JP2001260360A - インクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクジェットヘッドにおいて、ノズル内部
の撥水化を防止しつつノズル板表面の撥水性を向上させ
る。 【解決手段】 ノズル板６の表面に、シリカからなる第
１コート層１２と、フッ素含有ガラスからなる第２コー
ト層１３とを設ける。第１コート層１２を半硬化ゲル状
態にした後、ノズル板６の裏面に電着樹脂からなる接着
剤１４を塗布する。ノズル板６の裏面側から、放電加工
によりノズル２を形成する。ノズル板６の裏面に、ノズ
ル２に対応する貫通孔１６が形成された補助基板１５を
接着し、裏面側から酸素プラズマＣＶＤ方式によるアッ
シングを行って、ノズル２及び貫通孔１６の内壁を親水
化する。第２コート層１３を加熱硬化し、表面側を撥水
化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットヘ
ッドの製造方法に係り、特に、ノズル板の表面に撥水膜
が形成されたインクジェットヘッドの製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットヘッドにおいては、ノズ
ル板の表面にインクが付着しているとノズルから吐出さ
れるインク滴が影響を受け、その吐出方向が偏向するこ
とがある。このようにインク滴の吐出方向が偏向する
と、インク滴を記録媒体上の所定位置に着弾させること
ができなくなり、良好な記録は困難となる。そこで、従
来より、ノズル板の表面に撥水膜を設けることがよく行
われている。

【０００３】ノズル板の表面に撥水膜を形成する方法と
して、以下の２種類の方法が知られている。第１の方法
は、特開平４−２１１９５９号公報等に開示されている
ように、はじめにノズル板の表面に撥水膜を形成し、そ
の後にノズル板にノズルを形成する方法である。第２の
方法は、はじめにノズル板にノズルを形成し、その後に
ノズル板の表面に撥水剤を塗布する方法である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記第１の方
法では、ノズル板にノズルを形成する際に、ノズルの開
口周辺部の撥水膜がはがれたり変質するなど、撥水膜の
一部が損傷を受けやすかった。そのため、最も撥水性が
要求されるノズルの開口周辺部において十分な撥水性を
得ることができず、インク滴の吐出性能を十分に向上さ
せることはできなかった。

【０００５】一方、上記第２の方法では、撥水膜を形成
する際に、撥水剤がノズルの内部にまで入り込んでノズ
ルの内壁が撥水化されたり、撥水剤によってノズルが目
詰まりを起こすことがあった。ノズルの内壁が撥水化さ
れると、ノズル内部のインクの挙動は不安定となり、イ
ンクの吐出性能は低下する。また、ノズルが目詰まりを
起こすと、インクの吐出が不可能となり、良好な記録は
困難となる。

【０００６】そこで、上記第２の方法におけるこのよう
な問題を解決するために、特開昭６３−１２２５６０号
公報には、ノズルの内部に液体または固体を充填してか
ら撥水膜を形成する方法が提案されている。また、特開
昭６２−５９０４７号公報には、ノズルから空気を噴出
させながら撥水膜を形成する方法が提案されている。し
かし、これらの方法では、あらかじめノズルの内部に液
体等を充填したり、撥水膜を形成する際にノズルから空
気を噴出させる等の高度な製造工程が必要となる。その
ため、比較的簡易な方法により、ノズルの内部を撥水化
することなくノズル板の表面側を撥水化する技術が望ま
れていた。

【０００７】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、比較的簡易にノズル
内部の撥水化を防止しつつ表面側の撥水性を向上させる
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。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、加熱硬化により撥水性を示すようになる
膜が設けられたノズル板に対し、ノズルを形成し、その
後に上記膜を加熱硬化させることとした。

【０００９】具体的には、本発明に係るインクジェット
ヘッドの製造方法は、インクを吐出するための複数のノ
ズルが形成されたノズル板を備えたインクジェットヘッ
ドの製造方法であって、ノズル板の表面側に、加熱硬化
することによって撥水性を示すようになる膜を形成する
成膜工程と、その後、上記ノズル板に複数のノズルを形
成するノズル形成工程と、その後、ノズル板の表面側を
撥水化するように上記膜を加熱硬化させる加熱硬化工程
とを含んでいることとしたものである。

