液体吐出装置の製造方法
【課題】 本発明は、液体吐出装置の製造方法に関し、例えばサーマル方式によるインクジェットプリンタに適用して、十分な信頼性、生産性を確保しつつ、液室、ノズル側で十分な濡れ性を確保し、ノズルプレート表側面では十分な撥水性を確保する。
【解決手段】 本発明は、熱分解により酸素ラジカルを生成し、この酸素ラジカルによりノズルプレート１５に付着した撥水材３１を選択的に除去する。
【解決手段】 本発明は、熱分解により酸素ラジカルを生成し、この酸素ラジカルによりノズルプレート１５に付着した撥水材３１を選択的に除去する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出装置の製造方法に関し、例えばサーマル方式によるインクジェットプリンタに適用することができる。本発明は、熱分解により酸素ラジカルを生成し、この酸素ラジカルによりノズルプレートに付着した撥水材を選択的に除去することにより、十分な信頼性、生産性を確保しつつ、液室、ノズル側で十分な濡れ性を確保し、ノズルプレート表側面では十分な撥水性を確保することができるようにする。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像処理等の分野において、ハードコピーのカラー化に対するニーズが高まってきている。このニーズに対して、従来、昇華型熱転写方式、溶融熱転写方式、インクジェット方式、電子写真方式及び熱現像銀塩方式等のカラーコピー方式が提案されている。
【０００３】
これらの方式のうちインクジェット方式は、液体吐出ヘッドであるプリンタヘッドに設けられたノズルから記録液（インク）の液滴を飛翔させ、記録対象に付着してドットを形成するものであり、簡易な構成により高画質の画像を出力することができる。このインクジェット方式は、ノズルからインク液滴を飛翔させる方法の相違により、静電引力方式、連続振動発生方式（ピエゾ方式）及びサーマル方式に分類される。
【０００４】
ここでピエゾ方式は、圧電素子の変形により発生する圧力波変動により、ノズルからインク液滴を飛び出させる方式である。またサーマル方式は、発熱素子の発熱により気泡を発生させ、この気泡による圧力波変動により、ノズルからインク液滴を飛び出させる方式である。また静電引力方式は、静電力によりこのような圧力波変動を発生させてインク液滴を飛び出させる方式である。このようにインク液滴を飛翔させる方法に相違はあるものの、プリンタヘッドは、基本的に、液室に保持したインクに圧力の変動を与えることにより、ノズルからインク液滴を飛び出させるものである。
【０００５】
この種のプリンタヘッドは、ノズルを形成した板状部材であるノズルプレートの片面に、インクを保持するインク液室、このインク液室にインクを導くインク流路等が作成されて形成される。
【０００６】
さらにこの種のプリンタヘッドは、インク液室に正圧が加わると、ノズルからインクが溢れ出し、この溢れ出したインクがノズルプレート表側面に残留する場合がある。また隣接したインク液室にも圧力変動が伝搬してメニスカスが振動することにより、インクを吐出させないノズルからもインクが溢れ出し、この溢れ出したインクがノズルプレート表側面に残留する場合がある。またノズルから飛び出したインク液滴の尾がちぎれて微小ミストとなり、この微小ミストがノズルプレート表側面に付着する場合もある。
【０００７】
これらによりプリンタヘッドは、ノズルプレート表側面にインク溜まり（puddle）が発生する。このインク溜まりは、ノズルから飛び出すインク液滴に接触して表面張力によりこのインク液滴を引っ張るように作用し、これによりインク液滴の吐出方向を折り曲げてしまう。またインク溜まりは、大きくなってノズルを覆うようになると、このノズルからインク液滴を吐出できなくする。
【０００８】
このため従来のプリンタは、定期的にノズルプレートの表側面を拭き取ってインク溜まりを除去するように構成されており、ノズルプレートの表側面に撥水性膜を形成する場合にあっては、このようなインク溜まりの除去を確実なものとすることができる。
【０００９】
しかしながらこのような撥水性膜がインク液室側面、ノズル内側壁面に残っている場合、プリンタヘッドは、インク液室、ノズルにおけるインクの濡れ性が著しく劣化し、これによりインクの充填（リフィル）が遅くなり、インク液滴の吐出が妨げられるようになる。
【００１０】
このため特許第３３７９１１９号公報には、ノズルプレートに撥水性膜を形成した後、酸素ガス雰囲気中でノズルプレートに紫外線を照射することにより、又はノズルプレートにプラズマガスを照射することにより、酸素ラジカルにより灰化処理し、これによりノズルプレートの液室側面、ノズル内側壁面から撥水性膜を選択的に除去してインク液滴を安定に吐出させる方法が開示されている。
【００１１】
すなわち撥水性膜を形成する撥水材の多くは、Ｃ−Ｆ結合又はＣ−Ｈ結合を有する材料からなることにより、酸素ラジカルによる灰化処理によれば、酸素ラジカルにより撥水材を酸化して、二酸化炭素（ＣＯ2）、一酸化炭素（ＣＯ）、水（Ｈ2Ｏ）により撥水材を除去することができる。
【００１２】
これにより酸素ガス雰囲気中でノズルプレートに紫外線を照射すれば、酸素ガスよりオゾンを生成し、さらにこのオゾンから酸素原子ラジカルを生成し、この酸素原子ラジカルにより灰化処理することができる。またプラズマガスをノズルプレートに照射する場合にあっては、電子が酸素分子に衝突することによる電離励起により生成された酸素ラジカルにより灰化処理することができる。これによりこの特許第３３７９１１９号公報に開示の手法によれば、インク液室、ノズル側で十分なインク濡れ性を確保しつつ、ノズルプレート表側面では十分な撥水性を確保することができ、これによりインク液滴を安定に吐出することができる。
【００１３】
しかしながら紫外線の照射による手法にあっては、紫外線源として低圧水銀ランプを用いることにより、この低圧水銀ランプを頻繁に交換することが必要になり、また大型のノズルプレートの処理には適していない欠点があり、これらにより十分な生産性を確保する上で、実用上未だ不十分な問題があった。また紫外線の照射によりノズルプレートが変質する恐れもあり、これにより信頼性の面でも、実用上未だ不十分な問題があった。
【００１４】
