JP2001212964A - プリントヘッドノズル板用の補充可能なコーティング - Google Patents
プリントヘッドノズル板用の補充可能なコーティングInfo
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- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/135—Nozzles
- B41J2/165—Preventing or detecting of nozzle clogging, e.g. cleaning, capping or moistening for nozzles
- B41J2/16517—Cleaning of print head nozzles
- B41J2/16552—Cleaning of print head nozzles using cleaning fluids
-
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- B41J2/1433—Structure of nozzle plates
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 容易に補充することができるコーティングを
担持しているインクジェットプリントヘッド用のノズル
板を提供する。 【解決手段】 インクジェットプリントヘッド用のノズ
ル板１０であって、ａ）第１および第２の官能基を有す
る有機材料の第１単分子層３０であって、上記第１単分
子層の上記第１官能基が上記ノズル板の表面に結合して
おり、上記第１単分子層の上記第２官能基が第２単分子
層４０に結合している第１単分子層、並びにｂ）第１お
よび第２の官能基を有する有機材料の上記第２単分子層
であって、上記第２単分子層の上記第１官能基が上記第
１単分子層の上記第２官能基に結合しており、上記第２
単分子層の上記第２官能基が濡れ防止基である第２単分
子層、を列挙されている順序で含んでなるノズル板。
担持しているインクジェットプリントヘッド用のノズル
板を提供する。 【解決手段】 インクジェットプリントヘッド用のノズ
ル板１０であって、ａ）第１および第２の官能基を有す
る有機材料の第１単分子層３０であって、上記第１単分
子層の上記第１官能基が上記ノズル板の表面に結合して
おり、上記第１単分子層の上記第２官能基が第２単分子
層４０に結合している第１単分子層、並びにｂ）第１お
よび第２の官能基を有する有機材料の上記第２単分子層
であって、上記第２単分子層の上記第１官能基が上記第
１単分子層の上記第２官能基に結合しており、上記第２
単分子層の上記第２官能基が濡れ防止基である第２単分
子層、を列挙されている順序で含んでなるノズル板。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ノズル板の表面に
濡れ防止性を提供する単分子層を有するインクジェット
プリントヘッド用のノズル板に関する。
濡れ防止性を提供する単分子層を有するインクジェット
プリントヘッド用のノズル板に関する。
【０００２】
【従来の技術】インクジェットは、インク液滴を受容体
に像様噴出することによって受容体上に画像を生じさせ
る。プリンターによって普通紙に印刷可能であることに
加えて、非衝撃式であり、低騒音であり、エネルギー消
費が少なく、そして運転コストが低いことが、インクジ
ェットプリンターが市場に広く受け入れられている大き
な原因である。
に像様噴出することによって受容体上に画像を生じさせ
る。プリンターによって普通紙に印刷可能であることに
加えて、非衝撃式であり、低騒音であり、エネルギー消
費が少なく、そして運転コストが低いことが、インクジ
ェットプリンターが市場に広く受け入れられている大き
な原因である。
【０００３】このことに関して、「連続式」インクジェ
ットプリンターは、インク液滴が流れの形で噴出されて
いる点の近くに配置された静電荷トンネルを利用する。
選ばれた１つの液滴は、帯電トンネルによって帯電させ
られる。帯電した液滴は、予め定められた電位差をそれ
らの間に有する偏向板の存在によって、下流方向に偏向
される。溝を使用して帯電した液滴を遮り、未帯電の液
滴には記録媒体に自由に衝突させてもよい。
ットプリンターは、インク液滴が流れの形で噴出されて
いる点の近くに配置された静電荷トンネルを利用する。
選ばれた１つの液滴は、帯電トンネルによって帯電させ
られる。帯電した液滴は、予め定められた電位差をそれ
らの間に有する偏向板の存在によって、下流方向に偏向
される。溝を使用して帯電した液滴を遮り、未帯電の液
滴には記録媒体に自由に衝突させてもよい。
【０００４】「オンデマンド式」インクジェットプリン
ターの場合、すべてのオリフィスにおいて、加圧アクチ
ュエーターを使用して、インクジェット液滴を生じさせ
る。このことに関して、２つのタイプのアクチュエータ
ーのいずれを使用してもよい。これら２つのタイプのア
クチュエーターは、熱アクチュエーターおよび圧電アク
チュエーターである。熱アクチュエーターに関しては、
都合の良い位置に配置されたヒーターがインクを加熱
し、若干のインクが相変化してガス状の流れの気泡とな
って、インク液滴を記録媒体に放出させるのに十分なほ
どに内部のインク圧を高める。圧電アクチュエーターに
関しては、圧電特性を有する圧電材料が使用され、機械
的応力が加えられると電場が生ずる。逆もまた真であ
り、すなわち、電場をかけると材料に機械的応力が生ず
る。これらの特性を有する天然材料の中には石英および
