JPH10323979A

JPH10323979A - インクジェットヘッドの製造方法及びインクジェットプリンタ

Info

Publication number: JPH10323979A
Application number: JP7103198A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Karasawa; 康史柄沢
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1997-03-27
Filing date: 1998-03-19
Publication date: 1998-12-08

Abstract

(57)【要約】【課題】インクジェットヘッドの長期使用によっても
インク吐出面の撥水撥油性能が低下せず、印字乱れなど
のトラブルの発生しにくい優れたインクジェットヘッド
を提供する。【解決手段】（ａ）ノズルを有する基材のインク吐出
側の面に、撥水撥油物質と化学結合可能でありかつイン
ク難溶性を有する中間膜を形成する工程と、（ｂ）前記
中間膜の表面へ、化学結合が可能な部位を有する撥水撥
油物質を反応結合させる工程と、をこの順序で行って、
インクジェットヘッドを製造するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、長期間優れた撥水
撥油特性を持続するインクジェットヘッドの製造方法及
びインクジェットプリンタに関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットヘッドのインク吐出面の
構成材料としては、ガラス、金属、シリコンなどの材料
が通常用いられている。これらの材料は、インクジェッ
トプリンタで通常用いられているインクに濡れ易く、そ
のためインク吐出面へのインクの付着を招きやすくな
る。その結果、吐出されるインク滴の直進性が損なわ
れ、印字乱れなどのトラブルを発生しやすくなるという
問題点がある。この問題点を解決するための技術とし
て、特開平６−１４３５８６号公報は、インクジェット
ヘッドのインク吐出面の撥水撥油化処理を行う技術を開
示している（第２欄３９行目から第３欄２１行目）。こ
の技術によれば、珪素又は酸化珪素からなるインク吐出
面に撥水撥油物質であるフルオロアルキルシラン系化合
物を真空蒸着により付着させて、インク吐出面へのイン
クの付着の防止を図ることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術は、次のような理由によって、インクジェットヘッド
の長期使用によりインク吐出面の撥水撥油性能が低下す
るという問題点がある。

【０００４】（理由１）インクのｐＨは、色素材料を安
定に分散させるため、人体に影響しない範囲で弱アルカ
リ性に調整されている。珪素または酸化珪素がインク吐
出面の構成材料の場合、撥水撥油物質を浸透した弱アル
カリ性インクが、珪素または酸化珪素を溶解し、撥水撥
油物質がインク吐出面より脱落するため、インクジェッ
トヘッドの長期使用によりインク吐出面の撥水撥油性能
が低下する。

【０００５】（理由２）ノズル構成材料がステンレス、
樹脂またはそれらの混成材料の場合、撥水撥油物質であ
るフルオロアルキルシラン系化合物との密着性が悪いた
め、インクジェットヘッドの長期使用によりインク吐出
面の撥水撥油性能が低下する。

【０００６】本発明は、以上の問題点を解決するもので
あり、インクジェットヘッドの長期使用によってもイン
ク吐出面の撥水撥油性能が低下せず、印字乱れなどのト
ラブルの発生しにくい優れたインクジェットヘッド及び
そのようなインクジェットヘッドを備えた優れたインク
ジェットプリンタを提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１のインクジェッ
トヘッドの製造方法は、（ａ）ノズルを有する基材のイ
ンク吐出側の面に、撥水撥油物質と化学結合可能であり
かつインク難溶性を有する中間膜を形成する工程と、
（ｂ）前記中間膜の表面へ、化学結合が可能な部位を有
する撥水撥油物質を反応結合させる工程と、をこの順序
で有することを特徴とする。

【０００８】請求項２のインクジェットヘッドの製造方
法は、（ａ）ノズルを有する基材のインク吐出側の面
に、チタン膜を形成する工程と、（ｂ）前記チタン膜の
表面へ、水酸基と反応可能な部位を有する撥水撥油物質
を反応結合させる工程と、をこの順序で有することを特
徴とする。

【０００９】請求項３のインクジェットヘッドの製造方
法は、（ａ）ノズルを有する基材のインク吐出側の面
に、酸化チタン膜を形成する工程と、（ｂ）前記酸化チ
タン膜の表面へ、水酸基と反応可能な部位を有する撥水
撥油物質を反応結合させる工程と、をこの順序で有する
ことを特徴とする。

【００１０】請求項４のインクジェットヘッドの製造方
法は、（ａ）ノズルを有する基材のインク吐出側の面
に、インジウム・錫酸化物膜を形成する工程と、（ｂ）
前記インジウム・錫酸化物膜の表面へ、水酸基と反応可
能な部位を有する撥水撥油物質を反応結合させる工程
と、をこの順序で有することを特徴とする。

