JP3178115B2 - インクジェット記録ヘッドおよびその撥水処理方法 - 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
ッドに関し、また前記インクジェット記録ヘッドのノズ
ル開口面への撥水処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録ヘッドはノズルより
インクをインク滴として吐出し被記録体に印字画像を形
成するが、水性インクを用いる場合、ノズル開口面の撥
水性が不十分であるとインクの液滴が付着し易くなり、
そのため吐出するインク滴の直進性が損なわれ、印字画
像の乱れなどのトラブルにより記録不能となる事があ
る。

【０００３】インクジェット記録ヘッドに於いて求めら
れるノズル開口面の撥水性は、接触角が９０度以上であ
ればインク滴の直進性が損なわれる事がなく十分な撥水
性を有していると言えるが、多くのインクジェット記録
ヘッドには金属、硝子、プラスティック、セラミック
ス、などの材料が用いられており、これらの殆どは接触
角が約３０〜８０度くらいであり十分な撥水性を有して
いるとは言えない。そこで従来、インクの付着をなくす
ためノズル開口面に撥水処理剤をコーティングする事が
行われており、コーティングする方法としては、例えば
静電粉体塗装（特開昭５７−１６７７６５号公報）、真
空蒸着（特開昭６０−１８３１６１号公報）や、その他
にもスプレーコート、スピンコートなど種々の方法が知
られている。

【０００４】一方インクジェット記録ヘッドは、記録中
に被記録体から発生するゴミがノズル開口面に付着しイ
ンク滴の直進性が損なわれる事を防止するためにゴムや
布からなるワイパーを用いてノズル開口面を拭くワイピ
ングを行うが、このときワイパーはコーティング層上を
擦るためにワイピングの回数と共にコーティング層が磨
耗してゆく。そのため層厚が十分でないと数回のワイピ
ングでコーティング層がなくなってしまい撥水性の維持
が困難となり、長期的な使用が出来ないという問題があ
り、しかしながら数千回以上のワイピングによってもな
くならないだけの十分な層厚を有するコーティング層を
得ようとすると、従来より知られているコーティング方
法では撥水処理剤がノズル内に侵入し目詰まりを起こ
す、コーティング層がノズル上にも張って塞がってしま
うといった問題があった。

【０００５】そこでこれらの問題を解決する為の方法と
して、特開平２−４８９５３号公報ではノズル開口面に
平均高低差が０．５〜１０μｍからなる凹凸を設けた
後、多孔質体または溶媒により膨潤する物質からなる転
写媒体に撥水処理剤を塗布し、これを前記凹凸面に転写
する事によりワイピングが行われた後にも良好な撥水性
を有するコーティング層を得る方法が示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの方法
では、凹部を十分に満たすようなコーティング層を形成
しようとすると層厚が非常に厚くなり、その結果、図１
ａおよび図１ｂに示すようにノズル１上にもコーティン
グ層２が形成されたり、ノズルの端部に水かき状のコー
ティング層２ｂが張るなどの現象が発生し、インク滴の
吐出不良や、直進性を損なわせる原因となる。またコー
ティング層の層厚を薄くした場合、インクジェット記録
ヘッドのノズル径が通常約１０〜１００μｍ程度である
のに対しノズル開口面の平均高低差が非常に大きいため
ノズル口３の形状が歪になり、その結果インクのメニス
カス４が変形しインク滴が所定の方向と異なる方向へ飛
行する要因となり（図２）、良好な記録画像が得られず
好ましくないものであった。従って本発明の目的は、数
千回以上のワイピング動作によっても撥水性が維持さ
れ、かつインク滴が吐出不良や直進性の損失なく所定の
方向に飛行する事により、長期的に良好な印字画像が得
られる事を可能とするインクジェット記録ヘッドを提供
する事にある。

【０００７】また、本発明の更なる目的は、上述したと
ころのインクジェット記録ヘッドを提供するために、ノ
ズル詰まりを発生させる事なく、かつ耐ワイピング性に
優れた撥水処理方法を提供する事にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明に係るインクジェット記録ヘッド
の撥水処理方法は、インクジェット記録ヘッドのノズル
開口面に、平均高低差が０．０１μｍ以上０．５μｍ未
満かつ、ピッチが１５μｍ以下の凹凸を設ける第１の工
程と、前記凹凸面に非晶質含弗素重合体を５０〜１５０
０オングストロームの層厚でコーティングする第２の工
程と、からなることを特徴とする。請求項２の発明は、
請求項１の発明において、第２の工程が、ディッピング
による方法であることを特徴とする。請求項３の発明
は、請求項１の発明において、第２の工程が、非晶質含
弗素重合体を溶解させてなる重合体溶液を水面上に展開
させて溶媒を揮発させた後、得られた展開膜を前記凹凸
面に転写させてコーティング層を形成する方法であるこ
とを特徴とする。請求項４の発明は、請求項１の発明に
おいて、第２の工程が、非晶質含弗素重合体を溶解させ
てなる重合体溶液を水面上に展開させて溶媒を揮発させ
た後、バリアーを移動させて展開膜をラングミュアー膜
とし、得られたラングミュアー膜を前記凹凸面に１回以
上接触させてコーティング層を形成する方法であること
を特徴とする。請求項５の発明は、請求項１の発明にお
いて、第２の工程が、鏡平面を有する転写用媒体の前記
鏡平面に非晶質含弗素重合体を溶解させてなる重合体溶
液を形成し、次いで前記転写用媒体表面上の重合体層を
前記凹凸面に転写する方法であることを特徴とする。請
求項６の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、上記
請求項１〜５のいずれかの撥水処理方法により作成され
ていることを特徴とする。

