JP3094715B2 - インクジェット記録ヘッドの表面処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録ヘ
ッドのインク吐出口面の表面処理方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録法は、インク吐出口
より記録液体の液滴を飛翔させ、それを紙などの被記録
部材に付着させて記録を行なうものである。このような
インクジェット記録法に用いられる記録ヘッドのインク
吐出口面の表面物性は、記録液体であるインクの吐出安
定性に多大の影響を与える。すなわち、インク吐出口周
辺に記録インクの飛散や流出等により、インク溜まりが
生じると、インク吐出口面の表面状態が不均一になり、
記録インクが吐出口から噴射される際に、その吐出方向
の変化が生じ、また、インク滴の飛翔速度や粒径にばら
つき等が発生して、記録品位の低下をもたらすことが知
られている。さらに、インク吐出口周辺部の全面が記録
インクで覆われると、記録ヘッドがインク滴吐出不能に
陥ることもある。

【０００３】これらの問題点を解決する方法として、イ
ンク吐出口の周辺部に表面処理剤の皮膜を形成して、イ
ンク吐出口の周辺部に記録インクを付着しにくいように
することが行なわれている。表面処理剤による皮膜は、
インクジェットヘッドを表面処理液中に浸漬するか、あ
るいは、表面処理剤をスプレー塗布または蒸着、スパッ
タリング等の方法により形成することが知られている。

【０００４】しかしながら、上述した従来の方法では、
表面処理剤がインク吐出口内のインク流路内壁に回り込
んでしまうことがあった。回り込みの量が大きいときに
は、インク吐出口を塞いでしまうこともあった。表面処
理剤が撥インク性である場合に、インク吐出口のインク
流路内壁に表面処理剤の回り込みが発生すると、インク
流路内壁がインクに対し撥液性になり、インクメニスカ
スの後退が生じる。その結果、飛翔効率の低下、噴射周
波数の低下等を誘発してしまうという問題がある。

【０００５】表面処理剤の回り込みを防止するために、
特開昭６３−１２２５６０号公報に記載されているよう
に、ノズル内部に液体または固体を充填して表面処理を
行ない、処理後に充填した液体や固体を除去する方法も
提案されているが、充填工程と除去工程を必要とし、工
数がかかるという問題がある。しかも、充填物がノズル
内に残留し、インク飛翔に悪影響を及ぼす場合がある。

【０００６】このような問題を解決する方法として、本
発明者らは、先に、特願平４−８６３６６号として、イ
ンク吐出口に連通するインク供給口より所定の気体を供
給することによりインク吐出口から気体を噴出させると
ともに、インク吐出口面を処理剤に浸漬し、インク吐出
口面を処理剤液面と角度を持って離脱させる方法を提案
した。

【０００７】この方法では、気体を噴射させたことによ
り、インク吐出口内に処理剤が侵入することが避けら
れ、また、インク吐出口面が処理剤液面と角度を持って
離脱するので、従来のものより処理膜の不均一性は改良
されているが、図７に示すように、インク吐出口９から
吐出される気体１９により、インク吐出口面の処理剤２
０が、インク吐出口９の周辺部分に引き寄せられ、その
部分が厚膜となってしまい、不均一な処理膜を形成し、
処理膜のクラックやインクの飛翔特性のばらつきの原因
となる場合がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した問
題点に鑑みてなされたもので、微小なインク吐出口を有
するインク吐出口面に、均一な表面処理膜が形成できる
方法を提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数のインク
吐出口が開口されたインク吐出口面に処理剤を塗布する
インクジェット記録ヘッドの表面処理方法において、前
記インク吐出口より気体を噴出させると共に前記インク
吐出口面を処理剤に浸漬し、前記インク吐出口面を処理
剤の液面と角度をもって離脱させた後、前記インク吐出
口面周辺の処理剤を吸引除去することを特徴とするもの
である。

【００１０】負圧によりインク吐出口面周辺の処理剤を
吸引除去すること、あるいは、毛管作用によりインク吐
出口面周辺の処理剤を吸引除去することも特徴とするも
のである。

【００１１】

【作用】本発明によれば、表面処理に際してインク吐出
口より気体を噴出させ、処理液に浸漬し、次いで、吐出
口面を処理剤液面と角度を持って引き上げる処理方法に
おいて、インク吐出口周辺の処理剤の吸引除去手段を設
けることにより、処理液がインク吐出口内に侵入するこ
となく、また、インク吐出口周辺への処理剤の集中が生
じることなく、インク吐出口面に表面処理膜を均一に形
成することができる。