【００１０】このことにより、ノズル板の表面側の撥水
化処理はノズルを形成した後に行われるので、撥水剤に
よってノズル内部が撥水化されたり、目詰まりが生じる
ようなことはない。また、ノズルの穴開け加工に起因し
て撥水膜が損傷するようなこともない。従って、比較的
簡易な方法によって、ノズル内部の撥水化を防止しつつ
表面側の撥水性を向上させることができる。

【００１１】上記ノズル形成工程と加熱硬化工程との間
に、ノズル板の裏面側からノズルの内壁を親水化処理す
る親水化工程を含んでいることが好ましい。

【００１２】このことにより、ノズルの内壁の親水性が
増し、ノズル内部のインクの挙動は安定する。そのた
め、インクの吐出性能は向上する。なお、ノズル板の表
面側の撥水化は、表面側の膜を加熱硬化させることによ
り達成されるので、撥水化処理によってノズル内壁が撥
水化されることはなく、ノズル内部の親水性は維持され
る。

【００１３】上記親水化工程は、ノズル板の裏面側から
アッシングを行う工程により構成されていてもよい。

【００１４】このことにより、ノズルの内壁は比較的簡
易に親水化される。

【００１５】上記成膜工程とノズル形成工程との間に、
ノズル板の表面側の膜を半硬化ゲル状態になるように加
熱する半硬化工程を含んでいてもよい。

【００１６】このことにより、ノズル板の表面側に設け
られた膜は、ノズルを形成する際には半硬化ゲル状態に
なっているので、ノズルの形成に伴って膜が剥がれた
り、膜中に亀裂が入るおそれはなくなる。そのため、撥
水膜は安定して形成されることになる。

【００１７】上記成膜工程とノズル形成工程との間に、
ノズル板の裏面側に接着剤を塗布する工程を含み、ノズ
ル形成工程は、ノズルを放電加工により形成する工程か
らなり、ノズル形成工程の後に、上記ノズル板の各ノズ
ルに対応する貫通孔が形成された補助基板を上記接着剤
を介して該ノズル板に接着する接着工程と、上記補助基
板の裏面側から上記ノズル板のノズル及び該補助基板の
貫通孔の内壁をアッシングする工程とを含んでいること
が好ましい。

【００１８】このことにより、上記ノズル板のノズルと
上記補助基板の貫通孔とが連続することにより、見かけ
上のノズル長さが長くなる。そのため、補助基板の貫通
孔がノズルの一部として機能するので、ノズル板自体が
薄くても、結果として十分な深さのノズルが形成される
ことになる。また、このようにノズル板は薄くてもよい
ので、放電加工による穴開けは容易になる。

【００１９】また、接着工程の後に、補助基板の裏面側
からノズル及び貫通孔の内壁をアッシングする工程が設
けられているので、たとえ接着工程においてノズルや貫
通孔の内部に接着剤がはみ出したとしても、当該接着剤
は容易に除去されることになる。また、ノズル及び貫通
孔の内壁が親水化され、インクの吐出性能は向上する。

【００２０】上記接着剤は、湿潤ゲル状態の接着剤であ
ってもよい。

【００２１】また、上記接着剤は、電着樹脂によって構
成されていてもよい。

【００２２】このことにより、上記ノズル板と上記補助
基板との接着は良好に行われる。

【００２３】上記ノズル板の表面側に形成された膜は、
珪素酸化物にフルオロアルキル鎖が結合または分散した
分子を含む撥水膜であってもよい。

【００２４】このことにより、珪素酸化物が耐摩耗性を
高めるとともに、フルオロアルキル鎖が撥水性を与え、
耐摩耗性が高く且つ長寿命の撥水膜が形成されることに
なる。

