(57)【要約】【課題】  吐出口の近傍においても撥水膜を均一に形成することが可能なノズルプレートの製造方法を提供する。【解決手段】  液滴を吐出するインクジェット記録ヘッドの吐出口を構成するノズルプレートの製造方法は、吐出口が形成されたノズルプレート１上に撥水膜６を形成する工程と、ノズルプレート１の撥水膜６が形成された面の上に、予め表面に撥水膜が形成された耐熱ガラス板５を載せる工程と、ノズルプレート１の上に耐熱ガラス板５を載せた状態で加熱処理を行い、ノズルプレート１上の撥水膜６を焼成させる工程と、を有する。【選択図】  図３
2007030266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するインクジェット記録ヘッドの吐出口が形成されたノズルプレートの製造方法において、
前記ノズルプレート上に撥水膜を成膜する工程と、
前記ノズルプレートの前記撥水膜が成膜された面の上に、予め表面に撥水膜が成膜された押さえ部材を載せる工程と、
前記ノズルプレートの上に前記押さえ部材を載せた状態で加熱処理を行い、前記ノズルプレート上の前記撥水膜を焼成させる工程と、
を有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】
前記ノズルプレート上に撥水膜を成膜する工程を真空蒸着処理によって行う、請求項１に記載のノズルプレートの製造方法。
【請求項３】
前記ノズルプレート上に撥水膜を成膜する工程をめっき処理によって行う、請求項１に記載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、インク滴を飛翔させて被記録媒体に対して記録を行うインクジェット記録装置において用いられるインクジェット記録ヘッドに関する。なお、本明細書において「記録」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を被記録媒体に対して付与することだけでなく、意味をもたないパターン等の画像を被記録媒体に対して付与することをも含むものである。
【背景技術】
【０００２】
ＰＺＴ素子等の圧力発生部材と金属板やセラミックとを積層して構成された圧力発生器や、液体インクに熱エネルギーを与えることで液体を発泡させ圧力を得る発熱素子などからなる圧力発生器と、飛翔媒体であるインクの吐出口が形成されたノズルプレートとを有し、圧力発生器に電圧を印加して圧力発生器に圧力を発生させることでインクを吐出口から吐出させるオンデマンド方式のインクジェット記録ヘッドが知られている。
【０００３】
近年、このようなインクジェット記録装置を用いることにより、被記録媒体に対して高速にかつ高精度、高精細な記録ができるようになってきており、民生用のプリンターやファクシミリ、捺染、産業用途にいたるまで幅広く利用されるようになってきた。このようなインクジェット技術の進歩に伴って、インクジェット記録ヘッドの耐久性をより一層向上させることが求められてきている。そして、これらの要求に応えるためには、インク吐出をスムーズに行うために備えられるノズルプレートの、特にインク吐出口周辺の形状を欠陥無く形成し、耐久性能の高いインク撥水膜をノズルプレートの表面に均一にパターニングすることが重要となってきている。
【０００４】
従来、インクジェット記録ヘッドのノズルプレートを製造する際には、ノズルプレートの金属母材あるいは樹脂母材に対して、ポンチプレスやエキシマレーザーによるアブレーション等によって吐出口を形成した後に、ノズルプレートの表面に真空蒸着もしくはめっき処理によって撥水膜を形成することで、ノズルプレートに撥水性能を付与していた。
【０００５】
このような撥水膜を形成する手法に関し、特許文献１には、フルオロカーボンポリマに代表されるポリメリック材料を吐出口の周囲にコーティング層として設け、そのコーティング層を熱処理またはエイジング処理する手法が開示されている。また、特許文献２には、基板と撥水性膜とをエキシマレーザー等によって穴開け加工した後、撥水性膜が重力方向下向きになるように基板を配置し、撥水性膜の軟化温度より所定の温度だけ高い温度で、撥水性膜を所定時間、熱処理する手法が開示されている。また、特許文献３には、めっき処理によって撥水膜を形成したノズルプレート上に金属ブロックを載せて圧力を加えた状態でノズルプレートを焼成して、撥水性能を向上させる手法が開示されている。
【特許文献１】特開平０２−０５５１４０号公報
【特許文献２】特開平０９−１９３４０３号公報
【特許文献３】特開平０４−３３９６６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された手法では、フルオロカーボンポリマに代表されるポリメリック材料を熱処理することで撥水性能が向上するが、撥水材料成分の昇華・揮発によってコーティング層が減厚し、それによって撥水むらが起こる。そのため、上記手法をインクジェット記録ヘッドに適用した場合、吐出口ごとに吐出特性のばらつきが生じ、記録品質の低下を招いてしまうこととなる。
【０００７】