これに対してプラズマガスの照射による方法にあっては、酸素ラジカルを発生させるプラズマ放電の過程で、酸素分子の正イオン等による荷電粒子が必然的に発生し、この荷電粒子がノズルプレートに衝突してノズルプレートを脆弱化する。なおノズルプレートをアースして処理することにより、このような荷電粒子の衝突を防止する方法も考えられるが、プラズマ放電領域と処理対象基板との間には必然的にシースと呼ぶ電位差が発生し、これにより荷電粒子の衝撃を完全には防止できない。これによりこの方法の場合にあっても、信頼性の面でも、実用上未だ不十分な問題があった。
【特許文献１】特許第３３７９１１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、十分な信頼性、生産性を確保しつつ、液室、ノズル側で十分なインク濡れ性を確保し、ノズルプレート表側面では十分な撥水性を確保することができる液体吐出装置の製造方法を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
かかる課題を解決するため請求項１の発明においては、液室に保持した液体の液滴をノズルから飛び出させる液体吐出装置の製造方法に適用して、前記ノズルを形成した板状部材であるノズルプレートに撥水材を付着させる撥水加工のステップと、少なくとも前記ノズルプレートの片側面及び前記ノズルの内側壁面から、前記撥水材を選択的に除去する撥水材除去のステップと、前記ノズルプレートの前記撥水材を除去した前記片側面に、前記液室を形成する液室形成のステップとを有し、前記撥水材除去のステップは、熱分解により酸素ラジカルを生成し、前記酸素ラジカルにより前記撥水材を除去するようにする。
【００１７】
請求項１の構成により、液室に保持した液体の液滴をノズルから飛び出させる液体吐出装置の製造方法に適用して、前記ノズルを形成した板状部材であるノズルプレートに撥水材を付着させる撥水加工のステップと、少なくとも前記ノズルプレートの片側面及び前記ノズルの内側壁面から、前記撥水材を選択的に除去する撥水材除去のステップと、前記ノズルプレートの前記撥水材を除去した前記片側面に、前記液室を形成する液室形成のステップとを有するようにすれば、ノズルプレートの表側面にのみ撥水材により撥水性膜を形成することができ、これにより液室、ノズル側で十分な濡れ性を確保し、ノズルプレート表側面では十分な撥水性を確保することができ、これにより十分に安定に液滴を吐出させることができる。また前記撥水材除去のステップは、熱分解により酸素ラジカルを生成し、前記酸素ラジカルにより前記撥水材を除去するようにすれば、ノズルプレートの損傷を有効に回避し、かつ高い生産性を確保しつつ、確実に液室側面、ノズル内側壁面より撥水材を選択的に除去することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、十分な信頼性、生産性を確保しつつ、液室、ノズル側で十分な濡れ性を確保し、ノズルプレート表側面では十分な撥水性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施例を詳述する。
【実施例１】
【００２０】
（１）実施例の構成
図２は、本発明に係るラインプリンタを示す斜視図である。このラインプリンタ１は、フルラインタイプのラインプリンタであり、略長方形形状によりプリンタ本体２が形成される。ラインプリンタ１は、印刷対象である用紙３を収納した用紙トレイ４をこのプリンタ本体２の正面に形成されたトレイ出入口より装着することにより、用紙３を給紙できるようになされている。
【００２１】
ラインプリンタ１は、このようにトレイ出入口よりプリンタ本体２に用紙トレイ４が装着されて、ユーザーにより印刷が指示されると、このプリンタ本体２に設けられた給紙ローラの回転によりプリンタ本体２の背面側に向かって用紙トレイ４から用紙３が送り出され、プリンタ本体２の背面側に設けられた反転ローラによりこの用紙３の送り方向が正面方向に切り換えられる。ラインプリンタ１は、このようにして用紙送り方向が正面方向に切り換えられてなる用紙３が用紙トレイ４上を横切るように搬送され、ラインプリンタ１の正面側に配置された排出口よりトレイ５に排出される。
【００２２】
ラインプリンタ１は、上側端面に上蓋６が設けられ、この上蓋６の内側、正面方向への用紙搬送途中に、矢印Ａにより示すように、ヘッドカートリッジ８が交換可能に配置される。
【００２３】
ここでヘッドカートリッジ８は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色によるフルラインタイプのプリンタヘッドであり、上側に各色のインクタンク９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋが設けられる。ヘッドカートリッジ８は、これらインクタンク９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋに係るプリンタヘッドのアッセンブリーであるヘッドアッセンブリー１０と、このヘッドアッセンブリー１０の用紙３側に設けられて、不使用時、ヘッドアッセンブリー１０に設けられたノズル列を塞いでインクの乾燥を防止するヘッドキャップ１１とにより構成される。これによりラインプリンタ１においては、このヘッドカートリッジ８に設けられたヘッドアッセンブリー１０の駆動により、各色のインク液滴を用紙３に付着させて所望の画像等をカラーにより印刷する。なおこの実施例においては、ヘッドキャップ１１の内側に、クリーニング機構が設けられ、所定のタイミングでこのクリーニング機構を駆動してノズルプレート１５の表側面を拭き取ることにより、このノズルプレート１５の表側面に発生するインク溜まりを除去するように形成されている。
【００２４】
図３は、このヘッドアッセンブリー１０を用紙３側より見てインク液滴Ｌの吐出に係る部分を拡大し、一部断面を取って示す斜視図である。ヘッドアッセンブリー１０は、インク液室の隔壁１３等を作成したヘッドチップ１４を順次ノズルプレート１５に貼り付けた後、ボンディング端子１６を介してヘッドチップ１４を配線して形成される。
【００２５】
ここでヘッドチップ１４は、複数の発熱素子１７、この複数の発熱素子１７を駆動する駆動回路、この駆動回路の駆動に供する電源等を入力するボンディング端子１６等が形成された半導体チップであり、発熱素子１７側より見て全体が長方形形状により形成され、この長方形形状の長辺の一辺に沿って所定ピッチにより発熱素子１７が複数個設けられる。
【００２６】
