(57)【要約】【課題】マスキング処理等の複雑な加工処理をおこなわずとも、ノズルが形成された吐出面の撥水処理とノズル内部の親水処理を容易におこなうことができるインクジェットヘッドのノズルプレートおよびその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】ノズル孔が形成されたインクジェットヘッドのノズルプレートであって、ノズルプレートの吐出面には、フッ素添加ダイヤモンドライクカーボン加工による撥水性被膜が形成されており、ノズルプレートの吐出面の反対側の面およびノズル孔内部には、ダイヤモンドライクカーボン加工による前記撥水性被膜に比べて親水性である親水性被膜が形成されているインクジェットヘッドのノズルプレート。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル孔が形成されたインクジェットヘッドのノズルプレートであって、
ノズルプレートの吐出面には、フッ素添加ダイヤモンドライクカーボン加工による撥水性被膜が形成されており、
ノズルプレートの吐出面の反対側の面およびノズル孔内部には、ダイヤモンドライクカーボン加工による前記撥水性被膜に比べて親水性である親水性被膜が形成されている
ことを特徴とするインクジェットヘッドのノズルプレート。
【請求項２】
前記ノズル孔のプレート積層方向に沿った断面の形状が、テーパ部とストレート部からなるものであ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ノズルプレート。
【請求項３】
ノズル孔が形成されたインクジェットヘッドのノズルプレートの製造方法であって、
ノズルプレートにノズル孔を形成し、
ノズルプレートの吐出面側よりフッ素添加ダイヤモンドライクカーボン加工をおこなって、ノズルプレートの吐出面に撥水性被膜を形成した後、
ノズルプレートの吐出面の反対側の面よりダイヤモンドライクカーボン加工をおこなって、ノズルプレートの吐出面の反対側の面およびノズル孔内部に前記撥水性被膜に比べて親水性である親水性被膜を形成する
ことを特徴とするインクジェットヘッドのノズルプレートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録媒体にインクを吐出して画像形成を行うインクジェットヘッドのノズルプレートおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、記録媒体への画像形成方法として、インクジェットヘッドからインクを記録媒体へ吐出して、所望の画像を形成する方法が知られている。
【０００３】
インクジェットヘッドは、インクを吐出するためのノズルが吐出面に形成されており、その内部にはノズルに連通するインク流路が形成されている。そして、インクタンクから供給されたインクがインク流路を流通してノズルに充填される。インク流路の一部には圧力室が形成されており、圧力室内のインク圧力を変動させてノズルからインクを所定量吐出するようになっている。
【０００４】
インクジェットヘッドを製造する場合、内部にインク流路を形成するためにインク流路に対応する部分を穿設したマニホールドと微小な穴が穿設されたノズルプレートを積層一体化して製造することがおこなわれている。
【０００５】
そして、ノズルプレートを製造する際に、ノズルが形成された吐出面に吐出したインクが付着しないようにノズルプレートを撥水処理することもよくおこなわれている。例えば、特許文献１では、フォトリソグラフィー法により貫通孔をフィルムに形成し、ダイヤモンドライクカーボン膜又はフッ素添加ダイヤモンドライクカーボン膜の保護膜を設けることが記載されている。また、特許文献２では、吐出ヘッドの吐出口が位置する表面にダイヤモンド薄膜が形成された吐出ヘッドの製造方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２２９４１３号公報
【特許文献２】特開２０１２−１０１５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１や特許文献２の方法では、撥水性被膜の形成箇所にバラツキが生じ、ノズルの外表面だけでなく、ノズル内部まで撥水処理されてしまうおそれがある。また、そのノズル内部への撥水処理を防止するためには、マスキング処理等の複雑な加工処理をおこなわなければならず、製造工程の増加につながる。
【０００８】
