(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル孔が形成されたノズルプレートのインク吐出側表面が撥インク層により撥インク処理されたノズルプレートを有するインクジェットヘッドを作製する工程と、前記インクジェットヘッドの吐出口周縁の前記撥インク層をオゾンによって破壊して親水化処理を施す工程とを有す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】
前記親水化処理を施す工程は、前記インクジェットヘッドの内部にオゾンを含む流体を導入して前記ノズル孔から噴出させることにより吐出口周縁の前記撥インク層をオゾンによって破壊して親水化処理を施す工程であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項３】
ノズル孔が形成されたノズルプレートのインク吐出側表面が撥インク層により撥インク処理されたノズルプレートを作製する工程と、前記ノズルプレートの吐出口周縁の前記撥インク層をオゾンによって破壊して親水化処理を施す工程とを有す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４】
前記親水化処理を施す工程は、前記ノズルプレートをオゾン雰囲気のガス中に放置するか、オゾンを含む液体に浸漬することにより前記ノズルプレートの吐出口周縁の前記撥インク層をオゾンによって破壊して親水化処理を施す工程であることを特徴とする請求項３に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項５】
ノズルプレートのインク吐出側に保護シートが添付された状態で前記親水化処理を施すことを特徴とする請求項４に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項６】
ノズル孔が形成されたノズルプレートのインク吐出側表面が撥インク層により撥インク処理されたノズルプレートを作製する工程と、前記ノズルプレートの撥インク層側からエキシマレーザーを照射することにより吐出口周縁の前記撥インク層をエキシマレーザーの照射にて除去して親水化処理を施す工程とを有す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７】
前記エキシマレーザーの照射領域が吐出口端部から少なくとも１μｍ、かつ最長で３００μｍであることを特徴とする請求項６に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項８】
吐出口周縁の親水化処理の最短部に対する最長部の偏りが７／３以下であることを特徴とする請求項７に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項９】
ノズルプレートがエキシマレーザーの照射によりアブレーションが起こる樹脂からなることを特徴とする請求項５、６、７又は８に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【請求項１０】
撥インク層が主としてフッ素樹脂からなることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クリーニングに起因する傷によるインク吐出方向の曲がりが抑えられたインクジェットヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリンターは、ノズル内にインクを満たして正の圧力を掛け、インクをインク室から押し出し、続いてインクに負の圧力を掛けてノズル内に引き戻すことにより、押し出したインク柱を引きちぎって、ノズルからインク滴を吐出するものである。このときインクメニスカスはノズル内に深く引き込まれる。又この負圧によりインクタンクからノズル内にインクが満たされ、次の吐出に備える。負圧が反転して正圧になると、メニスカスが再び押し出され、ノズルの出口方向に移動する。
【０００３】
この際、インクを吐出するために掛けた圧力が、インクを吐出した後も残留して振動するため、ノズル内のインク圧力が変動し、インクメニスカスが振動する。この振動は数回繰り返されると、次第に減衰して次の吐出が可能となる。又、インクジェットヘッドの吐出方式によっては、一つのインク室からインクを吐出すると、隣接するインク室にも吐出圧力が伝わって非吐出ノズルでもインクメニスカスが振動する。
【０００４】
この圧力変動によりノズル内のインクに正圧が掛かるとき、インクが吐出口から外に溢れ出ることがある。ノズルプレートの表面に溢れ出たインクは、次の負圧でノズル内に引き込まれるが、ノズルプレートの表面は、溢れ出たインクで汚れ易く、これが安定吐出を妨げ、画像を劣化させる原因となる。
即ち、溢れ出たインクや付着したインクミストは、ノズルプレート上に次第に蓄積してインク溜まりを形成し、このインク溜まりが吐出口に触れると、吐出するインク滴を引っ張り、吐出方向を曲げてしまったり、更に、インク溜まりが大きくなって吐出口を覆うと、この溜まりを突き破ってインク滴が吐出するときインクが飛び散り、画像を汚してしまったりする。更にインク溜まりが吐出口を厚く覆うとインクが吐出しなくなる。又、ノズルプレート上のインク溜まりには、被印刷物である紙や布等から発生する繊維や塵が付着し易く、それがノズル穴を塞ぐこともある。