【０００９】本発明のインクジェット記録ヘッドの撥水
処理方法に於いては、コーティング層形成の第一工程と
して、ノズル開口面に対し平均高低差（以下Ｒａ）０．
０１μｍ以上０．５μｍ未満かつ、該凹凸面中の任意の
断面に於ける隣り合う任意の凸部山頂間の距離（ピッチ
と呼ぶ）が１５μｍ以下からなる凹凸を設ける事が好ま
しい。凹凸を設けるとワイピングによってコーティング
層が磨耗した後も凹部にコーティング層が残るので撥水
性が維持され長期的に撥水性が保持されるが、Ｒａが
０．０１μｍ未満であるとワイピングの際に凹部のコー
ティング層も磨耗してしまい長期的に撥水性を維持する
事が出来ず、またＲａが０．５μｍ以上あるとノズル口
の形状が歪でその結果インクのメニスカスが変形しイン
ク滴がノズルの開口方向と異なる方向へ飛行し良好な記
録画像が得られない。更にピッチが１５μｍより大きい
とワイピングを行った際に凹部にコーティング層が保持
されず磨耗してしまい、やはり長期的に撥水性を維持す
る事は困難であり好ましくない。

【００１０】本発明のインクジェット記録ヘッドの撥水
処理方法に於いて凹凸の形成方法としては、前述の表面
粗さからなる凹凸の形成が可能である範囲に於いて、表
面切削時に面粗度を調節する方法やラッピング法、その
他、サンドブラスト、湿式ホーニング、バフ加工など多
くの一般に知られている方法を用いる事が可能である。

【００１１】本発明のインクジェット記録ヘッドに於い
て、ノズル開口面を構成するヘッド形成部材は多くのイ
ンクジェット記録ヘッドに用いられるところの金属、硝
子、プラスティック、セラミックなどの材料から任意に
選択する事が出来る。ノズル開口面は１種類の材料のみ
によって形成されていても、２種類以上の異なる材料に
よって形成されていても良いが、２種類以上の異なる材
料から形成されている場合は、凹凸を施す工程を行った
後に、２種類の各材料表面の凹凸が各々に於いてＲａ
０．０１μｍ以上０．５μｍ未満かつ、ピッチが１５μ
ｍ以下を満足するものでなければならない。

【００１２】本発明のインクジェット記録ヘッドの撥水
処理方法に於いて、形成されるコーティング層の層厚を
１５００オングストロームより厚くすると、ノズル内に
撥水処理剤が侵入して膜を形成し（図３ａ）またはノズ
ル上にコーティング層が張り（図３ｂ）、レジスト処理
などによってノズル内に撥水処理が侵入しないようにし
た場合にもレジスト５上に層が出来（図３ｃ）、ノズル
が塞がってしまいインク滴の吐出不良を招き好ましくな
い。また層厚を５０オングストローム未満とするとコー
ティング不良によるピンホールが出来やすく十分な撥水
効果が得られずにやはり好ましくなく、従ってコーティ
ング層は５０〜１５００オングストロームの範囲の層厚
で形成する事が好ましい。

【００１３】また本発明のインクジェット記録ヘッドの
撥水処理方法に於いて、撥水処理剤として用いるところ
の含弗素重合体は、非晶質含弗素重合体である事が望ま
しい。具体的には、ポリジパーフルオロアルキルフマレ
ート、テフロンＡＦ（ＤｕＰｏｎｔ社商標）、サイトッ
プ（旭硝子（株）商標）のような含弗素重合体、あるい
は、ジパーフルオロアルキルフマレートとスチレンの交
互共重合体、三弗化塩化エチレンとビニルエーテルとの
交互共重合体、四弗化塩化エチレンとビニルエステルと
の交互共重合体などの含弗素エチレンと炭化水素系エチ
レンとの交互共重合体若しくはその類似体ないし誘導
体、フマライト（日本油脂（株）商標）が好ましく用い
られ得る。これら非晶質含弗素重合体は選択的に弗素系
有機溶剤に溶解する事から、溶媒に任意の濃度で溶解し
てコーティングする事により、粉体状または分散媒の形
態でしか塗布できないポリテトラフルオロエチレンやポ
リクロロトリフルオロエチレンなどに比べ形成されたコ
ーティング層のノズル開口面に対する密着性が高く、か
つ均一なコーティングが可能となる。

【００１４】本発明のインクジェット記録ヘッドの撥水
処理方法に於けるコーティング方法として好ましい第一
の形態は、含弗素重合体を溶解させてなる重合体溶液中
にノズル開口面を有するヘッド形成部材を漬けてこれを
等速で引上げるところのディッピング法によりコーティ
ング層を形成する。ディッピング法によればコーティン
グ層の層厚は、主に引上げ速度と前記重合体溶液の粘度
によって決まるが、このうちの引上げ速度の調整により
層厚のコントロールが非常に容易であり、簡単に所望の
層厚でコーティング層を得る事が出来、また非常に均一
に、かつ安定してコーティングを行う事が出来る。

【００１５】また本発明のインクジェット記録ヘッドの
撥水処理方法に於けるコーティング方法として好ましい
第二の形態は、含弗素重合体を溶解させてなる重合体溶
液を水面上に１〜数滴々下し展開させて溶媒を揮発させ
た後、得られた展開膜をノズル開口面に転写するところ
の水面展開法によりコーティング層を形成する。水面展
開法によればコーティング層の層厚は、前記重合体溶液
の含弗素重合体の濃度および単位面積当りの滴下量によ
って決まるが、層厚は滴下量を調整する事により層厚管
理が容易で簡単に所望の層厚でコーティング層を得る事
が出来、また予め水面上に展開膜として形成されるので
ノズル開口面全体に均一な層厚でコーティング層を得る
事が出来る。

【００１６】更に本発明のインクジェット記録ヘッドの
撥水処理方法に於けるコーティング方法として好ましい
第二の形態の別形態として、含弗素重合体を溶解させて
なる重合体溶液を水面上に１〜数滴々下し展開させて溶
媒を揮発させた後、バリアーを移動させて展開膜をラン
グミュアー膜とし、得られたラングミュアー膜をノズル
開口面に接触させる事によって、含弗素重合体からなる
ＬＢ膜をコーティング層として形成する。このようなＬ
Ｂ膜は２回以上同一面に接触させた際に積層が可能であ
る事から、接触回数を調整する事により所望の層厚のコ
ーティング層を容易に得る事が出来る。

