JP2001130006A - インクジェット記録ヘッドおよびそれを備えたインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】シール液体によってインク吐出口をシールする
方式において、インク吐出によって解除されたシール状
態を素早く復元させると共に、インク吐出口の周囲にイ
ンクミストの付着を防止するインクジェット記録ヘッド
を提供することを目的とする。 【解決手段】インク吐出面２８において、インク吐出口
１２の周囲には、多孔質性を付与された面にシール液体
２２が含浸処理された撥インク親シール性領域１８が設
けられている。したがって、インク吐出に伴なうシール
の解除後、撥インク親シール性領域１８から素早くシー
ル液体１８がインク吐出口１２のインク２０をシールし
て所定の状態に復元する。また、インク吐出に伴なって
インクミストがインク吐出面２８に付着するが、撥イン
ク親シール性領域１８はインク２０よりもシール液体２
２の方がぬれやすいので、インク吐出口１２の周囲にイ
ンク液溜りが発生することはない。この結果、安定した
インク吐出が行なわれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被印字面にインク
ドロップなどの液滴を吐出して印字を行うインクジェッ
ト記録ヘッドおよびそれを備えたインクジェット記録装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】被印字面に液滴、特にインクドロップを
吐出して印字を行うインクジェット記録方式の代表的な
ものとして、ノズルを用いる方式があり、そのノズルを
用いる記録方式には、従来、オンデマンド型と連続流型
とがある。オンデマンド型は、記録情報に対応してノズ
ルから間欠的にインクを吐出させて印字を行う方式で、
代表的なものとして、圧電素子方式とサーマル方式とが
ある。圧電素子方式は、インク室に付設した圧電素子
に、パルス電圧を印加して圧電素子を変形させることに
より、インク室内のインク液圧を変化させ、ノズルから
インクドロップを吐出させて、記録紙上にドットを記録
するものである。サーマル方式は、インク室内に設けた
加熱素子によりインクを加熱し、これにより発生したバ
ブルによりノズルからインクドロップを吐出させて、記
録紙上にドットを記録するものである。一方、連続流型
は、インクに圧力を加えてノズルから連続的にインクを
吐出させると同時に、ピエゾ振動子などにより振動を加
えて突出インク柱を液滴化し、さらに液滴に対して選択
的に帯電、偏向を行うことによって、記録を行うもので
ある。

【０００３】これらのインクジェット記録装置において
は、非動作時のインクの乾燥、増粘に起因するノズルの
目詰まりを防止することが大きな課題である。この課題
を解決するために種々のインク材料が開発されている
が、インク溶媒の蒸発を低減することは依然として困難
である。市販のインクジェット記録装置では、非印字
時、長期休止時には、樹脂製のキャッピング手段等によ
り、ノズルと外気とを遮蔽してインクの乾燥を遅延させ
ようとしている。しかし、このキャッピング手段では、
ノズル内の気密状態をより効果的に高めるためには、複
雑な手順と装置が必要となる。また、キャッピング手段
では、ノズル内部を空気から完全に遮蔽することができ
ず、保存中に、ノズル内部のインクの乾燥、増粘が徐々
に進行し、ノズルの目詰まりが発生してしまうことがあ
る。このように、実際には市販されているインクジェッ
ト記録装置では、長期休止によるノズルの目詰まりを回
復するために、様々なメンテナンス動作が必要となって
いる。

【０００４】長期休止後の目詰まりに起因する問題を回
避する手段としては、インクに不溶のシール液体と、シ
ール液体の膜を張る手段によって、インク吐出口を密封
してインクを空気から遮蔽し、インクの乾燥を防ぐ手段
が知られている。

【０００５】シール液体による密封方式を採用する方法
として、特開昭４９−１１５５４８号公報（以下、従来
例１という）には、シール液体とぬれ機構により印字装
置の非動作時にインク吐出口を密封し、動作時にはシー
ル液体の供給路に設けた開閉器によってシール液体の供
給を止める方法が記載されている。

【０００６】また、特開昭５４−６９４３６号公報（以
下、従来例２という）には、シール液体による密封方式
におけるインク滴の吐出安定性を改善するために、シー
ル液体膜の形成・解除を行う方法が開示されている。

【０００７】さらに、特開平５−１７７８４１号公報
（以下、従来例３という）では、必要に応じてシール液
体によってノズルをシールする方法や、キャリッジ走査
に連動してシール液体によるシールを開閉する方法が述
べられている。

【０００８】また、印字時に記録媒体から跳ね返ってく
る微小のインク滴（以下、「インクミスト」と称す
る。）や、インク吐出時に発生するインクミストがイン
ク吐出口の周囲に付着し、インク吐出に影響を与えると
いう問題に対しては、特開平６-１５５７５２号公報
（以下、従来例４という）に撥水材料をインク吐出面、
特にインク吐出口近傍にコーティングして撥水領域とす
ることによってインクミストの付着を防止する方法が開
示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来例１
〜３に示したシール液体によるノズルの密封方法では、
インク吐出時にインク吐出口をシール液体がシールして
いるとシール液体の状態によってインク吐出が影響を受
け、その結果、印字画像の画質低下を招く。すなわち、
図８（ｂ）に示すように、インク吐出面２８に一定の膜
厚とされインク吐出口１２のインク２０をシールしてい
るシール液体２２（Ａの状態）が、インク吐出によって
インク２０と共にシール液体２２の一部が飛翔し、イン
ク２０に対するシール状態が解除される（Ｂの状態）。
この後、シール液体２２の表面張力およびぬれ性によっ
て再びインク吐出口１２のインク２０をシールする（Ｃ
→Ｄ→Ａ）。インク吐出によってインク吐出口上のシー
ル液体２２の状態が変動する（Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ａ）た
め、この間に（図８（ａ）に示すＢ〜Ｄのタイミング
で）インク吐出信号が入力されるとインク吐出圧が変化
してインク吐出が不安定になる。

【００１０】この問題を回避し、インク吐出の安定性を
確保するためには、非印字状態ではシール液体によりイ
ンクをシールし、印字状態ではシールを解除するように
切り替えることが必要である。この切替のために、ポン
プや電磁石、支持体による開閉などの外力が必要であ
り、ヘッドの構造の複雑化、およびそれに伴う印字装置
の大型化を招くこととなる。

【００１１】また、従来例１〜３ではインクの乾燥を防
ぐことに対しては有効であるが、印字時に記録媒体から
跳ね返ってくるインクミストや、インク吐出時に発生す
るインクミストがインク吐出口の周囲に付着・堆積して
インク液溜りが発生し、インク吐出の際にインクがイン
ク液溜りに接触すると、インク滴の吐出方向を不安定に
する懸念がある。また、異なる色のインクミストがイン
ク吐出口の周囲に付着した場合には、吐出するインク滴
と混色し、画像品質を低下させる問題がある。さらに、
インクミストがインク吐出口の周囲に付着し続けると、
シール液体上にインク液溜りが露出し、シール液体の流
動抵抗になるので、インク滴の吐出性能が変化するとい
った問題を生じる。

【００１２】このようなインクミスト対策としては、従
来例４に示されたインク吐出口近傍の撥水領域が有効で
あるが、撥水領域はインクに対してはぬれ性が低いもの
の、シール液体には必ずしもぬれ性は高くなかった。し
たがって、インク吐出時にシールが解かれた後に、イン
ク吐出口の周囲がシール液体とぬれにくいため、再度イ
ンク吐出口に対するシールが復帰するまでに時間を要す
ことになり、その間にインクが増粘してインク吐出性能
が低下するという問題があった。

【００１３】本発明は、前記のような従来技術の有する
問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、シール
液体によってインク吐出口を密封する方式において、外
力や開閉器などの付加装置を用いることなく、インク吐
出時のシール液体の状態を常に一定の状態に保つことに
より、吐出されるインク滴の大きさを一定に保ちつつイ
ンク吐出口の目詰まりを防止すると共に、インクミスト
に対して吐出安定性を確保することが可能なインクジェ
ット記録ヘッドおよびこのようなインクジェット記録ヘ
ッドを備えたインクジェット記録装置を提供することに
ある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明で
は、インクを記録紙に対して吐出するインク吐出口と、
前記インク吐出口が形成されたインク吐出面と、前記イ
ンク吐出面に塗布され、前記インクよりも小さい表面エ
ネルギを有し前記インク吐出口をシールするシール液体
と、画像信号に応じて前記インク吐出口からインクを吐
出するインク吐出手段と、を備えるインクジェット記録
ヘッドにおいて、前記インク吐出面の少なくともインク
吐出口の周囲の表層にシール液体を含ませる表面処理を
施したことを特徴とする。

