JPH0655739A

JPH0655739A - インクジェット記録ヘッド

Info

Publication number: JPH0655739A
Application number: JP20670392A
Authority: JP
Inventors: Isao Mizuma; 功水間
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1992-08-03
Filing date: 1992-08-03
Publication date: 1994-03-01

Abstract

(57)【要約】【目的】インク吐出時のインクダレに伴う吐出不良を
なくし、かつインク吐出方向を安定させる。【構成】本発明のインクジェット記録ヘッドは、ノズ
ル孔を有するノズル表平面に含フッ素高分子膜を形成し
た含フッ素高分子膜の膜厚が０．０１μｍ以上、１μｍ
以下であることを特徴とする。含フッ素高分子の膜厚を
前記の範囲で作成する。

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装
置に用いるインクジェット記録ヘッドに関わる。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録ヘッドのノズル孔を
有するノズル表平面では、充分な撥水性がないと、イン
ク吐出時にインクダレを生じ、吐出安定性、方向性が悪
くなることがあった。そこで、ノズル孔を有するノズル
表平面を撥水性とする方法が特開昭５５−６５５６４号
公報に示されている。前記公報でノズル表平面を撥水性
とする具体的手段として、シリコーン系撥水剤及びフッ
素系撥水剤を用いてノズル孔を有するノズル表平面を処
理して撥水膜を形成する方法が示されている。

【０００３】従来技術を図５をもとに説明する。図５
は、インクジェット記録ヘッドの概略を示す図である。
図５に於て、圧力室１はＰＺＴ素子または発熱体等によ
ってインク吐出のための圧力を得る部分である。インク
はインク流路２を通過し、インク吐出ノズル３より吐出
される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来技術
で、撥水性の材料の１つである含フッ素高分子の撥水剤
をノズル孔を有するノズル表平面に塗布して含フッ素高
分子膜を形成した場合、含フッ素高分子膜の膜厚が厚す
ぎるとインクの吐出方向がバラつくという問題が生じ
た。具体的には図６(ａ)から図６(ｂ)に示すような、イ
ンク吐出に障害となる含フッ素高分子膜の形状８，１１
がノズル孔周辺で発生し易くなったり、たとえ撥水膜の
形状に吐出の障害となる部分が観察されない場合にも、
図６(ｃ)に示すようなノズル孔周辺での含フッ素高分子
膜の膜厚の差によるインク吐出方向の曲がりが観察され
た。図６(ａ)は、ノズル孔を有するノズル表平面に含フ
ッ素高分子膜を塗布し、ノズル面を垂直にして乾燥させ
た場合、含フッ素高分子の撥水剤がノズル孔を塞ぐよう
に流れ落ちるため、流れ形状８が形成された。インクジ
ェット記録ヘッドのインク吐出の際に含フッ素高分子膜
の形状８は障害となるため、理想とするインク吐出方向
９に対して実際には１０方向にインクが吐出された。こ
こでの、インク吐出方向９とは、ノズル孔を有するノズ
ル表平面に対して垂直の方向を示している。また、ノズ
ル孔を有するノズル表平面に含フッ素高分子の撥水剤を
塗布した後、ノズル孔を有するノズル表平面を水平に上
向きに置いて乾燥させた場合には、図６(ｂ)に示すよう
に、含フッ素高分子がノズル孔を覆うように流動して、
含フッ素高分子膜の形状１１を形成した。含フッ素高分
子膜の形状１１はインク吐出の際に障害となるために、
理想とするインク吐出方向９に対して実際のインク吐出
方向は１２に曲げられる状況も発生した。さらに、図６
(ａ)及び図６(ｂ)のようなインク吐出に障害となる形状
が形成されていない場合においても、含フッ素高分子の
膜厚を厚くした場合にはノズル孔周辺での膜厚のバラツ
キの値も必然的に大きくなりインク吐出に影響を与えて
いた。図６(ｃ)ではノズル孔５付近の含フッ素高分子部
分１３と含フッ素高分子部分１４で膜厚が異なるために
インク吐出方向が９から１５方向に曲げられた。しか
も、インク吐出方向の曲がりは含フッ素高分子の膜厚を
大きくするにつれて顕著であった。また逆に、含フッ素
高分子膜の膜厚が薄過ぎる場合、ノズル孔を有するノズ
ル表平面のノズル孔周辺の撥水性が不十分であるために
インクの付着やインクダレをおこす場合があった。膜厚
が薄過ぎる場合、含フッ素高分子膜の未形成部分が発生
し易く、図６(ｄ)に示すように含フッ素高分子膜の欠損
部分１６がノズル孔周辺に発生した場合には、ノズル孔
周辺でのインク滴１７の付着が発生した。インク滴１７
はインク吐出の際に障害になるため、理想とするインク
吐出方向９に対して実際には１８方向に曲げられて吐出
された。さらに、ノズル孔周辺で付着したインク１７が
さらに大きい場合には、インクが吐出されない状況も発
生した。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
記録ヘッドは、ノズル孔を有するノズル表平面に含フッ
素高分子膜が形成したされているインクジェット記録ヘ
ッドに於て、含フッ素高分子膜の膜厚が０．０１μｍ以
上、１μｍ以下であることを特徴とする。

