JPH0839814A - インクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 良好にインク噴射を行うことができるインク
ジェットヘッドの製造方法を提示すること。 【構成】 アクチュエータープレートとカバープレート
とノズルプレート３とを接着した後、次にノズルプレー
ト３のインク室１２側の面を親水化処理する。この親水
化処理には、インクジェットヘッドを、１×１０^-6Ｔｏ
ｒｒの真空状態に設置し、続いて、アルゴンを真空室内
に導入する。そして真空室内にプラズマ放電を起こし、
その状態を維持する。するとアルゴン原子がプラスにイ
オン化されカソードに引きつけられ、ノズルプレート６
のインク室１２側の面に衝突し、微細な凹凸を形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インク室が形成された
アクチュエーター部材と、インクが噴射されるノズルが
形成され、前記インク室に前記ノズルが連通されるよう
に前記アクチュエーター部材に接着されるノズルプレー
トとを有するインクジェットヘッドの製造方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、インクジェットプリンタ等に利用
されるオンデマンド方式のインクジェットヘッドとして
は、電気−熱変換素子である発熱素子を利用した、いわ
ゆるサーマルインクジェット方式のものや、電気−機械
変換素子である圧電素子を利用したピエゾ方式のものが
実用化されている。このようなインクジェットヘッドの
概略構成を図４を用いて説明する。

【０００３】インクジェットヘッドは、インクを噴射す
るためのエネルギーを発生するアクチュエーター体５０
と、インクが噴射されるノズル５２が形成されたノズル
プレート５３とからなる。アクチュエーター体５０に
は、インクが充填されるインク室６２が形成され、イン
ク室６２は隔壁５１によって隔てられている。ノズルプ
レート５３は、ノズル５２がインク室６２と連通するよ
うにアクチュエーター体５０に、接着剤５４によって接
着されている。この接着方法は、接着剤５４をアクチュ
エーター体５０側に適当量形成し、ノズルプレート５３
をアクチュエーター体５０に対して均一に圧力をかけて
保持しベークにより接着剤５４を硬化させて接着する方
法である。

【０００４】ノズルプレート５３のノズル５２は、接着
前にエキシマレーザビーム等により形成され、さらにノ
ズルプレート５３のインクが噴射される側の面には撥水
処理を行い、ノズルプレート５３のインク室１２側の面
には親水化処理を行うのが通例である。なぜなら、イン
クを噴射するインクジェットヘッドでは、ノズル５２の
周囲表面がインクによって濡れるとインク滴の飛翔方向
にズレが生じたり、さらに濡れがひどくなるとインク滴
が飛ばないといった問題がおきるからである。また、ノ
ズルプレート５３のインク室１２側の面に親水化処理を
行うのは、前記ノズル５２内面及びノズルプレート５３
のインク室１２側の面が、インクとの濡れ性が悪いとイ
ンク充填時や噴射時に気泡の進入や巻き込みが起こり、
インク滴が飛ばないといった問題があったからである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、ノズ
ルプレート５３をアクチュエーター体５０に対して均一
に圧力をかけて保持しベークにより接着剤５４を硬化さ
せて、ノズルプレート５３とアクチュエーター体５０と
を接着しているので、余剰接着剤がノズルプレート５３
のインク室１２側の面に進出し、すでに親水化処理され
たノズルプレート５３の面を部分的或は全面的に被覆し
て、接着剤膜が形成されてしまう。そして、接着剤４
は、一般的に非常に親水性が悪く、インクが濡れにくい
ので、インク充填時や噴射時に気泡の進入や巻き込みが
起こり、インク滴が飛ばないといった問題があった。

【０００６】このような問題点を解決するために、ノズ
ルプレート５３とアクチュエーター体５０とを接着した
後に、染料をインク室６２内に充填してインク室６２内
を親水化する技術が提案されている。しかしながら、染
料による親水化処理では、インク室６２の内壁に親水膜
を形成するので、その親水膜が劣化して剥がれるおそれ
があり、親水膜が剥がれると、ノズル内の親水性が悪く
なり、インク充填時や噴射時に気泡の進入や巻き込みが
起こったり、ノズルで親水膜が目詰まりが発生したりし
て、インク滴が噴射されなくなる。

【０００７】本発明は上述した問題点を解決するために
なされたものであり、良好にインク噴射を行うことがで
きるインクジェットヘッドの製造方法を提示することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の請求項１では、インク室が形成されたアクチ
ュエーター部材と、インクが噴射されるノズルが形成さ
れ、前記インク室に前記ノズルが連通されるように前記
アクチュエーター部材に接着されるノズルプレートとを
有するインクジェットヘッドの製造方法において、前記
ノズルプレートを前記アクチュエーター部材に接着した
後に、前記ノズルプレートの前記インク室側の面に対
し、イオン衝撃により親水化処理することを特徴とす
る。

【０００９】請求項２では、前記イオン衝撃による親水
化処理は、高真空中におけるプラズマ状態で行われるこ
とを特徴とする。

【００１０】請求項３では、前記イオン衝撃による親水
化処理は、高真空中に、不活性ガスを導入し、高電圧を
印加することによってプラズマ放電を発生させ、不活性
ガスがイオン化して行われることを特徴とする。

