(57)【要約】【課題】小さな径のノズル孔を閉塞している撥水膜をも除去可能とし、併せて撥水膜の除去時におけるノズルプレートの変形および面荒れを防止する。【解決手段】インクを記録媒体に付着させて印刷を行うインク吐出ヘッドに用いられるノズルプレート１３の製造方法であって、ノズルプレート１３にインクの吐出されるノズル孔１４を形成し、ノズルプレート１３の表面側に撥水膜１３ａを形成し、ノズル孔１４を閉塞している箇所の撥水膜１３ａを、裏面側から水を噴射してその水圧で除去するノズルプレートの製造方法とする。【選択図】　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを記録媒体に付着させて印刷を行うインク吐出ヘッドに用いられるノズルプレートの製造方法であって、
ノズルプレートに前記インクの吐出されるノズル孔を形成し、
前記ノズルプレートの第１の主面側に撥水膜を形成し、
前記ノズル孔を閉塞している箇所の前記撥水膜を、前記第１の主面と反対側に位置する第２の主面側から水を噴射してその水圧で除去することを特徴とするノズルプレートの製造方法。
【請求項２】
前記撥水膜は、ゾル−ゲル法により形成されて前記ノズルプレートの前記第１の主面にスピン塗布されることを特徴とする請求項１記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項３】
前記ノズル孔は、放電加工、レーザ加工またはパンチングにより形成されることを特徴とする請求項１または２記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項４】
前記１〜３の何れか一項に記載のノズルプレートの製造方法により製造されたことを特徴とするノズルプレート。
【請求項５】
請求項４記載のノズルプレートを備えたことを特徴とするインク吐出ヘッド。
【請求項６】
請求項５記載のインク吐出ヘッドを備えたことを特徴とする記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノズルプレートの製造方法およびノズルプレート、ならびにそれを用いたインク吐出ヘッド、記録装置に関し、特にノズルプレートの撥水膜形成に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリンタなどの記録装置を構成するインク吐出ヘッドの一種であるインクジェットヘッドは、ノズル孔が形成されたノズルプレート、共通インク流路およびノズル孔に連通するインク流路孔が形成されたインク流路板、共通インク流路およびインク流路孔に連通する圧力室が形成された圧力室板、および圧力室の容積を変化させて圧力室内のインク液をノズル孔から吐出させるアクチュエータが順次積層された構造を有している。
【０００３】
このようなインク吐出ヘッドにおいて、ノズルプレートの表面には、ノズル孔へのインクの付着を防止してインクの吐出方向と吐出量とを安定化させるために撥水膜が設けられている。
【０００４】
ここで、従来例としてノズル孔の形成されたノズルプレートの表面に撥水膜を形成し、ノズル孔を閉塞している箇所の撥水膜に微粉個体を吹き付けて撥水膜を除去する技術が開示されている。（例えば、特許文献１を参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−３０４１７５号公報（図２および図３）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の技術ではノズル孔の小径化に対応できない。つまり、微小ドットによる高画質印刷を行うためにノズル孔の径はたとえば２０μｍ程度のものがあるが、微粉個体では粒径が大きすぎ、このような小径のノズル孔を塞いでいる撥水膜を除去することができない。
【０００７】
すると、図５に示すように、微分固体で削られて孔径が大きくなったノズル孔や撥水膜が除去されないノズル孔が発生する。
【０００８】
また、このようなノズル径の小径化およびノズル孔の高密度化によりノズルプレートの厚みがたとえば１００μｍ以下と薄くなると、微粉固体を吹き付けるとプレートそのものが変形することがある。
【０００９】
さらに、微粉固体をノズルプレートに吹き付けると、プレートが面荒れしてしまう。これにより、ノズルプレートを高精度でインク流路板に接着することができなくなる。
【００１０】
そこで、本発明は、小さな径のノズル孔を閉塞している撥水膜をも除去することのできるノズルプレートの製造技術を提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明は、ノズルプレートの変形を防止しつつノズル孔を閉塞している撥水膜を除去することのできるノズルプレートの製造方法およびノズルプレート、ならびにそれを用いたインク吐出ヘッド、記録装置を提供することを目的とする。
【００１２】