【０００６】

【作用】本発明のインクジェット記録ヘッドによれば、
ノズル孔を有するノズル表平面に適切な膜厚の含フッ素
高分子層が形成され、正常なインク吐出を可能にする。

【０００７】

【実施例】本発明のインクジェット記録ヘッドは、ノズ
ル孔を有するノズル表平面に形成された含フッ素高分子
の具体的な膜厚に問題の解決が絞られるものであるか
ら、以下の説明に於ては、ノズル孔を有するノズル表平
面部分に絞って説明するが、如何なる形態のインクジェ
ット記録ヘッド、或はインク吐出方式に限定されること
なく本発明は有効に適用されるものである。さらに、如
何なる含フッ素高分子膜の如何なる形成方法であっても
本発明は限定されるものではない。

【０００８】図５はインクジェット記録ヘッドの概略図
である。１は圧力室であり、ＰＺＴ素子または発熱体等
によってインク吐出のための圧力を得る部分である。２
はインク流路、３はインク吐出ノズルである。

【０００９】図１は図５で示される従来のインクジェッ
トヘッドに本発明を採用した、インク吐出ノズル３付近
の拡大図である。本発明のインクジェット記録ヘッド
は、インクジェット記録ヘッド基材４のノズル孔５を有
するノズル表平面６に形成された含フッ素高分子膜７の
膜厚が１μｍ以下とする。さらに、含フッ素高分子７の
膜厚の下限としては０．０１μｍとする。

【００１０】ここで、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドに用いられる含フッ素高分子膜７について説明する。
含フッ素高分子膜７のノズル孔を有するノズル表平面６
上への付着は、デッピング法、転写法、水面展開膜の転
写、スプレーコティング、キャストコーティング、ブレ
ードコーティング等から適宜選択して行なわれる。含フ
ッ素高分子膜７は、溶剤可溶性含フッ素重合体で非晶質
であることが好ましい。例えば、ポリジパーフルオロア
ルキルフマレート、テフロンＡＦ（デュポン社の登録商
標）、サイトップ（旭硝子社の登録商標）のような溶媒
可溶性含フッ素重合体、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との交互共重合体、三フッ化
塩化エチレンとビニルエーテルとの交互共重合体、四フ
ッ化エチレンとビニルエステルとの交互共重合体などの
含フッ素エチレンとビニルエステルとの交互共重合体も
しくはその類似体ないし誘導体が好ましく用いられる。
溶媒としては、フッ化液体、例えばフロリナート（３Ｍ
社の登録商標）、ガルデン、（モンテフルオス社の登録
商標）、トリフルオロメチルベンゼン、ハイドロクロロ
フルオロカーボン等が好ましく用いられる。また、フッ
素重合体の濃度としては、０．０１〜７重量％の範囲が
好ましい。

【００１１】（実施例１）図１に示すノズル孔付近の構
造を持つインクジェット記録ヘッドで、ノズル孔を有す
るノズル表平面のノズル孔の口径が直径４０μｍ、含フ
ッ素高分子の膜厚が０．０１μｍから１μｍの範囲のも
のを各膜厚につき２０サンプル作成し、インク吐出を評
価した。基材４としてポリサルホン、含フッ素高分子膜
７としてサイトップを用いた。含フッ素高分子膜７の形
成は、サイトップを溶解した約４％のフロリナート系溶
液をデッピング法によりノズル孔を有するノズル表平面
６上に塗布して約５分間放置した後、約１５０℃に加熱
乾燥して含フッ素高分子膜７とノズル孔５を有するノズ
ル表平面６とを密着させた。

