(57)【要約】【課題】インクジェットヘッドにおける流路部内表面とインクとの親和性向上方法の確立、および前記インクと接触する流路内における気泡排出性向上。【解決手段】インクと接触する共通インク室１２およびオリフィス１０およびインク流路部９およびノズル溝７をシリコンまたはシリコン酸化膜１９に対するエッチング性のある洗浄液で洗浄および純水で置換後、乾燥および撥水処理工程を経ずに前記インク染料を含む水溶液に接触させ、前記インクと接触する接液面にあらかじめ前記インク染料を吸着、浸漬させる。従って、従来における乾燥および撥水処理工程の後に前記インク染料を吸着、浸漬させる方法に比べて、インクと接触する接液面全体にインクが付着しやすくなる。その結果、前記インクと接触する共通インク室１２およびオリフィス１０およびインク流路部９およびノズル溝７の接液面のインク染料を含む水溶液に対する濡れ性が高くなり、気泡排出性が向上する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンおよびガラスを重ねて接合したインクジェットヘッドと、該インクジェットヘッドにインク染料を含むインクを供給するインク供給手段を有するインクジェット記録装置のインクジェットヘッドの製造方法において、
前記インクと接触する流路面をシリコンまたはシリコン酸化膜に対するエッチング性のある洗浄液で洗浄および純水で置換後、乾燥工程を経ずに前記インク染料を含む水溶液に浸漬させ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】
前記インクと接触する流路面を洗浄する前記洗浄液は、濃度５％〜２０％の水酸化カリウム水溶液であり、前記インク染料を含む水溶液に浸漬させた後、２５℃〜４５℃の環境温度で６時間以上の放置させ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３】
前記洗浄液は、水酸化カリウム水溶液、弗酸水溶液、弗化アンモニウムおよび過酸化水溶液のうちの少なくとも１つを含む混合液であることを特徴とする請求項１及び２記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項４】
インクジェットヘッドが、請求項１ないし３のいずれかに記載のインクジェットヘッド製造方法により得られるものであることを特徴とする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、紙などの記録紙面にインク液滴を吐出して付着させるインクジェット記録装置の主要部であるインクジェットヘッドの製造方法および該方法によるインクジェットヘッドに関し、特にインクと流路面との親和性を有するインクジェットヘッドの製造方法および該方法による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】
従来、インクカセットなどのインク貯蔵部から供給される液室とインク供給路を備えたインクジェットヘッド、または、インク貯蔵部とインク供給路が一体となったインクジェットヘッドにおいて、インクジェットヘッドの構成部材としては、各種樹脂、ガラス、シリコン、各種金属等が構成部材として利用されている。また、インク供給系のインクとの接液面に気泡付着を防止し、インクとの接液面における耐インク性が優れ、しかも記録時においてインクを停滞させることなく、連続的に円滑にインクを移送させるために、インク供給系を染料溶液等によって加温浸漬させ、親インク化処理をおこなう方法がとられている。（例えば特許文献１参照。）
【０００３】
【特許文献１】
特開平２−５４７８４号公報（第１−４頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来におけるインクジェットヘッドにおいて、上記特許文献１の例では、インクジェットヘッドの気泡排出性を向上させるために、インク供給系の接液面をインク浸漬させ、高温放置処理をおこなう方法がとられている。しかし、インク流路部の洗浄からインク浸漬までの間に、乾燥やユニットの組み立て等の工程があると、流路部内の表面に異物や有機物やフッ素化合物等の不純物が付着する可能性が高い。仮に、異物や不純物が流路内部に付着した場合、例えば印字記録停止あるいは休止後の記録再開時にインクが再び記録手段へ供給される際、流路部内表面とインクとの親和性が低下し、インクとの接液面に気泡が付着しやすくなり、結果として気泡排出が十分にされず吐出不良に至るといった解決すべき課題がある。