ヘッドチップ１４は、この一辺側が開いてなるように、櫛の歯形状によりインク液室の隔壁１３、インク流路の隔壁が形成され、この一辺側に沿ってインク流路が設けられる。ヘッドチップ１４は、このインク流路を間に挟んで千鳥にノズルプレート１５に順次配置され、これによりヘッドアッセンブリー１０では、この隔壁１３、ヘッドチップ１４等によりインク流路を形成して、このインク流路からそれぞれ対応するインクタンク９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋのインクを各インク液室に導き得るように形成され、またこのようにしてインク液室に導かれたインクを発熱素子１７の駆動により加熱して対応するノズル１８からインク液滴により吐出させることができるように形成される。
【００２７】
これに対してノズルプレート１５は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのインクにそれぞれ対応する用紙幅によるノズル１８の列が並設された板状部材であり、電鋳技術によりニッケル又はニッケル−コバルト合金により形成される。ノズルプレート１５は、各ノズル１８の列を間に挟んで千鳥に、各ヘッドチップ１４をそれぞれボンディング端子１６にワイヤボンディングする際の作業用の開口２０が形成される。またノズルプレート１５は、用紙３側である表側面にのみ、選択的に撥水性膜が形成される。
【００２８】
すなわち図１及び図４は、ノズルプレート１５の作成工程の説明に供する断面図である。ノズルプレート１５は、図１（Ａ）に示すように、所定の母型基板上に、レジストパターンによりノズルの形状が形成された後、電鋳処理により、この母型基板上にニッケル又はニッケル−コバルト合金が所望の膜厚により堆積されて形成される。これによりこの実施例では、高い精度で所望するノズル径、形状によりノズル１８を形成する。
【００２９】
続いて図１（Ｂ）に示すように、ノズルプレート１５は、母型基板から取り外された後、枠形状のフレームに保持される。なおここでこのフレームは、ヘッドアッセンブリー１０において、ノズルプレート１５を保持する保持部材である。
【００３０】
続いてノズルプレート１５は、フッ素系シランカップリング剤、又はフッ素ポリマーにディッピングされ、これにより図１（Ｃ）に示すように、表面に撥水材が塗布される。なおこれらの材料に代えて、ベンゾシクロブテン樹脂をコーティング塗布するようにしてもよい。また続いて例えば窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気中で、又は真空中で、１００〜３００度によりベーキング処理される。これによりノズルプレート１５は、表面に撥水性膜３１が形成される。
【００３１】
続いてノズルプレート１５は、図１（Ｄ）に示すように、オゾンアッシング処理装置３２によりインク液室側面、ノズル内側壁面より選択的に撥水材３１が除去される。ここでオゾンアッシング処理装置３２は、オゾンガスを処理室３３に導入し、このオゾンガスの熱分解により酸素ラジカルを生成して灰化処理する装置である。このためオゾンアッシング処理装置３２は、オゾンを発生させるオゾン発生機構３５がこの処理室３３の上部に設けられ、このオゾン発生機構３５で発生したオゾンガスを処理室３３に導入する。またオゾンアッシング処理装置３２は、上面が平坦な面により形成された加熱試料台が処理室３３に設けられ、この加熱試料台に設けられたノズルプレート１５に向けてオゾンガスを照射するヘッドシャワー３６が、この加熱試料台に対向するように設けられる。また処理室３３には、ターボポンプとドライポンプとの組み合わせによる排気機構が設けられ、この排気機構により処理室３３からの排気ガスを除害装置に導いて無害化する。
【００３２】
ノズルプレート１５は、フレームに保持された状態で、撥水材を取り残す表側面が加熱試料台の上面に密着するようにして、この処理室３３に配置される。これによりノズルプレート１５は、撥水性膜３１を形成する表側面をこの処理室３３の雰囲気に曝さないようにして、裏側面がヘッドシャワー３６に対向するように、処理室３３に保持される。
【００３３】
この状態でノズルプレート１５は、図４（Ａ）に示すように、加熱試料台により１５０〜２５０度に加熱され、オゾン発生機構３５によりオゾンガスが処理室３３に導入されて照射される。なおオゾン発生機構３５には、５〜１０〔ｌ／ｍｉｎ〕により酸素ガスを供給し、例えば紫外線の照射によりオゾン濃度３〜５〔％〕によりオゾンガスを生成した。なおオゾンガスの生成方法にあっては、種々の手法を広く適用することができる。
【００３４】
これによりノズルプレート１５に照射されるオゾンガスは、ノズルプレート１５のインク液室側面、ノズル内側壁面において、熱分解し、酸素ラジカルを生成する。なおこのオゾンガスから酸素ラジカルが生成される主な反応系は、Ｏ3→Ｏ*＋Ｏ2により表される。これによりノズルプレート１５は、図４（Ｂ）に示すように、この酸素ラジカルによりインク液室側面、ノズル内側壁面に付着した撥水材が二酸化炭素、水に分解されて除去される。なおこの二酸化炭素、水は、一連の処理で発生するフッ素ガス、未反応のオゾン、副生成物の酸素分子と共に排気機構により排出される。これによりノズルプレート１５は、図４（Ｃ）に示すように、全面に形成された撥水材が、インク液室側面、ノズル内側壁面より選択的に除去され、インク溜まりの発生する表側面にのみ撥水性膜３１が形成される。
【００３５】
ノズルプレート１５は、続いてオゾンアッシング処理装置３２から取り出された後、図４（Ｄ）に示すように、流水洗浄処理、乾燥処理され、その後ヘッドチップ１４が配置されてプリンタヘッドに加工される。
【００３６】
（２）実施例の動作
以上の構成において、このプリンタ１は（図２）、印刷に供する画像データ、テキストデータ等によるヘッドカートリッジ８の駆動により、記録対象である用紙３を所定の用紙送り機構により搬送しながら、ヘッドカートリッジ８に設けられたヘッドアッセンブリー１０からインク液滴が吐出され、このインク液滴が搬送中の用紙３に付着して画像、テキスト等が印刷される。
【００３７】
これに対応してヘッドカートリッジ８のヘッドアッセンブリー１０は（図２、図３）、インクタンク９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋのインクがインク流路を介して各インク液室に導かれ、発熱素子１７の駆動によるインク液室に保持したインクの圧力増大により、ノズルプレート１５に設けられたノズル１８からインク液滴Ｌを吐出する。これらによりこのラインプリンタ１は、所望の画像等を印刷することができる。
