JP3389604B2 - インクジェットプリンタヘッド、その製造方法およびインク - Google Patents

インクジェットプリンタヘッド、その製造方法およびインク

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均 福島
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はインクジェットプリンタヘッドに係り、特
に、インク滴が選択的に記録媒体に付着させるインクジ
ェットプリンタヘッドのノズル面の改良に関する。
面に関する。
背景技術 インクジェットプリンタには、高速印字、低騒音、高
印字品位等が要求されるようになった。インクジェット
プリンタヘッドにも高性能が供給される。これらの要求
を満たすためには、インクジェットプリンタヘッドのノ
ズル面の状態が非常に重要である。
ノズル面には、インク、紙の粉等が付着することがあ
る。これら付着物があると、ノズルからインク滴を吐出
する際に、インク滴がこれら付着物に引かれて、本来の
吐出方向でない方向に吐出される。付着物の付着量が大
きくなると、インク滴が形成されない。これらの弊害を
取り除くためには、ノズル面にインクをはじく性質、撥
インク性（すなわち撥水性）を与えることが重要である
とされてきた。ノズル面に撥インク性を付与することに
より、インク、紙粉等の付着を少なくできる。この撥イ
ンク性を付与する技術として、ノズル面にシリコン系の
化合物あるいは、弗素系の化合物を形成する方法が提案
されてきた。
しかしながら、シリコン系の化合物等を形成したノズ
ル面は、種々のインクに対する耐性がないという課題が
あった。シリコン系の化合物はシロキサン結合（SI−
０）を基本構造としている。このシロキサン結合は、ア
ルカリにより切断されやすい。このためアルカリ成分を
含むインクに対して、ノズル面の耐性が乏しかった。す
なわち、インクジェットプリンタに用いられるインク
は、水をベースとして、これに染料、溶剤、界面活性剤
等の多くの成分が加えられたものである。染料は酸とア
ルカリの塩である。塩は水中で電離して、アルカリを生
ずる（アンモニウムイオン、ナトリウムイオン、カルシ
ウムイオン等）。また溶剤も紙への浸透を良くする為
に、紙の繊維を溶かすような化学的な活性の高いものが
用いられる。このような溶剤は当然のことながらシリコ
ン化合物をも分解する作用があるのである。
また、弗素系の化合物は、ノズル面との密着力が小さ
い。このため、ノズル面に付着したインク、紙の粉等を
拭き取るプリンタヘッドに対する清掃動作（以下、ワイ
ピングと略す）により、この化合物がノズル面から容易
に剥がれるという課題があった。一旦、撥インク性を有
する膜が除去されると、簡便な方法で再処理をすること
ができなかった。このため、インクジェットプリンタヘ
ッドの他の部分が正常に動作していても、インクジェッ
トプリンタヘッド全体を交換しなければならなかった。
本発明の第１の目的は、撥水性を備え、インク滴の吐
出性能の劣化が少ないインクジェットプリンタヘッドお
よびその製造方法を提供することである。
本発明の第２の目的は、ノズル面の磨耗に対し撥水性
の劣化が少ないインクジェットプリンタヘッドおよびそ
のためのインクを提供することである。
発明の開示 第１の発明は、第１の目的を解決するもので、ノズル
面に形成されたノズルよりインク滴を吐出させるインク
ジェットプリンタヘッドにおいて、前記ノズル面上に形
成された金属を含む金属層と、当該金属層上に形成され
た下記構造式で示すチオール化合物から成る硫黄化合物
層と、を備える撥水層が形成されたことを特徴とするイ
ンクジェットプリンタヘッドである。
Ｒ−Ｓ−Ｈ （Ｒは炭化水素基を示す） 第２の発明は、第１の発明における前記構造式中のＲ
が、以下の構造であるインクジェットプリンタヘッドで
ある。
CnH2n+1− 第３の発明は、第１の発明における前記構造式中のＲ
が、以下の構造であるインクジェットプリンタヘッドで
ある。
CNF2n+1− 第４の発明は、第１の発明における前記構造式中のＲ
が、以下の構造であるインクジェットプリンタヘッドで
ある。
CnF2n+1−CmH2m− 第５の発明は、第１の目的を解決するもので、ノズル
面に形成されたノズルよりインク滴を吐出させるインク
ジェットプリンタヘッドにおいて、前記ノズル面上に形
成された金属を含む金属層と、当該金属層上に形成され
た下記構造式で示す２種類のチオール化合物の混合物よ
り成る硫黄化合物層と、を備える撥水層が形成されたこ
とを特徴とするインクジェットプリンタヘッドである。
R1−SH R2−SH （R1とR2とは互いに異なる化学構造式より成る） 第６の発明は、第５の発明における前記構造式中のR1
及び／またはR2が以下の化学構造式であることを特徴と
するインクジェットプリンタヘッドである。
CnF2n+1− 第７の発明は、第５の発明における前記構造式中のR1
及び／またはR2が以下の化学構造式であることを特徴と
するインクジェットプリンタヘッドである。
CnF2n+1−CmH2m− 第８の発明は、第１の目的を解決するもので、ノズル
面に形成されたノズルよりインク滴を吐出させるインク
ジェットプリンタヘッドにおいて、前記ノズル面上に形
成された金属を含む金属層と、当該金属層上に形成され
た下記構造式で示すチオール化合物から成る硫黄化合物
層と、を備える撥水層が形成されたことを特徴とするイ
ンクジェットプリンタヘッドである。
HS−R3−HS （Ｒは炭化水素基を示す） 第９の発明は、第８の発明おける前記構造式中のR3が
以下の化学構造式（ａ）〜（ｄ）のいずれかであること
を特徴とするインクジェットプリンタヘッドである。
第10の発明は、第１の目的を解決するもので、ノズル
面に形成されたノズルよりインク滴を吐出させるインク
ジェットプリンタヘッドにおいて、前記ノズル面上に形
成された金属を含む金属層と、当該金属層上に形成され
た下記構造式で示すチオール化合物から成る硫黄化合物
層と、を備える撥水層が形成されたことを特徴とするイ
ンクジェットプリンタヘッドである。
R4−Ｓ−Ｓ−R4 （Ｒは炭化水素基を示す） 第11の発明は、第10の発明における構造式中のR4が以
下の化学構造式（ｅ）または（ｆ）のいずれかであるこ
とを特徴とするインクジェットプリンタヘッドである。
CnF2n+1− ……（ｅ） CnF2n+1−CmH2m− ……（ｆ） 第12の発明は、第１、５、８または第10の発明におけ
る前記ノズル面がシリコン又はセラミックスからなる部
材で形成されたことを特徴とするインクジェットプリン
タヘッドである。
第13の発明は、第１、５、８、10または第12の発明に
おいて、前記ノズル面を形成する部材と前記金属層の間
に、ニッケル、クロム、タンタルまたはチタンのいずれ
か、あるいはそれらの合金からなる中間層を備えたイン
クジェットプリンタヘッドであり、第２の目的を解決す
るものである。
第14の発明は、第１、５、８または第10の発明におけ
る前記硫黄化合物層表面における水の静的な接触角が略
100度以上であるインクジェットプリンタヘッドであ
る。
第15の発明は、第１、５、８または第10の発明のイン
クジェットプリンタヘッドの製造方法であり、前記ノズ
ル部材のノズル面上に前記金属層を形成する工程と、前
記金属層を形成した基材を、前記硫黄化合物を溶解した
溶液に浸漬する工程と、を備えたインクジェットプリン
タヘッドの製造方法である。
第16の発明は、第１の目的を解決するもので、第１、
５、８または第10の発明におけるインクジェットプリン
