JP2003127384A - インクジェットヘッドの製造方法及びそのヘッドを有するインクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐インク性、耐擦性に優れ、且つ、安定的に
長時間撥水撥油性が持続する高印字品質のインクジェッ
トヘッドの製造方法を提供する。 【解決手段】 撥水撥油膜処理前にインクジェットヘッ
ドのノズルプレート２表面に３００ｎｍ以下の波長を有
する紫外線１１を照射することで、インクジェットヘッ
ドのノズル表面の清浄度を効果的に高めることができ、
その後、ノズルプレート２表面に撥水撥油膜１２を２０
ｎｍ以上形成することによって、ノズル表面と撥水撥油
膜１２との密着力が向上し、耐久的印字品質を得ること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録装置に用いられるインクジェットヘッドの製造方法及
びその製造方法により得られたヘッドを有するインクジ
ェットプリンタに関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットヘッドは、水性または油
性のインクを用いるので、ノズル表面の撥水撥油性が不
十分な場合、インクが付着し易くなる。そのため、吐出
するインクの直進性が損なわれ、印字乱れなどのトラブ
ルによって文字の判読が不能となることがある。

【０００３】また、インクジェットヘッドは、例えばシ
リコン、ガラス、金属、樹脂などが構成材料として用い
られている。これらの構成材料は、インクに濡れやすい
性質を持っているので、インクの噴射するノズル表面は
撥水撥油化処理が行われており、特にガラスに適した撥
水撥油材料として、特開平３−４３０６５号、特開平４
−５０５８９５号公報に開示されているようなフッ素含
有有機化合物が提案されていた。

【０００４】また、インクジェットヘッドのノズル面
は、印字中に付着したインク及び紙粉を除去するために
定期的にゴムで擦られるが、この操作によって、ノズル
穴周辺部へ撥水撥油膜が凝集するため、特開平９−２３
９９９１号に開示されているように紫外線を撥水撥油膜
に照射し、撥水撥油膜を硬化させ、撥水撥油膜の凝集を
防ぐ製造方法が提案されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の技
術には、次のような課題があった。インクジェットヘッ
ドを有するインクジェットプリンタは、ノズル表面に付
着した紙粉及びインク滴を除去するため、定期的にゴム
で擦るという作業を行う。また、印字中あるいは、印字
紙をプリンタに挿入した時に、前記ノズル面に印字紙が
接触する場合がある。

【０００６】これらの状況下において、ノズル表面との
密着力の弱い撥水撥油膜がノズル表面から剥がれてしま
い、撥水撥油性の低下が生じ、インクの直進性が損なわ
れ、印字品質が劣化し文字の判読が難しくなる課題を有
していた。

【０００７】本発明は、上記の課題を解決するものであ
り、その目的とするところは、耐インク性、耐擦性に優
れ、高印字品質のインクジェットヘッドの製造方法を提
供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
ヘッドの製造方法は、インクが噴射するノズル表面上へ
撥水撥油膜を積層したインクジェットヘッドの製造方法
において、撥水撥油膜処理前にノズル表面へ紫外線を照
射することを特徴とする。また、前記紫外線の波長が、
３００ｎｍ以下であることを特徴とする。また、前記ノ
ズル表面上に真空蒸着法によって撥水撥油膜を２０ｎｍ
以上積層させることを特徴とする。

【０００９】また、前記製造方法により得られたインク
ジェットヘッドを用いたインクジェットプリンタである
ことを特徴とする。

【００１０】上記方法によれば、撥水撥油膜処理前のイ
ンクジェットヘッドのノズル表面の清浄度を効果的に高
めることができ、インクジェットヘッドのノズル表面と
撥水撥油膜との密着力を向上させる効果がある。

