(57)【要約】【課題】本発明は、腐食性液体を含む広範囲液体を噴射できるインクジェットヘッド接液部の耐食性向上に寄与できる材料を提供することを課題とする。【解決手段】本発明は、インクジェットヘッドの１部若しくは全部をバルク材が製作可能である、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、希土類、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｍｇのいずれかを主成分もしくは添加成分とした金属ガラスで構成し、振動板はスパッタリング法、または過冷却液体域で金型鋳造法で形成し、インク室板は過冷却液体域で金型鋳造法で形成したことを特徴とする。【選択図】　図１
2004106197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
その１部若しくは全部をバルク材が製作可能である金属ガラスで構成したことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記金属ガラスはＰｄ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、希土類、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｍｇのいずれかを主成分もしくは添加成分とした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。
【請求項３】
内部応力除去を緩和する工程を含む工程で作製した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
【請求項４】
スパッタリング法による薄膜金属ガラス形成法で成形した振動板を用いた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。
【請求項５】
過冷却液体域で金型鍛造法で成形したインク室板を用いた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。
【請求項６】
過冷却液体域で金型鍛造法で成形した振動板を用いた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。
【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に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット式プリンタは民生用として急速な成長をとげている。このように多くのユーザに受け入れられると、単に鉛筆代わりのプリンタとしてではなく微小液滴吐出器としての潜在能力をひきだすべく種々の可能性を求めて探索が始まる。その用途の１つとして従来より腐食性の強い液体を噴射させたいニーズがでてきた。しかし従来のヘッドでは耐食性に難点があることがわかってきた。対策として、腐食性の強い液体でも噴射させ得るヘッドとして接液部材をステンレスで構成するヘッドが提案されているが、材料が不均一のためアノード部、カソード部が形成されるいわゆる局部電池形成による腐食、または非酸化性雰囲気（ＨＣｌ溶液のように分子に酸素原子を含まない溶液の中に浸された状態）での酸化物を主成分とするステンレス保護膜の還元による分解による腐食が懸念される。そこで、ヘッドの接液部分に耐食性をもたせるために保護膜をコートする方法が検討されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
確かに効果はあるが、薄膜形成につきまとう「ピンホール発生／膜剥離」という不安がつきまとい、より一層の信頼性を確保するために更に工夫が必要となっている。そのために、新規成形性、耐薬品性を兼備した材料が望まれている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−５８７４３号公報（段落
【０００５】）
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、微細加工性が良く、幅広い溶液に耐食性のあるヘッド用材料を提供すること課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、インクジェットヘッドの１部若しくは全部をバルク材が製作可能である、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、希土類、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｍｇのいずれかを主成分もしくは添加成分とした金属ガラスで構成することによって解決される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面を用いて説明する。
〔実施例１〕
まず初めに金属ガラスの耐食性の１例を示す。金属ガラス材としてＰｄ７６Ｃｕ７Ｓｉ１７とＺｒ７５Ｃｕ１９Ａｌ６の２種、溶液としてＫＯＨ、ＨＣｌ、Ｈ３ＰＯ４、ＨＦ＋ＨＮＯ３水溶液を選定して耐食性を検討した。表１に結果を示す。２種類とも良好な耐食性を示す。同様にＭｇ基、希土類金属基、Ｔｉ基、Ｆｅ基、Ｎｉ基、Ｃｕ基金属ガラスでも同様の耐食性を満足できる。
【０００８】
【表１】
2004106197.tif 000003
【０００９】
〔実施例２〕