さらに、本発明は、ノズルプレートの面荒れを防止しつつノズル孔を閉塞している撥水膜を除去することのできるノズルプレートの製造方法およびノズルプレート、ならびにそれを用いたインク吐出ヘッド、記録装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明のノズルプレートの製造方法は、インクを記録媒体に付着させて印刷を行うインク吐出ヘッドに用いられるノズルプレートの製造方法であって、ノズルプレートにインクの吐出されるノズル孔を形成し、ノズルプレートの第１の主面側に撥水膜を形成し、ノズル孔を閉塞している箇所の撥水膜を、第１の主面と反対側に位置する第２の主面側から水を噴射してその水圧で除去するものである。
【００１４】
これによれば、水を噴射してノズル孔の撥水膜を除去することとしているので、小さな径のノズル孔を閉塞している撥水膜をも除去することが可能になる。
【００１５】
また、ノズル孔の撥水膜を除去するために噴射された水のノズルプレートに対する衝撃力ではノズルプレートは変形しないので、ノズルプレートの変形を防止しつつノズル孔を閉塞している撥水膜を除去することが可能になる。
【００１６】
そして、ノズル孔の撥水膜を除去するために噴射された水のノズルプレートに対する衝撃力ではノズルプレートの噴射面における面粗度変化がないので、ノズルプレートの面荒れを防止しつつノズル孔を閉塞している撥水膜を除去することが可能になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、インクを記録媒体に付着させて印刷を行うインク吐出ヘッドに用いられるノズルプレートの製造方法であって、ノズルプレートにインクの吐出されるノズル孔を形成し、ノズルプレートの第１の主面側に撥水膜を形成し、ノズル孔を閉塞している箇所の撥水膜を、第１の主面と反対側に位置する第２の主面側から水を噴射してその水圧で除去するノズルプレートの製造方法であり、小さな径のノズル孔を閉塞している撥水膜をも除去でき、撥水膜除去に伴うノズルプレートの変形やノズルプレートの面荒れを防止することができるという作用を有する。
【００１８】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、撥水膜は、ゾル−ゲル法により形成されてノズルプレートの第１の主面にスピン塗布されるノズルプレートの製造方法であり、ノズル孔を閉塞している撥水膜材料はポーラスな膜となっているので、ノズル孔の箇所の撥水膜のみが除去され、ノズルプレートの第１の主面の撥水膜には剥離等のダメージは発生しないという作用を有する。
【００１９】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、ノズル孔は、放電加工、レーザ加工またはパンチングにより形成されるノズルプレートの製造方法であり、小さな径のノズル孔を閉塞している撥水膜をも除去でき、撥水膜除去に伴うノズルプレートの変形やノズルプレートの面荒れを防止することができるという作用を有する。
【００２０】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載のノズルプレートの製造方法により製造されたノズルプレートであり、ノズル孔から撥水膜が完全に除去されてプレートの変形や面荒れもないので、インクの吐出性能を良好に維持することが可能になるという作用を有する。
【００２１】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項４記載のノズルプレートを備えたインク吐出ヘッドであり、ノズル孔から撥水膜が完全に除去されてプレートの変形や面荒れもないので、インクの吐出性能を良好に維持することが可能になるという作用を有する。
【００２２】
本発明の請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のインク吐出ヘッドを備えた記録装置であり、良好な液体吐出性能により高画質の印字を行うことが可能になるという作用を有する。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図４を用いて説明する。なお、これらの図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。
【００２４】
図１は本発明のインク吐出ヘッドを備えた記録装置の全体概略構成を示す斜視図、図２は図１の記録装置に装着された本発明の一実施の形態であるインク吐出ヘッドを示す断面図、図３は図２のインク吐出ヘッドにおけるノズルプレートの製造方法を連続して示す説明図、図４は図３のノズルプレートの製造方法で製造されたノズルプレートにおけるノズル孔の径の変化を示すグラフである。
【００２５】