タヘッドに用いるインクにおいて、硫黄化合物を含有し
たことを特徴とするインクである。
図面の簡単な説明 図1;インクジェットプリンタの全体斜視図。
図2;インクジェットプリンタヘッドの構造を説明する
斜視図。
図3;インクジェットプリンタヘッドの主要部斜視図
（部分断面図）。
図4;インクジェットプリンタヘッドの動作原理図。
図5;実施形態１におけるノズル板の断面図。
図6;チオール分子と金との結合の説明図。
図7;硫黄原子と金原子との結合の説明図。
図8;金表面におけるチオール分子の配置の説明図。
図9;撥インク性のないインクジェットプリンタヘッド
における吐出説明図。
図10;撥インク性のあるインクジェットプリンタヘッ
ドにおける吐出説明図。
図11;実施形態１における中間層を設けたノズル板の
断面図。
図12;実施形態２におけるノズル内に撥インク性層を
設けたノズル板の断面図。
図13;実施形態３におけるノズルに段差を設けたノズ
ル板の断面図。
図14;実施形態４における発熱素子を用いたインクジ
ェットプリンタヘッドの斜視図。
発明を実施するための最良の形態 以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を
参照して説明する。
（実施形態１） 図１に、本実施形態のインクジェットプリンタヘッド
が用いられるプリンタの斜視図を示す。同図に示すよう
に、本実施形態のインクジェットプリンタ100は、本体1
02が、本発明に係るインクジェットプリンタヘッド10
1、トレイ103等を備えて構成される。用紙105は、トレ
イ103に載置される。図示しないコンピュータから印字
用データが供給されると、図示しない内部ローラが用紙
105を本体102に取り入れる。用紙105は、ローラの近傍
を通過するとき、同図矢印方向に駆動されるインクジェ
ットプリンタヘッド101により印字され、排出口104から
排出される。インクジェットプリンタヘッド101からの
インク滴の吐出が正確に行われないと、用紙105に印字
される文字等が汚れたり薄くなったりする。
図２に、本実施形態のインクジェットプリンタヘッド
の構造を説明する斜視図を示す。同図に示すように、イ
ンクジェットプリンタヘッド101は、ノズル11の設けら
れたノズル板１、および振動板３の設けられた流路基板
２を、筐体５に嵌め込んで構成される。流路基板２は加
圧室基板とも呼ばれ、キャビティ（加圧室）21、側壁22
およびリザーバ23等が形成される。本発明の特徴は、こ
のインクジェットプリンタヘッドのノズル板の表面の加
工に関する。
なお、本実施形態では、インクを溜めるリザーバが流
路基板に設けられているが、ノズル板を多層構造にし、
その内部にリザーバを設けるものでもよい。
図３に、ノズル板１、流路基板２および振動板３を積
層して構成されるインクジェットプリンタヘッドの主要
部の構造の斜視図を示す。理解を容易にするため、部分
断面を示す。同図に示すように、インクジェットプリン
タヘッドの主要部は、流路基板３をノズル板１と振動板
３で挟み込んだ構造を備える。流路基板３は、シリコン
単結晶基板等をエッチングすることにより、各々が加圧
室として機能するキャビティ21が複数設けられる。各キ
ャビティ21の間は側壁22で分離される。各キャビティ21
は、供給口24を介してリザーバ23に繋がっている。ノズ
ル板１には、流路基板３のキャビティ21に相当する位置
にノズル11が設けられている。振動板３は、例えば熱酸
化膜等により構成される。振動板３上のキャビティ21に
相当する位置には、圧電素子４が形成されている。ま
た、振動板３にはインクタンク口31も設けられている。
圧電素子４は、例えばPZT素子等を上部電極および下部
電極（図示せず）とで挟んだ構造を備える。以下、図３
のＡ−Ａの線におけるインクジェットプリンタヘッドの
断面図に基づいて説明する。
図４を参照して、インクジェットプリンタヘッドの動
作原理を示す。インクは、筐体５のインクタンクから、
振動板３に設けられたインクタンク口31を介してリザー
バ23内に供給される。このリザーバ23から供給口24を通
して、各キャビティ21にインクが流入する。圧電素子４
は、その上部電極と下部電極との間に電圧を加えると、
その体積が変化する。この体積変化が振動板３を変形さ
せ、キャビティ21の体積を変化させる。電圧を加えない
状態では振動板３の変形がない。ところが、電圧を加え
ると、同図の破線で示す変形後の振動板3bや変形後4bの
圧電素子の位置まで変形する。キャビティ21内の体積が
変化すると、キャビティに満たされたインク６の圧力が
高まり、ノズル11からインク滴61が吐出するのである。
図５に、本実施形態におけるノズル板の層構造の断面
図を示す。同図は、図３および図４のノズル近傍を拡大
した断面図である。符号1aは、本形態のノズル板である
ことを示す。ノズル板1aは、ノズル部材12のインク滴吐
出側に、金属層13および硫黄化合物層14を積層して構成
される。図２および図３と同様の構成には同一の符号を
付す。ノズル11aには、インクの界面張力によりインク
のメニスカス（meniscus）62aが生じている。すなわ
ち、キャビティ21に満たされたインクは、硫黄化合物層
14の撥インク性により、ノズル板1aの表面に広がらず、
ノズル11aにメニスカス62aを生ずるに留まる。
ノズル部材12としては、金属層との間に一定の結合力
を備えるものであれば何でもよい。例えば、ガラスや金
属板を用いることができる。製造原価を下げ、ノズル穴
等の微細加工を容易にするには、シリコンやセラミック
スを用いるのが好ましい。なお、シリコンやセラミック
スを用いる場合は、本実施形態において後述するよう
に、中間層を設けるのが好ましい（図11参照）。
金属層13の組成は、化学的・物理的な安定性から金
（Au）が好ましい。その他、硫黄化合物を化学的に吸着
する銀（Ag）、銅（Cu）、インジウム（In）、ガリウム
−砒素（Ga−As）等の金属であってもよい。ノズル部材
12上への金属層13の形成は、スパッタ法、蒸着法、メッ
キ法等の公知の技術が使用できる。金属の薄膜を一定の
厚さ（例えば0.1μｍ）で均一に形成できる成膜法であ
れば、その種類に特に限定されるものではない。
金属層13の上には、硫黄化合物層14を形成する。硫黄
化合物層14の形成は、硫黄化合物を溶解して溶液にし、
この中に金属層13を形成したノズル板1aを浸漬（immers
ion）することにより行われる。
ここで、硫黄化合物とは、硫黄（Ｓ）を含む有機物の
なかで、チオール官能基を１以上含む化合物またはジス
ルフィド結合（disulfide;S−Ｓ結合）を行う化合物の
総称をいう。これら硫黄化合物は、溶液中または揮発条
件の下で、金等の金属表面状に自発的に化学吸着し、２
次元の結晶構造に近い単分子膜を形成する。この自発的
な化学吸着によって作られる分子膜を自己集合化膜、自
己組織化膜またはセルフアセンブリ（self assembly）
膜とよび、現在基礎研究およびその応用研究が進められ
ている。本実施の形態では、特に金（Au）を想定する
が、前記他の金属表面にも同様に自己集合化膜が形成で
きる。
硫黄化合物としては、チオール（Thiol）化合物が好
ましい。チオール化合物とは、メルカプト基（−SH）を
持つ有機化合物（Ｒ−SH;Rはアルキル基等の炭化水素
基）の総称をいう。
図６に基づいて、硫黄化合物の形成方法を説明する。
本図は金属層として金、硫黄化合物層としてチオール化
合物を使用した場合である。チオール化合物は、同図
（ａ）に示すように、頭の部分がアルキル基等であり、