【００１１】本発明において、インクジェットヘッドの
ノズル表面へ照射される紫外線のエネルギーは、３００
ｎｍである時、約１００ｋｃａｌ／ｍｏｌである。一
方、ノズル表面を汚染している有機物の主結合であるＣ
-Ｃの解離エネルギーは８３ｋｃａｌ／ｍｏｌ、Ｃ-Ｈは
９８ｋｃａｌ／ｍｏｌ、Ｃ-Ｏは８４ｋｃａｌ／ｍｏｌ
なので、紫外線の照射により、有機物の結合を切断する
ことができる。紫外線のエネルギーは波長が短くなるに
つれてエネルギーが増加することから３００ｎｍ以下の
紫外線が最適である。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は、インクジェットヘッドの一
例であり、このインクジェットヘッドは、フェイスイン
クジェットタイプであり、静電方式による駆動のもので
ある。図１のインクジェットヘッド１は、キャビティプ
レート３を挟み、上側にノズルプレート２、下側にガラ
ス基板３がそれぞれ積層された３層構造となっている。

【００１３】キャビティプレート３は例えばシリコン基
板であり、当該プレートの表面には、底板が振動板６と
して機能するインク室７と、インク室７の後部に設けら
れたインク供給口８と、各々のインク室７にインクを供
給するためのインクリザーバ９とがエッチングによって
形成されている。

【００１４】キャビティプレート３の上側に接合される
ノズルプレート２は、キャビティプレート３と同様に例
えばシリコン基板である。ノズルプレート２において、
インク室７の上面を規定している部分には各インク室７
に連通する複数のノズル穴５が形成されている。

【００１５】キャビティプレート３の下側に接合される
ガラス基板４は、シリコンと熱膨張率が近いホウ珪酸ガ
ラス基板である。ガラス基板４において、各々の振動板
６に対向する部分には、個別電極１０が形成されてい
る。

【００１６】本発明のインクジェットヘッド製造方法の
真空蒸着法による撥水撥油膜は、前記ノズルプレート２
に対し形成するものである。この真空蒸着法による撥水
撥油膜の形成は、前記ガラス基板４と、キャビティプレ
ート３と、ノズルプレート２を、それぞれを接合させ、
３層構造の基板に対し施している。この撥水撥油膜を蒸
着した基板をスライサーによって切断したチップが図１
に示したインクジェットヘッドである。

【００１７】次に図２を用いて、本発明のインクジェッ
トヘッドの製造方法を詳細に説明する。図２は、図１の
ノズルプレート２への紫外線照射工程と撥水撥油膜形成
工程の概略断面図である。

【００１８】まず前記３層構造に加工された基板を専用
の治具に固定し、３００ｎｍ以下の波長を有する紫外線
ランプが装備された紫外線照射装置の中に、前記ノズル
プレート２が前記紫外線ランプと相対するようにセット
する。

【００１９】その後、図２（ａ）に示すノズル穴５を加
工したノズルプレート２に３００ｎｍ以下の波長を含む
紫外線１１を均一に照射させる。この時、紫外線１１が
均一に照射できるように、前記３層構造に加工した基板
を円盤状のプレートに載せ、前記円盤状プレートを一定
の速度で回転させる機構を紫外線照射装置に設けること
も有効である。

【００２０】前記紫外線１１を照射後、紫外線照射装置
より、前記３層構造に加工した基板を固定していた治具
を取り出し、治具表面の温度を測定し、前記治具の表面
温度が３０℃以下に達するまで自然放置する。前記治具
の表面温度が３０℃以下に達した後、真空蒸着装置の中
に前記治具をセットし、フッ素含有シランカップリング
化合物である東京製品開発研究所製「パラックコート」
を、真空蒸着法によって図２（ｂ）のようにノズルプレ
ート２へ蒸着し、撥水撥油膜１２を２０ｎｍ以上積層さ
せる。

