JPH08238775A - インクジェット記録ヘッドの表面処理方法 - Google Patents

インクジェット記録ヘッドの表面処理方法

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JPH08238775A
JPH08238775A JP7043998A JP4399895A JPH08238775A JP H08238775 A JPH08238775 A JP H08238775A JP 7043998 A JP7043998 A JP 7043998A JP 4399895 A JP4399895 A JP 4399895A JP H08238775 A JPH08238775 A JP H08238775A
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JP
Japan
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liquid
recording head
plating
ink jet
jet recording
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Withdrawn
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JP7043998A
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English (en)
Inventor
Motoaki Sato
元昭 佐藤
Shigeo Togano
滋雄 戸叶
Akihiko Shimomura
明彦 下村
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Canon Inc
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Canon Inc
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 撥液性,耐摩耗性,基材との密着性に優れた
撥液処理層を形成する。 【構成】 インク吐出口の周縁部とインク吐出口を囲む
面の凹凸部に同時にメッキ処理を行いメッキ層を形成
し、このメッキ層の最上層はフッ素系高分子含有複合共
析メッキとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一般にインクと呼ばれ
る記録液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によって記録を行うインクジェ
ット記録装置のインクジェット記録ヘッドの表面処理方
法に関し、特にインク吐出口が設けられているインク吐
出口及びその周辺部の表面処理方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来より、記録ヘッドのオリフィス(吐
出口)から記録液(インク)を吐出することにより情報
記録を行うインクジェット記録装置が、低騒音,高速記
録等の点で優れた記録装置として知られている。
【0003】図2は、通常のインクジェット記録ヘッド
の構成を示す展開斜視図である。
【0004】この記録ヘッドにおいてはガラスやセラミ
ックス等で形成された基板11の上に、吐出圧発生素子
12が設置され、感光性樹脂硬化膜13をフォトリソグ
ラフィー法でパターニングすることにより吐出圧発生素
子12に対応する液流路15及びオリフィス14、さら
には液室16が形成されている。
【0005】感光性樹脂硬化膜13の上には、例えばガ
ラス,セラミックス,金属層で形成された天板17が、
接着剤19により積層固着されている。また、その天板
17には記録液供給口18が形成されている。
【0006】このような構成の記録ヘッドにおいて、オ
リフィス14を囲む基板11,感光性樹脂硬化膜13及
び天板17の表面の物理的性質(物理特性)は、オリフ
ィス14から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、オリフィス14の外回り表面部
(オリフィス周縁部)に記録液が回り込んで、その一部
にでも液溜りが生じると、流路15の記録液がオリフィ
ス14から吐出される際に、その飛翔方向が正規の所定
方向から離脱するようになり、さらには、液溜り状態の
不安定さから、吐出されるごとにその飛翔方向が乱れる
という不都合が生じ、そのため安定した液吐出が行えず
良好な記録が行えなくなる。
【0007】また更に、オリフィス14の外回り表面全
体が記録液の膜で覆われると、いわゆるスプラッシュ現
