(57)【要約】【課題】本発明は、インク流路内に残留した気泡の排出が長期にわたり容易に行えるインクジェットヘッドを提供することを課題とする。【解決手段】本発明は、インクを吐出させるための駆動部材をインク流路部材の一部分である振動板に接着によって構成されるインクジェットヘッドを、前記インク流路部材内面にＳｉＯ２を主成分とした親インク処理を施した後、前記駆動部材を前記振動板に接着したこと、及び方法によって製造したインクジェットヘッドを備えたインクジェットプリンタとした。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出させるための駆動部材をインク流路部材の一部分である振動板に接着によって構成されるインクジェットヘッドにおいて、前記インク流路部材内面にＳｉＯ２を主成分とした親インク処理を施した後、前記駆動部材を前記振動板に接着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。
【請求項２】
前記親インク処理がＳｉＯ２となる塗料を塗布後、加熱により成膜され、その加熱温度が駆動部材と振動板を結合させる接着部材の耐熱温度よりも高い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。
【請求項３】
前記インク流路部材に用いられている全ての部材の耐熱温度が、前記親インク処理工程の加熱温度よりも高い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。
【請求項４】
前記インク流路部材に用いられるオリフィスプレートにおいて、インク吐出表面に撥インク処理が施されてい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。
【請求項５】
請求項１、２、３、または４に記載のインクジェットヘッドの製造方法によって製造されたインクジェットヘッドを有することを特徴とするインクジェットプリンタ。
【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及び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の流路内は非常に狭く、気泡を残留させること無くインクを充填することは大変困難である。そこでインク流路内を親インク化することでこれを回避する方法がある。なかでも親水性シリカ等のＳｉＯ２を主成分とした親インク層を流路内面に成膜する方法は、非常に有効である。成膜方法は、ヘッド組立完成後ＳｉＯ２を主成分とした親インク層を成膜するための親インク処理液を、ヘッド流路内へ充填し流路内面に塗布を行い余分な処理液を排出後、加熱・乾燥によって形成する。その際に加熱可能な温度は、構成部材に依存するが、特に振動板と駆動部材の結合に使用している２液性接着剤の耐熱温度は８０〜１００℃程度であるため、それ以下の温度までしか加熱する事が出来なかった。その温度条件により成膜された親インク処理膜は、強度が弱く長期的に効果を持続することが困難であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、インク流路内面にＳｉＯ２を主成分とした親インク層を強固に成膜し、長期にわたり親インク性の効果を持続することができ、インク交換時等における気泡の排出が容易に行えるインクジェットヘッドの製造方法を提供すること、及び本インクジェットヘッドを備えたインクジェットプリンタを提供することを課題とする。
【０００４】
【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、インクを吐出させるための駆動部材をインク流路部材の一部分である振動板に接着によって構成されるインクジェットヘッドにおいて、前記インク流路部材内面にＳｉＯ２を主成分とした親インク層を強固に成膜可能な温度によって処理を施し形成した後、前記駆動部材を前記振動板に接着することを特徴とし、及び本発明のインクジェットプリンタは本方法によって製造されたインクジェットヘッドを備えたことを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。
（実施例１）