【００２５】上記親水化工程は、酸素ガスを導入した酸
素プラズマ処理によってノズルの内壁を変質させる工程
からなっていてもよい。

【００２６】また、上記親水化工程は、酸素ガスを導入
したＰＶＤ方式のプラズマ処理によってノズルの内壁を
変質させる工程からなっていてもよい。

【００２７】また、上記親水化工程は、オゾン処理によ
ってノズルの内壁を変質させる工程からなっていてもよ
い。

【００２８】また、上記親水化工程は、レーザーによっ
てノズルの内壁を変質させる工程からなっていてもよ
い。

【００２９】このことにより、ノズルの内壁は親水性に
変質し、ノズル内部のインクの挙動は安定する。その結
果、インクの吐出性能は向上する。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００３１】−インクジェットヘッドの構成−始めに、
インクジェットヘッド１の構成について説明する。図１
及び図２に示すように、インクジェットヘッド１は、イ
ンクを収容する複数の圧力室４と各圧力室４にそれぞれ
連通する複数のノズル２とが形成されたヘッド本体４０
と、各圧力室４内のインクに圧力を付加して各ノズル２
からインク滴を吐出させる複数のアクチュエータ１０と
を有している。アクチュエータ１０は、いわゆるたわみ
振動型の圧電素子を用いたものであって、圧力室４の収
縮（加圧）及び膨張（減圧）に伴う圧力室４内の圧力変
化によって、ノズル２からインク滴を吐出し、かつイン
ク供給室３から圧力室４にインクを補給するようになっ
ている。

【００３２】各圧力室４は、インクジェットヘッド１の
内部において、主走査方向Ｘに延びるように長溝状に形
成されている。圧力室４同士は、副走査方向Ｙに互いに
所定間隔をあけて配設されている。圧力室４の一端部
（図２では右側の端部）には、ノズル２が形成されてい
る。ノズル２同士は、圧力室４と同様、副走査方向Ｙに
互いに所定間隔を存するように設けられている。圧力室
４の他端部（図２では左側の端部）にはインク供給路５
の一端部がそれぞれ連続しており、各インク供給路５の
他端部は、副走査方向Ｙに細長いインク供給室３に連続
している。インク供給室３には、各圧力室４にインクを
補給するように、インクが充填されている。

【００３３】図２に示すように、インクジェットヘッド
１は、ノズル２が形成されたノズル板６と、圧力室４及
びインク供給路５を区画形成する区画壁７と、アクチュ
エータ１０とが順に積層されて構成されている。アクチ
ュエータ１０は、圧力室４に臨設された振動板と、振動
板を振動させる薄膜の圧電素子と、個別電極とが順に積
層されて構成されている。なお、本実施形態では、振動
板は共通電極を兼用している。ノズル板６はステンレス
で形成されており、区画壁７は複数のステンレス板が積
層されて構成されている。従って、ヘッド本体４０は、
ステンレス製のラミネート板から構成されている。な
お、図１及び図２においては、後述する撥水膜１３ａや
接着剤１４等の図示は省略している。

【００３４】−インクジェットヘッドの製造方法−本イ
ンクジェットヘッド１は、アクチュエータ１０とヘッド
本体４０とを別々に形成した後、これらを接着させるこ
とによって製造される。以下、ヘッド本体４０の製造方
法について説明する。

【００３５】まず、図３（ａ）に示すように、ステンレ
ス製のノズル板６の表面に、シリカからなる第１のコー
ト層１２を形成する。この第１コート層１２は、後述す
る第２コート層１３の密着性を向上させるための層であ
り、第２コート層１３自体の密着性が高い場合には、特
に必要のないものである。

【００３６】次に、図３（ｂ）に示すように、第１コー
ト層１２の表面に、フッ素含有ガラスからなる第２コー
ト層１３を形成する（成膜工程）。この第２コート層１
３は、後述の加熱硬化によって撥水性を示すようになる
薄膜である。ここで、第１コート層１２や第２コート層
１３の形成方法としては、浸漬法、スピンコート法、ス
プレーコーティング法等を好適に用いることができる。
なお、コート層を形成する微粒子をエアーに乗せて吹き
付ける単なるスプレーコーティング法ではなく、微粒子
自体を直接吹き付ける方法であるパルススプレイコーテ
ィング法を用いることとすれば、コート層１２，１３を
より薄膜化することができるため特に好適である。