電気石がある。もっとも一般的に生産されている圧電セ
ラミックは、ジルコン酸チタン酸鉛、チタン酸バリウ
ム、チタン酸鉛、およびメタニオブ酸鉛である。
ターの場合、すべてのオリフィスにおいて、加圧アクチ
ュエーターを使用して、インクジェット液滴を生じさせ
る。このことに関して、２つのタイプのアクチュエータ
ーのいずれを使用してもよい。これら２つのタイプのア
クチュエーターは、熱アクチュエーターおよび圧電アク
チュエーターである。熱アクチュエーターに関しては、
都合の良い位置に配置されたヒーターがインクを加熱
し、若干のインクが相変化してガス状の流れの気泡とな
って、インク液滴を記録媒体に放出させるのに十分なほ
どに内部のインク圧を高める。圧電アクチュエーターに
関しては、圧電特性を有する圧電材料が使用され、機械
的応力が加えられると電場が生ずる。逆もまた真であ
り、すなわち、電場をかけると材料に機械的応力が生ず
る。これらの特性を有する天然材料の中には石英および
電気石がある。もっとも一般的に生産されている圧電セ
ラミックは、ジルコン酸チタン酸鉛、チタン酸バリウ
ム、チタン酸鉛、およびメタニオブ酸鉛である。
【０００５】インクジェットプリンターに伴う継続的な
問題は、インクジェットノズル板、特にインク液滴が噴
出されるオリフィスの周りにおけるインクの蓄積であ
る。オリフィスの周りのノズル板表面にインク液滴が蓄
積すると、ノズル板が濡れやすくなり、インク液滴が誤
った方向に向けられ、印刷画像の品質が低下する。イン
クがオリフィスからノズル板に広がるのを制限または防
止するためには、インクジェットノズル板に濡れ防止層
を塗布するのが慣例である。濡れ防止層の例としては、
Teflon（商標）およびポリイミドシロキサンなどの疎水
性ポリマーのコーティング、またはノズル板に化学結合
する材料の単分子層（自己集合単一層）がある。
問題は、インクジェットノズル板、特にインク液滴が噴
出されるオリフィスの周りにおけるインクの蓄積であ
る。オリフィスの周りのノズル板表面にインク液滴が蓄
積すると、ノズル板が濡れやすくなり、インク液滴が誤
った方向に向けられ、印刷画像の品質が低下する。イン
クがオリフィスからノズル板に広がるのを制限または防
止するためには、インクジェットノズル板に濡れ防止層
を塗布するのが慣例である。濡れ防止層の例としては、
Teflon（商標）およびポリイミドシロキサンなどの疎水
性ポリマーのコーティング、またはノズル板に化学結合
する材料の単分子層（自己集合単一層）がある。
【０００６】インクジェットノズル板はまた、その上に
落ちたインク液滴によって汚染されることもある。これ
らの「付随」インク液滴は、印刷に使用される一次イン
ク液滴の分離過程の副生物として生ずる。もう１つの汚
染源は、一次インク液滴が記録材料にぶつかり、ノズル
板に跳ね戻る際に生ずる。ノズル板表面全体が非濡れ性
層で処理されている場合には、このようなさらなるイン
ク液滴が玉になって、除去が容易であろう。
落ちたインク液滴によって汚染されることもある。これ
らの「付随」インク液滴は、印刷に使用される一次イン
ク液滴の分離過程の副生物として生ずる。もう１つの汚
染源は、一次インク液滴が記録材料にぶつかり、ノズル
板に跳ね戻る際に生ずる。ノズル板表面全体が非濡れ性
層で処理されている場合には、このようなさらなるイン
ク液滴が玉になって、除去が容易であろう。
【０００７】ノズル板上に蓄積しているインク液滴はま
た、ノズルを塞ぐようになる紙繊維などのほこりを引き
寄せることもある。ノズルが部分的または完全に塞がれ
ると、記録材料上の液滴の欠落または方向違いにつなが
ることがある（いずれも印刷物の品質を低下させる）。
た、ノズルを塞ぐようになる紙繊維などのほこりを引き
寄せることもある。ノズルが部分的または完全に塞がれ
ると、記録材料上の液滴の欠落または方向違いにつなが
ることがある（いずれも印刷物の品質を低下させる）。
【０００８】この問題を解決するためには、ノズル板を
定期的に清掃しなければならない。この清掃は、ブラッ
シング、拭き取り、吹き付け、減圧吸引、および／また
はオリフィスを通してのインクの吐き出しによって達成
されるのが一般的である。インクおよびインクを希釈す
るのに使用されるインク溶媒を利用する湿式拭き取り技
法を使用することもできる。疎水性の非濡れ性表面の存
在をもってしても、インクジェットプリントヘッドノズ
ル板上に望ましくない残渣を残すことがある種々の材料
をインクが含有していることも多い。従って、拭き取り
によってノズル板からインク液滴を除去しても、疎水性
の非濡れ性コーティングがインク残渣によって酷く汚染
されることがある。このようにして生ずるインクで汚れ
たコーティングのために、その後、インクがオリフィス
から広がるのを有効に防止することができないことがあ
る。さらに、機械的な清掃過程の中には、これらのコー
ティングを傷つけ、その結果、プリントヘッドの作動に
永久的な印刷不良を生じさせることになるものが多い。
定期的に清掃しなければならない。この清掃は、ブラッ
シング、拭き取り、吹き付け、減圧吸引、および／また
はオリフィスを通してのインクの吐き出しによって達成
されるのが一般的である。インクおよびインクを希釈す
るのに使用されるインク溶媒を利用する湿式拭き取り技
法を使用することもできる。疎水性の非濡れ性表面の存
在をもってしても、インクジェットプリントヘッドノズ
ル板上に望ましくない残渣を残すことがある種々の材料
をインクが含有していることも多い。従って、拭き取り
によってノズル板からインク液滴を除去しても、疎水性
