JPH0768765A

JPH0768765A - インク・ジェット・プリント・ヘッドのコーティング層形成方法

Info

Publication number: JPH0768765A
Application number: JP6210380A
Authority: JP
Inventors: Michel L Bayard; ミシェル・エル・バヤード; Donald P Chitwood; ドナルド・ピー・チットウッド
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1993-08-12
Filing date: 1994-08-11
Publication date: 1995-03-14
Anticipated expiration: 2014-08-03
Also published as: EP0638425B1; US5378504A; DE69417653T2; EP0638425A2; DE69417653D1; JP2929066B2; EP0638425A3

Abstract

(57)【要約】【目的】高温の動作温度における溶融インクに長時間晒
されても、インク接触角度の劣化（低減）が起こらない
ような濡れ状態防止コーティング層を形成する方法を提
供すること。【構成】少なくとも１個のノズル２０を有し、該ノズル
の周囲の噴射表面上にコーティング層５０を形成するイ
ンク・ジェット・プリント・ヘッドのコーティング層形
成方法であって、上記ノズルの周囲の上記噴射表面上に
相変化インクよりも表面エネルギーが低いコーティング
材料の薄層を形成し、上記コーティング材料が分解する
温度まで所定時間加熱し、上記コーティング層と上記噴
射表面との間の接着力を増加させると共に、上記ノズル
内の上記コーティング材料を除去することを特徴とす
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・プ
リント・ヘッドのコーテイング層形成方法に関する。

【０００２】

【従来技術及び発明が解決しようとする課題】夫々にイ
ンク滴を噴射する複数のジェット・ノズルを設けた１又
はそれ以上の数のプリント・ヘッドを有するインク・ジ
ェット・プリンタは、益々一般に普及してきた。カラー
画像を形成するための多数のジェット・ノズルを有する
インク・ジェット・プリンタの場合、各ジェット・ノズ
ルには、異なる色のカラー・インクを供給する。カラー
・インクが１色又は多色の組み合わせで記録媒体上に噴
射され、最終カラー・プリントが形成される。一般に、
カラー・プリントのために必要な全ての色は、シアン、
マゼンタ及びイエローの三原色の組み合わせで生成でき
る。これらの三原色に黒インクも追加すれば、三原色の
カラー・インクのみでは、真の黒色を表現できない場合
やテキスト原稿のプリントの場合に好適である。

【０００３】水性インクを使用してプリント画像を形成
する装置や方法は種々のものが知られている。水性イン
クを噴射して画像を形成する場合、インク噴射表面の
「濡れ」の問題が重要である。インク噴射表面が濡れ状
態になるのは、インク接触角度が小さいことが原因であ
る。通常、インク接触角度は９０度を超えた非濡れ状態
となることが望ましい。このインク接触角度とは、イン
ク噴射表面とそのインク噴射表面に接触するインク滴表
面の接線とのなす角度である。このインク接触角度は、
インクの組成とインク噴射表面の材料との間の表面エネ
ルギーの差によって決まる。インク接触角度が大きいほ
ど、インク噴射表面の濡れ状態の程度は低くなる。

【０００４】インク噴射ノズルの周囲のインク噴射表面
の濡れ状態により、インク溜まりが生じると、いくつか
の問題が発生する。最も深刻な場合には、インク噴射表
面が濡れ状態になることにより、噴射するインク滴と噴
射表面との間のインク接触角度が小さくなり、インクが
全く噴射されないような事態になるという問題が起こ
る。この問題は、特にインク噴射速度を増加した場合に
より顕著となる。インク噴射表面の濡れの別の問題は、
インク滴の噴射が不均一になったり、インク滴の噴射軸
からインク滴がはずれて飛んでいくことである。不均一
なインク噴射が起こると、プリント画像の品質が劣化す
る原因となる。インク噴射表面の濡れの別の問題は、カ
ラー・インク・ジェット・プリント・ヘッドには、隣接
するジェット・ノズルに異なる色のインクが供給される
ことである。インク噴射表面が濡れ状態になると、隣接
するノズルの間でインクが混ざり、インク滴が汚染され
最終プリント画像の品質が劣化する原因となる。

