第０３６７５４１号は、 接着層が使用されていない別の配置をさらに開示している。ノズルプレートは、 バッキング層の上に置かれ、そしてプリントヘッドボディーに結合されるべきノ ズルフルートの面は、保護層によりカバーされる。アブレーションは、結合工程 前 に取り除かれるこの保護層を通して生ずる。 インクジェットプリントヘッドに関連するアブレーションは、ヨーロッパ特許 Ａ第０５７６００７号からも知られている。この文献によれば、ノズルは、非湿 潤性塗膜が配置されるのとは反対のノズルプレートの表面上に衝突するレーザー ビームを使用するノズルプレート材料のアブレーションによる非湿潤性塗膜の適 用後、ノズルプレートに形成される。この方法に伴う問題は、文献の図４ａに示 されている。非湿潤性塗膜層が２０ｎｍより薄い厚さを有する場合、ノズルの周 辺の層の一部は、アブレーションの間に吹き払われて、非湿潤性層が存在しない 領域を残す。この問題の解決策として、文献は、より厚い非湿潤性塗膜を使用し 、満足なノズルの形状を達成するために被覆層の助けによりそれをアブレーショ ンすることを提案している。 ヨーロッパ特許Ａ第０３０９１４６号、ＷＯ第９２／１６８２２号及びＷＯ第 ９３／１５９１１号は、本発明と同じ出願人に属しているが、またインクジェッ トプリントヘッドに関連するアブレーションに関する。３件の文献の総ては、プ リントヘッドの外部の表面の一部を形成する又はそれを目指す表面上に衝突する レーザービームを使用して（この場合表面は非湿潤性塗膜を有する）、インクジ ェットプリントヘッドの要素（この場合ノズルプレート）から材料を取り出す方 法を開示している。これらの例では、レーザービームは後方から非湿潤性塗膜を アブレーションしないため、非湿潤性塗膜が吹き払われることによる上記の問題 は、生じない。 しかし、この方法を使用するとき、本発明の発明者は、プリントヘッドの外部 の表面の一部を形成しようとする表面への損傷を伴う問題に遭遇した。表面がプ リントヘッドのノズルの出口の回りに位置する非湿潤性塗膜である特別な例では 、損傷が、ノズルの性能を損なうことになる。この理論に束縛されることを望ま ないが、本発明の発明者は、損傷が、アブレーション工程中に遊離ししかもプリ ントヘッドの外部の表面の一部を形成しようとするその表面上に拡散する高エネ ルギー遊離ラジカル及び他の高度に反応性の化学種により生ずるものと考えてい る。たとえ接触マスクが、上記のヨーロッパ特許Ａ第０３０９１４６号及びＷＯ 第９２／１６８２２号に関連するように表面に隣接して位置し、マスクが、表面 に対 して同じ高さにあるか又はアブレーションされるべき領域を囲む場合でも、損傷 はなお生ずる。これは、前記の拡散が、なお生じつつあることを示唆しているだ ろう。 発明の開示 本発明は、上記の損傷を避けるようにする。 本発明によれば、インクジェットプリントヘッドの要素から物質を除く方法が 提供され、該要素は、アブレーション可能な物質を含みさらにプリントヘッドの 外部の表面の一部を形成しようとする表面を有し、該方法は、 ａ）該表面とシーリング係合するように保護層を適用する段階、 ｂ）該保護層が適用された該要素のその面から該保護層に高エネルギービームを 当て、それにより該保護層及び該表面を有する該要素から物質を除き、そして該 要素から除かれた物質の少なくとも一部がアブレーションにより除かれる段階、 ｃ）該表面から該保護層を除く段階 を特徴とする。 プリントヘッドの外部の表面の一部を形成しようとするその表面とシーリング 系合するように保護層を適用することは、表面を、特に物質の除去が生ずるゾー ンの周辺で、上記の高エネルギー遊離ラジカルのアブレーションから有効に保護 する。 本発明の第一の態様によれば、保護層は、有利には接着層の使用によって、該 表面に離脱自由に結合できる。この接着層は、高エネルギービームに対して透明 にできる。接着層の除去は、次に、接着層の下にある物質、例えばノズルプレー トの物質のアブレーション中生ずる高エネルギーラジカルの作用により生じさせ ることができる。 好ましくは、接着層は、それ自体アブレーション可能である。これは、インク ジェットプリントヘッドの下方要素のアブレーション中、接着層の下で生ずる圧 力の結果として保護することが望ましい表面から取り去られる接着層に関するす べての傾向を除く。この問題は、結合されたままの保護層に必要な最低の厚さに 接着層の厚さを減少するように適用される接着剤の量を注意深く計量することに より、軽減できるが、計量するためのこの要件は、面倒なものであり、そしてア ブレーション可能な接着剤の使用により有効に避けられる。