【００１７】また、本発明のインクジェット記録ヘッド
の撥水処理方法に於けるコーティング方法として好まし
い第三の形態は、鏡平面を有する転写用媒体の前記鏡平
面に含弗素重合体を溶解させてなる重合体溶液からなる
重合体層を形成し、次いで前記鏡平面の重合体層をノズ
ル開口面に転写するところの転写法によってコーティン
グ層を形成する。転写法によればコーティング層の層厚
は鏡平面上の重合体層の層厚によって決まり、これをコ
ントロールする事によりノズル開口面に対し所望の層厚
のコーティング層を容易に形成する事が出来る。前記重
合体層の層厚のコントロールは転写媒体への重合体層の
形成方法に委ねられるが、最も簡易な方法としてはディ
ッピング法があり、その他スピンコート法やスプレーコ
ート法を用いる事も可能である。また転写媒体の材質に
ついては任意のものを用いる事が可能であるが、転写媒
体の表面形状は重合体層を転写する際の転写のし易さに
係っており、鏡平面である場合には良好に転写可能であ
るが、凹凸構造であると転写され易い部分、され難い部
分ができピンホールを発生させる原因となるので好まし
くない。

【００１８】本発明のインクジェット記録ヘッドの撥水
処理方法に於いては、ノズル開口面に凹凸を形成し、こ
れをオゾン雰囲気にさらした後にコーティングを行う事
が出来る。このようなオゾンを用いた表面洗浄処理を行
う事によってコーティングを行う面にある汚れを除去し
てコーティング層の密着性を上げる事が出来、前記オゾ
ン雰囲気は酸素プラズマや紫外線照射により得る事が出
来る。またその他にも電解脱脂など種々の表面洗浄処理
を用いる事も出来、同様の効果を得る事が出来る。

【００１９】

【実施例】以下に、図面を参照しながら本発明を詳細に
説明する。

【００２０】（実施例１）図４は本発明の実施例１に述
べるインクジェット記録ヘッドの撥水処理方法によって
作成されたインクジェット記録ヘッド６を工程を追って
示すところの説明図である。先ず、オーステナイト型Ｃ
ｒ１８％Ｎｉ８％ステンレス鋼板（２００μｍ厚、以下
ステンレスプレートと略）を圧延型抜きしノズルプレー
ト７を作成する。次いでノズルプレート７を湿式ホーニ
ング機８のステージ９に乗せた後、噴出口１０より＃３
２０微粉の砥粒を含む液体噴流１１を噴出圧２．０ｋｇ
／ｃｍ²で噴出しながらステージ９を矢印１２の方向に
４０ｃｍ／分で動かし、ヘッド組立後ノズル開口側とな
る面に凹凸を施し（図４ａ）ノズル開口面１３を得た。
該凹凸の表面段差を測定したところＲａは０．０５μ
ｍ、またピッチは１３μｍであった。このノズルプレー
ト７の前記凹凸を施したノズル開口面１３と反対の面に
粘着層を有するポリイミドテープを貼り、表１に示す組
成よりなる重合体溶液を用い、引上げ速度３５ｍｍ／分
で前記ノズルプレート７をディッピングし、ポリイミド
テープを剥がした後１５０度のオーヴンに１時間入れ溶
媒を除去してノズル開口面１３上にコーティング層１４
を得た。その後、ポリサルフォンからなる、インク滴を
吐出するための圧力をインクに伝達するための振動板１
５と、インク流路およびインクをヘッド内に供給するた
めの供給口を有するヘッド形成部材１６を接着し、更に
インク滴を吐出するための圧力を発生させる厚電素子１
７、前記ノズルプレート７をそれぞれ接着して、インク
ジェット記録ヘッド６を得た（図４ｂ）。

【００２１】

【表１】

【００２２】ヘッド６のコーティング層１４は水に対す
る接触角は約９８度であり、ノズル１８内への重合体溶
液の侵入による膜張りからなるノズル詰まりまたはノズ
ル１８上にコーティング層が形成され塞がる事はなく、
またノズル開口面１３に対しピンホールなどのコーティ
ング不良もなく形成されていた。前記コーティング層１
４の層厚を測定するため、ステンレスプレートの少なく
とも片面を研磨により鏡面としたものを前記と同じ方法
でディッピングした後、鏡面上のコーティング層を光学
式膜厚計で測定したところ、約２００オングストローム
であった。

【００２３】このヘッド６を用いて表２に示すところの
インクジェットインク１９をノズル１８より吐出したと
ころインク滴２０はノズル１８の開口方向に対し曲がり
なく（０．５°以下）真直ぐ吐出・飛行し（図４ｂ）、
被記録体２１に対し印字精度の高い高品位な記録画像が
形成できた。またインク吐出中、被記録体２１より繊維
状のゴミが発生しコーティング層１４上に付着した場合
のゴミ除去のため、シリコンゴムからなるゴミ除去ワイ
パー２２を用いてワイピングを最大１００００回まで繰
り返す試験を行った（図４ｃ）結果、インク滴２０の直
進性は全く損なわれる事なく１００００回のワイピング
後にも印字精度の高い、高品位な記録画像を形成する事
が出来た。

【００２４】

【表２】

【００２５】（比較例１）湿式ホーニング処理を施す工
程を除く以外は全て実施例１と同様の操作によりインク
ジェット記録ヘッド２３を得た（図５ａ）。なお、ノズ
ルプレート２４のノズル開口面２５の表面粗さをコーテ
ィング層形成前に測定したところ、Ｒａは０．０４μ
ｍ、ピッチは２０μｍであった。

【００２６】ヘッド２３のコーティング層２６は水に対
する接触角は約９８゜であり、ノズル２７内への重合体
溶液の侵入による膜張りからなるノズル詰まりまたはノ
ズル２７上にコーティング層が形成され塞がる事はな
く、またノズル開口面２５に対しピンホールなどのコー
ティング不良もなく形成されていた。更に実施例１と同
様の方法によりコーティング層２６の層厚を測定したと
ころ、約２００オングストロームであった。