【０００５】インク・ジェット・システムにおいて、イ
ンク噴射表面を濡れ防止材料で形成し、噴射表面上にイ
ンクが広がらないようにしてインク溜まりの発生を抑制
するための種々の方法や応用例が開発されてきた。この
ためには、使用するインクよりも表面エネルギーの極め
て低い材料でインク噴射表面をコーティングする方法が
ある。この表面エネルギーの差により、コーティングさ
れたインク噴射表面とインクとの間のインク接触角度
が、コーティングしない場合よりも大きくすることがで
きる。インク接触角度が増加すると、形成されるインク
滴はより完全に噴射され、インク噴射表面上にインクが
残って濡れ状態を引き起こすことは少なくなる。このた
めのいくつかの方法及び応用例を以下に説明する。

【０００６】バングス（Bangs）の米国特許第４５３３
５６９号”インク・ジェット・ノズルの気泡ロックを防
止するプロセス（Process Preventing Air Bubble Lock
inInk Jet Nozzles）”では、ガラス製ノズルの内側表
面領域を塩酸でクリーニングし、その後、エチレン・グ
リコール、グリセリン等の遮断剤をコーティングする。
濡れ防止用化合物をイオン化前処理の後にノズルに供給
し、インク滴の形成品質を改善している。

【０００７】チャンドラシェカール（Chandrashekhar）
等の米国特許第４６２３９０６号”インク・ジェット・
ノズルの安定表面コーティング（Stable Surface Coati
ng for Ink Jet Nozzles）”では、ガラス製又はシリコ
ン製のインク・ジェット・ノズルの三層のコーティング
が窒化シリコン又は窒化アルミニウムを含むことを記載
している。

【０００８】ベーダー（Bader）等の米国特許第４３４
３０１３号”インク・ジェット・プリント・ヘッドのノ
ズル・プレート（Nozzle Plate for Ink Jet Print Hea
d）”では、ガラス製のインク・ジェット・プリント・
ヘッドのノズル・プレートにインク組成物の水溶性に対
抗して濡れ状態を防止する材料のコーティングを記載し
ている。テトラフルオロエチレンのような化合物又はシ
リコン・ベースの材料は、上述の非濡れ特性を持ってい
るので、この目的に好適である。

【０００９】ウエハラ等の米国特許第４３６８４７６
号”インク・ジェット記録ヘッド（Ink Jet Recording
Head）”では、ジェット・ノズルの周囲の表面領域上
に、フルオロシリコンのような濡れ防止化合物の薄膜層
を形成することが記載されている。

【００１０】ディアズ（Diaz）等の米国特許第４６４３
９４８号”インク・ジェット・ノズルのコーティング
（Coatings for Ink Jet Nozzles）”では、インク・ジ
ェット・ノズル・プレートは、部分的にフッ化アルキル
・シラン及びフッ化アルケン等の濡れ防止用薄膜でコー
ティングする。

【００１１】米国特許第４７２８３９３号は、静電型イ
ンク・ジェット・プリンタのノズル・プレートを鏡面仕
上げをした後、テフロン（登録商標）樹脂の薄層で完全
にコーティングすることが記載されている。しかし、こ
の場合、テフロンのコーティングは、静電制御の為に採
用されたもので、インク滴形成に使用されるものではな
い。インク滴の形成は、エア・アシスト型及びメサ型機
構によって実行される。この理由により、このインク・
ジェット装置は、テフロン・コーティングが無くては動
作しない。

【００１２】カイザー（Kyser）等の米国特許第３９４
６３９８号”書込み液体及び滴噴射手段による方法及び
装置（Method and Apparatus for Recording with Writ
ingFluids and Drop Projection Means therefore）”
には、インクの濡れ状態を防止する為には、インクとイ
ンク噴射表面との間に９０度を超えるインク接触角度を
形成することが望ましいと記載している。この角度は、
水性インクを使用し、インク滴噴射表面にテフロン・コ
ーティングを施せば、得られるが、テフロン・コーティ
ングを設ける方法については全く記載がない。

