JPH01290438A - インクジェット記録ヘッドの表面処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、一般にインクと呼ばれる記録？＆を吐出口か
ら小滴として吐出、飛翔させ、この小滴の被記録面への
付着をて記録を行うインクジェット記録装置の記録ヘッ
ドの表面処理方法に関し、特にインクの吐出口が設けら
れているインク吐出口面の表面処理方法に関する。

（従来の技術と発明が解決しようとする問題点）インク
ジェット記録装置の記録ヘッドにおいては、吐出口の周
囲の表面の物性は、吐出口より記録液を常時安定して吐
出させる上で極めて重要である。

即ち、記録ヘッドの使用時に吐出口の外回り表面に記録
液が回り込んで、吐出口周辺の一部にでも液溜りが生ず
ると、記録液が吐出口から吐出される際、その飛翔方向
が正規の方向（所定方向）から離脱する様になり、良好
な記録が行えなくなることがあった。又、更には吐出口
の回り全周が記録液の膜で覆われると、所謂スプラッシ
ュ現象が生じて記録液の飛散りが起り、これ又、安定し
た記録が行えなくなることもあった。或いは又、吐出口
を覆う液溜りが大きくなると、記録ヘッドの液滴吐出が
不可能になる場合もあった。

これらの問題を解決するための方法の一つとして、従来
から吐出口を囲む外表面をシリコーンオイル、アラビヤ
ゴム等で処理して撥水または撥油性（撥液性）にする方
法が実公昭４８−３６１８８号公報等に記載されている
。

しかし、これらの方法は記録ヘッドを形成するガラス、
金属等の基材との密着性が悪いために耐久性がなく、効
果は不充分なものにすぎなかった。また撥液性も充分で
はなく、例えばシリコーン系の物質では水系のインクに
対して撥液性を示しても、アルコール系、ケトン系、エ
ステル系等の有機溶剤系インクに対しては全く撥液性を
示さなかった。

更に、クロロアルキルアルコキシシラン等でインクジェ
ット記録ヘッドの吐出口の周縁部を処理して撥液性にし
た例（特開昭５６−８９５６９号）もあるが、処理を完
全にするには高温（１５０℃以上）で長時間加熱すると
か、高ｐＨの溶液（例えばアミン溶液）中で加熱する等
、吐出口を形成する材料を破壊する恐れのある処理が必
要であった。又、従来から知られている撥液処理を施し
たインクジェット記録ヘッドでは吐出口の周縁部に付着
するゴミ等を拭き払うために行う、例えばゴム等を用い
た拭き取り操作等の摩擦に対して耐久性が不充分である
場合があった。

また、表面処理の方法でも、製造上の諸点、例えばコス
ト、精度、歩留り等を考慮した場合、充分なものはいま
だ得られていなかった。

すなわち、インク吐出口の内方に表面処理剤が入り込む
ことがなく、均一かつ簡易にインク吐出口面の表面処理
を施すという点において充分な表面処理方法がないとい
う問題があった。

（問題点を解決するための手段） これらの問題を解決するために、本発明の表面処理方法
は、支持体上に設けられた実質的に水不溶性で有機溶剤
可溶性の平均分子量２，０００以上のフッ素系重合体及
び重合硬化性のモノマー及び／又はオリゴマーを主体と
する重合硬化性被覆膜形成組成物を含有する表面処理剤
を、前記支持体からインクジェット記録ヘッドのインク
吐出口が設けられているインク吐出口面に転写させる工
程を有することを特徴とする。

〔発明の詳細な説明〕

本発明の重合硬化性被覆膜形成組成物に用いられる、実
質的に水不溶性で有機溶剤可溶性の平均分子量２，００
０以上のフッ素系重合体としては、次のものを挙げるこ
とができる。