【００２７】このヘッド２３を用いてインクジェットイ
ンク１９をノズル２７より吐出したところ初期的にはイ
ンク滴２０ｂはノズル開口方向に対し曲がりなく（０．
５°以下）真直ぐ吐出・飛行し（図５ａ）被記録体２１
に対し印字精度の高い高品位な記録画像が形成できた
が、実施例１と同様の方法によりワイピングを行ったと
ころ、ワイピング５００回でコーティング層が磨耗して
なくなりインク溜り２８が発生し、インク滴２０ｂがノ
ズル２３の開口方向に対し２〜８°曲がり（角度ａ）
（図５ｂ）、被記録体２１に記録を行ったが高品位な記
録画像は形成出来なかった。

【００２８】（実施例２）砥粒を＃６００微粉とし、噴
出圧を３．０ｋｇ／ｃｍ²とする以外は実施例１と同様
の操作によりステンレスプレートからなるノズルプレー
ト２９のノズル開口面３０に凹凸を施した。該凹凸の表
面段差を測定したところＲａは０．１μｍ、ピッチは１
４μｍであった。次いで水槽３１に水３２を入れ、表３
に示す組成よりなる重合体溶液を１〜２滴水面に滴下し
て溶媒を揮発させた後、硝子製のバリアー３３で水面上
の浮遊層を寄せてラングミュアー膜３４とし、ノズルプ
レート２９の前記凹凸を施したノズル開口面３０を静か
に前記ラングミュアー膜３４に接触させる（図６ａ）。
接触はノズル開口面３０が水面に平行である事が好まし
いが数度程度の傾きはあっても支障なく行える。接触後
しばらく静置の後、静かにノズルプレート２９を引上げ
付着した水滴をエアーブローで除去する。ラングミュア
ー膜３４への接触から水滴のエアーブローまでの工程を
計１５回行った後、ノズルプレート２９を１３０度のオ
ーヴンに１時間入れ、残留水分を完全に除去し、コーテ
ィング層３５を得た。その後、ポリサルフォンからな
る、振動板１５ｂとヘッド１形成部材１６ｂを接着し、
更に厚電素子１７ｂ、前記ノズルプレート２９をそれぞ
れ接着して、インクジェット記録ヘッド３６を得た（図
６ｂ）。

【００２９】

【表３】

【００３０】ヘッド３６のコーティング層３５は水に対
する接触角は約１０３度であり、ノズル３７内への重合
体の侵入による詰まりまたはノズル３７上にコーティン
グ層が形成され塞がる事はなく、またノズル開口面３０
に対しピンホールなどのコーティング不良もなく形成さ
れていた。更に実施例１と同様の方法によりコーティン
グ層３５の層厚を測定したところ、約１８０オングスト
ロームであった。

【００３１】このヘッド３６を用いてインクジェットイ
ンク１９をノズル３７より吐出したところインク滴２０
ｃはノズル３７の開口方向に対し曲がりなく（０．５°
以下）真直ぐ吐出・飛行し（図６ｂ）、被記録体２１に
対し印字精度の高い高品位な記録画像が形成できた。ま
た実施例１と同様の方法によりワイピングを行ったが、
インク滴２０ｃの直進性は全く損なわれる事なく（図６
ｃ）、１００００回のワイピング後にも印字精度の高
い、高品位な記録画像を形成する事が出来た。

【００３２】（比較例２）砥粒を＃４００微粉、噴出圧
を２．５ｋｇ／ｃｍ²とする以外は全て実施例２と同様
の操作によりインクジェット記録ヘッド３８を得た（図
７ａ）。なお、ノズルプレート３９のノズル開口面４０
の表面粗さをコーティング層形成前に測定したところ、
Ｒａは０．１μｍ、ピッチは１７μｍであった。

【００３３】ヘッド３８のコーティング層４１は水に対
する接触角は約１０３度であり、ノズル４２内への重合
体の侵入による詰まりまたはノズル４２上にコーティン
グ層が形成され塞がる事はなく、またノズル開口面４０
に対しピンホールなどのコーティング不良もなく形成さ
れていた。更に実施例１と同様の方法によりコーティン
グ層４１の層厚を測定したところ、約１８０オングスト
ロームであった。

【００３４】このヘッド３８を用いてインクジェットイ
ンク１９をノズル４２より吐出したところ初期的にはイ
ンク滴２０ｄはノズル４２の開口方向に対し曲がりなく
（０．５°以下）真直ぐ吐出・飛行し（図７ａ）、被記
録体２１に対し印字精度の高い高品位な記録画像が形成
できたが、実施例１と同様の方法によりワイピングを行
ったところ、ワイピング１０００回でコーティング層が
磨耗によりなくなりインク溜り４３が発生し、インク滴
２０ｄがノズル４２の開口方向に対し２〜９°曲がり
（角度ｂ）（図７ｂ）、被記録体２１に記録を行ったが
高品位な記録画像は形成出来なかった。

【００３５】（実施例３）砥粒を＃６００微粉とする以
外は実施例１と同様の操作によりステンレスプレートか
らなるノズルプレート４４のノズル開口面４５に凹凸を
施した。該凹凸の表面段差を測定したところＲａは０．
０２μｍ、ピッチは７μｍであった。次いで硝子からな
る転写用媒体４６の鏡平面４７（Ｒａ０．００２μｍ、
ピッチ４０μｍ）上に表４に示す組成よりなる重合体溶
液を１〜２滴々下し転写用媒体４６をモーター４８を用
いて２０００ｒｐｍ／分で１分間回転させ鏡平面４７上
に重合体層４９を得た（図８ａ）。これをしばらく静置
し溶媒を蒸発させた後、前記凹凸を施したノズル開口面
４５を重合体層４９に２〜３分押し付け重合体層４９の
一部をノズル開口面４５上に転写し、ノズルプレート４
４を２００度のオーヴンに１時間入れて、コーティング
層５０を得た。その後、ポリサルフォンからなる、振動
板１５ｃとヘッド形成部材１６ｃを接着し、更に厚電素
子１７ｃ、前記ノズルプレート４４をそれぞれ接着し
て、インクジェット記録ヘッド５１を得た（図８ｂ）。