【００３７】次に、第２コート層１３が半硬化ゲル状態
となるように、ノズル板６を加熱する（半硬化工程）。
その後、図３（ｃ）に示すように、ノズル板６の裏面
に、湿潤ゲル状態の電着樹脂からなる接着剤１４を塗布
する。

【００３８】次に、図３（ｄ）に示すように、ノズル板
６の裏面側（接着剤１４が塗布された側）から放電加工
を行い、ノズル２となる貫通孔を形成する（ノズル形成
工程）。この際、ノズル２の周辺部の接着剤１４ａはわ
ずかながら径方向外向きに縮むため、接着剤１４にはノ
ズル２の開口よりも一回り大きな開口が形成される。そ
の結果、ノズル２の周囲にはノズル板６の裏面が露出す
る（言い換えると、接着剤が存在しない）露出部１１ａ
が形成される。また、露出部１１ａの周囲には、接着剤
が径方向外向きに縮んだ分だけ厚みが他の部分よりも厚
くなった接着剤の厚膜部１４ａが形成される。

【００３９】次に、図４（ａ）に示すように、予めノズ
ル板６の各ノズル２に対応する貫通孔１６が形成された
ステンレス製の補助基板１５を用意し、各ノズル２と各
貫通孔１６とが連続するようにして、補助基板１５をノ
ズル板６の裏面に接着剤１４を介して仮接着する（接着
工程）。この際、ノズル板６のノズル２の周辺は露出部
１１ａとなっているものの、露出部１１ａの周りには接
着剤の厚膜部１４ａが形成されているので、ノズル板６
を補助基板１５に押しつけると露出部１１ａは厚膜部１
４ａによって覆われ、接着剤はノズル２の周囲を確実に
接着することになる。

【００４０】次に、図４（ｂ）に示すように、補助基板
１５の裏面側からアッシングを行う（親水化工程）。ア
ッシングとしては、例えば、酸素ガスを導入したＰＶＤ
方式のプラズマ処理を好適に利用することができる。こ
のようなアッシングにより、ノズル２または貫通孔１６
の内側にはみ出した接着剤１４ｂ（図４（ａ）参照）を
除去することができるとともに、ノズル２及び貫通孔１
６の内壁を親水性に変質させることができる。

【００４１】次に、ノズル板６及び補助基板１５を、前
記半硬化工程の際の温度よりも高い温度で加熱し、第２
コート層１３を硬化させる（加熱硬化工程）。この加熱
硬化により、第２コート層１３は表面側のフッ素含有量
が多い状態となり、撥水性を示すようになる。つまり、
図４（ｃ）に示すように、ノズル板６の表面側に撥水膜
１３ａが形成される。

【００４２】その後は、補助基板１５の裏面側に他のス
テンレス製基板を順次接着する。これにより、圧力室４
及びインク供給室３を有するヘッド本体４０が得られ
る。

【００４３】−実施形態の効果− 従って、本実施形態によれば、ノズル板６にノズル２を
形成した後に、その表面を撥水化するので、ノズル２の
内部に撥水剤が目詰まりするようなことはない。

【００４４】また、アッシングによってノズル２の内壁
を親水化するので、ノズル２の内部のインクの挙動が安
定し、インクの吐出性能は向上する。

【００４５】ノズル２の内壁を親水化した後に、ノズル
板６の表面側の第２コート層１３を加熱硬化により撥水
化し、撥水膜１３ａを形成することとしたので、ノズル
２の内部の親水性を保ちつつ、ノズル２の表面側を撥水
化することができる。従って、ノズル２の内部の親水化
と表面側の撥水化を同時に達成することができる。

【００４６】ノズル板６と補助基板１５とを貼り合わせ
ることによってノズル２と貫通孔１６とを連続させるこ
ととしたので、ノズルの見かけ上の長さを長くすること
ができる。そのため、精密な穴開け加工が必要なノズル
板６に対しては放電加工によってノズル２を形成する一
方、補助基板１５の穴開け加工は、他の簡便な方法を用
いて行うことができる。従って、全体として、ノズルの
形成が容易になる。