【００１２】

【実施例】図２は、本発明の実施例に用いられるインク
ジェット記録ヘッドの概略の断面図である。図中、１は
インクジェット記録ヘッド、２はヘッドチップ、３はヒ
ーター基板、４はチャンネル基板、５はヒートシンク、
６はインクマニホルド、７はインク供給管、８はインク
供給口、９はインク吐出口である。インクジェット記録
ヘッド１は、ヒートシンク５と、このヒートシンク５の
上面前部に配置されたヘッドチップ２、および、このヘ
ッドチップ２の上面および側面を覆うように配置された
インクマニホルド６とを備えている。ヘッドチップ２の
インク供給口８は、インクマニホルド６内に開口されて
いる。ヘッドチップ２、ヒートシンク５、インクマニホ
ルド６は、それらの前端面が同一平面上に形成されてい
る。インクマニホルド６は、インク供給管７を有し、イ
ンクジェットプリンタとして組み込まれた場合に、図示
しないインクタンクに接続される。ヒートシンク５、ヘ
ッドチップ２は、ヒーター基板３とチャンネル基板４か
ら構成されており、チャンネル基板に形成されたインク
供給口８は、インク吐出口９に連通している。

【００１３】図３は、図２のインクジェット記録ヘッド
におけるヘッドチップ２の概略の断面図である。図中、
３はヒーター基板、４はチャンネル基板、８はインク供
給口、９はインク吐出口、１０はヒーター、１１はピッ
ト層、１２はピット、１３はインク流路である。なお、
ヒーター１０に通電するための電極や保護層等の図示は
省略した。この実施例では、解像度４００ＤＰＩに対応
する６３．５μｍのピッチで、１２８個のノズルが配列
されたインクジェット記録ヘッドを作成した。

【００１４】このインクジェット記録ヘッド１に表面処
理を行なう方法について説明する。図１は、第１の実施
例におけるインクジェット記録ヘッド１を処理液に浸漬
し、引き上げる状態の説明図である。１４は処理液であ
り、インクジェット記録ヘッド１を適当な手段により把
持して、インクマニホルド６にインク供給管７から処理
液に対して不活性な気体を供給しながら、処理液１４に
浸漬する。供給する気体は、処理液に対して不活性であ
り、インク流路内に残留物をもたらさないものを選択す
る。処理液１４に所定時間浸漬した後、処理液１４から
引き上げる。この実施例では、処理液１４に浸漬する際
と、処理液１４から引き上げる際に、処理液面とインク
吐出口面と角度を持って処理液１４から離脱させた後、
インク吐出口周辺部の処理剤を除去手段により、吸引除
去した。したがって、インク吐出口面に処理剤が集中す
ることがなく、処理膜がむらなく均一にインク吐出口面
に形成される。

【００１５】なお、この実施例では、処理液に浸漬する
際と、処理液から引き上げる際の処理液面とインク吐出
口面と角度をほぼ４５゜としたが、これに限られるもの
ではない。浸漬中における角度は、この角度に維持して
もよく、あるいは、他の角度に変えてもよく、角度が変
動するように揺動させるようにしてもよい。また、処理
液に浸漬する際と、処理液から引き上げる際の角度が同
一である必要もない。

【００１６】図４は、第２の実施例の説明図である。図
中、図１と同様な部分には同じ符号を付して説明を省略
する。１５は回転中心の位置、１６は処理剤吸引ヘッド
である。この実施例では、インクジェット記録ヘッド１
を適当なアームで把持し、アームを回転中心１５で回転
させるようにした。インクジェット記録ヘッド１は、処
理液１４から引き上げられる際に、斜めに引き上げら
れ、処理液面と角度を持つことになる。次いで、図示し
ない真空ポンプに接続された処理剤吸引ヘッド１６の負
圧によって、インク吐出口周辺の処理剤を吸引した。処
理剤吸引ヘッド１６は、インク吐出口の上側と下側に対
向して吸引口が設けられ、その中間部には、インク吐出
口から流出する窒素ガスを排出する流路が形成されたも
のを用いた。吸引によって、余分の処理剤が除去され、
均一な処理膜が得られる。