６ＨＩ７ ■ ■　ＣａＦ１７ＳＯｚＮＣＨ２ＣＬＯＣＯＣ（Ｃ）＋３
）−ＣＨ２とフッ素非含有アルキルメタアクリレートと
の共重合体（平均分子量２，０００〜２０，０００） ■　ＣｎＦ２ｎ＋１（：１Ｉ２ｃｌＩ２０ｃＯｃＨ−Ｃ
Ｈ２（ｎ　＝　１〜１６）あるいは、ＣｎＦ２ｎ＋＋Ｃ
＋Ｉ２０ＣＯＣＨ・Ｃ）１２　　（ｎ　＝　１〜４）あ
るいは、ＣｎＦ２ｎ＋＋０ＣＯＣ１ｌ−ＣＨ２（ｎ　＝
　２〜８）と平均分子量的５００〜５，０００のメチル
メタクリレートマクロマーとのモル比２：１〜４：１の
共重合体（平均分子量２，０００〜４０゜■　Ｃ３゜Ｆ
２＋ＣＩｈＣｌＩ２０Ｈ，Ｐ　Ｐ　Ｇ　　５０００及び
トリレンジイソシアナートとのモル比２：１　：２のポ
リウレタン（平均分子量６，９００）■　ＣａＦ　１７
ｓＯ２Ｎ　（ＣＩ２Ｃ１１２０Ｈ）　２．ポリエチレン
グリコール及びアジピン酸とのモル比１：３：４のポリ
エステル（平均分子ｉ４，７００）本発明に属するフッ
素系重合体の好ましいものとして、上記した重合体の他
に、重合体主鎖中にポリフロロアルキレン基を含有した
溶剤可溶性重合体を用いることもできる。このようなも
のの例として次のものを挙げることができる。

■　ＣＦ、−ＣＦＣρ、　ＣＩ（２−ＣＬ　　ＣＨ２”
Ｃ）Ｉ０Ｃ２１１５０（ＣＨ２）　２０Ｈ のモル比５：５：１の共重合体（平均分子量３、　００
０） ■　ＣＦ２−ＣＦＣＪ２とＣＩ＋　、−ＣＨ、のモル比
ｌ：１の共重合体（平均分子量ｓ、ｏｏｏ） ■　ＣＦ２−ＣＦＣＦ３　とＣＪ−Ｃ）ＩＯＣＨ３のモ
ル比ｌ：１の共重合体（平均分子量ａ、ｏｏｏ） ■　ＨＯＣ１１２ＣＦ２０　（ＣＦ２ＣＦ２０）　＋ｓ
　（ＣＦ２０）　ｚｓｃＦ２ｃＦ２０１（。

ステアリルアルコール及びトリレンジイソシアネートの
モル比１：２：２のポリウレタン（平均分子量１５，０
００） ＣＦ３ ＣＦ。

核のＨが少なくとも１個以上Ｆに置換されたビスフェノ
ールＡとアジピン酸とフマール酸とのモル比１０：９：
１の不飽和ポリエステル以上に例示したフッ素系重合体
は、いずれも有機溶剤のメチルイソブチルケトンに対し
０１１％以上の溶解度をもち、水には実質的に不溶性で
ある。

本発明に関するフッ素系重合体は、本発明の被覆膜形成
組成物中に０．０１重量％以上、好ましくは０．１重量
％以上含有されている必要がある。添加量が０．０１重
量％以下になるとフッ素化合物に起因する諸物性が十分
に発現されず、本発明の効果を発揮し得ない。

本発明に関するフッ素系重合体は重合硬化性子ツマ−及
び／又はオリゴマーに添加配合されることにより表面保
護被覆膜の機能を格段に向上させることは前記した通り
であるが、この他に本発明者等により新たに見出された
重要な効果をも有している。即ち、元来重合硬化性子ツ
マ−、オリゴマーと相溶性が悪く、混合して使用するこ
とかで籾なかったパーフロロアルキル基含有子ツマ−が
、本発明に関するフッ素系重合体の存在下において、重
合硬化性子ツマ−、オリゴマーに良く相溶し、混合使用
が可能となった。この為硬化保護被覆膜の均質性は勿論
表面特性に著しい相乗的効果を発現するに至った。これ
も本発明の重要な効果の一つである。