の非濡れ性コーティングがインク残渣によって酷く汚染
されることがある。このようにして生ずるインクで汚れ
たコーティングのために、その後、インクがオリフィス
から広がるのを有効に防止することができないことがあ
る。さらに、機械的な清掃過程の中には、これらのコー
ティングを傷つけ、その結果、プリントヘッドの作動に
永久的な印刷不良を生じさせることになるものが多い。
【０００９】米国特許第 4,643,948号、同 5,136,310
号、および同 5,598,193号は、インクジェットプリント
ヘッド用のノズル板上にアルキルチオール、アルキルト
リクロロシラン、および部分的にフッ素化されたアルキ
ルシランの自己集合単一層を使用することに関する。
号、および同 5,598,193号は、インクジェットプリント
ヘッド用のノズル板上にアルキルチオール、アルキルト
リクロロシラン、および部分的にフッ素化されたアルキ
ルシランの自己集合単一層を使用することに関する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】米国特許第 4,643,948
号、同 5,136,310号、および同 5,598,193号において
は、コーティングの寿命が短く、インクによって汚れ易
いことが見出されることが多い点で、コーティングに伴
う問題がある。
号、同 5,136,310号、および同 5,598,193号において
は、コーティングの寿命が短く、インクによって汚れ易
いことが見出されることが多い点で、コーティングに伴
う問題がある。
【００１１】本発明の目的は、容易に補充することがで
きるコーティングを担持しているインクジェットプリン
トヘッド用のノズル板を提供することである。本発明の
もう１つの目的は、濡れ防止剤が静電引力によってノズ
ルに結合されているインクジェットプリントヘッド用の
ノズル板を提供することである。
きるコーティングを担持しているインクジェットプリン
トヘッド用のノズル板を提供することである。本発明の
もう１つの目的は、濡れ防止剤が静電引力によってノズ
ルに結合されているインクジェットプリントヘッド用の
ノズル板を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】これらの目的および他の
目的は、インクジェットプリントヘッド用のノズル板で
あって、 ａ）第１および第２の官能基を有する有機材料の第１単
分子層であって、上記第１単分子層の上記第１官能基が
上記ノズル板の表面に結合しており、上記第１単分子層
の上記第２官能基が第２単分子層に結合している第１単
分子層、並びに ｂ）第１および第２の官能基を有する有機材料の上記第
２単分子層であって、上記第２単分子層の上記第１官能
基が上記第１単分子層の上記第２官能基に結合してお
り、上記第２単分子層の上記第２官能基が濡れ防止基で
ある第２単分子層、を列挙されている順序で含んでなる
ノズル板を含む本発明によって達成される。
目的は、インクジェットプリントヘッド用のノズル板で
あって、 ａ）第１および第２の官能基を有する有機材料の第１単
分子層であって、上記第１単分子層の上記第１官能基が
上記ノズル板の表面に結合しており、上記第１単分子層
の上記第２官能基が第２単分子層に結合している第１単
分子層、並びに ｂ）第１および第２の官能基を有する有機材料の上記第
２単分子層であって、上記第２単分子層の上記第１官能
基が上記第１単分子層の上記第２官能基に結合してお
り、上記第２単分子層の上記第２官能基が濡れ防止基で
ある第２単分子層、を列挙されている順序で含んでなる
ノズル板を含む本発明によって達成される。
【００１３】本発明は、容易に補充することができるコ
ーティングを担持しているインクジェットプリントヘッ
ド用のノズル板を提供する。
ーティングを担持しているインクジェットプリントヘッ
ド用のノズル板を提供する。
【００１４】図１は、インクジェットプリントヘッド用
のノズル板１０の断面を図解している。このノズル板
は、多数のオリフィス１５を有し、これらを通して、イ
ンク２０が記録要素上に噴出される（示されていな
い）。ノズル板１０上の層３０は、例えば、以下に記載
する式Ｚ−Ｌn −Ｘを有する第１単分子層である。層３
０の上にある層４０は、例えば、以下に記載する式Ｙ−
Ｒを有する第２単分子層である。
のノズル板１０の断面を図解している。このノズル板
は、多数のオリフィス１５を有し、これらを通して、イ
ンク２０が記録要素上に噴出される（示されていな
い）。ノズル板１０上の層３０は、例えば、以下に記載
する式Ｚ−Ｌn −Ｘを有する第１単分子層である。層３
０の上にある層４０は、例えば、以下に記載する式Ｙ−
Ｒを有する第２単分子層である。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の好ましい態様において、
上記第１単分子層は下式を有し、 Ｚ−Ｌn −Ｘ 上式中、Ｚは、ノズル板の表面に結合している第１単分
子層の第１官能基を表し、Ｌは、炭素原子が１〜30個の
結合基を表し、Ｘは、第四級アンモニウム基（例えば、
トリメチルアミノ基、（ＣＨ3 ）3 Ｎ−）などのカチオ
ン性基、またはカルボキシレート基、フェノキシ基、も
しくはスルホネート基などのアニオン性基を含んでなる
第１単分子層の第２官能基を表し、そしてｎは０または
１のいずれかである。
上記第１単分子層は下式を有し、 Ｚ−Ｌn −Ｘ 上式中、Ｚは、ノズル板の表面に結合している第１単分
子層の第１官能基を表し、Ｌは、炭素原子が１〜30個の
結合基を表し、Ｘは、第四級アンモニウム基（例えば、
