(57)【要約】【課題】ノズルプレート等のノズル形成部に対して撥水性皮膜等の撥水部を煩雑な工程を経ることなく、且つ精度良く形成することができる液体噴射ヘッド等を提供すること。【解決手段】液体を吐出するためのノズル部３３１ａが形成されているノズル形成部３３１を有し、ノズル部を含むノズル形成部に撥水膜３３４を形成し、レーザ部が照射するレーザで撥水膜を除去することで、少なくとも、ノズル形成部の液体の突出面には、撥水部が形成される液体噴射ヘッド１００。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出するためのノズル部が形成されているノズル形成部を有する液体噴射ヘッドであって、
前記ノズル部を含む前記ノズル形成部に撥水膜を形成し、
レーザ部が照射するレーザで前記撥水膜を除去することで、少なくとも、前記ノズル形成部の液体の突出面には、撥水部が形成されることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
前記ノズル部の内側の少なくともメニスカス形成部には、前記撥水部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
前記ノズル形成部の前記ノズル部の内側に対して照射される前記レーザ部のレーザの照射角度を変更することで、前記撥水膜を除去する構成となっていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
前記撥水部は、
プラズマ又は紫外線照射した後に大気に曝すことにより、ＯＨ基で終端し、表面をＯＨ基化する下地層と、
フッ素を含む長鎖高分子基を有する金属アルコキシド又は撥水基を有する金属酸塩の単分子膜等の撥水性を有する分子膜と、を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
液体を吐出するためのノズル部が形成されているノズル形成部を有する液体噴射ヘッドを有する液体噴射装置であって、
前記液体噴射ヘッドの前記ノズル部を含む前記ノズル形成部に撥水膜を形成し、
レーザ部が照射するレーザで前記撥水膜を除去することで、少なくとも、前記ノズル形成部の液体の突出面には、撥水部が形成されることを特徴とする液体噴射装置。
【請求項６】
液体を吐出するためのノズル部が形成されているノズル形成部を有する液体噴射ヘッドの製造方法であって、
前記ノズル部を含む前記ノズル形成部に撥水膜を形成し、
レーザ部が照射するレーザで前記撥水膜を除去することで、少なくとも、前記ノズル形成部の液体の突出面には、撥水部が形成されることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を吐出するノズル部が形成されるノズル形成部を有する液体噴射ヘッド、液体噴射装置及び液体噴射ヘッドの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、インクジェット式記録装置には、インクを吐出するためのインクジェット式記録ヘッドが設けられている。このインクジェット式記録装置には、インクを吐出するための開口であるノズルが備えられ、このノズルはノズルプレートに形成されている。
このようなノズルプレートのノズルの周辺には、ノズルからインクが吐出された際に、インクが付着し、この付着したインクはノズルプレート上でインク溜まりを形成してしまう。このインク溜まりは、ノズルからインクを吐出する際に、インクの吐出方向が曲がるいわゆる「飛行曲がり」等が発生し、印字等の不良の原因となる。
そこで、ノズルプレートの表面に撥水性皮膜を形成し、インク溜まりが生じないように工夫している（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−３８９１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、この撥水性皮膜が、ノズルの開口の内側の全域や、ノズルプレートの内側、すなわち、インクが蓄えられている側に形成されると、ノズルがインクを吐出した後、インクは開口内部まで深く引き込まれることになる。このとき、気泡がインクと共に巻き込こまれてしまい、その後のインク吐出の際に、吐出方向がばらつくという問題が生じる。
そこで、ノズルプレートの表面に撥水性皮膜を形成するには、以下のような工程を行う必要があった。
すなわち、先ず、撥水性皮膜を形成すべきでない、ノズルの開口の内側やノズルプレートの内側にレジスト等でマスキングを施す。その後、ノズルプレートの表面に撥水性皮膜を形成する。
次に、マスキングのレジスト等を除去することで、ノズルプレートの所望な箇所に撥水性皮膜を形成する。
このように従来は、煩雑なマスキング工程が必要であるため、撥水性皮膜の形成の製造コストが上昇するという問題があった。
また、ノズルの開口の内側のノズルプレートの表面側には、インクがメニスカスを形成する部分があるが、この部分については撥水性皮膜が形成されている方が望ましい。