【００１２】含フッ素高分子膜７の膜厚は触針走査法に
よって測定した。具体的には、ポリサルホンのフィルム
の端面を用いて含フッ素高分子膜７に傷を作成し、含フ
ッ素高分子膜７の表面の形成された傷の凹凸の測定する
ことにより含フッ素高分子膜７の膜厚が測定できた。な
お、インクジェット記録ヘッドの基材４に用いたポリサ
ルホンはポリサルホンフィルムにより傷及び凹凸を発生
しないことを確認したので、触針走査法により測定され
た含フッ素高分子膜７の凹凸は、含フッ素高分子膜７の
膜厚に相当する。

【００１３】インク吐出の正常及び異常の判断を以下の
ように行なった。図２は、ノズル孔から吐出されるイン
クの吐出方向と、記録媒体の位置を示した。ノズル孔５
から吐出されるインクの理想とする吐出方向９を延長し
た直線２２と垂直に記録媒体２１を設置した。直線２２
と記録媒体２１の交点を２３とした。ノズル孔を有する
ノズル表平面から吐出されるインクが９方向に飛行した
場合の、インク滴の記録媒体２１までの飛行距離を１ｍ
ｍとなるように設定してインク吐出を行なった。交点１
８を中心とするノズル孔５の口径と同じ直径の円を２４
とした。図３に交点２３及び円２２４部分の拡大図を示
した。図３において、記録媒体２１に付着したインク２
５の中心２６が円２４の内側にある場合を正常な吐出と
判断した。インク２７のように、インク２７の中心２８
が円２４の外側にある場合を異常吐出と判断した。

【００１４】以上の方法に従い、０．０１０，０．０１
１，０．０１２，０．０１３，０．０１５，０．７，
０．８，０．９，１．０μｍの各膜厚につき２０サンプ
ルのインクジェット記録ヘッドを用いて印字記録を行っ
たところインクの吐出方向の曲がりが、発生することな
く非常に鮮明で美しい印刷記録が行われた。

【００１５】（比較例１）実施例１の比較例を示す。実
施例１と同じ構造のインクジェット記録ヘッドに於て、
含フッ素高分子膜の膜厚が０．０１μｍより薄いもの及
び１μｍよりも厚いものについてインク吐出の評価を行
なった。サンプルは各膜厚につき２０個とした。本比較
例と実施例１の結果を表１に示す。

【００１６】

【表１】

【００１７】表１より、含フッ素高分子の膜厚は０．０
１μｍから１μｍが好ましい事が分かった。尚、含フッ
素高分子膜が０．０１μｍより薄いインクジェット記録
ヘッドでは、ノズル孔周辺でのインクダレが発生した。
含フッ素高分子膜が１μｍより厚いインクジェット記録
ヘッドでは、インクダレの発生はないものの、インク吐
出のバラツキが発生した。

【００１８】（実施例２）ノズル孔周辺が図４に示すよ
うなインクジェット記録ヘッドについて、ノズル孔を有
するノズル表平面に含フッ素高分子膜を形成しインク吐
出の評価を行った。図４に示すインクジェット記録ヘッ
ドは、ノズルプレート１９のノズル孔５を有するノズル
表平面６に含フッ素高分子膜７を形成した後、ヘッド基
材２０とノズルプレート１９とを接着して構成された。
本発明では、ノズルプレート１９にはステンレス、ヘッ
ド基材２０にはポリサルホン、含フッ素高分子膜７には
テフロンＡＦを用いた。また、ノズル孔を有するノズル
表平面のノズル孔の口径は４０μｍ、含フッ素高分子の
膜厚が０．０１μｍから１μｍの範囲のものを各膜厚に
つき２０サンプル作成し、インク吐出を評価した。ノズ
ル孔を有するノズル表平面６に形成した含フッ素高分子
膜７について説明する。含フッ素高分子のテフロンＡＦ
を溶解したフロリナート系溶液をデッピング法あるいは
スピンコート法によりノズル孔を有するノズル表平面６
上に塗布した。約５分間放置した後、約２００℃に加熱
乾燥して含フッ素高分子膜７とノズル孔５を有するノズ
ル表平面６とを密着させた。含フッ素高分子膜７の膜厚
は触針走査法によって測定した。具体的には、ポリサル
ホンのフィルムの端面を用いて含フッ素高分子膜７に傷
を作成し、含フッ素高分子膜７の表面の形成された傷の
凹凸の測定することにより含フッ素高分子膜７の膜厚が
測定できた。なお、インクジェット記録ヘッドのノズル
プレート１９に用いたステンレスはポリサルホンフィル
ムにより傷及び凹凸を発生しないことを確認したので、
触針走査法により測定された含フッ素高分子膜７の凹凸
は、含フッ素高分子膜７の膜厚に相当する。