【００３８】
プリンタ１では、このようにしてインク液滴Ｌの吐出により印刷を繰り返すと、ノズル１８から溢れだしたインク、インク液滴のミストによりノズルプレート１５の表側面にインク溜まりが発生し、このインク溜まりにあっては、安定した印刷を妨げるようになる。
【００３９】
このためこのプリンタ１では（図１及び図４）、このノズルプレート１５の表側面に撥水性膜３１が形成され、また所定のタイミングでヘッドキャップ１１の内側に設けられたクリーニング機構によりノズルプレート１５の表側面が拭き取られ、これによりこのノズルプレート１５の表側面に発生するインク溜まりが除去される。これによりこのプリンタ１では、ノズルプレート１５の表側面を清浄な状態に保持して、安定かつ確実に印刷することができる。
【００４０】
またこの撥水性膜３１にあっては、ノズルプレート１５の表側面にのみ選択的に設けられ、これによりインク液室、ノズルにおけるインク濡れ性の劣化が有効に回避され、安定かつ確実に所望する画像を印刷することができる。
【００４１】
しかしてこの実施例では、このノズルプレート１５の表面に撥水性膜３１が形成された後、熱分解により生成した酸素ラジカルを用いた灰化処理により、インク液室側面、ノズル内側壁面よりこの撥水性膜３１が選択的に除去され、これによりノズルプレート１５の表側面にのみ選択的に撥水性膜３１が設けられる。
【００４２】
この場合、ノズルプレート１５にあっては、酸素ガス雰囲気で紫外線を照射する場合、プラズマガスの照射による場合のような、紫外線の照射、荷電粒子の照射を受けないことにより劣化を防止することができ、これにより十分な信頼性を確保することができる。また紫外線を照射する場合のような、紫外線源のメンテナンス等も容易とすることができ、これにより高い生産性を確保することができる。
【００４３】
（３）実施例の効果
以上の構成によれば、熱分解により酸素ラジカルを生成し、この酸素ラジカルによりノズルプレートに付着した撥水材を選択的に除去することにより、十分な信頼性、生産性を確保しつつ、インク液室、ノズル側で十分なインク濡れ性を確保し、ノズルプレート表側面では十分な撥水性を確保することができ、これにより安定かつ確実に所望する画像等を印刷することができる。
【実施例２】
【００４４】
なお上述の実施例においては、フッ素系シランカップリング剤等により撥水性膜を形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々の撥水材により撥水性膜を形成する場合に広く適用することができる。
【００４５】
また上述の実施例においては、サーマル方式によるプリンタに本発明を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ノズルからインク液滴を飛び出させる方式の種々のプリンタに広く適用することができる。
【００４６】
また上述の実施例においては、カラー印刷用のフルラインタイプのプリンタヘッドに本発明を適用して４本のノズル列を作成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば白黒印刷用のフルラインタイプのプリンタヘッドに本発明を適用してノズル列を１本により作成する場合等、種々の本数によりノズル列を作成する場合に広く適用することができる。
【００４７】
また上述の実施例においては、フルラインタイプのプリンタヘッドに本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばプリンタヘッドを特定方向に移動させるいわゆるシリアルタイプのプリンタヘッドに本発明を適用する場合にも広く適用することができる。
【００４８】
また上述の実施例においては、本発明をプリンタに適用してインク液滴を飛び出させる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、インク液滴に代えて液滴が各種染料の液滴、保護層形成用の液滴等である液体吐出装置、さらには液滴が試薬等であるマイクロディスペンサー、各種測定装置、各種試験装置、液滴がエッチングより部材を保護する薬剤である各種のパターン描画装置等に広く適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、液体吐出装置の製造方法に関し、例えばサーマル方式によるインクジェットプリンタに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施例に係るプリンタに適用されるノズルプレートの作成手順を示す略線図である。
【図２】本発明の実施例に係るラインプリンタを示す斜視図である。
【図３】図２のヘッドアッセンブリーのインク液滴の吐出に係る部分を拡大して示す斜視図である。
【図４】図１の続きを示す略線図である。
【符号の説明】
【００５１】
１……プリンタ、１０……ヘッドアッセンブリー、１１……ヘッドキャップ、１４……ヘッドチップ、１５……ノズルプレート、３１……撥水性膜、３２……オゾンアッシング処理装置、３３……処理室、３５……オゾン発生機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出装置の製造方法に関し、例えばサーマル方式によるインクジェットプリンタに適用することができる。本発明は、熱分解により酸素ラジカルを生成し、この酸素ラジカルによりノズルプレートに付着した撥水材を選択的に除去することにより、十分な信頼性、生産性を確保しつつ、液室、ノズル側で十分な濡れ性を確保し、ノズルプレート表側面では十分な撥水性を確保することができるようにする。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像処理等の分野において、ハードコピーのカラー化に対するニーズが高まってきている。このニーズに対して、従来、昇華型熱転写方式、溶融熱転写方式、インクジェット方式、電子写真方式及び熱現像銀塩方式等のカラーコピー方式が提案されている。
【０００３】
これらの方式のうちインクジェット方式は、液体吐出ヘッドであるプリンタヘッドに設けられたノズルから記録液（インク）の液滴を飛翔させ、記録対象に付着してドットを形成するものであり、簡易な構成により高画質の画像を出力することができる。このインクジェット方式は、ノズルからインク液滴を飛翔させる方法の相違により、静電引力方式、連続振動発生方式（ピエゾ方式）及びサーマル方式に分類される。