トリメチルアミノ基、（ＣＨ3 ）3 Ｎ−）などのカチオ
ン性基、またはカルボキシレート基、フェノキシ基、も
しくはスルホネート基などのアニオン性基を含んでなる
第１単分子層の第２官能基を表し、そしてｎは０または
１のいずれかである。
【００１６】ノズル板の表面は、上記第１単分子層の上
記第１官能基と反応する金属、金属酸化物、または金属
窒化物で形成されていてもよい。本発明のもう１つの好
ましい態様においては、ノズル板はケイ素であり、単に
空気に曝されることによって自然に生ずる酸化物コーテ
ィングを担持していてもよい。
記第１官能基と反応する金属、金属酸化物、または金属
窒化物で形成されていてもよい。本発明のもう１つの好
ましい態様においては、ノズル板はケイ素であり、単に
空気に曝されることによって自然に生ずる酸化物コーテ
ィングを担持していてもよい。
【００１７】さらにもう１つの好ましい態様において
は、ノズル板の表面が酸化ケイ素または窒化ケイ素で形
成されていてもよく、上式におけるＺは下式によって表
され、 ＳｉＱm 上式中、各々のＱは、独立に、ハロゲンまたは１〜３個
の炭素原子を有するアルコキシ基を表し、そしてｍは１
〜３の整数である。
は、ノズル板の表面が酸化ケイ素または窒化ケイ素で形
成されていてもよく、上式におけるＺは下式によって表
され、 ＳｉＱm 上式中、各々のＱは、独立に、ハロゲンまたは１〜３個
の炭素原子を有するアルコキシ基を表し、そしてｍは１
〜３の整数である。
【００１８】Ｚの例は、ノズル表面のケイ素、酸化ケイ
素、もしくは窒化ケイ素とシロキサン（−Ｓｉ−Ｏ−Ｓ
ｉ−）結合を形成するトリクロロシリル（Ｃｌ3 Ｓｉ
−）基またはトリアルコキシシリル基である。Ｚのもう
１つの例は、ノズル板の表面の金、銀、銅、白金、また
はパラジウムなどの金属と反応するチオール基である。
素、もしくは窒化ケイ素とシロキサン（−Ｓｉ−Ｏ−Ｓ
ｉ−）結合を形成するトリクロロシリル（Ｃｌ3 Ｓｉ
−）基またはトリアルコキシシリル基である。Ｚのもう
１つの例は、ノズル板の表面の金、銀、銅、白金、また
はパラジウムなどの金属と反応するチオール基である。
【００１９】本発明のさらにもう１つの好ましい態様に
おいて、上記第２単分子層は下式を有し、 Ｙ−Ｒ 上式中、Ｙは、Ｘの電荷と反対の電荷を有するカルボキ
シレート基、フェノキシ基、もしくはスルホネート基な
どのアニオン性基、またはＸの電荷と反対の電荷を有す
る第四級アンモニウム基などのカチオン性基を表し、そ
してＲは、２〜30個の炭素原子を有する置換もしくは未
置換のアルキル基、アリール基、フルオロアルキル基、
またはアリールフルオロアルキル基などの濡れ防止基を
表す。
おいて、上記第２単分子層は下式を有し、 Ｙ−Ｒ 上式中、Ｙは、Ｘの電荷と反対の電荷を有するカルボキ
シレート基、フェノキシ基、もしくはスルホネート基な
どのアニオン性基、またはＸの電荷と反対の電荷を有す
る第四級アンモニウム基などのカチオン性基を表し、そ
してＲは、２〜30個の炭素原子を有する置換もしくは未
置換のアルキル基、アリール基、フルオロアルキル基、
またはアリールフルオロアルキル基などの濡れ防止基を
表す。
【００２０】第１単分子層が式Ｚ−Ｌn −Ｘ（式中、Ｚ
は、ノズル板の表面に結合している第１官能基であり、
Ｘは、第２単分子層の第１官能基に結合している第２官
能基である）を有し、第２単分子層が式Ｙ−Ｒ（式中、
Ｙは、第１単分子層の第２官能基に結合している第２単
分子層の第１官能基であり、Ｒは第２単分子層の第２官
能基であって、濡れ防止基である）を有する場合、これ
らの官能基は以下のような位置関係になるであろう。 ノズル板------Ｚ−Ｌn −Ｘ------Ｙ−Ｒ（濡れ防止
基）
は、ノズル板の表面に結合している第１官能基であり、
Ｘは、第２単分子層の第１官能基に結合している第２官
能基である）を有し、第２単分子層が式Ｙ−Ｒ（式中、
Ｙは、第１単分子層の第２官能基に結合している第２単
分子層の第１官能基であり、Ｒは第２単分子層の第２官
能基であって、濡れ防止基である）を有する場合、これ
らの官能基は以下のような位置関係になるであろう。 ノズル板------Ｚ−Ｌn −Ｘ------Ｙ−Ｒ（濡れ防止
基）
【００２１】好ましくはないけれども、上記２つの単分
子層の間にさらなる層を導入することも可能である。こ
の場合、これら２つの単分子層の官能基は、上述のよう
に直接的に結合するのではなく、互いに間接的に結合す
るであろう。
子層の間にさらなる層を導入することも可能である。こ
の場合、これら２つの単分子層の官能基は、上述のよう
に直接的に結合するのではなく、互いに間接的に結合す
るであろう。
【００２２】濡れ防止基を含有している第２単分子層コ
ーティングがインクによって汚染され、通常の清掃では
プリントヘッドを清掃できない場合は、上記２つの単分
子層の間の結合を選択的に除去または破壊することによ
って、これらの汚染されたコーティングを除去すること
ができる。例えば、この結合は、加熱、加水分解、光崩
壊、輻射線、超音波、またはｐＨ調整によって除去する
ことができる。
ーティングがインクによって汚染され、通常の清掃では
プリントヘッドを清掃できない場合は、上記２つの単分
子層の間の結合を選択的に除去または破壊することによ
って、これらの汚染されたコーティングを除去すること
ができる。例えば、この結合は、加熱、加水分解、光崩
壊、輻射線、超音波、またはｐＨ調整によって除去する
ことができる。
【００２３】好ましい態様において、プリントヘッドの
清掃に使用される清掃溶液のｐＨを単に変化させるだけ
で、上記２つの単分子層の間の結合を壊すことができ