象が生じて記録液の散乱が起こり、安定した記録が行え
なくなる。また、オリフィスの外回り表面部を覆う液溜
りが大きくなると、記録ヘッドの液吐出が不能状態に陥
ることすらある。
【0008】また、図2に示したような通常の記録ヘッ
ドでは、シリコン(基板1)、ガラス(天板17)、樹
脂(感光性樹脂硬化膜13)のように異なる材料が使用
されることが多い。そして記録液はオリフィス周縁部に
おいて、それら三種の中で最も漏れやすい材質の部分か
ら漏れる。通常のインク(記録液)に対しては、上記の
三種の材料のうちガラスが一番インクとの界面張力が低
いので、その部分からインクは漏れる。そのガラス部分
は、ヘッドの製造上や性能が好ましいので通常使用され
る材料であり、インク漏れを防ぐ目的で別の材料を使用
することは製造上,性能上,コスト上望ましくない。
【0009】以上説明したように、従来の記録ヘッドに
おいては、オリフィスの周縁部に記録液の液溜りが生じ
ると、安定な吐出が行えなくなる。しかも、この傾向は
ノズル密度を上げて、高精細な記録を行う場合や、高周
波数で駆動する、すなわち高速記録をねらう場合に、非
常に顕著に現れるので、記録ヘッドの性能を向上させる
上で大きな問題となっている。
【0010】そこで、図1に示すように、少なくともオ
リフィス14の周縁部にいわゆる撥液処理を施すことに
より、インクをはじく撥液処理層20を形成し、上記の
問題を解決せんとする提案が、従来より数多く公開され
ている。
【0011】これらの問題を解決する方法の1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。
【0012】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,樹脂等の基材との密着性が悪いため
に耐久性がなく、硬化は不十分なものに過ぎなかった。
また撥液性を十分ではなく、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、ほとんど撥液性を示さなかった。
【0013】さらにフルオ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周縁部を処理し
て撥液性にした例(特開昭56−895669号公報)
もあるが、処理を完全にするには高温(150℃以上)
で長時間加熱するか、高phの溶液(例えばアミノ溶
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。また、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,残存インクなどをふき
払うために行う、例えばゴムなどを用いた拭き取り操作
等の摩擦に対して耐久性が不十分である場合があった。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】インクジェット記録ヘ
ッドに形成する撥液処理層20は、単に撥水性のみが良
好であるだけでなく、通常のインクジェット記録装置と
記録を行う際における撥液処理層の耐久性の点について
も十分でなければ実用的ではない。以下、その耐久性に
ついて述べる。
【0015】インクジェット記録法を実施する場合に
は、たとえオリフィス周縁部に撥液処理が施されていて
も、オリフィス周縁部は常に記録液と接しているので、
ポリウレタンフォーム等の吸収体でオリフィス面を拭
き、付着したインクを吸い取るという回復操作がなされ
るのが通常である。したがって、撥液処理層は、吸収体
によりこすられても剥離しない程度の密着性や層が破壊
しない程度の耐摩耗性が必要とされる。これらの耐久性
が不十分であると、初期はともかく、ヘッドを使用して
いるうちに撥液処理層が徐々に剥離したり、抜け落ちた
りして撥液効果を示さなくなり、安定な吐出印字ができ
なくなってしまう。
【0016】このようなインクジェット記録ヘッドに必
要とされる耐久性において、従来の撥液処理剤にて形成
した撥液処理層では十分ではない場合があった。
【0017】さらには、図2に示したインクジェット記
録ヘッドのように、オリフィスを取り囲む部材が複数の
異なる材質からなっている場合には、そのどの材質とも
密着性が良い撥液処理剤にて形成した撥液処理層を形成
しなければならない。従来の撥液処理剤にて形成した撥
水処理層は、特に、この点について不十分な場合があっ
た。
【0018】本出願人は、そのような課題を解決する撥
液処理剤を先に出願した。その出願明細書には、非晶性
熱可塑性フッ素樹脂撥液処理層を樹脂上にシランカップ
リング剤あるいは有機チタネート化合物を介して被覆し
たインクジェット記録ヘッドが記載されている。