また、特許文献２に記載された手法では、撥水性膜が重力方向下向きになるように基板を配置し、撥水性膜の軟化温度より所定温度高い温度で所定時間、撥水性膜を熱処理することで、吐出口の周囲の撥水膜のバリを減少することは可能である。しかしながら、やはり、熱処理時の撥水材料成分の昇華・揮発によって撥水膜が減厚し、それによって撥水むらが起こり、インクジェット記録ヘッドの性能が低下してしまう。
【０００８】
また、特許文献３に記載された手法では、撥水膜を形成したノズルプレート上に載せた金属ブロックに撥水材が付着してしまい、焼成後のノズルプレートでは撥水膜の厚みにむらが生じて撥水性にばらつきが生じることが確認された。
【０００９】
そこで本発明は、吐出口の近傍においても撥水膜を均一に形成することが可能なノズルプレートの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明のノズルプレートの製造方法は、液滴を吐出するインクジェット記録ヘッドの吐出口を構成するノズルプレートの製造方法において、前記吐出口が形成されたノズルプレート上に撥水膜を形成する工程と、前記ノズルプレートの前記撥水膜が形成された面の上に、予め表面に撥水膜が形成された押さえ部材を載せる工程と、前記ノズルプレートの上に前記押さえ部材を載せた状態で加熱処理を行い、前記ノズルプレート上の前記撥水膜を焼成させる工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
上記本発明によれば、吐出口の近傍においても撥水膜を均一に形成することが可能なノズルプレートの製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明に係る、インク滴を吐出するインクジェット記録ヘッドのインク吐出口を構成するノズルプレートの製造方法について、実施例を参照して詳細に説明する。しかしながら、本発明はこれによって限定されるものではない。
【実施例】
【００１３】
＜実施例１＞
本発明の実施例１を以下に説明する。
（１）ノズルプレート基材への吐出口形成工程
図１は、ノズルプレート基材に孔空け加工を施して吐出口を形成する工程を説明する図である。
【００１４】
被加工材料であるノズルプレート基材１’は、厚みｔ＝０．０８ｍｍのニッケル圧延材料（株式会社ニラコ製）からなり、その硬度はビッカース硬度Ｈｖ＝２７５である。このノズルプレート基材１’をプレス機２のステージ４上に載置し、主軸加工速度１ｍｍ／ｍｉｎでポンチ３によるプレス加工を繰り返し行い、図２に示すように、口径０．０３２ｍｍの吐出口が１００穴形成されたノズルプレート１を構成した。
（２）ノズルプレート基材上への撥水膜形成工程
次に、吐出口が形成されたノズルプレート１の面上に、撥水膜６をスピンコート法によって形成した。撥水膜６の材料としては、サイトップＣＴＬ（旭硝子株式会社製）を選択し、成膜用治具にノズルプレート１の裏面をバキューム吸着させた後に３０００ｒｐｍで２０秒および５０００ｒｐｍで０．５秒の条件でスピンコートを行い、撥水膜６を形成した。
（３）押さえ部材上への撥水膜形成工程
次に、押さえ部材としての厚さ４ｍｍの耐熱ガラス板５の面上に、ノズルプレートの場合と同じスピンコート条件で撥水材料であるサイトップＣＴＬ（旭硝子株式会社製）を塗布して、撥水膜を形成した。
【００１５】
なお、耐熱ガラス板５はノズルプレート１の平面と同じかそれよりも広い平面を有しており、耐熱ガラス板５上に形成された撥水膜は、ノズルプレート１上に形成された撥水膜を覆うことができる広さを有している。
（４）撥水膜の焼成工程
続いて、上記のように撥水膜を形成したノズルプレート１と耐熱ガラス板５に対し、それぞれ８０℃で３分間のプリベークを行った。さらに、図３に示すように、真空オーブン中において、耐熱ガラス板５を、耐熱ガラス板５の撥水膜がノズルプレート１の撥水膜６に対向するようにノズルプレート１に対して位置決めした状態で、ノズルプレート１上に載せた。その状態で、２５０℃で２時間の本焼成を行って撥水膜を硬化させ、撥水膜６が設けられたノズルプレート１を完成させた。この工程によれば、ノズルプレート１上の撥水膜６と耐熱ガラス板５上の撥水膜とが同時に加熱され、ノズルプレート１の周辺が撥水材雰囲気で覆われるため、ノズルプレート１上の撥水膜６の撥水材が昇華、揮発することを抑えることができ、その結果、ノズルプレート１上の撥水膜６の厚さを均一にすることが可能になる。
【００１６】
完成したノズルプレート１の撥水膜６の厚みをＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製の段差・表面あらさ・微細形状測定装置（アルファステップＰ−１５）を用いて測定したところ、撥水膜６は、０．１μｍ±０．０４μｍの範囲で均一の厚みを有し、ノズルプレート１の吐出口の近傍においてもむら無く形成されていることを確認できた。
【００１７】
＜実施例２＞
本発明の実施例２を以下に説明する。図４は本発明の実施例２を説明するための模式図である。本実施例の実施例１との相違点は撥水膜の形成工程が真空処理によって行われる点であり、その他の工程は実施例１と同様である。以下では、ノズルプレートの製造工程のうち実施例１と異なる工程についてのみ説明する。