る。例えば、第１単分子層の第２官能基が第四級アンモ
ニウム基であり、第２単分子層の第１官能基がカルボキ
シレート基である場合には、ｐＨを下げることにより、
カルボキシレート基をプロトン化して、中性のカルボン
酸基（第四級アンモニウム基に対する静電引力をもはや
有することができない）を形成させる。清掃溶媒がイソ
プロパノールである場合には、ｐＨを３から１に下げる
ことにより、プロトン化が起こる。
清掃に使用される清掃溶液のｐＨを単に変化させるだけ
で、上記２つの単分子層の間の結合を壊すことができ
る。例えば、第１単分子層の第２官能基が第四級アンモ
ニウム基であり、第２単分子層の第１官能基がカルボキ
シレート基である場合には、ｐＨを下げることにより、
カルボキシレート基をプロトン化して、中性のカルボン
酸基（第四級アンモニウム基に対する静電引力をもはや
有することができない）を形成させる。清掃溶媒がイソ
プロパノールである場合には、ｐＨを３から１に下げる
ことにより、プロトン化が起こる。
【００２４】上記２つの単分子層の間の結合が壊れる
と、ノズル板の表面から濡れ防止基が除去される。濡れ
防止コーティングを補充するには、濡れ防止剤をより高
いｐＨで清掃溶液に添加して、ノズル板に適用する。例
えば、濡れ防止剤がイソプロパノール清掃溶液中のフッ
素化されたカルボン酸である場合には、ｐＨを３に上げ
ることにより、濡れ防止剤がノズル板の正に帯電してい
る第１単分子層に結合し、ノズル板に結合したままで残
る。このようにして、この工程によって、濡れ防止層コ
ーティングが補充される。
と、ノズル板の表面から濡れ防止基が除去される。濡れ
防止コーティングを補充するには、濡れ防止剤をより高
いｐＨで清掃溶液に添加して、ノズル板に適用する。例
えば、濡れ防止剤がイソプロパノール清掃溶液中のフッ
素化されたカルボン酸である場合には、ｐＨを３に上げ
ることにより、濡れ防止剤がノズル板の正に帯電してい
る第１単分子層に結合し、ノズル板に結合したままで残
る。このようにして、この工程によって、濡れ防止層コ
ーティングが補充される。
【００２５】上記２つの単分子層は、種々の化学結合
（例えば、共有結合、静電結合、水素結合、ファンデル
ワールス結合、疎水結合、配位結合、π結合など）によ
って、いっしょに結合していてもよい。本発明の好まし
い態様において、第２単分子層の第１官能基は第１単分
子層の第２官能基に静電結合している。この態様におい
ては、単分子層は、化学反応によってノズル板表面に直
接的に結合している帯電化合物によって形成される材料
の層を含んでなり、第１層とは反対の電荷を有する濡れ
防止剤の第２層は、第１層に静電的に吸着されている。
もう１つの態様においては、第１単分子層は、静電引力
によってノズル板表面に結合していてもよい。
（例えば、共有結合、静電結合、水素結合、ファンデル
ワールス結合、疎水結合、配位結合、π結合など）によ
って、いっしょに結合していてもよい。本発明の好まし
い態様において、第２単分子層の第１官能基は第１単分
子層の第２官能基に静電結合している。この態様におい
ては、単分子層は、化学反応によってノズル板表面に直
接的に結合している帯電化合物によって形成される材料
の層を含んでなり、第１層とは反対の電荷を有する濡れ
防止剤の第２層は、第１層に静電的に吸着されている。
もう１つの態様においては、第１単分子層は、静電引力
によってノズル板表面に結合していてもよい。
【００２６】本発明のさらにもう１つの好ましい態様に
おいては、上記帯電している濡れ防止剤がインク溶液中
に保持されていてもよい。この帯電している濡れ防止剤
は、印刷またはプリントヘッド清掃の際に上記層に何等
かの損傷が生じた場合に、これらの層をその場で修復す
る。
おいては、上記帯電している濡れ防止剤がインク溶液中
に保持されていてもよい。この帯電している濡れ防止剤
は、印刷またはプリントヘッド清掃の際に上記層に何等
かの損傷が生じた場合に、これらの層をその場で修復す
る。
【００２７】従来のインクジェットプリントヘッド用の
ノズル板はケイ素を含んでなり、インクが噴出されるオ
リフィスの配列を有するのが好ましい。これらのオリフ
ィスは、従来のエッチング技法によって調製することが
できる。ノズル板はまた、金属酸化物または金属窒化物
のコーティングを有していてもよい。当該技術分野にお
いて知られているように、電鋳ニッケルまたはポリイミ
ドなどのケイ素以外の他の材料を使用して、下にあるノ
ズル板を調製してもよいことが認識されるべきである。
さらに、金、銀、パラジウム、および銅などの他の金属
を使用して、下にあるノズル板材料を塗布してもよい。
ノズル板はケイ素を含んでなり、インクが噴出されるオ
リフィスの配列を有するのが好ましい。これらのオリフ
ィスは、従来のエッチング技法によって調製することが
できる。ノズル板はまた、金属酸化物または金属窒化物
のコーティングを有していてもよい。当該技術分野にお
いて知られているように、電鋳ニッケルまたはポリイミ
ドなどのケイ素以外の他の材料を使用して、下にあるノ
ズル板を調製してもよいことが認識されるべきである。
さらに、金、銀、パラジウム、および銅などの他の金属
を使用して、下にあるノズル板材料を塗布してもよい。
【００２８】インクジェットノズル板の表面の濡れ性
は、従来、インク液滴と試験表面との間の接触角の大き
さによって規定されている。接触角は、従来、直径１〜
２mmの液滴を試験表面上に置き、その液体と固体との間
の角度を接触角ゴニオメーターを使用して測定すること
によって測定されている。インクと表面との間の接触角