さらに、本発明の発 明者は、このアブレーション可能な性質は、物質の除去のゾーンの外側の位置へ の高エネルギービームの屈折を防ぎ、そしてゾーンの外側に位置するプリントヘ ッドのその外部の表面で得られる損傷を防ぐ。紫外線吸収の特性は、接着剤の固 有の性質であるか、又は紫外線吸収添加物の使用により達成できる。 保護層に関すると、これは、また高エネルギービームに対して透明であるが、 有利には、アブレーション可能な物質を含む。これは、保護層をして、物質除去 工程中高エネルギービームにより除去させ、そして上記のように高エネルギーラ ジカルの効果から表面を有効に保護するであろう十分な厚さのものにさせる。保 護層がアブレーション可能でないならば、除去は、保護層の下にある物質、例え ばズルプレートの物質のアブレーション中生ずる高エネルギーラジカルの作用に よるだろう。 紫外線照射を吸収する保護層及び／又は接着剤は、高エネルギービームの最初 の衝突後のノズルプレートのアブレーションを遅くし、それによりノズルの出口 の周辺での損傷を避けるさらなる利点を有する。この損傷は、ノズル出口の（理 想的には鋭い）端を丸くすることによって、それ自体明らかになる。 インクジェットプリントヘッドの要素は、プリントヘッドの合体部、又はプリ ントヘッドに結合している別の本体である。後者の場合、要素からの物質の除去 は、プリントヘッドへの要素の結合前又は後に生ずることができる。 問題のインクジェットプリントヘッドの要素は、均一な構成のものか、又は少 なくとも２層からなる。前者の場合、全体の要素は、必ずアブレーション可能な 物質のものであろう。後者の場合、内部層の一つのみがアブレーション可能であ る必要があるが、もし外部の層がアブレーション可能でないならば、それが高エ ネルギービームにより除去できるに十分なほど薄くなくてはならない。他の可能 性は、物質が外側の層からのみ除去されることである。 アブレーション後の保護層の除去は、機械的に、例えば剥離により、又は化学 的に、例えば溶媒例えばアセトンを使用して層を溶解することにより、又はその 両者の組合せにより行うことができる。 本発明の使用は、プリントヘッドの外部の表面の一部を形成しようとしている その表面が、アブレーション生成物からの干渉をうけやすい官能性、例えば非湿 潤作用又は電気伝導性を有する場合、特に重要であろう。 インクジェットプリントヘッドのノズルプレート中のノズルの生成に関するヨ ーロッパ特許Ａ第０３０９１４６号及びＷＯ第９２／１６８２２号から例えば知 られているように、それから物質が除かれる表面に隣接して位置するマスキング 手段及び高エネルギービームに関して、本発明による方法を使用することについ て制約が存在することに注意すべきである。この適用では、保護層の挿入によっ て生ずるマスキング手段及びノズルプレートの表面の分離は、達成できるノズル のテーパー角度及び／又はノズル密度を減少させる。これらの制約は、保護層か ら離れて位置する手段により焦点に集められる及び／又はマスクされる高エネル ギービームの使用により有利に避けることができる。特に、マスクは、それが光 学的に焦点に集めるシステムを経て保護層上に射出されるマスクの像であるよう に位置できる。この配置は、本発明の出願人に属ししかも本明細書中に参考とし て引用されるＷＯ第９３／１５９１１号により知られている。 本発明は、また、上記の物質を除く方法に使用される保護層にも関し、その保 護層は、接着塗膜を有するアブレーション可能な物質を含み、そして接着塗膜は アブレーション可能である。この保護層の使用は、上記のような接着剤の計量及 び高エネルギービームの屈折の問題を解決する。アブレーション可能な性質は、 接着剤の固有の性質であるか、又は紫外線吸収添加物の添加により達成できる。 好都合には、アブレーション可能な物質の層は、ポリエステル又はポリイミドを 含むことができる。 本発明は、以下に、インクジェットプリントヘッドのノズルプレートの例によ り記述され、ノズルプレートは、次に完成されたプリントヘッドの外部の表面の 一部を形成する非湿潤性塗膜を設けた表面を有する。概略的てあって数値を示し ていない添付図を参照されたい。 図面の簡単な説明 図１は、非湿潤性塗膜を有するノズルプレートを示す。 図２は、本発明の第一の態様による非湿潤性塗膜及び保護層を有するノズルプ レートを示す。 