しかし、ノズルの開口の内側の一部のみについて撥水性皮膜を高精度に且つ全ノズル均等に残すように制御することは難しいという問題もあった。
【０００４】
そこで、本発明は、ノズルプレート等のノズル形成部に対して撥水性皮膜等の撥水部を煩雑な工程を経ることなく、且つ精度良く形成することができる液体噴射ヘッド、液体噴射装置及び液体噴射ヘッド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】
【０００５】
前記課題は、本発明によれば、液体を吐出するためのノズル部が形成されているノズル形成部を有する液体噴射ヘッドであって、前記ノズル部を含む前記ノズル形成部に撥水膜を形成し、レーザ部が照射するレーザで前記撥水膜を除去することで、少なくとも、前記ノズル形成部の液体の突出面には、撥水部が形成されることを特徴とする液体噴射ヘッドにより達成される。
【０００６】
前記構成によれば、ノズル部を含むノズル形成部に撥水膜を形成し、レーザ部が照射するレーザで撥水膜を除去することで、少なくとも、ノズル形成部の液体の突出面には、撥水部が形成される。このため、従来のように、マスキング工程が不要となるので、液体噴射ヘッドの製造コストを低減することができる。
また、撥水部は、レーザ部のレーザで除去するので、精度良く撥水部を形成することができる。
【０００７】
好ましくは、前記ノズル部の内側の少なくともメニスカス形成部には、前記撥水部が形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッドである。
【０００８】
前記構成によれば、ノズル部の内側の少なくともメニスカス形成部には、撥水部が形成されている。このため、メニスカスが良好に形成され易い構成となっている。
また、従来のような、マスキング工程を介して、ノズル部の内側の一部のみに撥水膜を残すように制御するのは、困難であった。しかし、前記構成によれば、レーザで撥水膜を除去するので精度良く撥水膜をノズル部の内側に残すことができる。
【０００９】
好ましくは、前記ノズル形成部の前記ノズル部の内側に対して照射される前記レーザ部のレーザの照射角度を変更することで、前記撥水膜を除去する構成となっていることを特徴とする液体噴射ヘッドである。
【００１０】
前記構成によれば、ノズル形成部のノズル部の内側に対して照射されるレーザ部のレーザの照射角度を変更することで、撥水膜を除去する構成となっているので、撥水膜を除去し難いノズル部の内側であっても、撥水膜を容易且つ正確に除去することができる。
【００１１】
好ましくは、前記撥水部は、プラズマ又は紫外線照射した後に大気に曝すことにより、ＯＨ基で終端し、表面をＯＨ基化する下地層と、フッ素を含む長鎖高分子基を有する金属アルコキシド又は撥水基を有する金属酸塩の単分子膜等の撥水性を有する分子膜と、を有することを特徴とする液体噴射ヘッドである。
【００１２】
前記構成によれば、撥水部は、プラズマ又は紫外線照射した後に大気に曝すことにより、ＯＨ基で終端し、表面をＯＨ基化する下地層と、フッ素を含む長鎖高分子基を有する金属アルコキシド又は撥水基を有する金属酸塩の単分子膜等の撥水性を有する分子膜と、を有する。このため、このような下地層に金属アルコキシド等の分子膜を成膜すると、ＯＨ基と金属アルコキシドの分子膜とが結合して、高密度で密着性の高い撥水部となる。
【００１３】
前記課題は、本発明によれば、液体を吐出するためのノズル部が形成されているノズル形成部を有する液体噴射ヘッドを有する液体噴射装置であって、前記液体噴射ヘッドの前記ノズル部を含む前記ノズル形成部に撥水膜を形成し、レーザ部が照射するレーザで前記撥水膜を除去することで、少なくとも、前記ノズル形成部の液体の突出面には、撥水部が形成されることを特徴とする液体噴射装置により達成される。
【００１４】
前記課題は、本発明によれば、液体を吐出するためのノズル部が形成されているノズル形成部を有する液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記ノズル部を含む前記ノズル形成部に撥水膜を形成し、レーザ部が照射するレーザで前記撥水膜を除去することで、少なくとも、前記ノズル形成部の液体の突出面には、撥水部が形成されることを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法により達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明の好適な実施の形態を添付図面等を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００１６】
図１は本発明の液体噴射装置の実施の形態にかかるインクジェット式記録装置（以下「記録装置」という）１００を示す概略斜視図である。
図１に示すように、記録装置１００は、キャリッジ１０１を有し、このキャリッジ１０１はキャリッジモータ１０２により駆動されるタイミングベルト１０３を介し、ガイド部材１０４に案内されてプラテン１０５の軸方向に往復移動されるように構成されている。