【００１３】ワショー（B. D. Washo）の過フッ化炭化
水素重合薄膜の形成に関する論文”テトラフルオロエチ
レンによる濡れ防止表面のプラズマ重合気相成長（High
ly Non-Wettable Surface Plasma Polymer Vapor Depos
ition of Tetrafluoroethylene）”（IBM TDB VOL.26,
NO.4, 2074頁）には、この材料の表面を粗く形成して接
触角度を増加させ、接触角度を９０度を超えるようにす
ることにより濡れ状態の発生を低減できることが記載さ
れている。別の論文では、ノズルの周囲の表面にテフロ
ン層を形成することを記載している。この論文は、ヒル
デンブランド等（Hildenbrand et al.）の”コーティン
グ物体の微小オリフィスの詰まり防止（Preventing Clo
gging of Small Orifices in Objects Being Coate
d）”（IBM TDB VOL.15, NO.9, 2899頁）であり、ノズ
ルから窒素を噴射することにより、テフロン層を浄化し
てノズルの目詰まりを防止することが記載されている。

【００１４】しかし、上述の従来技術は、全てが水性イ
ンクを使用する際の問題に関するものである。水性イン
クの代わりとして非水性のインク、例えば相変化インク
を使用した異なる形式のインク・ジェット・プリント技
術がある。相変化インクは、室温状態では固体である
が、インク・ジェット装置の動作する高温度では液体と
なり、インク滴としてインク・ジェット装置から噴射さ
れる。その後、噴射されたインク滴は、固体化して画像
を形成する。上述の水性インクにおけるインク滴の濡れ
状態の問題は、相変化インクの場合でも同様に発生す
る。しかし、上述の従来のシステムでは解決されなかっ
たインク噴射表面に関する問題について、水性インクと
相変化インクとの間にはいくつかの重要な相違点が存在
する。

【００１５】第１に、相変化インクの溶融する高温の動
作温度に長い間さらされ続けると、表面の濡れ対抗特性
が劣化し始め、６０度のインク接触角度すら維持するこ
とが困難になってくる。インク接触角度が小さくなるに
つれて、表面の濡れ状態がより顕著に現れる。そして、
インク噴射表面の濡れ状態によりインク・ジェット・ノ
ズルからインク滴を噴射できなくなるところまでインク
接触角度が減少してしまうことになる。更に、インク・
ジェット・ノズルに濡れ状態でない部分があれば、その
部分から噴射軸から外れた方向へインク滴が噴射された
り、ノズルからのインク噴射が妨げられたりするかも知
れない。インク噴射が噴射軸から外れる現象は、インク
組成と非濡れ材料との間の表面エネルギーの差により、
ノズル内のインク接触角度が大きくなることに起因して
いる。

【００１６】第２に、相変化インクのインク接触角度
は、水性インクのものよりも小さいので、インク噴射表
面の濡れ状態はより発生し易くなる。従って、相変化イ
ンクを用いたインク・ジェット・プリント・ヘッドをク
リーニングするプロセスは、水性インクのシステムのク
リーニング・プロセスに比較して、コーティング材料を
より破壊し易いものとなる。クリーニングを繰り返す
と、コーティング材料がインク噴射表面から剥がれ始め
ることにも留意すべきである。更に、インク噴射表面上
に溝、谷のような厚さの違いが大きい部分があると、濡
れ状態のインクがその部分に溜まり易くなる。このよう
な部分が顕著にあると、クリーニングを行った後でも、
インクが噴射表面上に残ることになる。

【００１７】従って、本発明の目的は、高温の動作温度
における溶融インクに長時間晒されても、インク接触角
度の劣化（低減）が起こらないような濡れ状態防止コー
ティング層を形成する方法を提供することである。

【００１８】本発明の別の目的は、コーティングが剥が
れたりすることがなく耐久性のある相変化インクのイン
ク・ジェット・プリント・ヘッドのコーティング層形成
方法を提供することである。

【００１９】本発明の更に他の目的は、上述の特長を有
するインク・ジェット・プリント・ヘッドに好適なコー
ティングを実現するコーティング形成方法を提供するこ
とである。