図１はインク流路を形成したヘッド１である。以下、ヘッドの作製法について一例を述べる。凝固後Ｐｄ７６Ｃｕ７Ｓｉ１７になるように各組成を調整した溶融金属を金型に鋳込んで０．３ｍｍ厚の板状の金属ガラスを作製する。この金属は加工性が良いので、図示しないマイクロ研削機でリストリクタ、インク室を加工する。またノズル部及びインク供給口、位置決め穴等円形状の形状部は放電加工法で形成する。
【００１０】
次いで、振動板の形成法について述べる。前述の通りに今度は０．０２ｍｍ（２０μｍ）の薄板を作り、マイクロ研削機で島状構造の振動板を作製する。これらの２枚の薄板を本実施例では接着法により接合した。なお、拡散接合や近年、マイクロマシーン分野で開発されている水素結合を利用したり、または貼り合わせるお互いの表面を清浄化して接合する直接接合法でもその効果は同一である。
【００１１】
なお、図１において、２はリストリクタ、３はインク室、４はノズル部、５はインク供給口、６は振動板、７はハウジング、８はピエゾアクチュエータ、９はインク供給チューブを示す。
〔実施例３〕
本実施例では必要な板厚が数１０μｍで、取り扱いが難しくなる振動板を薄膜形成法で作製する。図２に製作プロセスを示す。まず、ａ工程で平坦性が確保されるＳｉウエハ１０上に図示しないポリイミドを１μｍコートし、図示しないスパッタ装置で金属ガラス１１を５μｍ成膜する。次いでｂ工程でポリイミド１２を２０μｍコートする。ｃ工程でＣｒ１３を０．１μｍコートしＣｒマスク用とする。ｄ工程でＣｒマスクと反応性エッチング（ＲＩＥ）によるポリイミドのパターニング１４をする。ｄ工程でＣｒを除去した後、金属ガラス１５を１５μｍ成膜する。ｅ工程でポリイミドを除去し、赤外線１６を照射して過冷却液体域温度の３９０℃まで加熱して成膜時に生じた内部応力を除去する。最後にＳｉウエハ上のポリイミドを除去してＳｉウエハから金属ガラスを取り出す。
【００１２】
図３に完成した振動板１７の斜視図を示す。そこで、次いで実施例２と同様にインク室プレートとを接着法により接合した。なお、拡散接合や近年、マイクロマシーン分野で開発されている水素結合を利用したり、または表面を清浄化して接合する直接接合法でもその効果は同一である。
〔実施例４〕
本実施例ではガラス金属の特徴である過冷却域での超流動性を利用して鍛造法でインク室プレートを製造する。インク室プレートはノズル、マニホールド、リストリクタ、位置決め穴、インク貫通穴等を備えたプレートを意味する。まず、図４に示す様に、これらの微細構造から成る母型１８となる金型をマイクロマシーン法で作製する。次いで、図４（ａ）に示す様にシート状に過冷却にした金属ガラス１５上に図示しないプレス機を用いて上記金型を加圧する。最後に冷却して金型から抜くと（ｂ）のように所望のインク室２２を形成できる。
この様にして、実施例３で説明した振動板も形成できる。
〔実施例５〕
本実施例ではガラス金属の特徴である過冷却域での超流動性及び低凝固収縮性を利用して鋳造法でインク室プレートを製造する。インク室プレートはノズル、マニホールド、リストリクタ、位置決め穴、インク貫通穴等を備えたプレートを意味する。まず、図５に示す様に、これらの微細構造から成る母型となる金型１９をマイクロマシーン法で作製する。次いで、溶融した金属ガラス２１をランナ２０から上記金型に鋳込む。最後に冷却して金型から抜くと所望のインク室２２が形成できる。本法の特徴は固まる時に凝固収縮が少ないため不必要な応力を発生させない。従って、成形物も歪まずに所望の形状を維持できる。加えて、微細形状の突起をもつ金型を破損せずにすむ。また、アモルファスのため表面が滑らかで金型の表面形状を高精度に再現できるので成形物表面も滑らかになる。
【００１３】
同様にして、実施例３で説明した振動板も形成できる。
〔実施例６〕
本実施例では実施例２〜５で作製したプリントヘッドに圧電アクチュエータを取り付けて、噴射実験を進めた。なお、噴射液体は実施例１と同じ溶液を主成分とし、粘度、表面張力を噴射可能なレベルまで添加剤にて調整した。噴射液滴を観測したところ、駆動周波数２０ｋＨｚ、駆動電圧１５Ｖで液滴速度１０ｍ／ｓで噴射できた。そこで、連続噴射試験を進めたところ、１０００億回、及び１年間後でも初期性能を満足した。
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、耐食性の高い金属ガラスを用いるので高範囲の薬品に適用可能な高信頼性のプリントヘッドを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】プリントヘッドの断面図である
【図２】振動板を形成するフローチャート図である。
【図３】本発明材による振動板の斜視図である。
【図４】本発明の鍛造法を実現する図である。
【図５】本発明の鋳造金型法を実現する図である。
【符号の説明】
１はプリントヘッド、２はリストリクタ、３はインク室、４はノズル部、５はインク供給口、６は振動板、７はハウジング、８はピエゾアクチュエータ、９はインク供給チューブ、１０はＳｉはウエハ、１１は金属ガラス、１２はポリイミド、１３はＣｒ膜、１４はエッチング除去部、１５は金属ガラス、１６は赤外線、１７は振動板、１８は鍛造金型、１９は鋳造金型、２０はランナ、２１は溶融金属、２２はインク室である。
【図１】
2004106197.tif 000004
【図２】
2004106197.tif 000005
【図３】
2004106197.tif 000006
【図４】
2004106197.tif 000007
【図５】
2004106197.tif 000008