尾の部分がメルカプト基で示される。これを、１〜10mM
のエタノール溶液で溶解する。この溶液で、同図（ｂ）
のように成膜された金の膜を浸漬する。このまま、室温
で１時間程度放置すると、チオール化合物が金の表面に
自発的に集合してくる（同図（ｃ））。そして、金の表
面に２次元的に値オール分子の単分子膜が形成される
（同図（ｄ））。
図７に、チオール化合物の単分子膜が形成された際の
分子間結合の様子を示す。金属表面における硫黄原子の
化学吸着の反応メカニズムは、完全には解明されていな
い。しかし、有機硫黄化合物が、例えば金（０）の表面
にて、Au（１）にチオラート（RS−Au＋）となって吸着
するという構造が考えられる。図７に示すように、金属
層13の金原子と硫黄化合物層14の硫黄原子との結合は、
共有結合に近く（40〜45kcal/mol）、非常に安定な分子
膜が形成される。
なお、このような有機分子の自己組織化は、有機分子
膜による個体表面機能化技術として、素材表面の光沢出
し、潤滑、濡れ性、耐蝕、表面触媒作用等の分野への拡
張が考えられる。また、分子素子、生物素子等のマイク
ロエレクトロニクス分野およびバイオエレクトロニクス
分野への応用が、将来大いに期待されている。
図８に、金属層13表面に形成された硫黄化合物の単分
子膜の様子を示す。同図に示すように硫黄化合物層14
は、単分子で構成されるため、その膜厚は非常に薄い
（例えば2nm程度）。この硫黄化合物は、非常に緻密に
集合化するので、水の分子が硫黄化合物層14に入り込む
ことができない。このため、この硫黄化合物層14は撥イ
ンク性（撥水性）を有することになる。
図９に示すように、撥インク性のないインクジェット
プリンタヘッドでは、ノズル面にインク６が周り込むこ
とがあった。この場合、インク６の張力により吐出する
インク滴61aがノズル板1'に平行な方向に引かれ、ノズ
ル板に垂直に吐出されない場合があった。
これに対し、本発明を適用したインクジェットプリン
タヘッドでは、ノズル面が撥インク性を有する。図10に
示すように、インク６はノズル面で常にはじかれ、ノズ
ル11内にメニスカス62として滞留する。このため、吐出
するインク滴61bがインクの張力により引かれることが
なく、ノズル11から垂直に吐出される。また、ノズル面
が撥インク性を有するため、ノズル面に飛散したインク
は、ノズル面に広がることなく粒となって滞留する。こ
のため、ゴム等の弾性体を用いたワイピングにより、容
易に不要なインク滴の除去が可能である。
（中間層の形成） 図11に、中間層を設けたノズル板の層構造の断面図を
示す。上述したように、基材であるノズル部材に、シリ
コンやセラミックスを用いた場合、ノズル部材と金属膜
との間に中間層を設けた方が結合力が強くなる。同図に
おいて、図10と同一の部材には、同一の符号を付し、そ
の説明を省略する。
ノズル部材12bは、シリコンまたはセラミックスで組
成される。
中間層15は、ノズル部材と金属膜との間の結合力を強
める素材、例えば、ニッケル（Ni）、クロム（Cr）、タ
ンタル（Ta）のいずれか、あるいはそれらの合金である
ことが好ましい。中間層を設ければ、ノズル部材と金属
層との結合力が増し、機械的な摩擦に対し、硫黄化合物
層が剥離し難くなる。
（インク） インクジェットプリンタヘッドに用いるインク６に
は、上記硫黄化合物を混入しておくことが好ましい。硫
黄化合物を混入しておけば、物理的衝撃等により、万一
硫黄化合物層の一部が欠損しても、インクに混入された
硫黄化合物が、欠損のあった箇所の金属層の表面に再結
合する。すなわち、自己修復機能を持たせることができ
る。
このような自己修復性のある撥インク処理は例がな
く、ユーザが特別な修復作業をしないで済む。このと
き、本実施形態のように金属層を金で形成しておくのは
好ましい。金は展性に優れ、傷をつけられても金の材料
が消失することは少ない。さらに耐薬品性に優れるた
め、ノズル部材の耐薬品性をも向上するからである。
次に、本実施形態におけるインクジェットプリンタヘ
ッドの製造方法の好適な実施例を説明する。
（１） 実施例１（請求項１、請求項10に対応） 本実施例では、チオール化合物（Ｒ−SH）の炭化水素
基Ｒとして、アルキル基CnH2n＋１−を適用した（ｎ＝1
8の場合）。
ノズルを形成されたステンレス鋼からなるノズル板
にスパッタ法により0.5μｍ厚の金膜を形成する。
C18H37SHをエチルアルコールに溶解し、1mM溶液を
作成する。
金層を形成したノズル板を、C18H37SHが溶解された
1mMのエチルアルコール溶液に浸し、25℃で10分間浸漬
する。
ノズル板を取り出し、エチルアルコールでリンスす
る。
ノズル板を乾燥する。
撥インク性：撥インク性の評価してインクとの接触角
を測定した。評価に用いたインクは表面張力の異なる２
種類のインクＡ、Ｂを用いた。インクＡの表面張力は35
dyn/cm、インクＢの表面張力は19dyn/cmである。インク
Ａの接触角は90゜、インクＢとの接触角は60゜であっ
た。
密着性：密着性の評価として、ノズル板表面をゴム硬
度60゜のクロロプレンゴムにより、100g/cmの加重を加
え、5000回擦り、その後のインクのノズルに対する接触
角を測定した。いずれも当初の接触角を維持し、剥離し
た部分も観察されなかった。
耐インク性：耐インク性の評価として、チオール化合
物を形成したノズル板をインクに入れ、60℃の雰囲気下
で６日間の浸漬を行い、その後の接触角を測定した。い
ずれも当初の接触角を維持し、剥離した部分も観察され
なかった。
実地試験：チオール化合物を形成したノズル板を用い
て、図10を示すインクジェットプリンタヘッドを製作し
た。このインクジェットプリンタヘッドを応答周波数10
KHzで連続10万回駆動した。この結果、インク滴は正規
の方向に吐出し、吐出方向の曲がり等の異常は無かっ
た。
（２） 実施例２（請求項２、請求項10に対応） 本実施例は、シリコン部材としてシリコンを用い、チ
オール化合物（Ｒ−SH）のＲとして、アルキル基CnH2n
＋１−を適用する（ｎ＝18の場合）。さらに本実施例で
は中間層をCrにて形成した。
ノズルを形成されたシリコン（Si）からなるノズル
板に、スパッタ法により0.2μｍ厚の中間層であるCr膜
を形成する。
さらにスパッタ法により0.5μｍ厚の金膜をCr膜上
に形成する。
C18H37SHをエチルアルコールに溶解し、1mM溶液を
作製する。
金膜を形成したノズル板を、C18H37SHが溶解された
1mMのエチルアルコール溶液に浸し、25℃で10分間浸漬
する。
ノズル板を取り出し、エチルアルコールでリンスす
る。
ノズル板を乾燥させる。
撥インク性：撥インク性の評価してインクとの接触角
を測定した。評価に用いたインクは表面張力の異なる二
種類のインクＡ、Ｂを用いた。インクＡの表面張力は35
dyn/cm。インクＢの表面脱力は19dyn/cmである。インク
Ａの接触角は90゜、インクＢとの接触角は60゜であっ
た。
密着性：密着性の評価として、ノズル板表面をゴム硬
度60゜のクロロプレンゴムにより、100g/cmの加重を加
え、5000回擦り、その後の接触角を測定した。
いずれも当初の接触角を維持し、剥離した部分も観察さ
れなかった。
耐インク性：耐インク性の評価として、チオール化合
物を形成したノズル板をインクに浸し、60℃の雰囲気下
で６日間の浸漬を行い、その後の接触角を測定した。い
ずれも当初の接触角を維持し、剥離した部分も観察され
なかった。
実地試験：チオール化合物と上記中間層を形成したノ
ズル板を用いて、図11に示すインクジェットプリンタヘ
