(57)【要約】      （修正有）【課題】  インク滴の大きさ、吐出方向、吐出速度にばらつきが少なく、しかも経時変化が少なく安定した吐出特性を有する長寿命なインクジェット記録ヘッドオリフィスプレートを安価に製造し、モールド法により撥水膜付きガラス製オリフィスプレートを一括製造するインクジェット記録ヘッドの製造方法の提供。【解決手段】  金型として吐出口側の金型１と、流路側金型２とを用い、かつ前記吐出口側の金型表面に予め超微粒子を含有する撥水層４を設けた後にモールド工程を通すことにより、前記金型から該撥水層をオリフィスプレート表面に転写し、撥水性表面を有するオリフィスプレートを一括形成した後、オリフィスプレート表面をイオンビーム加工またはレーザー加工などを用い離型材と撥水膜の一部を除去することにより、ノズル口９を開口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。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被記録媒体に対してインクを吐出して画像を形成するインクジェット記録装置において、インクジェット記録ヘッドのオリフィスプレートをモールド法により製造するインクジェット記録ヘッドの製造方法であって、金型として吐出口側の金型と、流路側金型とを用い、かつ前記吐出口側の金型表面に予め超微粒子を含有する撥水層を設けた後にモールド工程を通すことにより、前記金型から該撥水層をオリフィスプレート表面に転写し、撥水性表面を有するオリフィスプレートを一括形成した後、オリフィスプレート表面をイオンビーム加工またはレーザー加工などを用い離型材と撥水膜の一部を除去することにより、ノズル口を開口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】
インク吐出口と該インク吐出口にインクを供給するインク流路を備えるオリフィスプレートの主要な構成材料が、水ガラスあるいは熱硬化性を有するペースト材から形成されることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドの製造方法。
【請求項３】
吐出口側金型材表面に予め超微粒子を含有する撥水層を設けた後にモールド工程を通すオリフィスプレートを製造するインクジェット記録ヘッドの製造方法において、前記金型材表面と超微粒子を含有する撥水層との間に離型材からなる層を設けることにより、超微粒子を含有する撥水層が金型から容易にオリフィスプレート上に転写され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４】
流路側金型材表面に予め離型材からなる層を設けた後にモールド工程を通すことにより、オリフィスプレートから流路側の金型が容易に剥離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５】
熱硬化ガラスペースト材料を用いてモールド法で作製されるオリフィスプレートにおいて熱硬化ガラスペースト中に無機粉末状離型剤を含有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６】
モールド法により撥水性表面を有するオリフィスプレートを一括形成したオリフィスプレート表面のノズル開口手段として、イオンビーム加工またはレーザー加工をする際、マスクを用いることによりノズル口部分とノズル口以外のオリフィスプレート表面を個別加工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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインクジェット記録ヘッドの製造方法に関し、インクを紙などの被記録材に吐出して画像形成を行うインクジェット記録装置におけるインクジェット記録ヘッドにおけるオリフィスプレートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録方式は、記録情報に基づいて微小なインク滴を吐出し、紙等の被記録材に着弾させて記録を行うものであり、小型化が容易であり、印字品位も高く、また高速印字が可能なことや、製造コストも比較的低く抑えられるといった種々の利点を有する。これらの利点から、インクジェット記録装置の市場は年々拡大する傾向にあり、またその用途の多様化も進んでいる。こうした背景から、インクジェット記録装置に求められる技術レベルは益々高度化しており、特に心臓部といえるインクジェット記録ヘッドには、さらなる記録密度の向上、吐出安定性の向上、吐出特性のばらつき低減、小型化、低コスト化、等々が求められている。
