JPH04355151A - インクジェット記録ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インク滴を飛翔させて
記録媒体上に画像を形成するインクジェット記録装置に
関し、特にインクを吐出する吐出口を有する面が金属で
あるインクジェット記録ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録方法は、現在知られ
ている各種記録方式の中でも記録時に低騒音のノンイン
パクト記録方法であり、また、インク滴を飛翔させて記
録媒体上に画像を形成するので高速記録が可能で、かつ
普通紙に特別の定着処理を必要とせずに記録ができると
いう点で極めて有用な記録方法として認められている。 インクジェット記録ヘッドにおいて、インク吐出口を有
する面は例えば金属、セラミック、ガラス、プラスチッ
ク等で形成されている。しかし、インクジェット記録方
法はインク滴を飛翔させて記録媒体上に画像を形成する
ので、インク吐出面を濡らさないことを前提としたイン
クジェット記録ヘッドの場合、インク吐出口を有する面
の撥インク性（インクが水性インクであれば撥水性、油
性インクであれば撥油性）が要求される。もし、撥イン
ク性が不十分であるとインクジェット記録ヘッドからイ
ンクを吐出させたときに、そのインクが吐出口近傍に付
着し、不均一なインク溜り（濡れムラ）が生じるため、
再びインクを吐出させたとき、図１に示すようにその飛
翔方向がインク溜りの側に引っ張られ正規の方向から外
れる（吐出インク飛行曲がり）という問題が起こる。さ
らに、濡れムラが不安定なために吐出のたびにその飛翔
方向が乱れ、安定したインクの吐出ができず良好な記録
が得られない。

【０００３】そこで、従来より図２に示すようにインク
吐出口２を有する面３の一部あるいは全部に撥インク層
５を形成し濡れムラを防止する方法が様々示されている
。例えば、特開昭５５−６５５６４号公報にはシリコン
系撥水剤、フッ素系撥水剤等の撥水剤を塗布する方法や
、特開昭５６−８９５６９号公報にはフロロアルコキシ
シラン等で処理する方法や、フッ素系化合物やシラン系
化合物のプラズマ重合膜（特開昭６４−８７３５９号公
報等）や熱蒸着などでコーティングする方法や、特開平
２−３９９４４号公報にはフロロシリコーンコーティン
グ剤で処理する方法や、さらには特開平２−４８９５３
号公報に示されるようにインク吐出口を有する面を微細
な凹凸を形成し、その凹凸の形成された面に対して撥イ
ンク層を形成する方法などが公知である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、インク
ジェット記録装置には、記録紙から発生する紙粉や空気
中のほこり、ゴミ等がインク吐出口２を有する面３に付
着した場合の吐出口２の目詰まりを防ぐ目的で、図３に
示すようにゴム製のプレート６で面３を拭くという機能
が不可欠である。従って、インク吐出口を有する面３が
金属である場合には前述の従来技術のいずれの撥インク
層５も密着性が低いためにゴムプレート６で何回も拭い
ていると剥離してしまうという課題があった。

【０００５】すなわち、インク吐出口を有する面に初期
的には撥インク性があっても、次第に撥インク性が失わ
れ、インクジェット記録ヘッドからインクを吐出させた
ときに、そのインクが吐出口近傍に付着し、インクの飛
翔方向がインクが付着した側に引っ張られ飛行曲がりが
生じてしまうという課題があった。

【０００６】本発明は前記課題を解決するためのもので
あり、その目的とするところは、インク吐出口を有する
面に密着性の高い撥インク層を形成し、従ってインクを
吐出させたとき、吐出インク飛行曲がりが起こらず、高
品質の記録が長期間にわたって可能なインクジェット記
録ヘッド及びその製造方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、インクジェッ
ト記録ヘッドにおいて、インク吐出口を有する面が金属
であって、その表面にＳｉＯ２　薄膜層を設け、さらに
フロロシリコーンコーティング剤による撥インク層が形
成されていることを特徴とする。

【０００８】一般にインクジェット記録ヘッドのインク
吐出口を有する面の材料として用いられる金属はベリリ
ウム、アルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、マ
ンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、モリブデ
ン、スズ、タンタル、金等があげられ、これらのいずれ
か単一、あるいは２種類以上の合金である場合がある。 さらに、ホウ素、炭素、フッ素、ケイ素、リン等の非金
属元素が上記金属中に１種類以上含まれている場合もあ
る。本発明者らは、インクジェット記録ヘッドにおいて
、インク吐出口を有する面が上記に示すような金属であ
る場合、その金属との密着性がよく、撥インク性の良好
な表面処理について検討した結果、金属表面上にＳｉＯ
２　薄膜層を設け、さらにフロロシリコーンコーティン
グ剤を塗布し、加熱処理することによって得られた撥イ
ンク層は金属に対する密着性が向上し、図３に示すよう
にゴムプレート６でインク吐出口を有する面３を何回も
拭いた場合でも、剥離がなく、飛行曲がりも生じないこ
とがわかった。尚、ゴムプレートは、ＮＢＲゴム、シリ
コンゴム、ブチルゴム、クロロビデンゴム等の発泡性ゴ
ムからなる。