【００１７】具体例について説明する。インクジェット
記録ヘッド１のインク供給管７より、圧力０．５［ｋｇ
／ｃｍ² ］、流量１［ｌ／ｍｉｎ］の窒素ガスを導入
し、マニホールド６から図３に示すインク流路１３を経
てインク吐出口９よりその窒素ガスを排出した。このイ
ンクジェット記録ヘッド１を、フッ素シリコーン樹脂
（旭硝子株式会社製）の１％の２−メチル−２−プロパ
ノール溶液を処理液として、その中に２０秒間浸漬し、
回転駆動モーター（図示せず）により処理液より引き上
げた後、インク吐出口周辺部の処理剤を、図示しない真
空ポンプに接続された処理剤吸引ヘッド１６で２秒間吸
引した。真空ポンプの吸引速度は５［ｌ／ｍｉｎ］、処
理剤吸引ヘッドの開口幅は０．５ｍｍで、ヘッドチップ
のインク吐出口の両側に吸引口を対向させて、１ｍｍの
距離まで近付けて吸引除去した。次いで、自然乾燥後、
窒素ガスの排出を止めた。このインク吐出口面に形成さ
れた処理膜を１５０℃で１時間の加熱を行ない、硬化／
焼成を行なったところ、インク吐出口内への処理剤の侵
入がなく、さらに、インク吐出口面にむらのない均一な
表面処理膜が得られた。

【００１８】このインクジェット記録ヘッドに、水６０
ｗｔ％、ジエチレングリコール３８ｗｔ％、染料２ｗｔ
％で構成されている水性インクを用いて噴射テストを行
なった。この水性インクの粘度は２［ｃｐ］、表面張力
は４０［ｄｙｎｅ／ｃｍ］である。インク噴射テストの
結果は、良好なインク吐出応答がなされ、また、飛翔イ
ンクの方向性も良好であった。

【００１９】図５は、第３の実施例の説明図である。図
中、図１と同様な部分には同じ符号を付して説明を省略
する。１７は吸収体、１８は吸収体保持部材である。こ
の実施例では、インクジェット記録ヘッド１を適当な支
持部材に、インク吐出口面が４５゜の角度となるように
把持し、上下に移動させるようにした。したがって、イ
ンクジェット記録ヘッド１は、処理液面と４５゜の角度
を持って引き上げられる。次いで、吸収体保持部材１８
に保持された吸収体１７を、インク吐出口面に接触させ
て、吸収体の毛管作用により周辺の処理剤を吸引した。
吸収体１７は、インク吐出口面に密着させる必要はな
い。吸収体１７の先端面が処理剤に接触すれば足りる。
吸収体１７を隙間をおいて２つ配置し、インク吐出口か
ら流出する窒素ガスを、その隙間から排出させるように
もできる。吸引によって、余分の処理剤が除去され、均
一な処理膜が得られる。

【００２０】第３の実施例の具体例について説明する。
インクジェット記録ヘッド１のインク供給管７より、圧
力０．５［ｋｇ／ｃｍ² ］、流量１［ｌ／ｍｉｎ］の窒
素ガスを導入し、マニホールド６から図３に示すインク
流路１３を経てインク吐出口９よりその窒素ガスを排出
した。このインクジェット記録ヘッド１を、フッ素シリ
コーン樹脂（旭硝子株式会社製）の１％の２−メチル−
２−プロパノール溶液を処理液として、その中に２０秒
間浸漬し、回転駆動モーター（図示せず）により処理液
より引き上げた後、吸収体１７を２秒間ヘッドチップに
接触させて、インク吐出口周辺部の処理剤を吸引し、自
然乾燥後窒素ガスの排出を止めた。吸収体１７として
は、厚さ５ｍｍの、ウレタン樹脂（ブリジストン株式会
社製）を用いた。次いで、このインク吐出口面に形成さ
れた処理膜を１５０℃で１時間の加熱を行ない、硬化／
焼成を行なったところ、インク吐出口内への処理材侵入
がなく、さらにインク吐出口面にむらのない均一な表面
処理膜が得られた。

【００２１】このインクジェット記録ヘッドに対して
も、水６０ｗｔ％、ジエチレングリコール３８ｗｔ％、
染料２ｗｔ％で構成されている水性インクを用いて噴射
テストを行なった。この水性インクの粘度は２［ｃ
ｐ］、表面張力は４０［ｄｙｎｅ／ｃｍ］である。イン
ク噴射テストの結果は、良好なインク吐出応答がなさ
れ、また、飛翔インクの方向性も良好であった。