【０００３】
インクジェット記録方式に用いられるインクジェット記録ヘッドは、微細なインク吐出口と、このインク吐出口にインクを供給するインク流路と、インクを吐出させるための駆動力を与える吐出力生成手段とを備えている。上記の吐出力生成手段としては、ヒーターでインクを急速に加熱することによって生じる発泡現象を利用するバブルジェット（登録商標）方式（あるいはサーマルジェット方式）や、圧電体を変形させてインクに圧力を与えるピエゾ方式等が用いられている。上記インクジェット記録ヘッドおいて、インク流路の側壁や、吐出口などから構成されるオリフィスプレートを形成する手段としては、
（１）エネルギー発生素子が設けられた第１の基板を備え、ガラスや金属などからなる第２の基板にレーザー加工やエッチングなどの加工手段によりインク吐出口、液路及び液室を形成するための凹部ならびに前記液室と外部とを連通するためのインク供給口を設けたのち、前記第１の基板に前記第２の基板（オリフィスプレート）をエネルギー発生素子と液路との位置を合わせて接着剤により貼り合わせる方法。
【０００４】
（２）エネルギー発生素子が設けられたガラスなどからなる第１の基板にポジ型もしくはネガ型の感光性ドライフィルムを貼り、前記感光性ドライフィルムのうちインク吐出口、液路及び液室に相当するパターンをマスクもしくは露出させて露光し、現像して前記吐出口、液路及び液室に相当するパターンの固体層を第１の基板上に設ける。前記固体層および第１の基板の上に硬化剤が混合された液状の硬化性材料を適宜厚さに塗布し、所定の温度で長時間放置して前記硬化性材料を硬化させる。ついで、前記硬化性材料が硬化した第１の基板をインク吐出口を形成する位置で切断して前記固体層の端面を露出させたのち前記固体層を溶解する溶剤中に浸漬し、前記硬化性材料が硬化した第１の基板から前記固体層を溶解除去して内部に液路および液室を有するオリフィスプレートを形成する空間を設ける方法（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
（３）エネルギー発生素子が設けられた第１の基板にポジ型もしくはネガ型の感光性ドライフィルムを貼り、前記感光性ドライフィルムのうちインク吐出口、液路及び液室に相当するパターンをマスクもしくは露出させて露光し、現像して前記吐出口、液路及び液室に相当するパターンの固体層を第１の基板上に設ける。前記固体層および第１の基板の上に活性エネルギー線により硬化する活性エネルギー線硬化性材料を適宜厚さに塗布し、液室の一部を形成するための凹部およびインク供給口が設けられた活性エネルギー線透過性の第２の基板を前記活性エネルギー線硬化性材料の上に前記凹部を液室が形成される予定位置に合わせて貼り付け積層体を作る。つぎに、前記活性エネルギー線硬化性材料のうち液室が形成される予定部分を隠すように第２の基板をマスクして活性エネルギー線をその第２の基板を通して活性エネルギー線硬化性材料に照射し硬化させる。ついで、前記活性エネルギー線硬化性材料が硬化された積層体をインク吐出口を形成する位置で切断して前記固体層の端面を露出させたのち前記固体層と未硬化の活性エネルギー線硬化性材料とを溶解する溶剤中に浸漬し、前記積層体から前記固体層および未硬化の活性エネルギー線硬化性材料を溶解除去して内部に液路および液室を形成する空間を設ける方法がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
また、インクの吐出安定性向上、吐出特性のばらつき低減といった目的でオリフィスプレート表面に撥水層を設けたオリフィスプレートの形成方法などがある（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開昭６１−１５４９７号公報
【特許文献２】特開昭６２−２５３４５７号公報
【特許文献３】特開平６−２１０８５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