ッドを製作した。このインクジェットプリンタヘッドを
応答周波数10KHzで連続10万回駆動した。インク滴は正
規の方向に吐出し、吐出方向の曲がり等の異常は無かっ
た。
（３） 実施例３（請求項２、請求項10に対応） 本実施例は、前記実施例２のCrの中間層の代りに、Ni
Crの合金膜を形成した。
ノズルを形成されたシリコン（Si）からなるノズル
板にスパッタ法により0.2μｍ厚のNiCr膜を形成する。
さらにスパッタ法により0.5μｍ厚の金膜をNiCr膜
上に形成する。
C18H37SHをエチルアルコールに溶解し、1mM溶液を
作製する。
金膜を形成したノズル板を、C18H37SHが溶解された
1mMのエチルアルコール溶液に浸し、25℃で10分間浸漬
する。
ノズル板を取り出し、エチルアルコールでリンスす
る。
ノズル板を乾燥させる。
撥インク性：撥インク性の評価としてインクとの接触
角を測定した。評価に用いたインクは表面張力の異なる
２種類のインクＡ、Ｂを用いた。インクＡの表面張力は
35dyn/cm、インクＢの表面張力は19dyn/cmである。
インクＡの接触角は90゜、インクＢとの接触角は60゜で
あった。
密着力：密着力の評価として、ノズル板表面をゴム硬
度60゜のクロロプレンゴムにより、100g/cmの加重を加
え、5000回擦り、その後の接触角を測定した。
いずれも当初の接触角を維持し、剥離した部分も観察さ
れなかった。
耐インク性：耐インク性の評価して、チオール化合物
を形成したノズル板をインクに入れ、60℃の雰囲気下で
６日間の浸漬を行い、その後の接触角を測定した。いず
れも当初の接触角を維持し、剥離した部分も観察されな
かった。
実地試験：チオール化合物と上記合金膜を形成したノ
ズル板を用いて、図11に示すインクジェットプリンタヘ
ッドを製作した。このインクジェットプリンタヘッドを
応答周波数10KHzで連続10万回駆動した。インク滴は正
規の方向に吐出し、吐出方向の曲がり等の異常は無かっ
た。
（４） 実施例４（請求項１、請求項11に対応） 本実施例では、チオール化合物（Ｒ−SH）のＲとし
て、CnF2n＋１−を適用した（ｎ＝12の場合）。
ノズルを形成されたステンレス鋼からなるノズル板
にスパッタ法により0.5μｍ厚の金層を形成する。
C12F25SHをC8F18に溶解し、1mM溶液を製作する。
金層を形成したノズル板を、C12F25SHが溶解された
1mMのC8F18溶液に浸し、25℃で10分間浸漬する。
ノズル板を取り出し、C8F18でリンスする。
ノズル板を乾燥させる。
撥インク性：撥インク性の評価してインクとの接触角
を測定した。評価に用いたインクは表面張力のことなる
二種類のインクＡ、Ｂを用いた。インクＡの表面張力は
35dyn/cm、インクＢの表面張力は19dyn/cmである。イン
クＡの接触角は110゜、インクＢとの接触角は70゜であ
った。
密着性：密着性の評価として、ノズル板表面をゴム硬
度60゜のクロロブレンゴムにより、100g/cmの加重を加
え、5000回擦り、その後の接触角を測定した。
いずれも当初の接触角を維持し、剥離した部分も観察さ
れなかった。
耐インク性：耐インク性の評価として、チオール化合
物を形成したノズル板をインクに入れ、60℃の雰囲気下
で６日間の浸漬を行い、その後の接触角を測定した。い
ずれも当初の接触角を維持し、剥離した部分も観察され
なかった。
実地試験：チオール化合物を形成したノズル板を用い
て、図10に示すインクジェットプリンタヘッドを製作し
た。このインクジェットプリンタヘッドを応答周波数10
KHzで連続10万回駆動した。この結果、インク滴は正規
の方向に吐出し、吐出曲がり等の異常は無かった。
（５） 実施例５（請求項１、請求項12に対応） 本実施例では、チオール化合物（Ｒ−SH）のＲとし
て、CnF2n＋１−CmH2m−を適用した（ｎ＝12、ｍ＝２の
場合）。
ノズルを形成されたステンレス鋼からなるノズル板
にスパッタ法により0.5μｍ厚の金層を形成する。
C12F25−C2H4SHをC8F18に溶解し、1mM溶液を作製す
る。
金層を形成したノズル板を、C12F25−C2H4SHが溶解
された1mMのC8F18溶液に浸し、25℃で10分間浸漬する。
ノズル板を取り出し、C8F18でリンスする。
ノズル板を乾燥する。
撥インク性：撥インク性の評価してインクとの接触角
を測定した。評価に用いたインクは表面張力のことなる
二種類のインクＡ、Ｂを用いた。インクＡの表面張力は
35dyn/cm。インクＢの表面張力は19dyn/cmである。
インクＡの接触角は110゜、インクＢとの接触角は70
゜であった。
密着性：密着性の評価として、ノズル板表面をゴム硬
度60゜のクロロプレンゴムにより、100g/cmの加重を加
え、5000回擦り、その後の接触角を測定した。いずれも
当初の接触角を維持し、剥離した部分も観察されなかっ
た。
耐インク性：耐インク性の評価として、チオール化合
物を形成したノズル板をインクに入れ、60℃の雰囲気下
で６日間の浸漬を行い、その後の接触角を測定した。い
ずれも当初の接触角を維持し、剥離した部分も観察され
なかった。
実地試験：チオール化合物を形成したノズル板を用い
て、図10に示すインクジェットプリンタヘッドを製作し
た。このインクジェットプリンタヘッドを応答周波数10
KHzで連続10万回駆動した。この結果、インク滴は正規
の方向に吐出し、吐出方向の曲がり等の異常は無かっ
た。
（６） 実施例６（請求項１、請求項12に対応） 本実施例では、チオール化合物（Ｒ−SH）のＲとし
て、CnF2n＋１−CmH2m−を適用した（ｎ＝10、ｍ＝11の
場合）。
ノズルを形成されたステンレス鋼からなるノズル部
材にスパッタ法により0.5μｍ厚の金膜を形成する。
チオール化合物（C10F21C11H22SH）をエチルアルコ
ール溶解し、1mM溶液を作成する。
金膜を形成したノズル部材を、チオール化合物が溶
解された1mMのエチルアルコール溶液に浸し、25℃で10
分間浸漬する。
ノズル部材を取り出し、エチルアルコールでリンス
する。
撥インク性：撥インク性の評価してインクとの接触角
を測定した。評価に用いたインクは表面張力の異なる２
種類のインクＡ、Ｂを用いた。インクＡの表面張力は35
dyne/cm、インクＢの表面張力は19dyne/cmである。イン
クＡの接触角は90゜、インクＢとの接触角は60゜であっ
た。
密着性：密着性の評価として、ノズル部材ノ表面をゴ
ム硬度60゜のクロロプレンゴムにより、100g/cmの加重
を加え、5000回擦り、その後の接触角を測定した。いず
れも当初の接触角を維持し、剥離した部分も観察されな
かった。
耐インク性：耐インク性の評価として、チオール化合
物を形成したノズル部材をインクに入れ、60℃の雰囲気
下で10日間の浸漬を行い、その後の接触角を測定した。
いずれも当初の接触角を維持し、剥離した部分も観察さ
れなかった。
実地試験：チオール化合物を形成したノズル部材を用
いて、図10に示すインクジェットプリンタヘッドを製作
した。このインクジェットプリンタヘッドを応答周波数
10kHzで連続10万回駆動した。インク滴は正規の方向に
吐出し、吐出方向の曲がり等の異常は無かった。
（７） 実施例７（請求項２、請求項13、請求項16およ
び請求項17に対応） 本実施例では、２種類の異なるチオール化合物の混合
物により、ノズル板を成形した。
ノズルを形成されたシリコン（Si）からなるノズル
板に、スパッタ法により0.2μｍのNi膜を形成する。
Ni膜を形成されたノズル板に、スパッタ法により0.