【００１５】請求項１記載の発明の作用について説明す
る。

【００１６】インク吐出面においてインク吐出口の周囲
で表面処理された部分は、シール液体が表層に含まれて
いるため、当該部分はシール液体と親和性が高く、シー
ル液体がぬれやすい。したがって、インク吐出時にイン
ク吐出口上からシール液体が除去された後、インク吐出
口の周囲にあったシール液体が素早くインク吐出口に露
出するインクをシールする。このように、インク吐出口
（インク）に対するシール状態が素早く所定の状態に復
帰するため、安定したインク吐出が可能となる。

【００１７】なお、インク吐出時以外は、常時シール液
体によってシールされているため、インク目詰まりを確
実に防止することができる。

【００１８】さらに、インク吐出面においてインク吐出
口の周囲にインクミストが付着すると、インク滴の吐出
方向が安定しなくなるが、インク吐出口の周囲にはシー
ル液体を表層近くに含む表面処理が施されており、シー
ル液体よりも表面エネルギが大きいインクがぬれにく
い。したがって、インクミストがインク吐出口の周囲に
付着・堆積することを防止できる。この結果、さらに安
定したインク吐出を図ることができる。

【００１９】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明において、前記表面処理は、少なくとも表層が多孔
質性を有するインク吐出面に、シール液体を含浸処理す
ることであることを特徴とする。

【００２０】請求項２記載の発明の作用について説明す
る。

【００２１】少なくとも表層が多孔質性を有するインク
吐出面にシール液体を含浸処理させるため、インク吐出
面はシール液体と親和性が高く、シール液体がぬれやす
い。したがって、インク吐出時にインク吐出口上からシ
ール液体が除去された後、インク吐出口の周囲（含浸処
理部分）にあったシール液体が素早くインク吐出口に露
出するインクをシールする。この結果、インク吐出時の
シール状態が素早く所定状態に復帰するため、安定した
インク吐出が行なわれる。

【００２２】また、含浸処理されたインク吐出面上では
インクよりもシール液体の方がぬれやすいので、インク
がぬれにくい。したがって、インクミストが当該インク
吐出面上に付着しても、インク吐出面上で付着し続ける
ことができず、インク吐出口の周囲は常にインク液溜り
が存在しない状態になる。この結果、インク吐出口の周
囲に付着したインクミストによってインク吐出の安定性
が損なわれることを防止できる。

【００２３】さらに、インク吐出面を構成する部材は、
シール液体を含浸することによってシール液体のぬれや
すく、インクがぬれにくい（以下、撥インク親シール性
という）性質を獲得できるため、インク吐出面を構成す
る部材（材料）の選択肢が広がる。

【００２４】請求項３記載の発明では、請求項１記載の
発明において、前記表面処理は、前記インク吐出面にシ
ール液体の主成分である液体をコーティングして加熱処
理することであることを特徴とする。

【００２５】請求項３記載の発明の作用について説明す
る。

【００２６】表面処理は、インク吐出面にシール液体の
主成分である液体をコーティングして加熱処理すること
によって行なわれるため、インク吐出面の表層（コーテ
ィング層）がシール液体と親和性が高く、シール液体が
ぬれやすい。したがって、インク吐出時にインク吐出口
上からシール液体が除去された後、インク吐出口の周囲
（加熱処理部分）にあったシール液体が素早くインク吐
出口に露出するインクをシールする。この結果、インク
吐出が安定する。

【００２７】また、加熱処理されたインク吐出面上では
インクよりもシール液体の方がぬれやすいので、インク
がぬれにくい。したがって、インクミストが当該インク
吐出面上に付着しても、インク吐出面上で付着し続ける
ことができないため、インク吐出口の周囲は常にインク
液溜りが存在しない状態になる。この結果、インク吐出
口の周囲に付着したインクミストによってインク吐出の
安定性が損なわれることを防止できる。

【００２８】さらに、インク吐出面を構成する部材は、
シール液体の主成分である液体をコーティングして加熱
処理することによって撥インク親シール性を獲得できる
ため、インク吐出面を構成する部材（材料）の選択肢が
広がる。

【００２９】請求項４に記載の発明では、インクを記録
紙に対して吐出するインク吐出口と、前記インク吐出口
が形成され、インクよりも小さい表面エネルギを有する
シール液体が塗布されるインク吐出面と、画像信号に応
じて前記インク吐出口からインクを吐出するインク吐出
手段と、を備えるインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記インク吐出面において少なくともインク吐出口の周
囲の表層に前記シール液体を含ませる表面処理を施した
ことを特徴とする。

【００３０】請求項４記載の発明の作用について説明す
る。

【００３１】シール液体を供給することにより、上記請
求項１記載の発明と同様に、インク吐出口（インク）に
対するシール状態がすぐ所定状態に復帰すると共にイン
クミストの付着を防止するため、安定したインク吐出を
行なうことができる。

【００３２】請求項５に記載の発明では、請求項１〜４
のいずれか１項記載のインクジェット記録ヘッドを備え
たことを特徴とする。

【００３３】請求項５記載の発明の作用について説明す
る。

【００３４】上記の記録ヘッドを備えたインクジェット
記録装置とすることによって、インク吐出口の目詰まり
が防止され、メンテナンス工程を軽減あるいは省略する
ことができる。したがって、記録装置を小型化すること
が可能となる。また、メンテナンスに伴なう廃インクを
減少させることができるため、ランニングコストを低減
できると共に、インクタンクの小型化によってキャリッ
ジの往復速度を向上させることができる。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
一実施の形態を説明する。

【００３６】本実施形態に係るインクジェット記録ヘッ
ドの基本的な構成例を図１の（ａ）〜図１の（ｃ）に示
す。図１（ａ）は側断面図を、図１（ｂ）は正面図を各
々示している。図１（ｃ）は記録ヘッド（インク吐出
口）からのインク吐出の様子を概略的に示している。ま
た、図１（ｃ）の参照として、液体シールによりシール
されていない吐出口からのインク吐出の様子を図２に概
略的に示す。

【００３７】本実施形態のインクジェット記録ヘッド１
０（以下、単に「ヘッド１０」という場合がある）は、
インク吐出面２８に設けられたインク吐出口１２、イン
ク吐出面２８においてインク吐出口１２の周囲に設けら
れたシール液体流動促進手段１８、インク吐出手段１４
が設けられたインク室１６を備えている。ヘッド１０に
は、例えば毛管力や圧力差によって生じる作用により、
ヘッド１０外部のインクタンクとインク供給路（いずれ
も不図示）によってインク２０が供給されている。

【００３８】インク吐出口１２は、インク吐出状態にな
い場合は、シール液体２２によりシールされているの
で、インク吐出口１２に露出しているインクは空気と接
触していない。インク室１６の側面部に設けられている
インク吐出手段１４は、画像信号に応じて、インク室１
６に充填されているインク２０に圧力等を加えインク吐
出口１２からインク滴を吐出させる（図１（ｃ））。こ
の際、シール液体２２のインク吐出口１２へのシールは
解かれるが、インク吐出口１２へのシールを解いている
シール液体２２は、インク吐出口１２の周囲に設けられ
ているシール液体流動促進手段１８により、その流動が
促進され、直ちにインク吐出口１２をシールする。この
シール液体の流動は、主に、表面張力やぬれによる流動
である。その後、再び画像信号に応じてインク吐出が行
われても、シール液体２２のシール状態は、直前のイン
ク吐出時と同様であるので、本発明のインクジェット記
録ヘッドは、高いインク吐出安定性を有する。

【００３９】尚、本明細書では、「インク吐出口へのシ
ールが解かれた状態」とは、インク吐出口１２に露出し
ているインク２０がシール液体２２により覆われていな
い状態をいう。