【００３６】

【表４】

【００３７】ヘッド５１のコーティング層５０は水に対
する接触角は約１０６度であり、ノズル５２内への重合
体の侵入による詰まりまたはノズル５２上にコーティン
グ層が形成され塞がる事はなく、またノズル開口面４５
に対しピンホールなどのコーティング不良もなく形成さ
れていた。これを実施例１と同様の方法によりコーティ
ング層５０の層厚を測定したところ、約１７０オングス
トロームであった。

【００３８】このヘッド５１を用いてインクジェットイ
ンク１９をノズル５２より吐出したところインク滴２０
ｅはノズル５２の開口方向に対し曲がりなく（０．５°
以下）真直ぐ吐出・飛行し（図８ｂ）、被記録体２１に
対し印字精度の高い高品位な記録画像が形成できた。ま
た実施例１と同様の方法によりワイピングを行ったが、
インク滴２０ｅの直進性は全く損なわれる事なく（図８
ｃ）、１００００回のワイピング後にも印字精度の高
い、高品位な記録画像を形成する事が出来た。

【００３９】（比較例３）噴射圧を１．５ｋｇ／ｃｍ²
とする以外は全て実施例３と同様の操作によりインクジ
ェット記録ヘッド５３を得た（図９ａ）。なお、ノズル
プレート５４のノズル開口面５５の表面粗さをコーティ
ング層形成前に測定したところ、Ｒａは０．００７μ
ｍ、ピッチは５μｍであった。

【００４０】ヘッド５３のコーティング層５６は水に対
する接触角は約１０６度であり、ノズル５７内への重合
体の侵入による詰まりまたはノズル５７上にコーティン
グ層が形成され塞がる事はなく、またノズル開口面５５
に対しピンホールなどのコーティング不良もなく形成さ
れていた。これを実施例１と同様の方法によりコーティ
ング層５６の層厚を測定したところ、約１７０オングス
トロームであった。

【００４１】このヘッド５３を用いてインクジェットイ
ンク１９をノズル５７より吐出したところ初期的にはイ
ンク滴２０ｆは曲りなく（０．５°以下）真直ぐ吐出・
飛行し（図９ａ）、被記録体２１に対し印字精度の高い
高品位な記録画像が形成できたが、実施例１と同様の方
法によりワイピングを行ったところ、ワイピング１００
０回でコーティング層が殆どなくなりインク溜り５８が
発生し、インク滴２０ｆがノズル５７の開口方向に対し
２〜６°曲がり（角度ａ）（図９ｂ）、被記録体２１に
記録を行ったが高品位な記録画像は形成出来なかった。

【００４２】（実施例４）図１０は本発明の実施例４に
述べるインクジェット記録ヘッドの撥水処理方法によっ
て作成されたインクジェット記録ヘッド５９を工程を追
って示すところの説明図である。先ずポリエーテルサル
フォンからなるヘッド形成部材６０に方向６１および６
２よりエキシマレーザーにより組立後ノズルとなる穴６
３、インク供給口６４を穿孔する（図１０ａ）。ポリエ
ーテルサルフォンからなる振動板６５を前記穿孔を行っ
たヘッド形成部材６０に接着した後、＃２０００微粒か
らなる切削用砥石６６を装着したスライングマシン６７
でＡ−Ａ線に沿ってヘッド形成部材６０を切削し（図１
０ｂ）、凹凸を有するノズル開口面６８を得た。ノズル
開口面６８の表面段差を測定したところＲａは０．４μ
ｍ、ピッチは６μｍであった。次いで実施例２と同様の
方法を用いてノズル開口面６８上にコーティング層６９
を得た。その後、厚電素子１７ｄを振動板６５に接着
し、インクジェット記録ヘッド５９を得た（図１０
ｃ）。

【００４３】ヘッド５９のコーティング層６９は水に対
する接触角は約１０３度であり、ノズル７０内への重合
体の侵入による詰まりまたはノズル７０上にコーティン
グ層が形成され塞がる事はなく、またノズル開口面６８
に対しピンホールなどのコーティング不良もなく形成さ
れていた。このコーティング層６９の層厚を測定するた
め、ポリエーテルサルフォンの鏡面板に、コーティング
層６９を得た方法と同じ操作によりコーティング層を
得、当該コーティング層の一部をポリエーテルサルフォ
ンの小片で削り取り、その結果現れたポリエーテルサル
フォンの鏡面とコーティング層の表面との段差を測定す
る方法でコーティング層の層厚を求めたところ、約１９
０オングストロームであった。

【００４４】このヘッド５９を用いてインクジェットイ
ンク１９をノズル７０より吐出したところインク滴２０
ｇはノズル７０の開口方向に対し曲がりなく（０．５°
以下）真直ぐ吐出・飛行し被記録体２１に対し印字精度
の高い高品位な記録画像が形成できた。また実施例１と
同様の方法によりワイピングを行ったが、インク滴２０
ｇの直進性は全く損なわれる事なく１００００回のワイ
ピング後にも印字精度の高い、高品位な記録画像を形成
する事が出来た。

【００４５】（比較例４）用いる切削用砥石を＃１５０
０微粒のものとする以外は全て実施例４と同様の操作に
よりインクジェット記録ヘッド７１を得た（図１１
ａ）。なお、ノズル開口面７２の表面粗さをコーティン
グ層形成前に測定したところ、Ｒａは０．５μｍ、ピッ
チは７μｍであった。