図１は、本発明のインクジェットヘッド主要部の分解斜視図である。図１において、２は複数のノズル１を形成したオリフィスプレートである。ノズル１の開口形状の加工精度はインクジェットプリントヘッドのインク吐出特性に大きな影響を及ぼす。複数のノズル１間においてこれらのノズル精度ばらつきを低く押さえるためオリフィスプレート２の製法は高い加工精度が要求される。このためオリフィスプレート２は金属材料等を用い例えばステンレスの精密プレス法、レーザ加工法またはニッケルの電鋳加工等により形成される。このオリフィスプレート２に圧力室３が形成されたチャンバプレート４、及びインク供給路１０と圧力室３とを連結し圧力室３へのインク流入を制御するリストリクタ５を形成したリストリクタプレート６を位置決めして接合する。更に圧電アクチュエータ１３の圧力を効率よく圧力室に伝えるための振動板７と共通インク通路１０からリストリクタ５に流入するインク中のゴミ等を取り除くフィルタ部８を形成したダイアフラムプレート９と共通インク通路１０を形成したハウジング１１を同じように位置決めして接合する。チャンバプレート４、リストリクタプレート６、ダイアフラムプレート９はステンレス材のエッチング加工法またはニッケル材の電鋳加工法で作られる。ハウジング１１はステンレス材の切削加工等で形成され、外部インクタンクからインクを共通インク通路１０まで導くインク導入パイプ２０が接合されている。最後に、複数の積層圧電体素子１４とそれを固定する支持基板１６からなる圧電アクチュエータ１３を位置決めして接合する。本実施例で使用した圧電アクチュエータ１３を製作する順序は、まず支持基板１６に積層圧電体素子棒を複数本並べて接着固定する。その後、積層圧電体素子棒をダイシングソー、ワイヤソー等を利用した切断により分割する。この時、分割された各々の積層圧電体素子１４は圧力室の一つずつに対応するようになっている。更には支持基板１６にはそれぞれの積層圧電体素子１４に外部駆動回路から独立した電気信号を送るための個別電極１７及び共通電極１８が形成されている。外部駆動回路から選択的な電気信号が圧電体素子１４に印加されることにより圧電体素子１４はひずみを生じる。圧電体素子１４は高剛性の支持基板１６上に接合されているため、振動板７に優先的に変位を与え圧力室３の圧力を高める。本実施例にて説明するインクジェットヘッドはこうした原理によってノズル１からインクを吐出して記録媒体上にインク画像を形成する装置に用いられる。
【０００６】
図２は本発明の実施例を説明するインクジェトヘッドの部分断面図である。（ａ）は、オリフィスプレート２、チャンバプレート４、リストリクタプレート６、ダイアフラムプレート９、ハウジング１１を１液性エポキシ系接着剤を用いディップ法、転写法、スプレー法等によって塗布を行い、位置決めを行った状態で貼り合わせ圧力を加えながら１５０℃に加熱して接着剤を硬化させ、インク流路部材を形成した。本実施例では、スリーボンド社製Ｎｏ．２２１０Ｂの１液性エポキシ系接着剤を用いた。その後、十分に冷却し（ｂ）のようにノズル面を上方に向けインク導入パイプ２０より親インク処理液がノズル表面に溢れ出さない位置まで充填をおこなった後、インク導入パイプ２０より吸引ポンプ等を用い流路内の親インク処理液を排出する。この動作においてインク流路内壁すべてに親インク処理液が塗布される。
【０００７】
本実施例で用いた親インク処理液は、６重量％のシリカゾル溶液（硝酸でｐＨ３〜４に調整、溶媒の主成分はエタノール）（１重量部）、コロイダルシリカ（日産化学工業製スノーテックスＩＰＡ−ＳＴ）（１重量部）、及びエタノール（２０重量部）を混合した溶媒からなる。本実施例では、これらの材料および混合比において実施したが、ＳｉＯ２を主成分とした親インク処理である場合はこれに限定されるものではない。
【０００８】
その後１２０℃に加熱して（ｃ）のようにインク流路内面にＳｉＯ２を主成分とした親インク層を成膜する。このように完成したインク流路部材と駆動部材である圧電アクチュエータ１６の圧電体素子１４の先端部に２液性エポキシ系接着剤をディップ法、転写法、ポッティング法等によって塗布を行い、各個別のインク流路に対応するように位置決めを行った後（ｄ）のように接合させた。
【０００９】
以上のような方法で得られたインクジェットヘッドに、粘度８ｍＰａ・ｓ、表面張力５０ｍＮ／ｍの水性インクをノズル側から４０ｋＰａの圧力で吸引しインク充填を行った結果、全ノズルよりインクが吐出することを確認した。また、流路内に親インク処理を施さないヘッドにおいて同様の条件でインク充填を行ったところ、４０％以下のノズルからしか吐出しなかった。また、本実施例で作製したインクジェットヘッドを積層圧電体素子１４に電圧を加え１０億回駆動させた後、オリフィスプレート２、チャンバプレート４を剥離し振動板７にコーティングされてる親インク層を観察したところ、亀裂および剥離等の発生は確認されなかった。
（実施例２）
