JPH04368854A - インクジェット記録ヘッドおよびその製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インク滴を飛翔させて
記録媒体上に画像を形成するインクジェット記録装置に
関し、特にインクを吐出する吐出口を有する面が金属で
あるインクジェット記録ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録方法は、現在知られ
ている各種記録方式の中でも記録時に低騒音のノンイン
パクト記録方法であり、また、インク滴を飛翔させて記
録媒体上に画像を形成するので高速記録が可能で、かつ
普通紙に特別の定着処理を必要とせずに記録ができると
いう点で極めて有用な記録方法として認められている。 インクジェット記録ヘッドにおいて、インク吐出口を有
する面は例えば金属、セラミック、ガラス、プラスチッ
ク等で形成されている。しかし、インクジェット記録方
法はインク滴を飛翔させて記録媒体上に画像を形成する
ので、インク吐出面を濡らさないことを前提としたイン
クジェット記録ヘッドの場合、インク吐出口を有する面
の撥インク性（インクが水性インクであれば撥水性、油
性インクであれば撥油性）が要求される。もし、撥イン
ク性が不十分であるとインクジェット記録ヘッドからイ
ンクを吐出させたときに、そのインクが吐出口近傍に付
着し、不均一なインク溜り（濡れムラ）が生じるため、
再びインクを吐出させたとき、図４に示すようにその飛
翔方向がインク溜りの側に引っ張られ正規の方向から外
れる（飛行曲がり）という問題が起こる。さらに、濡れ
ムラが不安定なために吐出のたびにその飛翔方向が乱れ
、安定したインクの吐出ができず良好な記録が得られな
い。

【０００３】そこで、従来よりインク吐出口を有する面
の一部あるいは全部に表面処理を施して、撥インク性を
高める方法が様々、示されている。例えば、特開昭５５
ー６５５６４号公報にはシリコン系撥水剤、フッ素系撥
水剤等の撥水剤を塗布する方法や、特開昭５６ー８９５
６９号公報にはフロロアルコキシシラン等で処理する方
法や、フッ素系化合物やシラン系化合物のプラズマ重合
膜（特開昭６４ー８７３５９号公報等）や熱蒸着などで
コーティングする方法や、特開平２ー３９９４４号公報
にはフロロシリコーンコーティング剤で処理する方法や
、さらには特開平２ー４８９５３号公報に示されるよう
にインク吐出口を有する面を微細な凹凸を形成し、その
凹凸の形成された面に対して撥インク性処理を行なう方
法などが公知である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来技術においてインク吐出口を有する面が金属である
場合、シリコン系撥水剤、フッ素系撥水剤等の撥水剤を
塗布する方法や、フロロアルコキシシラン等で処理する
方法、フッ素系化合物やシラン系化合物のプラズマ重合
膜や熱蒸着などでコーティングする方法、フロロシリコ
ン系カップリング剤で処理する方法、インク吐出口を有
する面を微細な凹凸を形成し、その凹凸の形成された面
に対して撥インク性処理を行なう方法などでは金属との
密着性が弱かった。

【０００５】そのため、インクジェット記録装置には、
図２に示すようにインクジェット記録ヘッド１のインク
吐出口を有する面３に記録紙から発生する紙粉や空気中
のほこり、ゴミ等の付着した場合のインク吐出口の目詰
まりを防ぐ目的で、インク吐出口を有する面３をゴム製
のプレート７で拭くという機能があるが、インク吐出口
を有する面３をゴムプレートで何回も拭いていると表面
処理した層が剥離しやすいという問題があった。

【０００６】したがって、インク吐出口を有する面に初
期的には撥インク性があっても、次第に撥インク性が失
われ、インクジェット記録ヘッドからインクを吐出させ
たときに、そのインクが吐出口近傍に付着し、インクの
飛翔方向がインクが付着した側に引っ張られ飛行曲がり
が生じてしまうという課題があった。

【０００７】そこで、本発明は前記課題を解決するため
のものであり、その目的とするところは、インク吐出口
を有する面が金属で形成されているインクジェット記録
ヘッドにおいてインクを吐出させたとき、インクがイン
ク吐出口近傍に付着せず、安定した高品質の記録が長期
間可能なインクジェット記録ヘッドを提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、インクジェッ
ト記録ヘッドにおいて、インク吐出口を有する面が金属
であって、その金属を強熱処理した後、フロロコーティ
ング剤あるいは、フロロシリコーンコーティング剤で処
理した撥インク性の表面処理層をもつことを特徴とする
。