【００４６】ヘッド７１のコーティング層７３は水に対
する接触角は約１０３度であり、ノズル７４内への重合
体の侵入による詰まりまたはノズル７４上にコーティン
グ層が形成され塞がる事はなく、またノズル開口面７２
に対しピンホールなどのコーティング不良もなく形成さ
れていた。これを実施例４と同様の方法によりコーティ
ング層７３の層厚を求めたところ、約１９０オングスト
ロームであった。

【００４７】このヘッド７１を用いてインクジェットイ
ンク１９をノズル７４より吐出したところ、インク滴２
０ｈはノズル７４の開口方向に対し１〜３°曲がり（角
度ｄ）（図１１ａ）、被記録体２１に対し高品位な記録
画像が形成出来なかった。ヘッド７１のノズル７４を観
察したところ、ノズル口７５は歪な形状をしており、形
状の影響を受けメニスカス７６が変形しインク滴２０ｈ
がノズル７４の開口方向に対し曲がって吐出していた
（図１１ｂ）。また実施例１と同様の方法によりワイピ
ングを行ったところ、撥水性は維持されていたがインク
滴２０ｈはワイピング前と変わる事なく１〜３°曲がっ
ており、被記録体２１に対し高品位な記録画像を形成す
る事は出来なかった。

【００４８】（実施例５）ディッピング時の引上げ速度
を１０ｍｍ／分とする以外は全て実施例１と同様の方法
によりインクジェット記録ヘッド７７を得た。なお、ノ
ズル開口面７８の表面粗さをコーティング層形成前に求
めたところＲａは０．０５μｍ、ピッチは１３μｍであ
った。

【００４９】ヘッド７７のコーティング層７９は水に対
する接触角は約９８度であり、またノズル８０内への重
合体溶液の侵入による膜張りからなるノズル詰まりまた
はノズル８０上にコーティング層が形成され塞がる事は
なく、またノズル開口面７８に対しピンホールなどのコ
ーティング不良もなく形成されていた。これを実施例１
と同様の方法で層厚を測定したところ、約７０オングス
トロームであった。

【００５０】このヘッド７７を用いてインクジェットイ
ンク１９をノズル８０より吐出したところインク滴２０
ｉはノズル８０の開口方向に対し曲がりなく（０．５°
以下）真直ぐ吐出・飛行し（図１２）、被記録体２１に
対し印字精度の高い高品位な記録画像が形成できた。ま
た実施例１と同様の方法によりワイピングを行ったが、
インク滴２０ｉの直進性は全く損なわれる事なく１００
００回のワイピング後にも印字精度の高い、高品位な記
録画像を形成する事が出来た。

【００５１】（実施例６）ディッピング時の引上げ速度
を１００ｍｍ／分とする以外は全て実施例１と同様の方
法によりインクジェット記録ヘッド８１を得た。なお、
ノズル開口面８２の表面粗さをコーティング層形成前に
求めたところＲａは０．０５μｍ、ピッチは１３μｍで
あった。

【００５２】ヘッド８１のコーティング層８３は水に対
する接触角は約９８度であり、ノズル８４内への重合体
溶液の侵入による膜張りからなるノズル詰まりまたはノ
ズル８４上にコーティング層が形成され塞がる事はな
く、またノズル開口面８２に対しピンホールなどのコー
ティング不良もなく形成されていた。これを実施例１と
同様の方法で層厚を測定したところ、約５００オングス
トロームであった。

【００５３】このヘッド８１を用いてインクジェットイ
ンク１９をノズル８４より吐出したところインク滴２０
ｊはノズル８４の開口方向に対し曲がりなく（０．５°
以下）真直ぐ吐出・飛行し（図１３）、被記録体２１に
対し印字精度の高い高品位な記録画像が形成できた。ま
た実施例１と同様の方法によりワイピングを行ったが、
インク滴２０ｊの直進性は全く損なわれる事なく１００
００回のワイピング後にも印字精度の高い、高品位な記
録画像を形成する事が出来た。

【００５４】（比較例５）ディッピング時の引上げ速度
を５ｍｍ／分とする以外は全て実施例１と同様の方法に
よりインクジェット記録ヘッド８５を得た。なお、ノズ
ル開口面８６の表面粗さをコーティング層形成前に求め
たところＲａは０．０５μｍ、ピッチは１３μｍであっ
た。

【００５５】ヘッド８５のコーティング層８７は水に対
する接触角は約９０度あり、ノズル８８内への重合体層
の侵入による膜張りからなるノズル詰まりまたはノズル
８８上にコーティング層が形成され塞がる事はなかった
が、コーティング層８７の所々にピンホール８９が確認
され、インクジェットインク１９を滴下したところ、ピ
ンホール８９上にインク溜り９０が発生した。これを実
施例１と同様の方法で層厚を測定したところ、層厚は約
４０オングストロームであった。

【００５６】このヘッド８５を用いてインクジェットイ
ンク１９をノズル８８より吐出したところ、インク滴２
０ｋはインク溜り９０の影響を受けノズル８８の開口方
向に対し１〜５°曲がって吐出し（角度ｅ）（図１
４）、被記録体２１に対し印字精度の高い高品位な記録
画像は形成出来なかった。

【００５７】（比較例６）ディッピング時の引上げ速度
を２００ｍｍ／分とする以外は全て実施例１と同様の方
法によりインクジェット記録ヘッド９１を得た。なお、
ノズル開口面９２の表面粗さをコーティング層形成前に
求めたところＲａは０．０５μｍ、ピッチは１３μｍで
あった。

【００５８】ヘッド９１のコーティング層９３は水に対
する接触角は約９８度あったが、ノズル９４内に重合体
溶液が侵入して膜９５が張って詰まり（図１５）、イン
クジェットインク１９をヘッド９１内に供給してもイン
ク滴の吐出は出来なかった。これを実施例１と同様の方
法で層厚を測定したところ、層厚は約１７００オングス
トロームであった。

【００５９】（実施例７）凹凸を施したノズル開口面を
ラングミュアー膜に接触させる回数を９回とする以外は
全て実施例４と同様の方法でインクジェット記録ヘッド
を得た。なお、コーティング層形成前に前記ノズル開口
面の表面粗さを測定したところＲａは０．４μｍ、ピッ
チは６μｍであった。