図１に示すインクジェット式記録装置（記録装置）４０は、アクチュエータを構成する強誘電体素子の圧電効果を利用して記録を行うインクジェットヘッド（インク吐出ヘッド）４１を備え、インクタンク（図示せず）から供給されてインクジェットヘッド４１から吐出したインク滴を紙等の記録媒体４２に着弾させて、記録媒体４２に記録を行うものである。インクジェットヘッド４１は、主走査方向Ｘに配置したキャリッジ軸４３に設けられたキャリッジ４４に搭載されていて、キャリッジ４４がキャリッジ軸４３に沿って往復動するのに応じて、主走査方向Ｘに往復動する。さらに、インクジェット式記録装置４０は、記録媒体４２をインクジェットヘッド４１の幅方向（すなわち、主走査方向Ｘ）と略垂直方向の副走査方向Ｙに移動させる複数個のローラ（移動手段）４５を備える。
【００２６】
図２に示すように、インクジェットヘッド４１は、インクの吐出されるノズル孔１４が形成されたノズルプレート１３と、ノズル孔１４に連通するインク流路孔１６が形成されるとともに共通インク流路１１およびこれに連通するインク供給孔１２が形成されたインク流路板１７と、インク供給孔１２およびインク流路孔１６に連通する圧力室７が形成された圧力室板１９と、圧力室７の容積を変化させて圧力室７内のインク液をノズル孔１４から吐出させるアクチュエータ１５とを備え、これらが順次積層して接合された構造を有している。そして、共通インク流路１１はインク液供給方向に並ぶ圧力室７間で共用されており、また、アクチュエータ１５や圧力室７などは整列配置されている。
【００２７】
インク流路板１７は複数枚の板状部材が相互に積層されたもので構成されている。また、ノズルプレート１３には、液滴がノズル孔１４の周囲に残留付着するのを防止するための撥水膜１３ａが塗布されている。そして、ノズルプレート１３、インク流路板１７および圧力室板１９は、たとえばステンレスやニッケルなどの金属製となっている。但し、樹脂製またはガラス製など、他の部材で構成してもよい。
【００２８】
アクチュエータ１５は、圧力室板１９上に固定された振動板、振動板上に形成された共通電極、共通電極上に形成されたたとえばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体膜、圧電体膜上に形成された個別電極（何れも図示せず）とからなる。そして、個別電極と共通電極とに電圧が印加されると、圧力室７の容積を変化させる方向に圧電体膜が変位し、この変位が振動板を介して圧力室７に作用すると、その変位量に応じたインク液がノズル孔１４から吐出されて記録媒体４２に着弾する。
【００２９】
ここで、以上のような構成を有するインクジェットヘッド４１におけるノズルプレートの製造方法について、図３を用いて説明する。
【００３０】
先ず、図３（ａ）に示すように、ノズルプレート１３にインクの吐出されるノズル孔１４を形成する。なお、ノズルプレート１３が金属製の場合には放電加工やパンチングにより、樹脂製やガラス製の場合にはレーザ加工やパンチングにより、ノズル孔１４が形成される。ノズル孔１４の径は、たとえば吐出端の最も小さな位置で２０μｍ、これとは反対側の最も大きな位置で１００μｍになっている。但し、ノズル孔１４の径や形状は本実施の形態に限定されるものではない。
【００３１】
次に、図３（ｂ）に示すように、ノズルプレート１３の表面（第１の主面）側に撥水膜１３ａを形成する。これにより、ノズル孔１４にも撥水膜１３ａが入り込み、ノズル孔１４を閉塞する。撥水膜１３ａは、たとえばゾル−ゲル法により形成されてノズルプレート１３の表面に１μｍ以下の膜厚でスピン塗布される。但し、撥水膜１３ａはゾル−ゲル法以外の方法により形成されていてもよく、スピン塗布以外の方法で塗布されるようにしてもよい。
【００３２】
撥水膜１３ａを形成したならば、裏面（第２の主面）側から水を高圧で噴射する処理（以下、「ウォータジェット処理」という。）により、ノズル孔１４を閉塞している箇所の撥水膜１３ａを除去する。
【００３３】
ここで、本実施の形態においての処理条件は、たとえば水圧が３０〜７０Ｍｐａ、水を噴射するノズルの径が０．２〜０．４ｍｍ、水の噴出位置からノズルプレート１３までの距離が３０ｍｍとした。但し、条件はこれらの値に限定されるものではない。なお、水圧については、低すぎると撥水膜１３ａの除去が不完全となり、高すぎるとノズルプレート１３が変形するので、条件設定には注意を要する。
【００３４】
水の噴射による水圧で撥水膜１３ａを除去したノズルプレート１３におけるノズル孔１４の径の変化を図４に示す。このグラフからも明らかなように、全てのノズル孔１４で撥水膜１３ａが除去されており、しかも撥水膜１３ａの除去前後でノズル孔１４の孔径の変化はほとんど見られない。
【００３５】
このように、本実施の形態によれば、水を噴射してノズル孔１４の撥水膜１３ａを除去することとしているので、小さな径のノズル孔１４を閉塞している撥水膜１３ａをも確実に除去することが可能になる。
【００３６】
また、ノズル孔１４の撥水膜１３ａを除去するために噴射された水のノズルプレート１３に対する衝撃力ではノズルプレート１３は変形しないので、ノズルプレート１３の変形を防止しつつノズル孔１４を閉塞している撥水膜１３ａを除去することが可能になる。