がおよそ70°以上である場合に、その表面が濡れ防止性
であると考えられる。
は、従来、インク液滴と試験表面との間の接触角の大き
さによって規定されている。接触角は、従来、直径１〜
２mmの液滴を試験表面上に置き、その液体と固体との間
の角度を接触角ゴニオメーターを使用して測定すること
によって測定されている。インクと表面との間の接触角
がおよそ70°以上である場合に、その表面が濡れ防止性
であると考えられる。
【００２９】以下の例は、本発明の有用性を説明するも
のである。
のである。
【００３０】
【実施例】例１：単分子層の調製 ノズル板材料としてのケイ素ウェーハーに、以下の手法
によって濡れ防止コーティングを塗布した。まず、ウェ
ーハーの表面を酸素プラズマ下で処理および清掃する。
次に、それを、塩化N-トリメトキシシリルプロピル -N,
N,N-トリメチルアンモニウム（ＴＭＡ）の１％クロロホ
ルム溶液中に入れ、12時間保持してから取り出し、クロ
ロホルムで濯いだ。この表面上での水の接触角は４°で
あった。
によって濡れ防止コーティングを塗布した。まず、ウェ
ーハーの表面を酸素プラズマ下で処理および清掃する。
次に、それを、塩化N-トリメトキシシリルプロピル -N,
N,N-トリメチルアンモニウム（ＴＭＡ）の１％クロロホ
ルム溶液中に入れ、12時間保持してから取り出し、クロ
ロホルムで濯いだ。この表面上での水の接触角は４°で
あった。
【００３１】次に、上記ウェーハーを、過フルオロウン
デカン酸（ＦＵＡ）の 0.5％イソプロピルアルコール
（ＩＰＡ）溶液中に２分間浸した。ＮａＯＨの希薄ＩＰ
Ａ溶液を数滴添加して、浸漬溶液のｐＨを約３に保っ
た。この表面をＩＰＡで濯ぎ、窒素気流下で乾燥させ
た。この表面上での水の接触角は90±６°であった。
デカン酸（ＦＵＡ）の 0.5％イソプロピルアルコール
（ＩＰＡ）溶液中に２分間浸した。ＮａＯＨの希薄ＩＰ
Ａ溶液を数滴添加して、浸漬溶液のｐＨを約３に保っ
た。この表面をＩＰＡで濯ぎ、窒素気流下で乾燥させ
た。この表面上での水の接触角は90±６°であった。
【００３２】例２：濡れ防止コーティングの除去および
補充 例１において調製したＦＵＡ／ＴＭＡ塗布ウェーハー
を、希ＨＣｌおよびＮａＯＨによってｐＨを約１に調整
したＩＰＡ溶液に入れた。このウェーハーをこの溶液か
ら取り出し、１分間乾燥させたところ、このウェーハー
表面上での水の接触角は20°であった。このことは、Ｆ
ＵＡの濡れ防止層の殆どが除去されてしまったことを示
している。次に、このウェーハーをｐＨが約３のＦＵＡ
／ＩＰＡ溶液中に浸した。表Ｉに示すように、ＩＰＡで
濯ぎ、窒素気流下で乾燥させた後のこのウェーハーは、
水の接触角が92°であることが判った。
補充 例１において調製したＦＵＡ／ＴＭＡ塗布ウェーハー
を、希ＨＣｌおよびＮａＯＨによってｐＨを約１に調整
したＩＰＡ溶液に入れた。このウェーハーをこの溶液か
ら取り出し、１分間乾燥させたところ、このウェーハー
表面上での水の接触角は20°であった。このことは、Ｆ
ＵＡの濡れ防止層の殆どが除去されてしまったことを示
している。次に、このウェーハーをｐＨが約３のＦＵＡ
／ＩＰＡ溶液中に浸した。表Ｉに示すように、ＩＰＡで
濯ぎ、窒素気流下で乾燥させた後のこのウェーハーは、
水の接触角が92°であることが判った。
【００３３】 表Ｉ ──────────────────────────────────── 初期のＦＵＡ／ ＦＵＡ層 ＦＵＡコーティング ＴＭＡ塗布表面 除去後 補充後 ──────────────────────────────────── ウェーハー表面上 93° 20° 92° での水の接触角 ────────────────────────────────────
【００３４】上記結果は、濡れ防止コーティングを除去
し、補充することができることを示している。すなわ
ち、接触角が20°まで低下し（濡れ防止コーティングが
除去されたことを示す）、補充後は92°まで復活するこ
とが示されている。
し、補充することができることを示している。すなわ
ち、接触角が20°まで低下し（濡れ防止コーティングが
除去されたことを示す）、補充後は92°まで復活するこ
とが示されている。
【００３５】例３：インク汚れおよび表面回復 例１において調製したＦＵＡ／ＴＭＡ塗布ウェーハー
を、 NovaJet（商標）Cyan、 Magenta、Yellow、および
Blackのインク（ Lyson, Inc.）中に５〜10分間浸し
た。これらの表面を水で濯いだ後、これらの表面上での
水の接触角を測定したところ、これらの表面上のインク
汚れまたはインク汚染の程度が異なることが示された。
次に、これらのウェーハーをｐＨが約１のＩＰＡ溶液に
浸漬してＦＵＡコーティングを除去し、これらのウェー
ハーをｐＨが約３のＦＵＡ／ＩＰＡ溶液に浸すことによ
って新たな層を再塗布した。以下の結果が得られた。
を、 NovaJet（商標）Cyan、 Magenta、Yellow、および
Blackのインク（ Lyson, Inc.）中に５〜10分間浸し
た。これらの表面を水で濯いだ後、これらの表面上での
水の接触角を測定したところ、これらの表面上のインク
汚れまたはインク汚染の程度が異なることが示された。
次に、これらのウェーハーをｐＨが約１のＩＰＡ溶液に
浸漬してＦＵＡコーティングを除去し、これらのウェー
ハーをｐＨが約３のＦＵＡ／ＩＰＡ溶液に浸すことによ
って新たな層を再塗布した。以下の結果が得られた。