まず、オリフィスプレート２の表面に撥インク処理を施す。具体的には、ＳＵＳ３０４材にプレス加工によって打ちぬかれたノズルを有するオリフィスプレート２を撥インク処理剤例えば、ダイキン工業社製デムナムＳＨ、あるいはデュポン社製テフロンＡＦ、あるいは旭硝子社製サイトップ等をインク吐出側表面に処理をする。具体的には、インク流路側を感光性のレジスト樹脂やマスキングテープ等を用いてマスク処理を施しインク吐出側表面に撥インク処理を施す。あるいは、オリフィスプレート２全面に撥インク処理を施した後インク吐出側表面に感光性のレジスト樹脂やマスキングテープ等を用いマスク処理を施し、マスクされていない部分の撥インク膜を除去する。例えばドライエッチィング装置等を用い酸素プラズマや、アルゴンプラズマ、窒素プラズマ等の雰囲気中にさらし剥離する。以上のような方法で得られたオリフィスプレート２を用いて実施例１と同様にインク流路部材を形成する。その後、実施例１と同様の親インク処理剤を用いてインク導入パイプ２０より親インク処理液を充填し、その後、インク導入パイプ２０よりエアーあるいは窒素ガス等を導入し親インク処理液をノズルより排出させる。この際、オリフィスプレート２表面は撥インク処理が施されているため、親インク処理液ははじかれコーティングされることはない。そして、１２０℃に加熱し親インク層を成膜する。その後は実施例１と同じ方法でインクジェットヘッドを作製し同様の評価を行った結果、実施例１で得られたインクジェットヘッドと同等の性能が得られることが確認できた。
【００１０】
（実施例３）
実施例２で用いた撥インク処理を施したオリフィスプレート２を使用する以外は、全て実施例１と同じ方法でインクジェットヘッドを作製し同様の評価を行った結果、実施例１で得られたインクジェットヘッドと同等の性能が得られることが確認できた。
（実施例４）
実施例２と同様に作製したインク流路全体を、親インク処理液に浸漬させ、揺動あるいは超音波振動をあたえるか、もしくは全体を減圧雰囲気中にさらしインク流路内に残っている気泡を排出する。その後吸引あるいは加圧によってインク流路内の親インク処理液を排出し熱処理を施し親インク層を成膜する。その後は実施例１と同じ方法でインクジェットヘッドを作製し同様の評価を行った結果、実施例１で得られたインクジェットヘッドと同等の性能が得られることが確認できた。本実施例では、撥インク処理された部分以外全て親インク処理を施されるが、インクジェットヘッドとして何ら不具合はなかった。
（実施例５）
オリフィスプレート２、ダイアフラムプレート９、ハウジングを鉄ニッケル合金、チャンバプレート４とリストリクタプレート６を一体あるいは別体でエッチングにより形成したシリコンウェハを１液性エポキシ系接着剤を用い１７０℃に加熱して接合し、インク流路を形成た。そのインク流路部材を用いることと、その後親インク層を成膜する時の温度を１５０℃にした以外は、全て実施例１と同じ方法でインクジェットヘッドを作製し同様の評価を行った結果、実施例１で得られたインクジェットヘッドと同等の性能が得られることが確認できた。
【００１１】
（実施例６）
鉄ニッケル合金材料を用いたオリフィスプレート２に実施例２で使用した撥インク処理を施し、実施例５と同様の方法でインク流路を形成した後、親インク層を成膜する時の温度を１５０℃にした以外は、実施例２あるいは実施例４と同様の方法で親インク層を形成した後、実施例１と同じ方法でインクジェットヘッドを作製し同様の評価を行った結果、実施例１で得られたインクジェットヘッドと同等の性能が得られることが確認できた。
【００１２】
【発明の効果】
本発明によれば、インク流路部材の振動板に駆動部材を接合する前に、インク流路内面にＳｉＯ２を主成分とした親インク層を処理に十分な加熱を行い強固に成膜することで、長期にわたり親インク性の効果を持続することができ、インク交換時等における気泡の排出が容易に行えるインクジェットヘッドを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインクジェットヘッド主要部の分解斜視図である。
【図２】本発明のインクジェットヘッド主要部の部分断面図である。
【符号の説明】
１はノズル、２はオリフィスプレート、３は圧力室、４はチャンバプレート、５はリストリクタ、６はリストリクタプレート、７は振動板、８はフィルタ部、９はダイアフレームプレート、１０は共通インク通路、１１はハウジング、１２は接着部材、１３は圧電アクチュエータ、１４は積層圧電体素子、１５は導電性接合部材、１６は支持基板、１７は個別電極、１８は共通電極、１９は接続ケーブル、２０はインク導入パイプである。
【図１】
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【図２】
2004017415.tif 000004