本発明組成物のもう一つの構成成分である重合硬化性の
モノマー又はオリゴマーとしては、分子中に２個以上の
（メタ）アクリロイル基を有するものであり、例えば通
常市販されているＵＶ又は電子線硬化性の塗料あるいは
インキ等を用いることができる。このようなものの例と
しては、大日本インキ化学工業■製のＵＶ硬化性塗料（
商品名：ユニデイックシリーズ）、新中村化学工業■製
アクリルモノマー（商品名：ＭＫエスラル）、ソマール
工業社製のツマコートシリーズ、大日精化工業■製のセ
イカビームシリーズなどが挙げられる。

この他、必要特性レベルに応じて上記市販品に種々のそ
の他の重合硬化性のモノマー及び／又はオリゴマーを配
合して、新たな配合系を組みたてることもできる。この
場合の新たな配合系に配合されるその他の重合硬化性の
モノマー及び／又はオリゴマーとしては、分子中に２個
以上の（メタ）アクリロイル基を有するものであり、必
須成分として例えば分子中に２個以上の（メタ）アクリ
ロイル基を有する多官能性子ツマ−又は多官能性オリゴ
マーを含有せしめるのが好ましいことが本発明者等の検
討により明らかとなった。即ち、本発明において前記し
たフッ素系重合体の他に分子中に２個以上の（メタ）ア
クリロイル基を有する多官能性子ツマ−又は多官能性オ
リゴマーの存在が好ましい。このような多官能性子ツマ
−又は多官能性オリゴマーとしては次のようなものが例
示される。

（ｉ）　％価アルコールに（メタ）アクリル酸が２個以
上付加した多価アクリレート。

多価アルコールとしてはエチレングリコール、１．６−
ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、ペンタエ
リスリトール、ジペンタエリスリトールなどが挙げられ
る。

（ｉｉ）多価アルコ、−ルと多塩基酸から得られるポリ
エステルポリオールに（メタ）アクリル酸が２個以上付
加したポリエステルアクリレート。

多価アルコールとしてはエチレングリコール、１．４−
ブタンジオール、１．６−ヘキサンジオール、ジエチレ
ングリコール、トリメチロールプロパン、ジプロピレン
グリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレン
グリコール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリ
トールなど。多塩基酸としてはフタル酸、アジピン酸、
マレイン酸、トリメリット酸、イタコン酸、こはく酸、
テレフタル酸、アルケニルこはく酸などが挙げられる。

（ｉｉｉ）エポキシ樹脂のエポキシ基を（メタ）アクリ
ル酸でエステル化し官能基をアクリロイル基としたエポ
キシアクリレート エポキシ樹脂としてはビスフェノールへ−エビクロルヒ
ドリン型、フェノールノボラック−エピクロルヒドリン
型、脂環型樹脂などが挙げられる。

（ｉｖ）多価イソシアネートにヒドロキシ（メタ）アク
リレートを反応させて得られるポリウレタンアクリレー
ト 多価イソシアネートとしては分子中央部がポリエステル
、ポリエーテルなどの構造をもち両端にイソシアネート
基を配置したものなどが挙げらねる。

（Ｖ）その他として ポリエーテルアクリレート、メラミンアクリレート、ア
ルキドアクリレート、イソシアヌレートアクリレート、
シリコンアクリレートなどがある。

このようなもののうち、具体的な化合物を例示すると、
次の如きものが挙げられる。

等である。

これらの分子中に２個以上の（メタ）アクリロイル基を
有する多官能性モノマー又は多官能性オリゴマー類は、
本発明の被覆材中に好ましくは１重量％以上、より好ま
しくは５重量％以上含有されている必要がある。この含
有量が１重量％未満の組成物を基材に塗布し硬化せしめ
た硬化被膜は硬度が著しく低いだけでなく減摩性におい
ても劣悪なものとなる。又本発明者等の知見によると硬
化保護被覆膜の表面硬度及び耐候性、耐光性の点から見
ると、２官能性モノマーだけでなく３官能性モノマー又
は４官能性モノマーが共存していることが好ましく、重
合硬化性モノマーとして、これらの２〜４官能性の多官
能性モノマー又は多官能オリゴマーの混合系となってい
ることがより好ましいことが見出された。これも本発明
の顕著な効果の一つである。

次いで、本発明の重合硬化性被覆膜形成組成物を含有す
る表面処理剤を用いてインクジェット記録ヘッドのイン
ク吐出口面の表面処理を行う方法について、図面を参照
して詳細に説明する。