【００４０】説明を簡単にするために、図１（ａ）およ
び図１（ｂ）には１つのインク吐出口１２のみを示した
が、インク吐出口１２はインク吐出面２８に複数設けら
れていてもよい。一般的に、インク吐出口１２の直径は
５μｍ〜１００μｍの範囲であるが、特にこれに限定さ
れるものではないなお、図においては、便宜上、インク
吐出口１２が上方向に配置された図を示しているが、イ
ンク吐出方向、即ち、記録ヘッド１０の配置方向は所望
により適宜選択することができ、一般的にはインク滴は
重力方向（下方）に向けて吐出される。

【００４１】本実施形態に使用可能なインク吐出手段１
４には、従来技術によるインクジェット記録ヘッドで用
いられているインク吐出手段、例えば加圧方式、連
続流方式、静電吸引方式等のインク吐出手段を広く利
用することができる他、音響波、圧力波などを集中さ
せる方式なども利用可能である。加圧方式の吐出手段と
しては、サーマルインクジェット方式や圧電方式が利用
できる。

【００４２】本実施形態において使用可能なシール液体
２２は、インク吐出口１２をシールし、インク吐出口１
２のインク２０を空気から遮蔽する機能を有する。この
ような機能を維持するシール液体２２は、少なくともイ
ンク２０に不溶な成分を含み、インク２０と相溶せず、
かつ、インク２０とは自発的に乳化しないものである。

【００４３】シール液体２２とインク２０が非相溶性で
あるためには、シール液体２２のインク２０に対する溶
解度がヘッド１０、あるいはこのヘッド１０が備えられ
たインクジェット記録装置（以下、単に「記録装置」と
いう場合がある）を使用する環境下で０．１重量％以下
であるのが好ましい。

【００４４】さらに、シール液体２２が不揮発性である
と、ヘッド１０の休止中に蒸発せず、シール液体２２に
よる吐出口１２のシール状態に変化が生じないので好ま
しい。不揮発性とは、具体的にはヘッド１０あるいは記
録装置を使用する環境下での蒸気圧が０．１ｍｍＨｇ以
下であることをいう。

【００４５】本実施形態で利用できるシール液体２２の
動粘度は、目詰まり防止の期間設定、吐出手段１４、吐
出口１２の直径、記録ヘッド１０の吐出周波数、シール
液体２２の膜厚、シール液体２２を配置する方法などの
設計仕様に対して適宜選択可能であり、動粘度は低粘度
のものから高粘度のものまで広く利用できる。ただし、
一般的には、蒸気圧が低く不揮発性の液体は分子量が大
きいために動粘度が高いものが多い。このため、より長
期間シール液体２２を不揮発にして目詰まりに対するシ
ール性能を維持させるには動粘度が高いシール液体を選
択するのが望ましく、より低エネルギで吐出させるため
には動粘度が低い方が望ましいことを考え合わせると、
ヘッド１０あるいは記録装置を使用する環境下でのシー
ル液体２２の動粘度としては１〜２００ｍｍ²／ｓの範
囲が望ましい。

【００４６】また、本実施形態において好適に利用でき
るシール液体２２の表面張力は、ヘッド１０あるいは記
録装置を使用する環境下で１５〜７０ｍＮ／ｍの範囲で
あり、インク吐出口１２のインク２０の表面にシール液
体２２がぬれ進むためには、５０ｍＮ／ｍ以下であるこ
とが望ましく、さらに、使用するインク２０の表面張力
より小さいことが望ましい。

【００４７】シール液体２２として、元々これらの性質
に適した液体を使用することもできるし、複数の材料を
混合して粘度や表面張力を好ましい範囲に調整して使用
してもよい。

【００４８】水性のインクを用いる場合は、シール液体
２２として常温で液体の有機溶媒やオイル類を用いるこ
とができる。例えば、オクタン、ノナン、テトラデカ
ン、ドデカンなどの炭化水素、オレイン酸、リノール酸
などの高級脂肪酸、Ｎ−デカノール、ジメチルブタノー
ルなどの非水溶性のアルコール類、フタル酸ジブチル、
マレイン酸ジブチルなどの可塑剤を用いることができ
る。あるいは植物油、鉱物油、シリコーンオイル、フッ
素オイルなどを用いることもできる。これらは、単独で
用いても、あるいは均一に混合し得るものであれば、複
数種を混合して用いてもよい。

【００４９】本発明のインクジェット記録ヘッドでは、
シール液体２２を図１（ａ）に示すようにインク吐出面
２８上に配置し、インク吐出口１２に露出しているイン
ク２０が外部の空気に接触しないようにする。その結
果、インク中の水分等が蒸発することがなく、インク吐
出口１２の目詰まり等のトラブルが発生しない。

【００５０】シール液体２２は、印字開始前に、刷毛、
布、ブレードによる塗布などの方法によりインク吐出面
２８に供給することができる。また、インク吐出面２８
の近傍に管や多孔質部材を配置し、毛管力、表面張力、
または圧力差等によって、シール液体２２をインク吐出
面２８に継続的に供給する機構を備えていてもよい。こ
れらの方法によりインク吐出面２８に供給されたシール
液体２２は、インク吐出面上に膜を形成する。シール液
体２２は、インク吐出口１２に露出しているインク２０
に接触するが、インク２０と相溶せず、インク２０の上
をぬれ広がり、インク表面にもシール液体２２の膜を形
成する。

【００５１】本実施形態において、インク吐出面２８上
のシール液体２２の膜厚は、シール性能を維持する期
間、吐出手段１４、インク吐出口１２の直径、記録ヘッ
ド１０の吐出周波数、シール液体２２の動粘度、シール
液体２２を配置する方法などの設計仕様に対して適宜設
定可能である。ただし、目詰まりに対するシール性能と
より低エネルギで吐出させることを考え合わせると、シ
ール液体２２の膜厚は１μｍ以上２００μｍ以下である
ことが好ましい。シール液体２２の膜厚は、例えば、シ
ール液体２２の供給量を調節したり、記録ヘッド１０の
周縁部等をシール液体２２の保持量を規制する形状にす
ることによって制御することができる。

【００５２】なお、シール液体２２は、予めインクジェ
ット記録ヘッド１０に配置されていても、使用時にイン
クジェット記録ヘッド１０に適宜供給してもよい。

【００５３】シール液体流動促進手段１８は、シール液
体２２がインク２０の吐出によりインク吐出口１２への
シールを解いた状態から、完全にインク吐出口１２をシ
ールする状態に流動するのを促進する機能を有する。

【００５４】インクジェット記録ヘッドに、シール液体
流動促進手段がない場合に、シール液体がシールを解い
た状態から完全にシールしている状態に流動するまでに
所定の時間を要することの原因については、現在その詳
細を解析中であるが、最も大きな要因として、シールを
解いた状態のシール液体が、インク吐出口の周囲でトラ
ップされることが考えられる。インク吐出口は、一般に
インク吐出口の内周面とインク吐出面で角を形成してい
る。その結果、インク吐出口の周囲は、形状上シール液
体を高い接触角で保持しやすく、さらにバリ等でインク
吐出面との接触角がより鋭角になっていると、シール液
体をトラップし、インク吐出口を露出している状態（シ
ール液体が開いた状態）のままにする保持力はますます
高くなっていると考えられる。

【００５５】また、このような形状上の要因以外に、イ
ンク吐出面のインク吐出口周囲の材質が、シール液体と
ぬれ性が低い性質を有する場合は、同様に、シール液体
がインク吐出口を完全にシールするまでの流動を妨げる
ことになると考えられる。即ち、一旦シールを解いたシ
ール液体が、再び完全にシール状態へとぬれ広がる際
に、前記のようなインク吐出口の周囲の形状やインク吐
出口周囲の材質等により、エネルギ的な障壁が形成され
やすくなり、そのために、シール液体が再びインク吐出
口を完全にシールするのが妨げられるようになると考え
られる。

【００５６】本発明におけるシール液体流動促進手段１
８とは、このようなエネルギ障壁を低くしたり、エネル
ギ障壁を乗り越えやすくするための推進力をシール液体
２２に与えたりすることによって、シールを解いている
シール液体２２を抵抗なくスムーズに、再びシールして
いる状態に流動させることができる手段である。