【００６０】前記ノズル開口面上に形成されたコーティ
ング層は水に対する接触角は約１０３度であり、ノズル
内への重合体の侵入による詰まりまたはノズル上にコー
ティング層が形成され塞がる事はなく、また前記ノズル
開口面に対しピンホールなどのコーティング不良もなく
形成されていた。これを実施例４と同様の方法で層厚を
測定したところ、約６０オングストロームであった。

【００６１】上述に示すヘッドを用いてインクジェット
インク１９をノズルより吐出したところインク滴は曲り
なく（０．５°以下）真直ぐ吐出・飛行し、被記録体２
１に対し印字精度の高い高品位な記録画像が形成でき
た。また実施例１と同様の方法によりワイピングを行っ
たが、インク滴の直進性は全く損なわれる事なく１００
００回のワイピング後にも印字精度の高い、高品位な記
録画像を形成する事が出来た。

【００６２】（実施例８）凹凸を施したノズル開口面を
ラングミュアー膜に接触させる回数を６０回とする以外
は全て実施例４と同様の方法でインクジェット記録ヘッ
ドを得た。なお、コーティング層形成前に前記ノズル開
口面の表面粗さを測定したところＲａは０．４μｍ、ピ
ッチは６μｍであった。

【００６３】前記ノズル開口面上に形成されたコーティ
ング層は水に対する接触角は約１０３度であり、ノズル
内への重合体の侵入による詰まりまたはノズル上にコー
ティング層が形成され塞がる事はなく、また前記ノズル
開口面に対しピンホールなどのコーティング不良もなく
形成されていた。これを実施例４と同様の方法で層厚を
測定したところ、約１０００オングストロームであっ
た。

【００６４】上述に示すヘッドを用いてインクジェット
インク１９をノズルより吐出したところインク滴は曲り
なく（０．５°以下）真直ぐ吐出・飛行し、被記録体２
１に対し印字精度の高い高品位な記録画像が形成でき
た。また実施例１と同様の方法によりワイピングを行っ
たが、インク滴の直進性は全く損なわれる事なく１００
００回のワイピング後にも印字精度の高い、高品位な記
録画像を形成する事が出来た。

【００６５】（比較例７）凹凸を施したノズル開口面を
ラングミュアー膜に接触させる回数を７回とする以外は
全て実施例４と同様の方法でインクジェット記録ヘッド
を得た。なお、コーティング層形成前に前記ノズル開口
面の表面粗さを測定したところＲａは０．４μｍ、ピッ
チは６μｍであった。

【００６６】前記ノズル開口面上に形成されたコーティ
ング層は水に対する接触角は約１０３度であり、ノズル
内への重合体の侵入による詰まりまたはノズル上にコー
ティング層が形成され塞がる事はなかったが、コーティ
ング層の所々にピンホールが発生しており、インクジェ
ットインク１９を滴下したところ、前記ピンホール上に
インク溜りが出来た。これを実施例４と同様の方法で層
厚を測定したところ、層厚は約４０オングストロームで
あった。

【００６７】上述に示すヘッドを用いてインクジェット
インク１９をノズルより吐出したところ、インク滴は前
記インク溜りの影響を受けノズルの開口方向に対し１〜
６°曲がって吐出し、被記録体２１に対し印字精度の高
い高品位な記録画像は形成出来なかった。

【００６８】（比較例８）凹凸を施したノズル開口面を
ラングミュアー膜に接触させる回数を１００回とする以
外は全て実施例４と同様の方法でインクジェット記録ヘ
ッドを得た。なお、コーティング層形成前に前記ノズル
開口面の表面粗さを測定したところＲａは０．４μｍ、
ピッチは６μｍであった。

【００６９】前記ノズル開口面上に形成されたコーティ
ング層は水に対する接触角は約１０３度あったが、ノズ
ル上にコーティング層が形成されてノズルが塞がり、イ
ンクジェットインク１９を前記ヘッド内に供給してもイ
ンク滴の吐出は出来なかった。これを実施例４と同様の
方法で層厚を測定したところ、層厚は約１８００オング
ストロームであった。

【００７０】以上の結果をまとめると表５が得られる。

【００７１】

【表５】

【００７２】表５より、実施例１〜８に示すようにノズ
ル開口面にＲａ０．０１μｍ以上０．５μｍ未満かつピ
ッチ１５μｍ以下の凹凸を施し、５０〜１５００オング
ストロームの層厚でコーティング層を形成した場合に
は、ピンホールなどのコーティング不良を発生する事な
く、かつノズルを詰まらせたり塞いだりする事なくノズ
ル開口面に対しコーティング層が得られる。また初期〜
ワイピング１００００回後までインク滴の飛行軌跡が曲
がる事なく、従って被記録体に対し良好な記録画像を長
期にわたり形成する事が出来る。しかし比較例１、２の
ようにピッチが１５μｍを越える場合または比較例３の
ようにＲａが０．０１μｍより小さい場合は、初期はイ
ンク滴の直進性が良くともワイピングにより容易にコー
ティング層の剥離が発生しインク溜りが出来、次第に直
進性が損なわれ高品位の記録画像が得られなくなる。ま
た比較例４のようにＲａを０．５μｍ以上とするとノズ
ル口の形状が歪になりインク滴がノズル開口方向と異な
る方向に飛行しインクジェット記録ヘッドとして好まし
くない。更に比較例５、７のようにコーティング層の層
厚を５０オングストロームより小さくするとコーティン
グ層にピンホールが発生しインク溜りが発生してインク
滴の直進性が得られず、比較例６、８のように１５００
オングストロームを越える層厚にするとノズルを塞ぎイ
ンク滴の吐出不良を招き、記録画像を形成する事が出来
ない。