図３は、物質除去後の図２のノズルプレート／非湿潤性塗膜／保護層の配置を 示す。 図４は、保護層の除去後の図３のノズルプレート及び非湿潤性塗膜を示す。 図５は、本発明の第二の態様による保護層を有する図１のノズルプレート及び 非湿潤性塗膜を示す。 図６は、図５の配置で使用されるプレートの変形を示す。 発明を実施するための最良の態様 図１において、プリントヘッドの外部の表面の一部を形成する非湿潤性塗膜（ ６）を有するノズルプレート（４）が示される。ノズルプレート及び非湿潤性塗 膜は、例えば本出願人に属ししかも参考として本明細書に引用されるヨーロッパ 特許Ａ第３６７４３８号に開示されているタイプのものである。ノズルプレート は、インク射出チャンネル（12）を有するインクジェットプリントヘッドのボデ ィー（２）に結合している。そのそれぞれのインク射出チャンネルに対するノズ ルのそれぞれの正確な位置づけが、ノズルの形成前にプリントヘッドのボディー にノズルプレートを結合することにより、好都合に助けられることに注意すベき である。 ノズルブレートは、任意のアブレーション可能な物質、例えばプラスチック物 質例えばポリイミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリエーテルエーテル ケトン、アクリル又は非ガラス質無機物質例えば金属特にアルミニウム又はセラ ミックからなることができる。プラスチック物質が使用されるとき、これは、有 機及び／又は無機の充填剤を含むプラスチックについて通常使用される種類の添 加物を含むことができる。 非湿潤性塗膜は、過フッ化炭化水素官能性シランを含む種類のものであり、そ して上記のヨーロッパ特許Ａ第３６７４３８号に記載された方法によって形成で き、それにより硬化したシロキサンを含む接着性の第一の層がノズルプレートの 表面上に形成され、次に少なくとも１個の加水分解可能な基、並びに層に非湿潤 性の性質を付与する少なくとも１個のフッ素含有有機基が結合している珪素原子 を有する少なくとも１種のフルオロシランから由来する第二の層が形成される。 図２は、本発明の第一の態様により保護層（10）が設けられるとき、図１のノ ズルプレート及び非湿潤性塗膜を示す。この層は、好ましくは、ポリエステルフ ィルム、例えば取引名Ｍｅｌｉｎｅｘ（商標）の下ＩＣＩにより販売されている ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、又はポリイミド（ＰＩ）フィルム、例 えば名前Ｕｐｉｌｅｘ（商標）の下ＵＢＥにより販売されているものである。こ れらの物質の両方は、アブレーション可能であり、そして２４８ｎｍの波長の領 域で紫外線照射の高い吸収性を有する。保護層は、感圧接着剤の層（８）により 非湿潤性塗膜に結合する。接着剤は、好ましくは、任意の好適な手段例えばワイ ヤを巻いたメーターバーにより保護層（非湿潤性表面よりむしろ）に先ず適用さ れ、そして接着剤をコーティングされた保護層は、次に圧力を使用して非湿潤性 塗膜に適用される。接着剤は、好ましくは、アブレーション可能であり、この性 質は、固有のものであるか、又は紫外線照射吸収添加物によって得るかの何れか である。 保護層の適用が、物質除去工程直前に行う必要がないことに注意すべきである 。ノズルフルートの場合、例えば、保護層は、非湿潤性塗膜が適用されたノズル プレート物質のシートに適用できる。このシートは、次に、それらのそれぞれが プリントヘッドへ結合している個々のノズルプレートを形成するように切断され る。そのときにおいてのみ、物質除去の段階、この場合ノズル形成、が行われる だろう。 物質除去は、物質がアブレーションによってノズルプレートから除かれるよう に非湿潤性塗膜（6）が位置しているノズルプレート（4）のその面に、高エネル ギービーム、例えばエキシマーレーザービームを当てることにより行われる。物 質除去のこれらの方法は、当業者に周知であり、例えば本明細書の最初に述べら れた文献参照。特にＷＯ第９２／１６８２２号に述べられているように、選ばれ たレーザー光の波長は、概して、１９３、２４８又は３０８ｎｍであり、それぞ れフッ化アルゴン（ＡｒＦ）、フッ化クリプトン（ＫｒＦ）又はフッ化キセノン （ＸｅＦ）のエキシマーラインでのホトン発光に相当する。さらに、本発明の 例では、保護層（10）の物質は、また、アブレーションされる（図３）。一般に 、非湿潤性塗膜は、十分に薄く（例えば１ミクロンより薄い）、それは必ずアブ レーション可能な物質でなくても除去できる。 