【００５７】シール液体流動促進手段１８の位置は特に
限定されないが、シール液体２２の流動はインク吐出口
１２の周囲の形状およびその材質に大きく影響を受け
る。したがって、シール液体流動促進手段１８がインク
吐出口１２の周囲に設けられていると、より効果的に前
記機能を発揮できるので好ましい。さらに、複数のイン
ク吐出口１２が設けられている場合は、各々のインク吐
出口１２の周囲に設けられているのが好ましい。

【００５８】なお、本発明でいう「周囲」とは、少なく
ともインク吐出口１２からのインク２０の吐出により、
シール液体２２が流動する範囲のことをいう。

【００５９】シール液体流動促進手段１８の例として
は、インク吐出面２８においてインク吐出口１２の周囲
に、シール液体２２に対してぬれ性が高く、インク２０
とのぬれ性が低くなるような表面処理を施したものが考
えられる。このような表面処理を施すと、前記エネルギ
障壁を越えやすくなる推進力をシール液体２２に与える
ため、積極的にシール液体２２の流動を促進することが
できる。

【００６０】また、含浸処理されたインク吐出面２８上
ではインク２０よりもシール液体２２の方がぬれやすい
ので、インク２０がぬれにくい。したがって、インクミ
ストが当該インク吐出面２８上に付着しても、インク吐
出面２８上で付着し続けることができないため、インク
吐出口２８の周囲に常にインク液溜りが存在しない状態
となる。すなわち、インク吐出口２８の周囲にインクミ
ストが付着することによってインク吐出安定性が損なわ
れることが防止できる。

【００６１】本実施形態においては、シール液体流動促
進手段１８の具体例として、シール液体２２によってイ
ンク２０とのぬれ性が低く、かつシール液体２２とのぬ
れ性が高くなるような表面処理（以下、「撥インク親シ
ール処理」と称する。）したシール液体流動促進手段に
ついて詳細に説明する。

【００６２】このシール液体流動促進手段はインク吐出
口周囲にインクとのぬれ性が低い領域（以下、「撥イン
ク性領域」と称する。）や、インクとぬれ性が低く、か
つシール液体２２とぬれ性が高い領域（以下、「撥イン
ク親シール性領域」と称する。）を、シール液体２２で
含浸処理あるいは加熱処理によって形成することによ
り、シール液体２２をスムーズに流動させ、シールして
いる状態に復帰させるものである。

【００６３】以下に、シール液体によって撥インク親シ
ール処理されたインク流動促進手段１８を設ける一方法
として、シール液体２２で含浸処理することにより撥イ
ンク親シール性領域（以下、撥インク親シール性領域１
８という場合がある）を設ける方法について詳しく説明
する。

【００６４】インク吐出面２８上のシール液体２２をス
ムーズに流動させ、インク２０をシールしている状態に
復帰させるためには、含浸処理された撥インク親シール
性領域１８の表面とインク２０の間に次のような関係に
保つことが必要である。

【００６５】シール液体２２を含浸処理したシール液体
流動促進手段１８の表面エネルギ（Ｅｃ：シール液体２
２がシール液体流動促進手段１８の表面に薄層を形成す
るため、シール液体２２の表面エネルギ（Ｅｓ）と同程
度）とインク２０の表面エネルギ（Ｅｉ）を用いて関係
を示すと、シール液体２２を含浸処理したシール液体流
動促進手段１８に対してインク２０がぬれにくくなるた
めには、Ｅｓ＜Ｅｉの条件を満たしている必要がある。
よって、シール液体流動促進手段１８の表面張力（臨界
表面張力）γｃ、つまりシール液体２２の表面張力γｓ
よりインク２０の表面張力γｉが大きい材料を選択した
場合（γｓ＜γｉ）には、上記条件を満たすことになる
ため（例えば、「表面張力」小野著、共立出版）、シー
ル液体を含浸処理したシール液体流動促進手段１８上に
は、インク２０はぬれ広がらない。

【００６６】このように、シール液体流動促進手段１８
の表面にシール液体２２を含浸させた場合、シール液体
２２がシール液体流動促進手段１８の表層部に存在する
ため、シール液体流動促進手段１８の表面エネルギがシ
ール液体２２の表面エネルギに代用されることとなり、
シール液体２２とインク２０のみの表面エネルギ（表面
張力）のみの関係を考慮すれば良くなる。よって、シー
ル液体流動促進手段１８に用いる材料の選択性が広が
り、低コストで作製することが可能になる。

【００６７】シール液体２２をシール液体流動促進手段
１８の表面に含浸させるためには、シール液体流動促進
手段１８の全体を多孔質部材で形成したり、シール液体
流動促進手段１８の表面部のみ多孔質性を付与すること
で、シール液体２２を保持しやすくすることができる。

【００６８】シール液体流動促進手段１８の全体を多孔
質部材で形成する場合の材料例としては、ポリオレフィ
ン樹脂、フッ素系ポリマー樹脂、ポリスルホン系樹脂、
ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系
樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリアクリル系樹脂、ポリ
スチレン系樹脂、ポリケトン系樹脂、シリコーン系樹脂
等を材料としたシール液体が保持可能な細孔分布をもっ
た各種多孔質性樹脂、もしくは、ニッケル、タンタル、
チタン、白金、銅等の金属や、Cu-SＮ、Fe-Cr-Ｎi、Cu-
SＮ-Pb、Fe-C、Fe-Cu、Fe-C-Cu、Ａl-Cu等の合金などの
各種焼結金属や所望の細孔分布をもつように粒子径を選
んで焼結させた多孔質性シリカ、多孔質性マグネシア、
多孔質性アルミナ等、各種多孔質セラミックスを用いる
ことができる。

【００６９】シール液体流動促進手段１８の形状を加工
する手段としては、各材料に応じて各種ドライエッチン
グや放電加工、レーザ加工、および機械加工などの各種
微細加工技術を用いることができる。また、上記原材料
を各種フォーム成形や燒結成形、印刷成形を用いて所望
のシール液体流動促進手段１８の形状に作製しても良
い。

【００７０】シール液体流動促進手段１８の表面のみを
多孔質性部材にするには、各種改質処理による多孔質性
の付与技術を用いればよい。この場合は、材料として、
ステンレス、ニッケル、アルミニウム、白金、金、コバ
ルト、チタン、銅、鉄等の各種金属、ポリオレフィン系
樹脂、フッ素系ポリマー樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポ
リエステル系樹脂、ジアセテート系樹脂、トリアセテー
ト系樹脂、ポリアクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、
ポリカーボネート系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ
アミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリスチレン系樹
脂、ポリケトン系樹脂、シリコーン系樹脂などの各種樹
脂、シリカ、アルミナ、マグネシアシリカ等のセラミッ
クスや、半導体材料として用いられるシリコンなどの各
種無機化合物を単体あるいは組み合わせて用いれば良
く、適切な表面改質処理法を選ぶことで作製できる。

【００７１】また、シール液体流動促進手段１８に撥イ
ンク性材料をディップコートやポッテイング、スプレー
等の塗布方法によって塗布し、乾燥させた後、表面を改
質処理して、シール液体２２を含浸させても良い。

【００７２】このように、撥インク親シール性領域１８
に撥インク材料をコーティングする場合には、撥インク
親シール性領域１８を多孔質部材で形成する方法に比
べ、撥インク親シール性領域１８に用いる材料の選択性
を広げることができるという利点がある。