【０００９】従ってインク吐出口を有する面に以上のよ
うな撥インク層を形成したインクジェット記録ヘッドで
はインクを吐出させるとき、インクがインク吐出口近傍
に付着せず、安定したインク吐出状態を維持することが
でき、高品質の記録が長期間にわたって可能となる。

【００１０】金属表面上にＳｉＯ２　薄膜層を設ける方
法としてはスパッタ、ＣＶＤ蒸着、ＥＢ蒸着等種々の薄
膜製造プロセスおよびゾル−ゲル法等がある。

【００１１】図４において、本発明に関わるインクジェ
ット記録ヘッドの断面図を示す。本発明のインクジェッ
ト記録ヘッド材料としては、インク吐出口２を有する面
３は金属であるが、インク流路７を形成する部材８はイ
ンク吐出口を有する面３と同一の金属でもよいし、異な
る金属でもよいし、ガラス、シリコン、セラミック、プ
ラスチック等でもよい。インク吐出口を有する面３には
ＳｉＯ２　薄膜層９が設けられ、さらにフロロシリコー
ンコーティング剤による撥インク層５が形成されている
。 また、インク流路形成部材には圧電素子や発熱体等のイ
ンク吐出用素子１０が具備されている。

【００１２】本発明のインクジェット記録ヘッドのイン
ク吐出口を有する面の材料として用いる金属はベリリウ
ム、アルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、マン
ガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、モリブデン
、スズ、タンタル、金等があげられ、これらのいずれか
単一、あるいは２種類以上の合金であってもよい。さら
に、ホウ素、炭素、フッ素、ケイ素、リン等の元素が上
記金属中に含まれていてもよい。また、インク吐出口を
有する面が１種類の金属で形成されてもよいし、部分的
に金属の異なるもので形成されてもよい。

【００１３】本発明のインクジェット記録ヘッドは、あ
らかじめインク吐出口を有する面３を形成する金属表面
上にＳｉＯ２　薄膜層９を設け、さらにフロロシリコー
ンコーティング剤を塗布し、加熱処理して撥インク層５
を形成した後、インク流路形成部材と接着することによ
って製造しても良いし、インク吐出口を有する面３を形
成する金属表面上にＳｉＯ２　薄膜層９を設けてからイ
ンク流路形成部材に接着した後、ＳｉＯ２　薄膜層９上
にフロロシリコーンコーティング剤を塗布し、加熱処理
して撥インク層５を形成しすることによって製造しても
良い。 また、インク吐出口を有する面３を形成する金属をイン
ク流路形成部材に接着した後、インク吐出口を有する面
３にＳｉＯ２薄膜層を設け、さらにフロロシリコーンコ
ーティング剤を塗布し、加熱処理して撥インク層５を形
成することによって製造することもできる。

【００１４】なお、本発明は図４に示した如きヘッドに
限定されることはなく、液体を吐出口より吐出させ、そ
の吐出口を有する面が金属であれば、如何なるタイプの
ヘッドでも適用されるものである。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を実施例を挙げてさらに具体的
に説明する。

【００１６】（実施例１）電解法によってインク吐出口
を形成したＮｉプレートを徳田製作所製スパッター装置
ＣＦＳ−１２Ｐ−１００Ａを用いてＳｉＯ２　焼結体タ
ーゲットを、Ａｒ圧力５ｍｔｏｒｒの雰囲気中でスパッ
タし、厚さ５００オンク゛ストロームのＳｉＯ２　薄膜
層を形成した。

【００１７】次に以下の組成のフロロシリコーンコーテ
ィング剤に浸漬し引き上げて乾燥させた。

【００１８】 　　　　“フレオン”ＴＦ　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　９５ｗｔ％　
　　　ＫＰ８０１（信越化学製、商品名）　　　　　　
　　　　　　　　　　　　５ｗｔ％続いて２００℃のオ
ーブン中に２時間投入し、反応硬化させて撥インク層を
形成した。

【００１９】（実施例２）電解法によってインク吐出口
を形成したＮｉプレートを以下の組成の溶液中に浸漬し
引き上げて乾燥させてできたゲルコーティング膜を４０
０℃で加熱し、厚さ０．１μｍのＳｉＯ２　薄膜層膜を
形成した。

【００２０】 　　　　Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　３０ｗｔ％
　　　　エタノール　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　４０ｗ
ｔ％　　　　純水　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２９
．５ｗｔ％　　　　ＨＣｌ　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　０．５ｗｔ％　　次に実施例１と同様にして撥イン
ク層を形成した。

