JPH07205428A - インクジェット記録ヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 インクジェット記録装置に用いるインクジェ
ット記録ヘッドにおいて、インクが吐出するノズルプレ
ート表面上に有機チタン化合物層が形成されていること
を特徴とする。また、本インクジェット記録ヘッドは、
チタネートカップリング剤をセラミックスに含浸させ、
真空槽内で加熱し、該化合物を蒸発させてノズルプレー
ト表面に反応あるいは吸着させることで製造できる。 【効果】 インクジェット記録ヘッドのノズル表面のみ
に優れた特性の撥水処理が簡単な工程で施せ、高い印字
品質のインクジェット記録ヘッドを提供できた。また本
発明による表面処理は、その持続性に非常に優れている
ために、記録ヘッドの長寿命化が可能となった。

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の撥水処理に関わ
る。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録ヘッドにはガラス、
金属、樹脂等の材質が用いられている。しかしインクジ
ェット記録ヘッドにおいて、ノズル表面の撥水性が不十
分だとインクの液滴が付着するため、吐出するインク滴
の直進性が損なわれ、印字乱れ等のトラブルによって記
録不能となることがあった。

【０００３】そこでインクが吐出するノズルプレート表
面を、インクの付着をなくすために撥水処理することが
示され、静電粉体塗装（特開昭５７−１５７７６５）、
共析メッキ、プラズマ重合（特開昭６０−１８３１６
１）等によりノズル表面に含フッ素樹脂粒子を付着させ
て撥水化するという方法が提供されている。また、含フ
ッ素シリコンカップリング処理する方法（特開昭５６−
８９５６９）や、溶媒可溶性含フッ素樹脂を塗布して薄
膜を形成する方法（特開平３−１３２７３）も提供され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
湿式法による撥水処理では、撥水層がノズル穴をふさい
だり狭めたりする問題があった。吐出するインク滴の直
進性を考慮すると、ノズルプレート表面のみに撥水処理
が施され、ノズル穴内部には処理がされないことが望ま
しい。表面のみに撥水処理を施すためには、マスク形成
等の工程が必要となり、工程数が増える上、工程管理が
複雑である。一方乾式法により、ノズル表面に含フッ素
樹脂粒子を付着させて撥水化するという方法は撥水層の
密着性が弱く、また均質性も得られにくいという課題が
あった。

【０００５】本発明は前記課題を解決するためのもので
あり、インクジェット記録ヘッドのノズルプレート表面
のみに優れた特性の撥水処理を簡単な工程で行い、しか
もその効果の持続性に優れ、長期間にわたって印字品質
の高いインクジェット記録ヘッドの製造方法の提供を目
的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、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おい
て、インクが吐出するノズルプレート表面上に有機チタ
ン化合物層が形成されていることにより達成される。ま
た、本インクジェット記録ヘッドは、チタネートカップ
リング剤をセラミックスに含浸させ、真空槽内で加熱
し、該化合物を蒸発させてノズルプレート表面に反応あ
るいは吸着させることで製造できる。

【０００７】

【作用】本発明のノズルプレート表面の撥水処理方法
は、基本的に真空蒸着法によるため、大面積に均一な膜
質及び膜厚の膜を形成するのに有効な方法である。さら
に、セラミックスに含浸させる化合物の量を一定にして
おけば、常に一定の膜厚を得ることができる。また、蒸
着源から蒸発する分子の直進性が高いため、ノズルプレ
ート表面を蒸着源に対向させることで、マスクを設ける
ことなくノズルプレート表面のみに、撥水膜を容易に形
成することが可能である。ノズルの孔径は数十ミクロン
であり、蒸着する化合物は重合していないため、ノズル
穴を膜で塞ぐことはない。

【０００８】均質な撥水性の膜を得るには、蒸着物は単
一成分が好ましい。そのため蒸着する化合物は嵩高い撥
水性基と、基材と結合する反応性基を有していなければ
ならない。更に、置換基同士が結合して膜化すれば、撥
水性が高まり、機械的強度も強まるためより好ましい。
チタネートカップリング剤は、反応性の高いモノアルコ
キシ基と３官能の長鎖アルキル基が導入されている。長
鎖アルキル基の中に反応性不飽和基を導入することもで
きる。また長鎖アルキル基をエステル結合でチタンに結
合させると、エステル交換反応によりチタネートカップ
リング剤同士結合させることができる。

【０００９】蒸着によりノズルプレート表面に選択的に
付着したチタネートカップリング剤は、嵩高い長鎖アル
キル基を表面に向けた有機チタン薄膜となり、基材と強
い密着強度を持つ。インクを吸着する置換基は結合して
ほとんど残存せず、また残存する置換基は立体障害によ
り新たに結合したり、親水性を発現することはない。