【０００５】
インクによる汚れを防ぐために、ノズルプレートに撥インク処理を施すことが行われている。ノズルプレート表面を撥インク処理すると、インクのメニスカスが吐出口から外に出ても、インクがノズルプレート上に溢れ出たり、濡れ拡がったりするのを防ぐことができる。
しかしながら、撥インク処理をノズルプレートに施しても、インクの固化物や埃等が付着してインクの吐出方向が曲がったり、ノズルつまりが起こったりするのでクリーニングが必要である。このクリーニングは通常ブレードやスポンジ状の部材を接触させて汚染物を擦り取る作業であり、クリーニングを繰り返すうちに紙粉などの外部汚染物が擦られて吐出口を傷付けることがある。
【０００６】
吐出口の傷はエッジ部分にインク濡れ性の不均一を生じさせ、インクに濡れている部分ではインクの表面張力により吐出するインク滴が引っ張られてインク吐出方向に影響を与え、印字精度に問題を生ずる。
これに対して本発明者は、吐出口周縁の限られた領域を親インク化するのが、インクで濡れる領域を吐出口周縁のやや離れたところまで拡大し、仮に傷がついてもインクの濡れ性の不均一は吐出口から少し離れたところに生ずるので、インクの吐出方向が曲がってしまうのを抑えられることを見出した。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特開平６−２４６９２１号では撥インク性の供析メッキ層のノズル内への回り込みを抑えてインク滴の飛行曲がりが生じない様にした結果、同６−３１６０８３号ではインク液溜まりの吐出口近傍での残留を防止することを目的として、吐出口周縁に親インク層を設け、その外側を撥インク層にする技術が開示されている。
【０００８】
しかしながら、傷によるインク吐出方向の曲がりを抑えるには、上述の公知例技術よりも親インク化する領域を精度良くコントロールすることが必要である。例えば、ノズル加工前のノズルプレートに、予め撥インク部分と親インク部分を形成し、レーザーにてノズル加工するのは位置合わせが困難であり、予めノズル加工したノズルプレートで撥インク部分と親インク部分を形成するのは多くの工数と管理が必要となる。
【０００９】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、高精度の位置合わせや煩雑な工程を必要とせず、簡便な工程でインク吐出口周縁の必要領域を親インク化して形成したインクジェットヘッドの製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、以下の構成によって達成される。
（１）ノズル孔が形成されたノズルプレートのインク吐出側表面が撥インク層により撥インク処理されたノズルプレートを有するインクジェットヘッドを作製する工程と、前記インクジェットヘッドの吐出口周縁の前記撥インク層をオゾンによって破壊して親水化処理を施す工程とを有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
（２）前記親水化処理を施す工程は、前記インクジェットヘッドの内部にオゾンを含む流体を導入して前記ノズル孔から噴出させることにより吐出口周縁の前記撥インク層をオゾンによって破壊して親水化処理を施す工程であることを特徴とする（１）に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
（３）ノズル孔が形成されたノズルプレートのインク吐出側表面が撥インク層により撥インク処理されたノズルプレートを作製する工程と、前記ノズルプレートの吐出口周縁の前記撥インク層をオゾンによって破壊して親水化処理を施す工程とを有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
（４）前記親水化処理を施す工程は、前記ノズルプレートをオゾン雰囲気のガス中に放置するか、オゾンを含む液体に浸漬することにより前記ノズルプレートの吐出口周縁の前記撥インク層をオゾンによって破壊して親水化処理を施す工程であることを特徴とする（３）に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
（５）ノズルプレートのインク吐出側に保護シートが添付された状態で前記親水化処理を施すことを特徴とする（４）に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
（６）ノズル孔が形成されたノズルプレートのインク吐出側表面が撥インク層により撥インク処理されたノズルプレートを作製する工程と、前記ノズルプレートの撥インク層側からエキシマレーザーを照射することにより吐出口周縁の前記撥インク層をエキシマレーザーの照射にて除去して親水化処理を施す工程とを有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