【0019】例えば前記ヘッド(基板11がシリコン、
天板17がガラス、樹脂硬化膜13)の撥液処理層、上
記の組成物により形成すれば、従来の撥液水処理剤を用
いたよりも撥液持続性及び耐摩耗性が向上した撥液処理
層が得られる。
【0020】しかしながら、上記の組成物は、撥液持続
性、ブレード拭きに対する耐久性は十分ながら、紙詰ま
り時の紙による擦りに対しては撥液性が低下してしまう
場合もあった。
【0021】そこでオリフィス面に複合メッキを行った
インクジェット記録ヘッドを形成した。これは樹脂の撥
液処理より遥かに耐摩耗性は向上した。しかし吐出口周
縁部のみのメッキはときにメッキ外端に剥れを生じたり
欠けや割れを生じたりした。
【0022】また吐出口形成後のメッキを行なうタイプ
のインクジェット記録ヘッドではノズル内にメッキが入
り込んで不吐出や吐出方向が不安定になったりというこ
とがしばしばあった。
【0023】本発明は、上記の問題点を解消するために
なされたものであり、その目的は、撥液性及び耐摩耗
性、基材との密着性に優れた撥液処理層を形成するイン
クジェット記録ヘッドの表面処理方法を提供することに
ある。
【0024】
【課題を解決するための手段】このため、本発明に係る
インクジェット記録ヘッドの表面処理方法は、インクジ
ェット記録ヘッドのインク吐出口周縁部と、インク吐出
口を囲む面の少なくとも一部に凹部あるいは凸部もしく
は粗面化処理を行なった部分とに、同時にメッキ処理を
行ないメッキ層を形成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によって前記目的を達成
しようとするものである。
【0025】また、前記のメッキ層の最上層はフッ素系
高分子含有複合共析メッキであ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によって、前記目
的を達成しようとするものである。
【0026】
【作用】上記の表面処理方法により、フッ素系高分子を
金属マトリックス中に分散させ、これをインクジェット
記録ヘッドの少なくともオリフィス面のインク吐出口周
縁部に複合共析メッキ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であり、そのメッキ法を
電解、無電解メッキ単独または双方を用いることにより
無機,有機双方からなるインクジェット記録ヘッド材料
に対して密着性が得られる。またフッ化黒鉛としてその
種類は特にこだわらず、分子量、平均粒子径、メッキ浴
中のフッ化黒鉛含量等を変化させることにより処理層の
撥液性を自由にコントロールすることが可能である。ま
たオリフィスを囲む面で外端部から1mm以内に粗面処理
層を設けるかその範囲内に10ミクロン程度の溝、ある
いは同程度の高さの凸部を設けることにより基材との密
着性を向上させることができる。
【0027】
【実施例】本発明実施例においては、少なくとも吐出オ
リフィス付近に問題の解決が絞られるものであるから、
以降においては記録ヘッドの吐出オリフィスを含む部分
のみを抽出して詳述するが、例えば図1に示した如き記
録ヘッドに限定されることはなく、いかなるタイプの記
録ヘッドでも、吐出オリフィスより液体を吐出させるも
のであれば本発明実施例が適用されるものである。
【0028】次に、本発明実施例の表面処理を施したイ
ンクジェット記録ヘッドの作用について説明する。
【0029】本表面処理はフッ素系高分子微粒子を均一
に分散共析させた複合メッキなので表面に析出したフッ
素系高分子微粒子によって優れた撥液性を示すと共に、
マトリックスが金属であるため樹脂に比較して遥かに傷
つきにくく、剥れたりしない。また本発明実施例ではオ
リフィスを囲む面の少なくとも1部に特定幅の粗面処理
部分あるいは凹凸部分を設けることでメッキ層−基材間
の密着性を大きく向上させることができる。
【0030】図3(A),(B)は、本発明実施例の上
記メッキ部の特徴を示した吐出口部分の断面図である。
【0031】(実施例1)図1に示すようなインクジェ
ット記録ヘッドのノズル内にポジ型液体レジストOFP
R800(東京応化株式会社製品)を注入して120℃
で2時間硬化させた。続いてメカニカルマスクにて吐出
口とそれを囲む面及びその外周四囲幅1mmを除きマスク
し、UV/O3 処理を5〜10分行なう、このときプラ
ズマアッシャー(100ワット、1Torr,1mi
n)を行なっても同様な効果が得られる。次いで無電解
メッキ液ニボジュールHXS(上村工業株式会社製品)
を用い操作温度90℃で膜厚0.2〜1.0μmとなる
ようにメッキ時間を調節しメッキを施した。さらにフッ
化黒鉛を分散させたメッキ液メタフロン(上村工業株式