【００２０】

【課題を解決する為の手段】本発明は、少なくとも１個
のノズルを有し、該ノズルの周囲の噴射表面上にコーテ
ィング層を形成するインク・ジェット・プリント・ヘッ
ドのコーティング層形成方法を提供する。この方法は、
上記ノズルの周囲の上記噴射表面上に相変化インクより
も表面エネルギーが低いコーティング材料の薄層を形成
し、上記コーティング材料が分解する温度まで所定時間
加熱し、上記コーティング層と上記噴射表面との間の接
着力を増加させると共に、上記ノズル内の上記コーティ
ング材料を除去することを特徴とする。

【００２１】少なくとも１個のノズルを有し、該ノズル
の周囲の噴射表面上にコーティング層を形成するインク
・ジェット・プリント・ヘッドのコーティング層形成方
法であり、インク・ジェット・プリント・ヘッドを水素
雰囲気中に置き、上記ノズルの周囲の上記噴射表面上が
コーテイング材料と反応性を有する時に上記コーティン
グ材料の層を上記噴射表面上に設け、上記コーティング
材料が分解する温度まで所定時間加熱し、上記コーティ
ング層と上記噴射表面との間の接着力を増加させると共
に、上記ノズル内の上記コーティング材料を除去するこ
とを特徴とする。

【００２２】

【実施例】図１は、相変化インクを使用するインク・ジ
ェット・プリント・ヘッド１０の断面図である。このイ
ンク・ジェット・プリント・ヘッドは、単一のインク室
１４を含んでいる。インク室１４は、プレート１６によ
りインク室壁が形成される。このノズル・プレート１６
の外側は、インク噴射表面１８を形成する。インク滴噴
射ノズル２０は、ノズル・プレート１６に形成されてい
る。このノズル２０は、インク室１４からのインクをイ
ンク・ジェット・ヘッド１０の外側に噴射する。単一の
ノズルをプレート１６に設けることもできるが、複数の
インク噴射ノズル及び関連インク室を設けても良い。イ
ンク室１４は、セクション２２及び２４を含み、断面が
ほぼ円形であるが、多角形断面の形状に形成しても良
い。セクション２４は、プレート１６の内壁及びノズル
２０に隣接する領域であり、ヘッド１０の内壁２６に囲
まれている。セクション２２は、セクション２４より内
径が大きく、内壁２８に囲まれている。セクション２２
及び２４は、図示されているように、軸３０の周りに対
称形をなしているが、必ずしもこの構成に限定されるも
のではない。

【００２３】溶融した相変化インクがインク入口３２に
供給され、インク通路３４を経てインク室１４を満た
す。インク室１４のノズル２０の反対側の端部は、ステ
ンレス鋼のような可撓性の薄膜３８で形成される。両面
を金属化した圧電セラミック盤３６が薄膜３８に設けら
れ、圧力パルスを発生するアクチュエータとして機能す
る。しかし、圧電セラミックを使用する他の構造を採用
しても構わない。圧電盤３６に印加される電気パルスに
応じて圧力パルスがインク室１４内に発生する。この圧
力パルスにより、ノズル２０からインク滴が外部に向か
って噴射される。インク滴は、記録媒体に向かって噴射
され、所望の画像が媒体上に形成される。

【００２４】ノズル・プレート１６の噴射表面１８は、
ノズル２０を囲んで選択的に設けられるコーティング材
料層５０を有する。このコーティング層５０の目的は、
コーティング層上のインク接触角度を増加させ、濡れ状
態の発生を防止することである。これは、コーティング
材料と相変化インクとの表面エネルギーの差によって決
まる。一般に、インク接触角度は、アメリカ材料試験協
会（ＡＳＴＭ）の標準Ｄ７２４−４５に記載された手順
で測定される。更に、接触角度は、相変化インクの動作
温度（少なくとも約７０℃、好適には約１００℃、最適
には約１５０℃）において相変化インクに長く晒された
場合でも略一定値に維持される。従って、コーティング
材料層５０について本発明により得られるインク接触角
度は、少なくとも約５０度に、より好適な場合、少なく
とも約７０度に、最適な場合、少なくとも約８０度に維
持される。コーティング材料は、少なくとも１週間にわ
たり１５０℃でその材料の気泡テストをした後に相変化
インクのインク接触角度を測定することにより評価され
る。気泡テストは、表面をコーティングした材料を溶融
インクに浸し、インク内に気泡を通過させながら２４時
間以上、好適には８４時間以上、最適には１６８時間以
上にわたるテストを行う。相変化インクとコーティング
材料との間の接触角度は、レイムハート（Rame-Hart）
社製のゴニオメーターＭ１００−００−１１５型によっ
て測定した。