【００１１】請求項４では、前記不活性ガスは、アルゴ
ンであることを特徴とする。

【００１２】

【作用】上記の構成を有する本発明のノズルプレート製
造方法では、前記ノズルプレートを前記アクチュエータ
ー部材に接着した後に、前記ノズルプレートの前記イン
ク室側の面に対し、イオンが衝突することによって、前
記ノズルプレートのインク室に面した部分及び前記ノズ
ルプレートの前記インク室側の面の接着剤が親水化処理
される。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して詳細に説明する。

【００１４】図３に示すように、インクジェットヘッド
１０は、アクチュエータープレート１とカバープレート
２とノズルプレート３とから構成されている。

【００１５】アクチュエータープレート１は、強誘電性
を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミッ
クス材料によって形成されている。そして、そのアクチ
ュエータープレート１は矢印５の方向に分極処理されい
る。さらにアクチュエータープレート１には、ダイヤモ
ンドカッターブレードの回転によって、インク室１２
（図１）となる溝８が切削加工されている。溝８の幅は
約８５μｍ、深さは約４８５μｍ、長さは約１０ｍｍで
あり、各溝８は隔壁１１に隔てられており、溝８の側面
の上半分には蒸着等により電極１３が形成されている。

【００１６】カバープレート２は、セラミックス材料ま
たは樹脂材料等から形成されている。そして、カバープ
レート２と、アクチュエータープレート１の溝８加工側
の面とがエポキシ系等の接着剤（図示せず）によって接
着される。この接着により、溝８の開口部が塞がれてイ
ンク室１２（図１）が形成される。

【００１７】アクチュエータープレート１及びカバープ
レート２の端面４１に、各インク室１２の位置に対応し
た位置にノズル３２が設けられたノズルプレート３がエ
ポキシ系の接着剤４（図１）によって接着される。この
接着方法は、接着剤４をアクチュエータープレート１及
びカバープレート２の端面４１に適当量形成し、ノズル
プレート３をアクチュエータープレート１及びカバープ
レート２に対して均一に圧力をかけて保持しベークによ
り接着剤４を硬化させて接着する方法である。尚、ノズ
ルプレート３は、ポリアルキレン（例えばエチレン）テ
レフタレート、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリ
エーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネ
イト、酢酸セルロース等のプラスチックによって形成さ
れている。前記ノズルプレート３のノズル３２は、接着
前にエキシマレーザビーム等により形成され、さらにイ
ンクが噴射される側の面には撥水処理が行われている。

【００１８】アクチュエータープレート１及びカバープ
レート２における、ノズルプレート３を接着した端面４
１と反対側の端面４２には、インク室１２が開口した幅
約８５μｍ、深さ４８５μｍの開口部が形成されてい
る。開口部からノズルプレート３までの長さ、即ちイン
ク室１２の長さは約１０ｍｍである。

【００１９】アクチュエータープレート１とカバープレ
ート２とノズルプレート３とを接着した後、次にノズル
プレート３のインク室１２側の面を親水化処理する。こ
の親水化処理は、図２に示すようなスパッタ装置を用い
て行う。

【００２０】チャンバー１００内には、ターゲット１０
２とサンプルホルダー１０３とが５ｃｍから６ｃｍの間
隔で対向して配置されている。そしてチャンバー１００
は、真空ポンプ１０１と、直流あるいは高周波電源１０
４と、バリアブルコンデンサーにより構成されるマッチ
ングボックス１０６とに連結されている。

【００２１】そして、サンプルホルダー１０３の上に、
端面４２側を上にしてインクジェットヘッド１０をセッ
トし、つまり、開口部をターゲット１０２の側に向けて
セットし、真空ポンプ１０１を作動させてチャンバー１
００内を１×１０^-6Ｔｏｒｒまで真空引きする。

【００２２】続いて、不活性ガス、例えばアルゴン（Ａ
ｒ）をガス配管１０５よりチャンバー１００内に導入
し、排気量の調節により真空度を１×１０^-3Ｔｏｒｒに
保つ。そして電源１０４を用いて、ターゲット１０２側
をアノードに、且つサンプルホルダー１０３側をカソー
ドにして高電圧を印加する。例えば１ｋＷを印加し、マ
ッチングボックス１０６によりコンデンサーの容量を調
整することによりプラズマ放電を起こし、その状態を維
持する。するとアルゴン原子がプラスにイオン化されカ
ソードに引きつけられ、カソード上のインクジェットヘ
ッド１０にエネルギーを持って衝突する。この時、平均
自由行程が数ｃｍとなる真空度である１×１０^-3Ｔｏｒ
ｒ台を維持すると、開口部からノズルプレート３までの
約１０ｍｍ（インク室１２内）をＡｒイオン１０７が効
率よく直進してノズルプレート６に衝突し、表面に微細
な凹凸を形成する。