【００２１】本発明の製造方法にて製造したインクジェ
ットヘッド１において、前記ノズルプレート２に形成し
た撥水撥油膜１２の耐インク性、耐擦性試験を実施し
た。

【００２２】試験は、一定量インクが入った容器に、撥
水撥油膜処理前の紫外線照射時間を１０分、２０分、６
０分に設定したインクジェットヘッド１をノズルプレー
ト２表面が接液されるよう固定し、７０℃一定の状態で
３日間放置し、耐インク性の試験を行う。次いで、ノズ
ルプレート２表面をゴムで一定方向に３０００回擦り、
更に、印字紙がノズル表面に接するように端面を折り曲
げて、プリンタのキャリッジを７０秒間に１０回往復運
動させて耐擦性を試験した。試験対象用のインクジェッ
トヘッド１は、前記ノズルプレート２表面のインク接
液、ゴムによる擦り、印字紙による擦りの試験を連続し
て実施し、各々の試験後毎にプリンタにて印字させ、印
字品質を次の基準で判定した。

【００２３】表１に試験結果を示す。 ◎：ノズル表面の撥水撥油性が確保されており、印字用
紙にインク滴の飛行曲がりがない状態 ○：ノズル表面の撥水撥油性が確保されているが、印字
用紙にインク滴の飛行曲がりが確認された状態 ×：ノズル表面の撥水撥油性が確保されず、更に印字用
紙にインク滴の飛行曲がりが確認され、文字の判読が不
能な状態

【００２４】

【表１】

【００２５】このように、紫外線１１の照射時間を６０
分にて、撥水撥油膜１２を真空蒸着したインクジェット
ヘッドが最も印字品質が良好であった。

【００２６】紫外線１１の照射時間６０分のインクジェ
ットヘッドにおいて、前記試験と同様のゴムによるノズ
ル面擦りを更に、１００００回追加し、印字品質を確認
した結果、ノズル表面の撥水撥油性が確保されており、
また、印字したときのインク滴の飛行曲がりが認められ
ず、良好な印字品質を維持した。

【００２７】なお、本実施例は、本発明の一部について
記したものであり、他のフッ素系撥水撥油剤やシリコー
ン系の撥水撥油剤を用いても、また撥水撥油剤の濃度が
異なっても同様の効果が発揮された。

【００２８】また、撥水撥油材料の形成方法は、蒸着法
以外に撥水撥油材料が溶解した液を用いたスプレー法、
浸せき法によっても同様の効果があった。

【００２９】また、インクジェットヘッドの構造が、流
路と垂直方向にノズル穴を有したヘッドを用いた場合で
も、同様の効果を有した。

【００３０】

【発明の効果】以上記したように本発明によれば、撥水
撥油膜処理前にインクジェットヘッドのノズルプレート
２表面に３００ｎｍ以下の波長を有する紫外線１１を照
射することでインクジェットヘッドのノズル表面の清浄
度を効果的に高めることができ、その後、ノズルプレー
ト２表面に撥水撥油膜１２を２０ｎｍ以上形成すること
によって、ノズル表面と撥水撥油膜１２との密着力を向
上させ、耐久的印字品質を改善する効果を有した。

【００３１】また、上記のような優れた効果を有するイ
ンクジェットヘッドを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したインクジェットヘッドの概略
断面図である。

【図２】本発明を適用したノズルプレートの工程別概略
断面図である。

【符号の説明】

１ インクジェットヘッド ２ ノズルプレート ３ キャビティプレート ４ ガラス基板 ５ ノズル穴 ６ 振動板 ７ インク室 ８ インク供給口 ９ インクリザーバ １０ 個別電極 １１ 紫外線 １２ 撥水撥油膜

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インクが噴射するノズル表面へ撥水撥油膜
   を積層したインクジェットヘッドの製造方法において、
   撥水撥油膜処理前にノズル表面へ紫外線を照射すること
   を特徴とす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において、 前記紫外線の波長が、３００ｎｍ以下であることを特徴
   とするインクジェットヘッドの製造方法。
3. 【請求項３】請求項１、２において、 真空蒸着法によって撥水撥油膜を２０ｎｍ以上形成する
   ことを特徴とす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、２、３のいずれかに記載の製造
   方法により得られたインクジェットヘッドを有するイン
   クジェットプリンタ。