【００７３】撥インク性を示す材料としては、例えば、
フッ素樹脂系の化合物が好ましく用いられる。前記フッ
素樹脂系の化合物としては、例えば、ポリテトラフルオ
ロエチレン（ＰＴＦＥ）、具体的にはポリフロンＴＦＥ
（ダイキン工業社製）やＴｅｆｌｏＮ ＴＦＥ（Ｄｕ
ＰｏＮｔ社製）；テトラフルオロエチレン−パーフルオ
ロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、具体的
にはネオフロンＰＦＡ（ダイキン工業社製）やＴｅｆｌ
ｏＮ ＰＦＡ（ＤｕＰｏＮｔ社製）；テトラフルオロエ
チレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥ
Ｐ）、具体的にはネオフロンＦＥＰ（ダイキン工業社
製）やＴｅｆｌｏＮ ＦＥＰ（Ｄｕ ＰｏＮｔ社製）；
テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン−
パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＥＰ
Ｅ）、具体的にはネオフロンＥＰＡ（ダイキン工業社
製）やテフロンＥＰＥ（三井デュポンフロロケミカル社
製）；テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（Ｅ
ＴＦＥ）、具体的にはアフロンＣＯＰ（旭硝子社製）や
Ｔｅｆｚｅｌ（Ｄｕ ＰｏＮｔ社製）；ポリクロロトリ
フルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、具体的にはネオフロ
ンＣＴＦＥ（ダイキン工業社製）やＫｅｌ−Ｆ（３Ｍ社
製）；クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体
（ＥＣＴＦＥ）、具体的にはＨＡｌＡｒ（Ａｕｓｉｍｏ
Ｎｔ Ｎ．Ｖ．製）；ポリビニリデンフルオライド（Ｐ
ＶｄＦ）、具体的にはＫＦポリマー（呉羽化学工業社
製）；ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ）、具体的には
ＴｅｄｌＡｒ（ＤｕＰｏＮｔ社製）などが挙げられる。
また、最近では主鎖に環状構造を有する透明フッ素樹
脂；具体的にはサイトップ（旭硝子社製）やＴｅｆｌｏ
Ｎ ＡＦ（Ｄｕ ＰｏＮｔ社製）なども挙げられる。さ
らには、その他フッ素原子を含有する樹脂、例えば、フ
ッ素化エポキシ樹脂、フッ素化ポリイミド樹脂、フッ素
化ポリアミド樹脂、フッ素化アクリル樹脂、フッ素化ポ
リウレタン樹脂、フッ素化シロキサン樹脂およびそれら
の変性樹脂なども挙げられる。一方、シリコン原子を含
む撥水処理剤やシリコン系樹脂を用いてもよい。

【００７４】さらに、フッ素原子を含有する樹脂を用い
てもよく、例えば、フッ素化エポキシ樹脂、フッ素化ポ
リイミド樹脂、フッ素化ポリアミド樹脂、フッ素化アク
リル樹脂、フッ素化ポリウレタン樹脂、フッ素化シロキ
サン樹脂及びそれらの変性樹脂、シリコン原子を含む撥
水処理剤やシリコン系樹脂等を用いてもよい。

【００７５】なお、前記シール液体流動促進手段１８の
表面に多孔質性を付与する改質処理方法としては、陽極
化成法やレーザー、電子線、Ｘ線、紫外線等のエネルギ
ビーム照射による改質処理、溶剤による改質処理を用い
ることができる。

【００７６】次に、多孔質部材または多孔質性付与面に
対して、シール液体を含有させる方法について説明す
る。

【００７７】含浸方法としては、公知の方法でよく、例
えば加圧含浸法、真空含浸法、常圧含浸法などが利用で
きる。但し、多孔質性部材または多孔質性付与面に存在
する空隙部に対して、シール液が含浸している割合（以
下、「シール液体含浸率」と称する。）が低いと良好な
撥インク親シール性能を発揮することが難しい。また、
インク吐出後のインクリフィルやシール液体供給時に、
インクメニスカス位置が一時的に振動（液柱振動）する
ような場合、空隙部にインクが置換されることがある。
その結果、インクメニスカス位置が所定の位置から変動
し、インク吐出状態を安定に保つことが困難になる。よ
って、多孔質性部材または多孔質性付与面におけるシー
ル液体含浸率は高いほうが好ましく、具体的には９０％
以上が好ましい。そのため、より好ましい含浸方法とし
ては、短時間で高いシール液体含浸率を実現することが
できる真空含浸法が好ましい。

【００７８】真空含浸法の一例として、まず容器にシー
ル液体および含浸処理したい多孔質性部材または多孔質
性付与部材を入れる。次に、容器を減圧可能な装置に入
れ、系全体を減圧にする。なお、減圧度はできるだけ高
いほうが好ましいが、２０〜６０ｍｍHg程度でも十分で
ある。減圧開始後、気泡が殆ど発生しなくなったら常圧
に戻し、表面に付着したシール液体を取り除くことによ
り、９０％以上のシール液体含浸率を達成することがで
きる。

【００７９】次に、シール液体によって処理されたシー
ル液体流動促進手段を設けるその他の方法として、シー
ル液体をシール液体流動促進領域の表面に加熱処理する
ことにより、撥インク親シール性領域を設ける方法につ
いて詳しく説明する。

【００８０】インク吐出面２８上のシール液体２２をス
ムーズに流動させ、インク２０をシールしている状態に
復帰させるためには、加熱処理したシール液体流動促進
手段１８の表面と、シール液体２２、インク２０の間に
次のような関係に保つことが必要である。

【００８１】シール液体２２を加熱処理したシール液体
流動促進手段１８の表面エネルギ（Ｅｃ）とシール液体
２２の表面エネルギ（Ｅｓ）と、インク２０の表面エネ
ルギ（Ｅｉ）を用いて関係を示すと、シール液体２０を
加熱処理したシール液体流動促進手段１８に対してイン
ク２０がぬれにくくなるためには、Ｅｓ≦Ｅｃ＜Ｅｉの
条件を満たしている必要がある。ここで、シール液体２
２を加熱処理して得られたシール液体流動促進手段１８
の表面張力（臨界表面張力）γｃがシール液体２２の表
面張力γｓ以上で、さらに加熱処理して得られたシール
液体流動促進手段１８の表面張力γｃよりインク２０の
表面張力γｉが大きい関係（γｓ≦γｃ＜γｉ）にする
ことによって、撥インク親シール性を有するシール液体
流動促進手段１８を作製することができる。

【００８２】次に加熱処理すると撥インク親シール性を
示す材料、およびその材料を低温度環境下で均一に短時
間で焼付けする方法について説明する。

【００８３】インク吐出面２８の表面にコーティングし
た後、加熱処理すると撥インク親シール性を示す材料と
しては、例えばジメチルシリコーンオイル、メチルハイ
ドロジェンシリコーンオイルなどのシリコーン系樹脂化
合物やフッ素樹脂化合物などがある。

【００８４】上記のような材料をインク吐出面２８の表
面にコーティングする場合、そのままでもインク吐出面
２８に焼付けることが可能だが、通常は膜厚均一性の向
上およびコーティングのしやすさの点から、溶媒で１０
％程度に希釈して塗布する。

【００８５】希釈用の溶媒としては、芳香族炭化水素
（トルエン、キシレンなど）、脂肪族炭化水素（石油エ
ーテル、ミネラルスピリット、ケロシンなど）、イソプ
ロピルアルコールや揮発性シリコーンオイルなどを用い
ることができる。

【００８６】また、コーティング後の膜厚コントロール
方法としては、溶媒濃度のほかにコーティング方法によ
っても異なるが、スプレーコーティングの場合には移動
速度、ディップコートの場合には引き上げ速度、ポッテ
イングの場合にはノズル形状など、適宜パラメータを調
整することによって膜厚をコントロールすることができ
る。

【００８７】さらに、上記溶媒を混合した材料に、触媒
を加えることにより、焼付け温度を下げ、かつ焼付け時
間を短縮することができる。触媒の具体的な材料として
は、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテー
ト、テトラブチルチタネート、鉄オクトエートなどが用
いられる。なお、触媒の量は加熱処理用材料の１０％程
度で用いられることが多いが、それ以下でも効果があ
る。

【００８８】次に、加熱処理することでシール液体流動
促進手段（撥インク親シール性領域）１８を形成する手
順について説明する。上記の乾燥固化することにより撥
インク親シール性を示す材料、および希釈するための溶
媒、加熱処理を促進させるための触媒を混合した溶液
を、シール液体流動促進手段１８の表面に適当な塗布方
法によって塗布する。

【００８９】まず、溶液塗布後のシール液体流動促進手
段１８を庫内温度５０℃〜７０℃の恒温層に入れ、余分
な溶剤を除去する。次に、庫内温度を１２０℃〜３５０
℃の範囲で所望の焼付け温度に設定し、シール液体流動
促進手段１８表面に焼付けを行う。この際、焼付け温度
はシール液体流動促進手段１８の耐熱性によって適宜設
定する必要があるが、触媒の種類、濃度により、低温か
つ短時間で焼付け処理を行うことができる。