【００１１】このため、本発明によれば、インク吐出面
にまずチタン、酸化チタン、インジウム・錫酸化物（Ｉ
ＴＯ）などのインク難溶性を有する中間膜を形成し、そ
の後この中間膜の表面へ撥水撥油物質を反応結合させる
ため、次の２つの理由によって、インク吐出面の撥水撥
油性能が低下しない。

【００１２】（理由１）酸化チタンまたはインジウム・
錫酸化物は、強酸を除く酸またはアルカリ性の環境で腐
食しにくい物質である。また大気環境下のチタンは、そ
の表面に不動体膜（酸化膜）が被覆されているため、酸
やアルカリに対して腐食しにくい。従って珪素または酸
化珪素からなるインク吐出面にチタン、酸化チタンまた
はインジウム・錫酸化物を形成した場合、その上に形成
された撥水撥油物質が脱落することなく、撥水撥油性が
長期間維持される。

【００１３】（理由２）チタン、酸化チタンまたはイン
ジウム・錫酸化物は、インク吐出面材料である珪素、酸
化珪素またはステンレスとの密着性が強いため、長期間
放置した場合でも、インク吐出面材料より脱落すること
がない。さらに酸化チタンまたはインジウム・錫酸化化
合物は、表面に水酸基を有するため、フルオロアルキル
シラン系化合物との密着性が良く、撥水撥油性能が長期
間維持される。

【００１４】なお、チタンの製造方法には、スパッタお
よび蒸着法があり、インジウム・錫酸化物の製造方法に
は、スパッタ、蒸着およびＣＶＤ法がある。また酸化チ
タンの製造方法には、チタンをスパッタまたは蒸着によ
って形成した後大気中で自然酸化膜を被覆する方法、チ
タンを陽極酸化または熱酸化する方法、または酸化チタ
ンをスパッタ、蒸着またはＣＶＤで形成する方法があ
る。

【００１５】請求項１乃至４のいずれかに記載のインク
ジェットヘッドの製造方法においては、このインクジェ
ットヘッドがフェースイジェクト構造を有している場合
（請求項５）でも、エッジイジェクト構造を有している
場合（請求項６）でも、同様に効果がある。

【００１６】インクジェットヘッドは、ノズル穴の製造
方法の違いによりノズルプレートと呼ばれる一種類の材
料を使ったフェースイジェクト構造と、インクの通過す
る一または二種類以上の材料で構成された端面を利用し
たエッジイジェクト構造があるが、本発明は上記の通
り、インク吐出面の構成材料に依らず密着性が高く、撥
水撥油物質と化学結合するため、いずれのタイプのヘッ
ドにおいても、耐久性の優れたインクジェット記録装置
を製造することができるのである。

【００１７】請求項７のインクジェットプリンタは、請
求項５又は６に記載のインクジェットヘッドの製造方法
により製造されたインクジェットヘッドを備えたことを
特徴とする。

【００１８】このため、本発明のインクジェットプリン
タは、長期使用によってもインク吐出面の撥水撥油性能
が低下せず、印字乱れなどのトラブルの発生がない。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は、本実施形態における各実
施例及び各比較例のインクジェットヘッドの斜視図であ
る。インクジェットヘッドは、インクの供給部３とＰＺ
Ｔなどの振動によりインクを吐出する圧力室４とインク
が通過する流路５を形成した第一プレート１と、流路５
と垂直方向にノズル穴６を形成したノズルプレートと呼
ばれるノズルプレート２を接合した構造である。そして
本実施形態のチタン膜、酸化チタン膜ないしインジウム
・錫酸化膜及び撥水撥油膜は、このノズルプレート２の
表面へ形成する。以下実施例により本発明の効果を詳細
に説明する。

【００２０】（実施例１）図２は、実施例１における工
程断面図である。実施例１においては、珪素製のノズル
プレートへチタン及び撥水撥油物質を形成した。図２に
沿って実施例１を説明する。

【００２１】まず、ノズル穴１２を加工した珪素基板１
１表面へ（図２（ａ））、スパッタ法でチタン膜１３を
約１０００オングストローム形成し、大気環境に放置し
て、チタン膜１３の表面に自然酸化膜１４を被覆した
（図２（ｂ））。続いて、フルオロアルキルシラン系の
撥水撥油物質１５を真空蒸着法によって、自然酸化膜１
４上へ形成した（図２（ｃ））。

【００２２】最後にノズルプレートと第一プレートを接
合し、インクジェットヘッドを完成させた。

【００２３】（実施例２）図３は、実施例２における工
程断面図である。実施例２においては、ステンレス製の
ノズルプレートへ撥水撥油物質を形成した。図３に沿っ
て実施例２を説明する。