尚、本発明においてはインク吐出口の付近に問題の解決
が絞られるものであるから、以下の説明においては記録
ヘッドのインク吐出口を含む部分のみを抽出して詳述す
るが、本発明の主旨に沿うものであれば、例えば図示の
如きインクジェット記録ヘッドに限定されることはなく
、如何なる形態のインクジェット記録ヘッドであっても
、本発明は有効に適用されるものである。

本発明においては、支持体上に設けられた表面処理剤の
一部または全部を該支持体からインクジェット記録ヘッ
ドのインク吐出口が形成されているインク吐出口面に転
写させて、該インク吐出口面上に撥インク性（インクが
水性の場合撥水性、油性の場合撥油性）の表面処理層を
形成する。

第１図（Ａ）および第１図（Ｂ）は、本発明が適用可能
なインクジェット記録ヘッドの一例として、液吐出に利
用されるエネルギーを発生する手段として電気熱変換素
子を用い、複数の吐出口を有して成るインクジェット記
録ヘッドのインク吐出口１０８の近傍の模式的斜視図お
よびそのＡ−Ａ’面に沿う模式的断面図である。

ここで、ｌＯｌはインクジェット記録ヘッド全体、１０
２は電気熱変換素子としての発熱素子、１０３は基板、
１０４は接着剤層、１０５は天板、１０６はインク路、
１０７はインク吐出口を有する面（インク吐出口面）、
１０８はインク吐出口、２１はインク路１０６およびイ
ンク吐出口１０８を形作るインク路壁構成部材である。

このような熱を液吐出に利用するエネルギーとして用い
るインクジェット記録ヘッドの液吐出原理を以下に簡単
に説明する。

基板１０３に設けられた発熱素子１０２に不図示の電気
的導線を通してパルス状の電流を流すことにより発熱素
子１０２が瞬時に短時間発熱すると、インク路１０６内
にあるインクに発泡を伴う患部な圧力変化が発生し、こ
れによりインク吐出口１０８よりインクが吐出される。

これら図に示すインクジェット記録ヘッドでは、特にイ
ンク吐出口面１０７が異種材料から成る複数部材で構成
されている場合、濡れ性が一様でなく液吐出が不安定に
なることがあった。

第２図（Ａ）および第２図（Ｂ）は、本発明の表面処理
方法の１つを説明するためのもので、第１図（Ａ）に示
したインクジェット記録ヘッド１０１のＡ−Ａ’面に沿
う模式的断面図である。

まず、第２図（Ａ）に示すように、表面処理剤１１０を
支持体１０９に塗布したものをインクジェット記録ヘッ
ド１０１に押し当てる。支持体１０９上への表面処理剤
１１０の塗布は、例えばワイヤーバーコータを用いて行
う。

次に、支持体１０９をヘッド１０１から離脱させると、
第２図（Ｂ）に示すようにインク吐出口面１０７には表
面処理剤１１０Ｃ’が残留する。

表面処理剤１１０Ｃ’　を設けた面を上向きにして、上
方より活性エネルギー線を照射して表面処理剤１１０Ｃ
’　に硬化処理を施して、インク吐出口面に表面処理層
を形成する。

第３図はこのようにして表面処理が完了して表面処理層
ｔｔｏｃが設けられたインクジェット記録ヘッドのイン
ク吐出口の近傍の模式的斜視図である。

表面処理剤が表面に設けられる支持体としては、表面が
平滑で、たわみ性のあるゴムおよび弾性プラスチック等
が好適に用いられる。

支持体上での表面処理剤の厚みとしては、好ましくは１
０μｍ以下、より好ましくは８μｍ以下、最適には６μ
ｍ以下とする。

さらに、支持体上の表面処理剤の厚さの下限としては、
好ましくは０．１μｍ以上、より好ましくは０．２μｍ
以上、最適には０．３μｍ以上である。表面処理剤があ
まり薄いと、支持体上に表面処理剤を設けること自体が
むずかしくなる上、インク吐出口面への表面処理剤の付
着が均一でなくなることがあるからである。