【０００５】
発明の課題は、このような点に鑑みて、流路部内の表面に異物や有機物やフッ素化合物等の不純物が付着することによる不十分な親インク性を改善し、常時連続的かつ円滑に印字記録を行い得る静電駆動式インクジェットヘッドの製造方法を提案し、同静電駆動式インクジェットヘッドを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、シリコンおよびガラスを重ねて接合したインクジェットヘッドと、該インクジェットヘッドにインク染料を含むインクを供給するインク供給手段を有するインクジェット記録装置のインクジェットヘッドの製造方法において、前記インクと接触する流路面をシリコンまたはシリコン酸化膜に対するエッチング性のある洗浄液で洗浄および純水で置換後、乾燥や撥インク処理工程を経ずに前記インク染料を含む水溶液に接触させ、インク接液面にあらかじめ前記インク染料を吸着させることを特徴とするインクジェットヘッドおよびインクジェットヘッドの製造方法である。
【０００７】
また、インクと接触する流路面をインク染料を含む水溶液に吸着、浸漬させた後の放置時間は６時間以上であり、上記放置環境温度は２５℃〜４５℃の範囲であることを特徴とする。
【０００８】
さらに、前記インクと接触する面をシリコンまたはシリコン酸化膜に対するエッチング性のある洗浄液は、水酸化カリウム水溶液、弗酸水溶液、弗化アンモニウムおよび過酸化水溶液のうちの少なくとも１つを含む混合液であることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は静電駆動方式のインクジェットヘッドの分解斜視図である。また図２は、図１に示す静電駆動方式のインクジェットヘッドの方向２からみた断面図である。
【００１０】
図２において、１は、インク液滴３を基板の端部に設けたノズル孔１８から吐出させるエッジ型インクジェットヘッドで、３枚の基板４，５，６を重ねて接合した積層構造となっている。第１の基板５は、シリコンによって構成され、基板５の表面はシリコン酸化膜１９が約０．１μｍ程成膜されており、３枚のうちの中間に位置している。
【００１１】
この第１の基板５の上面側には、一方の側（ここでは図１の手前側）に複数のノズル孔１８が形成されるように一端より平行に等間隔で設けられた複数のノズル溝７と、ノズル溝７にそれぞれ連通し一方の壁（ここでは底壁）が振動板８であるインク流路部９と、インク流路部９の後部にオリフィス１０を形成するインク流入用細溝１１と、インク流路部９にインク取入口１７からインクを供給する共通インク室１２とが設けられている。なお、インク流路部９の底壁である振動版８は、面外方向に変位可能となっている。
【００１２】
第２の基板６はガラスによって構成され、第１の基板５の下面側に位置している。この第２の基板６の上面側には、第１の基板５の各振動板８と対向する位置にアクチュエータ１３を形成する凹部１４が設けられ、凹部１４はエッチングにより形成されている。その各凹部１４の内底面に例えば透明電極であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ、インジウム酸化第１錫）膜からなるＩＴＯ電極１５がそれぞれ配設されていて、各振動室１３が封止されるように、第１の基板５の下面と第２の基板６のＩＴＯ電極１５との間には封止部材１６がぞれぞれ設けられている。
【００１３】
第３の基板４は、ガラスによって構成され、第１の基板５の上面側に位置している。この第３の基板４は、第１の基板５と接合することによって、第１の基板５のノズル溝７、インク流路部９、インク流入用細溝１１および共通インク室１２の上部がカバーされて区画形成され、ノズル孔１８、インク流路部９、オリフィス１０およびアクチュエータ１３が形成される。振動板８とＩＴＯ電極１５の間に電圧を印加することにより振動板８を変位させると、インク流路部９の容積が変動して、インク孔１８からインク液滴３が吐出するようになっている。
【００１４】
このように形成されたインクジェットヘッド１を短冊状に切断し、ノズル孔１８を研削した後、ノズル表面およびインク流路部９を洗浄する。その後、乾燥、撥インク処理を経て、インクジェットヘッド１に付随するユニットを組み立て、最後にインクジェットヘッド１のインク取入口１７からインク流路部９にインクを注入し、数日間のインク浸漬を行った後、印字検査を行う。