そこで、本発明は、マスキング処理等の複雑な加工処理をおこなわずとも、ノズルが形成された吐出面の撥水処理とノズル内部の親水処理を容易におこなうことができるインクジェットヘッドのノズルプレートおよびその製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るインクジェットヘッドのノズルプレートは、ノズル孔が形成されたインクジェットヘッドのノズルプレートであって、ノズルプレートの吐出面には、フッ素添加ダイヤモンドライクカーボン加工による撥水性被膜が形成されており、ノズルプレートの吐出面の反対側の面およびノズル孔内部には、ダイヤモンドライクカーボン加工による前記撥水性被膜に比べて親水性である親水性被膜が形成されていることを特徴とする。さらに、ノズル孔のプレート積層方向に沿った断面の形状が、テーパ部とストレート部からなるものであることを特徴とする。また、本発明に係るインクジェットヘッドのノズルプレートの製造方法は、ノズル孔が形成されたインクジェットヘッドのノズルプレートの製造方法であって、ノズルプレートにノズル孔を形成し、ノズルプレートの吐出面側よりフッ素添加ダイヤモンドライクカーボン加工をおこなって、ノズルプレートの吐出面に撥水性被膜を形成した後、ノズルプレートの吐出面の反対側の面よりダイヤモンドライクカーボン加工をおこなって、ノズルプレートの吐出面の反対側の面およびノズル孔内部に前記撥水性被膜に比べて親水性である親水性被膜を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、上記のような構成を有することで、マスキング処理等の複雑な加工処理をおこなわずとも、ノズルが形成された吐出面の撥水処理とノズル内部の親水処理を容易におこなうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】インクジェットヘッドを構成するプレートに関する概略構成図である。
【図２】ノズルプレートの製造工程を示すフローである。
【図３】ノズルプレートの製造工程に関する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。
【００１３】
図１は、インクジェットヘッド１を構成するプレートに関する概略構成図である。インクジェットヘッド１は、インク吐出のための複数のノズルが形成されるノズルプレート１０と、ノズルにインクを供給する流路を形成するための切欠きが穿設された複数枚（図では３枚）の流路プレート２０と、形成される流路を介して各ノズルに連通する圧力室（図示せず）を形成するための切欠きが穿設された２枚の圧力室プレート３０と、圧電素子５０の変形による圧力波を圧力室に伝達する振動プレート４０と、振動プレート４０を補強するための剛性強化プレート６０とから構成される。この例では、ノズルプレート１０以外のプレートがヘッドプレートに相当する。なお、ヘッドプレートの構成は、製造するインクジェットヘッドに応じて形状や枚数を変更してもよく、この例に限定されることはない。
【００１４】
圧力室プレート３０により形成される圧力室には、インクを供給するための絞り流路であるリストリクタ（図示せず）が設けられており、このリストリクタには、図示しないインクタンクからインクを供給する流路（図示せず）が接続される。
【００１５】
また、これらのプレートは例えば金属材料から成形加工されており、プレートに形成される流路や圧力室のための切欠きは、例えば金属材料にエッチングなどの加工を施してパターニングされる。プレートに用いる金属材料としては、耐インク性の面からステンレスが好ましく、特に紫外線硬化型インクのように腐食性の強いインクにも対応することができる。また、各プレートとして同一の金属材料を用いることで、製造過程における加熱又は冷却の際の変形が各プレートで同じように生じてプレート間の歪み等が発生せず製造誤差を小さくすることが可能となる。
【００１６】
振動プレート４０の表面には、インク吐出の駆動源である複数の圧電素子５０が圧力室に対応する搭載位置にそれぞれ独立して搭載されている。圧電素子５０は、予め個別に作製されたものが各搭載位置に接着固定されている。そのため、一部の圧電素子に不具合が生じた場合には、不具合の生じた圧電素子だけ交換することができ、振動プレートに圧電素子を一体形成する場合と比較してインクジェットヘッドの不良品を減らすことができる。また、インクジェットヘッドのレイアウトが変更になった場合にもそれに合せて圧電素子の搭載位置を設定すればよく、容易に圧電素子を搭載することができる。
【００１７】
各圧電素子５０には図示しない信号用ケーブルが接続されており、各圧電素子５０に対して独立に電気信号を与えることができる。この信号用ケーブルを介して各圧電素子５０に電気信号を与えることで、各圧電素子５０に歪みを生じさせ、その結果、振動プレート４０が変位し、振動プレート４０と接合している圧力室プレート３０の圧力室内の容積が拡大及び収縮し、圧力室内に充填されたインクに圧力波が加わってノズルからインクが吐出される。
【００１８】