物質は、ノズルプレートから除かれて、上記の文献に述べられているタイプの ノズルばかりかヨーロッパ特許Ａ第０３８９２１７号に開示されたタイプの溶媒 により湿潤可能な領域又はＷＯ第９３／１５９１１号によるノズルインクのメニ スカスをコントロールするように働く孔内に設けられた構造を有するノズルを生 成する。これらの文献の両者は、本発明の出願人に属し、そして参考として本明 細古に引用される。物質の除去は、プリントヘッドの他のものから離れた又はプ リントヘッドに結合したノズルプレートにより生ずる。後者の方法は、チャンネ ルの平面におけるノズルの軸の整列及びインクジェットプリントヘッドのチャン ネルとのノズルプレート中のノズルの係合の両者による問題を避ける。 物質除去が完了すると、保護層は、非湿潤性塗膜（６）の表面から取り除かれ て、図４に示される配置を残す。さもなければプリントヘッドに向かって拡散す るかもしれずしかも保護層上に沈着するかもしれない総てのアブレーション生成 物もこの段階て除かれる。うまく形成されたノズル孔（14）並びに鋭い端（18） を有ししかも損傷されていない非湿潤性塗膜（６）により囲まれた出口（16）が 残る。 本発明の第二の態様によれば、保護層は、保護されるべき表面とシーリング係 合をそれ自体で確立する構成、例えば液体又はゲルのものであろう。 第二の態様による液体／ゲル層は、任意の従来の手段例えばロールコーティン グにより、保護されるべき表面に簡単に適用できる。別に、図５は、液体／ゲル 層（20）が、プリントヘッドの表面（６）と、それを通って高エネルギービーム が通過できる開口（28）を有するプレート（26）との間に保持されるこの第二の 態様の配置を示す。ビームの路（22）にある液体／ゲルのその部分が除かれ、そ の間、ピームの路の外側にある液体／ゲルはそのままて残り、そしてノズルプレ ートの表面、特にノズル出口（24）の周辺にあるその表面を保護する。 液体／ゲル層の粘度は、層が、アブレーション工程中、ノズルの開口の周辺の 回りにそのままで残るように選ばれる。コーティングされたノズルプレートの非 湿潤性作用は、アブレーション工程に必要な時間とともに、この粘度を選択する のに考慮に入れられるだろう。 液体／ゲルは、好ましくは、アブレーション可能であり、それにより前記のア ブレーション不可能な層に伴う問題を避ける。好都合には、液体／ゲルは、それ が、プリントヘッドの表面又はプリントヘッドの表面とプレートとの間の何れか で、一度適用された位置にそのまま残るような十分に高い粘度のものである。好 適な液体は、高分子量液体例えばポリプロピレングリコールである。 プレートは、液体／ゲルを正しい位置に保持するか、又はそれ自体液体／ゲル 層により正しい位置に保持される。両者の場合、プレートは、アブレーション生 成物からプリントヘッドの表面に対してさらなる度合いの保護をもたらす。プレ ートは、何回も再使用できるような構成、又は液体／ゲルとともにノズルのアブ レーション後廃棄されるような構成のものである。それは、有利には、ポリエス テルフィルム、例えば取引名Ｍｅｌｉｎｅｘ（商標）の下ＩＣＩにより販売され ているポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを含むことができる。プ レート中の開口は、ノズル形成に使用されるのと同じ高エネルギービームを使用 して、ノズルのアブレーション前に形成でき、ノズルの出口の開口より大きい開 口は、このテーパーのついたビームのより大きな部分がより大きな開口をアブレ ーションするように、テーパーのついたビームの軸に沿ってプレートを転置する ことにより得られる。プレートは、この工程中、プリントヘッドの表面上でその 場にあるか、又はプリントヘッドから離れているかの何れかである。 液体／ゲルは、任意の好適なやり方、例えば組立前のプレート又はプリンヘッ ドの表面のロールコーティング、又はプレートとプリントヘッド表面との間に液 体をポンプで運ぶことにより、プレートとプリントヘッド表面との間に挿入でき る。特に後者の工程に適したプレート（26）のデザインは、図６に示され、開口 （28）に加えて、プレートは、液体の層がノズルの回りの特に厳密を要する領域 で形成できる開口の下に形成された室（30）を有する。液体は、プレート中に形 成されるチャンネル（32）を経て室（矢印３４により示されるように）に供給で きる。 