【０００４】
ここでピエゾ方式は、圧電素子の変形により発生する圧力波変動により、ノズルからインク液滴を飛び出させる方式である。またサーマル方式は、発熱素子の発熱により気泡を発生させ、この気泡による圧力波変動により、ノズルからインク液滴を飛び出させる方式である。また静電引力方式は、静電力によりこのような圧力波変動を発生させてインク液滴を飛び出させる方式である。このようにインク液滴を飛翔させる方法に相違はあるものの、プリンタヘッドは、基本的に、液室に保持したインクに圧力の変動を与えることにより、ノズルからインク液滴を飛び出させるものである。
【０００５】
この種のプリンタヘッドは、ノズルを形成した板状部材であるノズルプレートの片面に、インクを保持するインク液室、このインク液室にインクを導くインク流路等が作成されて形成される。
【０００６】
さらにこの種のプリンタヘッドは、インク液室に正圧が加わると、ノズルからインクが溢れ出し、この溢れ出したインクがノズルプレート表側面に残留する場合がある。また隣接したインク液室にも圧力変動が伝搬してメニスカスが振動することにより、インクを吐出させないノズルからもインクが溢れ出し、この溢れ出したインクがノズルプレート表側面に残留する場合がある。またノズルから飛び出したインク液滴の尾がちぎれて微小ミストとなり、この微小ミストがノズルプレート表側面に付着する場合もある。
【０００７】
これらによりプリンタヘッドは、ノズルプレート表側面にインク溜まり（puddle）が発生する。このインク溜まりは、ノズルから飛び出すインク液滴に接触して表面張力によりこのインク液滴を引っ張るように作用し、これによりインク液滴の吐出方向を折り曲げてしまう。またインク溜まりは、大きくなってノズルを覆うようになると、このノズルからインク液滴を吐出できなくする。
【０００８】
このため従来のプリンタは、定期的にノズルプレートの表側面を拭き取ってインク溜まりを除去するように構成されており、ノズルプレートの表側面に撥水性膜を形成する場合にあっては、このようなインク溜まりの除去を確実なものとすることができる。
【０００９】
しかしながらこのような撥水性膜がインク液室側面、ノズル内側壁面に残っている場合、プリンタヘッドは、インク液室、ノズルにおけるインクの濡れ性が著しく劣化し、これによりインクの充填（リフィル）が遅くなり、インク液滴の吐出が妨げられるようになる。
【００１０】
このため特許第３３７９１１９号公報には、ノズルプレートに撥水性膜を形成した後、酸素ガス雰囲気中でノズルプレートに紫外線を照射することにより、又はノズルプレートにプラズマガスを照射することにより、酸素ラジカルにより灰化処理し、これによりノズルプレートの液室側面、ノズル内側壁面から撥水性膜を選択的に除去してインク液滴を安定に吐出させる方法が開示されている。
【００１１】
すなわち撥水性膜を形成する撥水材の多くは、Ｃ−Ｆ結合又はＣ−Ｈ結合を有する材料からなることにより、酸素ラジカルによる灰化処理によれば、酸素ラジカルにより撥水材を酸化して、二酸化炭素（ＣＯ2）、一酸化炭素（ＣＯ）、水（Ｈ2Ｏ）により撥水材を除去することができる。
【００１２】
これにより酸素ガス雰囲気中でノズルプレートに紫外線を照射すれば、酸素ガスよりオゾンを生成し、さらにこのオゾンから酸素原子ラジカルを生成し、この酸素原子ラジカルにより灰化処理することができる。またプラズマガスをノズルプレートに照射する場合にあっては、電子が酸素分子に衝突することによる電離励起により生成された酸素ラジカルにより灰化処理することができる。これによりこの特許第３３７９１１９号公報に開示の手法によれば、インク液室、ノズル側で十分なインク濡れ性を確保しつつ、ノズルプレート表側面では十分な撥水性を確保することができ、これによりインク液滴を安定に吐出することができる。
【００１３】
しかしながら紫外線の照射による手法にあっては、紫外線源として低圧水銀ランプを用いることにより、この低圧水銀ランプを頻繁に交換することが必要になり、また大型のノズルプレートの処理には適していない欠点があり、これらにより十分な生産性を確保する上で、実用上未だ不十分な問題があった。また紫外線の照射によりノズルプレートが変質する恐れもあり、これにより信頼性の面でも、実用上未だ不十分な問題があった。
【００１４】
これに対してプラズマガスの照射による方法にあっては、酸素ラジカルを発生させるプラズマ放電の過程で、酸素分子の正イオン等による荷電粒子が必然的に発生し、この荷電粒子がノズルプレートに衝突してノズルプレートを脆弱化する。なおノズルプレートをアースして処理することにより、このような荷電粒子の衝突を防止する方法も考えられるが、プラズマ放電領域と処理対象基板との間には必然的にシースと呼ぶ電位差が発生し、これにより荷電粒子の衝撃を完全には防止できない。これによりこの方法の場合にあっても、信頼性の面でも、実用上未だ不十分な問題があった。
【特許文献１】特許第３３７９１１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、十分な信頼性、生産性を確保しつつ、液室、ノズル側で十分なインク濡れ性を確保し、ノズルプレート表側面では十分な撥水性を確保することができる液体吐出装置の製造方法を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
かかる課題を解決するため請求項１の発明においては、液室に保持した液体の液滴をノズルから飛び出させる液体吐出装置の製造方法に適用して、前記ノズルを形成した板状部材であるノズルプレートに撥水材を付着させる撥水加工のステップと、少なくとも前記ノズルプレートの片側面及び前記ノズルの内側壁面から、前記撥水材を選択的に除去する撥水材除去のステップと、前記ノズルプレートの前記撥水材を除去した前記片側面に、前記液室を形成する液室形成のステップとを有し、前記撥水材除去のステップは、熱分解により酸素ラジカルを生成し、前記酸素ラジカルにより前記撥水材を除去するようにする。
【００１７】