【００２５】コーティング層５０に採用した材料は、上
述の必要なインク接触角度が得られるフッ化重合材料で
ある。この場合に選択したフッ化重合材料は、デュポン
社のテフロンポリマー（Teflon polymers）、特に、テ
フロンＡＦ（Teflon AF）又はスリーエム社のＦＣ−４
０、ＦＣ−７５のような溶媒に溶かしたテフロンＡＦの
溶液等である。

【００２６】第１に、インク・ジェット・プリント・ヘ
ッドの噴射表面は、少なくとも約５００℃、好適には約
８００℃、最適には１１５０℃の温度の水素雰囲気中に
置かれる。この噴射表面は、少なくとも約５０分間、好
適には少なくとも８０分間、最適には約１１０分間にわ
たり水素雰囲気中に置かれる。ノズル・プレートは好適
には金属製、最適にはステンレス・スチール製なので、
水素雰囲気に晒されると、ノズル・プレートの表面とコ
ーティング材料とが反応し、プレート表面の噴射表面上
にコーティング材料が良好に接着する。コーティング材
料を供給する前に接着促進剤を噴射表面上に供給すれ
ば、更に両者間の接着力を高めることができる。好適な
コーティング材料に関しては、接着促進剤は、デュポン
社製のＤｕＰｏｎｔ２５５０のようなポリイミドがあ
る。

【００２７】第２に、コーティング材料５０は、噴射表
面１８上にコーティングされる。コーティング層の厚さ
は、約４０００〜１０００Å、好適には３５００〜１０
００Å、最適には３０００〜１０００Åが望ましい。

【００２８】コーティング材料を噴射表面上にコーティ
ングするには、熱蒸発法、浸漬法、スプレー法、ローラ
ー・コーティング、スピン・コーティング等の種々の従
来技術が存在するが、好適な方法は、マサチューセッツ
州のスペシャルティ・コーティング・システムズ社（Sp
ecialty Coating Systems）製のＣＡＶＥＸＰＭ４０
００型メニスカス・コーティング装置を使用する方法で
ある。このメニスカス・コーティングの方法は、他の方
法と比較していくつかの優れた点がある。第１に、メニ
スカス・コーティング法では、コーティング材料の完全
な分子から成る長くて大きな分子チェーンを噴射表面上
に確実にコーティングできる。例えば、熱蒸発法のプロ
セスでは、コーティング材料の分子結合がいたる所で分
断され、短い分子チェーンによってコーティングされ
る。このようなコーティング表面を溶融した高温の相変
化インクに長時間晒すと、分断された分子チェーンから
成るコーティング材料の表面エネルギーが増加し、イン
クとの接触角度が小さくなって濡れ対抗性が劣化するこ
とになる。第２に、メニスカス・コーティング法以外の
方法は、コーティング材料の表面にそのコーティング方
法の痕跡が残ることになる。例えば、ローラー・コーテ
ィング法では、噴射表面１８の全長に亘る凹部が残る
し、スプレー法では、噴射された液滴が表面に当たった
位置に突起部が残ることになる。更に、メニスカス・コ
ーティング方法は、生産ラインの中に容易に統合させる
ことが可能である。この方法は、他のコーティング方法
に比較して迅速に実行可能であり、必要となる装置も安
価である。

【００２９】メニスカス・コーティング方法によれば、
コーティング材料の分子チェーンを破壊せずにコーティ
ング層の表面を極めて滑らかに形成できる。この大きな
分子チェーンにより、コーティング層は、長い時間にわ
たって高温の溶融相変化インクに晒されても、良好な非
濡れ状態の特性を維持することができる。よって、イン
ク接触角度も低下してコーティング層の性能を劣化させ
ることもない。