（１）撥水膜の形成工程
実施例１と同様に吐出口を形成したノズルプレート１の面上に、撥水膜６を形成した。本実施例における撥水膜６の成膜は、蒸着源８を設置した蒸着チャンバー７内にノズルプレート１を設置し、その面上に、温度２５０℃の環境でクロム、トリアジンチオール、ＰＴＦＥ膜を連続して真空蒸着することで行った。このとき、蒸着チャンバー７中に耐熱ガラス板５も設置し、耐熱ガラス板５の上にもノズルプレート１と同時に撥水膜を形成した。この工程によれば、真空蒸着によって、ノズルプレート１に形成された吐出口の形状等の影響を受けることなく、ノズルプレート１全体に均一に撥水膜６を形成することが可能である。
（２）撥水膜の焼成工程
その後、真空オーブン中において、耐熱ガラス板５の撥水膜がノズルプレート１の撥水膜６を覆い隠すようにノズルプレート１と耐熱ガラス板５とを位置決めした状態で、耐熱ガラス板５をノズルプレート１上に載せた。その状態で、２５０℃で１時間の本焼成を行って撥水膜を硬化させ、撥水膜６が設けられたノズルプレート１を完成させた。
【００１８】
完成したノズルプレート１の撥水膜６の厚みをＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製の段差・表面あらさ・微細形状測定装置（アルファステップＰ−１５）を用いて測定したところ、撥水膜６は、０．０６μｍ±０．０２μｍの範囲で均一の厚みを有し、ノズルプレート１の吐出口の近傍においてもむら無く形成されていることを確認できた。
【００１９】
＜実施例３＞
本発明の実施例３を以下に説明する。図５は本発明の実施例３を説明するための模式図である。本実施例の実施例１との相違点は撥水膜の形成工程がめっき法によって行われる点であり、その他の工程は実施例１と同様である。以下では、ノズルプレートの製造工程のうち実施例１と異なる工程についてのみ説明する。
（１）撥水膜の形成工程
実施例１と同様に吐出口を形成したノズルプレート１の面上に、撥水膜６を形成した。本実施例における撥水膜６の成膜は、吐出口が形成されたニッケル圧延材料からなるノズルプレート１を、３０重量％のＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）を含有する無電解めっき液（株式会社上村工業製のニムフロン）を空気攪拌１１によって撹拌しながらヒータ１０で９０℃±２℃に温度制御しためっき浴１３中に１５分間浸漬して行った。このとき、ノズルプレート１と同じかそれよりも大きな平面を有するニッケル圧延材料からなる板材１２（ただし、吐出口は形成されていない）もノズルプレート１と同時にめっき浴１３中に浸漬させ、板材にもノズルプレートと同様の撥水膜を成膜した。
（２）撥水膜の焼成工程
その後、真空オーブン中において、撥水膜が形成された板材１２をノズルプレート１の上に載せ、さらに板材１３の上に耐熱ガラス板５をのせた状態で、３４０℃で３時間の本焼成を行って撥水膜を硬化させ、撥水膜６が設けられたノズルプレート１を完成させた。
【００２０】
完成したノズルプレート１の撥水膜６の厚みをＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製の段差・表面あらさ・微細形状測定装置（アルファステップＰ−１５）を用いて測定したところ、撥水膜６は、１．８μｍ±０．８μｍの範囲で均一の厚みを有し、ノズルプレート１の吐出口の近傍においてもむら無く形成されていることを確認できた。また、ノズルプレート１上の撥水膜６の硬度を、株式会社島津製作所製の全自動マイクロビッカース硬度計システムＨＭＶ−ＦＡを用いて測定したところ、そのビッカース硬度は５５０Ｈｖであり硬質であることを確認できた。
【００２１】
本実施例によれば、ノズルプレート１に成膜された撥水膜６が高いビッカース硬度を有するため、プリンター内で記録紙等がノズルプレート１に接触することが懸念されるような使用環境においても、撥水膜６がノズルプレート１から剥がれ難くなっており、ノズルプレート１上に長期に渡って均一な撥水膜６を保持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】ノズルプレート基材に孔空け加工を施して吐出口を形成する工程を説明する図である。
【図２】吐出口が形成されたノズルプレートを示す図である。
【図３】真空オーブン中において撥水膜の焼成を行う工程を示す図である。
【図４】蒸着チャンバー内において真空蒸着によりノズルプレート上に撥水膜を成膜する工程を示す図である。
【図５】メッキ処理によりノズルプレート上に撥水膜を成膜する工程を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１    ノズルプレート
５    耐熱ガラス板
６    撥水膜
【図１】
2007030266.tif 000003
【図２】
2007030266.tif 000004
【図３】
2007030266.tif 000005
【図４】
2007030266.tif 000006
【図５】
2007030266.tif 000007