5μｍ厚の金膜を形成する。
C10F21（CH2）11SH及びC10F21SHそれぞれ等モル
を、ジクロロメタンに溶解し、これら混合物の1mM溶液
を作成する。
金膜を形成したノズル板を、C10F21（CH2）11SH及
びC10F21SH混合物の1mMジクロロメタン溶液に浸し、25
℃で10分間浸漬する。
ノズル板を取り出し、ジクロロメタンでリンスす
る。
ノズル板を乾燥する。
撥インク性：撥インク性の評価してインクとの接触角
を測定した。評価に用いたインクは表面張力の異なる２
種類のインクＡ、Ｂを用いた。インクＡの表面張力は35
dyn/cm、インクＢの表面張力は19dyn/cmである。インク
Ａの接触角は100゜、インクＢとの接触角は70゜であっ
た。
密着性：密着性の評価として、ノズル板の表面をゴム
硬度60゜のクロロプレンゴムにより、100g/cmの加重を
加え、5000回擦り、その後の接触角を測定した。いずれ
も当初の接触角を維持し、剥離した部分も観察されなか
った。
耐インク性：耐インク性の評価として、チオール化合
物を形成したノズル板をインクに入れ、60℃の雰囲気下
で６日間の浸漬を行い、その後の接触角を測定した。い
ずれも当初の接触角を維持し、剥離した部分も観察され
なかった。
実地試験：チオール化合物と中間層を形成したノズル
板を用いて、図11に示すインクジェットプリンタヘッド
を製作した。このインクジェットプリンタヘッドを応答
周波数10kHzで連続10万回駆動した。インク滴は正規の
方向に吐出し、吐出方向の曲がり等の異常は無かった。
（８） 実施例８（請求項２、請求項14および請求項18
に対応） 本実施例では、構造式HS−Ｒ−SHのＲが、 で表わされる硫黄化合物をノズル板に形成した（ｎ＝10
の場合）。
ノズルを形成されたシリコン（Si）からなるノズル
板に、スパッタ法により0.2μｍ厚のCr膜を形成する。
さらにスパッタ法により0.5μｍ厚の金膜をCr膜上
に形成する。
（以下分子Ａと称する）をクロロフォルムに溶解し、1m
M溶液を作製する。
金膜を形成したノズル板を、分子Ａが溶解された1m
Mのクロロフォルム溶液に浸し、25℃で10分間浸漬す
る。
ノズル板を取り出し、クロロフォルムでリンスす
る。
ノズル板を乾燥さする。
撥インク性：撥インク性の評価してインクとの接触角
を測定した。評価に用いたインクは表面張力のことなる
二種類のインクＡ、Ｂを用いた。インクＡの表面張力は
35dyn/cm、インクＢの表面脱力は19dyn/cmである。イン
クＡの接触角は110゜、インクＢとの接触角は70゜であ
った。
密着性：密着性の評価として、ノズル板の表面をゴム
硬度60゜のクロロプレンゴムにより、100g/cmの加重を
加え、5000回擦り、その後の接触角を測定した。
いずれも当初の接触角を維持し、剥離した部分も観察さ
れなかった。
耐インク性：耐インク性の評価として、チオール化合
物を形成したノズル板をインクに入れ、60℃の雰囲気下
で６日間の浸漬を行い、その後の接触角を測定した。い
ずれも当初の接触角を維持し、剥離した部分も観察され
なかった。
実地試験：チオール化合物と中間層を形成したノズル
板を用いて、図11に示すインクジェットプリンタヘッド
を製作した。このインクジェットプリンタヘッドを応答
周波数10kHzで連続10万回駆動した。インク滴は正規の
方向に吐出し、吐出方向の曲がり等の異常は無かった。
（９） 実施例９（請求項２、請求項１および請求項19
に対応）。
本実施例では、構造式HS−Ｒ−SHのＲが、 で表わされる硫黄化合物をノズル板に形成した（ｎ＝1
0、ｍ＝11の場合）。
ノズルを形成されたステンレス鋼からなるノズル板
に、スパッタ法により0.5μｍ厚の金膜を形成する。
（以下分子Ｂと称する）をクロロフォルムに溶解し、1m
M溶液を作製する。
金膜を形成したノズル板を、分子Ｂが溶解されたク
ロロフォルム1mM溶液に浸し、25℃で10分間浸漬する。
ノズル板を取り出し、クロロフォルムでリンスす
る。
ノズル板を乾燥させる。
撥インク性：撥インク性の評価してインクとの接触角
を測定した。評価に用いたインクは表面張力の異なる２
種類のインクＡ、Ｂを用いた。インクＡの表面張力は35
dyn/cm、インクＢの表面張力は19dyn/cmである。インク
Ａの接触角は110゜、インクＢとの接触角は70゜であっ
た。
密着性：密着性の評価として、ノズル板の表面をゴム
硬度60゜のクロロブレンゴムにより、100g/cmの加重を
加え、5000回擦り、その後の接触角を測定した。
いずれも当初の接触角を維持し、剥離した部分も観察さ
れなかった。
耐インク性：耐インク性の評価として、チオール化合
物を形成したノズル板をインクに入れ、60℃の雰囲気下
で６日間の浸漬を行い、その後の接触角を測定した。い
ずれも当初の接触角を維持し、剥離した部分も観察され
なかった。
実地試験：チオール化合物を形成したノズル板を用い
て、図10に示すインクジェットプリンタヘッドを製作し
た。このインクジェットプリンタヘッドを応答周波数10
kHzで連続10万回駆動した。インク滴は正規の方向に吐
出し、吐出曲がり等の異常は無かった。
（10） 実施例10（請求項２、請求項14および請求項20
に対応） 本実施例では、構造式HS−Ｒ−SHのＲが、 で表わされる硫黄化合物をノズル板に形成した。
ノズルを形成されたステンレス鋼からなるノズル板
に、スパッタ法により0.5μｍ厚の金膜を形成する。
構造式 に示された分子（分子Ｃと称する）をC8F18に溶解し、1
mM溶液を作製する。
金膜を形成したノズル板を、分子Ｃを溶解した1mM
のC8F18溶液に浸し、25℃で10分間浸漬する。
ノズル板を取り出し、C8F18でリンスする。
ノズル板を乾燥する。
撥インク性：撥インク性の評価してインクとの接触角
を測定した。評価に用いたインクは表面張力の異なる２
種類のインクＡ、Ｂを用いた。インクＡの表面張力は35
dyn/cm、インクＢの表面張力は19dyn/cmである。インク
Ａの接触角は100゜、インクＢとの接触角は70゜であっ
た。
密着性：密着性の評価として、ノズル板の表面をゴム
硬度60゜のクロロプレンゴムにより、100g/cmの加重を
加え、5000回擦り、その後の接触角を測定した。いずれ
も当初の接触角を維持し、剥離した部分も観察されなか
った。
耐インク性：耐インク性の評価として、チオール化合
物を形成したノズル板をインクに入れ、60℃の雰囲気下
で６日間の浸漬を行い、その後の接触角を測定した。い
ずれも当初の接触角を維持し、剥離した部分も観察され
なかった。
実地試験：チオール化合物を形成したノズル板を用い
て、図10に示すインクジェットプリンタヘッドを製作し
た。このインクジェットプリンタヘッドを応答周波数10
kHzで連続10万回駆動した。インク滴は正規の方向に吐
出し、吐出方向の曲がり等の異常は無かった。
（11） 実施例11（請求項２、請求項14および請求項21
に対応） 本実施例では、構造式HS−Ｒ−SHのＲが、 で表わされる硫黄化合物をノズル板に形成した。
ノズルを形成されたステンレス鋼からなるノズル板
に、スパッタ法により0.5μｍ厚のNiCr膜を形成する。
さらにスバッタ法により0.5μｍ厚の金膜をNiCr膜
上に形成する。
構造式 に示された分子（分子Ｄと称する）をクロロフォルム・
エチルアルコール混合溶媒（70/30vol％）に溶解し、1m
M溶液を作製する。
金膜を形成したノズル板を、分子Ｄが溶解された1m
Mのクロロフォルム・エチルアルコール混合溶媒に浸
し、25℃で10分間浸漬する。
ノズル板を取り出し、クロロフォルムでリンスす
る。
ノズル板を乾燥させる。
撥インク性：撥インク性の評価してインクとの接触角