【００３０】更に、このメニスカス・コーティング方法
により形成されたコーティング層の滑らかな表面は、イ
ンク・ジェット・プリント・ヘッドのパージ動作やクリ
ーニング動作中に略完全に浄化される。噴射表面上の溝
や凹みの数が減少することにより、クリーニングされな
い表面領域にインクが集まるという現象の発生を抑制す
ることができる。

【００３１】しかし、メニスカス・コーティング法は、
必然的に噴射表面上を定常波が通過することとなる。す
なわち、噴射表面上の全体にコーティング材料のメニス
カスが通過する。コーテイング材料が噴射表面を濡ら
し、コーテイング層が表面上に形成される。噴射プレー
トは少なくとも１個のジェット・ノズル、好適には複数
のノズルを備えているので、コーティング材料は、毛細
管力により自然とノズルの内部に引き込まれる。この毛
細管力は、インク・ジェット・ノズルの径に反比例して
いる。よって、毛細管力は、径の小さいノズル程大きく
なる。

【００３２】従って、インク・ジェット・ヘッドに空気
圧が加わる結果、毛細管力に対抗する力がインク・ジェ
ット・ノズルで発生する。しかし、この圧力により、コ
ーティング材料を気体が突き抜け、メニスカスがノズル
を通過すると、気泡が発生し、コーティング材料の厚さ
が大きく変動する結果となる。更に、圧力が十分に高く
て、メニスカス・コーティング・システムに対してコー
ティング材料のメニスカスが上昇した場合、気体によっ
て生成した上昇メニスカス以外の部分でコーティング材
料の薄層のみがコーティングされる。よって、上述のメ
ニスカス・コーティング・システムを使用して上述のコ
ーティング材料を使用した場合で、この空気圧は、約２
水柱インチ〜４水柱インチであり、より好適には、約
２．５水柱インチ〜３．４水柱インチであり、最適には
約２．９水柱インチ〜約３．１水柱インチである。イン
ク・ジェット・ヘッドに供給するのに必要な圧力は、次
の式で表される。

【数１】ΔＦ＝２γ／ｒここで、γは、コーティング材料の表面張力、ｒは、ノ
ズルの半径、ΔＦは、噴射表面に対するコーティング材
料の力と、ノズルの毛細管力との差である。よって、ノ
ズルから得られたΔＦに等しい力が、ノズルの中に毛細
管力で引き込まれる材料を補償する。

【００３３】メニスカス・コーティング・システムで
は、噴射表面上のコーティングを完了すると、ノズル内
のコーティング材料を吹き飛ばすに十分な空気圧を印加
する。上述のコーティング材料及びコーティング・シス
テムにおいては、この空気圧は、約５水柱インチ〜約１
５０水柱インチの範囲で、より好適には、約３０〜１０
０水柱インチであり、最適には約５０〜７０水柱インチ
の範囲である。

【００３４】第３に、インク・ジェット・ヘッドへのコ
ーテイング材料の接着力を高める目的で、ヘッドの温度
を維持する。この好適な温度は、約３５０〜４００℃で
ある。コーティング材料の製造元では、コーティング材
料が分解し始めることから約３６０℃以上の温度での使
用に対して警告しているが、コーティング材料の分解に
ついては、２つの極めて重要な要因がある。コーティン
グ層の形成後、コーテイング材料の一部分は、ノズルに
拡散して約０〜２０００Å程度の厚さの残留層を形成す
るという望ましくない現象がある。この残留したコーテ
ィング材料の層を少なくとも５分間、好適には約１０分
間、最適には約１５分間にわたり熱分解させることによ
り、望ましくないコーティング材料の薄層を除去し、噴
射表面上に形成したもっと厚いコーティング層のみを残
すようにする。最後に、噴射表面上に形成されたコーテ
ィング層に対して熱分解プロセスを開始することによ
り、表面へのコーティング層の接着を強化することがで
きる。