請求項１の構成により、液室に保持した液体の液滴をノズルから飛び出させる液体吐出装置の製造方法に適用して、前記ノズルを形成した板状部材であるノズルプレートに撥水材を付着させる撥水加工のステップと、少なくとも前記ノズルプレートの片側面及び前記ノズルの内側壁面から、前記撥水材を選択的に除去する撥水材除去のステップと、前記ノズルプレートの前記撥水材を除去した前記片側面に、前記液室を形成する液室形成のステップとを有するようにすれば、ノズルプレートの表側面にのみ撥水材により撥水性膜を形成することができ、これにより液室、ノズル側で十分な濡れ性を確保し、ノズルプレート表側面では十分な撥水性を確保することができ、これにより十分に安定に液滴を吐出させることができる。また前記撥水材除去のステップは、熱分解により酸素ラジカルを生成し、前記酸素ラジカルにより前記撥水材を除去するようにすれば、ノズルプレートの損傷を有効に回避し、かつ高い生産性を確保しつつ、確実に液室側面、ノズル内側壁面より撥水材を選択的に除去することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、十分な信頼性、生産性を確保しつつ、液室、ノズル側で十分な濡れ性を確保し、ノズルプレート表側面では十分な撥水性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施例を詳述する。
【実施例１】
【００２０】
（１）実施例の構成
図２は、本発明に係るラインプリンタを示す斜視図である。このラインプリンタ１は、フルラインタイプのラインプリンタであり、略長方形形状によりプリンタ本体２が形成される。ラインプリンタ１は、印刷対象である用紙３を収納した用紙トレイ４をこのプリンタ本体２の正面に形成されたトレイ出入口より装着することにより、用紙３を給紙できるようになされている。
【００２１】
ラインプリンタ１は、このようにトレイ出入口よりプリンタ本体２に用紙トレイ４が装着されて、ユーザーにより印刷が指示されると、このプリンタ本体２に設けられた給紙ローラの回転によりプリンタ本体２の背面側に向かって用紙トレイ４から用紙３が送り出され、プリンタ本体２の背面側に設けられた反転ローラによりこの用紙３の送り方向が正面方向に切り換えられる。ラインプリンタ１は、このようにして用紙送り方向が正面方向に切り換えられてなる用紙３が用紙トレイ４上を横切るように搬送され、ラインプリンタ１の正面側に配置された排出口よりトレイ５に排出される。
【００２２】
ラインプリンタ１は、上側端面に上蓋６が設けられ、この上蓋６の内側、正面方向への用紙搬送途中に、矢印Ａにより示すように、ヘッドカートリッジ８が交換可能に配置される。
【００２３】
ここでヘッドカートリッジ８は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色によるフルラインタイプのプリンタヘッドであり、上側に各色のインクタンク９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋが設けられる。ヘッドカートリッジ８は、これらインクタンク９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋに係るプリンタヘッドのアッセンブリーであるヘッドアッセンブリー１０と、このヘッドアッセンブリー１０の用紙３側に設けられて、不使用時、ヘッドアッセンブリー１０に設けられたノズル列を塞いでインクの乾燥を防止するヘッドキャップ１１とにより構成される。これによりラインプリンタ１においては、このヘッドカートリッジ８に設けられたヘッドアッセンブリー１０の駆動により、各色のインク液滴を用紙３に付着させて所望の画像等をカラーにより印刷する。なおこの実施例においては、ヘッドキャップ１１の内側に、クリーニング機構が設けられ、所定のタイミングでこのクリーニング機構を駆動してノズルプレート１５の表側面を拭き取ることにより、このノズルプレート１５の表側面に発生するインク溜まりを除去するように形成されている。
【００２４】
図３は、このヘッドアッセンブリー１０を用紙３側より見てインク液滴Ｌの吐出に係る部分を拡大し、一部断面を取って示す斜視図である。ヘッドアッセンブリー１０は、インク液室の隔壁１３等を作成したヘッドチップ１４を順次ノズルプレート１５に貼り付けた後、ボンディング端子１６を介してヘッドチップ１４を配線して形成される。
【００２５】
ここでヘッドチップ１４は、複数の発熱素子１７、この複数の発熱素子１７を駆動する駆動回路、この駆動回路の駆動に供する電源等を入力するボンディング端子１６等が形成された半導体チップであり、発熱素子１７側より見て全体が長方形形状により形成され、この長方形形状の長辺の一辺に沿って所定ピッチにより発熱素子１７が複数個設けられる。
【００２６】
ヘッドチップ１４は、この一辺側が開いてなるように、櫛の歯形状によりインク液室の隔壁１３、インク流路の隔壁が形成され、この一辺側に沿ってインク流路が設けられる。ヘッドチップ１４は、このインク流路を間に挟んで千鳥にノズルプレート１５に順次配置され、これによりヘッドアッセンブリー１０では、この隔壁１３、ヘッドチップ１４等によりインク流路を形成して、このインク流路からそれぞれ対応するインクタンク９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋのインクを各インク液室に導き得るように形成され、またこのようにしてインク液室に導かれたインクを発熱素子１７の駆動により加熱して対応するノズル１８からインク液滴により吐出させることができるように形成される。
【００２７】
これに対してノズルプレート１５は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのインクにそれぞれ対応する用紙幅によるノズル１８の列が並設された板状部材であり、電鋳技術によりニッケル又はニッケル−コバルト合金により形成される。ノズルプレート１５は、各ノズル１８の列を間に挟んで千鳥に、各ヘッドチップ１４をそれぞれボンディング端子１６にワイヤボンディングする際の作業用の開口２０が形成される。またノズルプレート１５は、用紙３側である表側面にのみ、選択的に撥水性膜が形成される。
【００２８】
すなわち図１及び図４は、ノズルプレート１５の作成工程の説明に供する断面図である。ノズルプレート１５は、図１（Ａ）に示すように、所定の母型基板上に、レジストパターンによりノズルの形状が形成された後、電鋳処理により、この母型基板上にニッケル又はニッケル−コバルト合金が所望の膜厚により堆積されて形成される。これによりこの実施例では、高い精度で所望するノズル径、形状によりノズル１８を形成する。
【００２９】
続いて図１（Ｂ）に示すように、ノズルプレート１５は、母型基板から取り外された後、枠形状のフレームに保持される。なおここでこのフレームは、ヘッドアッセンブリー１０において、ノズルプレート１５を保持する保持部材である。