【００３６】 表II ──────────────────────────────────── NovaJet（商標） インク ──────────────────── Cyan Magenta Yellow Black ──────────────────────────────────── 初期の水との接触角 85° 85° 85° 85° インク浸漬後の水との接触角 65° 58° 75° 49° ＦＵＡ除去後の水との接触角 34° 38° 38° 28° ＦＵＡコーティング補充後の 80° 81° 82° 80° 水との接触角 ────────────────────────────────────
【００３７】上記結果は、インクに浸漬するとノズル板
上での水の接触角が減少することを示しており、表面が
インクによって汚れたことを示している。この汚染され
たコーティングは、データの３行目にある水の接触角の
減少によって証明されているように、その後、除去され
た。データの４行目は、水の接触角が、１行目に示され
ている元々の値近くまで回復したことから、コーティン
グが補充されたことを示している。
上での水の接触角が減少することを示しており、表面が
インクによって汚れたことを示している。この汚染され
たコーティングは、データの３行目にある水の接触角の
減少によって証明されているように、その後、除去され
た。データの４行目は、水の接触角が、１行目に示され
ている元々の値近くまで回復したことから、コーティン
グが補充されたことを示している。
【００３８】
【発明の効果】本発明は、容易に補充することができる
コーティングを担持しているインクジェットプリントヘ
ッド用のノズル板を提供する。
コーティングを担持しているインクジェットプリントヘ
ッド用のノズル板を提供する。
【図１】インクジェットプリントヘッド用のノズル板の
断面図である。
断面図である。
１０…ノズル板 １５…オリフィス ２０…インク ３０…第１単分子層 ４０…第２単分子層
フロントページの続き (72)発明者 ラビ シャーマ アメリカ合衆国，ニューヨーク 14450, フェアポート，フォックス ヒル ドライ ブ 33 (72)発明者 トーマス エル．ペナー アメリカ合衆国，ニューヨーク 14450, フェアポート，トゥイン ブルクス ロー ド 11
Claims (1)
- 【請求項１】 インクジェットプリントヘッド用のノズ
ル板であって、 ａ）第１および第２の官能基を有する有機材料の第１単
分子層であって、前記第１単分子層の前記第１官能基が
前記ノズル板の表面に結合しており、前記第１単分子層
の前記第２官能基が第２単分子層に結合している第１単
分子層、並びに ｂ）第１および第２の官能基を有する有機材料の前記第
２単分子層であって、前記第２単分子層の前記第１官能
基が前記第１単分子層の前記第２官能基に結合してお
り、前記第２単分子層の前記第２官能基が濡れ防止基で
ある第２単分子層、を列挙されている順序で含んでなる
ノズル板。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/470,809 US6364456B1 (en) | 1999-12-22 | 1999-12-22 | Replenishable coating for printhead nozzle plate |
| US09/470809 | 1999-12-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001212964A true JP2001212964A (ja) | 2001-08-07 |
Family
ID=23869140
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000385418A Pending JP2001212964A (ja) | 1999-12-22 | 2000-12-19 | プリントヘッドノズル板用の補充可能なコーティング |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6364456B1 (ja) |
| EP (1) | EP1118465B1 (ja) |
| JP (1) | JP2001212964A (ja) |
| DE (1) | DE60008692T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20080027296A (ko) * | 2005-07-01 | 2008-03-26 | 후지필름 디마틱스, 인크. | 유체 방사기 상의 비습식성 코팅 |
| TWI265095B (en) * | 2005-08-16 | 2006-11-01 | Ind Tech Res Inst | Nozzle plate |
| KR101192788B1 (ko) * | 2005-10-13 | 2012-10-18 | 엘지디스플레이 주식회사 | 인쇄 장치 시스템 및 그를 이용한 패턴 형성 방법 |
| CN102642404B (zh) * | 2006-12-01 | 2015-10-28 | 富士胶卷迪马蒂克斯股份有限公司 | 在流体喷射器上的非润湿涂层 |
| WO2010051272A1 (en) | 2008-10-30 | 2010-05-06 | Fujifilm Corporation | Non-wetting coating on a fluid ejector |
| KR101313974B1 (ko) * | 2009-09-02 | 2013-10-01 | 캐논 가부시끼가이샤 | 액체 토출 헤드 |