会社製品)CWで操作温度40〜50℃でメッキ処理を
施した。なお、膜厚はメッキ時間と電流密度を調整する
ことにより1.0〜5.0μmとした。最後にアセトン
にてノズル内に注入したポジ型レジストを溶解除去しイ
ンクジェット吐出ヘッドを形成した。
【0032】(実施例2)図2に示すようなインクジェ
ット記録ヘッドのノズル内にポジ型液体レジストOFP
R800(東京応化株式会社製品)を注入して120℃
で2時間硬化させた。オリフィスを囲む四面にオリフィ
ス面から1mm付近に深さ5ミクロン程度幅10ミクロン
程度の溝を作る。次いでメッキ液ニボジュールHXS
(上村工業株式会社製品)中に静かに浸漬し、操作温度
90℃で膜厚0.2〜1.0μmとなるようにメッキ時
間を調節しメッキを施した。さらにフッ化黒鉛を分散さ
せたメッキ液メタフロン(上村工業株式会社製品)CW
で操作温度40〜50℃でメッキ処理を施した。なお、
膜厚はメッキ時間と電流密度を調整することにより1.
0〜5.0μmとした。最後にアセトンにてノズル内に
注入したポジ型レジストを溶解除去しインクジェット吐
出ヘッドを形成した。溝の代わりに凸部を外周に設けて
も同様な効果が得られる。
【0033】実施例1、実施例2に関してウレタンブレ
ード吹き15万回後に実際の製品(キヤノワードα−7
5)などで印字したところ、印字の劣化はなく耐久性は
半永久的であり、今後より印字速度の高速化、ヘッドの
長寿命化に対し十分対応できる性能である。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の表面処理
方法によって、常時所定の方向に実質的に均一液体量を
持って安定した吐出が行え、高速記録に十分使用され得
るインクジェット記録ヘッドを容易な処理で形成でき
る。またオリフィスを囲む面にまで下地処理、凹部、あ
るいは凸部を設け密着性を改善しヘッド寿命、耐摩耗性
を大きく改善できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 インクジェット記録ヘッドの外観を例示する
斜視図である。
【図2】 インクジェット記録ヘッドの構成を例示する
展開斜視図である。
【図3】 実施例1、2により形成したインクジェット
記録ヘッドのメッキ部の断面図である。
【符号の説明】
1 インクジェット記録ヘッド(溝天樹脂型) 11 基板 12 吐出圧発生素子 13 感光性樹脂硬化膜 14 オリフィス 15 流路 16 液室 17 天板 19 接着剤 20 撥液処理層

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のインク吐出
    口周縁部と、インク吐出口を囲む面の少なくとも一部に
    凹部あるいは凸部もしくは粗面化処理を行なった部分と
    に、同時にメッキ処理を行ないメッキ層を形成すること
    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. 【請求項2】 前記のメッキ層の最上層はフッ素系高分
    子含有複合共析メッキであ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。
JP7043998A 1995-03-03 1995-03-03 インクジェット記録ヘッドの表面処理方法 Withdrawn JPH08238775A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011143342A (ja) * 2010-01-14 2011-07-28 Konica Minolta Ij Technologies Inc インクジェットヘッド、インクジェットヘッドの製造方法およびインクジェット記録方法
JP2014097667A (ja) * 2014-02-24 2014-05-29 Konica Minolta Inc インクジェットヘッド、インクジェットヘッドの製造方法およびインクジェット記録方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011143342A (ja) * 2010-01-14 2011-07-28 Konica Minolta Ij Technologies Inc インクジェットヘッド、インクジェットヘッドの製造方法およびインクジェット記録方法
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Date Code Title Description
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Effective date: 20020507