【０００９】一般にインクジェット記録ヘッドのインク
吐出口を有する面の材料として用いられる金属はベリリ
ウム、アルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、マ
ンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、モリブデ
ン、スズ、タンタル、金等があげられ、これらのいずれ
か単一、あるいは２種類以上の合金である場合がある。 さらに、ホウ素、炭素、フッ素、ケイ素、リン等の非金
属元素が上記金属中に１種類以上含まれている場合もあ
る。

【００１０】本発明者らは、インクジェット記録ヘッド
において、インク吐出口を有する面が上記に示すような
金属である場合、その金属との密着性がよく、撥インク
性の良好な表面処理について検討した結果、金属を強熱
処理した後、フロロコーティング剤あるいは、フロロシ
リコーンコーティング剤をコーティングすることによっ
て金属に対する密着性が向上し、図２に示すようにゴム
プレート７でインク吐出口を有する面３を何回も拭いた
場合でも、表面処理した層の剥離はなく、飛行曲がりも
生じないことがわかった。

【００１１】以上のような表面処理をインク吐出口を有
する面に施すことにより、インクジェット記録ヘッドに
おいてインクを吐出させるとき、インクがインク吐出口
近傍に付着せず、図３に示すようなインク吐出状態を保
つことができる。さらに、安定した高品質の記録が長期
間可能になる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を図面を参照して具体的に説明
する。

【００１３】図１において、本発明に関わるインクジェ
ット記録ヘッド１の断面図を示す。本発明のインクジェ
ット記録ヘッド材料としては、インク吐出口４を有する
面３は金属であるが、流路２を形成する部材はインク吐
出口を有する面３と同一の金属でもよいし、異なる金属
でもよいし、ガラス、シリコン、セラミック、プラスチ
ック等でもよい。また、インク吐出口を有する面３の外
表面は本発明による撥インク性の表面処理層６が形成さ
れている。

【００１４】本発明のインクジェット記録ヘッドのイン
ク吐出口を有する面の材料として用いる金属はベリリウ
ム、アルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、マン
ガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、モリブデン
、スズ、タンタル、金等があげられ、これらのいずれか
単一、あるいは２種類以上の合金であってもよい。さら
に、ホウ素、炭素、フッ素、ケイ素、リン等の元素が上
記金属中に含まれていてもよい。また、インク吐出口を
有する面が１種類の金属で形成されてもよいし、部分的
に金属の異なるもので形成されてもよい。

【００１５】本発明のヘッドは、あらかじめ作成された
ヘッドを強熱し、インク吐出口を有する面３を強熱処理
した後、フロロコーティング剤あるいは、フロロシリコ
ーンコーティング剤の撥インク性表面処理剤を塗布ある
いは蒸着などの一般的なコーティング法により、作成す
ることができる。あるいは、インク吐出口を有する面３
を形成する金属のみを強熱し、流路を形成している部材
と接着した後、前記撥インク性表面処理剤をコーティン
グしたり、先に前記撥インク性表面処理剤をコーティン
グした後、流路を形成している部材と接着することもで
きる。最初の場合は、特に、流路を形成する材料が強熱
によって変形しないものでなければならない。また、ヘ
ッド状態で前記撥インク性表面処理剤をコーティングす
る場合、流路内にその撥インク性表面処理剤が入り込ま
ないような処置をとる必要がある。

【００１６】なお、本発明は図１に示した如きヘッドに
限定されることはなく、液体を吐出口より吐出させ、そ
の吐出口を有する面が金属であれば、如何なるタイプの
ヘッドでも適用されるものである。

【００１７】次に、本発明の実施例及び比較例の表面処
理方法をあげてさらに詳しく説明する。なお、文中％と
あるのは重量基準である。

【００１８】（実施例１）電解法でインク吐出口を形成
したＮｉプレートを４００℃の炉で１時間強熱処理し、
流路形成部材との接着面をテープで保護した後、以下の
組成の撥インク性表面処理剤に浸漬し引き上げて乾燥さ
せた。