【００１７】
図１のキャリッジ１０１の記録用紙２００に対向する側には、後述する液体噴射ヘッドである例えば、インクジェット式記録ヘッド（以下「記録ヘッド」という）３００が搭載され、その上部には、記録ヘッド３００に液体である例えば、インクを収容するインクカートリッジ１０６が着脱可能に装填されている。
そして、図１の記録用紙２００は、印字等領域に配置されて、記録ヘッド３００によってインクが吐出され、印字等される構成となっている。
【００１８】
図２は、記録ヘッド３００の概略斜視図である。図２に示すように、記録ヘッド３００は、ケース３１０を有している。ケース３１０は、ブロック状のケース本体３１１と、このケース本体３１１の基端部から側方に延出されたフランジ部３１２とを有する樹脂製の部材である。
ケース３１０の内部には、図２に示すように振動子ユニット３２０が配置される構成となっている。振動子ユニット３２０は、図２に示すように、電圧の印加により図の上下方向（縦振動型）に伸縮する圧電振動子３２１を有し、圧電振動子３２１は、固定板３２２とフレキシブルケーブル３２３に挟まれるように配置されている。
【００１９】
図３は、圧電振動子３２１及び固定板３２２とケース３１０等の関係を示す概略断面図である。
図３に示すように圧電振動子３２１は、固定板３２２に固定され、且つ固定板３２２がケース３１０の固定板接着部３１１ａに接着される構成となっている。
【００２０】
また、図２のケース３１０の下部には、流路ユニット３３０が配置されている。流路ユニット３３０は、図３に示すように、インクを吐出するためのノズル部である例えば、ノズル３３１ａが複数形成されているステンレス（ＳＵＳ）製のノズル形成部である例えば、ノズルプレート３３１、弾性板３３３及び圧力室３３２を有している。
【００２１】
すなわち、流路ユニット３３０は、弾性板３３３を有し、この弾性板３３３とノズルプレート３３１とで挟まれた部分が圧力室３３２となる。圧力室３３２は、インクを収容する。このため、圧電振動子３２１に電圧が印加され、圧電振動子３２１が伸びると、弾性板３３３が内側に変形し、圧力室３３２内の圧力が高まり、ノズル３３１ａからインクが吐出される構成となっている。
図４は、ノズルプレート３３１とノズル３３１ａ等を示す概略断面図である。
図４に示すように、ノズルプレート３３１のインクの突出面である例えば、ノズルプレート３３１の図１の記録用紙２００側（図４の下側）には、撥水部である例えば、撥水膜３３４が形成されている。
このため、ノズル３３１ａから記録用紙２００に対してインクを吐出し、吐出されたインクが記録用紙２００から跳ね返る等して、ノズルプレート３３１の図４の下面側に付着しても、撥水膜３３４によってインク溜まりが生じることがない。
したがって、その後、ノズル３３１ａからインクを吐出した際、インクの吐出方向が曲がり、印字不良等となること等を未然に防止することができる構成となっている。
【００２２】
また、この撥水膜３３４は、ノズル３３１ａの一部にも形成されている。すなわち、図４の下面側に配置されている撥水膜３３４は、ノズル３３１ａの開口の内側まで連接して形成されている。
これにより、このノズル３３１ａの内側に配置される撥水膜３３４の形成位置に対応して、ノズル３３１ａ内のインクによって形成されるメニスカスＭが形成される。
よって、ノズル３３１ａ内の撥水膜３３４を全ノズル３３１ａにわたり均等に形成することにより良好な印字特性を得ることができる。
また、ノズル３３１ａの内側に所定の長さにわたって撥水処理を施すことにより印字の高速化を図ることができる。
ここで、メニスカスＭは、ノズル３３１ａの内部におけるインクを良好に突出させることができる状態を示し、図４に示すようにノズル３３１ａ内の液面が山形に湾曲して形成される状態を指す。
【００２３】
また、図４に示すように、撥水膜３３４は、ノズルプレート３３１の下面側及びノズル３３１ａの開口内のメニスカスＭの形成部分に対応した部分に配置され、ノズルプレート３３１の流路ユニット３３０側には配置されない。
これにより、ノズル３３１ａからインクを吐出した後の、インクの引き込みの際、インクが、流路ユニット３３０側に大きく引き込まれるのを防止することができる。
ところで、このように、インクが大きく引き込まれる際には、気泡も流路ユニット３３０内に引き込まれることが多い。気泡を引き込むと、その後のノズル３３１ａからのインクの吐出の際、インクの吐出方向がばらつくという問題が生じる、
この点、本実施の形態では、ノズル３３１ａから大きくインクが引き込まれることを未然に防止しているため、気泡の引き込みを回避でき、インクの吐出不良が生じ難い構成となっている。
【００２４】
また、本実施の形態における撥水膜３３４は、プラズマ又は紫外線照射した後に大気に曝すことにより、ＯＨ基で終端し、表面をＯＨ基化する下地層を含んでいる。下地層は、例えば、シリコーン材料のプラズマ重合膜、ＳｉＯ２、ＺｎＯ、ＮｉＯ、ＳｎＯ２、ＡｌＯ３、ＺｒＯ２、酸化銅、酸化銀、酸化クロム、又は酸化鉄を含有するものが、適宜選択、適用される。