【００３５】殆どの相変化インクの組成が本発明の範囲
内で採用可能であるが、上述の高温の動作温度で有効と
なるような相変化インクの組成が好適である。例えば、
この相変化インクは、好適には基材成分として脂肪性ア
ミドを含む。この脂肪性アミドは、粘着性剤、可塑剤及
び色染料剤を含む樹脂材料である。この脂肪性アミドの
樹脂材料については、米国特許第４８８９５６０号（特
公平４−７４１９３号「相変化インク」）に詳細に記載
されている。

【００３６】例１組立済のインク・ジェット・ヘッドを炉に入れて約１１
５０℃の温度で約１１０分間にわたり水素雰囲気中に晒
す。水素雰囲気中にインク・ジェット・ヘッドを晒す好
適な方法は、ヘッドを形成している種々のプレートを結
合する際の一部のプロセスを行うことである。このよう
な水素雰囲気中における好適なプレートの結合方法は、
米国特許第４８８３２１９号の明細書に記載されてい
る。

【００３７】インク・ジェット・ヘッドを水素雰囲気に
晒して約１分間以内に、ヘッドの噴射表面上に、ＦＣ−
４０（溶媒）中のテフロンＡＦ２４００（ペルフルオロ
（2,2-シ゛メチル-1,3-シ゛オキソール）及びテトラフルオロエチレ
ンのアモルファス共重合体）の約１％溶液の滑らかな層
を形成する。このテフロンＡＦ２４００の所望の厚さ
は、約３０００Å〜約１０００Å程度である。従って、
ＣＡＶＥＸＰＭ４０００型メニスカス・コーティング
・システムにより、この溶液の約３０００００Å〜約１
０００００Åの厚さの層を形成する。

【００３８】このコーティング・システムを改造して、
インク・ジェット・ヘッドの入力部に空気を加えるよう
にしている。インク・ジェット・ヘッドに空気を加える
のにどのような方法を用いても良いが、ノズルの空気圧
を約３水柱インチに維持可能であり、その後、その空気
圧を６０水柱インチまで変化可能でなければならない。
このコーティング・システムに自動的に空気圧を変化さ
せる手段を追加しても良い。例えば、コーティング・シ
ステムにいくつかの停止位置を設け、インク・ジェット
・ヘッドの保持部が最後の停止位置を通過する時に、空
気圧を６０水柱インチにするように制御してノズルを浄
化させても良い。

【００３９】図２は、メニスカス・コーティング・シス
テムにより、インク・ジェット・ヘッドのノズル・プレ
ートの噴射表面にコーティング層を形成する際の様子を
表す断面図である。図２（Ａ）では、メニスカス・コー
ティング・システム７０のスロット７１からテフロンＡ
Ｆ２４００が噴射され、メニスカス６０を形成してい
る。噴射表面１８に対してメニスカス６０が移動してい
くにつれて、メニスカス６０の尾部分６１によりコーテ
ィング材料５０の滑らかな層が形成される。インク・ジ
ェット・ノズル２０の所をメニスカス６０が通過する際
に、毛細管力６３は、ノズル２０の内部にコーティング
材料５０を引き込もうとする。この引き込み現象を抑制
するために、矢線６２に示す方向に、３水柱インチの圧
力の空気を供給する。この空気圧は、ノズル内に形成さ
れたメニスカス６４及び対抗力６３を支えるのに十分な
大きさの圧力がある。

【００４０】図２（Ｂ）は、（Ａ）と同様の構成におい
て、空気圧力が強すぎる場合の状態を示した断面図であ
る。空気圧６２が非常に大きいので、空気がメニスカス
６０を突き抜けている。メニスカス６０を空気が突き抜
けると、メニスカスの尾部分６１で気泡が発生し、コー
ティング層の厚さが大幅にばらつく結果となる。

【００４１】図３は、インク・ジェット・プリント・ヘ
ッドのノズル・プレートの部分断面図において、本発明
のコーティング層の形成方法を示している。図３（Ａ）
において、ノズル２０の周囲の噴射表面領域がメニスカ
スの上を通過し後、ノズル２０にもコーティング層５０
が被さっている。図３（Ｂ）では、約６０水柱インチの
空気圧力６８を少なくとも１０分の１秒から１秒以下の
間印加する。この空気圧によってノズル２０からコーテ
ィング材料が除去され、コーティング材料の極めて薄い
層６９がノズル２０の内側に形成される。この様子を図
３（Ｃ）に示している。