【００３０】
続いてノズルプレート１５は、フッ素系シランカップリング剤、又はフッ素ポリマーにディッピングされ、これにより図１（Ｃ）に示すように、表面に撥水材が塗布される。なおこれらの材料に代えて、ベンゾシクロブテン樹脂をコーティング塗布するようにしてもよい。また続いて例えば窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気中で、又は真空中で、１００〜３００度によりベーキング処理される。これによりノズルプレート１５は、表面に撥水性膜３１が形成される。
【００３１】
続いてノズルプレート１５は、図１（Ｄ）に示すように、オゾンアッシング処理装置３２によりインク液室側面、ノズル内側壁面より選択的に撥水材３１が除去される。ここでオゾンアッシング処理装置３２は、オゾンガスを処理室３３に導入し、このオゾンガスの熱分解により酸素ラジカルを生成して灰化処理する装置である。このためオゾンアッシング処理装置３２は、オゾンを発生させるオゾン発生機構３５がこの処理室３３の上部に設けられ、このオゾン発生機構３５で発生したオゾンガスを処理室３３に導入する。またオゾンアッシング処理装置３２は、上面が平坦な面により形成された加熱試料台が処理室３３に設けられ、この加熱試料台に設けられたノズルプレート１５に向けてオゾンガスを照射するヘッドシャワー３６が、この加熱試料台に対向するように設けられる。また処理室３３には、ターボポンプとドライポンプとの組み合わせによる排気機構が設けられ、この排気機構により処理室３３からの排気ガスを除害装置に導いて無害化する。
【００３２】
ノズルプレート１５は、フレームに保持された状態で、撥水材を取り残す表側面が加熱試料台の上面に密着するようにして、この処理室３３に配置される。これによりノズルプレート１５は、撥水性膜３１を形成する表側面をこの処理室３３の雰囲気に曝さないようにして、裏側面がヘッドシャワー３６に対向するように、処理室３３に保持される。
【００３３】
この状態でノズルプレート１５は、図４（Ａ）に示すように、加熱試料台により１５０〜２５０度に加熱され、オゾン発生機構３５によりオゾンガスが処理室３３に導入されて照射される。なおオゾン発生機構３５には、５〜１０〔ｌ／ｍｉｎ〕により酸素ガスを供給し、例えば紫外線の照射によりオゾン濃度３〜５〔％〕によりオゾンガスを生成した。なおオゾンガスの生成方法にあっては、種々の手法を広く適用することができる。
【００３４】
これによりノズルプレート１５に照射されるオゾンガスは、ノズルプレート１５のインク液室側面、ノズル内側壁面において、熱分解し、酸素ラジカルを生成する。なおこのオゾンガスから酸素ラジカルが生成される主な反応系は、Ｏ3→Ｏ*＋Ｏ2により表される。これによりノズルプレート１５は、図４（Ｂ）に示すように、この酸素ラジカルによりインク液室側面、ノズル内側壁面に付着した撥水材が二酸化炭素、水に分解されて除去される。なおこの二酸化炭素、水は、一連の処理で発生するフッ素ガス、未反応のオゾン、副生成物の酸素分子と共に排気機構により排出される。これによりノズルプレート１５は、図４（Ｃ）に示すように、全面に形成された撥水材が、インク液室側面、ノズル内側壁面より選択的に除去され、インク溜まりの発生する表側面にのみ撥水性膜３１が形成される。
【００３５】
ノズルプレート１５は、続いてオゾンアッシング処理装置３２から取り出された後、図４（Ｄ）に示すように、流水洗浄処理、乾燥処理され、その後ヘッドチップ１４が配置されてプリンタヘッドに加工される。
【００３６】
（２）実施例の動作
以上の構成において、このプリンタ１は（図２）、印刷に供する画像データ、テキストデータ等によるヘッドカートリッジ８の駆動により、記録対象である用紙３を所定の用紙送り機構により搬送しながら、ヘッドカートリッジ８に設けられたヘッドアッセンブリー１０からインク液滴が吐出され、このインク液滴が搬送中の用紙３に付着して画像、テキスト等が印刷される。
【００３７】
これに対応してヘッドカートリッジ８のヘッドアッセンブリー１０は（図２、図３）、インクタンク９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋのインクがインク流路を介して各インク液室に導かれ、発熱素子１７の駆動によるインク液室に保持したインクの圧力増大により、ノズルプレート１５に設けられたノズル１８からインク液滴Ｌを吐出する。これらによりこのラインプリンタ１は、所望の画像等を印刷することができる。
【００３８】
プリンタ１では、このようにしてインク液滴Ｌの吐出により印刷を繰り返すと、ノズル１８から溢れだしたインク、インク液滴のミストによりノズルプレート１５の表側面にインク溜まりが発生し、このインク溜まりにあっては、安定した印刷を妨げるようになる。
【００３９】
このためこのプリンタ１では（図１及び図４）、このノズルプレート１５の表側面に撥水性膜３１が形成され、また所定のタイミングでヘッドキャップ１１の内側に設けられたクリーニング機構によりノズルプレート１５の表側面が拭き取られ、これによりこのノズルプレート１５の表側面に発生するインク溜まりが除去される。これによりこのプリンタ１では、ノズルプレート１５の表側面を清浄な状態に保持して、安定かつ確実に印刷することができる。
【００４０】
またこの撥水性膜３１にあっては、ノズルプレート１５の表側面にのみ選択的に設けられ、これによりインク液室、ノズルにおけるインク濡れ性の劣化が有効に回避され、安定かつ確実に所望する画像を印刷することができる。
【００４１】
しかしてこの実施例では、このノズルプレート１５の表面に撥水性膜３１が形成された後、熱分解により生成した酸素ラジカルを用いた灰化処理により、インク液室側面、ノズル内側壁面よりこの撥水性膜３１が選択的に除去され、これによりノズルプレート１５の表側面にのみ選択的に撥水性膜３１が設けられる。
【００４２】
この場合、ノズルプレート１５にあっては、酸素ガス雰囲気で紫外線を照射する場合、プラズマガスの照射による場合のような、紫外線の照射、荷電粒子の照射を受けないことにより劣化を防止することができ、これにより十分な信頼性を確保することができる。また紫外線を照射する場合のような、紫外線源のメンテナンス等も容易とすることができ、これにより高い生産性を確保することができる。
【００４３】
（３）実施例の効果