【００９０】なお、具体的にはメチルハイドロジェンシ
リコーンオイルに、触媒としてジブチル錫ジラウレート
を用いた溶液を１２０℃で焼付けする場合には、触媒を
用いていない溶液では５時間かかるのに対し、触媒を用
いると３分以内で焼付け可能であり、また焼付け温度１
００℃に下げても５分以内で焼付け可能である。

【００９１】このように、加熱処理において触媒を用い
ることにより、低温でかつ短時間に焼付けることができ
るため、簡易に撥インク親シール性を施したシール液体
流動促進手段１８を作製することができる。 （作用の説明）本実施形態に係る記録ヘッド１０の印字
動作について説明する。

【００９２】インク吐出により、インク吐出口１２上部
のシール液体２２の一部もしくは全部がインク２０と共
に飛翔し、撥インク親シール性領域１８上のシール液体
２２が少ない状態あるいは無い状態となる。インク２０
の飛翔後、撥インク親シール性領域１８の周囲に存在す
るシール液体２２は、撥インク親シール性領域１８上へ
流入する。この際、シール液体流動促進流域が親シール
性であるため、素早くインク吐出口１２をシールする。
したがって、インク吐出口１２から連続的にインク２０
を吐出させようとした場合、インク吐出口１２をシール
液体２２がシールした状態に素早く復帰し、インク２０
を安定して吐出することができる。

【００９３】シール液体流動促進手段がインク吐出口の
周囲に形成されている含浸処理された、あるいは加熱処
理されたシール液体流動促進領域である場合の態様につ
いて図３を用いて説明する。図３はインク吐出面の拡大
斜視図である。

【００９４】図３の（ａ）において、インク吐出口１２
の周囲に形成された撥インク親シール性領域１８は、イ
ンク吐出口１２の周縁に接するリング部１８Ｂから複数
の直線状の脚部１８Ｃが放射状に伸びる形状に形成され
ている。撥インク親シール性領域１８がインク吐出口１
２の周囲に設けられることによって、撥インク親シール
性領域１８に接しているシール液体２２がシール状態に
戻ろうとする際のエネルギ障壁は、撥インク親シール性
領域１８がない場合と比較して低くなる。

【００９５】また、これらの撥インク親シール性領域１
８は、毛管力により撥インク親シール性領域１８に接す
るシール液体２２がシール状態に戻ろうとする流動を促
進する。

【００９６】撥インク親シール性領域１８の形状は図３
（ａ）に限定されず、脚部１８Ｃの数が多いほど流動促
進の効果が向上するのでより好ましい。また、脚部１８
Ｃの形状は、直線状に形成されている必要はなく、例え
ば図３（ｂ）のように曲線状に形成されていてもよい。

【００９７】撥インク親シール性領域１８の大きさは、
インク吐出口１２の大きさ等によってその好ましい範囲
が異なる。例えば、インク吐出口１２の直径が５μｍ〜
１００μｍ程度である場合は、撥インク親シール性領域
１８の大きさはインク吐出口１２の中心から１μｍ〜２
００μｍ程度のものが好ましい。

【００９８】なお、これらの撥インク親シール性領域１
８を溝形状に作製した場合には、毛管力により、撥イン
ク親シール性領域１８に接するシ ール液体２２がシー
ル状態へ戻ろうとする流動をさらに促進する。

【００９９】撥インク親シール性領域１８を溝形状に作
製する場合には、各種エッチングや放電加工、レーザー
加工および機械加工等の各種微細加工技術、また焼結成
形や印刷による成形等で所望の形状とした後に、表面改
質処理を行なう。

【０１００】以上、本発明の種々の態様を説明したが、
これ以外にも、撥インク親シール性領域１８に含まれる
インク吐出口１２の端部とインク吐出面２８とのなす角
を滑らかにしたり( 図４（ａ）参照）、インク吐出口１
２の端部とインク吐出面２８が接する角を面取り( 図４
（ｂ）参照) してもよい。このように、インク吐出口１
２の周囲からインク吐出口１２の端部へと傾斜する面３
０を形成することによっても、シール液体２２の流動に
対しエネルギ障壁を低くできるので、シール液体２２の
流動を促進することができる。この場合、角を滑らかに
した曲面は、シール液体２２の流動方向に対して、曲率
半径がより大きいほうが好ましく、また面取りした角も
それぞれ隣り合う面のなす角度が大きいほうがより好ま
しい。また、シール液体２２に重力が無視出来ない程度
に働くような場合は、シール液体２２に働く重力を、シ
ール液体流動促進手段１８に利用することもできる。例
えば、吐出方向を重力と逆方向へ吐出させるような配置
とすることで、シールを解かれた状態のインク吐出面２
８上のシール液体２２は、重力により、インク吐出口１
２の周囲から吐出口端部へと流れ、シール液体２２が閉
じる（シールする）のを促進する。

【０１０１】上述したように、シール液体流動促進手段
１８は、各々のインク吐出口１２の周囲に設けられてい
るのが好ましいが、必ずしも各インク吐出口１２の周囲
のみだけに限定されるものではなく、コストや製法によ
っては、インク吐出面２８の全体を親シール性としても
よい。また、複数のインク吐出口１２を含む領域毎に、
シール液体流動促進手段１８を配置してもよい。

【０１０２】本発明のインクジェット記録ヘッド１０
は、インクジェット記録装置内の所定の位置に配置さ
れ、画像信号を入力されることにより、搬送手段によっ
て搬送されてくる画像記録媒体に、インク滴を飛翔さ
せ、所望の画像を形成する。

【０１０３】尚、シール液体２２は、予めインクジェッ
ト記録ヘッド１０に配置されていても、使用時にインク
ジェット記録ヘッドに適宜供給してもよい。

【０１０４】本発明のインクジェット記録装置は、本発
明のインクジェット記録ヘッドと、画像記録媒体を搬送
する搬送手段と、前記インクジェット記録ヘッドに画像
信号を入力する画像信号入力手段とを備えるインクジェ
ット記録装置である。本発明のインクジェット記録装置
は、本発明に係わるインクジェット記録ヘッドを組み込
んだことにより、従来必須であったバキューム等のメン
テナンス工程を軽減あるいは省略することができるた
め、記録装置の小型化や省電力化ができ、始動時の
メンテナンス待ち時間をなくすことができ、さらに、
メンテナンス動作に伴う騒音を低減することができる。
さらに、バキュームなどのメンテナンスで無駄に消費さ
れる廃インクを少なくすることができるため、ランニ
ングコストが低減できる、廃インク吸収手段を小さく
でき装置の小型化ができる、インクタンクを小型化で
き、キャリッジの往復速度を向上させ、騒音の低減など
ができる、環境に対する負荷が小さいという効果も有
する。

【０１０５】

【実施例】以下、実施例により本発明をより詳細に説明
するが、本発明は、これに限定されるものではない。 （実施例１）図５（ｂ）に示すように、ヘッド１０は内
部に吐出手段１４が配置されたインク室１６をもち、イ
ンク吐出面２８には直径３０μｍのインク吐出口１２が
配置され、インク吐出面２８上には、インク吐出口１２
の周囲にシール液体流動促進手段１８が配置されている
（図５（ａ）参照）。また、シール液体２２はインク吐
出面２８上に膜厚２０μｍとなるように塗布した。

【０１０６】シール液体２２としては複数種類のシリコ
ーンオイルを混合して調製した液体（動粘度３０ｍｍ²
／ｓ、表面張力２０．８ｍＮ／ｍ、比重１．０）を用い
た。このシール液体２２の２５℃の蒸気圧は０．１ｍｍ
Ｈｇ以下であり、用いたインク２０に対しての相溶性も
なかった。

【０１０７】使用したインク２０は、水６０重量％、ジ
エチレングリコール３８重量％、および染料２重量％か
らなり、動粘度２．０ｍｍ² ／ｓ、表面張力４０ｍＮ／
ｍ、比重１．０６である。また、このインク２０を使用
する場合、記録ヘッドの最高駆動周波数は１０ｋＨｚ
（周期は１００μｓ）であった。

【０１０８】吐出手段１４はサーマルインクジェット方
式の吐出手段であり、インク室１６の壁面にヒータを設
けて構成されている。ヒータは多結晶シリコンからなる
発熱体層の上にタンタルからなる保護層を積層して構成
されている。ヒータは図示しない信号印加手段により画
像信号に応じたタイミングで所定の信号が印加されるよ
うに配線されている。