また、撥水膜３３４は、分子膜を含んでいる。分子膜は、フッ素を含む長鎖高分子基を有する金属アルコキシド又は撥水基を有する金属酸塩の単分子膜等の撥水性を有するものである。
したがって、下地層の表面を酸化処理と水素処理とにより、具体的には、プラズマまたは紫外線照射した後に、大気に曝すことにより、ＯＨ基で終端し、表面をＯＨ基板化し、この下地層上に金属アルコキシドの分子膜を成膜すると、下地層のＯＨ基と金属アルコキシドの分子膜とが結合して、高密度で密着性の高い、金属アルコキシドの撥水膜３３４となる。
【００２５】
このように形成された撥水膜３３４では、分子膜が高密度な状態となり、分子膜にインクが浸透し難くなる。このため、優れた撥水性を保持し、長期間にわたり撥水性を維持できる。また、このような撥水膜３４は、高密度であるため、耐擦性にも優れている。
したがって、このような撥水膜３３４を備えたノズルプレート３３１では、ノズル３３１ａから吐出されたインクが付着しても、インク溜まりが発生することをより確実に防止できる。また、長期間、撥水性が保持されるので、長期間使用しても撥水性能が低下しないノズルプレート３３１となる。
【００２６】
本実施の形態にかかる記録装置１００は、以上のように構成されるが、以下、その主な製造方法について説明する。
図５（ａ）（ｂ）は、図４のノズルプレート３３１に撥水膜３３４を形成する主な工程を示す概略図である。
ノズルプレート３３１に撥水膜３３４を形成するときは、図示しない成膜装置にノズルプレート３３１を配置して、ノズルプレート３３１の全面に撥水膜３３４を形成する。具体的には、図５（ａ）に示すように、ノズルプレート３３１のノズル３３１ａを含む全面に撥水膜３３４が形成される。
【００２７】
次に、図５（ｂ）の斜線で示す撥水膜３３４をレーザ部である例えば、撥水膜３３４に対して吸収される波長を持つＹＡＧレーザ又はエキシマレーザ等を照射して除去する。このときのレーザパワーは例えば、２．０Ｗ以下であり、スキャンスピードは、例えば５００ｍ／ｓ乃至２００ｍ／ｓである。
このとき、ノズルプレート３３１のノズル３３１ａの開口の内側に対して照射されるＹＡＧレーザ等のレーザは、照射角度を持ち、その照射角度が変更される構成となっている。そして、このように照射角度を変更することで、ノズル３３１ａ内に精度良く撥水領域を形成することができる。
具体的には、図５（ｂ）に示すように、ノズル３３１ａに設けられた仮想線Ｉに対して照射角度θを適度に定め、その照射角度を変更して、レーザを照射することで、図４に示すように撥水膜３３４をノズル３３１ａ内に精度良く撥水領域を形成することができることなる。
このように、本実施の形態では、レーザによって不要な撥水膜３３４を除去するので、従来のようなマスキング工程等が不要となり、記録装置１００を低コストで製造することができる。
つまり、従来、撥水領域を均一に形成することが難しかったノズル３３１ａの開口内についても、レーザの照射角度θを変更することで容易且つ精度良く、撥水膜３３４を残すことができる。
【００２８】
本発明は、上述の実施の形態に限定されない。また、本発明は、インクジェット式記録装置に限らず、プリンタ等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド、液晶ディスプレイ等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等の液体を吐出する液体噴射ヘッドを用いた液体噴射装置、精密ピペットとしての試料噴射装置等にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の液体噴射装置の実施の形態にかかるインクジェット式記録装置を示す概略斜視図である。
【図２】記録ヘッドの概略斜視図である。
【図３】圧電振動子及び固定板とケース等の関係を示す概略断面図である。
【図４】ノズルプレートとノズル等を示す概略断面図である。
【図５】図４のノズルプレートに撥水膜を形成する主な工程を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３０】
１００・・・インクジェット式記録装置、１０１・・・キャリッジ、１０２・・・キャリッジモータ、１０３・・・タイミングベルト、１０４・・・ガイド部材、１０５・・・プラテン、１０６・・・インクカートリッジ、２００・・・記録用紙、３００・・・インクジェット式記録ヘッド、３２０・・・振動子ユニット、３２１・・・圧電振動子、３２２・・・固定板、３２３・・・フレキシブルケーブル、３３０・・・流路ユニット、３３１・・・ノズルプレート、３３１ａ・・・ノズル、３３２・・・圧力室、３３３・・・弾性板、３３４・・・撥水膜、Ｍ・・・メニスカス、Ｉ・・・仮想線、θ・・・照射角度
【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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