| US8262200B2 (en) * | 2009-09-15 | 2012-09-11 | Fujifilm Corporation | Non-wetting coating on a fluid ejector |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US4539061A (en) * | 1983-09-07 | 1985-09-03 | Yeda Research And Development Co., Ltd. | Process for the production of built-up films by the stepwise adsorption of individual monolayers |
| US4643948A (en) | 1985-03-22 | 1987-02-17 | International Business Machines Corporation | Coatings for ink jet nozzles |
| CA1329341C (en) * | 1988-10-19 | 1994-05-10 | Rosemary Bridget Albinson | Method of forming adherent fluorosilane layer on a substrate and ink jet recording head containing such a layer |
| GB8906379D0 (en) * | 1989-03-20 | 1989-05-04 | Am Int | Providing a surface with solvent-wettable and solvent-non wettable zones |
| US5136310A (en) * | 1990-09-28 | 1992-08-04 | Xerox Corporation | Thermal ink jet nozzle treatment |
| US5670242A (en) * | 1993-06-15 | 1997-09-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Cast coated paper for ink jet recording |
| SG83635A1 (en) * | 1994-08-30 | 2001-10-16 | Xaar Ltd | Coating, coating composition and method of forming coating |
| US5598193A (en) | 1995-03-24 | 1997-01-28 | Hewlett-Packard Company | Treatment of an orifice plate with self-assembled monolayers |
| TW426613B (en) * | 1996-01-23 | 2001-03-21 | Seiko Epson Corp | Ink jet printer head, its manufacturing method and ink |
| US6020026A (en) * | 1997-01-17 | 2000-02-01 | Corning Incorporated | Process for the production of a coating of molecular thickness on a substrate |
| US6193352B1 (en) * | 1998-12-03 | 2001-02-27 | Eastman Kodak Company | Method for cleaning an ink jet print head |
| US6296344B1 (en) * | 1999-12-22 | 2001-10-02 | Eastman Kodak Company | Method for replenishing coatings on printhead nozzle plate |
-
1999
- 1999-12-22 US US09/470,809 patent/US6364456B1/en not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-12-11 DE DE60008692T patent/DE60008692T2/de not_active Withdrawn - After Issue
- 2000-12-11 EP EP00204449A patent/EP1118465B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-12-19 JP JP2000385418A patent/JP2001212964A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6364456B1 (en) | 2002-04-02 |
| DE60008692D1 (de) | 2004-04-08 |
| DE60008692T2 (de) | 2005-03-03 |
| EP1118465B1 (en) | 2004-03-03 |
| EP1118465A2 (en) | 2001-07-25 |
| EP1118465A3 (en) | 2002-11-13 |
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