【００２３】このようなイオン衝撃により、図１に示す
ように、ノズルプレート３のインク室１２側の面に形成
された余剰接着剤表面を含めて、ポリイミドのノズルプ
レート３のインク室１２側の面が微細エッチングされて
親水化される。またサンプルホルダー１０３に接してい
るノズルプレート３のインク噴射側の面は、プラズマに
さらされないので、撥水処理が損なわれることはない。

【００２４】このようにして、ノズルプレート３のイン
ク室１２側の面を親水化したインクジェットヘッド１０
の端面４２に図示しないマニホールド部材を取り付けて
インク供給源（図示せず）に連結する。これにより前記
インク供給源から前記マニホールドを介してインク室１
２にインクが供給される。また、インクジェットヘッド
１０の電極１３を図示しない駆動回路に接続する。電極
１３に電圧を印加することによって、隔壁１１が変形し
てインク室１２内のインクに圧力波が発生してインクが
ノズル３２から噴射される。

【００２５】そして、このインクジェットヘッドを用い
て、印字を行ったところ、インク充填時や噴射時に気泡
の進入や巻き込みが発生せずに、噴射液滴の方向が安定
し、印字品質が良好であった。

【００２６】以上説明したように本実施例のインクジェ
ットヘッド１０の製造方法では、アクチュエータープレ
ート１とカバープレート２とノズルプレート３とを接着
した後に、ノズルプレート３のインク室１２内をイオン
衝撃しているので、ノズルプレート３のインク室１２に
面した部分及び、ノズルプレート３のインク室１２の面
を部分的或は全面的に被覆した接着剤膜がエッチングさ
れて、親水化される。このようにして親水化処理された
インクジェットヘッドでは、インク充填時や噴射時に気
泡の進入や巻き込みが発生せずに、噴射液滴の方向が安
定し、印字品質が良好である。また、従来のように親水
化のための膜を有していないので、従来のように前記親
水膜が劣化して剥がれることがなく、その一部によりノ
ズルが詰まることがなく、インク噴射を不安定にするお
それがない。

【００２７】尚、本実施例では、不活性ガスとしてアル
ゴンを用いていたが、キセノンであってもよい。

【００２８】また、本実施例では、スパッタ装置によっ
て親水化処理を行っていたが、ＣＶＤ、イオンプレーテ
ィング等、真空系と高電圧電極とを備えた装置であれば
よい。

【００２９】また、本実施例では、図３に示すようなせ
ん断モード型のインクジェットヘッドに親水化していた
が、特公昭５３−１２１３８号公報に開示されているカ
イザー型や特公昭６１−５９９１４号公報に開示されて
いるサーマルジェット型のインクジェットヘッドに上記
の方法で親水化して、印字を行った結果、同様の効果が
得られた。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明のノズルプレートの製造方法によれば、前記ノズル
プレートを前記アクチュエーター部材に接着した後に、
前記ノズルプレートの前記インク室側の面に対しイオン
衝撃しているので、前記ノズルプレートのインク室に面
した部分及び前記ノズルプレートの前記インク室側の面
の接着剤がエッチングされて親水化される。このように
して親水化処理されたインクジェットヘッドでは、イン
ク充填時や噴射時に気泡の進入や巻き込みが発生せず
に、噴射液滴の方向が安定し、印字品質が良好である。
また、従来のように親水化のための膜を有していないの
で、従来のように前記親水膜が劣化して剥がれることが
なく、その一部によりノズルが詰まることがなく、イン
ク噴射を不安定にするおそれがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の親水化処理後のノズルプレ
ートを示す断面図である。

【図２】前記実施例の親水化処理を行う装置を示す説明
図である。

【図３】前記インクジェットヘッドを示す構成概略図で
ある。

【図４】従来技術のアクチュエーター体とノズルプレー
トと接着の様子を示す断面図である。

【符号の説明】

１ アクチュエータープレート ２ カバープレート ３ ノズルプレート ４ 接着剤 ３２ ノズル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インク室が形成されたアクチュエーター
   部材と、インクが噴射されるノズルが形成され、前記イ
   ンク室に前記ノズルが連通されるように前記アクチュエ
   ーター部材に接着されるノズルプレートとを有するイン
   クジェットヘッドの製造方法において、 前記ノズルプレートを前記アクチュエーター部材に接着
   した後に、前記ノズルプレートの前記インク室側の面に
   対し、イオン衝撃により親水化処理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】 前記イオン衝撃による親水化処理は、高
   真空中におけるプラズマ状態で行われることを特徴とす
   る請求項１記載のインクジェットヘッドの製造方法。
3. 【請求項３】 前記イオン衝撃による親水化処理は、高
   真空中に、不活性ガスを導入し、高電圧を印加すること
   によってプラズマ放電を発生させ、不活性ガスがイオン
   化して行われることを特徴とする請求項２記載のインク
   ジェットヘッドの製造方法。
4. 【請求項４】 前記不活性ガスは、アルゴンであること
   を特徴とする請求項３記載のインクジェットヘッドの製
   造方法。