インクジェット記録ヘッドの特性向上を図る上で、障害となっている恐れのある従来技術の問題点について以下説明する。
【０００８】
まず従来のオリフィスプレート作製法であるフォトリソグラフィ法（前記（２）、前記（３））やレーザー加工法（前記（１））に共通する問題点として、インク流路のほとんどがレジストや接着剤等の有機材料で形成されていることが挙げられる。バブルジェット（登録商標）記録ヘッドの場合、インクの吐出駆動に伴い、有機材料成分のインクへの溶出が発生し、しばしば予期せぬ化学反応を誘発することとなり、ヒーター表面や、吐出口近傍に析出物となって付着し、吐出特性の劣化を引き起こす要因となる。
【０００９】
さらにフォトリソグラフィ法においては、何段階ものフォトリソ工程を要するため、オリフィスプレートの作成にコストがかかった。またレーザー加工法に特有な問題点としては、内壁面の平滑性が低いこと、加えてレーザー加工に伴う粒状物がインク流路内に残存し、洗浄工程によっても取りきれない場合があり、吐出特性の低下やばらつきの原因となっている。また吐出安定性を得る目的でオリフィスプレート表面に撥水層を形成する場合、この工程を別途行う必要があるため、コストアップの要因となっていた。
【００１０】
本発明は従来技術の上記問題点を解消して、インク滴の大きさ、吐出方向、吐出速度にばらつきが少なく、しかも経時変化が少なく安定した吐出特性を有する長寿命なインクジェット記録ヘッドを、安価に提供するためのインクジェット記録ヘッドの製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を達成するため、本発明はインクジェット記録ヘッドのオリフィスプレートをモールド法により製造する方法であって、金型として吐出口側の金型と、流路側金型とを用い、かつ前記吐出口側の金型表面に予め超微粒子を含有する撥水層を設けた後にモールド工程を通すことにより、前記金型から該撥水層をオリフィスプレート表面に転写し、撥水性表面を有するオリフィスプレートを一括形成し、その後オリフィスプレート表面をイオンビーム加工またはレーザー加工などを用い離型材と撥水膜の一部を除去することにより、ノズル口を開口することを特徴することを第１の特徴とする。
【００１２】
さらに本発明はオリフィスプレートの主要な構成材料が、水ガラスあるいは熱硬化性を有するペースト材から形成されることを第２の特徴とする。
【００１３】
上記第１および第２の特徴により、表面に撥水層を有するオリフィスプレートの製造工程が簡略化され、大幅なコスト削減が実現する。また、構成材料から有機成分が大幅に減るため、有機成分の溶出に起因する析出物を減らし、吐出特性の安定性が向上する。
【００１４】
また本発明は吐出口側金型材表面に予め超微粒子を含有する撥水層を設けた後にモールド工程を通すオリフィスプレートの製造方法において、前記金型材表面と超微粒子を含有する撥水層との間に離型材からなる層を設けることにより、超微粒子を含有する撥水層が金型から容易にオリフィスプレート上に転写されることを第３の特徴とする。
【００１５】
さらに本発明は流路側金型材表面に予め離型材からなる層を設けた後にモールド工程を通すことにより、オリフィスプレートから流路側の金型が容易に剥離することを第４の特徴とする。
【００１６】
また、オリフィスプレートの構成材料である熱硬化ガラスペースト中に無機粉末状離型剤を含有することを第５の特徴とする。
【００１７】
さらに、オリフィスプレート表面のノズル開口手段として、イオンビーム加工またはレーザー加工をする際、マスクを用いることによりノズル口部分とノズル口以外のオリフィスプレート表面を個別加工することを第６の特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によるインクジェット記録ヘッドの製造方法は、製造工程が単純なため製造コストが安価であり、かつ高い寸法精度を有し、かつ製造工程中の異物や残存物が極めて少ない。また吐出口に到るまでのインク流路に含有される有機成分が少ないため、インクと有機材料の化学反応による析出現象等も殆どない。このため、経時変化が少なく安定した吐出特性を有する長寿命なインクジェット記録ヘッドの提供が可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