【００２４】まず、ノズル穴２２を加工したステンレス
製基板２１へ（図３（ａ））、スパッタ法でチタン膜２
３を約２０００オングストローム形成し、大気環境に放
置して自然酸化膜２４をチタン膜２３表面に被覆した
（図３（ｂ））。続いて、フルオロアルキルシラン系の
撥水撥油物質２５を真空蒸着法によって自然酸化膜２４
上へ形成した（図３（ｃ））。

【００２５】最後にノズルプレートと第一プレートを接
合し、インクジェットヘッドを完成させた。

【００２６】（実施例３）図４は、実施例３における工
程断面図である。実施例３においては、ステンレス製の
ノズルプレートへ撥水撥油物質を形成した。図４に沿っ
て実施例３を説明する。

【００２７】まず、ノズル穴３２を加工したステンレス
製基板３１へ（図４（ａ））、スパッタ法でチタン膜３
３を約２０００オングストローム形成した（図４
（ｂ））。このステンレス製基板３１を次の組成の電解
液に浸せきし、１０Ｖでチタン膜を陽極電解して、陽極
酸化膜３４を形成した。

【００２８】＜電解液組成＞液組成：１重量パーセントの燐酸水溶液温度：摂氏３０度時間：１分続いて、フルオロアルキルシラン系の撥水撥油物質３５
を真空蒸着法によって陽極酸化膜３４上へ形成した（図
４（ｃ））。

【００２９】最後にノズルプレート３１と第一プレート
を接合し、インクジェットヘッドを完成させた。

【００３０】（実施例４）実施例３のチタン膜を摂氏９
００度のオーブンで大気中で酸化した以外、実施例３と
同様の方法でインクジェット記録ヘッドを製造した。

【００３１】（実施例５）図５は、実施例５における工
程断面図である。実施例５においては、珪素製のノズル
プレートへ酸化チタン膜及び撥水撥油物質を形成した。
図５に沿って実施例５を説明する。

【００３２】まず、ノズル穴４２を加工した珪素基板４
１（図５（ａ））表面へ、スパッタ法で酸化チタン膜４
３を約１０００オングストローム形成した（図５
（ｂ））。続いて、フルオロアルキルシラン系の撥水撥
油物質４４を真空蒸着法によって、酸化チタン膜４３上
へ形成した（図５（ｃ））。

【００３３】最後にノズルプレートと第一プレートを接
合し、インクジェットヘッドを完成させた。

【００３４】（実施例６）図６は、実施例６における工
程断面図である。実施例６においては、珪素表面へ酸化
膜を形成したノズルプレートへインジウム・錫酸化物及
び撥水撥油物質を形成した。図６に沿って実施例６を説
明する。

【００３５】まず、ノズル穴５２を加工した珪素基板５
１表面へ、珪素酸化膜５５を形成し（図６（ａ））、ス
パッタ法でインジウム・錫酸化膜５３を約１０００オン
グストローム形成した（図６（ｂ））。続いて、フルオ
ロアルキルシラン系の撥水撥油物質５４を真空蒸着法に
よって、インジウム・錫酸化膜５３上へ形成した（図６
（ｃ））。

【００３６】最後にノズルプレートと第一プレートを接
合し、インクジェットヘッドを完成させた。

【００３７】（比較例１）図７は、比較例１における工
程断面図である。比較例１においては、珪素製のノズル
プレートへ撥水撥油物質を形成した。図７に沿って比較
例１を説明する。

【００３８】まず、ノズル穴６２を加工した珪素基板６
１を、アルカリ溶剤を使い超音波洗浄した（図７
（ａ））。そして真空蒸着法によって、珪素基板６１の
上へフルオロアルキルシラン系の撥水撥油物質６３を形
成した（図７（ｂ））。

【００３９】最後にノズルプレートと第一プレートを接
合し、インクジェットヘッドを完成させた。

【００４０】（比較例２）比較例１の第二インク吐出材
料をステンレスに変更した以外、比較例１と同様の方法
によって、インクジェット記録ヘッドを製造した。

【００４１】以上、実施例１乃至実施例６、並びに比較
例１及び比較例２のインクジェットヘッドについて、摂
氏７０度の１５日及び３０日のインク浸漬試験を実施し
た。

【００４２】試験前のインクジェットヘッドのインク吐
出面は、水の接触角が１２０度で、インクジェットヘッ
ドの印字品質（インク吐出の直進性観察）は良好であっ
た。

【００４３】表１は、浸漬試験後の水に対する接触角及
び印字品質を判定した結果である。

【００４４】

【表１】

【００４５】このように実施例１乃至実施例６のインク
ジェットヘッドの撥水撥油性及び印字品質が、摂氏７０
度の１５日浸漬条件で、良好であった。中でもインジウ
ム・錫酸化物を用いた実施例６の試料の耐久品質が、非
常に優れていた。しかし、比較例１及び２のインクジェ
ットヘッドは、構成材料が溶解したため、撥水撥油性及
び印字品質が悪化した。