【０１０９】シール液体流動促進手段１８は、インク吐
出面２８として用意したステンレス板上をサンドブラス
ト処理後、フッ素系樹脂プライマーを積層し、厚さ１０
μｍのＰＴＦＥ膜をコーティングした。次に、フォトレ
ジストにより吐出口上のＰＴＦＥ膜を除去した後、ＰＴ
ＦＥ膜にマスクをして、アルゴンプラズマ粒子を照射
し、平均孔径１.０μｍの有する多孔質ＰＴＦＥに改質
した。その後、エキシマレーザー照射によりこのステン
レス板に直径３０μｍのインク吐出口を形成した後、シ
ール液体の中に部材を浸漬し、真空含浸法によりシール
液体を多孔質ＰＴＦＥに含浸させた。なお、シール液体
含浸率は９５％程度であった。最後に、このシール液体
流動促進手段１８をもったインク吐出面２８と、吐出手
段１４をもつ部材と張り合わせて記録ヘッド１０を作製
した。

【０１１０】このシール液体２２によって含浸処理した
シール液体流動促進手段１８を有する記録ヘッド１０の
吐出性能を観察するために、ストロボおよび高解像のカ
ラーＣＣＤを用いて、シール液体２２がインク吐出によ
り、インク吐出口上部のシールを解いてから、再びシー
ルするまでの時間（ｔｓ ）を測定した。その結果、シ
ール液体２２を含浸処理したシール液体流動促進手段１
８によってインク吐出口の周囲の表層にシール液体が常
に存在するため、ｔｓ は最高駆動周波数の１周期であ
る１００μｓよりも短い８０μｓであった。従って、最
高駆動周波数の周期で画像信号が入力され、インク２０
を連続吐出させても、各インク吐出時のシール液体２２
はインク吐出口１２を完全にシールした状態となってい
ることが確認できた。また、シール液体２２を含浸処理
したシール液体流動促進手段１８の表面エネルギを計測
したところ、シール液体２２と同等の表面エネルギ（表
面張力）であり、インクの表面エネルギ（表面張力）４
０ｍＮ/ｍに比べて小さかった。

【０１１１】次に、この記録ヘッドを用いて印字テスト
を行った。印字テストはＡ４用紙に５０枚程度の連続印
字実験を行った。この際、印字のカバレッジは約２０％
の画像を印字した。

【０１１２】その結果、記録媒体から跳ね返ってくるイ
ンクミストは、インク吐出口１２の周囲がシール液体２
２によって含浸処理されているため良好な撥インク親シ
ール性を示すため、図５（ｃ）に示すようにインク吐出
口周囲にインク液溜り３２を発生することなく、インク
吐出性能が低下することはなかった。

【０１１３】さらに、このインクジェット記録ヘッドを
キャッピングせずに、気温２５℃、相対湿度３０％ＲＨ
の環境に１０日間放置しておいた後、メンテナンスを行
わずに上記の記録動作を行った。全てのインク吐出口１
２に目詰まりが発生しておらず、印字された画像のドッ
トの乱れもなく鮮明な画像が記録された。 （比較例１）実施例１で用いたインクジェット記録ヘッ
ドに代えて、インク吐出面にシール液体によって含浸処
理したシール液体流動促進手段を設けなかった以外は、
実施例１と同様のサーマルインクジェット方式のインク
ジェット記録ヘッド（図６参照）を用い、実施例１と同
様の評価を行った。

【０１１４】このインクジェット記録ヘッドを用いた場
合、ｔｓ は実施例１の５倍である４００μｓであり、
シール液体２２がシール状態に戻るまでの流動は大変遅
いことがわかった。従って、このインクジェット記録ヘ
ッドを用いた場合は、駆動周波数が２．５ｋＨｚ以上で
ある場合、シール液体２２が完全にシール状態とならな
いうちに次のインク吐出が行われることになる。

【０１１５】次に、この記録ヘッド１０を用いて印字テ
ストを行ったところ、印字された画像の所々にドット抜
けやドットずれによる白筋が目立った。これら画像欠陥
が目立つ部分は、インク吐出口１２からのインク吐出が
２．５ｋＨｚ以上の駆動周波数で駆動されている箇所と
一致した。

【０１１６】また、インク液溜り３２がインク吐出口１
２の周囲に発生したことが確認された。これは、インク
吐出面２８にシール液体２２が含浸された領域がないた
め、インクミストが付着・堆積し、インク吐出口１２の
周囲にインク液溜り３２を発生させたものと考えられ
る。この結果、インク吐出性能を低下させたものと考え
られる。 （実施例２）図７（ｂ）に示すように、ヘッド１０は内
部に吐出手段１４が配置されたインク室１６をもち、イ
ンク吐出面２８には直径３０μｍのインク吐出口１２が
配置され、インク吐出面上には、各インク吐出口１２の
周囲にシール液体流動促進手段１８が配置されている
（図７（ａ）参照）。また、シール液体２２はインク吐
出面上に膜厚１５μｍとなるように塗布した。

【０１１７】シール液体２２としては複数種類のシリコ
ーンオイルを混合して調製した液体（動粘度３０ｍｍ²
／ｓ、表面張力２０．８ｍＮ／ｍ、比重１．０）を用い
た。このシール液体の２５℃の蒸気圧は０．１ｍｍＨｇ
以下であり、用いたインクに対しての相溶性もなかっ
た。

【０１１８】使用したインク２０は、水６０重量％、ジ
エチレングリコール３８重量％、および染料２重量％か
らなり、動粘度２．０ｍｍ² ／ｓ、表面張力４０ｍＮ／
ｍ、比重１．０６である。また、このインクを使用する
場合、記録ヘッドの最高駆動周波数は１０ｋＨｚ（周期
は１００μｓ）であった。

【０１１９】吐出手段１４はサーマルインクジェット方
式の吐出手段であり、インク室１６の壁面にヒータを設
けて構成されている。ヒータは多結晶シリコンからなる
発熱体層の上にタンタルからなる保護層を積層して構成
されている。ヒータは図示しない信号印加手段により画
像信号に応じたタイミングで所定の信号が印加されるよ
うに配線されている。

【０１２０】シール液体流動促進手段１８は、まず厚さ
４０μｍのシリコン基板に、シール液体の主成分である
ジメチルシリコーンオイルをキシレンで希釈し、また触
媒としてジブチル錫ジラウレートを混合した溶液をプレ
ートにスプレーコーティングした。そして、実際に焼付
ける前に庫内温度５０℃〜７０℃の恒温層内に入れて溶
媒を除去した後、庫内温度を１２０℃に上げて５分間加
熱し、撥インク親シール性領域を作製した。なお、焼付
け処理後の膜厚は２μｍであった。最後に、このシール
液体流動促進手段をもったインク吐出面と、吐出手段を
もつ部材と張り合わせて記録ヘッドを作製した。

【０１２１】このジメチルシリコーンオイルによって加
熱処理したシール液体流動促進手段１８を有する記録ヘ
ッドの吐出性能を観察するために、ストロボおよび高解
像のカラーＣＣＤを用いて、シール液体がインク吐出に
より、インク吐出口上部のシールを解いてから、再びシ
ールするまでの時間（ｔｓ ）を測定した。その結果、
ジメチルシリコーンオイルをコーティングして加熱処理
したシール液体流動促進手段によって常にインク吐出口
の周囲の表層にシール液体が存在するため、ｔｓ は最
高駆動周波数の１ 周期である１００μｓよりも短い９
０μｓであった。従って、最高駆動周波数の周期で画像
信号が入力され、インクを連続吐出させても、各インク
吐出時のシール液体はインク吐出口を完全にシールした
状態となっていることが確認できた。また、シール液体
を加熱処理したシール液体流動促進手段の表面エネルギ
を計測したところ、焼付け処理した撥インク親シール性
領域の表面エネルギ（臨界表面張力）は２４ｍＮ／ｍで
あり、インクの表面エネルギ（表面張力）４０ｍＮ／ｍ
に比べて小さかった。

【０１２２】次に、この記録ヘッドを用いて印字テスト
を行った。印字テストはＡ４用紙に５０枚程度の連続印
字実験を行った。この際、印字のカバレッジは約２０％
の画像を印字した。