【００４７】ノズル板６にノズル２を形成する前に、第
２コート層１３を半硬化ゲル状態にするので、ノズル２
の形成によって第２コート層１３に亀裂が入ったり、そ
の一部が剥がれることを防止することができる。従っ
て、ノズル板６の表面側に均質な撥水膜１３ａを確実に
形成することができる。

【００４８】−変形例−アッシングは、酸素ガスを導入
したプラズマ処理に限定されるものではなく、紫外線を
利用するものであってもよい。また、オゾン処理によっ
てノズルの内壁を親水化する処理であってもよい。ま
た、レーザー（エキシマレーザー、炭酸ガスレーザー、
ＹＡＧレーザー等）によってノズルの内壁を親水化する
処理であってもよい。

【００４９】ノズルの表面側の撥水膜１３ａを、珪素酸
化物にフルオロアルキル鎖が結合または分散した分子を
含む撥水膜で形成してもよい。この場合、珪素酸化物の
前駆体であるメトキシシランまたはエトキシシラン化合
物とフッ化炭素鎖を含むエトキシシランまたはメトキシ
シラン化合物とが溶解したコート液をノズル板６の表面
側に塗布して第２コート層１３を形成し、アッシングの
後に当該第２コート層１３を乾燥させて、撥水膜１３ａ
とする。これにより、耐摩耗性が高く且つ長寿命の撥水
膜を形成することができる。

【００５０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ノズル
板にノズルを形成した後、ノズル板の表面側の膜を加熱
硬化させることによって撥水化することとしたので、比
較的簡易な方法によって、ノズルの目詰まりやノズル内
部の撥水化を防止しつつ、ノズル表面を撥水化すること
ができる。

【００５１】ノズルを形成してからノズル板の表面側の
膜を加熱硬化させるまでに、ノズル板の裏面側からノズ
ルの内壁を親水化処理することにより、ノズル内部の親
水性を高めることができ、インクの吐出性能を向上させ
ることができる。

【００５２】ノズル板の裏面側からアッシングを行うこ
とによりノズルの内壁を親水化することにより、簡易に
親水化処理を実現することができる。

【００５３】ノズルの形成前に、ノズル板の表面側の膜
を半硬化ゲル状態にすることにより、ノズルの形成に際
して当該膜に亀裂が入ったり、当該膜の一部が剥離する
ことがなくなり、均質な撥水膜を安定して形成すること
ができる。

【００５４】ノズル板のノズルに対応する貫通孔が形成
された補助基板を当該ノズル板に接着することにより、
ノズル板及び補助基板によって、見かけ上ノズル板のノ
ズルよりも長いノズルを形成することができる。そのた
め、一定の長さのノズルを形成する際に、補助基板の貫
通孔の長さの分だけ、ノズル板のノズルの長さを短くす
ることができる。従って、ノズル板の厚みを薄くするこ
とが可能となり、ノズル板の穴開け加工を容易化するこ
とができる。

【００５５】湿潤ゲル状態の接着剤または電着樹脂から
なる接着剤を利用することにより、ノズル板と補助基板
とを良好に接着することができる。

【００５６】ノズル板の表面側の膜を、珪素酸化物にフ
ルオロアルキル鎖が結合または分散した分子を含む撥水
膜とすることにより、耐摩耗性が高く且つ長寿命の撥水
膜を形成することができる。

【００５７】ノズルの内壁を親水化する工程を、酸素ガ
スを導入した酸素プラズマ処理によってノズルの内壁を
変質させる工程、酸素ガスを導入したＰＶＤ方式のプラ
ズマ処理によってノズルの内壁を変質させる工程、オゾ
ン処理によってノズルの内壁を変質させる工程、または
レーザーによってノズルの内壁を変質させる工程とする
ことにより、比較的容易にノズルの内壁を親水化するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】インクジェットヘッドのノズル面の平面図であ
る。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】（ａ）〜（ｄ）は、インクジェットヘッドの製
造工程図である。