（７）前記エキシマレーザーの照射領域が吐出口端部から少なくとも１μｍ、かつ最長で３００μｍであることを特徴とする（６）に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
（８）吐出口周縁の親水化処理の最短部に対する最長部の偏りが７／３以下であることを特徴とする（７）に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
（９）ノズルプレートがエキシマレーザーの照射によりアブレーションが起こる樹脂からなることを特徴とする（５）、（６）、（７）又は（８）に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
（１０）撥インク層が主としてフッ素樹脂からなることを特徴とする（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）、（７）、（８）又は（９）に記載のインクジェットヘッドの製造方法。
【００１１】
以下、本発明について詳しく述べる。
第１に本発明者は、ノズルプレートにノズル孔を形成した後にオゾン処理を行うと、ノズル周りの限られた領域だけ親インク化できることを見出し▲１▼の発明に至った。
オゾンの酸化力は非常に強く、多くの有機物等を酸化できるが、フッ素系樹脂については反応性が低い。例えば、ポリエステルやポリイミド等の基材樹脂シートにテトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）やポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の様なフッ素樹脂によって撥インク処理がなされたノズルプレートに対して、オゾンによる処理を行うと、表面の撥インク層はオゾンによる酸化を殆ど受けないが、基材表面や基材と撥インク層との界面はオゾンによる酸化が起こる。従って、基材と撥インク層との界面が露出しているノズル孔端部はオゾンによる酸化が起こりやすく、ノズル孔周縁の膜付が低下し、その部分だけ撥インク層が剥がれる。従って選択的にノズル孔周縁だけ撥インク層除去が可能で、加えてオゾンによる親インク化がなされる。
【００１２】
この様にオゾン処理による親水化処理は、位置合わせや複雑な前処理の手間が掛からず、たとえノズル孔が曲面上に存在する様な場合でも吐出口周縁の親インク化が可能である。
ノズルプレートを構成する基材としては、ポリイミド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン等が好ましく採用できる。特に好ましくはポリイミド樹脂で、Ｄｕｐｏｎｔ社製；カプトンや宇部興産（株）製；ユーピレックス等が寸法安定性、耐インク性、耐熱性等に優れているので好ましい。
【００１３】
撥インク層としてはオゾン耐性の高いフッ素樹脂からなるものが好ましいが、フッ素含有のシラン化合物等を用いても良い。あまりオゾン耐性を有さない撥インク層の場合は、表面に保護シートを貼付してオゾン処理を行えば良い。
オゾン処理の方法としては、オゾンを含む流体（気体又は液体）をヘッド内部に導入してノズル孔から噴出させたり、オゾン雰囲気のガス中に放置するか、オゾンを含む液体に浸漬したりして行う。
【００１４】
第２に処理位置合わせの精度に信頼性の有るエキシマレーザーの照射で吐出口周縁の撥インク層を除去して親水化処理が可能であることを見出し、▲２▼の発明に至った。即ち、ノズルプレートの基材シートのインク吐出側に撥インク層を設けて、ノズル加工を行い、その後撥インク層側からインク吐出口周縁にエキシマレーザーの照射を行うか、予めノズル孔が形成された基材シートのインク吐出側に撥インク層を設けた後、撥インク層側からインク吐出口周縁にエキシマレーザーの照射を行って親水化処理を行うものである。
【００１５】
エキシマレーザーによる加工は多くの有機物に可能であるが、ＰＴＦＥの様なフッ素系樹脂の加工性は良くない。その場合ノズルプレートの基材がエキシマレーザーの照射によりアブレーションが起こる樹脂で有れば、本発明の親水化処理が可能となる。ポリエステルやポリイミド等の基材樹脂シートにテトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）やポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の様なフッ素樹脂によって撥インク処理がなされたノズルプレートに対して、エキシマレーザー照射を行うと、表面の撥インク層は基材樹脂のアブレーションによってきれいに除去できる。
【００１６】
エキシマレーザーの照射によりアブレーションが起こる樹脂としては、ポリカーボネート、ポリサルフォン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリベンズイミダゾール、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリフェニレンオキサイド、フェノール樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ＡＢＳ樹脂等が挙げられる。
【００１７】