【００１０】

【実施例】

（実施例１）図１はインクジェット記録ヘッドの一例を
模式的に示した断面図である。１は圧力室であり、ＰＺ
Ｔ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。３はインク吐出ノズルである。４は
第一基板でありインク流路用のパターン溝が形成されて
いる。５は第二基板であり、両者の張り合わせによって
インク流路は形成される。２がノズルプレートである。
ノズルプレートには孔径数十μｍのノズルが、多数配置
されている。ノズルプレート表面の撥水処理方法を以下
に述べる。

【００１１】多孔質アルミナのタブレットに、イソプロ
ピルトリイソステアロイルチタネートを含浸させた。こ
のタブレットを予め抵抗加熱できる様に真空槽内にセッ
トしておき、被処理基板であるステンレス製のノズルプ
レートをインクが吐出する面を蒸着源に向け、同真空槽
内にセットした。１０^-5Ｔｏｒｒ以下まで排気し、酸素
プラズマに曝した後、予めセットされたセラミックス製
タブレットを電気抵抗で加熱し、イソプロピルトリイソ
ステアロイルチタネートを３０秒間蒸発させノズルプレ
ート表面に反応あるいは吸着させた。形成された蒸着層
の厚さは約１０００Åであり、ノズル孔内には蒸着物の
存在は認められなかった。

【００１２】図２にノズルプレートの、ノズル付近の拡
大図を示した。ノズルの孔径は数十μｍであり、ノズル
プレート表面のみに撥水層２１が形成されている。水の
接触角は１００度以上あり、非常に優れた撥水性を示し
た。得られたノズルプレートを浸透性の高い染料インク
に浸漬し、７０℃で５日間保持した後もインクとの接触
角は８０度以上あり、十分な撥水効果が得られているこ
とがわかった。このように作製したノズルプレートを用
いて製造したインクジェット記録ヘッドを、記録装置に
装着して印字試験を行なったところ、印字乱れ等のトラ
ブルは発生せず、高精細でコントラストの高い印字が可
能となった。インクを注入しながらシリコンゴムによる
擦り試験をしたところ、１００００回擦った後にもイン
クとの接触角は８０度以上あり、撥水効果がほとんど劣
化せず長期間にわたって印字品質の高いインクジェット
記録ヘッドを達成できた。

【００１３】（実施例２）多孔質窒化ケイ素のタブレッ
トに、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）オキシア
セテートチタネートを含浸させた。このタブレットを予
めランプ加熱できる様に真空槽内にセットしておき、被
処理基板であるニッケル製のノズルプレートをインクが
吐出する面を蒸着源に向け、同真空槽内にセットした。
ノズルプレート表面には、クロムの下地層と二酸化珪素
の活性層をスパッタ法にて、あらかじめ形成しておい
た。０．１Ｔｏｒｒ以下まで排気し、予めセットされた
セラミックス製タブレットをランプの輻射熱で加熱し、
ビス（ジオクチルパイロホスフェート）オキシアセテー
トチタネートを３０秒間蒸発させノズルプレート表面に
反応あるいは吸着させた。形成された蒸着層の厚さは約
５００Åであり、ノズル孔内には蒸着物の存在は認めら
れなかった。 ２５０℃で２時間加熱した後、水の接触
角は１００度以上あり、非常に優れた撥水性を示した。

【００１４】得られたノスルプレートを界面活性剤及び
安定化剤を含んだ顔料インクに浸漬し、７０℃で５日間
保持した後もインクとの接触角は８０度以上あり、十分
な撥水効果が得られていることがわかった。このように
作製したノズルプレートを用いて製造したインクジェッ
ト記録ヘッドを、記録装置に装着して印字試験を行なっ
たところ、印字乱れ等のトラブルは発生せず、高精細で
コントラストの高い印字が可能となった。インクを注入
しながらネオプレンゴムによる擦り試験をしたところ、
１００００回擦った後にもインクとの接触角は８０度以
上あり、撥水効果がほとんど劣化せず長期間にわたって
印字品質の高いインクジェット記録ヘッドを達成でき
た。