【図４】（ａ）〜（ｃ）は、インクジェットヘッドの製
造工程図である。

【符号の説明】

２ ノズル ３ インク供給室 ４ 圧力室 ６ ノズル板 １０ アクチュエータ １２ 第１コート層 １３ 第２コート層 １３ａ 撥水膜 １４ 接着剤 １５ 補助基板 １６ 貫通孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島本 敬介 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2C057 AF93 AG07 AG12 AG44 AN01 AP02 AP13 AP21 AP25 AP57 AP59 AP60 AP61 AQ06

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクを吐出するための複数のノズルが
   形成されたノズル板を備えたインクジェットヘッドの製
   造方法であって、 ノズル板の表面側に、加熱硬化することによって撥水性
   を示すようになる膜を形成する成膜工程と、 その後、上記ノズル板に複数のノズルを形成するノズル
   形成工程と、 その後、ノズル板の表面側を撥水化するように上記膜を
   加熱硬化させる加熱硬化工程とを含んでいるインクジェ
   ットヘッドの製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のインクジェットヘッド
   の製造方法において、 ノズル形成工程と加熱硬化工程との間に、ノズル板の裏
   面側からノズルの内壁を親水化処理する親水化工程を含
   んでいるインクジェットヘッドの製造方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のインクジェットヘッド
   の製造方法において、 親水化工程は、ノズル板の裏面側からアッシングを行う
   工程からなるインクジェットヘッドの製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか一つに記載のイ
   ンクジェットヘッドの製造方法において、 成膜工程とノズル形成工程との間に、ノズル板の表面側
   の膜を半硬化ゲル状態になるように加熱する半硬化工程
   を含んでいるインクジェットヘッドの製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか一つに記載のイ
   ンクジェットヘッドの製造方法において、 成膜工程とノズル形成工程との間に、ノズル板の裏面側
   に接着剤を塗布する工程を含み、 ノズル形成工程は、ノズルを放電加工により形成する工
   程からなり、 ノズル形成工程の後に、上記ノズル板の各ノズルに対応
   する貫通孔が形成された補助基板を上記接着剤を介して
   該ノズル板に接着する接着工程と、上記補助基板の裏面
   側から上記ノズル板のノズル及び該補助基板の貫通孔の
   内壁をアッシングする工程とを含んでいるインクジェッ
   トヘッドの製造方法。
6. 【請求項６】 請求項５に記載のインクジェットヘッド
   の製造方法において、 接着剤は、湿潤ゲル状態の接着剤であるインクジェット
   ヘッドの製造方法。
7. 【請求項７】 請求項５に記載のインクジェットヘッド
   の製造方法において、 接着剤は、電着樹脂からなるインクジェットヘッドの製
   造方法。
8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれか一つに記載のイ
   ンクジェットヘッドの製造方法において、 ノズル板の表面側に形成された膜は、珪素酸化物にフル
   オロアルキル鎖が結合または分散した分子を含む撥水膜
   であるインクジェットヘッドの製造方法。
9. 【請求項９】 請求項２に記載のインクジェットヘッド
   の製造方法において、 親水化工程は、酸素ガスを導入した酸素プラズマ処理に
   よってノズルの内壁を変質させる工程からなるインクジ
   ェットヘッドの製造方法。
10. 【請求項１０】 請求項２に記載のインクジェットヘッ
    ドの製造方法において、 親水化工程は、酸素ガスを導入したＰＶＤ方式のプラズ
    マ処理によってノズルの内壁を変質させる工程からなる
    インクジェットヘッドの製造方法。
11. 【請求項１１】 請求項２に記載のインクジェットヘッ
    ドの製造方法において、 親水化工程は、オゾン処理によってノズルの内壁を変質
    させる工程からなるインクジェットヘッドの製造方法。
12. 【請求項１２】 請求項２に記載のインクジェットヘッ
    ドの製造方法において、 親水化工程は、レーザーによってノズルの内壁を変質さ
    せる工程からなるインクジェットヘッドの製造方法。