【００２２】比較例を図６について説明する。図中、図
１と同様な部分には同じ符号を付して説明を省略する。
第２および第３の具体例と同一条件、すなわち、インク
ジェット記録ヘッド１のインク供給管７より、圧力０．
５［ｋｇ／ｃｍ² ］、流量１［ｌ／ｍｉｎ］の窒素ガス
を導入し、マニホルド６から、図３に示すインク供給口
８およびインク流路１３を経てインク吐出口９よりその
窒素ガスを排出させた。このインクジェット記録ヘッド
１を、フッ素シリコーン樹脂（旭硝子株式会社製）の１
％の２−メチル−２−プロパノール溶液を処理液とし
て、その中に２０秒間浸漬し、回転駆動モーター（図示
せず）により処理液より引き上げたところ、インク吐出
口の上面に処理剤が余剰に残留し、自然乾燥後に処理膜
のむらが形成された。窒素ガスの排出を止め、次いで、
このインク吐出口面に形成された処理膜を１５０℃で１
時間の加熱を行ない、硬化／焼成を行なったところ、む
らが発生しインク吐出口周辺の厚膜化した部分にクラッ
クが発生した。

【００２３】このインクジェット記録ヘッドに、第２お
よび第３の具体例で説明したものと同じ水性インクを使
用し、インク噴射テストを行なったところ、クラックの
発生した箇所から処理膜の剥離が起こり、方向性の劣化
等、画質の低下が引き起こされた。

【００２４】これらの具体的な試験結果からも分かるよ
うに、本発明によれば、インク吐出口面にムラのない均
一な表面処理膜が得られ、比較例に比して、良好なイン
ク吐出応答がなされ、また飛翔インクの方向性も良好で
あった。

【００２５】なお、上述した実施例では、インクジェッ
ト記録ヘッドの引き上げの方向は、ヘッドチップのノズ
ル列に対して、直角な方向であったが、インクジェット
記録ヘッドを９０゜回転させた状態、すなわち、ノズル
列の方向に引き上げるようにしてもよく、あるいは、イ
ンク吐出口面の対角線の方向のように、ノズル列に対し
て斜めの方向に引き上げるようにしてもよい。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、表面処理に際してインク吐出口より気体を噴
出させ、処理液に浸漬し、インク吐出口面を処理剤の液
面と角度を持って引き上げたので、処理剤がインク吐出
口内に侵入することがなく、さらに、インク吐出口周辺
部の処理剤を吸引除去したので、インク吐出口周辺部の
残留処理液によるむらや、それに起因するクラック等の
欠陥のない均一な表面処理膜を形成することができると
いう効果がある。

【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表面処
理方法の第１の実施例の説明図である。

【図２】 本発明に用いられるインクジェット記録ヘッ
ドの概略の断面図である。

【図３】 図２のインクジェット記録ヘッドにおけるヘ
ッドチップの概略の断面図である。

【図４】 本発明のインクジェット記録ヘッドの表面処
理方法の第２の実施例の説明図である。

【図５】 本発明のインクジェット記録ヘッドの表面処
理方法の第３の実施例の説明図である。

【図６】 インクジェット記録ヘッドの表面処理方法の
比較例の説明図である。

【図７】 従来の方法による処理膜の説明図である。

【符号の説明】

１ インクジェット記録ヘッド、２ ヘッドチップ、３
ヒーター基板、４チャンネル基板、５ ヒートシン
ク、６ インクマニホルド、７ インク供給管、８ イ
ンク供給口、９ インク吐出口、１０ ヒーター、１１
ピット層、１２ ピット、１３ インク流路、１４
処理液、１６ 処理剤吸引ヘッド、 １７ 吸収体。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のインク吐出口が開口されたインク
   吐出口面に処理剤を塗布するインクジェット記録ヘッド
   の表面処理方法において、前記インク吐出口より気体を
   噴出させると共に前記インク吐出口面を処理剤に浸漬
   し、前記インク吐出口面を処理剤の液面と角度をもって
   離脱させた後、前記インク吐出口面周辺の処理剤を吸引
   除去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】 負圧によりインク吐出口面周辺の処理剤
   を吸引除去することを特徴とする請求項１に記載のイン
   クジェット記録ヘッドの表面処理方法。
3. 【請求項３】 毛管作用によりインク吐出口面周辺の処
   理剤を吸引除去することを特徴とする請求項１に記載の
   インクジェット記録ヘッドの表面処理方法。