【００１５】（実施例３）ＳｉＯ₂ ７０wt％、Ａｌ₂Ｏ₃
３０wt％を混合し、焼結し、多孔質のタブレットを形成
した。このタブレットに、反応性不飽和基を有するイソ
プロピルジメタクリルイソステアロイルチタネート含浸
させた。このタブレットを予め抵抗加熱できる様に真空
槽内にセットしておき、被処理基板であるステンレス製
のノズルプレートをインクが吐出する面を蒸着源に向
け、同真空槽内にセットした。１０^-4Ｔｏｒｒ以下まで
排気し、予めセットされたセラミックス製タブレットを
ランプの輻射熱で加熱し、含浸させたチタン化合物を１
分間蒸発させノズルプレート表面に反応あるいは吸着さ
せた。形成された蒸着層の厚さは約１５００Åであり、
ノズル孔内には蒸着物の存在は認められなかった。

【００１６】窒素雰囲気中、ノズルプレート表面に電子
線を１００キロボルトの加速電圧で照射し、重合を促進
させて安定な網目状高分子とした。赤外吸収スペクトル
分析で、残存二重結合は極微量であり、重合が進んでい
ることが確認できた。また十分な硬度を有していた。水
の接触角は１００度以上あり、非常に優れた撥水性を示
した。

【００１７】得られたノズルプレートをカラー染料を含
んだインクに浸漬し、７０℃で５日間保持した後もイン
クとの接触角は７０度以上あり、十分な撥水効果が得ら
れていることがわかった。このように作製したノズルプ
レートを用いて製造したインクジェット記録ヘッドを、
記録装置に装着して印字試験を行なったところ、印字乱
れ等のトラブルは発生せず、高精細でコントラストの高
い印字が可能となった。インクを注入しながらネオプレ
ンゴムによる擦り試験をしたところ、１００００回擦っ
た後にもインクとの接触角は７０度以上あり、撥水効果
がほとんど劣化せず長期間にわたって印字品質の高いイ
ンクジェット記録ヘッドを達成できた。

【００１８】（実施例４）多孔質アルミナのタブレット
に、ジイソステアロイルエチレンチタネートを含浸させ
た。このタブレットを予めランプ加熱できる様に真空槽
内にセットしておき、被処理基板であるポリエーテルサ
ルフォン製のノズルプレートをインクが吐出する面を蒸
着源に向け、同真空槽内にセットした。ノズルプレート
表面には、クロムの下地層と二酸化珪素の活性層をスパ
ッタ法にて、あらかじめ形成しておいた。１０^-3Ｔｏｒ
ｒ以下まで排気し、予めセットされたセラミックス製タ
ブレットをランプの輻射熱で加熱し、含浸させたチタン
化合物を３０秒間蒸発させノズルプレート表面に反応あ
るいは吸着させた。形成された蒸着層の厚さは約２００
０Åであり、ノズル孔内には蒸着物の存在は認められな
かった。

【００１９】得られたノズルプレートを浸透性の高い染
料インクに浸漬し、７０℃で５日間保持した後もインク
との接触角は８０度以上あり、十分な撥水効果が得られ
ていることがわかった。このように作製したノズルプレ
ートを用いて製造したインクジェット記録ヘッドを、記
録装置に装着して印字試験を行なったところ、印字乱れ
等のトラブルは発生せず、高精細でコントラストの高い
印字が可能となった。インクを注入しながらシリコンゴ
ムによる擦り試験をしたところ、５０００回擦った後に
もインクとの接触角は８０度以上あり、撥水効果がほと
んど劣化せず長期間にわたって印字品質の高いインクジ
ェット記録ヘッドを達成できた。

【００２０】

【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においてノズルプレート表面のみ
に優れた特性の撥水処理を施し、高い印字品質のインク
ジェット記録ヘッドを提供できた。また本発明による表
面処理は、その持続性に非常に優れているために、記録
ヘッドの長寿命化が可能となる。

【００２１】さらに本発明のインクジェット記録ヘッド
の製造方法は、極めて簡単な工程で撥水化処理ができる
ため、不良が発生しにくく、コストも大幅に下げられる
ものであり、その効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１におけるインクジェット記録ヘッド
の概略を、模式的に示した断面図である。

【図２】 実施例１におけるノズルプレート表面の撥水
処理を、模式的に示した断面図である。

【符号の説明】

１ 圧力室 ２ ノズルプレート ３ インク吐出ノズル ４ 第一基板 ５ 第二基板 ２１ 撥水層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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おいて、インクが吐出するノズル
   プレート表面上に有機チタン化合物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】 インクが吐出するノズルプレート表面に
   撥水層が形成されているインクジェット記録ヘッドの製
   造において、チタネートカップリング剤をセラミックス
   に含浸させ、真空槽内で加熱し、該化合物を蒸発させて
   ノズルプレート表面に反応あるいは吸着させ、撥水層と
   する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。