ノズルプレート１０の製造工程について以下に説明する。図２は、ノズルプレート１０の製造工程に関するフローである。まず、ノズルプレート１０としてステンレス製のプレートを準備する。なお、ノズルプレート１０はステンレス以外でもニッケル、シリコン等の他の材料であってもかまわない。準備されたプレートは、表面を洗浄して不純物等を除去する。次に、ノズルプレートに対してプレス加工によりノズル孔を形成する。プレス加工時に発生したばりは研磨処理などにより除去した後、ノズルの形状に問題がないかの検査をおこなうとよい。また、ノズル孔は、プレート積層方向に沿った断面の形状が所定の角度で傾斜しているテーパ形状のものとすると、噴射するインク滴の大きさをほぼ一定にすることができ、着弾精度に優れたノズルプレートとなるため好ましい。ここでは、ノズル孔の形状がテーパ部とストレート部からなるものを例に説明する。ノズル孔の噴射先端部分をストレート部の構成とすることにより、インク滴の噴射方向が安定してさらに着弾精度に優れたものとすることができる。なお、ノズル孔の形成方法については、プレス加工でなくとも、打ち抜き加工、放電加工、レーザー加工などの他の手法を用いておこなってもかまわない。
【００１９】
次に図３(ａ)に示すように、あて板４を敷き、ノズルプレート１０のノズル孔が形成された吐出面を上にした状態にて、吐出面側よりフッ素添加ダイヤモンドライクカーボン（フッ素添加ＤＬＣ）加工をおこなう。この処理により、ノズルプレート１０の吐出面側に撥水性被膜２を付与することができる。なお、ノズルプレート１０の吐出面側（ノズル孔外面）だけでなく、ノズル孔の内部の入り口（噴射先端部分）付近にも撥水性の被膜が形成されることになるが、後述する理由により次工程でノズル内部には親水性の被膜を形成することができるので、特にマスキング等の処理をおこなわなくともかまわない。
【００２０】
そして図３(ｂ)に示すように、ノズルプレート１０を反転し、ノズル孔が形成された吐出面を下にした状態にて、ノズル孔の内部側（吐出面の反対側）よりダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）加工をおこなう。この場合のＤＬＣ加工は、先の工程のフッ素添加ＤＬＣ加工に比べて、形成される被膜が親水性となっていればよいので、フッ素が添加されていない通常のＤＬＣ加工であっても、また、窒素などを含有してより親水性を高めたＤＬＣ加工であってもよい。この処理により、ノズルプレート１０のノズル孔の内部には、ノズルプレート１０の吐出面側に比べて親水性である親水性被膜３が付与されることになる。なお、上述した各工程におけるＤＬＣ加工については、化学気相成長法（ＣＶＤ法）やイオンプレーティング法など従来公知の方法により実施することができる。
【００２１】
通常、撥水性の被膜の上に親水性など特性をもつ他の被膜を付与しようとすると、例えば、樹脂でコーティングするような場合、撥水性被膜によりコーティングした樹脂が弾かれてしまい、うまくその上に被膜を形成することは困難である。しかしながら、ＤＬＣ加工の場合、撥水性被膜の上に他の被膜を形成することが可能となる。この理由については、フッ素添加ＤＬＣ加工により形成される撥水性被膜は、その表面がカーボンの膜にフッ素が細かく分散している状態であり、それにＤＬＣ加工をおこなうと、ＤＬＣの被膜がフッ素添加ＤＬＣ被膜のカーボンと最初に結合し、次いでフッ素を覆うようにＤＬＣの被膜を形成することができるためであると考えられる。
【００２２】
このようにして製造されたノズルプレートは、マスキング処理等の複雑な加工処理をおこなわずとも、吐出面側が撥水性を示し、ノズル内部が親水性を示すようになる。また、ノズルプレートの流路プレートとの接着面が親水性となることで、接着剤を接着面に均一に塗布することができ、流路プレートとの接着性が向上する。そして、このノズルプレートを用いたインクジェットヘッドは、ノズル孔の内部が親水性であるため、インクが均一に広がることで気泡の排出性がよくなる。また、ノズルプレートの吐出面側は撥水性であるため、インクジェットヘッドのワイピング処理の際、確実にインクを拭き取ることができる。さらに、形成される被膜がＤＬＣ被膜であるため、耐摩耗性や耐薬品性についても優れたものとなる。
【符号の説明】
【００２３】
１      インクジェットヘッド
１０    ノズルプレート
２０    流路プレート
３０    圧力室プレート
４０    振動プレート
５０    圧電素子
６０    剛性強化プレート
２      撥水性被膜
３      親水性被膜
４      あて板
【図２】
2015085616.tif 000003
【図１】
2015085616.tif 000004
【図３】
2015085616.tif 000005