を測定した。評価に用いたインクは表面張力の異なる２
種類のインクＡ、Ｂを用いた。インクＡの表面張力は35
dyn/cm、インクＢの表面張力は19dyn/cmである。インク
Ａの接触角は105゜、インクＢとの接触角は70゜であっ
た。
密着力：密着力の評価として、ノズル板表面をゴム硬
度60゜のクロロプレンゴムにより、100g/cmの加重を加
え、5000同擦り、その後の接触角を測定した。いずれも
当初の接触角を維持し、剥離した部分も観察されなかっ
た。
耐インク性：耐インク性の評価として、チオール化合
物を形成したノズル板をインクに入れ、60℃の雰囲気下
で６日間の浸漬を行い、その後の接触角を測定した。い
ずれも当初の接触角を維持し、剥離した部分も観察され
なかった。
実地試験：チオール化合物を形成したノズル板を用い
て、図11に示すインクジェットプリンタヘッドを製作し
た。このインクジェットプリンタヘッドを応答周波数10
kHzで連続10万回駆動した。インク滴は正規の方向に吐
出し、吐出方向の曲がり等の異常は無かった。
（12） 実施例12（請求項２、請求項15および請求項22
に対応） 本実施例では、構造式Ｒ−Ｓ−Ｓ−ＲのＲが、CnF2n
＋１−CmH2m−である硫黄化合物層をノズル板に形成し
た（ｎ＝10、ｍ＝11の場合）。
ノズルを形成されたステンレス鋼からなるノズル板
に、スパッタ法により0.2μｍ厚のCr膜を形成する。
さらにスパッタ法により0.5μｍ厚の金膜をCr膜上
に形成する。
C10F21−C11H22−Ｓ−Ｓ−C11H22−C10F21をジクロ
ロメタンに溶解し、1mM溶液を作製する。
金膜を形成したノズル板をC10F21−C11H22−Ｓ−Ｓ
−C11H22−C10F21が溶解された1mMのジクロロメタン溶
液に浸し、25℃で10分間浸漬する。
ノズル板を取り出し、ジクロロメタンでリンスす
る。
ノズル板を乾燥させる。
撥インク性：撥インク性の評価してインクとの接触角
を測定した。評価に用いたインクは表面張力のことなる
二種類のインクＡ、Ｂを用いた。インクＡの表面張力は
35dyn/cm、インクＢの表面脱力は19dyn/cmである。イン
クＡの接触角は110゜、インクＢとの接触角は60゜であ
った。
密着性：密着性の評価として、ノズル板表面をゴム硬
度60゜のクロロプレンゴムにより、100g/cmの加重を加
え、5000回擦り、その後の接触角を測定した。いずれも
当初の接触角を維持し、剥離した部分も観察されなかっ
た。
耐インク性：耐インク性の評価として、チオール化合
物を形成したノズル板をインクに入れ、60℃の雰囲気下
で６日間の浸漬を行い、その後の接触角を測定した。い
ずれも当初の接触角を維持し、剥離した部分も観察され
なかった。
実地試験：チオール化合物と中間層を形成したノズル
板を用いて、図11に示すインクジェットプリンタヘッド
を製作した。このインクジェットプリンタヘッドを応答
周波数10kHzで連続10万回駆動した。インク滴は正規の
方向に吐出し、吐出方向の曲がり等の異常は無かった。
（13） 実施例13（請求項２、請求項15および請求項23
に対応） 本実施例では、構造式Ｒ−Ｓ−Ｓ−ＲのＲが、CnF2n
＋１−である硫黄化合物層をノズル板に形成した（ｎ＝
10の場合）。
ノズルを形成されたステンレス鋼からなるノズル板
に、スパッタ法により0.2μｍ厚のCr膜を形成する。
さらにスパッタ法により0.5μｍ厚の金膜をCr膜上
に形成する。
C10F21−Ｓ−Ｓ−C10F21をクロロフォルムに溶解
し、1mM溶液を作製する。
金膜を形成したノズル板を、C10F21−Ｓ−Ｓ−10F2
1が溶解された1mMのクロロフォルム溶液に浸し、25℃で
10分間浸漬する。
ノズル板を取り出し、クロロフォルムでリンスす
る。
ノズル板を乾燥させる。
撥インク性：撥インク性の評価してインクとの接触角
を測定した。評価に用いたインクは表面張力の異なる２
種類のインクＡ、Ｂを用いた。インクＡの表面張力は35
dyn/cm、インクＢの表面張力は19dyn/cmである。インク
Ａの接触角は100゜、インクＢとの接触角は60゜であっ
た。
密着性：密着性の評価として、ノズル板の表面をゴム
硬度60゜のクロロプレンゴムにより、100g/cmの加重を
加え、5000回擦り、その後の接触角を測定した。いずれ
も当初の接触角を維持し、剥離した部分も観察されなか
った。
耐インク性：耐インク性の評価として、チオール化合
物を形成したノズル板をインクに入れ、60℃の雰囲気下
で６日間の浸漬を行い、その後の接触角を測定した。い
ずれも当初の接触角を維持し、剥離した部分も観察され
なかった。
実地試験：チオール化合物を形成したノズル板を用い
て、図11に示すインクジェットプリンタヘッドを製作し
た。このインクジェットプリンタヘッドを応答周波数10
kHzで連続10万回駆動した。インク滴は正規の方向に吐
出し、吐出方向の曲がり等の異常は無かった。
以上本実施形態１によれば、金属層をノズル面に形成
し、さらに硫黄化合物を金属層上に形成することによ
り、撥インク性が高く、耐磨耗性の高いインクジェット
プリンタヘッドが製造できる。
（実施形態２） 本発明の実施形態２は、前記実施形態１と異なり、ノ
ズルの内壁にまで撥インク性のある層を形成するもので
ある。
図12に、本実施形態２のノズル板におけるノズル近傍
の拡大断面図を示す。前記実施形態１（図５）と同一の
部材については、同一の符号を付し、その説明を省略す
る。図12に示すように、本形態のノズル板1cは、金属層
13および硫黄化合物層14がノズル11cの内壁にまで形成
されている。このため、硫黄化合物層14の撥インク性能
により、インク６のメニスカス62cを生ずる位置が、図
５の場合よりキャビティ21寄りに変化している。
なお、金属層や硫黄化合物層の組成については、前記
実施形態１と同様に考えられる。また、図12では、金属
層および硫黄化合物層により撥インク性膜を構成した
が、図11に示す中間層をノズル部材と金属層との間に設
けた撥インク性膜を設けてもよい。
本実施形態２によれば、撥インク性を備えた硫黄化合
物層14がノズル11cの内部にまで形成されているので、
機械的な衝撃に対して非常に強い耐磨耗、耐衝撃性能を
発現できる。特に、ノズル部材12の表面に引っ掻き傷が
及ぼされるような用途−例えば、産業用の繊維の染色、
工業印刷等−に対して非常に有効である。ノズル部材の
ノズル部分の表面に尖った物が接触し、ノズル周辺に引
っ掻き傷をつけられると、通常はその部分の撥インク膜
が損傷を受け、インクのメニスカスの形状が変化し、イ
ンクの吐出性能が劣化する。しかし、この実施形態のよ
うにノズル11cの内部まで撥インク膜からなる内壁16を
形成すると、インクのメニスカス62cはノズル内部に形
成される。これにより、表面に引っ掻き傷等ができて
も、インクのメニスカス62cは変化は生ぜず、インクの
吐出性能も劣化しない。
次に、本実施形態におけるインクジェットプリンタヘ
ッドの製造方法の好適な実施例を説明する。
実施例（請求項３に対応） ノズルを形成されたステンレス鋼からなる厚さ80μ
ｍのノズル部材に、スパッタ法により０。５μｍ厚の金
膜を形成する。この際にターゲットに対して、ノズル部
材を斜めの位置に配置してスパッタリングする。これに
よりノズル内30μｍの位置まで金が成膜される（図12の
内壁16に相当）。
チオール化合物（C10F21C11H22SH）をエチルアルコ
ール溶解し、1mM溶液を作成する。
金膜を形成したノズル部材をインクに入れ、チオー
ル化合物の1mMエチルアルコール溶液に浸し、25℃で10
分間浸漬する。
ノズル部材を取り出し、エチルアルコールでリンス
する。
撥インク性：撥インク性の評価としてインクとの接触