【００１９】 　　　　“フレオン”ＴＦ（商品名）　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　９５％　　　　
ＫＰ８０１（信越化学製、商品名）　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　５％次に２００℃のオーブ
ン中に２時間投入し、反応硬化させた。

【００２０】（実施例２）電解法でインク吐出口を形成
したＮｉプレートを４００℃の炉で１時間強熱処理し、
流路形成部材との接着面をテープで保護した後、以下の
組成の撥インク性表面処理剤を外表面にスプレー塗布し
て乾燥させた。

【００２１】 　　　　フロラード　ＦＣ−７２１（住友３Ｍ製、商品
名）　　　　　１００％次に１００℃のオーブン中に１
５分間投入し、反応硬化させた。

【００２２】（実施例３）電解法でインク吐出口を形成
したＮｉプレートを４００℃の炉で１時間強熱処理し、
流路形成部材との接着面をテープで保護した後、以下の
組成の撥インク性表面処理剤に浸漬し引き上げて乾燥さ
せた。

【００２３】 　　　　フロラード　ＦＸ−３３２５（住友３Ｍ製、商
品名）　　　１００％　　次に１５０℃のオーブン中に
１時間投入し、反応硬化させた。

【００２４】（実施例４）プレスによる穴開けでインク
吐出口を形成したリン青銅（Ｓｎ−Ｃｕ−Ｐ）プレート
を５００℃の炉で１時間強熱処理し、流路形成部材との
接着面をテープで保護した後、以下の組成の撥インク性
表面処理剤に浸漬し引き上げて乾燥させた。

【００２５】 　　　　“フレオン”ＴＦ（商品名）　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　９５％　　　　
ＫＰ８０１（信越化学製、商品名）　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　５％次に２００℃のオーブ
ン中に２時間投入し、反応硬化させた。

【００２６】（実施例５）プレスによる穴開けでインク
吐出口を形成したリン青銅（Ｓｎ−Ｃｕ−Ｐ）プレート
を５００℃の炉で１時間強熱処理し、流路形成部材との
接着面をテープで保護した後、以下の組成の撥インク性
表面処理剤に浸漬し引き上げて乾燥させた。

【００２７】 　　　　フロラード　ＦＸ−３３２５（住友３Ｍ製、商
品名）　　　１００％　　次に１５０℃のオーブン中に
１時間投入し、反応硬化させた。

【００２８】（実施例６）無電解法でインク吐出口を形
成したＮｉ−Ｐプレートを４００℃の炉で２時間強熱処
理し、流路形成部材との接着面をテープで保護した後、
以下の組成の撥インク性表面処理剤に浸漬し引き上げて
乾燥させた。

【００２９】 　　　　“フレオン”ＴＦ（商品名）　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　９５％　　　　
ＫＰ８０１（信越化学製、商品名）　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　５％次に２００℃のオーブ
ン中に２時間投入し、反応硬化させた。

【００３０】（比較例１）電解法によってＮｉプレート
を作成し、強熱せず実施例１と同様の撥インク処理をし
た。

【００３１】（比較例２）電解法によってＮｉプレート
を作成し、強熱せず実施例２と同様の撥インク処理をし
た。

【００３２】（比較例３）電解法によってＮｉプレート
を作成し、強熱せず実施例３と同様の撥インク処理をし
た。

【００３３】（比較例４）プレスによる穴開けでＳｎ−
Ｃｕ−Ｐプレートを作成し、強熱せずに実施例４と同様
の撥インク処理をした。

【００３４】（比較例５）プレスによる穴開けでＳｎ−
Ｃｕ−Ｐプレートを作成し、強熱せずに実施例５と同様
の撥インク処理をした。

【００３５】（比較例６）無電解法によってＮｉーＰプ
レートを作成し、強熱せず実施例６と同様の撥インク処
理をした。

【００３６】（比較例７）無電解法によってＮｉーＰプ
レートを作成し、ダイヤモンド研磨機で研磨し、微細な
凹凸を表面に形成させた後、実施例６と同様の撥インク
処理をした。

【００３７】（比較例８）ポリカーボネイト樹脂の基板
をケミカルエッチングし、凹凸を形成させた後、以下の
組成の撥インク性表面処理剤に浸漬し引き上げて乾燥さ
せた。