【００４２】本発明に係るインク・ジェット・プリント
・ヘッドでは、ヘッドとコーテイング材料層との接着程
度が強化され、ノズル内の余分なコーティング材料は除
去される。デュポン社の出版物である「テフロンＡＦ製
品情報：処理と使用（TeflonAF Product Information:
Processing and Use）」（NO.232407B,９２年１０月）
によれば、テフロンＡＦ２４００の推奨成型温度は、３
４０℃〜３６０℃の範囲である。この文献では、更に、
３６０℃を超えると重合体が分解し始めるので、それ以
上の温度での成型を避けるべきものと記載している。し
かし、本発明の好適な成型温度は、約４００℃で約１５
分間である。テフロンＡＦ２４００の分解が開始される
ことにより、ヘッドの噴射表面１８とコーティング層と
の接着力がより強固なものになる。このように、接着力
が強化されるのは、理論的には、ペルフルオロ基（2,2-
シ゛メチル-1,3-シ゛オキソーレ）内の炭素と酸素の結合が解かれる
ことに起因している。このように、推奨温度より高い温
度で処理することにより、図３（Ｃ）に示したノズル２
０の中にあるコーティング材料の極めて薄い層６９を分
解除去して、最適化する。

【００４３】以上本発明の好適実施例について説明した
が、本発明はここに説明した実施例のみに限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱することなく必要に応
じて種々の変形及び変更を実施し得ることは当業者には
明らかである。

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、相変化インクよりも表
面エネルギーの低いコーティング層を設けるので、イン
ク接触角度が低下して濡れ状態が発生するのを抑制する
ことができる。これにより、インク・ジェット・プリン
ト・ヘッドのプリント性能を好適な状態に維持できる。
また、コーティング材料が分解する温度で処理すること
により、コーティング層と噴射表面との間の接着力を高
め、耐久性及び信頼性を向上している。更に、水素雰囲
気中にヘッドを置き、コーティング材料との反応性を高
めることにより、安定性、耐久性、信頼性の高いコーテ
ィング層を形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るインク・ジェット・プリント・ヘ
ッドの一実施例の断面図である。

【図２】本発明に係るコーティング層の形成中の様子を
示す断面図である。

【図３】本発明に係るコーティング層の形成中の他の様
子を示す断面図である。

【符号の説明】

１６ノズル・プレート１８噴射表面２０ノズル５０コーティング層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ドナルド・ピー・チットウッドアメリカ合衆国オレゴン州97219 ポートランドサウス・ウェストフリーマン・ストリート 4220

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１個のノズルを有し、該ノズ
ルの周囲の噴射表面上にコーティング層を形成するイン
ク・ジェット・プリント・ヘッドのコーティング層形成
方法であって、上記ノズルの周囲の上記噴射表面上に相変化インクより
も表面エネルギーが低いコーティング材料の薄層を形成
し、上記コーティング材料が分解する温度まで所定時間加熱
し、上記コーティング層と上記噴射表面との間の接着力
を増加させると共に、上記ノズル内の上記コーティング
材料を除去することを特徴とするインク・ジェット・プ
リント・ヘッドのコーティング層形成方法。
【請求項２】少なくとも１個のノズルを有し、該ノズ
ルの周囲の噴射表面上にコーティング層を形成するイン
ク・ジェット・プリント・ヘッドのコーティング層形成
方法であって、上記インク・ジェット・プリント・ヘッドを水素雰囲気
中に置き、上記ノズルの周囲の上記噴射表面上がコーテイング材料
と反応性を有する時に上記コーティング材料の層を上記
噴射表面上に設け、上記コーティング材料が分解する温度まで所定時間加熱
し、上記コーティング層と上記噴射表面との間の接着力
を増加させると共に、上記ノズル内の上記コーティング
材料を除去することを特徴とするインク・ジェット・プ
リント・ヘッドのコーティング層形成方法。
【請求項３】上記コーティング材料は、フッ素重合体
材料であることを特徴とする請求項１又は２記載のイン
ク・ジェット・プリント・ヘッドのコーティング層形成
方法。