【００２１】（比較例）電解法によってインク吐出口を
形成したＮｉプレートを実施例１と同様の組成のフロロ
シリコーンコーティング剤に浸漬し引き上げて乾燥させ
た後、２００℃のオーブン中に２時間投入し、反応硬化
させて撥インク層を形成した。

【００２２】上記実施例１、２および比較例の撥インク
層を形成したＮｉプレートと下記の組成のインクＡを用
いて、撥インク層の密着性を調べるために次の実験を行
った。

【００２３】 　　インクＡの組成 　　　　Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック１５４　　　　　
　　　　　　　　　　　　　１ｗｔ％　　　　グリセリ
ン　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　３ｗｔ％　　　　エ
タノール　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　５ｗｔ％　　
　　水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　９
１ｗｔ％試験Ｉ：上記プレートに対するインクＡの接触
角を測定した。次にそれを図３に示すようにゴムプレー
ト６で一定方向にワイピングする方法で数千回ワイピン
グした後、再び、インクＡの接触角を測定した。その結
果を表１に示す。尚、ゴムプレートはシリコンゴム製の
ものを用いた。

【００２４】接触角は協和界面化学（株）製　ＦＡＣＥ
　自動接触角計　ＰＤ−Ｚ型を用い、２５℃においてイ
ンク滴下６０秒後に測定した。

【００２５】

【表１】

【００２６】次に、実施例１、２および比較例の撥イン
ク層を形成したインク吐出口形成部材をポリサルフォン
製のインク流路形成部材に接着して得られた図４に示し
たインクジェット記録ヘッドを製造し、次の実験を行っ
た。尚、インク吐出用素子１１は圧電素子とした。

【００２７】試験ＩＩ：上記インクジェット記録ヘッド
を用いてインク吐出口を有する面３に対し、試験Ｉと同
様にワイピングを数千回行った後、インクジェット記録
装置に装着した。それにより１ページ連続印字を行なっ
た後、３０秒待機させ再度印字させたときの印字状態を
確認、吐出インク滴の飛行曲がりの有無をチェックし、
以下の基準にしたがって判断した。その結果を表２に示
す。

【００２８】 全く曲がらない　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　◎やや曲がるが文字に影響ない　　　　　　　
　　　○曲がりが発生し文字に影響を与える　　　　△
ひどく曲がり文字が読み取れない　　　　　　×

【００
２９】

【表２】

【００３０】以上のように、インク吐出口を有する金属
表面にＳｉＯ２　薄膜層を設けずにフロロシリコーンコ
ーティング剤による撥インク層が形成されている比較例
のインクジェット記録ヘッドでは、ゴムプレートでのワ
イピング回数が増加するに従って、撥インク層の剥離が
生じ、飛行曲がりが発生するものであった。それに対し
、インク吐出口を有する金属表面にＳｉＯ２　薄膜層を
設け、その上にフロロシリコーンコーティング剤による
撥インク層を形成した実施例のインクジェット記録ヘッ
ドでは、ゴムプレートでのワイピングを１０，０００回
行なっても、撥インク層は剥離しないため、飛行曲がり
は起こらず、耐久性が良好であった。

【００３１】

【発明の効果】以上の如き本発明によれば、インク吐出
口を有する面の撥インク層の密着性が向上し、ゴムプレ
ートでのワイピイングに対する耐久性が良好なので、こ
れによって、正規の吐出状態が長期間保つことができる
。それゆえ、安定した高品質の記録が長期間可能となり
、信頼性に優れたインクジェット記録ヘッドを提供でき
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のインクジェット記録ヘッドを説明する模
式図

【図２】従来のインクジェット記録ヘッドを説明する模
式図

【図３】一般的なワイピング方法を説明する模式図

【図
４】本発明のインクジェット記録ヘッドの断面図

【符号の説明】

１：インク吐出口形成部材 ２：インク吐出口 ３：インク吐出口を有する面 ４：インク ５：撥インク層 ６：ゴムプレート ７：インク流路 ８：インク流路形成部材 ９：ＳｉＯ２　薄膜層 １０：インク吐出用素子 １１：ＦＰＣ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　インクジェット記録ヘッドにおいて、
   インク吐出口を有する面が金属であって、その表面にＳ
   ｉＯ２　薄膜層を設け、さらにフロロシリコーンコーテ
   ィング剤による撥インク層が形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。
2. 【請求項２】　　インクジェット記録ヘッドにおいて、
   インク吐出口を有する面が金属であって、その表面にＳ
   ｉＯ２　薄膜層を設け、さらにフロロシリコーンコーテ
   ィング剤を塗布し、加熱処理することにより撥インク層
   を形成する工程を含むことを特徴とするインクジェット
   記録ヘッドの製造方法。