【００４６】また摂氏７０度の３０日インク浸せき試験
では、実施例３、４及び６のインクジェット記録ヘッド
の水に対する接触角が高かった。ただし印字品質は、実
施例１乃至６のインクジェット記録ヘッドすべて良好で
あった。

【００４７】なお、各実施例は、本発明の一部について
記したものであり、他の撥水撥油剤を用いた場合でも、
同様の効果を発揮した。

【００４８】また、ノズルプレートの材質は、シリコン
系材料やステンレスに限定されず、他の金属材料、ガラ
スまたはポリサルフォン等の有機高分子材料でも、本発
明と同様の効果が実現された。

【００４９】また本発明のチタン、酸化チタンまたはイ
ンジウム・錫酸化物膜厚などの製造条件が本実施例の範
囲以外の場合であっても、本実施例と同様の効果があっ
た。

【００５０】また撥水撥油材料は、本発明で示した材料
に限らず、その材料の基に水酸基と化学反応可能な材料
であればよい。

【００５１】さらに本実施例は、フェイスイジェクトヘ
ッドについて説明したが、エッジイジェクトヘッドにお
いても、チタン、酸化チタンまたはインジウム・錫酸化
物と基材との密着性が良好なため、優れた耐久性を発揮
した。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、インク吐
出面が、ノズル穴を加工したインク吐出面の構成材料へ
チタン、酸化チタンまたはインジウム・錫酸化物を形成
した構造であるため、撥水撥油物質の耐久性能を向上さ
せる効果を有した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態におけるインクジェット記録ヘッ
ドの斜視図。

【図２】実施例１における工程別断面図。

【図３】実施例２における工程別断面図。

【図４】実施例３における工程別断面図。

【図５】実施例５における工程別断面図。

【図６】実施例６における工程別断面図。

【図７】比較例１における工程別断面図。

【符号の説明】

１第一プレート２ノズルプレート３供給部４圧力室５流路６ノズル穴１１珪素基板１２ノズル穴１３チタン膜１４自然酸化膜１５撥水撥油物質２１ステンレス製基板２２ノズル穴２３チタン膜２４自然酸化膜２５撥水撥油物質３１ステンレス製基板３２ノズル穴３３チタン膜３４陽極酸化膜３５撥水撥油物質４１珪素基板４２ノズル穴４３酸化チタン膜４４撥水撥油物質５１珪素基板５２ノズル穴５３インジウム・錫酸化膜５４撥水撥油物質５５珪素の酸化膜６１珪素基板６２ノズル穴６３撥水撥油物質

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）ノズルを有する基材のインク吐出側
の面に、撥水撥油物質と化学結合可能でありかつインク
難溶性を有する中間膜を形成する工程と、（ｂ）前記中間膜の表面へ、化学結合が可能な部位を有
する撥水撥油物質を反応結合させる工程と、をこの順序
で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】（ａ）ノズルを有する基材のインク吐出側
の面に、チタン膜を形成する工程と、（ｂ）前記チタン膜の表面へ、水酸基と反応可能な部位
を有する撥水撥油物質を反応結合させる工程と、をこの
順序で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３】（ａ）ノズルを有する基材のインク吐出側
の面に、酸化チタン膜を形成する工程と、（ｂ）前記酸化チタン膜の表面へ、水酸基と反応可能な
部位を有する撥水撥油物質を反応結合させる工程と、を
この順序で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】（ａ）ノズルを有する基材のインク吐出側
の面に、インジウム・錫酸化物膜を形成する工程と、（ｂ）前記インジウム・錫酸化物膜の表面へ、水酸基と
反応可能な部位を有する撥水撥油物質を反応結合させる
工程と、をこの順序で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５】請求項１乃至４のいずれかに記載のイン
クジェットヘッドの製造方法において、このインクジェットヘッドがフェースイジェクト構造を
有してい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６】請求項１乃至４のいずれかに記載のイン
クジェットヘッドの製造方法において、このインクジェットヘッドが、エッジイジェクト構造を
有してい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】請求項１乃至６のいずれかに記載のイン
クジェットヘッドの製造方法によって製造されたインク
ジェットヘッドを備えたことを特徴とするインクジェッ
トプリンタ。