吐出口周縁の親水化処理の範囲としては、傷による吐出方向の曲がりを抑え、かつインクの付着による吐出量や吐出速度のバラツキが生じない、吐出口端部から１〜３００μｍの範囲が好ましい。
また親水化領域とノズル孔の中心がずれている場合も吐出角度のバラツキを招くので、吐出口周縁の親水化処理の最短部に対する最長部の偏りが７／３以下であることが好ましい。
【００１８】
【実施例】
以下、実施例を用いて本発明について詳しく述べるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例１
（ヘッド−１の作製）
厚さ７５μｍのポリイミドシートにフッ素樹脂（旭硝子社製、ＣＴＸ−１０９Ａ）を塗布して２００℃で加熱処理し、膜厚０．５μｍの撥インク層を形成した。次いで撥インク層側の反対側面からエキシマレーザー（波長２４８ｎｍのＫｒＦレーザー、エネルギー密度２．０Ｊ／ｃｍ2）にて径２５μｍのノズル孔加工を行った。
【００１９】
インクジェットヘッド駆動部と作製したノズルプレートを貼り合わせてインクジェットヘッドを作製した。組上がったヘッドのインク供給チャネル側からオゾンを含んだ酸素ガス（オゾン濃度７０００ｐｐｍ）を１０分間流して（流速３００ｍｌ／分）オゾン処理を行い、水で濡らした綿棒でノズル周りの撥インク処理剤を除去して親水化処理を行い、インクジェットヘッド−１を得た。
（ヘッド−２の作製）
ヘッド−１と同様にして組上がったヘッドのインク供給チャネル側からオゾンを含んだ水（オゾン濃度１５ｐｐｍ）を１０分間流して（流速３０ｍｌ／分）オゾン処理を行い、水で濡らした綿棒でノズル周りの撥インク処理剤を除去して親水化処理を行い、インクジェットヘッド−２を得た。
（ヘッド−３の作製）
ヘッド−１と同様にしてノズル孔加工を行ったノズルプレートをオゾンを含んだ水（オゾン濃度１５ｐｐｍ）に２０分間浸漬した後、取り出して自然乾燥させてからインクジェットヘッド駆動部と貼り合わせてインクジェットヘッド−３を作製した。
（ヘッド−４の作製）
厚さ７５μｍのポリイミドシートに撥インク膜形成前の粗面化処理として、アルゴンガス雰囲気下、流量５０ｓｃｃｍ、圧力２０Ｐａ、マイクロ波出力２００Ｗで５分間プラズマエッチング処理し、シートの表面粗さ（Ｒａ）０．０２μｍとした。３０℃に保持した気化器中に９５重量部のジエトキシジメチルシラン及び５重量部のＣ8Ｆ17Ｃ2Ｈ4Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）3を入れ、キャリアガスとしてアルゴンガスを用い、真空チャンバー中の環境を、キャリアガス流量５０ｓｃｃｍ、圧力２０Ｐａ、マイクロ波出力２００Ｗとして２０分間プラズマ重合撥インク膜の成膜を行った。
【００２０】
表面をクリーニングした定盤上に真空吸着によってシートを固定し、レーザー入射角度が０．１°以内になる様調整し、エネルギー密度を前記コーン角度が７°以内になる様に調整して、酸素ガスの吹きつけを行いながらエキシマレーザーにてノズル孔の加工を行った。
この様にしてノズル孔加工を施したノズルプレートをオゾンを含んだ水（オゾン濃度１５ｐｐｍ）に２０分間浸漬した後、取り出して自然乾燥させてからインクジェットヘッド駆動部と貼り合わせてインクジェットヘッド−４を作製した。実施例２
厚さ７５μｍのポリイミドシートにフッ素樹脂（旭硝子社製、ＣＴＸ−１０９Ａ）を塗布して２００℃で加熱処理し、膜厚０．５μｍの撥インク層を形成した。次いで撥インク層側の反対側面からエキシマレーザー（波長２４８ｎｍのＫｒＦレーザー、エネルギー密度２．０Ｊ／ｃｍ2）にて径２５μｍのノズル孔加工を行った。
【００２１】
吐出口端部からの親水化処理領域の最短部分をＡμｍ、最長部分をＢμｍとしたとき、Ａ：Ｂが（１）５：５、（２）１５：２２、（３）３：７、（４）７０：８０となるように、撥インク層側からノズル孔めがけて、ノズル孔よりも大きい口径のエキシマレーザーを照射して親インク処理を行った。
インクジェットヘッド駆動部と上記処理を施したノズルプレートを貼り合わせてインクジェットヘッド（１）〜（４）を作製した。一方親インク処理を施さずに同様に作製したものを比較インクジェットヘッドとした。
《クリーニング性評価》
作製した各々のインクジェットヘッドを、クリーニングに用いられるウレタンゴムブレードを用いて擦り、その後の吐出方向の曲がり具合を測定した。吐出角度の最大角度差を測定して２度以上角度差が出た場合をＮＧとする。３００００回まで擦って評価した。結果は以下の通りである。
【００２２】
ヘッド−１      擦り３００００回でもＯＫ
ヘッド−２      擦り３００００回でもＯＫ
ヘッド−３      擦り３００００回でもＯＫ
ヘッド−４      擦り３００００回でもＯＫ
ヘッド（１）    擦り３００００回でもＯＫ
ヘッド（２）    擦り３００００回でもＯＫ
ヘッド（３）    擦り３００００回でもＯＫ
ヘッド（４）    擦り３００００回でもＯＫ
比較ヘッド      擦り３０００回でＮＧ
【００２３】
【発明の効果】
本発明のインクジェットヘッドの製造方法によれば、クリーニングに起因する傷によるインク吐出方向の曲がりが抑えられる。