【００１５】
このようなインクジェットヘッドの製造方法において、シリコン酸化膜１９が成膜されているインクと接触する共通インク室１２およびオリフィス１０およびインク流路部９およびノズル溝７  をシリコンまたはシリコン酸化膜１９に対するエッチング性のある洗浄液で洗浄を行った直後は、シリコン酸化膜１９の表面に水酸基が結合した状態になる。その後の処理工程において、乾燥や撥水処理を行うため、部分的に水酸基にフッ素化合物を含む不純物が付着した状態が発生する。
【００１６】
その後、インク染料を含む水溶液をインク取入口１７からインク流路部に注入した際、フッ素化合物を含む不純物が付着していない部分については上記インクと接触する共通インク室１２およびオリフィス１０およびインク流路部９およびノズル溝７の表面にインクが付着しやすく、上記インクと接触する表面はインク染料を含む水溶液に対する濡れ性が高くなる。しかし、フッ素化合物を含む不純物が付着している部分は、インク染料を含む水溶液に対する濡れ性が低くなってしまう。これに対し、まずシリコン酸化膜１９が成膜されている上記インクと接触する表面をシリコンまたはシリコン酸化膜１９に対するエッチング性のある洗浄液で洗浄を行なう。
【００１７】
この洗浄液は、水酸化カリウム水溶液または弗酸水溶液または弗化アンモニウムまたは過酸化水溶液の混合液であることが望ましい。そして洗浄直後に、インク染料を含む水溶液をインク取入口１７からインクを注入し、上記インクと接触する表面をインク染料を含む水溶液で吸着、浸漬させる。その後、インクと接触する表面に対する親インク性を確保するため、６時間以上浸漬放置を行う。また、放置環境温度は、２５℃〜４５℃雰囲気で行うのが望ましい。
以下に、実施例を用いて本発明の説明をする。
【００１８】
実施例１
インクと接触する流路面をシリコンまたは酸化膜に対するエッチング性のある洗浄液で洗浄および純水で置換後、以下のように水準分けを行った。
【００１９】
Ｎｏ．１・・・洗浄および置換後、インク浸漬処理。その後、乾燥、撥水処理を行ったもの。サンプル数＝２１個
Ｎｏ．２・・・洗浄および置換後、乾燥、撥水処理を行ない、その後インク浸漬処理を行ったもの。サンプル数＝１３個
なお、上記水準のものをそれぞれインク浸漬処理後、４５  ℃環境下で１０日間放置。放置後、ヘッドノズル部の逆側へ軽い衝撃を２０〜３０回与えて流路内に気泡を作り込む。その後、プライミング気泡排出動作を行い気泡排出性の割合を確認した。
【００２０】
結果を表１に示した。
［表１］
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【００２１】
なお、○    △    ×    については下記の基準で判定した。
○  ・・・  プライミング１回で気泡排出。
△  ・・・  プライミング２回で気泡排出。
×  ・・・  プライミング２回行っても気泡が残留。
【００２２】
表１から明らかなように、洗浄および置換後、乾燥、撥水処理を行い、その後インク浸漬放置を行った場合、プライミング気泡排出動作を２回行っても気泡残留するインクジェット記録装置が半数も存在することから、インクと接触する流路面の親インク性が不十分であって気泡排出が円滑に行われない。
一方、本発明の方法によって得られたインクジェット記録装置は、少なくともプライミング気泡排出動作２回行えば気泡排出が円滑に行われる。
【００２３】
実施例２
インクと接触する流路面を水酸化カリウム水溶液による洗浄液で洗浄および純水で置換後、インク浸漬処理を行ったものに対し、浸漬放置条件を以下のように水準分けした。
Ｎｏ．３・・・ＫＯＨ水溶液濃度＝５％、浸漬温度＝２５℃、放置時間＝６時間
Ｎｏ．４・・・ＫＯＨ水溶液濃度＝５％、浸漬温度＝４５℃、放置時間＝６時間
Ｎｏ．５・・・ＫＯＨ水溶液濃度＝５％、浸漬温度＝２５℃、放置時間＝２４時間
Ｎｏ．６・・・ＫＯＨ水溶液濃度＝５％、浸漬温度＝４５℃、放置時間＝２４時間
Ｎｏ．７・・・ＫＯＨ水溶液濃度＝２０％、浸漬温度＝２５℃、放置時間＝６時間
Ｎｏ．８・・・ＫＯＨ水溶液濃度＝２０％、浸漬温度＝４５℃、放置時間＝６時間
Ｎｏ．９・・・ＫＯＨ水溶液濃度＝２０％、浸漬温度＝２５℃、放置時間＝２４時間
Ｎｏ．１０・・・ＫＯＨ水溶液濃度＝２０％、浸漬温度＝４５℃、放置時間＝２４時間