【実施例】
【００２０】
（実施例１）
本発明の実施例１はインクジェット記録ヘッドにおけるオリフィスプレートをモールド法により作製したものであり、図１はその作製工程を示している。
【００２１】
図１ａの１はオリフィスプレート側の金型を模式的に表したものであり、図１ｂの２は流路側の金型の一部を模式的に表したものである。
【００２２】
まず図１ｃ工程において、オリフィスプレート側の金型１表面に離型材が塗布されたシートから離型材３を転写し、つぎにコロイダルシリカを分散した常温硬化型エポキシ樹脂４を塗布して、室温で放置して硬化した。図１ｄ工程において、流路側の金型２表面にＳｉ系離型材５（エポリーズ９６）をスプレー法により吹き付け、室温乾燥した。図１ｅ工程において、流路側の金型上に熱硬化型のガラスペーストを充填し、図１ｆ工程において、オリフィスプレート側の金型１をこの流路側金型２の金型上に位置合わせして、プレスした。この際、配置の位置合わせはどのような方法でもよいが、ここでは金型周囲の一部に凹部と凸部を形成し、これらが噛み合わさるようにした（不図示）。
【００２３】
つぎに、図１ｇ工程において、流路側の金型２からオリフィスプレート側の金型１を取り外し、窒素雰囲気中１１で８３０℃で、１０分間加熱してガラスペースト（旭硝子製ガラスペースト  ５５８８  ガラス組成：ＳｉＯ２、ＰｄＯ）を硬化させた。その後、図１ｈ工程において、オリフィスプレート側の金型１を金型周囲の位置合わせ用凹凸部に再配置し、再度１５０℃で加熱し、オリフィスプレート表面に予め塗布したコロイダルシリカを分散した常温硬化型エポキシ樹脂をガラスペースト表面に転写固定するとともに表面を平坦化した。
【００２４】
その後、室温にもどしてから、硬化したガラスペーストを金型から分離し、図１ｉのオリフィスプレートを作製した。硬化したガラスペーストは離型材により容易に型材から分離される。つぎに図１ｊ工程において、分離したオリフィスプレート７のオリフィス表面側からＡｒイオンビーム８を照射して離型材と撥水膜の一部を除去した。これにより、図１ｋに示すようにノズル口を開口するとともに、撥水層表面を活性化した。なお、Ａｒイオンビームを照射のエッチングレートの違いにより、エポキシ部分が選択的にエッチングされるため、図４に示すようにコロイダルシリカが撥水層表面に露出するとともに、表面に微細な凹凸が形成されるため、極めて高い撥水性が実現された。
【００２５】
（実施例２）
本発明の実施例２を、図２の作製工程を用いて説明する。
【００２６】
図２ａの１はオリフィスプレート側の金型を模式的に表したものであり、図２ｂの２は流路側の金型の一部を模式的に表したものである。まず図２ｃ工程において、オリフィスプレート側の金型１表面にＳｉ系離型材が塗布されたシートから離型材３を転写し、つぎにコロイダルシリカを分散した熱硬化型エポキシ樹脂４を塗布して、モールド全体を８０度１時間過熱して硬化した。図２ｄ工程において、流路側金型上にこのオリフィスプレート側の金型を位置合わせして配置した。この際、配置の位置合わせはどのような方法でもよいが、ここでは金型周囲の一部に凹部と凸部を形成し、これらが噛み合わさるようにした（不図示）。
【００２７】
つぎに図２ｅ工程において、オリフィスプレート側の金型上に無機物離型材（ＢＮ）を分散した熱硬化型ガラスペースト１３を流しこみ、型材の空間に充填した。つぎに、図１ｆ工程において、流路側の金型２からオリフィスプレート側の金型１を取り外し、窒素雰囲気中で５８０℃で、５分間加熱してＢＮ離型材含有ガラスペースト（旭硝子製ガラスペースト  Ｘ４１４Ｍ  ガラス組成：ＳｉＯ２、ＰｄＯ）１１を硬化させた。
【００２８】
その後、図１ｇ工程において、オリフィスプレート側の金型１を金型周囲の位置合わせ用凹凸部に再配置し、再度１５０℃で加熱し、オリフィスプレート表面に予め塗布したコロイダルシリカを分散した常温硬化型エポキシ樹脂をガラスペースト表面に転写固定するとともに表面を平坦化した。その後、室温にもどしてから、硬化したガラスペーストを金型から分離し、図２ｈのオリフィスプレート７を作製した。硬化したガラスペーストは離型材により容易に型材から分離される。
【００２９】