角を測定した。評価に用いたインクは表面張力の異なる
２種類のインクＡ、Ｂを用いた。インクＡの表面張力は
35dyne/cm、インクＢの表面張力は19dyne/cmである。イ
ンクＡの接触角は90゜、インクＢとの接触角は60゜であ
った。
密着性：密着性の評価として、ノズル部材の表面をゴ
ム硬度60゜のクロロプレンゴムにより、100g/cmの加重
を加え、5000回擦り、その後の接触角を測定した。いず
れも当初の接触角を維持し、剥離した部分も観察されな
かった。さらに＃500のサンドペーパを100g/cmの荷重を
加え1000回擦った。ノズル部材の表面の金膜は消失し、
インクとの接触角は10゜以下となった。顕微鏡によりノ
ズル内部を観察すると金膜の存在を確認できた。
実地試験：さらに＃500のサンドペーパで擦ったノズ
ル部材を用いて、図10に示すインクジェットプリンタヘ
ッドを製作した。このインクジェットプリンタヘッドを
応答周波数10kHzで連続10万回駆動した。インク滴は正
規の方向に吐出し、吐出方向の曲がり等の異常は無かっ
た。
以上述べた通り、本実施形態２によれば、機械的な衝
撃に対して、非常に強い撥インク処理を実現できる。
（実施形態３） 本発明の実施形態３は、ノズルの改良に関する。
図13に、本実施形態３のノズル板におけるノズル近傍
の拡大断面図を示す。前記実施形態１（図５）と同一の
部材については、同一の符号を付し、その説明を省略す
る。図13に示すように、本形態のノズル板1dは、ノズル
11dの周囲に段差部17が設けられている。すなわち、ノ
ズル11dの径と同心円状に凹部18が形成されている。段
差部17および凹部18の内部にも、金属層13および硫黄化
合物層14からなる撥インク性膜を形成する。
なお、金属層や硫黄化合物層の組成については、前記
実施形態１と同様に考えられる。また、図13では、金属
層および硫黄化合物層により撥インク性膜を構成した
が、図11に示す中間層をノズル部材と金属層との間に設
けた撥インク性膜を設けてもよい（実施例参照）。
本実施形態３によれば、ノズル11dを段差部17および
凹部18を設けることにより、ノズル板1dの表面に尖った
物が接触しても、凹部18内部の金属層13および硫黄化合
物層14は損傷を受けない。したがって、インク６のメニ
スカス62dには変化なく、インクの吐出性能も劣化しな
い。
次に、本実施形態におけるインクジェットプリンタヘ
ッドの製造方法を好適な実施例を説明する。
実施例（請求項４に対応） ノズルを形成されたシリコン（Si）からなるノズル
部材とジルコニアセラミックからなるノズル部材に、ス
パッタ法により０。２μｍ厚のCr膜を形成する。
さらにスパッタ法により０。５μｍ厚の金膜をCr膜
上に形成する。
チオール化合物（C10F21C11H22SH）をエチルアルコ
ール溶解し、1mM溶液を作成する。
金膜を形成したノズル部材を、チオール化合物を溶
解した1mMのエチルアルコール溶液に浸し、25℃で10分
間浸漬する。
ノズル部材を取り出し、エチルアルコールでリンス
する。
撥インク性：撥インク性の評価としてインクとの接触
角を測定した。評価に用いたインクは表面張力の異なる
２種類のインクＡ、Ｂを用いた。インクＡの表面張力は
35dyne/cm、インクＢの表面張力は19dyne/cmである。２
種類のノズル部材とインクＡの接触角はいずれも90゜、
インクＢとの接触角はいずれも60゜であった。
密着性：密着性の評価として、ノズル部材表面をゴム
硬度60゜のクロロプレンゴムにより、100g/cmの加重を
加え、5000回擦り、その後の接触角を測定した。いずれ
も当初の接触角を維持し、剥離した部分も観察されなか
った。
耐インク性：耐インク性の評価として、チオール化合
物を形成したノズル部材をインクに入れ、60℃の雰囲気
下で10日間の浸漬を行い、その後の接触角を測定した。
いずれも当初の接触角を維持し、剥離した部分も観察さ
れなかった。
実地試験：チオール化合物を形成したノズル部材を用
いて、図11に示すインクジェットプリンタヘッドを製作
した。このインクジェットプリンタヘッドを応答周波数
10kHzで連続10万回駆動した。インク滴は正規の方向に
吐出し、吐出方向の曲がり等の異常は無かった。
（実施形態４） 発熱素子により動作するインクジェットプリンタヘッ
ドの一例である。図14に、本実施形態のインクジェット
プリンタヘッドの構造を説明する斜視図を示す。当該イ
ンクジェットプリンタヘッドは、大きくノズル板７、流
路基板８および発熱素子基板９により構成される。
ノズル板７には、ノズル71が設けられている。このノ
ズル板７には、実施形態１で説明した金属層13、硫黄化
合物層14および中間層15、実施形態２で説明したノズル
内の内壁16、実施形態３で説明したノズルの段差17およ
び凹部18のいずれも適応可能である。
流路基板８には、キャビテイ81、側壁82、リザーバ83
および供給路84が形成されている。これら構造は、前記
実施形態１で説明した流路基板２の構造と同様に考えら
れる。複数のキャビティ81は印字密度に対応する一定の
間隔で配列される。各キャビティ81は側壁82により分け
られる。キャビテイ81は、流路基板８の側壁とノズル板
７と発熱素子基板９とに挟まれた構造となる。
発熱素子基板９には、各キャビティ81に対応する位置
に発熱素子91が設けられている。また、インクをリザー
バ83に供給するためのインクタンク口92が設けられてい
る。
上記構成において、インクは、図示しないインクタン
クからインクタンク口92を介してリザーバ83に導入され
る。リザーバ83のインクは、さらに供給口84を通してキ
ャビティ81に供給される。発熱素子91に電圧が図示しな
い駆動回路より電気信号が供給されると、発熱素子91は
発熱する。その結果、発熱した発熱素子91のキャビティ
81に満たされたインクが気化し、気泡が発生する。この
気泡により、このキャビティ81に対応して設けられたノ
ズル71からインクが吐出する。このとき、ノズル板７の
吐出側の面は、実施形態１〜３に記載した構成を備える
ので、撥インク性を有する。このため、ノズル面にイン
クが残り、吐出するインクをノズル面に平行な方向に引
き、その吐出方向を曲げることがない。
上記したように、本実施形態４によれば、発熱素子で
気泡を発生させてインクを吐出する形式のプリンタヘッ
ドにも本発明を適用できる。このため、実施形態１〜３
に記載した効果と同様の効果を奏する。
（実施形態５） 本発明の実施形態５は、硫黄化合物層の分子膜によっ
て形成される撥インク性機能を有する表面の濡れ性を、
液滴の接触角の大きさで評価するものである。
表１に、硫黄化合物としてチオール化合物を用いたイ
ンクジェットプリンタヘッドの水とインクとの接触角、
耐磨耗性、インクの飛翔の安定性の測定結果を示す。な
お、本発明のインクジェットプリンタヘッドと、硫黄化
合物を設けないインクジェットプリンタヘッドとの性能
を比較するため、ノズル面が金およびステンレス鋼で構
成した場合の性能も示す。
表１における各例のチオール化合物は、以下の方法に
より形成した。
ステンレス鋼基板の表面上に、金の薄膜を200nm膜
厚でスパッタ法で形成する。
0.1mMの表１の各組成のチオール化合物を、ジスル
フィドのエタノール溶液に浸し、約１時間浸漬する。
浸漬後の基板をエタノールで洗浄し、室温で乾燥さ
せる。
測定： 1.接触角：純水の液滴およびインクの液滴をそれぞれの
表面に乗せて、その静的接触角を室温中で測定した。接
触角測定器としては、協和界面科学製CA−Ｄを使用し
た。なお、測定で使用したインクの組成は、純水、エチ
レングリコール、染料、分散剤、pH調整剤からなる。そ
の粘度は約6cpsである。