【００３７】
さらに、ノズル孔１４の撥水膜１３ａを除去するために噴射された水のノズルプレート１３に対する衝撃力ではノズルプレート１３の噴射面における面粗度変化がないので、ノズルプレート１３の面荒れを防止しつつノズル孔１４を閉塞している撥水膜１３ａを除去することが可能になる。
【００３８】
そして、特にゾル−ゲル法で形成した撥水膜１３ａを用いれば、ノズル孔１４内に入り込んだ撥水膜１３ａはポーラスな膜となっているので、ウォータジェット処理によりノズル孔１４の箇所の撥水膜１３ａのみが除去され、ノズルプレート１３の表面の撥水膜１３ａには剥離等のダメージは発生しない。
【００３９】
なお、ノズル孔１４内に撥水膜１３ａの残渣がある場合には、酸素プラズマ処理で撥水性を消失させるのがよい。
【００４０】
そして、このようにして作成されたノズルプレート１３によれば、ノズル孔から撥水膜１３ａが完全に除去されてプレートの変形や面荒れもないので、インクの吐出性能を良好に維持することが可能になる。
【００４１】
また、このようなノズルプレート１３を備えたインク吐出ヘッドによれば、ノズル孔１４から撥水膜１３ａが完全に除去されてプレートの変形や面荒れもないので、インクの吐出性能を良好に維持することが可能になる。
【００４２】
また、このような方法は、特に直径が２０μｍ以下の非常に小さなノズル孔１４があけられたノズルプレート１３に撥水膜１３ａを塗布して、その後ノズル孔１４に詰まった撥水膜材料を除去する場合に、非常に有効である。
【００４３】
そして、このようなインク吐出ヘッドを備えた記録装置によれば、良好な液体吐出性能により高画質の印字を行うことが可能になる。
【００４４】
なお、以上の説明では、圧電アクチュエータを用いたインクジェットヘッドに本発明を適用した場合を説明したが、ヒータを用いたバブルタイプおよび静電タイプのインク吐出ヘッドに適用することもできる。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、水を噴射してノズル孔の撥水膜を除去することとしているので、小さな径のノズル孔を閉塞している撥水膜をも除去することが可能になるという有効な効果が得られる。
【００４６】
また、本発明によれば、ノズル孔の撥水膜を除去するために噴射された水のノズルプレートに対する衝撃力ではノズルプレートは変形しないので、ノズルプレートの変形を防止しつつノズル孔を閉塞している撥水膜を除去することが可能になるという有効な効果が得られる。
【００４７】
さらに、本発明によれば、ノズル孔の撥水膜を除去するために噴射された水のノズルプレートに対する衝撃力ではノズルプレートの噴射面における面粗度変化がないので、ノズルプレートの面荒れを防止しつつノズル孔を閉塞している撥水膜を除去することが可能になるという有効な効果が得られる。
【００４８】
ゾル−ゲル法で形成された撥水膜を用いれば、ノズル膜を閉塞している撥水膜材料はポーラスな膜となっているので、ノズル孔の箇所の撥水膜のみが除去され、ノズルプレートの第１の主面の撥水膜には剥離等のダメージは発生しないという有効な効果が得られる。
【００４９】
以上のようにして作成されたノズルプレートによれば、ノズル孔から撥水膜が完全に除去されてプレートの変形や面荒れもないので、インクの吐出性能を良好に維持することが可能になるという有効な効果が得られる。
【００５０】
また、このようなノズルプレートを備えたインク吐出ヘッドによれば、ノズル孔から撥水膜が完全に除去されてプレートの変形や面荒れもないので、インクの吐出性能を良好に維持することが可能になるという有効な効果が得られる。
【００５１】
そして、このようなインク吐出ヘッドを備えた記録装置によれば、良好な液体吐出性能により高画質の印字を行うことが可能になるという有効な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインク吐出ヘッドを備えた記録装置の全体概略構成を示す斜視図
【図２】図１の記録装置に装着された本発明の一実施の形態であるインク吐出ヘッドを示す断面図
【図３】図２のインク吐出ヘッドにおけるノズルプレートの製造方法を連続して示す説明図
【図４】図３のノズルプレートの製造方法で製造されたノズルプレートにおけるノズル孔の径の変化を示すグラフ
【図５】従来のノズルプレートの製造方法で製造されたノズルプレートにおけるノズル孔の径の変化を示すグラフ
【符号の説明】
１３　ノズルプレート
１３ａ　撥水膜
１４　ノズル孔
４０　インクジェット式記録装置（記録装置）
４１　インクジェットヘッド（インク吐出ヘッド）
【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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