【００７３】

【発明の効果】以上の説明により、本発明のインクジェ
ット記録ヘッドの撥水処理方法によれば、ノズル開口面
にＲａ０．０１μｍ以上０．５μｍ未満かつピッチ１５
μｍ以下からなる凹凸を施した後にコーティング層を形
成する事により、長期的な使用の中でワイピングをヘッ
ドに施した後にも凹部にコーティング層が残り撥水性が
維持され、しかしながら歪な形状のノズル口にはならな
いのでメニスカスの変形やそれに伴ってインク滴がノズ
ル開口方向と異なる方向に飛行する事がなく、従って長
期的にインク滴の直進性と方向性を備えたインクジェッ
ト記録ヘッドを得る事が出来る。また前記コーティング
層の層厚を５０〜１５００オングストロームの範囲とす
る事によりピンホールなどのコーティング不良による撥
水不良やノズルの詰まりのないコーティング層をインク
ジェット記録ヘッドのノズル開口面に形成する事が出来
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の撥水処理方法により発生する課題を説明
するための模式的断面図である。

【図２】従来の撥水処理方法により発生する課題を説明
するための模式的断面図である。

【図３】本発明の撥水処理方法に示す好ましいコーティ
ング層厚を超過する事により発生する問題を説明するた
めの模式的断面図である。

【図４】本発明の実施例１を行う工程の一部説明図およ
び得られたインクジェット記録ヘッドの断面図である。

【図５】本発明の比較例１により得られたインクジェッ
ト記録ヘッドの断面図である。

【図６】本発明の実施例２を行う工程の一部説明図およ
び得られたインクジェット記録ヘッドの断面図である。

【図７】本発明の比較例２により得られたインクジェッ
ト記録ヘッドの断面図である。

【図８】本発明の実施例３を行う工程の一部説明図およ
び得られたインクジェット記録ヘッドの断面図である。

【図９】本発明の比較例３により得られたインクジェッ
ト記録ヘッドの断面図である。

【図１０】本発明の実施例４を行う工程の一部説明図お
よび得られたインクジェット記録ヘッドの断面図であ
る。

【図１１】本発明の比較例４により得られたインクジェ
ット記録ヘッドの断面図である。

【図１２】本発明の実施例５により得られたインクジェ
ット記録ヘッドの断面図である。

【図１３】本発明の実施例６により得られたインクジェ
ット記録ヘッドの断面図である。

【図１４】本発明の比較例５により得られたインクジェ
ット記録ヘッドの断面図である。

【図１５】本発明の比較例６により得られたインクジェ
ット記録ヘッドの断面図である。

【符号の説明】

１、１８、２７、３７、４２、５２、５７、７０、７
４、８０、８４、８８、９４‥‥ノズル ２、２ｂ、１４、２６、３５、４１、５０、５６、６
９、７３、７９、８３、８７、９３‥‥コーティング層 ３、７５‥‥ノズル口 ４、７６‥‥メニスカス ５‥‥レジスト ６、２３、３６、３８、５１、５３、５９、７１、７
７、８１、８５、９１‥‥インクジェット記録ヘッド ７、２４、２９、３９、４４、５４‥‥ノズルプレート ８‥‥湿式ホーニング機 ９‥‥ステージ １０‥‥噴出口 １１‥‥液体噴流 １３、２５、３０、４０、４５、５５、６８、７２、７
８、８２、８６、９２‥‥ノズル開口面 １５、１５ｂ、１５ｃ、６５‥‥振動板 １６、１６ｂ、１６ｃ、６０‥‥ヘッド形成部材 １７、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ‥‥厚電素子 １９‥‥インクジェットインク ２０、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ、２０
ｇ、２０ｈ、２０ｉ、２０ｊ、２０ｋ‥‥インク滴 ２１‥‥被記録体 ２２‥‥ゴミ除去ワイパー ２８、４３、５８‥‥インク溜り ３１‥‥水槽 ３２‥‥水 ３３‥‥バリアー ３４‥‥ラングミュアー膜 ４６‥‥転写用媒体 ４７‥‥鏡平面 ４８‥‥モーター ４９‥‥重合体層 ６３‥‥穴 ６４‥‥インク供給口 ６６‥‥切削用砥石 ６７‥‥スライングマシン ８９‥‥ピンホール ９５‥‥膜 ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ‥‥角度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−176656（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−48953（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−245047（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/16 B41J 2/045 B41J 2/055

Claims (6)

(57)【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ノズル開口
   面に、 平均高低差が０．０１μｍ以上０．５μｍ未満かつ、ピ
   ッチが１５μｍ以下の凹凸を設ける第１の工程と、 前記凹凸面に非晶質含弗素重合体を５０〜１５００オン
   グストロームの層厚でコーティングする第２の工程と、 からなることを特徴とするインクジェット記録ヘッドの
   撥水処理方法。
2. 【請求項２】 前記第２の工程が、ディッピングによる
   方法であることを特徴とする請求項１記載のインクジェ
   ット記録ヘッドの撥水処理方法。
3. 【請求項３】 前記第２の工程が、非晶質含弗素重合体
   を溶解させてなる重合体溶液を水面上に展開させて溶媒
   を揮発させた後、得られた展開膜を前記凹凸面に転写さ
   せてコーティング層を形成する方法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の撥水処
   理方法。
4. 【請求項４】 前記第２の工程が、非晶質含弗素重合体
   を溶解させてなる重合体溶液を水面上に展開させて溶媒
   を揮発させた後、バリアーを移動させて展開膜をラング
   ミュアー膜とし、得られたラングミュアー膜を前記凹凸
   面に１回以上接触させてコーティング層を形成する方法
   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
   記録ヘッドの撥水処理方法。
5. 【請求項５】 前記第２の工程が、鏡平面を有する転写
   用媒体の前記鏡平面に非晶質含弗素重合体を溶解させて
   なる重合体溶液を形成し、次いで前記転写用媒体表面上
   の重合体層を前記凹凸面に転写する方法であることを特
   徴とする請求項１記載のインクジェット記録ヘッドの撥
   水処理方法。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかの撥水処理方法
   により作成されていることを特徴とするインクジェット
   記録ヘッド。