2.耐摩擦性：表面に分子膜を形成したノズル板の表面
を、ゴム硬度60度のクロロプレンゴムによって、100g/c
mの荷重を加え5000回擦った後、表面のインク滴に対す
る濡れの具合を測定した。濡れ具合は、ｉ）摩擦後のそ
れぞれの基板を、インク液に浸透させて室温で５分間放
置、ii）放置した基板を引き上げて、表面がインクに馴
染んでいるか、または撥インク性を保持しているかによ
り判断した。
3.インク飛翔の安定性：チオール化合物層を形成したノ
ズル板を用いたインクジェットプリンタヘッドを製造す
る。製造したヘッドのノズルからインク液滴を約10億ド
ット連続して飛翔させる。インク飛翔によって形成され
た印字パターンのドット形状を調べる。測定は、インク
液滴の飛行中の曲がり、サテライト発生等による飛翔安
定性の低下が発生しているかどうかを連続的に監視して
行った。
上記実施形態５によれば、硫黄化合物の撥インク性を
水との接触角で規定できる。おおよそ、水との接触角が
100度以上である硫黄化合物層を用いれば、好適な機能
を有することが判る。
産業上の利用可能性 以上各実施形態において述べてきたように、本発明の
インクジェットプリンタヘッド、その製造方法およびイ
ンクによれば、撥インク性のある硫黄化合物層を形成で
きるので、ノズル面にインクが残留することがない。し
たがって、インク面に残留した残留インクによりインク
が引かれ、インク滴の吐出方向が曲がる等の弊害を生じ
ない。
また、ノズルの内壁に撥インク性のある層を形成した
り、ノズルの周辺に凹部を設けることにより、磨耗に対
しても強くなり撥インク性を維持できる。
また、インクに硫黄化合物を混入することにより、硫
黄化合物層が剥離することがあっても自己修復が可能と
なる。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−27758（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−246707（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−207202（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−125411（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−322595（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−23645（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−164975（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B41J 2/045 B41J 2/055 B41J 2/16 C09D 11/00

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ノズル面に形成されたノズルよりインク滴
    を吐出させるインクジェットプリンタヘッドにおいて、 前記ノズル面上に形成された金属を含む金属層と、当該
    金属層上に形成された下記構造式で示すチオール化合物
    から成る硫黄化合物層と、を備える撥水層が形成された
    ことを特徴とするインクジェットプリンタヘッド。 Ｒ−Ｓ−Ｈ （Ｒは炭化水素基を示す）
  2. 【請求項２】前記構造式中のＲが、以下の構造である請
    求項１記載のインクジェットプリンタヘッド。 CnH2n+1−
  3. 【請求項３】前記構造式中のＲが、以下の構造である請
    求項１記載のインクジェットプリンタヘッド。 CnF2n+1−
  4. 【請求項４】前記構造式中のＲが、以下の構造である請
    求項１記載のインクジェットプリンタヘッド。 CnF2n+1−CmH2m−
  5. 【請求項５】ノズル面に形成されたノズルよりインク滴
    を吐出させるインクジェットプリンタヘッドにおいて、 前記ノズル面上に形成された金属を含む金属層と、当該
    金属層上に形成された下記構造式で示す２種類のチオー
    ル化合物の混合物より成る硫黄化合物層と、を備える撥
    水層が形成されたことを特徴とするインクジェットプリ
    ンタヘッド。 R1−SH R2−SH （R1とR2とは互いに異なる化学構造式より成る）
  6. 【請求項６】前記構造式中のR1及び／またはR2が以下の
    化学構造式であることを特徴とする請求項５記載のイン
    クジェットプリンタヘッド。 CnF2n+1−
  7. 【請求項７】前記構造式中のR1及び／またはR2が以下の
    化学構造式であることを特徴とする請求項５記載のイン
    クジェットプリンタヘッド。 CnF2n+1−CmH2m−
  8. 【請求項８】ノズル面に形成されたノズルよりインク滴
    を吐出させるインクジェットプリンタヘッドにおいて、 前記ノズル面上に形成された金属を含む金属層と、当該
    金属層上に形成された下記構造式で示すチオール化合物
    から成る硫黄化合物層と、を備える撥水層が形成された
    ことを特徴とするインクジェットプリンタヘッド。 HS−R3−SH （Ｒは炭化水素基を示す）
  9. 【請求項９】前記構造式中のR3が以下の化学構造式
    （ａ）〜（ｄ）のいずれかであることを特徴とする請求
    項８記載のインクジェットプリンタヘッド。
  10. 【請求項１０】ノズル面に形成されたノズルよりインク
    滴を吐出させるインクジェットプリンタヘッドにおい
    て、 前記ノズル面上に形成された金属を含む金属層と、当該
    金属層上に形成された下記構造式で示すチオール化合物
    から成る硫黄化合物層と、を備える撥水層が形成された
    ことを特徴とするインクジェットプリンタヘッド。 R4−Ｓ−Ｓ−R4 （Ｒは炭化水素基を示す）
  11. 【請求項１１】前記構造式中のR4が以下の化学構造式
    （ｅ）または（ｆ）のいずれかであることを特徴とする
    請求項10記載のインクジェットプリンタヘッド。 CnF2n+1− ……（ｅ） CnF2n+1−CmH2m− ……（ｆ）
  12. 【請求項１２】前記ノズル面がシリコン又はセラミック
    スからなる部材で形成されたことを特徴とする請求項
    １、５、８または請求項10記載のインクジェットプリン
    タヘッド。
  13. 【請求項１３】前記ノズル面を形成する部材と前記金属
    層の間に、ニッケル、クロム、タンタルまたはチタンの
    いずれか、あるいはそれらの合金からなる中間層を備え
    た請求項１、５、８、10または請求項12記載のインクジ
    ェットプリンタヘッド。
  14. 【請求項１４】前記硫黄化合物層表面における水の静的
    な接触角が略100度以上であることを特徴とする請求項
    １、５、８または請求項10記載のインクジェットプリン
    タヘッド。
  15. 【請求項１５】前記ノズル部材のノズル面上に前記金属
    層を形成する工程と、前記金属層を形成した基材を、前
    記硫黄化合物を溶解した溶液に浸漬する工程と、を備え
    た請求項１、５、８または請求項10記載のインクジェッ
    トプリンタヘッドの製造方法。
  16. 【請求項１６】請求項１、５、８または請求項10記載の
    インクジェットヘッドに用いるインクにおいて、硫黄化
    合物を含有したことを特徴とするインク。
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