つぎに図１ｉ工程において、分離したオリフィスプレートのオリフィス表面側からアルゴンイオン８を照射して撥水膜の一部を除去した。これにより、図２ｊに示すようにノズル口を開口するとともに、撥水層表面を活性化した。なお、Ａｒイオンビームを照射のエッチングレートの違いにより、エポキシ部分が選択的にエッチングされるため、図５に示すようにコロイダルシリカが撥水層表面に露出するとともに、表面に微細な凹凸が形成されるため、極めて高い撥水性が実現された。
【００３０】
（実施例３）
本発明の実施例３を、図３の作製工程を用いて説明する。
【００３１】
図３ａの１はオリフィスプレート側の金型を模式的に表したものであり、図３ｂの２は流路側の金型の一部を模式的に表したものである。まず図３ｃ工程において、オリフィスプレート側の金型１表面にコロイダルシリカを分散した常温硬化型エポキシ樹脂３を塗布して、室温で放置して硬化した。図３ｄ工程において、流路側の金型２表面にＳｉ系離型材（エポリーズ９６）５をスプレー法により吹き付け、室温乾燥した。図３ｅ工程において、流路側の金型上に熱硬化型のガラスペーストを充填し、図３ｆ工程において、オリフィスプレート側の金型１をこの流路側金型２の金型上に位置合わせして、プレスした。この際、配置の位置合わせはどのような方法でもよいが、ここでは金型周囲の一部に凹部と凸部を形成し、これらが噛み合わさるようにした（不図示）。
【００３２】
つぎに、図３ｇ工程において、流路側の金型２からオリフィスプレート側の金型１を取り外し、窒素雰囲気中で５１０℃で、５分間加熱してガラスペースト（旭硝子製ガラスペースト  ５３４６Ｅ  ガラス組成：ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、ＰｄＯ）を硬化させた。その後、図３ｈ工程において、オリフィスプレート側の金型１を金型周囲の位置合わせ用凹凸部に再配置し、再度２５０℃で加熱し、オリフィスプレート表面に予め塗布したコロイダルシリカを分散した常温硬化型エポキシ樹脂をガラスペースト表面に転写固定するとともに表面を平坦化した。
【００３３】
その後、室温にもどしてから、硬化したガラスペーストを金型から分離し、図３ｉのオリフィスプレート６を作製した。硬化したガラスペーストは離型材により容易に型材から分離される。つぎに図３ｊ工程において、分離したオリフィスプレート表面に対して吐出口開口用のマスク１５を位置あわせして設置し、オリフィス表面側からレーザー光１４を照射してノズル口が開口したオリフィスプレート１６を作製した。
【００３４】
つぎに、図３ｌ工程において、ノズル開口部以外のオリフィスプレート表面から離型材と撥水膜の一部を除去するため、Ａｒイオンビーム８を照射し、撥水層表面を活性化した。なお、Ａｒイオンビームを照射のエッチングレートの違いにより、エポキシ部分が選択的にエッチングされるため、図３に示すようにコロイダルシリカが撥水層表面に露出するとともに、表面に微細な凹凸が形成されるため、極めて高い撥水性が実現された。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明における実施例１のインクジェット記録ヘッド作製工程図
【図２】本発明における実施例２のインクジェット記録ヘッド作製工程図
【図３】本発明における実施例３のインクジェット記録ヘッド作製工程図
【図４】撥水層表面を示す図
【図５】撥水層表面を示す図
【符号の説明】
【００３６】
１    オリフィスプレート側金型
２    流路側金型
３    オリフィスプレート側金型表面上の離型材層
４    オリフィスプレート側金型表面上の撥水層
５    流路側金型表面上の離型材層
６    熱硬化型ガラスペースト
７    金型から分離したオリフィスプレート
８    Ａｒイオンビーム
９    開口した吐出口
１０  活性化された撥水層
１１  窒素ガス
１２  ガラスペーストを流し込む金型の空間
１３  流し込んだガラスペースト
１４  レーザー光
１５  ノズル口開口マスク
１６  Ａｒイオンビームで開口したオリフィスプレート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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