既に指摘されたように、本発明は、また、アブレーションされる要素がプリン トヘッドに含まれる部分である場合、例えばノズルがヨーロッパ特許Ａ第０５９ ５６５４号によってプリントヘッドに直接形成される場合に適用可能である。 本明細書に記述された物質を除く方法及び保護層の配置の両者が、ノズル又は ノズルプレートの製造に制限されず、アブレーション可能な物質を含みさらにプ リントヘッドの外部の表面の一部を形成することを目指す表面を有するインクジ ェットプリトヘッドの任意の要素に適用可能であることは、明らかであろう。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．インクジェットプリントヘッドの要素から物質を除く方法において、該要素 は、アブレーション可能な物質を含みさらにプリントヘッドの外部の表面の一部 を形成しようとする表面を有し、該方法は、 ａ）該表面とシーリング係合するように保護層を適用する段階、 ｂ）該保護層が適用された該要素のその面から該保護層に高エネルギービームを 当て、それにより該保護層並びに該表面を有する該要素から物質を除き、該要素 から除かれた物質の少なくとも一部は、アブレーションにより除かれる段階、 ｃ）該表面から該保護層を除く段階 を特徴とする方法。 ２．保護層が、該表面に離脱自由に結合される請求項１の方法。 ３．保護層が、接着層によって該表面に離脱自由に結合される請求項１の方法。 ４．接着層がアブレーション可能である請求項３の方法。 ５．接着層が、紫外線照射吸収添加物を含む請求項４の方法。 ６．アブレーション可能な性質は、接着剤の固有の性質である請求項４の方法。 ７．接着層が、高エネルギービームに対して透明である請求項３の方法。 ８．保護層が、アブレーション可能な物質である請求項１−７の何れか一つの項 の方法。 ９．アブレーション可能な物質が、ポリエステル又はポリイミドを含む請求項８ の方法。 10．保護層が、該表面とシーリング係合をそれ自体確立する請求項１の方法。 11．保護層が液体又はゲルである請求項１０の方法。 12．該液体又はゲルがアブレーション可能である請求項１１の方法。 13．液体がポリプロピレングリコールである請求項１２の方法。 11．該保護層が、該表面と、物質除去のゾーンの周辺に隣接する部材との間にあ る請求項１１の方法。 15．該部材が、該表面から離れたしかも該高エネルギービームが通過する開口を 有するプレートである請求項１４の方法。 16．該開口が、該表面を有する該要素からの物質の該除去の前に、該高エネルギ ービームにより形成される請求項１４の方法。 17．該部材が、該表面に最も近くにあるプレートのその面上に位置する室を含み 、液体又はゲルが、該室にポンプにより移され、それにより保護層を確立する請 求項１５の方法。 18．要素が、アブレーション可能な物質、並びにボディー部分のそれとは異なる 物質の表面層を含むボディー部分を含む請求項１−１７の何れか一つの項の方法 。 19．物質が、一つの層からのみ除かれる請求項１８の方法。 20．プリントヘッドの外部の表面の一部を形成しようとする該表面が、アブレー ション生成物からの干渉をうけやすい官能基を有する請求項１−１９の何れか一 つの項の方法。 21．該官能基が、非湿潤性作用又は電気的伝導性を含む請求項２０の方法。 22．物質の除去が、該インクジェットプリントヘッドと一体化された該要素によ り生ずる請求項１−２１の何れか一つの項の方法。 23．物質除去が、該インクジェットプリントヘッドから離れた該要素により生ず る請求項１−２１の何れか一つの項の方法。 24．該高エネルギービームが、エキシマーレーザービームである請求項１−２３ の何れか一つの項の方法。 25．高エネルギービームが、保護層から離れて位置された手段により、物質の除 去の形態を両成するように成形される請求項１−２４の何れか一つの項の方法。 26．マスキング手段が、保護層から離れて位置し、そして光学的焦点システムに よって保護層上に像が形成される請求項２５の方法。 27．請求項１による方法に使用され、そして接着性塗膜を有するアブレーション 可能な物質の層を含み、接着性塗膜がアブレーション可能である保護層の構造。 28．アブレーション可能な性質が、接着剤の固有の性質である請求項２７の保護 層の構造。 29．接着層が、紫外線吸収添加物を含む請求項２８の保護層の構造。 30．アブレーション可能な物質の層が、ポリエステル又はポリイミドを含む請求 項２７又は２８の保護層の構造。