好ましい実施態様例は次に記す通りである。

［１］支持体上に重合硬化性被覆膜形成組成物を含有す
る表面処理剤を塗布し、支持体からインク吐出口面に転
写させた後表面処理剤に硬化処理を施して、表面処理層
を形成する。

［ＩＩ　］支持体上に、重合硬化性被覆膜形成組成物を
含有する表面処理剤を塗布し、支持体をインクジェット
ヘッドの吐出口に圧着する０次いで、紫外線等の活性エ
ネルギー線を照射し、硬化処理を行った後に、支持体を
除去して表面処理層を形成する。

Ｋ五■ユ 次に示す原料を用い、フッ素含有不飽和ポリエステルを
合成した。

■Ｃ，Ｆ、、ＳＯ□Ｎ　（ＣＨ２ＣＨ２０Ｈ）　２　　
　　　１モル■ポリエチレングリコール２００　　３モ
ル■アジピン酸　　　　　　　　　３．５モル■フマー
ル酸　　　　　　　　　０．５モルこのポリエステルの
平均分子量は、約３．５×１０３であった。

次に、下記組成の重合硬化性被覆膜形成組成物を調製し
た。

（ｉ）前記のフッ素含有不飽和ポリエステル４０重量部 （目）化合物Ａ−１６３０重量部 （ｉｉｉ）ペンタエリスリトールトリアクリレート３０
重量部 （ｉｖ）ダロキュア−１１７３ （商品名、メルク社製）　　　　３重量部この組成物を
、フレオン１１３（ダイフロンＳ３（商品名、ダイキン
工業社製））で１００倍に希釈して塗布液を調製した。

転写用支持体として、厚さ２ｍｍのシリコーンゴムを用
意し、シリコーンゴム上にスピンコータで１１００Ｏｒ
ｐ、３０ｓｅｃの条件で、該塗布液を塗布した。

次いで、第１図のインクジェットヘットの吐出口面に対
して第２図（Ａ）のように支持体を押しつけ、第２図（
Ｂ）のように吐出口面に重合硬化性被覆膜形成組成物を
転写した。

転写後、インクジェットヘッドを８０℃のオーブン中に
１０分間投入し、溶剤を除去した。次いで、高圧水銀灯
下で５　Ｊ　ｏ　ｕ　１　ｅ　／　ｃ　ｍ”　（３６５
ｎｍ付近での強度　８０ｍＷ／ｃｒｎ’のランプにて約
６３ｓｅｃ）の照射を行い、該組成物を硬化させた。以
上の様にして、インクジェット記録ヘッドの吐出口面に
撥インク性の表面処理を施した。

本実施例のインクジェットヘッドは良好な耐久性を示し
た。

太」１１１ 支持体として、ポリエステルフィルム（厚さ２５μ）を
用い、かつ、高圧水銀灯による紫外線照射を、インクジ
ェットヘッドに重合硬化性被覆膜形成組成物が塗布され
たポリエステルフィルムを密着させた状態で行う以外は
、実施例１と同様にして行った。この時雰囲気は、酸素
の存在下で行った。紫外線照射後、ポリエステルフィル
ムの支持体を除去すると、吐出口面に密着した部分の該
組成物のみが硬化、かつ、吐出口面に接着し、ポリエス
テルフィルムから剥離した。一方、吐出口面に密着して
いなかった残りの部分は、重合が進んでおらず、ポリエ
ステルフィルム側に再び除去された。

以上の様にして、インクジェット記録ヘッドの吐出口面
に撥インク性の表面処理を施した。

本実施例のインクジェットヘッドは、実施例１と同様に
良好な耐久性を示した。

夫五■ユ ＣａＦ＋７０ＣＯＣＨ＝ＣＨ２と、平均分子量的２，０
００のメチルメタクリレートマクロマーとのモル比２：
１の共重合体（平均分子量１２゜０００）を合成した。