以上の構成によれば、熱分解により酸素ラジカルを生成し、この酸素ラジカルによりノズルプレートに付着した撥水材を選択的に除去することにより、十分な信頼性、生産性を確保しつつ、インク液室、ノズル側で十分なインク濡れ性を確保し、ノズルプレート表側面では十分な撥水性を確保することができ、これにより安定かつ確実に所望する画像等を印刷することができる。
【実施例２】
【００４４】
なお上述の実施例においては、フッ素系シランカップリング剤等により撥水性膜を形成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、種々の撥水材により撥水性膜を形成する場合に広く適用することができる。
【００４５】
また上述の実施例においては、サーマル方式によるプリンタに本発明を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ノズルからインク液滴を飛び出させる方式の種々のプリンタに広く適用することができる。
【００４６】
また上述の実施例においては、カラー印刷用のフルラインタイプのプリンタヘッドに本発明を適用して４本のノズル列を作成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば白黒印刷用のフルラインタイプのプリンタヘッドに本発明を適用してノズル列を１本により作成する場合等、種々の本数によりノズル列を作成する場合に広く適用することができる。
【００４７】
また上述の実施例においては、フルラインタイプのプリンタヘッドに本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばプリンタヘッドを特定方向に移動させるいわゆるシリアルタイプのプリンタヘッドに本発明を適用する場合にも広く適用することができる。
【００４８】
また上述の実施例においては、本発明をプリンタに適用してインク液滴を飛び出させる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、インク液滴に代えて液滴が各種染料の液滴、保護層形成用の液滴等である液体吐出装置、さらには液滴が試薬等であるマイクロディスペンサー、各種測定装置、各種試験装置、液滴がエッチングより部材を保護する薬剤である各種のパターン描画装置等に広く適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、液体吐出装置の製造方法に関し、例えばサーマル方式によるインクジェットプリンタに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施例に係るプリンタに適用されるノズルプレートの作成手順を示す略線図である。
【図２】本発明の実施例に係るラインプリンタを示す斜視図である。
【図３】図２のヘッドアッセンブリーのインク液滴の吐出に係る部分を拡大して示す斜視図である。
【図４】図１の続きを示す略線図である。
【符号の説明】
【００５１】
１……プリンタ、１０……ヘッドアッセンブリー、１１……ヘッドキャップ、１４……ヘッドチップ、１５……ノズルプレート、３１……撥水性膜、３２……オゾンアッシング処理装置、３３……処理室、３５……オゾン発生機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液室に保持した液体の液滴をノズルから飛び出させる液体吐出装置の製造方法において、
前記ノズルを形成した板状部材であるノズルプレートに撥水材を付着させる撥水加工のステップと、
少なくとも前記ノズルプレートの片側面及び前記ノズルの内側壁面から、前記撥水材を選択的に除去する撥水材除去のステップと、
前記ノズルプレートの前記撥水材を除去した前記片側面に、前記液室を形成する液室形成のステップとを有し、
前記撥水材除去のステップは、
熱分解により酸素ラジカルを生成し、前記酸素ラジカルにより前記撥水材を除去する
ことを特徴とする液体吐出装置の製造方法。
【請求項２】
前記撥水材が、
フッ素系シランカップリング剤、フッ素ポリマー、又はベンゾシクロブテン樹脂である
ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置の製造方法。
【請求項３】
前記撥水材除去のステップは、
オゾン発生装置で生成したオゾンガスの熱分解により、前記酸素ラジカルを生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置の製造方法。
【請求項１】
液室に保持した液体の液滴をノズルから飛び出させる液体吐出装置の製造方法において、
前記ノズルを形成した板状部材であるノズルプレートに撥水材を付着させる撥水加工のステップと、
少なくとも前記ノズルプレートの片側面及び前記ノズルの内側壁面から、前記撥水材を選択的に除去する撥水材除去のステップと、
前記ノズルプレートの前記撥水材を除去した前記片側面に、前記液室を形成する液室形成のステップとを有し、
前記撥水材除去のステップは、
熱分解により酸素ラジカルを生成し、前記酸素ラジカルにより前記撥水材を除去する
ことを特徴とする液体吐出装置の製造方法。
【請求項２】
前記撥水材が、
フッ素系シランカップリング剤、フッ素ポリマー、又はベンゾシクロブテン樹脂である
ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置の製造方法。
【請求項３】
前記撥水材除去のステップは、
オゾン発生装置で生成したオゾンガスの熱分解により、前記酸素ラジカルを生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−２１２９９８（Ｐ２００６−２１２９９８Ａ）
【公開日】平成１８年８月１７日（２００６．８．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２９９９７（Ｐ２００５−２９９９７）
【出願日】平成１７年２月７日（２００５．２．７）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月１７日（２００６．８．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月７日（２００５．２．７）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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