なお、各水準に用いたインクジェット記録装置サンプルは５個である。
放置後、ヘッドノズル部の逆側へ軽い衝撃を２０〜３０回与えて流路内に気泡を作り込む。その後、プライミングを行い気泡排出性の割合を確認した。
【００２４】
結果を表２に示した。
［表２］
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【００２５】
なお、○    △    ×    については下記の基準で判定した。
○  ・・・  プライミング１回で気泡排出。
△  ・・・  プライミング２回で気泡排出。
×  ・・・  プライミング２回行っても気泡が残留。
【００２６】
表２から明らかなように、インクと接触する流路面に対する水酸化カリウム水溶液濃度５％〜２０％の範囲における洗浄の場合、インク浸漬の放置環境温度ならびに放置時間は２５℃〜４５℃ならびに６時間以上であれば気泡排出が円滑に行われる。つまり、洗浄液が水酸化カリウム水溶液の場合、５％〜２０％の濃度であればインク浸漬放置時間は、前記実施例１で示した１０日間で得られる効果が６時間でも同様の効果が得られる。また、この場合の放置温度は２５℃でも実施例１で示したと同じ効果が得られる。
【００２７】
このように、洗浄直後にインク染料を含む水溶液を流路内へ吸着、浸漬させることで、フッ素化合物を含んだ不純物が付着する前であるため、流路表面のシリコン酸化膜全体にインクが付着しやすくなる。その結果、流路面  のインク染料を含む水溶液に対する濡れ性が高くなり、気泡排出性が向上する。
【００２８】
（その他の実施の形態）
上記の説明は本発明の方法を静電駆動式のインクジェットヘッドの記録装置に適用した例である。これ以外のシリコン基板の表面や酸化膜上に対し、親インク性を必要とし、気泡排出性を目的とした処理についても本発明を同様に適用できる。
なお、形成すべき酸化膜や洗浄液の特性、例えば、膜厚、エッチングレート、濃度等は、形成される酸化膜の膜厚等に応じて最適なものを選択すればよい。
【００２９】
また、洗浄液は水酸化カリウム水溶液に替えて、弗酸水溶液、弗化アンモニウムまたは過酸化水溶液の混合液で行っても水酸化カリウム水溶液と同様の結果が得られた。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によるインクジェト記録装置の製造方法において、インクと接触する流路面をシリコンまたはシリコン酸化膜に対するエッチング性のある洗浄液、例えば水酸化カリウム水溶液の場合、５％〜２０％であることが望ましい。
【００３１】
また、洗浄液は水酸化カリウム水溶液に限らず、弗酸水溶液、弗化アンモニウムまたは過酸化水溶液の混合液で行っても良い。
【００３２】
洗浄および純水で置換後は、乾燥および撥水処理工程を経ずに前記インク染料を含む水溶液に接触させ、インク接液面にあらかじめ前記インク染料を吸着させ、２５℃〜４５℃の環境下で６時間以上の浸漬放置をおこなう。従って、従来における乾燥および撥水処理工程の後に前記インク染料を吸着、浸漬させる方法に比べて、インクと接触する流路面全体にインクが付着しやすくなる。その結果、流路面  のインク染料を含む水溶液に対する濡れ性が高くなり、気泡排出性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を適用可能な静電駆動式インクジェットヘッドを示す分解斜視図である。
【図２】図１に示すインクジェットヘッドを方向２から見た断面図である。
【符号の説明】
１        インクジェットヘッド
２    方向
３    インク液滴
４    第３の基板
５        第１の基板
６        第２の基板
７        ノズル溝
８        振動板
９        インク流路部
１０    オリフィス
１１    インク流入用細溝
１２    共通インク室
１３      アクチュエータ
１４      凹部
１５        ＩＴＯ電極
１６        封止部材
１７        インク取入口
１８        インク孔
１９        酸化膜
２０        共通電極
【図１】
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【図２】
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