次に下記組成の重合硬化性被覆膜形成組成物を調整した
。

（１）前記のフッ素含有共重合体　　４５重量部（２）
本文中に化合物Ａ−５（ただしｎ＝ｍ＝ｌＲ３−ＣＨ３
）　　　　　　　　　　３０重量部（３）１．６ヘキサ
ンジオ一ルジアクリレート２５重量部 （４）イルガキュア１８４（商品名、チバガイキー社製
）　　　　　　　　　　　　４重量部この組成物をフレ
オン１１３（ダイフロンＳ３（商品名、ダイキン工業社
製））ＤＥ１００倍に希釈して塗布液を調整した。本組
成物を実施例１と同様にして用い、インクジェット記録
ヘッドの吐出口面に撥インク性の表面処理を施した。本
実施例のインクジェットヘッドは良好な吐出特性と耐久
性を示した。

（発明の効果） 本発明によれば、支持体に塗布する際に０．　１〜１０
μｍの範囲に渡って膜厚の調整が容易である。これは、
組成物中のフッ素系重合体の分子量の範囲が適切である
とともに、重合硬化性の多官能子ツマ−は揮発性が低く
塗布作業を行う際に組成物を上記の薄層に均一に支持体
上に拡げるのにぎわめて有利であるからである。

また、インクジェットヘッドの吐出口面に転写された重
合硬化性被覆膜形成組成物は、フッ素系重合体を含有し
ている為に、流動しにくく、事実上吐出口面から、ノズ
ル内部に侵入するという弊害を生むことなく、作業上き
わめて安定している。

従って、本発明によれば、 （１）インク吐出口面に均一に表面処理を行うことがで
きる。

（２）インク吐出口の周りのインク吐出口面の荒れやキ
ズ等がなくなる。

（３）吐出されたインク滴の吐出方向、吐出速度および
粒径が一定となり記録品位が向上する。

（４）吐出周波数を上げても良好な印字品位が得られる
ため記録速度を上げることができる。

（５）表面処理を行う際にインク路内に表面処理剤が入
り込むことを阻止するような特別な処理を必要としない
。

（６）量産化も容易であり廉価なインクジェット記録ヘ
ッドを提供できる。

（７）表面処理によりインク吐出口の形状を変えること
がなく、設計上の制約を与えることがない。

（８）記録ヘッドの使用の際には常時所定の方向に均一
な液滴の量を似って安定した吐出が行え、高速記録に充
分通用され得る記録ヘッドを容易に提供することができ
る。

（９）摩擦等に対しても充分な耐久性を持つ記録ヘッド
を提供することができる。

等の優れた効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）および第１図（Ｂ）は、それぞれ、本発明
が適用可能なインクジェット記録ヘッドの一例を示す模
式的斜視図およびそのＡ−Ａ’面での模式的断面図であ
る。 第２図（Ａ）および第２図（Ｂ）は、第１図（Ａ）およ
び第１図（Ｂ）に示したインクジェット記録ヘッドに対
して、本発明方法による表面処理を行う工程を説明する
ための模式的断面図である。 第３図は本発明方法による表面処理が完了したインクジ
ェット記録ヘッドの模式的斜視図である。 １０１・・・インクジェット記録ヘッド、１０６・・・
インク通路、 １０７・・・インク吐出口面、 １０８・・・インク吐出口、 １０９・・・支持体、 １１０・・・表面処理剤、 ｔｔｏｃ・・・表面処理層。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）支持体上に設けられた実質的に水不溶性で有機溶
   剤可溶性の平均分子量２，０００以上のフッ素系重合体
   及び重合硬化性のモノマー及び／又はオリゴマーを主体
   とする重合硬化性被覆膜形成組成物を含有する表面処理
   剤を、前記支持体からインクジェット記録ヘッドのイン
   ク吐出口が設けられているインク吐出口面に転写させる
   工程を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッ
   ドの表面処理方法。
2. （２）前記転写の工程の後に、前記表面処理剤を活性エ
   ネルギー線の照射によって硬化させる工程を有する、特
   許請求の範囲第（１）項に記載のインクジェット記録ヘ
   ッドの表面処理方法。
3. （３）重合硬化性被覆膜形成組成物中の重合硬化性のモ
   ノマー及び／又はオリゴマーが分子中に２個以上の（メ
   タ）アクリロイル基を有する多官能性モノマー又は多官
   能性オリゴマーである、特許請求の範囲題（１）項に記
   載のインクジェット記録ヘッドの表面処理方法。