【００１９】インク吐出の評価方法は、実施例１に従
い、０．０１０，０．０１１，０．０１２，０．０１
３，０．０１５，０．７，０．８，０．９，１．０μｍ
の各膜厚につき２０サンプルのインクジェット記録ヘッ
ドを用いて印字記録を行ったところ、インクの吐出方向
曲がりの発生がなく非常に鮮明で美しい印刷記録が行わ
れた。

【００２０】（比較例２）実施例２の比較例を示す。実
施例１と同じ構造のインクジェット記録ヘッドに於て、
含フッ素高分子膜の膜厚が０．０１μｍより薄いもの及
び１μｍよりも厚いものについてインク吐出の評価を行
なった。サンプルは各膜厚につき２０個とした。本比較
例と実施例２の結果を表２に示す。

【００２１】

【表２】

【００２２】表２より、含フッ素高分子の膜厚が０．０
１μｍから１μｍで正常なインク吐出が可能である。
尚、含フッ素高分子の膜厚が０．０１μｍよりも小さい
場合には、インクダレが発生し吐出方向もバラついた。

【００２３】含フッ素高分子の膜厚が１μｍよりも大き
い場合には、インクダレの発生はないが、吐出方向のバ
ラつきが著しくなった。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、イン
クジェット記録ヘッドのノズル孔を有するノズル表平面
上に形成された含フッ素高分子の撥インク性により、イ
ンク吐出時のインクダレに伴う吐出不良がなくなると共
に、含フッ素高分子の膜厚の適正な範囲を決めたことに
より、インク吐出方向のバラツキがなくなり、非常に鮮
明な印刷記録を可能にする事が出来た。具体的には、含
フッ素高分子の膜厚を厚くした場合に必然的に生じる膜
厚のバラツキに対して、インク吐出に影響を与えないた
めの膜厚の上限値を見つけることが出来た。また、ノズ
ル孔を有するノズル表平面に形成される含フッ素高分子
膜の撥水性が発揮される膜厚の下限値を見つけることが
できる。

【００２５】さらに、本発明でノズル孔を有するノズル
表平面上に形成される含フッ素高分子の膜厚の最適範囲
を決めたことで、含フッ素高分子の膜厚を厚くし過ぎて
いたために発生した吐出不良のインクジェット記録ヘッ
ドを減らすことが可能になり、大幅なコストダウンを実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明インクジェット記録ヘッドのインク吐出
ノズル孔付近の拡大した図。

【図２】本発明のインクジェット記録ヘッドのインク吐
出方向の評価を説明する図。

【図３】本発明のインクジェット記録ヘッドのインク吐
出方向の評価を説明する図。

【図４】本発明のインクジェット記録ヘッドに於けるノ
ズプレートのインク吐出ノズル付近の拡大図。

【図５】従来技術のインクジェット記録ヘッドの概略を
示す図。

【図６】従来技術のインクジェット記録ヘッドにおけ
る、インク吐出不良を示す図。

【符号の説明】１圧力室２インク流路３インク吐出ノズル４ヘッド基材５ノズル孔６ノズル孔を有するノズル表平面７含フッ素高分子膜８含フッ素高分子の形状９理想とするインク吐出方向１０実際のインク吐出方向１１含フッ素高分子膜の形状１２実際のインク吐出方向１３含フッ素高分子部分１４含フッ素高分子部分１５実際のインク吐出方向１６含フッ素高分子の欠損部分１７インク滴１８実際のインク吐出方向１９ノズルプレート２０ヘッド基材２１記録媒体２２理想とするインク吐出方向２３交点２４円２５インク２６中心２７インク２８中心

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ノズル孔を有するノズル表平面に含フッ
素高分子膜が形成されているインクジェット記録ヘッド
に於て、含フッ素高分子の膜厚が０．０１μｍ以上、１
μｍ以下であることを特徴とするインクジェット記録ヘ
ッド。