【０１２３】その結果、記録媒体から跳ね返ってくるイ
ンクミストは、インク吐出口１２の周囲がシール液体２
２の主成分であるジメチルシリコーンオイルをコーティ
ングして加熱処理しているため良好な撥インク親シール
性を示し、図７（ｃ）に示すようにインク吐出口周囲に
インク液溜り３２を発生することなく、インク吐出性能
が低下することはなかった。

【０１２４】さらに、このインクジェット記録ヘッドを
キャッピングせずに、気温２５℃、相対湿度３０％ＲＨ
の環境に１０日間放置しておいた後、メンテナンスを行
わずに上記の記録動作を行った。全てのインク吐出口に
目詰まりが発生しておらず、印字された画像のドットの
乱れもなく鮮明な画像が記録された。 （比較例２）実施例２で用いたインクジェット記録ヘッ
ドに代えて、インク吐出面にジメチルシリコーンオイル
をコーティングして加熱処理したシール液体流動促進手
段を設けなかった以外は、実施例１と同様のサーマルイ
ンクジェット方式のインクジェット記録ヘッド（図６参
照）を用い、実施例１と同様の評価を行った。

【０１２５】このインクジェット記録ヘッドを用いた場
合、ｔｓ は実施例２の約８倍である７００μｓであ
り、シール液体２２がシール状態に戻るまでの流動は大
変遅いことがわかった。従って、このインクジェット記
録ヘッドを用いた場合は、駆動周波数が１．５ｋＨｚ以
上である場合、シール液体２２が完全にシール状態とな
らないうちに次のインク吐出が行われることになる。

【０１２６】次にこの記録ヘッド１０を用いて印字テス
トを行ったところ、印字された画像の所々にドット抜け
やドットずれによる白筋が目立った。これら画像欠陥が
目立つ部分は、インク吐出口１２からのインク吐出が
１．５ｋＨｚ以上の駆動周波数で駆動されている箇所と
一致した。

【０１２７】また、インク液溜り３２がインク吐出口１
２の周囲に発生したことが確認された。これは、インク
吐出面２８にジメチルシリコーンオイルをコーティング
して加熱処理した領域がないため、インクミストが付着
・堆積し、インク吐出口１２の周囲にインク液溜り３２
を発生させたものと考えられる。この結果、インク吐出
性能を低下させたものと考えられる。

【０１２８】

【発明の効果】本発明によれば、吐出手段によりシール
液体によるシールを解いた後、シール液体流動促進手段
により、シール液体の吐出口を覆う流動が促進され、素
早くインク吐出口のシールが完了する。このために、連
続的にインク吐出する際、シール液体の状態変化に伴う
インク吐出抵抗の変動を防止することが可能となる。シ
ール状態を開閉する機構が不要となり、記録ヘッドが小
型化され、低コストになる。

【０１２９】さらに、シール液体流動促進手段は撥イン
ク性であるため、インクミストがインク吐出口の周囲に
付着することはなく、インク吐出の安定性を確保するも
のである。また、インク吐出口の周囲にインクミストが
堆積しても、インク吐出面に対してインクがぬれにくい
ため、従来の除去工程（ブレードなどによる除去）で十
分に対応可能である。

【０１３０】従って、本発明のシール液体流動促進手段
により、吐出されたインクによる印字画像もドット乱れ
や、濃度の低下等が発生せず、鮮明な印字画像を出力す
ることが可能となる。印字終了後は、吐出口を覆うシー
ル液体により、インクの乾燥を持続的に防止する効果を
有する。即ち、外力や開閉器等の付加装置を用いずに、
目詰まりの防止とインクの吐出性能を両立させ、インク
ジェット記録装置の長期休止による諸問題が発生しない
インクジェット記録ヘッドを供給することが可能にな
る。

【０１３１】また、上記インクジェット記録ヘッドを組
み込んだ本発明のインクジェット記録装置は、従来必須
であったバキューム等のメンテナンス工程を軽減あるい
は省略することができるため、記録装置の小型化や省
電力化ができ、始動時のメンテナンス待ち時間をなく
すことができ、さらに、メンテナンス動作に伴う騒音
を低減することができる。さらに、バキュームなどのメ
ンテナンスで無駄に消費される廃インクを少なくするこ
とができるため、ランニングコストが低減できる、
廃インク吸収手段を小さくでき装置の小型化ができる、
インクタンクを小型化でき、キャリッジの往復速度を
向上させ、騒音の低減などができる、環境に対する負
荷が小さいという効果を有する。

【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基本
的な構成例を示す図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）はイ
ンク吐出口方向から見た正面図、および（ｃ）はインク
吐出口からのインク吐出の様子を示す概略図である。

【図２】 液体シールによりシールされていないインク
吐出口からのインク吐出の様子を示す概略図である。

【図３】 （ａ）（ｂ）は、それぞれ本発明のインクジ
ェット記録ヘッドの吐出面のいくつかの態様について拡
大した斜視図である。

【図４】 （ａ）（ｂ）は、それぞれ本発明のインクジ
ェット記録ヘッドの吐出面のいくつかの態様について拡
大した斜視図である。

【図５】 本発明の実施例１に係るインクジェット記録
ヘッドの基本的な構成を示す図で、（ａ）はインク吐出
方向から見た正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＹ−Ｙ線
断面図、（ｃ）はインクミスト付着状態を示す（ａ）に
おけるＹ−Ｙ線断面図である。

【図６】 比較例に係るインクジェット記録ヘッドの側
断面図である。

【図７】 本発明の実施例２に係るインクジェット記録
ヘッドの基本的な構成を示す図で、（ａ）はインク吐出
方向から見た正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ線
断面図、（ｃ）はインクミスト付着状態を示す（ａ）に
おけるＸ−Ｘ線断面図である。

【図８】 （ａ）は画像信号の入力のタイミングの一例
を概略的に示した図であり、（ｂ）は従来のシール液体
密封方式のインクジェット記録ヘッドに（ａ）に示すタ
イミングで画像信号が入力された場合のシール液体の状
態変化を示す模式図である。

【符号の説明】

１０ インクジェット記録ヘッド １２ インク吐出口 １４ インク吐出手段 １６ インク室 １８ シール液体流動促進手段（撥インク性親シール性
領域） ２０ インク ２２ シール液体 ２８ インク吐出面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 諏訪部 恭史 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 佐藤 博昭 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 末光 裕治 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 長谷部 恵 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 毛利 哲 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーン テクなかい 富士ゼロックス株式会社内 Ｆターム(参考） 2C056 EA17 EA23 EA24 HA24 JA24 2C057 AF74 AP13 AP22 AP23 AP24 AP57 AP59 AP60 AP61

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクを記録紙に対して吐出するインク
   吐出口と、 前記インク吐出口が形成されたインク吐出面と、 前記インク吐出面に塗布され、前記インクよりも小さい
   表面エネルギを有し前記インク吐出口をシールするシー
   ル液体と、 画像信号に応じて前記インク吐出口からインクを吐出す
   るインク吐出手段と、 を備えるインクジェット記録ヘッドにおいて、前記イン
   ク吐出面の少なくともインク吐出口の周囲の表層にシー
   ル液体を含ませる表面処理を施した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】 前記表面処理は、少なくとも表層が多孔
   質性を有するインク吐出面に、シール液体を含浸処理す
   ることであることを特徴とする請求項１記載のインクジ
   ェット記録ヘッド。
3. 【請求項３】 前記表面処理は、前記インク吐出面にシ
   ール液体の主成分である液体をコーティングして加熱処
   理することであることを特徴とする請求項１記載のイン
   クジェット記録ヘッド。
4. 【請求項４】 インクを記録紙に対して吐出するインク
   吐出口と、 前記インク吐出口が形成され、インクよりも小さい表面
   エネルギを有するシール液体が塗布されるインク吐出面
   と、 画像信号に応じて前記インク吐出口からインクを吐出す
   るインク吐出手段と、 を備えるインクジェット記録ヘッドにおいて、前記イン
   ク吐出面において少なくともインク吐出口の周囲の表層
   に前記シール液体を含ませる表面処理を施したことを特
   徴とするインクジェット記録ヘッド。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項記載のイン
   クジェット記録ヘッドを備えたことを特徴とするインク
   ジェット記録装置。