【００３８】 　　　　”フレオン”ＴＦ（商品名）　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　９５％　　　　
ＫＰ８０１（信越化学製、商品名）　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　５％上記実施例１乃至６お
よび比較例１乃至８の表面処理を施したインク吐出口を
有する面の材料の試験片、およびこの材料を用いたイン
クジェット記録ヘッドと下記の組成のインクＡを用いて
、表面処理層の密着性、表面処理を施したインク吐出口
を有する面の耐久性を確認するために次の実験を行った
。

【００３９】インクＡの組成 Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック１５４　　　　　　　　　
　　　１％グリセリン　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　３％エタノール　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
５％水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　９１％試験Ｉ：実施例１乃至６お
よび比較例１乃至７の表面処理を施した各種金属プレー
トと比較例８のポリカーボネイト樹脂プレートに対する
インクＡの接触角を測定した。次にそれを図２に示すよ
うなゴムプレート７で一定方向にワイピングする方法で
数千回ワイピングした後、再び、インクＡの接触角を測
定した。その結果を表１に示す。

【００４０】ゴムプレート７は、ＮＢＲゴム、シリコン
ゴム、ブチルゴム、クロロビデンゴム等の発泡性ゴムか
らなる。

【００４１】なお、接触角は協和界面化学（株）製　Ｆ
ＡＣＥ　自動接触角計　ＰＤ−Ｚ型を用い、２５℃にお
いてインク滴下６０秒後に測定した。

【００４２】試験ＩＩ：実施例１乃至６および比較例１
乃至８の表面処理を施したインク吐出口を有する面をも
つ図５に示した圧電素子制御方式の吐出手段によるイン
クジェット記録ヘッドを用いてインク吐出口を有する面
３に対し、ゴムプレート７で一定方向にワイピングを数
千回行った後、インクジェット記録装置に装着した。そ
れにより１ページ連続印字を行なった後、３０秒待機さ
せ再度印字させたときの印字状態を確認、飛行曲がりの
有無をチェックし、以下の基準にしたがって判断する。

【００４３】 全く曲がらない　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　◎やや曲がるが文字に影響ない　　　　　　　
　　　○曲がりが発生し文字に影響を与える　　　　△
ひどく曲がり文字が読み取れない　　　　　　×その結
果を表２に示す。

【００４４】

【表１】

【００４５】

【表２】

【００４６】以上のように、インク吐出口を有する面の
材料である金属を強熱せずに撥インク処理をしたもの（
比較例１〜７）はゴムプレートでのワイピング回数が増
加するにしたがって、接触角が低下し、また、飛行曲が
りも生じることから、撥インク処理した表面処理層が剥
離したことが考えられる。しかし、インク吐出口を有す
る面の材料である金属を強熱した後、撥インク処理をし
た本発明のインクジェット記録ヘッドでは、接触角、飛
行曲がりのいずれにおいても低下はみられず、撥インク
処理した表面処理層の密着性、耐久性が良好であった。

【００４７】

【発明の効果】以上の如き本発明によれば、インク吐出
口を有する面の撥インク性の表面処理層の密着性が向上
し、ゴムプレートでのワイピイングに対する耐久性が良
好なので、これによって、正規の吐出状態が長期間保つ
ことができる。それゆえ、安定した高品質の記録が長期
間可能となり、信頼性に優れたインクジェット記録ヘッ
ドを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェット記録ヘッドの断面図。

【図２】一般的なワイピング方法を説明する模式図。

【図３】本発明の効果を示した模式図。

【図４】従来のインクジェット記録ヘッドを説明する模
式図。

【図５】圧電素子制御方式のインクジェット記録ヘッド
の断面図。

【符号の説明】

１：流路形成部材 ２：流路 ３：インク吐出口を有する面 ４：インク吐出口 ５：インク ６：表面処理層 ７：ゴムプレート ８：振動板 ９：圧電素子 １０：ＦＰＣ １１：ヘッドケース

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　インクジェット記録ヘッドにおいて、
   インク吐出口を有する面が強熱処理した金属であって、
   その外表面に撥インク性の表面処理層をもつことを特徴
   とするインクジェット記録ヘッド。
2. 【請求項２】　　インク吐出口を有する面が金属であっ
   て、その金属を強熱処理した後、フロロコーティング剤
   あるいは、フロロシリコーンコーティング剤で処理する
   ことを特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法
   。